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温度对放大电路工作点的影响

问题的提出:在固定偏流电路中,当更换管子特别是环境温度变化时,会引起管子参数变化,从而使得电路的工作点产生上、下移动,当移到不适当的位置时会使放大电路无法正常工作。
图1 固定偏流共射电路
工作点不稳定的原因:
1. 电源电压及电路参数变化;
2. 器件老化;
3. bjt的性能参数(icbo、vbe、b等)随温度变化。
温度对bjt的性能参数的影响
1. 温度变化对icbo的影响
2. 温度变化对输入特性曲线的影响
3. 温度变化对b 的影响 温度每升高1 °c , b 要增加0.5%~1.0%。
归纳
1. icbo、b、vbe随温度t升高的结果,都集中表现在q点电流ic的增大。
2. 硅管的icbo小,温度的变化主要考虑对vbe和b的影响。
3. 锗管的icbo大,icbo的温度影响对锗管是主要的。 合理设置q点对放大电路来说是很重要的,它不仅关系到是否会产生失真,而且对电压增益也有较大影响。所以在设计或调试放大电路时,首先要设置一个合适的q点。
在固定偏流电路中,当电源电压vcc和集电极电阻rc确定后,放大电路q点的基极电流ib也就被固定了。该电路结构简单,调试方便,只要适当选择电路参数就可保证q点处于合适的位置。但是,由于这种电路偏流是“固定”的(ib»vcc/rb),当更换管子或是环境温度变化引起管子参数变化时,电路的工作点往往会移动,甚至移到不合适的位置而使放大电路无法正常工作,为此必须设计能够自动调整工作点位置的偏置电路,以使工作点能稳定在合适的位置。
影响工作点不稳定的因素很多,例如电源电压变化,电路参数变化,管子老化等,但主要的因素还是由于bjt的性能参数(icbo、vbe、b等)随温度的变化而变化。当温度变化时,管子内部载流子(电子和空穴)的运动受到影响,使icbo、vbe和b 都会发生变化。
对于硅管而言,尽管上述三个参数均随温度变化,但其中icbo的值很小,对工作点稳定性的影响较小。硅管的vbe和b受温度的影响较大,大多数管子(包括硅管和锗管)的vbe的温度系数为–2.2mv/℃。vbe的变化将通过ib的变化影响q点。
bjt的电流放大系数b会随温度的升高而增大,这是因为温度升高后,加快了基区注入载流子的扩散速度,这样,在基区电子与空穴的复合数目减小,因而b增大。根据实验结果,温度每升高1℃,b要增加0.5%~1.0%左右。
当b变大时, bjt的输出特性将因b的变化而随之变化,曲线族的间隔将变宽。当b增大使输出特性变化时,q点会上移,ic增加;当b减小时,q点下移,ic减小,这样变化的结果都造成了bjt的静态工作点的不稳定。
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