在图1(a)所示电路中,偏置电阻由电阻rb1、rb2和射极电阻re组成的,称为分压式偏置电路。ce是旁路电容,其容量很大,对直流信号视为开路,对交流信号视为短路。其直流通路如图1(b)所示。
(a)分压式偏置电路
(b)直流通道
图2 分压式偏置电路及其直流通道
1、稳定工作点的原理
在图1(b)所示直流通路中,基极的电流方程为
i1=i2+ibq
(1)
为了稳定q点,通常选取i2>>ibq,则
(2)
基极的电位ub为
(3)
这表明基极电位ubq只取决于电阻rb1、rb2和电源电压ucc,不受环境温度的影响。当环境温度不变时,ubq基本不变。
若设,则集电极和发射极的电流为
(4)
这表明集电极电流取决于ub和rb,不受环境温度的影响。当环境温度变化时,icq、ieq基本不变。
图(a)所示电路的分压式偏置电路稳定工作点的物理过程可以表述如下:
由此可见,在稳定q点的过程中,re的阻值越大,则re上的压降越大,对ic变化的抑制作用越强,电路的稳定性也就越好,所以re在电路中起着重要的作用。实质上是通过re引入了负反馈。在实际工作中,由于ucc的限制,re的阻值太大时会使晶体管的静态工作点进入饱和区,电路不能正常工作。因此re的阻值通常在几千欧的范围内取值。
2、静态工作点的估算
利用估算法求静态工作点,根据图(b)所示的直流通路,可得
(5)
(6)
(7)
(8)
在近以分析中,假设电路满足i2>>ibq条件,也只有满足这个条件后电路的静态工作点才稳定。
3、动态参数的计算
画出图1(a)所示电路的微变等效电路,如图2所示。一般由于旁路电容ce的容量很大,它在微变等效电路中可视为短路。由图2(a)所示的电路求解动态参数可得
图2 电路的微变等效电路
(9)
(10)
根据电压放大倍数的定义,可得au
(11)
根据输入电阻的定义,可得ri
(12)
根据输出电阻的定义,可得ro
(13)
当旁路电容ce开路时,其微变等效电路如图2-3-3(b)所示。则动态参数为
(14)
根据输入电阻的定义,可得ri
(15)
(16)
根据电压放大倍数的定义,可得au
(17)