? 偏置電路定義
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。所謂工作點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。
偏置電路工作原理
穩(wěn)定靜態(tài)工作點原理:由于流過發(fā)射極偏置電阻(Re)的電流IR遠大于基極的電流Ib(Ie》》Ib),因此,可以認為基極電位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)工作點的穩(wěn)定是由Vb和Re共同作用實現(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。
? ? ?偏置電路的作用
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。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?。ㄒ话銥槲布墸┑钠秒娏?,而且應(yīng)該非常穩(wěn)定,以便提高集成運放的輸入電阻,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),在集成運放中應(yīng)用十分廣泛,它的電路如下圖所示。
電源VCC通過電阻R和VT1,產(chǎn)生一個基準電流IREF,由圖可得
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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,因此可以認為
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由于輸出恒流IC2和基準電流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)點是結(jié)構(gòu)簡單,而且具有一定的溫度補償作用。
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。
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由于VT1、VT2是做在同一硅片上的兩個相鄰的三極管,因此可以認為UBE1≈IE2R2,則
IE1R1≈IE2R2
如果兩管的基極電流可以忽略,由上式可得
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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是,當直流電源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)變化的集成運放。此外,若輸入級要求微安級的偏置電流,則所有電阻將達兆歐級,在集成電路中無法實現(xiàn)。
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