有源偏置控制的设计应用解决方案

为了制作高频放大器，在共射极配置中所用的双极型晶体管，有时是在假定增益晶体管的集射极电压 （Vce） 和集电极电流 （Ic） 为特定值的情况下，由其小信号特性所界定的。因此，在设计电路时需要同时产生这两种条件并具有相当好的精度，这对传统的偏置电路而言可能是一个挑战。

图1：传统的偏置电路

在传统电路中，为了将晶体管的集射极电压（Vce）和集电极电流（Ic）值可靠地设置为我们想要的数值，需要一个电阻与发射极串联并接地，然后考虑信号增益，我们可能还需要在该电阻两端并联放置一个旁路电容。

无论有或没有旁路电容，发射极可能都不是真正处于信号接地，因为这两个元件都表现出阻抗性。在我们期望的工作频率范围内，某些频率点可能存在自谐振。RF晶体管具有比较好的小信号性能，因为其发射极是真正接地的。由于发射极的“捣乱”，RF晶体管有时可能会表现出完全不同的小信号特性，如图1所示。

解决此问题的一种方法是使用有源偏置控制，如图2所示。

图2：有源偏置电路。

利用有源偏置，增益晶体管的集射极电压（Vce）等于轨电压减去基极-发射极电压（Vbe），增益晶体管的Ic几乎与Vbe除以分流电阻R1所得结果相等，如图2所示。

现在，增益晶体管的发射极可以按照小信号参数定义的要求正确接地，而偏置条件也是可预测和稳定的。

有源偏置配置的SPICE仿真如图3所示。

图3：有源偏置的SPICE仿真

PN2222并不是真正的超高频晶体管，但它可以在我的仿真器中使用，图中很好地展示了这一点。如果你的SPICE仿真器有一个真正快速的射频晶体管模型，应该非常好用。

图4：带有源偏置控制的接地发射极。

责任编辑：gt