转贴关于三极管的教学的内容[转贴]

上一篇 / 下一篇 2007-06-30 17:50:33 / 个人分类：转载类

1、对静态工作点的认识

刚刚接触模拟电路实验课的学生,对于调节静态工作点的目的和作用尚不十分清楚，相当多的同学甚至不调整静态工作点就开始进行小信号放大的实验,因此有必要对学生讲解清楚单级放大器为什么要调节静态工作点？如何调节静态工作点？使其能够充分认识和理解其中的道理。

调节静态工作点的目的是使三级管在正常工作状态下，能够在一定的交流信号输入范围内放大该信号，使其在放大器的输出端即不出现饱和失真,也不出现截止失真。为达到这一目的，我们引入静态工作点这个概念。构成静态工作点的4个基本要素是：晶体管的基极电流I_b，集电极电流I_c，b-e结电压U_be，管压降U_ce，这四个基本要素也称为放大电路的静态工作点Q。那么如何调整静态工作点并能得到最大不失真输出电压U_o？也就是说，如何将静态工作点Q调到交流负载线的中间？通常的做法是：连接好电路,接通电源后,用示波器的探头观察输出端波形U_O,逐渐加大输入信号V_i的幅度，直到输出波形的正负半周同时出现失真，否则须反复调节上偏置电位器R_W,使其满足这一要求。确定静态工作点后，其相应的I_b、V_be、V_rc、V_re、V_ce及I_c也就确定了。为此有必要让学生搞清楚直流电流I_B的变化，会引起哪些直流参数的改变。

若I_B↑→I_C↑(I_C=βI_B)→V_RC↑、V_RE↑(I_C(R_C+R_E)→V_CE↓(V_rc、V_ce、V_re三者之和等于V_CC)。

2、影响静态工作点的因素:

电源电压的波动，会引起偏置电路中元器件的参数发生变化，如阻值、晶体管老化等。而温度变化对工作点Q的影响是比较大的。对于硅管的V_be和β而言，这一点更为突出和明现。当温度升高到一定程度的时候，晶体管的输出特性曲线将变宽且上移，β值变大，受其影响, 静态工作点Q上移，很容易出现饱和失真，既输出端U_o出现负半周失真。采取的对策与方法是：

⑴、采用分压式偏置电路。

⑵、采用温度补偿器件，如二极管及负温度系数的热敏电阻。

⑶、发射极串接一只阻值适当的直流负反馈电阻。

对分压式偏置电路而言,V_b被钳位(电压不变),T↑→β↑→I_c↑→V_re↑(I_c≈I_e*R_e)→V_be↓(V_be=V_b-V_re)→I_c↓,从而控制了I_c的继续增涨.

3、RC、RL的变化与电路某些参数的关系

由晶体三级管输出特性可知,当R_C、R_L确定后,在其输出特性曲线上的直流和交流负载线也就确定了。其直流负载线的斜率为－1/R_C；交流负载线的斜率为－1/(R_C//R_L)；A_v=-ß(R_c//R_L)/hie，显而易见：⑴、若β、hie为常数时，R_c、R_L阻值的变化，必然引起放大倍数A_V的改变；

⑵、若R_C和R_L的阻值变化，又必然引起直流负载线的斜率(－1/R_C)、交流负载线的斜率(－1/(R_C//R_L))发生变化。例如，在其他参数不变的情况下,R_C由5.1K改变为2K时，其放大倍数下降；同时其斜率变陡，原Q点必将向右产生水平位移，此时I_B没变，Q点不会产生上下方向的位移。

⑶、由于R_C的变化，交、直流负载线的斜率都发生了变化。

综上所述，R_C的变化，引起3个参数发生变化，既放大倍数，交、直流负载线的斜率。

⑷、R_L的变化,引起2个参数发生变化，即放大倍数和交流负载线的斜率。对直流参数没有任何影响！当R_L=∞时，交流负载线的斜率等于直流负载线的斜率。

4、输入输出的相位关系

另外在教学实验中发现，很多同学往往不知道在输出端出现上半周或下半周波形失真是何种失真，应该如何调整工作点。我们知道,奇数级放大器输入与输出之间存在着相位差π。如果在输出端发现波形上半周出现失真，说明信号在放大器输入端出现的是底部失真，而底部失真说明工作点Q偏低，也就是基级电流偏小。为了改变这种状况，应该增大基级电流I_b，使工作点Q上移，从而使输出端负半周波形退出截止区；那么增大I_B就要减小上偏置电位器R_W的阻值，因而使其负半周波形退出截止区而进入放大区。调整上偏置电位器R_W的阻值时，用示波器观察输出端U_O波形，就很容易知道如何调整电位器的旋转方向了。反之,则增大上偏置电位器R_W的阻值。