6.3 静态工作点的稳定及其偏置电路
6.3 静态工作点的稳定及其偏置电路
放大电路工作于合适的静态工作点是很重要的。倘若设置不当，会引起失真。但是，即使设置了合适的静态工作点，当工作条件变化时，工作点也会发生变化，偏离原来的位置。例如管子的老化、电源电压的波动、温度变化等都会使工作点出现偏移，使得工作点不稳定。严重时会使放大电路不能正常工作，对静态工作点影响最大的是温度的变化。下面分析温度对静态工作点的影响，然后再研究稳定工作点的电路。
6.3.1 温度对静态工作点的影响
工作点不稳定，主要是由三极管的特性参数ICEO、β和UBE随着温度变化而变化造成的，如图6-14所示。
1．温度变化对ICBO的影响
当温度增加使得反向饱和电流ICBO增大，因为ICEO=ICBO(1+β)，IC=βIB+ICEO，显然，温度变化对ICEO的影响将使集电极电流IC增大，因此三极管输出特性曲线向上平移，如图6-14所示的虚线部分。
图6-14 温度对Q点和输出波形的影响
实线：20℃时的特性曲线
虚线：50℃时的特性曲线
2．温度变化对β的影响
当温度升高时加快注入基区载流子扩散的速度，这样会使电子与空穴在基区复合的机会减少。因此，到达集电区的载流子——电子增多，基区中被复合的电子减少，β增大。β值增大表现在输出特性曲线中每条曲线间距变宽，使得静态工作点Q向上移动，集电极电流IC增大。
3．温度变化对UBE的影响
温度升高时基极与发射极电压UBE线性减小，使得输入特性曲线向左偏移，如图6-14所示。由于直流偏置负载线位置不变，所以静态电流I′B＞IB。说明温度升高时由于UBE变化的影响，IB增加使得IC值也增加。
6.3.2 分压偏置电路
通过前面的分析我们知道：三极管参数ICEQ、UBE、β随温度升高对工作点的影响，最终都表现在使静态工作点电流IC的增加，流过RC后使静态工作点电压UCE下降，所以只要设法使IC在温度变化时能维持恒定，则静态工作点就可以得到稳定了。
1．稳定静态工作点的原理
（1）利用
和
的分压作用固定基极UB。分压式工作点稳定电路如图6-15所示，正是基于这一思想，首先利用
、
的分压为基极提供一个固定电压。当IR>>IB（5倍以上），则认为IB不影响UB。
图6-15 分压式偏置电路
由图6-15可得
又 
，
则 
（6.3.1）
此式说明UB与晶体管无关，不随温度变化而改变，故UB可认为恒定不变。
（2）利用发射极电阻Re产生反映IC变化的UE。利用发射极电阻Re产生反映IC变化的UE，再引回到输入回路去控制UBE，实现IC基本不变。
稳定的物理过程是：当温度升高使IC增加，电阻Re上的压降IERe增加，也即发射极电位UE升高，而基极电位UB固定，所以净输入电压UBE=UB-UE减小，从而使输入电流IB减小，最终导致集电极电流IC也减小，这样在温度变化时静态工作点得到了稳定。但是由于Re的存在使得输入电压Ui不能全部加在b、e两端，造成了Ai的减小。为了克服这一不足，在Re两端再并联一个旁路电容Ce，使得对于直流Ce相当于开路，仍能稳定工作点，而对于交流信号Ce相当于短路，这样输入信号不受损失，电路的放大倍数不致于稳定了工作点而下降。这个过程可简单的表述如下：
T↑→IC↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓
从上述稳定过程可以看出，Re越大，则在Re上产生的电压降越大，对IC变化的抑制能力越强，电路的稳定性越好。
2．分压偏置电路的静态分析
计算该电路的静态工作点宜从计算UB入手
（6.3.2）
所以 
（6.3.3）
（6.3.4）
（6.3.5）
3．分压偏置电路的动态分析
如图6-16所示为分压式偏置电路的微变等效电路。
图6-16 分压式偏置电路的微变等效电路
（1）电压放大倍数。
输出电压
（其中
） （6.3.6）
输入电压 
（6.3.7）
则 
（6.3.8）
（2）输入电阻ri。
（6.3.9）
（3）输出电阻ro。
（6.3.10）