从三极管输入特性曲线角度理解静态工作点自稳定放大电路

袁一鸣 徐晓光

（安徽工程大学电气工程学院，安徽 芜湖 241000）

0 前言

我们知道，温度变化会引起单管放大电路静态工作点的变化，从而会导致放大信号的失真，共射放大电路静态工作点的稳定是教学上的一个难点，有的教材从纯理论角度推导[1]，有的教材从输出特性曲线和理论分析角度[2]我在教学过程中发现对于这两种方式的阐述，有时候学生理解起来觉得有点儿困难。经过几年教学的总结反思，发现如果从输入特性曲线和理论相结合的角度来分析这个单管放大电路静态工作点的稳定，学生比较容易接受和理解。

1 基本共射极放大电路直流通路以及静态工作点确定

静态分析是在直流通路中进行，基本共射极放大电路直流通路如图1 所示，其静态工作点：

图1 基本共射极放大电路直流通路

2 三极管的输入特性曲线

输入特性曲线是描述三极管在管压降uCE保持不变的前提下，基极电流iB和发射结压降uBE之间的函数关系。而该输入特性曲线会随着温度的升高左移，如下图所示是NPN 三极管在20℃和50℃的输入特性曲线。从这个特性曲线上来看，当温度升高时，uBE是减小的，一般温度每升高1℃，uBE约下将2mV-2.5mV[3-4]，根据公式（1），当uBE下降时，IB会增大。从另一个角度看，温度升高，晶体管放大系数β 也会增大，这样一来，由公式（2）IC势必会增大，整个晶体管静态工作点就发生变化。现在就想办法改进电路，让静态工作点降下来，即让IB、IC变小，这个时候讨论让IB变小需要在输入特性曲线温度改变后（比如50℃曲线）上进行讨论，从B 点降到C 点，让IB变小，意味着uBE也需要减小，这个时候需要改进基本放大电路，使IB降下来。

3 静态工作点自稳定放大电路的设计

倘若我们的基本共射极放大电路直流通路改进成图3 所示，在选择元器件时，使得I1≈I2，这个时候，基极电位

从（3）可以看出，基极电位几乎仅仅取决于RB1和RB2对UCC的分压，而与温度无关，假设温度从20℃上升到50℃，IB、IC增加，IE也随之增加，射极电位UE升高，由于UBE=UB-UE，UB几乎处于稳定，则UBE减小。这个时候回到图2 看温度50℃时候输入特性曲线，uBE下降了，IB也降下来了，则IC也会随之下降，从定性的角度来分析，静态工作点相对的自动稳定了。

图2 三极管输入特性曲线

图3 基本共射极放大电路直流通路

4 注意事项

在教学的过程中，我们求解静态自稳定放大电路静态工作点中的IC往往使用的是如下公式：

这个时候有的同学就根据公式（4）理解成，UBE减小，则IC会增大呀，跟前面分析的会有矛盾啊，实际上出现这种理解的偏差还是因为对三极管输入特性曲线了解不够透彻，我们再回到图2，我们可以假设这样一个过程，一开始在温度升高之前，工作点是在A 点，当温度升高后，由于曲线左移，工作点移到B 点，这个时候如果电路不加以改进，IB是升高的，改进电路后，则工作点移到了C 点，得到的结果就是IB降下来了，也就达到整个静态工作点稳定的目的，公式（4）仅仅是我们计算IC的一种方法，它并不能反应整个工作点自稳定的本质过程。

5 小结

在模拟电路的学习过程中，学生经常会觉得难以掌握，在教学过程中可以结合最原始、最本质的特性曲线，采用图解和理论相结合的方式，直观、全面地对这些知识点加以阐述，做深入透彻的解析，提高模拟电路教学质量。

［1］秦增煌.电工学[M].北京：高等教育出版社，2009.

［2］华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.

［3］陈星弼，张庆中.晶体管原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2007.

［4］Richard R.Spencer，Mohammed S.Ghausi，电子电路设计基础[M].北京：电子工业出版社.