无信号输入(
us=0)时,放大电路的工作状态称为静态。静态时,电路中各处的电压、电流均为直流量。由于电路中的电容、电感等电抗元件对直流没有影响,因此,对直流而言,放大电路中的电容可视为开路(电感可视为短路),据此所得到的
等效电路称为放大电路的直流通路,如图
Z0202所示。
静态时,晶体管各极的直流电流、电压分别用 IB、UBE、IC、UCE表示。由于这组数值分别与晶体管输入、输出特性曲线上一点的坐标值相对应,故常称这组数值为静态工作点,用Q表示。显然,静态工作点是由直流通路决定的。静态工作点常用如下近似计算法进行估算:
IB
Rb +
UBE =
EC
IC
RC +
UcE =
EC
在上常工作情况下,对应不同的
IB
值,
UBE 的变化很小,作为近似估算,可以认为
UBE不变,对硅管近似地取
UBE ≈0.7V,对锗管近似地取
UBE ≈0.3V。通常
EC》
UBE ,因而由上两式可得:
由于电子电路中电流一般比较小,在计算过程中,电流
IB的单位常取μA电流
IC的单位常取mA,电阻的单位为kΩ,电压的单位仍是V。放大电路既然是放大交流信号的,为什么还要设置静态工作点呢?这主要是由于晶体管等放大器件是非线性器件所致。如晶体管的发射结是单向导电的,而且存在着一定的门限电压,在门限电压附近,输入特性曲线具有严重的非线性,如图 。若不设偏置,直接输入正弦波电压
uI,由图可见,不仅要求
uI 要有一定幅度,而且
Ib已出现了严重的非线性失真,根本达不到不失真放大的目的。
要减小这种失真,就要设置一定的直流偏置电压
UBE ,使交流信号
uI迭加在
UBE 之上,从而使加到发射结两端的电压
uBE =
UBE +
uI,基极电流
IB=
IB +
Ib ,成为只有大小变化、而没有极性变化的脉动直流,如图Z0203所示,这就保证了在
uI 的整个周期内,晶体管始终工作在线性区域。因此,只有合理地设置静态工作点,才能不失真地放大信号。