半導體三極體放大電路的工作點

為了對放大電路的工作有乙個較全面的認識.不僅應對三極體的工作原理和輸入、輸出特性要有所了解.還應該學會用**法分析放大電路的工作點。

**法就是用作圖的方法.在三極體的特性曲線上確定放大電路的工作點。這裡的工作點是指放大電路中的電流和電壓值在管子的特性曲線上所對應的點。

三極體放大電路的分析方法除**法外.還有等效電路分析法q 由於**分析法比較直觀，可以給人以清楚的物理概念.所以它是分析電子電路的一種重要方法.

也是常用的方法。

圖15-9 是乙個單管交流電壓放大電路，現以它為例介紹**法的步驟。

1.無訊號輸入時，放大電路的工作情況

( 1)確定放大電路的靜態工作點。

根據放大電路的輸入直流迴路和歐姆定律，下式成立:

故圖15-9 所示電路的基極電流ib =40μa 。

由於靜態時的ie 和vee 的值在其輸出特性曲線上表現為乙個點的座標，又由於此時ib =40μa ，所以放大電路的靜態工作點必定在ib =40μa 的那條輸出特性曲線上。為進一步確定輸出迴路的靜態工作點.還應繪出直流負載線。

(2) 建立直流負載線

根據放大電路的輸出直流迴路和歐姆定律，下式成立，即

根據上式，就可以在三極體的輸出特性曲線上作圖，繪出直流負載線，從而確定放大電路的靜態工作點。

設uce= 0 ，則相應地在圖15-10 所示的輸出特性曲線的縱軸上找到a 點c 當ic = 0 時，可得出uce = ec= 12v ，相應地在輸出特性曲線的橫軸上找到b 點。將a 、b 兩點連線成直線，與ib =40μa的那條特性曲線相交於點q ，該點就是放大電路的靜態工作點。

由q 點作水平線與縱軸的交點，即為放大電路的靜態工作電流icq，從圖中可以看出，lcq =1.8ma. 從q 點作垂線與橫軸的交點，即為靜態工作電壓uceq。

從圖中可以看出，uceq =8.4 v 。直線ab叫做直流負載線.

它表示當ec和rc確定後，工作點的變化規律只能沿此條線滑動。

2. 放大電路動態工作情況

放大電路的動態工作情況是指放大電路有訊號輸入時的工作狀況。在輸入訊號的控制下，放大電路中的基極電壓、基極電流、集電極電壓和集電極電流都要作相應的變化。下面用**法來分析它們各自的變化範圍。

(1)基極電壓和基極電流的變化範圍

假設輸入訊號v in = 10sinωt (mv) 。借助3dg4管子的輸入特性曲線[見圖15-10(a)]，根據ib =40μa 可以查出，對應的靜態電壓ube =0. 7v 。

由於輸入的訊號電壓按正弦規律變化，而且最大值為10mv ，所以，當它的極性與c1上的電壓極性一致時，ube 的最大值為0.71v;當它的極性c1上的電壓極性相反時，ube 的最小值為0.69v。

基極的電壓變化範圍為0.69 ~ 0.71v 。

同樣還可查得，當ube = 0.71 v 時，對應的lb = 60μa ，即輸入特性曲線的qi'點。當ube = 0.

69v 時，對應的lb = 20μa ，即輸入特性曲線上的qi"點。可見ib 的變化範圍為20~60μa。

(2) 集電極電流和集電極電壓的變化範圍

己知基極電流的變化範圍為20 - 60μa ，那麼就可以借助輸出特性曲線確定，當基極電流變化時，靜態、工作點q 將沿直流負載線as 上移到q' 和下移到q" ，即動態變化在q' - q"之間。由於q' 和q"點對應的集電極電流分別為0.9ma 和2.

7ma ，可見集電極的電流變化範圍應為0.9-2.7ma。

q' 和q"點對應的集電極電壓分別為6.6v和10.2v，即集電極的電壓的變化範圍為6.

6~ 10.2v 。這樣集電極電流和電壓的變化量分別為1 .

8ma 和3.6v。根據輸入訊號uin的變化規律，可相應描繪出輸出電壓與輸出電流的波形，如圖15-10 所示。

式中的負號說明輸出電壓和輸入電壓的相位差為180°。在放大電路中，如果只要求放大倍數，則可不考慮相位關係。

(3) 功率放大倍數

①輸入電流與輸出電流是同相位的，而輸出電壓與輸入電壓是反相位的。

②放大電路具有電流、電壓及功率放大作用。

③工作點q 選在放大區內ab負載線的中點，才會保證放大電路沒有失真，輸出波形才可以完整地反映輸入訊號的變化.而且動態變化範圍也最大。在ec及rc已確定的條件下，通過調整rb的大小.

就可以改變ib的大小，從而可使放大電路有合適的工作點q 。