場效應(yīng)管偏置電路-場效應(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Ve也會增加很多，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，Re為幾歐到幾十歐。
場效應(yīng)管偏置電路為了使放大電路正常地工作能把輸入信號不失真地加以放大，必須有一個合適而穩(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，簡稱偏置電路由于各種電子電路對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。計算基極電流(又稱偏置電流)IB 和基極電阻(偏流電阻)RB時，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，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.從而會引起工作點(diǎn)的變動可以看出，固定偏置電路只是提供一個固定偏流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)射極上串接了一個電阻RE 。此時電路各參數(shù)有以下的關(guān)系:
由于EC電源相對不變，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。在這個電路中，除三極管發(fā)射極上接有RE外，同時在基極上還接有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。
對于低頻小信號放大電路來說，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提供合適的偏置電流，確定各級靜態(tài)工作點(diǎn)。各個放大級對偏置電流的要求各不相同。對于輸入級，通常要求提供一個比較小（一般為微安級）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，作為提供給某個放大級的偏置電流。由于UBE1＝UBE2，而VT1和VT2是做在同一硅片上兩個相鄰的三極管，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，輸出電流IC2幾乎按同樣的規(guī)律活動，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，若輸入級要求微安級的偏置電流，則所有電阻將達(dá)兆歐級，在集成電路中無法實(shí)現(xiàn)。
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