直流偏置电压（物理用语之一）

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更新时间：2023-07-07

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直流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-发射极之间及集电极-基极之间应该设置的电压，是物理用语之一。
直流偏置电压
物理用语之一
直流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-发射极之间及集电极-基极之间应该设置的电压。
基本信息
中文名
直流偏置电压
外文名
Dc bias voltage
隶属
类别
电压
类型
专业用语
偏置
偏置（英语： biasing）, 在电子学上是指在电子电路上的多个点中，通过建立预定电压和、或电流从而设置某个适当的工作点的方法。
一个设备的工作点，称为 偏压点、静态工作点，简称 静点，或 Q点（ quiescent point）。它是在无输入信号条件下（直流工作状态下），在输出特性曲线（通常显示集电极-发射极间电压（VCE）、基极电流（IB）和集电极电流（IC）三者关系）上的一个点。这个术语通常应用于诸如晶体管放大电路的设计与连接调试过程中。静态直流通路下如果工作点设置不合理，晶体管就可能工作在截止区或者是饱和区，或会在有信号时进入其他工作区中，从而在对交流信号放大时出现输出失真。
在电路中可以使用直流负反馈（如利用晶体管共发射极的射极电阻）来使预设的偏置状态达到稳定，避免受温度等环境因素产生较大偏差。
偏置电压
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应该反偏、
因此，设置晶体管基射结正偏，集基结反偏，使晶体管工作在放大状态的电路，简称为偏置电路。直流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-射极之间及集电极-基极之间应该设置的电压。
定义
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.
另外一个有关的运放参数是输入失调电流 offset current, 是指两个差分输入端偏置电流的误差, 在设计电路中也应考虑.
中的d表示微分，
是表示电压u对时t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q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：
。
这里用到的d是微分算子，在高等数学中有介绍。未学高等数学时可以不管它，理解为“微小的变化量”就可以了。
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。因此，设置晶体管基射结正偏、集基结反偏，使晶体管工作在放大状态的电路，简称为偏置电路（可以理解为设置正反偏的电路）。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。因此，晶体管的直流偏置电压可以这么定义：晶体管未加信号时，其基极与发射极之间所加的直流电压称为晶体管的直流偏置电压。
直流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-发射极之间及集电极-基极之间应该设置的电压。