晶体管偏置方法
晶体管电路中的偏置是通过使用两个直流源V BB和V CC来完成的。将直流电源最小化为一个电源而不是两个电源是经济的，这也使电路变得简单。
常用的晶体管偏置方法有
- 基极电阻法
- 集电极到基极偏置
- 使用集电极反馈电阻进行偏置
- 分压器偏置
所有这些方法都有相同的基本原理，即在零信号条件下从V CC获得所需的I B和I C值。
基极电阻法
在这种方法中，顾名思义，在基极连接一个高阻值的电阻R B 。所需的零信号基极电流由流过R B的V CC提供。基极发射极结正向偏置，因为基极相对于发射极为正。
通过选择适当的基极电阻 RB值，可以使所需的零信号基极电流值以及集电极电流（IC = βIB ）流动。因此R B的值是已知的。下图显示了基极电阻法偏置电路的样子。
令 I C为所需的零信号集电极电流。所以，
$$I_B = \frac{I_C}{\beta}$$
考虑 V CC 、基极、发射极和地的闭合电路，同时应用基尔霍夫电压定律，我们得到，
$$V_{CC} = I_B R_B + V_{BE}$$
或者
$$I_B R_B = V_{CC} - V_{BE}$$
所以
$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B}$$
由于与 V CC相比， V BE通常相当小，因此可以忽略前者，误差很小。然后，
$$R_B = \frac{V_{CC}}{I_B}$$
我们知道V CC是一个固定的已知量，而IB则选择某个合适的值。由于R B可以直接求出，因此这种方法称为固定偏差法。
稳定系数
$$S = \frac{\beta + 1}{1 - \beta \left ( \frac{d I_B}{d I_C} \right )}$$
在固定偏置偏置方法中，IB独立于 I C，因此，
$$\frac{d I_B}{d I_C} = 0$$
将上述值代入前面的方程中，
稳定因子，$S = \beta + 1$
因此，固定偏置中的稳定因子为 (β+1)，这意味着 I C 的变化是 I CO变化的 (β+1) 倍。
优点
- 电路很简单。
- 只需要一个电阻R E 。
- 偏置条件很容易设置。
- 无负载效应，因为基极-发射极结处不存在电阻。
缺点
由于无法阻止热量的产生，稳定性较差。
稳定性系数非常高。因此，热失控的可能性很大。
因此，这种方法很少被采用。
集电极到基极偏置
集电极到基极偏置电路与基极偏置电路相同，只是基极电阻 R B返回到集电极，而不是返回到 V CC电源，如下图所示。
该电路有助于显着提高稳定性。如果 I C的值增加，则 R L两端的电压增加，因此 V CE也会增加。这又降低了基极电流I B。这一行动在一定程度上补偿了原来的增加。
给出零信号集电极电流I C所需的R B值可以如下计算。
R L两端的电压降为
$$R_L = (I_C + I_B)R_L \cong I_C R_L$$
从图中，
$$I_C R_L + I_B R_B + V_{BE} = V_{CC}$$
或者
$$I_B R_B = V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L$$
所以
$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L}{I_B}$$
或者
$$R_B = \frac{(V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L)\beta}{I_C}$$
应用KVL我们有
$$(I_B + I_C)R_L + I_B R_B + V_{BE} = V_{CC}$$
或者
$$I_B(R_L + R_B) + I_C R_L + V_{BE} = V_{CC}$$
所以
$$I_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L}{R_L + R_B}$$
由于 V BE几乎与集电极电流无关，我们得到
$$\frac{d I_B}{d I_C} = - \frac{R_L}{R_L + R_B}$$
我们知道
$$S = \frac{1 + \beta}{1 - \beta (d I_B / d I_C)}$$
所以
$$S = \frac{1 + \beta}{1 + \beta \left ( \frac{R_L}{R_L + R_B} \right )}$$
该值小于固定偏置电路获得的(1+β)。因此，稳定性得到改善。
该电路提供负反馈，从而降低放大器的增益。因此，集电极至基极偏置电路稳定性的提高是以交流电压增益为代价的。
使用集电极反馈电阻进行偏置
在这种方法中，顾名思义，基极电阻R B的一端连接基极，另一端连接集电极。在该电路中，零信号基极电流由V CB决定，而不是由V CC决定。
很明显，V CB正向偏置基极-发射极结，因此基极电流I B流过R B。这导致零信号集电极电流在电路中流动。下图所示为带有集电极反馈电阻的偏置电路。
给出零信号电流I C所需的R B所需值可以如下确定。
$$V_{CC} = I_C R_C + I_B R_B + V_{BE}$$
或者
$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_C}{I_B}$$
$$= \frac{V_{CC} - V_{BE} - \beta I_B R_C}{I_B}$$
由于 $I_C = \beta I_B$
或者，
$$V_{CE} = V_{BE} + V_{CB}$$
或者
$$V_{CB} = V_{CE} - V_{BE}$$
自从
$$R_B = \frac{V_{CB}}{I_B} = \frac{V_{CE} - V_{BE}}{I_B}$$
在哪里
$$I_B = \frac{I_C}{\beta}$$
从数学上来说，
稳定系数，$S < (\beta + 1)$
因此，该方法比固定偏压提供更好的热稳定性。
电路的 Q 点值如下所示
$$I_C = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B/ \beta + R_C}$$
$$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C$$
优点
- 该电路很简单，只需要一个电阻。
- 该电路提供了一定的稳定性，可减少变化。
缺点
- 该电路不能提供良好的稳定性。
- 该电路提供负反馈。
分压器偏置法
在所有提供偏置和稳定的方法中，分压器偏置方法是最突出的一种。这里，采用两个电阻器R 1和R 2 ，它们连接到V CC并提供偏置。发射极中使用的电阻器 RE提供稳定性。
分压器这个名称来源于由R 1和R 2形成的分压器。R 2两端的电压降对基极-发射极结施加正向偏置。这导致基极电流以及集电极电流在零信号条件下流动。下图所示为分压器偏置法的电路。
假设流过电阻R 1的电流为I 1。由于基极电流I B非常小，因此可以以合理的精度假设流过R 2 的电流也是I 1。
现在让我们尝试推导集电极电流和集电极电压的表达式。
集电极电流，I C
从电路中可以看出，
$$I_1 = \frac{V_{CC}}{R_1 + R_2}$$
因此，电阻R 2两端的电压为
$$V_2 = \left ( \frac{V_{CC}}{R_1 + R_2}\right ) R_2$$
将基尔霍夫电压定律应用于基本电路，
$$V_2 = V_{BE} + V_E$$
$$V_2 = V_{BE} + I_E R_E$$
$$I_E = \frac{V_2 - V_{BE}}{R_E}$$
由于 I E ≈ I C，
$$I_C = \frac{V_2 - V_{BE}}{R_E}$$
从上面的表达式可以看出，IC不依赖于β。V BE非常小，I C完全不受V BE的影响。因此，该电路中的 I C几乎与晶体管参数无关，因此实现了良好的稳定性。
集电极-发射极电压，V CE
将基尔霍夫电压定律应用到集电极侧，
$$V_{CC} = I_C R_C + V_{CE} + I_E R_E$$
由于 I E ≅ I C
$$= I_C R_C + V_{CE} + I_C R_E$$
$$= I_C(R_C + R_E) + V_{CE}$$
所以，
$$V_{CE} = V_{CC} - I_C(R_C + R_E)$$
RE在该电路中提供了出色的稳定性。
$$V_2 = V_{BE} + I_C R_E$$
假设温度升高，则集电极电流 I C减小，这导致RE两端的压降增加。由于R 2上的电压降为V 2，它与I C无关，因此V BE的值减小。I B的减小值往往会使 I C恢复到原始值。
稳定系数
该电路的稳定因数方程如下
稳定系数 = $S = \frac{(\beta + 1) (R_0 + R_3)}{R_0 + R_E + \beta R_E}$
$$= (\beta + 1) \times \frac{1 + \frac{R_0}{R_E}}{\beta + 1 + \frac{R_0}{R_E}}$$
在哪里
$$R_0 = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$$
如果比率 R 0 /R E非常小，则与 1 相比，R0/RE 可以忽略不计，稳定系数变为
稳定系数 = $S = (\beta + 1) \times \frac{1}{\beta + 1} = 1$
这是 S 的最小可能值，并导致最大可能的热稳定性。