同样的电路,输出静态电流IC就会差整整4倍,输出静态电压VCE也会有较大范围的变化,由此带来的电路功耗、放大倍数等一系列性能也会跟着变化,这样不稳定的性能是无法在实际产品中使用的。
2. 改进的固定偏置
(1) 负反馈的作用
在固定偏置的发射极增加一个射极电阻RE,可以大大提高电路的稳定性,如下图所示,这种形式的电路也可以称为射极偏置(emitter-bias Configuration):
图 3-6.04
这种设计称为“负反馈”设计,负反馈设计是一个很庞大的话题,这里你可以先简单将其理解为:负反馈结构的电路本身有一种稳定作用,当某种非正常因素(比如β值偏移,温度影响等等)导致电路工作点偏移时,负反馈结构会迫使电路工作点回向正常值方向移动,从而减小偏移值,提高稳定性。
我们这里先粗略定性地看一下射极电阻RE对提高电路稳定性的作用:
(1)当放大系数β增大导致IC增大时,流过RE的电流IE也会增大,由此会导致E点的的电压VE升高。
(2)当VE升高,由于VBE保持固定值0.7V不变,因此结果导致B点电压VB升高。
(3)VB升高,但VCC不变,由此导致RB两端的压降减小,从而导致输入电流IB减小。
(4)IB的减小最终会导致IC的减小,抑制了前面因β增大导致IC增大的效应,因此提高了电路的稳定性。
当然,如果你若要深究的话,又会发现:IC的减小会导致IE的减小,再导致VE的减小和VB的减小,然后又使得IB增大……那么,究竟哪个对最终结果的影响力更大些?这个就需要下面的定量分析了。
(2) 静态工作点分析
图 3-6.05
● 先看输入回路:
输入回路的关系式为:
解得:
● 再看输出回路:
● 关于简化运算的说明:
这里你可能还有一点小疑惑,为什么在输入回路中,不把(1+β)简化成≈β,不去掉那个1?而在输出回路中,却做了IE≈IC¬的简化,去掉了那个1呢。其实理由很简单:输入回路的计算式中,即便留着那个1,计算起来也不麻烦,所以就放着了。而在输出回路的计算式中,留着那个1算起来稍微有点麻烦了,所以就把它给去掉了。