靜態工作點穩定性對射極輸出器動態性能的影響
發布時間：2010-10-28 09:52
發布者：techshare
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圖1為見于一般教材的阻容耦合射極輸出器的典型電路，其直流通路如圖2所示。 觀察圖2所示的直流通路可看出，基極電阻Rb、發射極電阻Re構成決定靜態工作點的偏置電路，依KVL及晶體管的電流分配關系，可寫出基極直流電位UBQ，發射極靜態電流IEQ的表達式為： 由圖2及式(1)、式(2)，可得出射極輸出器偏置電路的構成特點及靜態工作點的穩定情況： (1)晶體管的基極只接有一個基極電阻Rb，沒有采用基極電位穩定的二個電阻分壓式偏置形式，基極直流電位UBQ與電流放大系數盧、發射結直流電壓UBEQ等晶體管的參數有關，隨晶體管的參數變化而變化不是穩定的。 (2)晶體管發射極所接的發射極電阻Re引入了直流負反饋，但因基極直流電位UBQ不穩定而影響靜態工作點的穩定性，發射極靜態電流IEQ與電流放大系數β、發射結直流電壓UBEQ等晶體管的參數有關，靜態工作點隨晶體管的參數變化而變化。 幾乎所有電子技術類的教材，在介紹射極輸出器時，所給出的電路均為圖1所示的形式，但都不說明為什么采用基極電位不穩定、靜態工作點不穩定的簡單構成形式的偏置電路，都不強調靜態工作點的設置和穩定問題，都沒有分析靜態工作點的穩定性對射極輸出器動態性能影響的問題。這給射極輸出器的教學帶來幾個疑點問題：射極輸出器不需要穩定的靜態工作點?靜態工作點的穩定性對射極輸出器動態性能有什么影響? 1 射極輸出器動態性能和靜態工作點的關系分析 射極輸出器和其他放大電路一樣，用電壓放大倍數Au反映對輸入信號的放大能力，用輸入電阻Ri反映對信號源的影響程度，用輸出電阻Ro反映帶負載的能力。利用微變等效電路法，求得圖1所示的射極輸出器的電壓放大倍數Au、輸入電阻Ri及輸出電阻Ro三大動態性能指標的計算公式為： 電壓放大倍數： 式(8)中含有靜態工作點的電量IEQ，使得含有晶體管輸入電阻rbe的電壓放大倍數Au、輸入電阻Ri，輸出電阻Ri與IEQ有關，但都可以近似忽略，分析如下：晶體管的電流放大系數β＞＞1，電路一般滿足(1+β)RL’＞＞rbe的關系，因而式(3)、式(4)可近似簡化為： 式(9)，式(10)表明，電壓放大倍數Au與靜態工作點的直流電量及靜態工作點的穩定性近似無關；輸入電阻Ri與晶體管的電流放大系數β有關，與靜態工作點的直流電量及靜態工作點的穩定性近似無關。 射極輸出器的輸出端為負載RL其提供信號電壓，可將射極輸出器的輸出端用一個實際電壓源等效，其內阻為射極輸出器的輸出電阻Ro，如圖3所示。 由圖3可寫出輸出電壓表達式為： 由于晶體管_的電流放大系數β＞＞1，使式(5)所表示的輸出電阻Ro很小，電路一般滿足Ro＜＜RL的關系，則式(11)可近似簡化為： 式(5)、式(12)表明，雖然輸出電阻Ro與靜態工作點的電量有關，但由于輸出電阻Ro很小，射極輸出器的帶負載能力受靜態工作點變化的影響很小可以忽略，負載RL兩端的電壓基本穩定不變。 2 結語 以上分析表明，射極輸出器靜態工作點的穩定性對電路動態性能影響很小，可近似忽略。 放大電路直流偏置電路的構成形式，要根據動態性能受到靜態工作點的影響和制約情況等因素而確定。 因此，為簡化電路，射極輸出器一般采用簡單的偏置電路形式，即： 晶體管的基極只用一個電阻Rb——用于引入晶體管發射結的正偏壓，簡化了電路但基極直流電位不恒定； 晶體管的發射極接有電阻Re——因發射極交流電流ie需經電阻轉換成交流電壓從發射極輸出，發射極必須接有電阻Re，Re又對直流有負反饋作用，有一定穩定靜態工作點的作用。 需要指出的是： (1)為滿足β＞＞1，(1+β)＞＞rbe及Ro＜＜RL的條件，忽略靜態工作點的穩定性對射極輸出器動態性能的影響，晶體管的電流放大系數盧應盡可能大些。 (2)射極輸出器的靜態工作點仍要設置合適，否則可能產生非線性失真，影響動態輸出范圍。 |
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