静态工作点稳定性问题简介

放大电路的静态工作点不合适，是引起动态工作点进入非线性区使放大信号失真的重要因素之一。实践证明，即使是设置了合适的静态工作点，但在外部因素（例如温度变化、晶体管老化、电源电压的波动等）的影响下，将引起静态工作点的偏移，这种现象叫做静态工作点漂移，严重时会使放大电路不能正常工作。

1.静态工作点对放大性能的影响

电压放大电路的基本要求，就是输出信号尽可能不失真。所谓失真，是指输出信号的波形不像输入信号的波形。引起失真的原因有多种，其中最基本的一个，就是由于静态工作点不合适或者信号太大，使放大电路的工作范围超出了三极管特性曲线的线性范围。这种失真通常称为非线性失真。非线性失真又可分为截止失真和饱和失真。

1）截止失真

在图7.21（a）中，静态工作点Q 位置太低，使输入信号的负半周进入截止区工作，ib的负半周和 uce的正半周被削平。这种由于三极管的截止而引起的失真称为截止失真。

2）饱和失真

在图 7.21（b）中，静态工作点Q 的位置太高，使输入信号的正半周进入饱和区工作，uce和 ic出现失真，如图中 uce的负半周已不是正弦变化。这种由于三极管的饱和而引起的失真称为饱和失真。

因此，要使放大电路不产生非线性失真，必须要有一个合适的静态工作点Q，输入信号 ui的幅值不能太大。在小信号放大电路中，此条件一般都能满足。

图7.21　静态工作点引起的输出电压波形失真

2.温度对静态工作点的影响

外部因素中，对静态工作点影响最大的是温度变化，因为半导体材料对温度是非常敏感。严格地说，晶体管全部参数都与温度有关。但对静态工作点影响最大的是UBE、β 和ICBO这三个参数。即

当温度升高时，静态电流IC随着温度升高而增大，其参数变化关系如下：

3.分压式偏置电路

如果当温度变化时，静态电流IC自动维持近似不变，静态工作点就可以稳定在原来设置处。实现这一设想的电路叫分压式偏置电路，他是应用最广泛的一种偏置电路，如图 7.22 所示，他能自行调节偏置电流 IB。

1）稳定静态工作点原理

在RB1、RB2构成的分压电路上，由KCL 可列出

若使 I2﹥﹥IB，通常对硅管取I2≥（5～10）IB，对锗管取I2≥（10～20）IB，则有

基极B 点电位为(www.xing528.com)

图7.22　分压式偏置电路

式（7.14）表明 VB与三极参数无关，不受温度影响。

静态工作点的稳定是由 VB和RE共同作用实现，其稳定静态工作点的过程如下：

在电路中RE越大，稳定性越好；但RE太大，其功率损耗也大；同时UE增加太大，三极管的工作范围变窄，容易引起失真。因此RE不宜取得太大。在小电流工作状态下，RE值为几百欧到几千欧；大电流工作时，RE为几欧到几十欧。

RE的接入，使发射极电流交流分量ie在RE上产生交流压降ue，从而降低电压放大倍数。常在RE两端并联发射极交流旁路电容CE（图7.22 中虚线所示）。只要CE电容量足够大，对交流可视作短路，对直流分量视为开路。其电容量一般为几十微法到几百微法。

2）静态分析

放大电路如图7.22 所示。

3）动态分析

下面对图7.22 所示电路两种情况（即有电容CE和无电容CE）进行动态参数讨论。

（1）有电容CE。

微变等效电路如图7.23（a）所示。输入电阻ri为

图7.23　放大电路图7.22 的微变等效电路

（2）无电容CE。

微变等效电路如图7.23（b）所示。输入电阻ri为

注意：动态解题过程中，直接引用了例7.5、例7.6 的基本概念或结论，这是模拟电子技术在做定量分析时的一大特点。即可以直接引用你所掌握的知识，不需要再重新推导证明其所引用的方程式。