静态工作点稳定性对射极输出器动态性能的影响

2010-03-03 16:56:12来源: 现代电子技术

0 引 言

    图1为见于一般教材的阻容耦合射极输出器的典型电路,其直流通路如图2所示。

    观察图2所示的直流通路可看出,基极电阻Rb、发射极电阻Re构成决定静态工作点的偏置电路,依KVL及晶体管的电流分配关系,可写出基极直流电位UBQ,发射极静态电流IEQ的表达式为:


    由图2及式(1)、式(2),可得出射极输出器偏置电路的构成特点及静态工作点的稳定情况:

    (1)晶体管的基极只接有一个基极电阻Rb,没有采用基极电位稳定的二个电阻分压式偏置形式,基极直流电位UBQ与电流放大系数卢、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关,随晶体管的参数变化而变化不是稳定的。

    (2)晶体管发射极所接的发射极电阻Re引入了直流负反馈,但因基极直流电位UBQ不稳定而影响静态工作点的稳定性,发射极静态电流IEQ与电流放大系数β、发射结直流电压UBEQ等晶体管的参数有关,静态工作点随晶体管的参数变化而变化。

    几乎所有电子技术类的教材,在介绍射极输出器时,所给出的电路均为图1所示的形式,但都不说明为什么采用基极电位不稳定、静态工作点不稳定的简单构成形式的偏置电路,都不强调静态工作点的设置和稳定问题,都没有分析静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能影响的问题。这给射极输出器的教学带来几个疑点问题:射极输出器不需要稳定的静态工作点?静态工作点的稳定性对射极输出器动态性能有什么影响?

1 射极输出器动态性能和静态工作点的关系分析

    射极输出器和其他放大电路一样,用电压放大倍数Au反映对输入信号的放大能力,用输入电阻Ri反映对信号源的影响程度,用输出电阻Ro反映带负载的能力。利用微变等效电路法,求得图1所示的射极输出器的电压放大倍数Au、输入电阻Ri及输出电阻Ro三大动态性能指标的计算公式为:

    电压放大倍数:

    式(8)中含有静态工作点的电量IEQ,使得含有晶体管输入电阻rbe的电压放大倍数Au、输入电阻Ri,输出电阻Ri与IEQ有关,但都可以近似忽略,分析如下:晶体管的电流放大系数β>>1,电路一般满足(1+β)RL’>>rbe的关系,因而式(3)、式(4)可近似简化为:

   

    式(9),式(10)表明,电压放大倍数Au与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关;输入电阻Ri与晶体管的电流放大系数β有关,与静态工作点的直流电量及静态工作点的稳定性近似无关。

    射极输出器的输出端为负载RL其提供信号电压,可将射极输出器的输出端用一个实际电压源等效,其内阻为射极输出器的输出电阻Ro,如图3所示。

    由图3可写出输出电压表达式为:

   

    由于晶体管_的电流放大系数β>>1,使式(5)所表示的输出电阻Ro很小,电路一般满足Ro<

    式(5)、式(12)表明,虽然输出电阻Ro与静态工作点的电量有关,但由于输出电阻Ro很小,射极输出器的带负载能力受静态工作点变化的影响很小可以忽略,负载RL两端的电压基本稳定不变。

2 结语

    以上分析表明,射极输出器静态工作点的稳定性对电路动态性能影响很小,可近似忽略。

    放大电路直流偏置电路的构成形式,要根据动态性能受到静态工作点的影响和制约情况等因素而确定。

    因此,为简化电路,射极输出器一般采用简单的偏置电路形式,即:

    晶体管的基极只用一个电阻Rb——用于引入晶体管发射结的正偏压,简化了电路但基极直流电位不恒定;

    晶体管的发射极接有电阻Re——因发射极交流电流ie需经电阻转换成交流电压从发射极输出,发射极必须接有电阻Re,Re又对直流有负反馈作用,有一定稳定静态工作点的作用。

    需要指出的是:

    (1)为满足β>>1,(1+β)>>rbe及Ro<

    (2)射极输出器的静态工作点仍要设置合适,否则可能产生非线性失真,影响动态输出范围。

关键字:电压放大倍数  输入电阻  输出电阻  静态工作点

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2010/0303/article_2092.html
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