問題的提出:在固定偏流電路中,當(dāng)更換管子特別是環(huán)境溫度變化時(shí),會(huì)引起管子參數(shù)變化,從而使得電路的工作點(diǎn)產(chǎn)生上、下移動(dòng),當(dāng)移到不適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)會(huì)使放大電路無法正常工作。
圖1 固定偏流共射電路
工作點(diǎn)不穩(wěn)定的原因:
1. 電源電壓及電路參數(shù)變化;
2. 器件老化;
3. bjt的性能參數(shù)(icbo、vbe、b等)隨溫度變化。
溫度對bjt的性能參數(shù)的影響
1. 溫度變化對icbo的影響
2. 溫度變化對輸入特性曲線的影響
3. 溫度變化對b 的影響
溫度每升高1 °c , b 要增加0.5%~1.0%。
歸納
1. icbo、b、vbe隨溫度t升高的結(jié)果,都集中表現(xiàn)在q點(diǎn)電流ic的增大。
2. 硅管的icbo小,溫度的變化主要考慮對vbe和b的影響。
3. 鍺管的icbo大,icbo的溫度影響對鍺管是主要的。
合理設(shè)置q點(diǎn)對放大電路來說是很重要的,它不僅關(guān)系到是否會(huì)產(chǎn)生失真,而且對電壓增益也有較大影響。所以在設(shè)計(jì)或調(diào)試放大電路時(shí),首先要設(shè)置一個(gè)合適的q點(diǎn)。
在固定偏流電路中,當(dāng)電源電壓vcc和集電極電阻rc確定后,放大電路q點(diǎn)的基極電流ib也就被固定了。該電路結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)試方便,只要適當(dāng)選擇電路參數(shù)就可保證q點(diǎn)處于合適的位置。但是,由于這種電路偏流是“固定”的(ib»vcc/rb),當(dāng)更換管子或是環(huán)境溫度變化引起管子參數(shù)變化時(shí),電路的工作點(diǎn)往往會(huì)移動(dòng),甚至移到不合適的位置而使放大電路無法正常工作,為此必須設(shè)計(jì)能夠自動(dòng)調(diào)整工作點(diǎn)位置的偏置電路,以使工作點(diǎn)能穩(wěn)定在合適的位置。
影響工作點(diǎn)不穩(wěn)定的因素很多,例如電源電壓變化,電路參數(shù)變化,管子老化等,但主要的因素還是由于bjt的性能參數(shù)(icbo、vbe、b等)隨溫度的變化而變化。當(dāng)溫度變化時(shí),管子內(nèi)部載流子(電子和空穴)的運(yùn)動(dòng)受到影響,使icbo、vbe和b 都會(huì)發(fā)生變化。
對于硅管而言,盡管上述三個(gè)參數(shù)均隨溫度變化,但其中icbo的值很小,對工作點(diǎn)穩(wěn)定性的影響較小。硅管的vbe和b受溫度的影響較大,大多數(shù)管子(包括硅管和鍺管)的vbe的溫度系數(shù)為–2.2mv/℃。vbe的變化將通過ib的變化影響q點(diǎn)。
bjt的電流放大系數(shù)b會(huì)隨溫度的升高而增大,這是因?yàn)闇囟壬吆?,加快了基區(qū)注入載流子的擴(kuò)散速度,這樣,在基區(qū)電子與空穴的復(fù)合數(shù)目減小,因而b增大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,溫度每升高1℃,b要增加0.5%~1.0%左右。
當(dāng)b變大時(shí), bjt的輸出特性將因b的變化而隨之變化,曲線族的間隔將變寬。當(dāng)b增大使輸出特性變化時(shí),q點(diǎn)會(huì)上移,ic增加;當(dāng)b減小時(shí),q點(diǎn)下移,ic減小,這樣變化的結(jié)果都造成了bjt的靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定。