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  • 利用multisim搭建并仿真了共射极放大电路的基本原理,实验验证了可行性。
  • 本文主要探究的是是否需要运算放大电路偏置电流消除电阻
  • 下面逐一进行计算讲解:三极管放大电路图一:计算下偏置电阻R2值Ube:三极管基极发射极电压,锗晶体三极管约为0.2V;硅晶体三极管约为0.6-0.7V。三极管8050是硅管,设Ube=0.65V、Ic=Ie=2.5MA、放大倍数Hfe=200,Ib=...
  • 放大电路的核心元件是三极管,所以要三极管要有一定的了解。用三极管构成的放大电路的种类较多,我们用常用的几种来解说一下。图1是一共射的基本放大电路,一般我们放大路要掌握些什么内容?(1)分析电路中各...
  • 偏置电阻,偏置电路

    千次阅读 2019-07-15 17:33:00
    晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大,就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。...以常用的共射放大电路说吧,主流是从发射极到集电极的IC,偏流就是从发射极到基极的I...

    晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大,就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位(可根据计算获得)。这些外部电路就称为偏置电路(可理解为,设置PN结正、反偏的电路),偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流
    以常用的共射放大电路说吧,主流是从发射极到集电极的IC,偏流就是从发射极到基极的IB。相对与主电路而言,为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路

    偏置电路往往有若干元件,其中有一重要电阻,往往要调整阻值,以使集电极电流在设计规范内。这要调整的电阻 就是偏置电阻
    稳定静态工作点原理
    设流过基极偏置电阻的电流IR>>IB,因此可以认为基极电位VB只取决于分压电阻、,VB与三极管参数无关,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,稳定过程如下:
    设温度升高→IC↑→IE↑→VBE↓→IB↓→IC↓
    其中:IC↑→IE↑是由电流方程 IE = IB+IC得出,IE↑→VBE↓是由电压方程VBE= VB-IERe得出,IB↓→IC↓是由 IC =βIB得出。
    由上述分析不难得出,Re越大稳定性越好。但事物总是具有两面性,Re太大其功率损耗也大,同时VE也会增加很多,使VCE减小导致三极管工作范围变窄。因此Re不宜取得太大。 

    偏置电阻的作用是为基极提供合适的偏置电流,使三极管处在适当的工静态作点.  如果没有偏置电阻,则基极没有偏置电流,发射结自然没有正向偏置了.

    偏置电路是用两个电阻从集电极电源中分压提供基极偏置电压,上偏置电阻因为接集电极电源可以提高基极电压,下偏置电阻接地会降低偏置电压,两者配合电压才能合理,过大(会饱和)过小(会截止)都不合理。

    偏置电阻是接在基极上的,是为三极管建立直流工作点的,因此要从直流电回路的角度去分析判断.
    一般来说,如果直流电流先经电阻流向基极,则此电阻称谓上偏置电阻,而电流是从基极点流过电阻的,则此电阻称谓下偏置电阻.显然直流负反馈电阻也是偏置电阻

    三极管中,饱和状态:集电结和发射结都是正

    截止状态:集电极和发射极都是反

    放大状态:发射结偏,集电结

    图一发射极接地,直流偏置电压为0;基极直流偏置为 [公式].
    图二发射极通过电阻连接到地,发射极直流偏置电压为 [公式];.基极偏置和图一一样。
    图三把干扰分析的电容和交流输入去掉重新整理一下,就看得很清楚了:
    cf30048ac2dd607860b414b4462c3d8e_hd.jpg


    作者:匿名用户
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  • 偏置电阻的计算

    2021-01-20 03:02:17
    如果放大倍数比较大的话,这个直流偏置也会被放大,为了消除直流偏置,在运放的电源端和输入端加一个几M的电阻,或者有的运放本身就有调零端Voffset,接上一个电阻用于抵消直流偏置,这个电阻就叫做偏置电阻 ...
  • 下图电路的输入信号是骑在1V上,可以重新设置输出偏置电压的一个3倍同相放大电路其分析如下: 首先,分析静态时的电路状态。当电路处于静态时,正输入端只有1V电压(输入信号的直流电平),此时根据虚短,负...

    在实际应用中,我们常常遇到这样的情况:输入信号是骑在某个直流电平上的,现在需要对这个信号进行放大,同时重新设置其偏置电压,也就是让它骑在另一个电压上。下图电路的输入信号是骑在1V上,可以重新设置输出偏置电压的一个3倍同相放大电路。对其分析如下:
    在这里插入图片描述
    首先,分析静态时的电路状态。当电路处于静态时,正输入端只有1V电压(输入信号的直流电平),此时根据虚短,负输入端的电压也为1V,设此时运放的输出电压为Uo,设VDC1电压为Vref(图中设置为2V,暂且不管),根据虚断,以下公式成立:
    (Uo – 1)/2 = (1 – Vref)/1
    即Uo = -2Vref + 3 ,注意我们此时分析的是静态时的运放输出Uo,这个输出电压就是动态电压的偏置电压。图中设置的VDC1的电压为2V,那么输出信号就会围绕着 -2*2 + 3 = -1V摆动,也就是输出信号的偏置电压被重新设置了。改变VDC1的电压值可以给输出信号设置不同的偏置电压。
    然而在实际应用中,我们能知道的更多是需求的增益G,以及输入信号的情况和需要的输出信号偏置电压。在这种情况下,根据已知信息求解需要设置的VDC1的电压。求解过程如下:电路结构不变,设信号的偏置电压为Vx,VDC1电压为Vref,静态时运放输出电压为Uo

    G = 1+R2/R1
    根据虚短虚断:(Uo – Vx)/R2 = (Vx - Vref)/R1以及G = 1 + R2/R1 可得:Uo = G*Vx - (G-1)Vref

    举例说明:假若输入是一个偏置为2.5V上的100mV正弦波信号,需要我们对其进行放大20倍,输出偏置调整为0V,代入后可以得到Vref = 2.63V。
    根据计算结果,将R2设置为19K,R1设置为1K,函数发生器改为输入为100mv正弦波,直流偏置2.5V,VDC1改为2.63V,仿真后示波器的结果如下图所示:
    在这里插入图片描述
    通道A(红色信号)是输出信号,通道B(蓝色信号)是输入信号。可以看到,信号被放大了20倍,并且围绕着0V上下摆动。至此,完成了一个可以重新设置偏置电压的放大电路。此外,为了抵消偏置电流的影响,可以在正输入端串联一个电阻,其阻值应为R1和R2的并联值。

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  • 在固定偏置放大电路中,温度升高,Ub也减小,为什么不能保证静态工作点的稳定性? 首先说一下PN结的电流方程I=Is×(e^(U/Ut)-1)。其中U为PN结两端电压;Is是反向饱和电流,它随温度的升高而升高;Ut是电压温...

    在固定偏置放大电路中,温度升高,Ub也减小,为什么不能保证静态工作点的稳定性?
    在这里插入图片描述
    首先说一下PN结的电流方程I=Is×(e^(U/Ut)-1)。其中U为PN结两端电压;Is是反向饱和电流,它随温度的升高而升高;Ut是温度电压当量,相比于反向饱和电流的影响,它可以忽略不计。这里对发射结进行分析。
    当温度升高后,放大系数β增大,I(CBO)增大,Is增大。他们都会导致I(b)增加。现在我们把过程看成一步一步发生的,这样好分析。
    一方面:I(b)变大→I(c)变大→IcRe变大即电阻Re两端电压变大
    另一方面:I(b)变大→IbRb变大即电阻Rb两端电压变大(咱们这里把各个进程单独拿出来分析了,至于最后变大变小不确定,这里只是针对此时Ib变大,必然导致此刻Rb电阻两端电压变大)
    我们先把进程卡在这里,从上面的分析,温度升高时,固定偏置放大电路的U(be)下降的比分压式偏置放大电路下降的还要多,进而减小I(c)的升高效果更好!!!
    这个结论肯定是错误的,问题出在,上面的进程还没结束,还不是稳定状态。我们还是把进程分开看。
    先说U(Rb)变大→U(be)变小,根据电流方程,I(b)变小,这样又会导致U(Rb)变小,最终达到稳态,重点来了,Rb阻值大(一般固定偏置放大电路的偏置电阻Rb较大,这样可以保证工作点稳定性),I(b)只要减小一点点,IbRb立马增大很多,然后等电压平衡时的结果就是,I(b)自始至终只减少了一点点点!!!
    再说U(Re)变大→U(be)变小,根据电流方程,I(b)变小。但是跟上面分析的差不多,不管怎么着,只要I(b)减小,U(Rb)=IbRb就会变大,而且增大的要多得多,然后电路马上就可以达到平衡了。
    总的说下来,固定偏置放大电路中,虽然U(be)减小,从而使I(b)减小了,但风头都被Re电阻抢走了,最终减小的其实不多。这也是为什么要用分压式偏置放大电路固定V(b)电位的原因。

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  •  在上一篇博客中通过 SPICE 仿真说明了温度基本共射级放大电路影响较大,因此基于 β\betaβ 设计放大电路不是一个理想的选择。接下来仿真说明为什么射级偏置电阻能稳定工作点,不受温度影响。  图 (a) 是基极...

     在上一篇博客中通过 SPICE 仿真说明了温度对基本共射级放大电路的影响较大,因此基于 β \beta β 设计放大电路不是一个理想的选择。接下来仿真说明为什么射级偏置电阻能稳定工作点,不受温度影响。
     图 (a) 是基极分压式射级偏置电路的直流部分。图 a 稍作变化可以得到图 b ,然后对方框中的部分做戴维宁等效可得图 c,推导如下所示:
    V T H = R b 2 R b 1 + R b 2 ⋅ V C C V_{TH} = \frac{R_{b2}}{R_{b1}+R_{b2}} \cdot V_{CC} VTH=Rb1+Rb2Rb2VCC
    R T H = R b 1 / / R b 2 R_{TH} = R_{b1}//R_{b2} RTH=Rb1//Rb2
     根据 KVL,
    V T H = I B ⋅ R T H + V B E + ( 1 + β ) I B ⋅ R e V_{TH} = I_{B} \cdot R_{TH} + V_{BE} + (1 + \beta) I_{B} \cdot R_{e} VTH=IBRTH+VBE+(1+β)IBRe
    I B = V T H − V B E R T H + ( 1 + β ) ⋅ R e I_{B} = \frac{V_{TH} - V_{BE}}{R_{TH} + (1 + \beta) \cdot R_e} IB=RTH+(1+β)ReVTHVBE
     因此,
    I C = β ⋅ I B = β ⋅ V T H − V B E R T H + ( 1 + β ) ⋅ R e ≈ V T H − V B E R T H β + R e I_{C} = \beta \cdot I_{B} = \beta \cdot \frac{V_{TH} - V_{BE}}{R_{TH} + (1 + \beta) \cdot R_e} \approx \frac{V_{TH} - V_{BE}}{\frac{R_{TH}}{\beta} + R_e} IC=βIB=βRTH+(1+β)ReVTHVBEβRTH+ReVTHVBE

    在这里插入图片描述

     令 R b 1 = R b 2 = 20 K R_{b1}=R_{b2}=20K Rb1=Rb2=20K R c = 10 K R_c=10K Rc=10K R e = 1 k R_e=1k Re=1k V C C = 15 V V_{CC}=15V VCC=15V。SPICE 仿真结果如下图所示:
     由图可知,温度在 25℃ ~ 80℃ 范围内, I C I_C IC 基本上不随温度的变化而变化,静态工作点稳定。
    在这里插入图片描述
     结论:射级电阻可以稳定静态工作点。

    PS. 电路图是用 LaTeX 画的。

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偏置电阻对放大电路的影响