【E課堂】三極管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置目的和方法

　　放大電路,就是將輸入信號(hào)放大后輸出,(一般有電壓放大,電流放大和功率放大幾種,這個(gè)不在這討論內(nèi))。先說(shuō)我們要放大的信號(hào),以正弦交流信號(hào)為例說(shuō)。在分析過(guò)程中,可以只考慮到信號(hào)大小變化是有正有負(fù),其它不說(shuō)。上面提到在圖1放大電路電路中,靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce接近于電源電壓的一半,為什么?

　　這是為了使信號(hào)正負(fù)能有對(duì)稱的變化空間,在沒(méi)有信號(hào)輸入的時(shí)候,即信號(hào)輸入為0,假設(shè)Uce為電源電壓的一半,我們當(dāng)它為一水平線,作為一個(gè)參考點(diǎn)。當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí),則Ib增大,Ic電流增大,則電阻R2的電壓U2=Ic×R2會(huì)隨之增大,Uce=VCC-U2,會(huì)變小。U2最大理論上能達(dá)到等于VCC,則Uce最小會(huì)達(dá)到0V,這是說(shuō),在輸入信增加時(shí),Uce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.

　　同理,當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí),則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓U2=Ic×R2會(huì)隨之減小,Uce=VCC-U2,會(huì)變大。在輸入信減小時(shí),Uce最大變化是從1/2的VCC變化到VCC。這樣,在輸入信號(hào)一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時(shí),Uce以1/2VCC為準(zhǔn)的話就有一個(gè)對(duì)稱的正負(fù)變化范圍,所以一般圖1靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce接近于電源電壓的一半。

　　要把Uce設(shè)計(jì)成接近于電源電壓的一半,這是我們的目的,但如何才能把Uce設(shè)計(jì)成接近于電源電壓的一半?這就是的手段了。

　　這里要先知道幾個(gè)東西,第一個(gè)是我們常說(shuō)的Ic、Ib,它們是三極管的集電極電流和基極電流,它們有一個(gè)關(guān)系是Ic=β×Ib,但我們初學(xué)的時(shí)候,老師很明顯的沒(méi)有告訴我們,Ic、Ib是多大才合適?這個(gè)問(wèn)題比較難答,因?yàn)闋可娴臇|西比較的多,但一般來(lái)說(shuō),對(duì)于小功率管,一般設(shè)Ic在零點(diǎn)幾毫安到幾毫安,中功率管則在幾毫安到幾十毫安,大功率管則在幾十毫安到幾安。

　　在圖1中,設(shè)Ic為2mA,則電阻R2的阻值就可以由R=U/I來(lái)計(jì)算,VCC為12V,則1/2VCC為6V,R2的阻值為6V/2mA,為3KΩ。Ic設(shè)定為2毫安,則Ib可由Ib=Ic/β推出,關(guān)健是β的取值了,β一般理論取值100,則Ib=2mA/100=20#A,則R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20#A=56.5KΩ,但實(shí)際上,小功率管的β值遠(yuǎn)不止100,在150到400之間,或者更高,所以若按上面計(jì)算來(lái)做,電路是有可能處于飽和狀態(tài)的,所以有時(shí)我們不明白,計(jì)算沒(méi)錯(cuò),但實(shí)際不能用,這是因?yàn)檫€少了一點(diǎn)實(shí)際的指導(dǎo),指出理論與實(shí)際的差別。這種電路受β值的影響大,每個(gè)人計(jì)算一樣時(shí),但做出來(lái)的結(jié)果不一定相同。也就是說(shuō),這種電路的穩(wěn)定性差,實(shí)際應(yīng)用較少。但如果改為圖2的分壓式偏置電路,電路的分析計(jì)算和實(shí)際電路測(cè)量較為接近。

　　在圖2的分壓式偏置電路中,同樣的我們假設(shè)Ic為2mA,Uce設(shè)計(jì)成1/2VCC為6V。則R1、R2、R3、R4該如何取值呢。計(jì)算公式如下:因?yàn)閁ce設(shè)計(jì)成1/2VCC為6V,則Ic×(R3+R4)=6V;Ic≈Ie?？梢运愠鯮3+R4=3KΩ,這樣,R3、R4各是多少?

　　一般R4取100Ω,R3為2.9KΩ,實(shí)際上R3我們一般直取2.7KΩ,因?yàn)镋24系列電阻中沒(méi)有2.9KΩ,取值2.7KΩ與2.9KΩ沒(méi)什么大的區(qū)別。因?yàn)镽2兩端的電壓等于Ube+UR4,即0.7V+100Ω×2mA=0.9V,我們?cè)O(shè)Ic為2mA,β一般理論取值100,則Ib=2mA/100=20#A,這里有一個(gè)電流要估算的,就是流過(guò)R1的電流了,一般取值為Ib的10倍左右,取IR1200#A。則R1=11.1V/200#A≈56KΩR2=0.9V(/200-20)#A=5KΩ;考慮到實(shí)際上的β值可能遠(yuǎn)大于100,所以R2的實(shí)際取值為4.7KΩ。這樣,R1、R2、R3、R4的取值分別為56KΩ,4.7KΩ,2.7KΩ,100Ω,Uce為6.4V。

　　在上面的分析計(jì)算中,多次提出假設(shè)什么的,這在實(shí)際應(yīng)用中是必要的,很多時(shí)候需要一個(gè)參考值來(lái)給我們計(jì)算,但往往卻沒(méi)有,這里面一是我們對(duì)各種器件不熟悉,二是忘記了一件事,我們自己才是用電路的人,一些數(shù)據(jù)可以自己設(shè)定,這樣可以少走彎路。