基本介紹
- 中文名：直流偏置電壓
- 外文名：Dc bias voltage
- 類型：專業用語
- 隸屬：物理
- 類別：電壓
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偏置
一個設備的工作點，稱為偏壓點、靜態工作點，簡稱靜點，或Q點（quiescent point）。它是在無輸入信號條件下（直流工作狀態下），在輸出特性曲線（通常顯示集電極-發射極間電壓（VCE）、基極電流（IB）和集電極電流（IC）三者關係）上的一個點。這個術語通常套用於諸如電晶體放大電路的設計與連線調試過程中。靜態直流通路下如果工作點設定不合理，電晶體就可能工作在截止區或者是飽和區，或會在有信號時進入其他工作區中，從而在對交流信號放大時出現輸出失真。
在電路中可以使用直流負反饋（如利用電晶體共發射極的射極電阻）來使預設的偏置狀態達到穩定，避免受溫度等環境因素產生較大偏差。
偏置電壓
因此，設定電晶體基射結正偏，集基結反偏，使電晶體工作在放大狀態的電路，簡稱為偏置電路。直流偏置電壓是指電晶體放大電路中使電晶體處於放大狀態時，基極-射極之間及集電極-基極之間應該設定的電壓。
定義
因為要使電晶體處於放大狀態，其基極-射極之間的PN結應該正偏，集電極-基極之間的PN結應該反偏。設定電晶體基射結正偏、集基結反偏是為了使電晶體工作在放大狀態的電路。而使電晶體工作在放大狀態的關鍵是其基極電壓，因此，基極電壓又稱為偏置電壓。又由於使電晶體工作在放大狀態的電壓設定是由其沒有信號時直流電源提供的。
因此，電晶體的直流偏置電壓可以這么定義：電晶體未加信號時，其基極與發射極之間所加的直流電壓稱為電晶體的直流偏置電壓。
偏置電壓
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.
p=ui=Cu(du/dt),i=(dq/dt)=c*(du/dt)中的d表示微分，du/dt是表示電壓u對時t的微分，可以理解為時間“ 微小”變化時，電壓的“微小”的變化量。由於流過電容器的電流與其兩端的電壓有關。且電容器充放電時，其兩端的電壓是不斷變化的。所以，流過電容器的電流等於單位時間（微小）內電容器兩端累積的電荷q的變化量，表示為i=(dq/dt)。而且電容器兩端累積的電荷q的變化量又反應了其兩端的電壓變化量：q=Cdu。因此有：i=(dq/dt)=c*(du/dt)。
這裡用到的d是微分運算元，在高等數學中有介紹。未學高等數學時可以不管它，理解為“微小的變化量”就可以了。
定義
直流偏置電壓是指電晶體放大電路中使電晶體處於放大狀態時，基極-射極之間及集電極-基極之間應該設定的電壓。因為要使電晶體處於放大狀態，其基極-射極之間的PN結應該正偏，集電極-基極之間的PN結應該反偏。因此，設定電晶體基射結正偏、集基結反偏，使電晶體工作在放大狀態的電路，簡稱為偏置電路（可以理解為設定正反偏的電路）。而使電晶體工作在放大狀態的關鍵是其基極電壓，因此，基極電壓又稱為偏置電壓。又由於使電晶體工作在放大狀態的電壓設定是由其沒有信號時直流電源提供的。因此，電晶體的直流偏置電壓可以這么定義：電晶體未加信號時，其基極與發射極之間所加的直流電壓稱為電晶體的直流偏置電壓。du/dt是表示電壓u對時t的微分，可以理解為時間“微小”變化時，電壓的“微小”的變化量。由於流過電容器的電流與其兩端的電壓有關。且電容器充放電時，其兩端的電壓是不斷變化的。所以，流過電容器的電流等於單位時間（微小）內電容器兩端累積的電荷q的變化量，表示為i=(dq/dt)。而且電容器兩端累積的電荷q的變化量又反應了其兩端的電壓變化量：q=Cdu。
直流偏置電壓
因為要使電晶體處於放大狀態，其基極-射極之間的PN結應該正偏，集電極-基極之間的PN結應該反偏。因此，設定電晶體基射結正偏、集基結反偏，使電晶體工作在放大狀態的電路，簡稱為偏置電路（可以理解為設定正反偏的電路）。而使電晶體工作在放大狀態的關鍵是其基極電壓，因此，基極電壓又稱為偏置電壓。又由於使電晶體工作在放大狀態的電壓設定是由其沒有信號時直流電源提供的。
因此，電晶體的直流偏置電壓可以這么定義：電晶體未加信號時，其基極與發射極之間所加的直流電壓稱為電晶體的直流偏置電壓。
