偏置电压是指
晶体管放大电路中使晶体管处于放大状态时,基极-射极之间,
集电极-
基极之间应该设置的电压。因为要使晶体管处于放大状态,其基极-射极之间的
PN结应该正偏,集电极-基极之间的PN结应该反偏。
因为要使晶体管处于放大状态,其基极-射极之间的PN结应该正偏,集电极-基极之间的PN结应该反偏。设置晶体管基射结正偏、集基结反偏是为了使晶体管工作在放大状态的电路。而使晶体管工作在放大状态的关键是其基极电压,因此,基极电压又称为偏置电压。又由于使晶体管工作在放大状态的电压设置是由其没有信号时
直流电源提供的。
运放是集成在一个芯片上的晶体管放大器,
偏置电流( bias current )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. 同样是电压控制的还有
MOSFET 器件, 可以提供更小的输入
漏电流.
其中的表示微分, 是表示电压 对时间 的微分,可以理解为时间“ 微小”变化时,电压的“微小”的变化量。由于流过
电容器的电流与其两端的电压有关。且电容器充放电时,其两端的电压是不断变化的。所以,流过电容器的电流等于单位时间(微小)内电容器两端累积的电荷 的变化量,表示为 。而且电容器两端累积的电荷q的变化量又反应了其两端的电压变化量: 。因此有: