1、 1 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理第三章第三章 晶体管和场效应管放大器基础晶体管和场效应管放大器基础放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断 晶体管在放大应用时，要求外电路将晶体管偏置在放大区，晶体管在放大应用时，要求外电路将晶体管偏置在放大区，而且在输入信号的变化范围内，管子始终工作在放大状态。保证而且在输入信号的变化范围内，管子始终工作在放大状态。保证信号在放大的同时不产生非线性失真。信号在放大的同时不产生非线性失真。2 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 对偏置电路的要求是：对偏置电路的要求是：.偏置下的静态工作点在环境温度变
2、化或更换管子时偏置下的静态工作点在环境温度变化或更换管子时应力求稳定，应力求稳定，即即保持保持ICQ和和UCEQ稳定；稳定；.电路形式要简单。例如采用一路电源，尽可能少用电路形式要简单。例如采用一路电源，尽可能少用电阻等；电阻等；.对信号的传输损耗应尽可能小。如信号通道中的分对信号的传输损耗应尽可能小。如信号通道中的分压压、分流损耗要小。此外，对直流能量的损耗也要小。分流损耗要小。此外，对直流能量的损耗也要小。下面将介绍几种常用的偏置电路。下面将介绍几种常用的偏置电路。放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断如何实现如何实现 3 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导
3、体器件原理 一、固定偏流电路一、固定偏流电路 最简单的偏置电路如图所示。由图可知，最简单的偏置电路如图所示。由图可知，UCC通过通过RB使使e结正偏，则基结正偏，则基极偏流为极偏流为 只要合理选择只要合理选择RC的阻值，晶体管将处的阻值，晶体管将处于放大状态。此时于放大状态。此时放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断)(7.0固定RURURUUIBCCBCCBBEQCCBQCCQCCCEQBQCQRIUUII 4 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 这种偏置电路主要缺点是工作点的稳定性差。这种偏置电路主要缺点是工作点的稳定性差。由计算式可知，当由计算式
4、可知，当温度变化温度变化或更换管子引起或更换管子引起，ICBO改变时，由于外电路改变时，由于外电路将将IBQ基本固定，所以管子参数的改变都将集中反映到基本固定，所以管子参数的改变都将集中反映到ICQ，UCEQ的变化上。的变化上。结果会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱和或截止状态。结果会造成工作点较大的漂移，甚至使管子进入饱和或截止状态。CCQCCCEQBQCQRIUUII0)1(CBI放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断 5 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 ICQ IBQ UBEQ(=UBQ-UEQ)ICQIEQ UEQ(=IEQRE)二、
5、电流负反馈型偏置电路二、电流负反馈型偏置电路 使工作点稳定的基本原理，是在电路中引入自动调节机制，用使工作点稳定的基本原理，是在电路中引入自动调节机制，用IB的相反变化去自动抑制的相反变化去自动抑制IC的变化，从而使的变化，从而使ICQ稳定。稳定。这种机制通常称为这种机制通常称为负反馈。负反馈。实现方法是在管子的发射极串接电阻实现方法是在管子的发射极串接电阻RE，如图所示。如图所示。其原理是：不管何种原因，其原理是：不管何种原因，如果使如果使ICQ有增大趋向时，电路有增大趋向时，电路 会产生如下自我调节过程：会产生如下自我调节过程：放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判
6、断 6 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 显然，显然，RE的阻值越大，调节作用越强，则工作点越稳定。的阻值越大，调节作用越强，则工作点越稳定。但但RE过大时，过大时，因因ICQ过小过小,会使会使Q点太低。因此，要二者兼顾，合理选择点太低。因此，要二者兼顾，合理选择RE的阻值。的阻值。从而可得工作点的计算式：从而可得工作点的计算式：放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断由基极由基极-发射极回路知：发射极回路知：EBQBEQBQBCCRIUIRU)1(7 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 三、分压式偏置电路三、分压式偏置电路 分压式偏置
7、电路如图示，通过增加一个电阻分压式偏置电路如图示，通过增加一个电阻RB2，可将基极电位可将基极电位UB固固定。这样由定。这样由ICQ引起的引起的UE变化就是变化就是UBE的变化，因而增强了的变化，因而增强了UBE对对ICQ的调的调节作用，有利于节作用，有利于Q点的进一步稳定。点的进一步稳定。这是确定这是确定RB1、RB2和和RE的基本依据的基本依据IBQ放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断兼顾兼顾RE和和UCEQ而取而取 8 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 从分析的角度看，在电路的基极端用戴维南定理等效：从分析的角度看，在电路的基极端用戴维南定理
8、等效：放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断其中其中 CCBBBBBBBBURRRURRR21221,/由此由此 9 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 如果如果RB1、RB2取值不大，满足取值不大，满足I1IBQ，则估算工作点时，可按下式近似求出：，则估算工作点时，可按下式近似求出：这是实际中估算该电路这是实际中估算该电路静态静态工作点常用的公式。工作点常用的公式。放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断RB1(或或RB2)Q点下降点下降,ICQUCEQ。REICQ。RCICQ不变不变.UCEQ。10 第四章第四章 常用半导体
9、器件原理常用半导体器件原理 【例例1】图示电路中。已知图示电路中。已知=100，UCC=12V，RB1=39k，RB2=25k，RC=RE=2k。试计算工作点试计算工作点ICQ和和UCEQ。解解 11 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理若按估算法直接求若按估算法直接求ICQ，可得可得 显然两者误差很小。因此，在今后分析中可按估算法来求工作点。显然两者误差很小。因此，在今后分析中可按估算法来求工作点。放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断VUmAICEQCQ4.4,9.1 12 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 与上述稳定与上述稳定Q点
10、的原理相类似，实际中还可采用电点的原理相类似，实际中还可采用电压负反馈型偏置电路。压负反馈型偏置电路。除此之外，在集成电路中，还广泛采用恒流源作偏除此之外，在集成电路中，还广泛采用恒流源作偏置电路，即用恒流源直接设定置电路，即用恒流源直接设定ICQ。放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断 13 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理 放大状态下的直流偏置电路小结放大状态下的直流偏置电路小结放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断 14 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理【例例2】电路如图电路如图(a),已经计算过已经
11、计算过Q点数据如前，将点数据如前，将RB1去掉去掉电路如图电路如图(b)所示。将所示。将将将RB2去掉电路如图去掉电路如图(c)所示。试分别判断图所示。试分别判断图(a),图图(b),图图(c)电路的工作状态？电路的工作状态？BEQCEQCQBQUVUmAImAI4.49.1,019.0E结正偏结正偏,C结反偏结反偏,工作在放大区。工作在放大区。无偏压无偏压,管子管子工作在载止区。工作在载止区。VUUIICCCEQCQBQ12,0,0VRRIUUmAIImARRUUIECCQCCCEQBQCQEBBEQCCBQ8.6)(7.4047.02101397.012)1(1显然按放大区计算结果不合理显然按放大区计算结果不合理,E结结 C结均正结均正偏偏,实际工作在饱和区。实际工作在饱和区。mARRUIIUECCCsatCnaxCQCEQ3,0)()(如何退出饱和？如何退出饱和？-增大增大RB1！15 第四章第四章 常用半导体器件原理常用半导体器件原理谢谢收看和听讲谢谢收看和听讲,欢迎下次再相见欢迎下次再相见!放大器偏置电路及直流工作状态判断放大器偏置电路及直流工作状态判断
