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什么是晶体管偏置?
晶体管偏置是设置晶体管偏置的过程直流工作电压或电流条件的正确水平,以便任何交流输入信号都能被正确放大晶体管.
晶体管是最广泛使用的之一半导体用于广泛应用的器件,包括放大和开关。然而,为了令人满意地实现这些功能,晶体管必须提供一定数量的当前的和/或电压.
为晶体管电路设置这些条件的过程称为晶体管偏置。晶体管的偏置可以通过各种产生不同类型偏置电路的技术来实现。
然而,所有这些电路都是基于提供适当数量的基极电流的原则B,然后是集电极电流IC从供应电压, VCC当输入端没有信号时。
此外,集电极电阻RC必须选择,使集电极-发射极电压VCE、锗晶体管仍大于0.5V,硅晶体管仍大于1V。下面将介绍几种大偏置电路。
晶体管偏置的类型包括:
- 固定基偏置或固定电阻偏置
- 收集反馈偏差
- 双反馈偏差
- 固定偏置发射极电阻
- 发射器的偏见
- 发射器反馈偏差
- 分压器的偏见
晶体管偏置类型
固定基偏置或固定电阻偏置
图1所示的偏置电路有一个基座电阻器RB连接在底座和V之间CC.这里晶体管的基极-发射极结是正向偏置的电压降在RB,I的结果是什么B流经它。从图中,得到了I的数学表达式B获得的是
这里是V的值CC和V是是固定的,而RB的值在电路设计后是恒定的。
这就得到了I的常数B,导致电路被命名为固定基础偏置的固定操作点。这种偏差导致(β+ 1)的稳定性因子,导致较差的热稳定性。
这背后的原因是β参数晶体管是不可预测的,并在很大程度上变化,即使是在相同型号和类型的晶体管的情况下。β的这种变化导致I的巨大变化C,在拟议的设计中,任何方式都无法补偿。
因此,这种β依赖偏倚很容易因中值的变化而引起作业点的变化晶体管特性和温度。
然而,需要注意的是,固定基偏差最简单,使用的组件较少。此外,它还为用户提供了通过改变R的值来改变活动区域任何位置的工作点的机会B在设计。
此外,它在源端没有负载,因为在基极-发射极结上没有电阻。由于这些因素,这种偏置被用于开关应用和在晶体管中实现自动增益控制。
收集反馈偏差
在这个电路中(图2),基极电阻RB连接在集电极和晶体管的基极上。
这意味着基极电压VB,和集电极电压VC是相互依赖的,因为
在那里,
从这些方程可以看出,I的增加C减少VC,从而得到一个简化的IB,自动减少IC.
这表明,对于这种类型的偏置网络,q点(工作点)保持不变,而不管引起负载电流的变化晶体管无论β值如何,始终处于其活动区域。
此外,该电路也称为自偏负反馈电路,因为反馈是通过R从输出到输入的B.
这种相对简单的偏差具有小于(β+1)的稳定因子,与固定偏差相比,稳定性更好。
然而,通过基极电流降低集电极电流的作用会导致放大器增益的降低。
双反馈偏差
图3显示了一个双反馈偏置网络,它是在集电极反馈偏置电路上的即兴创作,因为它有一个额外的电阻R1这增加了电路的稳定性。
这是因为通过基极电阻的电流增加导致网络抵抗β值的变化。
在这里,
固定偏置发射极电阻
从图4中可以明显看出,这个偏置电路只不过是一个带有附加发射极电阻R的固定偏置网络E.
在这里,如果我C由于温度的升高而上升E也增加了,增加了电压降在RE.
这导致V的减少C,导致I下降B,把我C回到正常值。因此,与固定基偏置网络相比,这种偏置网络具有更好的稳定性。
然而,RE降低放大器的电压增益,因为它导致不必要的交流反馈。在该电路中,给出了不同电压和电流的数学方程为
发射器的偏见
这个偏置网络(图5)使用两个电源电压, VCC和VEE,在极性上相等但相反。
这里VEE正向偏压基极-发射极结通过RE而VCC反向偏压集电极-基极结。此外
在这种偏见下,我C可以独立于β和V吗是通过选择RE> > RB/β和VEE> > V是,从而得到一个稳定的工作点。
发射器反馈偏差
这种自发射极偏置(图6)采用集电极-基极反馈和发射极反馈,以获得更高的稳定性。在这里,发射极-基极结由于在发射极电阻R上产生的电压降而正向偏置E由于发射极电流的流动,IE.
温度的增加使I增加C,导致发射极电流I增加E.这也导致了电压降在RE降低集电极电压VC,反过来我B,从而使我C恢复到原来的值。
然而,这导致输出增益减少由于退化反馈,这是什么都不需要的交流反馈,其中的数量当前的通过反馈电阻的电流由集电极电压V的值决定C.
这种效应可以通过在发射极电阻上使用一个大的旁路电容来补偿E.给出了该低电源电压适用偏置网络中各种电压和电流的表达式
分压器的偏见
这种类型的偏置网络(图7)采用分压器形成的电阻R1和R2使晶体管偏压
这意味着电压在R上发展2将是晶体管,正向偏压其基极-发射极结。一般来说,通过R的电流2将固定为所需基准电流的10倍,我B(例如,我2= 10我B).
这样做是为了避免其对分压器电流的影响或β的变化。此外,从电路,一个人得到
在这种偏见下,我C对β和v的变化是抵抗力是,这导致稳定因子为1(理论上),最大可能的热稳定性。
就像我C由于温度升高而增加,IE增加,引起发射极电压V增加E,减少基极电压V是.这导致了基极电流I的减小B,恢复我C恢复到原来的值。
这种偏置电路所提供的更高的稳定性使它得到了最广泛的应用,尽管由于R的存在而导致放大器增益降低E.
除了分析了偏置网络的基本类型外,双极结型晶体管(bts)也可以使用有源网络或使用硅或稳压二极管.
此外,还需要注意的是,虽然偏置电路被解释以下是,类似的偏差网络也存在于场效应晶体管(场效应晶体管)。