本节将给出BJT的偏置方法。偏置是为了使晶体管正确工作而加的合适的直流电压。这可以通过一些基本电路来实现。偏置电路的选择很大程度上取决于应用。本节将介绍4种偏置方法，以及它们的优缺点。
学完本节后，你应该掌握以下内容:
- 解释4种BJT偏置电路的工作原理
- 描述
基极偏置电路 - 描述
集电极反馈偏置电路 - 描述
分压式偏置电路 - 描述
发射极偏置电路
- 描述
对于线性放大器，信号必定在正负两个方向上摆动，而晶体管工作电流只能在一个方向上摆动。为了使晶体管放大交流信号，该交流信号必须叠加在设置工作点的直流电平上。偏置电路将直流电平设置为该工作点，这样就允许交流信号在正负两个方向上变化，而不会使晶体管进人饱和与截止状态。
3.2.1基极偏置
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a )npn偏置电路
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b)负电源供电的pnp偏置电路
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c）正电源供电的pnp偏置电路
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图3-14基极偏置电路
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最简单的偏置电路是基极偏置。对于 npn 晶体管，如图3-14a所示，在基极和电压源之间连接一个电阻($R_B$)。注意，这与图3-9a中所介绍的用来生成特性曲线的电路本质上相同。唯一的区别是基极和集电极电源被合并成单个电源(称为 $V_{CC}$)。尽管这种偏置方法很简单，但对于线性放大器而言，这不是一种好方法，下面讨论原因。
pnp晶体管可以使用负电源来实现偏置，如图3-14b所示﹔或者如图3-14c所示，在发射极上加上一个正电源来实现偏置。这两种偏置方法都通过发射结为基极电流提供回路。反过来，该基极电流产生大小为基极电流βpc倍的集电极电流(假定线性工作)。因此，在线性工作条件下，集电极电流为: $$ I_C=\beta_{DC}I_B $$ 流过基极电阻 $R_B$ 的电流为基极电流 $I_B$。根据欧姆定律，替换 $I_B$。并得到 $$ I_C=\beta_{DC}(\frac{V_{R_B}}{R_B})\
I_C=\beta_{DC}(\frac{V_{CC}-V_{BE}}{R_B})~~~~~(3-3)
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只要晶体管不处于饱和状态，在给定基极偏置下，该式就给出了集电极电流。由于该式在没有发射极电阻的情况下推导得到，因此只能应用于此种偏置组态。
如前所述，晶体管有不同的电流增益。相同类型的典型晶体管的 $\beta_{DC}$ 值可以有3倍的差距。此外，电流增益还受到温度影响，随着温度升高，基极-发射极电压减小， $\beta_{DC}$ 的值增大。因此，在基极偏置的相似电路中，集电极电流可能相差很大。不能期望依赖于特定 $\beta_{DC}$ 的电路工作在恒定状态。出于这个原因，基极偏置很少用在线性电路中。
因为只使用单一电阻来进行偏置，故基极偏置在开关应用中是很好的选择，此时晶体管始终工作在饱和或者截止状态。对开关放大器，式(3-3)并不成立。
3.2.2集电极反馈偏置
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图3-16集电极反馈偏置
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对于 npn 型晶体管的另一种偏置组态为图3-16所示的集电极反馈偏置电路。(pnp 型晶体管工作原理完全相同，除了负电源电压供电以外。)基极电阻 $R_B$ 连接在集电极，而不是像在之前讨论的基极偏置电路中那样连接在 $V_{CC}$。比起基极偏置情况，该基极电阻的值更小，因为集电极电压比一般工作情况下的 $V_{CC}$ 要小。
集电极反馈用到了电子学中很重要的一个概念——负反馈来获得稳定性。负反馈将部分输出返回到输入来抵消可能出现的变化。负反馈连接提供了相对稳定的 Q 点。
下面来看一下负反馈是如何起作用的。在图3-16中，集电极电压为发射结提供偏置。负反馈产生补偿效果来保持 Q 点稳定。假设 $\beta_{DC}$ 由于温度增加而增加，这导致 $I_C$ 增大，反过来，$R_C$ 上的电压降就加大。随着 $R_C$ 两端的电压降增大，$V_C$ 减少，这反过来也意味着它将提供更少的偏置电流。这种补偿行为正是负反馈产生的作用。关于负反馈的其他应用接下来会一一介绍。
集电极反馈偏置中的集电极电流通过应用基尔霍夫电压定律(KVL)推导得到。写出基极电路的回路方程，可以推导出集电极电流公式为: $$ I_C=\frac{V_{CC}-V_{BE}}{R_C+R_B/\beta_{DC}}~~~~(3-4) $$ 对 npn 型和 pnp 型晶体管，该式都是成立的(需要注意符号)。接下来的例子中会应用式(3-4)来说明如何通过反馈补偿不同的 $\beta_{DC}$ 值产生的影响。
3.2.3分压式偏置
前面已经看到，基极偏置的主要缺点在于它对 $\beta_{DC}$ 值的依赖。集电极反馈偏置比基极偏置提供了较高的稳定性，但分压式偏置可以提供更高的稳定性。分压式偏置是使用最广泛的偏置方式，因为它只需要一个供电电压，而且提供的偏置本质上不受 $\beta_{DC}$ 的影响。事实上，观察分压式偏置的方程可以发现公式中既没有 $\beta_{DC}$ 也没有其他任何晶体管参数。本质上，好的分压器设计与所使用的晶体管无关。
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a) 空载
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图3-18分压器
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分压器原理是基本直流/交流电路课程中最有用的原理之一，利用它可以计算电路中任意串联电阻两端的电压。图3-18a描述了一个基本的分压器。求出输出电阻与总电阻的比值，再乘以输人电压，就可以计算出输出电压。
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V_{OUT} = (\frac{R_2}{R_1+R_2})V_{IN}
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根据分压器原理，计算比值时，分子为输出电阻(本例中为 $R_Z$)，分母为总电阻值。
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b)带负载
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图3-18分压器
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如图3-18b所示，当分压器输出端接负载电阻时，由于负载效应则输出电压会减小。只要负载电阻值比分压电阻值大很多，负载效应就可以忽略不计。
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图3-19分压式偏置
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分压式偏置如图3-19所示。在该电路图中，$R_1$ 、$R_2$两个电阻构成分压器，使基极电压对任何要求极小电流的负载几乎保持不变。该电压使发射结正向偏置,产生一个极小的基极电流。在分压式偏置下，晶体管相当于分压器上的一个高阻负载。这使得基极电压比无负载时的值要略小一些。在实际的分压式偏置电路中，这种效应通常很小，所以负载效应可以忽略。在任何情况下，通过选择合适的 $R_1$ 和 $R_2$。可以使负载效应达到最小。根据经验，当使用的晶体管具有不同的 $\beta_{DC}$ 参数值时，这些电阻中的电流至少应该十倍于基极电流才能避免基极电压的变化。这称为刚性偏置，因为基极电压与基极电流相对无关。
计算分压式偏置电路参数的步骤是直接利用分压器原理和欧姆定律。基于没有负载效应的假设，可以运用之前提到的分压器原理来计算基极电压。对图3-19应用分压器原理可得: $$ V_B=(\frac{R_2}{R_1+R_2})V_{CC}~~~~~~~(3-5) $$
发射极电压为基极电压减去二极管压降。(对 pnp 型晶体管，为基极电压加上二极管压降.)
$$ V_E = V_B-V_{BE}\ V_E=V_B-0.7V~~~(3-6) $$
已知发射极电压，则根据欧姆定律可求得发射极电流为: $$ I_E=\frac{V_E}{R_E} $$ 集电极电流近似等于发射极电流: $$ I_C\approx I_E $$ 此时可以求得集电极电压。集电极电压为 $V_{CC}$ 减去集电极电阻两端的压降，该压降可以通过欧姆定律求得。写出该式为:
$$ V_C=V_{CC}-I_CR_C~~~~~(3-7) $$
从集电极电压 $V_C$ 中减去发射极电压 $V_E$ 得到集电极-发射极电压 $V_{CE}$.
$$ V_{CE}=V_C-V_E $$
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3-21pnp晶体管的分压式偏置
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图3-21给出了 pnp 型晶体管的两种分压式偏置组态。在基极偏压时，无论是正负电源电压都可用来偏置。当使用如图3-21a所示的负电压供电时，电压加到集电极。如图3-21b所示，当正电源电压供电时，电压加到发射极。晶体管经常上下颠倒绘制以使电源电压位于上方，这意味着发射极电阻也位于上方。npn 型晶体管的公式也可用于 pnp 型，但要注意正负号。
3.2.4发射极偏置
发射极偏置是非常稳定的偏置形式，它使用正负电源和单个偏置电阻，在通常的电路配置中，该偏置电阻会使基极电压接近地电势。这种偏置用于大多数集成电路放大器。
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图3-23发射极偏置电路
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npn 型和 pnp 型发射极偏置电路如图3-23所示。如同其他偏置电路一样，npn 型和 pnp 型电路的最主要差别是电源电压的极性相反。
对稳定的偏置而言，所选基极电阻上的压降只有几十分之一伏。对 npn 型晶体管而言，由于 $R_B$ 两端的压降很小，而正向偏置的发射结压降为 0.7V，因此发射极电压大约为 -1V。对 pnp 型而言，发射极的电压大约为 ＋1V。检测故障时，快速查看发射极电压可以看出晶体管是否导通以及偏置电压是否正确。
根据欧姆定律可以计算出发射极电流。由于 $I_C\approx I_E$，因此可以计算集电极电压，并根据下式求得集电极电压: $$ V_C=V_{CC}-I_CR_C $$