偏置输入

科技工作者之家 2020-11-17

偏置(英语:biasing), 在电子学上是指在电子电路上的多个点中,通过建立预定电压和、或电流从而设置某个适当的工作点的方法。

简介一个设备的工作点,称为偏压点静态工作点,简称静点,或Q点quiescent point)。它是在无输入信号条件下(直流工作状态下),在输出特性曲线(通常显示集电极-发射极间电压(VCE)、基极电流(IB)和集电极电流(IC)三者关系)上的一个点。这个术语通常应用于诸如晶体管放大电路的设计与连接调试过程中。静态直流通路下如果工作点设置不合理,晶体管就可能工作在截止区或者是饱和区,或会在有信号时进入其他工作区中,从而在对交流信号放大时出现输出失真。

在电路中可以使用直流负反馈(如利用晶体管共发射极的射极电阻)来使预设的偏置状态达到稳定,避免受温度等环境因素产生较大偏差。1

偏置电流运放是集成在一个芯片上的晶体管放大器,偏置电流就是第一级放大器输入晶体管的基极直流电流。

这个电流保证放大器工作在线性范围,为放大器提供直流工作点。因为运算放大器要求尽可能宽的共模输入电压范围,而且都是直接耦合的,不可能在芯片上集成提供偏置电流的电流源。所以都设计成基极开路的,由外电路提供电流。因为第一级偏置电流的数值都很小,uA到 nA数量级,所以一般运算电路的输入电阻和反馈电阻就可以提供这个电流了。而运放的偏置电流值也限制了输入电阻和反馈电阻数值不可以过大,使其在电阻上的压降与运算电压可比而影响了运算精度。或者不能提供足够的偏置电流,使放大器不能稳定的工作在线性范围。如果设计要求一定要用大数值的反馈电阻和输入电阻,可以考虑用 J-FET 输入的运放。因为 J-FET 是电压控制器件,其输入偏置电流参数是指输入 PN 结的反向漏电流,数值应在 PA 数量级。同样是电压控制的有MOSFET器件,可以提供更小的输入漏电流。2

放大电路放大电路亦称为放大器,它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大,就是将输入的微弱信号(简称信号,指变化的电压、电流等)放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号,即进行不失真的放大。只有在不失真的情况下放大才有意义。放大电路的本质是能量的控制和转换,根据输入回路和输出回路的公共端不同,放大电路有三种基本形式:共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路

实际的放大电路通常是由信号源、晶体三极管构成的放大器及负载组成。

原则就是:

(1)静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路(元件)参数。

(2)动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负载上能够获得放大了的动态信号。

(3)对实用放大电路的要求:共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学

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