場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路-場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路的工作原理及作用分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-26
晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號(hào)電壓放大，就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點(diǎn)。所謂工作點(diǎn)就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位（可根據(jù)計(jì)算獲得）。這些外部電路就稱為偏置電路。
穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)原理：
由于流過發(fā)射極偏置電阻（Re）的電流IR遠(yuǎn)大于基極的電流Ib（Ie>>Ib），因此，可以認(rèn)為基極電位Vb只取決于分壓電阻Re的阻值大小，與三極管參數(shù)無關(guān)，不受溫度影響。靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定是由Vb和Re共同作用實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定過程如下：
設(shè)溫度升高→Ic↑→Ie↑→VRe↑→Vbe↓→Ib↓→Ic↓
其中：Ic↑→Ie↑是由并聯(lián)電路電流方程 Ie = Ib+Ic得出，Ie↑→Vbe↓是由串聯(lián)電路電壓方程Vbe= Vb－Ie×Re得出，Ib↓→Ic↓是由晶體三極管電流放大原理 Ic =β×Ib （β表示三極管的放大倍數(shù)） 得出。
由上述分析不難得出，Re越大穩(wěn)定性越好。但事物總是具有兩面性，Re太大其功率損耗也大，同時(shí)Ve也會(huì)增加很多，使Vce減小導(dǎo)致三極管工作范圍變窄，降低交流放大倍數(shù)。因此Re不宜取得太大。在小電流工作狀態(tài)下，Re值為幾百歐到幾千歐；大電流工作時(shí)，Re為幾歐到幾十歐。
場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路為了使放大電路正常地工作能把輸入信號(hào)不失真地加以放大，必須有一個(gè)合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)為放大電路提供直流電流和直流電壓的電路.叫做直流(靜態(tài))偏置電路，簡(jiǎn)稱偏置電路由于各種電子電路對(duì)偏置電路有不同的要求，所以在實(shí)際電路中加設(shè)的偏置電路也有所不同。下面介紹幾種常見的偏置電路。
1.固定偏直電路
固定偏置電路如圖15-11 所示，它是共發(fā)射極放大電路。當(dāng)EC和RB一經(jīng)確定，就能得到一個(gè)固定的基極電流lB和集電極電流IC， 所以把這種電路叫做固定偏置電路。電路中的EC、IC、RC、β 和ICEO 等參數(shù).一般都是預(yù)先根據(jù)需要而確定好的。計(jì)算基極電流(又稱偏置電流)IB 和基極電阻(偏流電阻)RB時(shí)，可利用以下公式:
從上式可以求出IC和RB的值。但在實(shí)際應(yīng)用中，往往還要調(diào)整RB,以得到較精確的IC。調(diào)整方法是:選擇一個(gè)合適的電位器和電阻.串接后接在RB 的位置，斷開RC和EC 的連接.串入一個(gè)電流在、調(diào)節(jié)電位器的阻值.使電流表指示達(dá)到預(yù)定的IC值。由于半導(dǎo)體三極管的特性受植度的影響較大.當(dāng)溫度變化升高時(shí)，三極管的穿透電流lCEP顯著增加，而IC又與ICEO 有關(guān)，所以IC也隨之增加.從而會(huì)引起工作點(diǎn)的變動(dòng)可以看出，固定偏置電路只是提供一個(gè)固定偏流lB的電路，它無法起到穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。它的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元件少.可以用在不要求有穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)的電路中。
2. 電壓負(fù)反饋偏直電路
電壓負(fù)反饋偏置電路如圖15-12 所示。它和固定偏置電路的不同之處，是將偏流電阻RB接在了三極管集電極上。此時(shí)電路中各參數(shù)有以下的關(guān)系:
從上面過程可以看出，隨溫度的升高， IC的變化被拉了回來.達(dá)到了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。要想這種電路效果好，就要使RC足夠大，這樣才能引起UCE 的足夠變化，加深電壓負(fù)反饋的作用。所以這種電路不適用于用變壓器作負(fù)載的電路。偏流電阻RB一般取值為(2~10)RC。
3. 電流負(fù)反饋偏直電路
電流負(fù)反饋偏置電路如圖15-13 所示。它和固定偏置電路的不同之處是.在半導(dǎo)三極管的發(fā)射極上串接了一個(gè)電阻RE 。此時(shí)電路各參數(shù)有以下的關(guān)系:
由于EC電源相對(duì)不變，若IERE 增加，必然引起UBE下降，從而造成IB的下降。電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過程可以寫成以下形式:
4. 分壓式電流負(fù)反饋偏直電路
這是一種常用的偏置電路，它的典型電路如圖15-14 所示。在這個(gè)電路中，除三極管發(fā)射極上接有RE外，同時(shí)在基極上還接有RB1和RB2 ， 它們分別接在電源EC的兩端。
分壓式電流負(fù)反饋偏置電路有兩種穩(wěn)定作用:
①通過基極電阻RB1和RB2 的分壓，以下關(guān)系成立:
上式說明基極電壓UB只受EC·RB1和RB2 的影響，只要這三個(gè)參數(shù)確定，則UB 就可保持穩(wěn)定。
①接入RE電路有電流負(fù)反饋的溫度補(bǔ)償作用
由于有以上兩個(gè)穩(wěn)定作用，所以分壓式電流負(fù)反饋偏置電路的穩(wěn)定作用較好。除此之外，這種電路還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是RC取值小些，也不影響穩(wěn)定性，因此適用于各種負(fù)載的放大電路。
對(duì)于低頻小信號(hào)放大電路來說，應(yīng)用電路中的元件取值可參考以下原則:
偏置電路的作用是向各放大級(jí)提供合適的偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。各個(gè)放大級(jí)對(duì)偏置電流的要求各不相同。對(duì)于輸入級(jí)，通常要求提供一個(gè)比較小（一般為微安級(jí)）的偏置電流，而且應(yīng)該非常穩(wěn)定，以便提高集成運(yùn)放的輸入電阻，降低輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流及其溫漂等等。
在集成運(yùn)放中，常用的偏置電路有以下幾種：
鏡像電流源也稱為電流鏡（Current Mirror），在集成運(yùn)放中應(yīng)用十分廣泛，它的電路如下圖所示。
然后在VT2的集電極得到相應(yīng)的IC2，作為提供給某個(gè)放大級(jí)的偏置電流。由于UBE1＝UBE2，而VT1和VT2是做在同一硅片上兩個(gè)相鄰的三極管，它們的工藝、結(jié)構(gòu)和參數(shù)都比較一致，因此可以認(rèn)為
(2)由于輸出恒流IC2和基準(zhǔn)電流IREF相等，它們之間如同是鏡像的關(guān)系，所以這種恒流源電路稱為鏡像電流源。鏡像電流源的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有一定的溫度補(bǔ)償作用。
二、比例電流源
在鏡像電流源的基礎(chǔ)上，在VT1、VT2的發(fā)射極分別入兩個(gè)電阻R1和R2，即可組成比例電流源，如下圖所示。
由于VT1、VT2是做在同一硅片上的兩個(gè)相鄰的三極管，因此可以認(rèn)為UBE1≈IE2R2，則IE1R1≈IE2R2，如果兩管的基極電流可以忽略，由上式可得
（3）可見兩個(gè)三極管的集電極電流之比近似與發(fā)射極電阻的阻值成反比，故稱為比例電流源。以上兩種電流源的共同缺點(diǎn)是，當(dāng)直流電源VCC變化時(shí)，輸出電流IC2幾乎按同樣的規(guī)律活動(dòng)，因此不適用于直流電源在大范圍內(nèi)變化的集成運(yùn)放。此外，若輸入級(jí)要求微安級(jí)的偏置電流，則所有電阻將達(dá)兆歐級(jí)，在集成電路中無法實(shí)現(xiàn)。
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