放大电路静态工作点的稳定教案.doc

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放大电路静态工作点的稳定

教学目标

理解影响静态工作点稳定的因素；认识稳定静态工作点的偏置电路；稳定静态工作点的措施

能力目标

分析静态工作点的稳定因素并能够利用放大电路静态工作点的稳定解决实际问题

情感目标

增强动手观察能力，激发学生学习模电知识，认识模电与技术联系的兴趣。

教学重点

1、放大电路稳定静态工作点的原理和常用方法；

2、分压式偏置电路Q的估算；

3、分压式偏置电路动态性能指标的计算；

教学难点

1、稳定静态工作点的原理和措施；

2、分压式偏置电路微变等效电路画法及动态性能指标的计算；

引入新课

问：

有时，一些电子设备在常温下能够正常工作，但是当温度升高时，性能就可能不稳定，甚至不能正常工作，这到底是什么原因呢？

学生回答：

产生这种现象的主要原因，是电子器件的参数受温度影响而发生变化。

教学组织过程

本节以教师讲授为主。

用多媒体演示稳定静态工作点的原理和常用方法、分压式偏置电路Q的估算、动态性能指标的计算等，便于学生理解和掌握。

主要内容

放大电路的多项重要技术指标均与静态工作点的位置密切相关。

如果静态工作点不稳定，则放大电路的某些性能也将发生波动。

因此，如何使静态工作点保持稳定，是一个十分重要的问题。

1、静态工作点稳定的必要性

静态工作点不但决定了电路是否产生失真，而且还影响着电压放大倍数和输入电阻等动态参数。

实际上，电源电压的波动、元件老化以及因温度变化所引起的晶体管参数变化，都会造成静态工作点的不稳定，从而使动态参数不稳定，有时甚至造成电路无法正常工作。

在引起Q点不稳定的诸多因素中，温度对晶体管的影响是最主要的。

2、温度变化对静态工作点产生的影响

温度变化对静态工作点的影响主要表现为，温度变化影响晶体管的三个主要参数：

、β和。

这三者随温度升高产生变化，其结果都使值增大。

硅管的小，受温度影响小，故其β和受温度影响是主要的；

锗管的大，受温度影响是主要的。

三极管是一种对温度十分敏感的元件。

温度变化对三极管参数的影响主要变现在以下三方面：

（1）对β的影响：

三极管的β随温度的升高将增大，温度每上升l℃，β值约增大0.5～1％，其结果是在相同的IB情况下，集电极电流IC随温度上升而增大。

（2）对反向饱和电流ICEO的影响：

ICEO是由少数载流子漂移运动形成的，它与环境温度关系很大，ICEO随温度上升会急剧增加。

温度上升10℃，ICEO将增加一倍。

由于硅管的ICEO很小，所以，温度对硅管ICEO的影响不大。

（3）对发射结电压ube的影响：

和二极管的正向特性一样，温度上升1℃，ube将下降2～2.5mV。

综上所述，随着温度的上升，β值将增大，iC也将增大，uCE将下降，这对三极管放大作用不利，使用中应采取相应的措施克服温度的影响。

3、稳定静态工作点的原则和措施

为了保证输出信号不失真，对放大电路必须设置合适的静态工作点，并保证工作点的稳定。

（1）

采用不同偏置电路稳定静态工作点的原则是：

当温度升高使增大时，要自动减小以牵制的增大。

（2）稳定静态工作点可以归纳为三种方法：

P89图2.21所示。

（1）温度补偿；

（2）直流负反馈；

（3）集成电路中采用恒流源偏置技术；

集成电路中某些放大电路往往要求提供微弱的偏置电流，以提高输入阻抗，减小失调等。

上述电路IC2较大，要减小IC2就要增大R，而集成电路工艺不允许使用高阻值电阻。

这就需要从电路结构上改进。

改进后的电路如图Z0602所示，它是在图Z0601的基础上增加了一个射极电阻Re。

当IR一定时，UBE1-UBE2=△UBE=IE2Re2，从而可得：

因△UBE较小，用阻值不大的Re2就可获得微小的工作电流。

此外，由于Re2的电流负反馈作用，使得这种电路输出电流的稳定性得以提高。

图2.21

4、典型静态工作点稳定电路——分压式偏置电路的分析

1）Q点稳定原理

分压偏置电路如P90图2.22所示。

图2.22

稳定静态工作点的条件为：

I1＞＞IB和VB＞＞UBE；此时，

，即当温度变化时，基本不变。

静态工作点的稳定过程为：

T（℃）↑→↑（↑）→↑（因为基本不变）→↓→↓

↓

当温度降低时，各物理量向相反方向变化。

这种将输出量（）通过一定的方式（利用将的变化转化为电压的变化）引回到输入回路来影响输入量的措施称为反馈。

可见，在Q点稳定过程中，作为负反馈电阻起着重要的作用。

典型静态工作点稳定电路利用直流负反馈来稳定Q点。

2）分压式偏置电路的静态分析

分压式偏置电路的静态分析有两种方法：

一是戴维南等效电路法；二是估算法，这种方法的使用条件为I1＞＞IBE，或者。

3）分压式偏置电路的动态分析

动态分析时，射极旁路电容应看成短路。

画放大电路的微变等效电路时，要特别注意射极电阻有无被射极旁路电容旁路，正确画出“交流地”的位置，根据实际电路进行计算即可。