直流通路与静态工作点

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无信号输入(us=0)时,放大电路的工作状态称为静态。静态时,电路中各处的电压、电流均为直流量。由于电路中的电容、电感等电抗元件对直流没有影响,因此,对直流而言,放大电路中的电容可视为开路(电感可视为短路),据此所得到的直流通路与静态工作点等效电路称为放大电路的直流通路,如图Z0202所示。
静态时,晶体管各极的直流电流、电压分别用 IBUBEICUCE表示。由于这组数值分别与晶体管输入、输出特性曲线上一点的坐标值相对应,故常称这组数值为静态工作点,用Q表示。显然,静态工作点是由直流通路决定的。静态工作点常用如下近似计算法进行估算:
IBRb +UBE = EC
ICRC +UcE = EC
在上常工作情况下,对应不同的IB 值,UBE 的变化很小,作为近似估算,可以认为UBE不变,对硅管近似地取UBE ≈0.7V,对锗管近似地取UBE ≈0.3V。通常ECUBE ,因而由上两式可得:
直流通路与静态工作点
由于电子电路中电流一般比较小,在计算过程中,电流IB的单位常取μA电流IC的单位常取mA,电阻的单位为kΩ,电压的单位仍是V。放大电路既然是放大交流信号的,为什么还要设置静态工作点呢?这主要是由于晶体管等放大器件是非线性器件所致。如晶体管的发射结是单向导电的,而且存在着一定的门限电压,在门限电压附近,输入特性曲线具有严重的非线性,如图 。若不设偏置,直接输入正弦波电压uI,由图可见,不仅要求uI 要有一定幅度,而且Ib已出现了严重的非线性失真,根本达不到不失真放大的目的。
           直流通路与静态工作点
要减小这种失真,就要设置一定的直流偏置电压UBE ,使交流信号uI迭加在UBE 之上,从而使加到发射结两端的电压uBE =UBE + uI,基极电流 IB= IB + Ib ,成为只有大小变化、而没有极性变化的脉动直流,如图Z0203所示,这就保证了在uI 的整个周期内,晶体管始终工作在线性区域。因此,只有合理地设置静态工作点,才能不失真地放大信号。
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