为什么场效应晶体管放大电路路的静态工作点

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-10-15 06:22 标签： 晶体管共射放大电路
& & 依据已经提出的阀和阀两种非线性模型以及由电压阀和电流阀构造出的模型，进一步对各种晶体管放大电路进行了非线性模型等效，并在等效的模型电路基础上，研究晶体管放大电路的静态工作点计算方法、动态参数计算方法。该方法具有电路直观、概念清晰、分析计算准确等特点，而且能够判断出晶体管是否截止或饱和、动态工作范围大小等。
& & 以往的模拟电路对于晶体管放大电路的分析，由于没有能够将静态特性和动态特性统一为一体的电路模型，静态分析和动态分析需要分别使用不同的电路模型，对分析计算和概念理解均带来很多不便。依据已经提出的电压阀和电流阀两种非线性电路模型，可以建立起晶体管的等效电路模型，这种模型能比较全面地反映出晶体管的直流和交流特性，且适用范围可以包括晶体管的截止、放大和饱和三个区域。于是，通过该晶体管等效模型对晶体管放大电路进行模型化处理后，得到的等效电路将可以用于晶体管放大电路的静态工作点计算、晶体管放大电路的动态参数计算以及晶体管开关工作状态下的电路计算。
& & 1 晶体管放大电路分析与计算
& & 1．1 输入端与输出端之间不存在反馈的晶体管电路计算
& & 设有晶体管放大电路如图1(a)所示，晶体管基极一发射极间的导通开启电压为Uon，基区体为rbb，放大倍数为&。试分析电路的工作状态，并计算电路的静态工作点Q和动态参数。
& & 根据晶体管等效电路模型，将图1(a)所示的晶体管电路表述为图1(b)所示的模型电路形式。模型电路中，电压阀V1的阈值电压Uz等于晶体管发射结的开启电压Uon，受控电流阀V2的限制电流Iz=&Ib。
& & (1)静态分析
& & 令电压阀V1开路，则可知电压阀两端电压为正向电压Ui。当Ui小于电压阀阈值电压Uz时，电压阀将截止，Ib=0，同时导致Iz=0，受控电流阀也处于截止状态，故=0，输出电压Uo=V。这实际上是晶体管的截止状态。
& & 当Ui大于电压阀V1阈值电压Uz时，电压阀将导通，有：
& & 于是，若外电路产生的试图流过电流阀的电流时，电流阀将处于限制状态，使电流Ic=Iz，静态输出电压： & & UCE=VCC-IcRc& & (6) & & 这就是晶体管的放大状态。Ib，Ic和UCE即指示了放大电路的静态工作点Q，故也常将这三个参数称为IBQ，ICQ和UCEQ。 & & 若外电路产生的试图流过电流阀的电流时，电流阀V2将呈导通状态，使，输出电压Uo&0。这实际上是晶体管的饱和状态。
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摘要: 　放大电路,就是将输入信号放大后输出,(一般有电压放大,电流放大和功率放大几种,这个不在这讨论内)。先说我们要放大的信号,以正弦交流信号为例说。在分析过程中,可以只考虑到信号大小变化是有正有负,其它不说。上面提到在图1放大电路 ...
　放大电路,就是将输入信号放大后输出,(一般有电压放大,电流放大和功率放大几种,这个不在这讨论内)。先说我们要放大的信号,以正弦交流信号为例说。在分析过程中,可以只考虑到信号大小变化是有正有负,其它不说。上面提到在图1放大电路电路中,静态工作点的设置为Uce接近于电压的一半,为什么?　　这是为了使信号正负能有对称的变化空间,在没有信号输入的时候,即信号输入为0,假设Uce为电源电压的一半,我们当它为一水平线,作为一个参考点。当输入信号增大时,则Ib增大,Ic电流增大,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之增大,Uce=VCC-U2,会变小。U2最大理论上能达到等于VCC,则Uce最小会达到0V,这是说,在输入信增加时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V.
　　同理,当输入信号减小时,则Ib减小,Ic电流减小,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之减小,Uce=VCC-U2,会变大。在输入信减小时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。这样,在输入信号一定范围内发生正负变化时,Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化范围,所以一般图1静态工作点的设置为Uce接近于电源电压的一半。　　要把Uce设计成接近于电源电压的一半,这是我们的目的,但如何才能把Uce设计成接近于电源电压的一半?这就是的手段了。　　这里要先知道几个东西,第一个是我们常说的Ic、Ib,它们是的集电极电流和基极电流,它们有一个关系是Ic=β×Ib,但我们初学的时候,老师很明显的没有告诉我们,Ic、Ib是多大才合适?这个问题比较难答,因为牵涉的东西比较的多,但一般来说,对于小功率管,一般设Ic在零点几毫安到几毫安,中功率管则在几毫安到几十毫安,大功率管则在几十毫安到几安。　　在图1中,设Ic为2mA,则电阻R2的阻值就可以由R=U/I来计算,VCC为12V,则1/2VCC为6V,R2的阻值为6V/2mA,为3KΩ。Ic设定为2毫安,则Ib可由Ib=Ic/β推出,关健是β的取值了,β一般理论取值100,则Ib=2mA/100=20#A,则R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ,但实际上,小功率管的β值远不止100,在150到400之间,或者更高,所以若按上面计算来做,电路是有可能处于饱和状态的,所以有时我们不明白,计算没错,但实际不能用,这是因为还少了一点实际的指导,指出理论与实际的差别。这种电路受β值的影响大,每个人计算一样时,但做出来的结果不一定相同。也就是说,这种电路的稳定性差,实际应用较少。但如果改为图2的分压式偏置电路,电路的分析计算和实际电路测量较为接近。
　　在图2的分压式偏置电路中,同样的我们假设Ic为2mA,Uce设计成1/2VCC为6V。则R1、R2、R3、R4该如何取值呢。计算公式如下:因为Uce设计成1/2VCC为6V,则Ic×(R3+R4)=6V;Ic≈Ie。可以算出R3+R4=3KΩ,这样,R3、R4各是多少?　　一般R4取100Ω,R3为2.9KΩ,实际上R3我们一般直取2.7KΩ,因为E24系列电阻中没有2.9KΩ,取值2.7KΩ与2.9KΩ没什么大的区别。因为R2两端的电压等于Ube+UR4,即0.7V+100Ω×2mA=0.9V,我们设Ic为2mA,β一般理论取值100,则Ib=2mA/100=20#A,这里有一个电流要估算的,就是流过R1的电流了,一般取值为Ib的10倍左右,取IR1200#A。则R1=11.1V/200#A≈56KΩR2=0.9V(/200-20)#A=5KΩ;考虑到实际上的β值可能远大于100,所以R2的实际取值为4.7KΩ。这样,R1、R2、R3、R4的取值分别为56KΩ,4.7KΩ,2.7KΩ,100Ω,Uce为6.4V。　　在上面的分析计算中,多次提出假设什么的,这在实际应用中是必要的,很多时候需要一个参考值来给我们计算,但往往却没有,这里面一是我们对各种器件不熟悉,二是忘记了一件事,我们自己才是用电路的人,一些数据可以自己设定,这样可以少走弯路。
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你说的很对 点击好评，是对我最大的鼓励！祝你事事顺利。
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