14/05/2022, hardwarebee
当集成电路处于静止状态时,它所利用的电流量被称为静态电流。静止状态是指IC无负载或不开关但仍处于开关状态的任何一段时间。当外部负载电流为零时,静态电流也是为低功耗(LDO) IC的内部电路供电所需的电流。
静止电流有时会被误认为停机电流,停机电流是指当电池仍连接在系统上时,设备关闭时产生的电流。
数量静态电流受器件设计、输入电压和温度的影响。
空载时,IQ = IIN。IQ是指电源在待机状态下的功耗,也就是电路的静音状态。当输入不循环,电源本身不驱动负载时,电路的静态发生。在轻负荷运行期间,静态电流(名义电流)会对系统的功率传输效率产生相当大的影响。重要的是要保证在放大器晶体管的直流偏置过程中,晶体管在整个输入信号传递给它的范围内保持在有源区域。在V(ce)-I(c)负载线曲线上放置一个固定的静止点,以获取到输入时的整个放大信号。用静态电流和电压来描述电流IC(集电极电流)和电压VCE(集电极到发射极电压)。
图1:放大器的负载线
饱和电流(I年代)决定静止电流是非常重要的,因为它应该是I的一半年代,适用于任何类型的放大器。中间点被定义为饱和点和截止点之间的点。有些放大器的静态电流为零,因为它们被设计成在没有信号时被切断,如B类和c类。有些放大器的静态电流非常低,如AB类。静态电流的值刚好高于截止区域。为了突出一类放大器的功能范围,在晶体管的特性曲线上画一条负载线,这一切都是在晶体管耦合到特定负载电阻的状态下完成的。该情况的典型曲线如下图所示:
图2:晶体管特性曲线上的负载线示例
利用晶体管的集电极和发射极两端的集电极电流和电压,绘制出典型的负载线。截止是这样一种状态,在这种情况下,两端有电压,电流为零。线路饱和是因为电压为零,而左上角的电流最大。所述基电流的实际操作场景由负载线和不同晶体管曲线交点显示。
图中载重线上的单个点可能表示安静的运行状态。载重线中间为静息点(q点),如下图所示。
图3:A类静止点(点)
基极电流为40 a时,该图中的静止点位于曲线上。荷载阻力的变化也会影响荷载线的斜率。较高的负载电阻对集电极和发射极的截止电压没有任何影响,而只会影响饱和时的最大集电极电流。当绘制负载线以增加阻力时,它对右下点没有任何影响,而左上点则根据负载移动。
请注意,新的载重线并没有像以前那样在75 A曲线的平点处接触。重要的是要知道,在特性曲线中,饱和条件是由非水平线表示的。如果负载线越过75a曲线超出其水平范围,放大器将饱和在基极电流水平。在改变负载电阻值后,负载线在这个新位置与75a曲线相交,这意味着饱和将发生在比以前更低的基础电流值上。
一个75 A的基电流将导致一个类似的集电极电流与旧的,低值负载电阻在电路中(基电流乘以)。在第一个负载线图中,75 A的基极电流产生的集电极电流几乎是40 A时产生的集电极电流的两倍,正如该比率所预测的那样。因为晶体管损失了足够的集电极-发射极电压来调节收集电流在基极电流75 A和40 A之间,收集电流攀升很少。
为了确保线性(无失真)功能,晶体管放大器不应使用在晶体管饱和的区域,也就是说,在负载线理论上不停留在集电极电流曲线的水平部分的位置。在下图的图表中添加了一对额外的曲线,以确定该晶体管在饱和前可以在更高的基极电流下工作多远。
图4:更多的基电流曲线显示饱和度信息
在该图中,落在曲线直线段上的载重线上电流最高的点似乎是50a曲线上的点。这个新点应该被认为是A类操作的最高允许输入信号电平。另外,对于A类操作,需要修改偏差,使静止点位于截止点和新的最大值点的中间,如下图所示。
图5:新的静止点完全避免了饱和区
现在是时候看看一些实用的偏置方法了。为了使放大器偏向于所选的操作类别,直流(电池)和交流电源都以交流信号与直流电压源串联的方式连接。在现实中,很难将一个完美调谐的电池连接到放大器的输入端。即使电池可以为每个特定的偏置需求提供精确的电压量,它也无法持续保持该水平。当放大器开始耗尽和输出电压下降时,它开始在B类模式下工作。
用于调节的LDO调节器的IQ对电池寿命至关重要。由于电池寿命严重依赖于运行时的负载条件,因此低IQ的ldo提供了一种简单的方法来提高电池供电设备的寿命。这些微小的设备不仅仅适用于消费电子产品。它们还可以用于工业应用,如智能电表、建筑和工厂自动化。即使设计师有时忽略了静态电流,运行它几秒钟,几天,甚至更长时间可能会对设计产生实质性的影响。
为了在输入信号上提供某些类型操作所需的直流偏置电压,可以使用分压器和耦合电容器,而不是与交流信号源(特别是a类和C类)连接的电池。