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1、对放大电路静态工作点测量的分析晶体管共射极单极放大器黄长春（生物系10环境工程） 摘要：本文主要介绍了晶体管共射极单极放大器的实验原理以及估算公式，还有就是对其静态工作点的一些研究，重点是静态工作点的测量和调试，以及其稳定性对动态性能的影响。关键字：静态工作点、共射极放大器引言1.介绍晶体管共射极单极放大器的实验原理以及估算公式。2.介绍放大器静态工作点的测量和调试方法。3.静态工作点稳定性对射极输出器动态性能的影响。4.分析温度对静态工作点的影响。一、实验原理以及估算公式1、 图31为电阻分压试工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rb1Rb2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R
2、e，以稳定放大器的静态工作点。 当在放大器的输出端加入输入信号Ui后，在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反，幅值被放大了的输出信号Uo，从而实现了电压放大。 在图31电路中，当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流Ib时（一般510倍），则它的静态工作点可用下式估算 （1） 电压放大倍数 （2） 式中 （3）输入电阻 （4） 输出电阻 （5）二、放大器静态工作点的测量与调试由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术术在技术前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和转被以后，还必须测量和调试放大器的静态工作
3、点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计和实验调试相结合的产物。因此，除了学会放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激震荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。1. 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器的输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位Ub、Uc和Ue。一般实验中，为了避免短开集电极，所以采用测量电压，然后算出Ic的方法，例如，只要测出Ue，即可用IcIe=Ue/Re算
4、出Ic（也可根据Ic=(Ucc-Uc)/Rc,由Uc确定IC） 同时也能算出Ube=Ub-Ue，Uce=Uc-Ue。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2. 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic（或Uce）的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时Uo的负半周将被削低，如图31（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即Uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图32（b）所示。这写情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调
5、试，即在放大器的输入端加入一定的Ui，接茬输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调试工作点的位置。 改变电路参数Ucc、Rc、Rb(Rb1、Rb2)都会引起静态工作点的变化，如图33所示。但通常多采用调节偏电阻Rb2的方法来改变静态工作点，如减小Rb2，则可使静态工作点提高等。最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。三、静态工作点稳定性对射极输
6、出器动态性能的影响 图1为见于一般教材的阻容耦合射极输出器的典型电路，其直流通路如图2所示。观察图2所示的直流通路可看出，基极电阻Rb、发射极电阻Re构成决定静态工作点的偏置电路，依KVL及晶体管的电流分配关系，可写出基极直流电位UBQ，发射极静态电流IEQ的表达式为： （1） （2）由图2及式(1)、式(2)，可得出射极输出器偏置电路的构成特点及静态工作点的稳定情况：(1)晶体管的基极只接有一个基极电阻Rb，没有采用基极电位稳定的二个电阻分压式偏置形式，基极直流电位UBQ与电流放大系数卢、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关，随晶体管的参数变化而变化不是稳定的。 (2)晶体管发射极所接的
7、发射极电阻Re引入了直流负反馈，但因基极直流电位UBQ不稳定而影响静态工作点的稳定性，发射极静态电流IEQ与电流放大系数、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关，静态工作点随晶体管的参数变化而变化。 几乎所有电子技术类的教材，在介绍射极输出器时，所给出的电路均为图1所示的形式，但都不说明为什么采用基极电位不稳定、静态工作点不稳定的简单构成形式的偏置电路，都不强调静态工作点的设置和稳定问题，都没有分析静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能影响的问题。这给射极输出器的教学带来几个疑点问题：射极输出器不需要稳定的静态工作点?静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能有什么影响?1. 射极输出器动态性能
8、和静态工作点的关系分析 射极输出器和其他放大电路一样，用电压放大倍数Au反映对输入信号的放大能力，用输入电阻Ri反映对信号源的影响程度，用输出电阻Ro反映带负载的能力。利用微变等效电路法，求得图1所示的射极输出器的电压放大倍数Au、输入电阻Ri及输出电阻Ro三大动态性能指标的计算公式为：电压放大倍数： （3）输入电阻： （4）输出电阻： （5）其中： （6） （7） （8） 式(8)中含有静态工作点的电量IEQ，使得含有晶体管输入电阻rbe的电压放大倍数Au、输入电阻Ri，输出电阻Ri与IEQ有关，但都可以近似忽略，分析如下：晶体管的电流放大系数1，电路一般满足(1+)RLrbe的关系，因而式
9、(3)、式(4)可近似简化为： （9） （10） 式(9)，式(10)表明，电压放大倍数Au与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关；输入电阻Ri与晶体管的电流放大系数有关，与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关。 射极输出器的输出端为负载RL其提供信号电压，可将射极输出器的输出端用一个实际电压源等效，其内阻为射极输出器的输出电阻Ro，如图3所示。 由图3可写出输出电压表达式为： （11） 由于晶体管_的电流放大系数1，使式(5)所表示的输出电阻Ro很小，电路一般满足Ro1，(1+)rbe及RoRL的条件，忽略静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能的影响，晶体管的电流放大
10、系数卢应尽可能大些。 (2)射极输出器的静态工作点仍要设置合适，否则可能产生非线性失真，影响动态输出范围。四、温度对静态工作点的影响温度，输入特性曲线 温度 ，输出特性曲线，输出特性曲线间距增大。1. 温度对ICEO 的影响 温度每升高 10C，ICBO 约增大 1 倍。2. 温度对 b 的影响 温度每升高 1C，UBE (2 2.5) mV3. 温度对UBE的影响 温度每升高 1C，b (0.5 1)%。参考文献： 1 傅恩锡 电路分析简明教程M 北京：高等教育出版社2 周华 电路分析基础M 武汉：武汉理工大学出版社3 夏承铨 电路分析M武汉：武汉理工大学出版社 4 上官右黎 电路分析基础 M 北京：北京邮电大学出版社
