偏置電流

運放是集成在一個晶片上的電晶體放大器,偏置電流 bias current 就是第一級放大器輸入電晶體的基極直流電流。

這個電流保證放大器工作線上性範圍,為放大器提供直流工作點。因為運算放大器要求儘可能寬的共模輸入電壓範圍,而且都是直接耦合的,不可能在晶片上集成提供偏置電流的電流源。所以都設計成基極開路的,由外電路提供電流。因為第一級偏置電流的數值都很小, uA到 nA 數量級,所以一般運算電路的輸入電阻和反饋電阻就可以提供這個電流了。而運放的偏置電流值也限制了輸入電阻和反饋電阻數值不可以過大,使其在電阻上的壓降與運算電壓可比而影響了運算精度。或者不能提供足夠的偏置電流,使放大器不能穩定的工作線上性範圍。如果設計要求一定要用大數值的反饋電阻和輸入電阻,可以考慮用 J-FET 輸入的運放。因為 J-FET 是電壓控制器件,其輸入偏置電流參數是指輸入 PN 結的反向漏電流,數值應在 PA 數量級。同樣是電壓控制的還有 MOSFET 器件,可以提供更小的輸入漏電流

另外一個有關的運放參數是輸入失調電流 offset current,是指兩個差分輸入端偏置電流的誤差,在設計電路中也應考慮。

基本介紹

  • 中文名:偏置電流
  • 外文名:bias current
  • 運放:集成在一個晶片上的電晶體放大器
  • 性質:放大器輸入電晶體基極直流電流
電晶體構成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大,就必須保證電晶體的發射結正偏、集電結反偏。即應該設定它的工作點。所謂工作點就是通過外部電路的設定使電晶體的基極發射極和集電極處於所要求的電位(可根據計算獲得)。這些外部電路就稱為偏置電路(可理解為,設定PN結正、反偏的電路),偏置電路向電晶體提供的電流就稱為偏置電流。 以常用的共射放大電路說吧,主流是從發射極到集電極的IC,偏流就是從發射極到基極的IB。相對與主電路而言,為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若干元件,其中有一重要電阻,往往要調整阻值,以使集電極電流在設計規範內。這要調整的電阻 就是偏置電阻。穩定靜態工作點原理 設流過基極偏置電阻的電流IR>>IB,因此可以認為基極電位VB只取決於分壓電阻、,VB與三極體參數無關,不受溫度影響。 靜態工作點的穩定是由VB和Re共同作用實現,穩定過程如下: 設溫度升高→IC↑→IE↑→VE↑、VB不變→VBE↓→IB↓→IC↓ 其中:IC↑→IE↑是由電流方程 IE = IB+IC得出,IE↑→VBE↓是由電壓方程VBE= VB-IERe得出,IB↓→IC↓是由 IC =βIB得出。 由上述分析不難得出,Re越大穩定性越好。但事物總是具有兩面性,Re太大其功率損耗也大,同時VE也會增加很多,使VCE減小導致三極體工作範圍變窄。因此Re不宜取得太大。在小電流工作狀態下,Re值為幾百歐到幾千歐;大電流工作時,Re為幾歐到幾十歐。

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