三极管放大电路
- 格式:doc
- 大小:29.50 KB
- 文档页数:3
三极管运算放大电路一、概述三极管运算放大电路是一种常用的模拟放大器,广泛应用于信号处理、控制系统等领域。
它具有高放大倍数、低输入输出阻抗、高速响应等特点,能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
本文将介绍三极管运算放大电路的基本原理、组成结构、分析方法及应用实例。
二、三极管运算放大电路的基本原理三极管运算放大电路的核心是三级管,它由三个半导体器件组成,包括两个N型和P型半导体,分别称为发射极、基极和集电极。
通过合理地连接和配置这些器件,可以获得较高的电压放大倍数。
三极管运算放大电路通常由输入级、中间级和输出级三部分组成。
输入级是差分放大器,具有抑制零点漂移的作用;中间级是放大器主体,决定着放大电路的放大倍数;输出级能够提高电路的输出电阻,并减小输出电压的失真。
三、三极管运算放大电路的分析方法分析三极管运算放大电路时,需要掌握其直流和交流分析方法。
直流分析是指对电路进行静态工作点分析,确定放大器的输入输出电压范围、偏置电流等参数;交流分析则关注电路的动态性能,包括放大倍数、带宽增益等参数。
四、三极管运算放大电路的应用实例1. 音频信号放大三极管运算放大电路广泛应用于音频信号的放大处理。
通过适当的设计和配置,可以实现声音信号的高保真放大,广泛应用于音响设备、音频处理系统等领域。
2. 传感器信号放大传感器输出的信号通常较弱,需要经过放大处理才能被后续电路识别和处理。
三极管运算放大电路具有高灵敏度、低噪声等特点,适用于各种传感器信号的放大处理。
3. 控制系统中的信号调理在控制系统中,经常需要对传感器输出的信号进行调理,以适应系统的需要。
三极管运算放大电路能够实现信号的放大、滤波等功能,广泛应用于控制系统中的信号调理电路中。
4. 模拟-数字转换器(ADC)的输入级模拟-数字转换器是数字信号处理系统中的关键器件,其性能好坏直接影响到整个系统的性能。
三极管运算放大电路可以作为模拟-数字转换器的输入级,实现模拟信号的高精度数字化转换。
三极管的放大电路
三极管是现代电子技术中最重要的元器件之一,它广泛应用于信
号放大,开关控制等领域。
三极管放大电路是三极管应用的重要部分,具有重要的研究和应用价值。
三极管放大电路是指将三极管作为信号放大器的一种电路。
三极
管放大电路具有以下特点:
1.放大倍数高。
三极管放大电路的放大倍数可以达到几千倍,远
高于其他普通放大器的放大倍数。
2.线性好。
三极管放大电路的电流电压关系非常稳定,能够实现
非常好的线性放大。
3.动态范围宽。
三极管放大电路能够处理大范围的信号级别,可
以实现符合实际需求的信号处理。
三极管放大电路具有以下分类:
1.共基极放大电路(CB)。
共基极放大电路对输入信号具有很高
的阻抗,可以实现电流放大。
2.共发射极放大电路(CE)。
共发射极放大电路对输入信号的耦
合较好,可以实现电压放大。
3.共集电极放大电路(CC)。
共集电极放大电路具有低输入阻抗,可以大大减少输入噪声。
三极管放大电路的设计需要根据应用场景的要求来确定,一般来说,应根据电压放大倍数和电流放大倍数来确定放大电路的特性。
对
于要求高的应用场景,需要选择特性优异的三极管,并根据实际情况
进行调整。
三极管放大电路的关键参数包括放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、带宽等。
对于不同的应用场景,需要根据这些参数来确定放大电路的
特性。
三极管放大电路详细分析一、原理1.共射放大电路:共射放大电路的输入信号加在基极上,输出信号从集电极上取出。
在共射放大电路中,基极和集电极之间呈负反馈,使放大电路的输入电阻变大,输出电阻变小。
共射放大电路具有电流放大性能好、电压放大倍数大、输入输出相位差小等特点,常用于对输入电流要求较高的场合。
2.共基放大电路:共基放大电路的输入信号加在发射极上,输出信号从集电极上取出。
在共基放大电路中,发射极与集电极之间呈负反馈,使得输出电阻变小,电流放大倍数增大。
共基放大电路的特点是电压放大率小,但电流放大率较高,具有宽频带、高频特性好的优点,适用于高频放大器。
3.共集放大电路:共集放大电路的输入信号加在栅极上,输出信号从源极上取出。
在共集放大电路中,源极与漏极之间呈负反馈,使放大电路的电压特性和输入输出特性更好。
共集放大电路具有输入电阻大,输出电阻小,电压放大倍数小的特点,常被应用于信号源驱动等场合。
二、特点1.放大性能好:三极管放大电路具有较好的电流放大倍数和电压放大倍数,能够将微弱的输入信号放大为较大的输出信号。
2.宽频带特性:三极管放大电路具有较好的频率响应特性,能够放大高频信号。
3.可控性强:通过改变三极管的偏置电流和工作点,可以调整放大电路的放大倍数和工作状态。
4.可靠性高:三极管具有耐压能力强、温度稳定、寿命较长等优点,可以在恶劣环境下稳定工作。
三、设计步骤1.确定放大电路的类型:根据需要的放大倍数和频率范围选择合适的三极管放大电路类型。
2.计算电阻值:根据三极管的参数和工作要求,计算出各个电阻的取值,以使得放大电路能够工作在合适的工作点。
3.搭建电路:根据设计的电阻值和三极管的引脚接法,搭建放大电路,注意保持电路的稳定性和可靠性。
4.测试和调整:通过信号发生器输入信号,使用示波器和万用表等测试工具,检测并调整放大电路的工作状态,使其达到设计要求。
四、应用三极管放大电路广泛应用于各种电子设备中,包括音频放大器、射频放大器、功率放大器、电子对抗设备等。
三极管放大电路解析引言三极管是一种重要的半导体器件,广泛应用于放大、开关和稳压等电路中。
其中,三极管放大电路是最常见的应用之一。
本文将对三极管放大电路进行解析,探讨其原理和特点。
一、三极管基本原理三极管是一种由两个PN结构组成的半导体器件。
它的三个引脚分别为:发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
三极管的放大作用是通过控制基极电流来控制集电极电流的大小。
在三极管的放大过程中,基极电流(IB)的变化会导致集电极电流(IC)的相应变化。
当基极电流增大时,三极管进入放大区,此时集电极电流也相应增大。
反之,当基极电流减小时,三极管进入截止区,此时集电极电流减小。
二、三极管放大电路的分类根据三极管的工作状态和连接方式,三极管放大电路可以分为共射极放大电路、共基极放大电路和共集极放大电路三种。
1. 共射极放大电路共射极放大电路是最常见的一种三极管放大电路。
它的特点是:输入信号通过基极电流的变化来控制输出信号。
在共射极放大电路中,输入信号加在基极上,输出信号从集电极取。
该电路具有电压放大和相位反转的特点,适用于需要电压放大和反相输出的场合。
2. 共基极放大电路共基极放大电路的特点是:输入信号通过发射极电流的变化来控制输出信号。
在共基极放大电路中,输入信号加在发射极上,输出信号从集电极取。
该电路具有电流放大和相位不变的特点,适用于需要电流放大和不变相输出的场合。
3. 共集极放大电路共集极放大电路的特点是:输入信号通过基极电压的变化来控制输出信号。
在共集极放大电路中,输入信号加在基极上,输出信号从发射极取。
该电路具有电压放大和相位不变的特点,适用于需要电压放大和不变相输出的场合。
三、三极管放大电路的特点1. 增益大:三极管放大电路具有很高的电压增益和电流增益,可以实现信号的有效放大。
2. 频率响应宽:三极管放大电路的频率响应范围广,可以满足不同频率信号的放大需求。
3. 稳定性好:三极管的工作稳定性较好,能够在一定范围内保持放大特性的稳定。
三极管放大电路讲解三极管放大电路是一种常见的电子电路,用于放大电信号。
它由三个区别功能的材料组成,分别是n型材料、p型材料和n型材料。
三极管放大电路具有高增益、低噪声、高输入阻抗和低输出阻抗等特点,被广泛应用于各种电子设备中。
三极管放大电路的工作原理是利用输入信号的小变化,控制输出信号的大变化。
它通过调节电流的大小来控制电路的放大程度。
当输入信号施加到基极时,三极管将信号放大后输出到负载电阻上。
在三极管放大电路中,集电极是放大电路的输出端,发射极是放大电路的输入端,而基极是控制放大程度的端口。
三极管放大电路可以分为共射、共基和共集三种基本类型。
共射放大电路是最常见的一种类型,它的输入信号施加在基极上,输出信号从集电极上获取。
共射放大电路具有较高的电压增益和较低的输入阻抗,可以实现较大的信号放大。
共基放大电路的输入信号施加在发射极上,输出信号从集电极上获取。
共基放大电路具有较高的输入阻抗和较大的电流增益,但电压增益较低。
共集放大电路的输入信号施加在基极上,输出信号从发射极上获取。
共集放大电路具有较高的电流增益和较低的输出阻抗,对于驱动负载电阻较小的情况比较适用。
三极管放大电路中的直流偏置是非常重要的,它决定了电路的工作状态和放大特性。
常见的直流偏置电路有基极偏置电阻、电流源和电压分压器等。
直流偏置电路可以确保三极管工作在合适的工作状态,从而保证电路的放大性能和稳定性。
在实际应用中,三极管放大电路需要注意一些问题。
首先,要合理选择三极管的工作点,以保证电路能够正常工作。
其次,要注意电路的稳定性,避免出现震荡或失真等问题。
此外,还需要注意电源电压的稳定性和温度的影响等因素。
总结起来,三极管放大电路是一种常见的电子电路,具有高增益、低噪声等特点。
它通过调节输入信号的大小来控制输出信号的放大程度。
三极管放大电路有多种类型,如共射、共基和共集等。
在实际应用中,需要注意选择合适的直流偏置电路和保证电路的稳定性。
三极管的三种放大电路三极管是一种常用的电子元件,广泛应用于各种电路中。
它具有放大电压和电流的功能,因此被广泛应用于放大电路中。
本文将介绍三极管的三种常见放大电路:共射、共集和共基电路。
一、共射放大电路共射放大电路是最常见的三极管放大电路之一。
它的特点是输入信号与输出信号均通过三极管的集电极。
其工作原理是:当输入信号施加在基极上时,三极管的基极电流发生变化,进而控制集电极电流的变化。
这种变化通过负载电阻产生的电压变化,即为输出信号。
共射放大电路具有电压增益大、输入电阻高、输出电阻低等特点。
因此,它常被用于需要电压放大的场合,如音频放大器等。
二、共集放大电路共集放大电路是另一种常见的三极管放大电路。
它的特点是输入信号与输出信号均通过三极管的发射极。
其工作原理是:当输入信号施加在基极上时,三极管的基极电流发生变化,进而控制发射极电流的变化。
输出信号即为负载电阻处的电压变化。
共集放大电路具有电流放大特性,且输入输出之间具有相位相反的特点,因此常被用于需要电流放大的场合,如电压稳压器等。
三、共基放大电路共基放大电路是三极管放大电路中最不常见的一种。
它的特点是输入信号通过三极管的发射极,输出信号通过三极管的集电极。
其工作原理是:当输入信号施加在基极上时,三极管的基极电流发生变化,进而控制发射极电流的变化。
输出信号即为负载电阻处的电压变化。
共基放大电路具有电压放大特性,且输入输出之间具有相位相同的特点,因此常被用于需要频率放大的场合,如射频放大器等。
三极管的三种放大电路分别为共射、共集和共基电路。
它们分别具有不同的特点和应用场合。
共射放大电路适用于需要电压放大的场合,共集放大电路适用于需要电流放大的场合,共基放大电路适用于需要频率放大的场合。
了解和掌握这些放大电路的特点和工作原理,对于电子工程师和电子爱好者来说是非常重要的。
希望本文能够对读者有所启发和帮助。
基极放大电路共基极的放大电路,如图1所示,图1 共基极放大电路主要应用在高频放大或振荡电路,其低输入阻抗及高输出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。
电路特性归纳如下:输入端(EB之间)为正向偏压,因此输入阻抗低(约20~200 )输出端(CB之间)为反向偏压,因此输出阻抗高(约100k~1M )。
电流增益:虽然AI小于1,但是RL / Ri很大,因此电压增益相当高。
功率增益:由于AI小于1,所以功率增益不大。
共发射极放大电路共发射极的放大电路,如图2所示。
图2 共发射极放大电路因具有电流与电压放大增益,所以广泛应用在放大器电路。
其电路特性归纳如下:输入与输出阻抗中等(Ri约1k~5k ;RO约50k)。
电流增益:电压增益:负号表示输出信号与输入信号反相(相位差180°)。
功率增益:功率增益在三种接法中最大。
共集电极放大电路共集电极放大电路,如图3所示,图3 共集电极放大电路高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用,以改善电压信号的负载效应。
其电路特性归纳如下:输入阻抗高(Ri约20k );输出阻抗低(RO约20)。
电流增益:电压增益:电压增益等于1,表示射极的输出信号追随着基极的输入信号,所以共集极放大器又称为射极随耦器(emitte r follow er)。
功率增益Ap= AI × Av≈β,功率增益低。
三极管三种放大电路特性比较。
三极管放大电路-三极管放大电路三极管放大电路一个基本放大电路必须有如图(a)所示各组成部分:输入信号源、晶体三极管、输出负载以及直流电源和相应的偏置电路。
其中,直流电源和相应的偏置电路用来为晶体三极管提供静态工作点,以保证晶体三极管工作在放大区。
就双极型晶体三极管而言,就是保证发射结正偏,集电结反偏。
输入信号源一般是将非电量变为电量的换能器,如各种传感器,将声音变换为电信号的话筒,将图像变换为电信号的摄像管等。
它所提供的电压信号或电流信号就是基本放大电路的输入信号。
图是最简单的共发射极组态放大器的电路原理图。
我们先介绍各部件的作用。
1. 晶体管V2. 直流电源UCC3. 基极偏流电阻Rb4. 集电极电阻Rc5. 耦合电容C1、C2二、放大电路的工作原理在图(b)所示基本放放大电路中,我们只要适当选取R b、Rc和UCC的值,三极管就能够工作在放大区。
下面我们以它为例,分析放大电路的工作原理。
1. 无输入信号时放大器的工作情况在图(b)所示的基本放大电路中,在接通直流电源UCC后,当ui=0时, 由于基极偏流电阻Rb的作用,晶体管基极就有正向偏流IB流过,由于晶体管的电流放大作用,那么集电极电流IC=βIB,集电极电流在集电极电阻Rc上形成的压降为UC=ICRc。
显然, 晶体管集电极-发射极间的管压降为UCE=UCC-ICRc。
当ui=0时,放大电路处于静态或叫处于直流工作状态,这时的基极电流IB、集电极电流IC和集电极发射极电压UCE用IB 、ICQ、UCEQ表示。
它们在三极管特性曲线上所确定的点就称为静态工作点,其习惯上用Q表示。
这些电压和电流值都是在无信号输入时的数值,所以叫静态电压和静态电流。
2. 输入交流信号时的工作情况当在放大器的输入端加入正弦交流信号电压ui时,信号电压ui将和静态正偏压UBE相串连作用于晶体管发射结上,加在发射结上的电压瞬时值为uBE=UBE+ui如果选择适当的静态电压值和静态电流值,输入信号电压的幅值又限制在一定范围之内,则在信号的整个周期内,发射结上的电压均能处于输入特性曲线的直线部分,如图(a),此时基极电流的瞬时值将随uBE变化,如图(b)。
三极管的三种放大电路三极管是一种常用的电子元件,它具有放大信号的特性,因此被广泛应用于各种放大电路中。
三极管的三种放大电路分别是共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
1. 共射放大电路共射放大电路是最常见的三极管放大电路之一,它的特点是输入信号与输出信号都是相对于电源地的。
在共射放大电路中,三极管的发射极作为输入端,集电极作为输出端,基极则起到控制信号的作用。
共射放大电路的工作原理是:当输入信号加在基极上时,三极管的发射极电流会发生相应的变化,进而改变集电极电流,实现对输入信号的放大。
由于共射放大电路具有较大的电压增益和较小的输入阻抗,因此常用于需要较大信号放大的场合,如音频放大电路。
2. 共基放大电路共基放大电路是另一种常见的三极管放大电路,它的特点是输入信号与输出信号都是相对于基极的。
在共基放大电路中,三极管的基极作为输入端,发射极作为输出端,集电极则起到控制信号的作用。
共基放大电路的工作原理是:当输入信号加在基极上时,三极管的发射极电流会发生相应的变化,进而改变集电极电流,实现对输入信号的放大。
由于共基放大电路具有较大的电流增益和较小的输出阻抗,因此常用于需要较大电流放大的场合,如射频放大电路。
3. 共集放大电路共集放大电路是三极管放大电路中的第三种形式,它的特点是输入信号与输出信号都是相对于集电极的。
在共集放大电路中,三极管的集电极作为输入端,发射极作为输出端,基极则起到控制信号的作用。
共集放大电路的工作原理是:当输入信号加在集电极上时,三极管的发射极电流会发生相应的变化,进而改变集电极电流,实现对输入信号的放大。
由于共集放大电路具有较小的电压增益和较大的输入阻抗,因此常用于需要较小信号放大的场合,如电压跟随器。
三极管的三种放大电路各有其特点和应用场合,合理选择和设计放大电路对于实现信号的有效放大至关重要。
在实际应用中,需要根据具体的要求和条件来选择合适的放大电路,并进行相应的电路设计和优化。
三极管放大电路一/共基极(Common-Base Configuration)的基本放大电路,如图1所示,图 1主要应用在高频放大或振荡电路,其低输入阻抗及高输出阻抗的特性也可作阻抗匹配用。
电路特性归纳如下:输入端(EB之间)为正向偏压,因此输入阻抗低(约20~200 );输出端(CB之间)为反向偏压,因此输出阻抗高(约100k~1M )。
电流增益:虽然A I小于1,但是R L / R i很大,因此电压增益相当高。
功率增益,由于A I小于1,所以功率增益不大。
二/共发射极放大电路与特性图2共发射极放大组态的简化电路,共射极(Common-Emitter的放大电路,如图2所示。
图 2因具有电流与电压放大增益,所以广泛应用在放大器电路。
其电路特性归纳如下:输入与输出阻抗中等(Ri约1k~5k ;RO约50k)。
电流增益:电压增益:负号表示输出信号与输入信号反相(相位差180°)。
功率增益:功率增益在三种接法中最大。
三/共集电极(Common-Collector)接法的放大电路,如图3所示,图 3高输入阻抗及低输出阻抗的特性可作阻抗匹配用,以改善电压信号的负载效应。
其电路特性归纳如下:输入阻抗高(Ri约20 k );输出阻抗低(RO约20 )。
电流增益:电压增益:电压增益等于1,表示射极的输出信号追随着基极的输入信号,所以共集极放大器又称为射极随耦器(emitter follower)。
功率增益Ap = AI × Av≈β,功率增益低。
图4自给偏压方式此电路不稳定,又称为基极偏压电路最简单的偏压电路,容易受β值的变动影响,温度每升高10°C时,逆向饱和电流ICO增加一倍,温度每升高1°C时,基射电压VBE减少2.5mV ,β随温度升高而增加(影响最大)图5射极加上电流反馈电阻改善特性自给偏压方式但还是不太稳定图6此为标准低频信号放大原理图电路路,见图6,其R1(下拉电阻)及R2为三极管偏压电阻(这种偏压叫做分压式偏置)为三极管基极提供必要偏置电流,R3为负载电阻,R4为电流反馈电阻(改善特性),C3为旁路电容,C1及C3为三极管输入及输出隔直流电容(直流电受到阻碍),信号放大值则为R3/R4倍数.设计上注意: 三极管Ft值需高于信号放大值与工作频率相乘积,选择适当三极管集电极偏压、以避免大信号上下顶部失真,注意C1及C3的容量大小对低频信号(尤其是脉波)有影响.在R4并联一个C2,放大倍数就会变大。
三极管是电流放大器件,有三个极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。
分成NPN和PNP 两种。
我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。
一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。
如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。
这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic 很大的变化。
如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。
我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。
这有几个原因。
首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。
当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。
但实际中要放大的信号往往远比 0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时,基极电流都是0)。
如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。
三极管放大电路详细讲解三极管放大电路是一种常见的电子电路,广泛应用于各种电子产品中。
它可以将弱信号放大到足够的强度以供后续电路使用。
本文将详细讲解三极管放大电路的原理、分类、特点以及应用。
三极管放大电路的基本原理是将输入信号加到输入电容上,使基极电压参数变化,控制电流,从而使输出电压也发生变化,达到放大的目的。
三极管放大电路的输入端为基极,输出端为集电极,另一端为发射极。
根据三极管的工作状态和放大形式,三极管放大电路可以分为共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路三类。
1. 共射放大电路共射放大电路是最常见的三极管放大电路之一,也是最常见的放大形式之一。
共射放大电路的输入信号加在基极上,输出信号从集电极上取出。
因为基极和集电极之间是反向偏置的,所以输入信号是正弦波时,输出信号也是正弦波。
共射放大电路不仅能放大电压信号,也可以放大电流信号,因此被广泛应用于各种电子产品中,如放大器、振荡器等。
共基放大电路的输入信号加在发射极上,输出信号从集电极上取出。
相比较共射放大电路,共基放大电路的放大倍数较小,但是它的输入电阻很低,输出电阻很高,可以很好地匹配负载。
1. 放大范围广三极管放大电路具有放大倍数高的特点,可以将弱信号放大至足够大的强度,以供后续电路使用。
其放大倍数可达数千倍,大幅提高了信号传输的效率。
2. 噪声小三极管放大电路的输出信号对噪声具有很强的抑制作用,特别是共射放大电路在中高频段拥有很高的线性度和噪声控制能力。
3. 频率响应宽三极管放大电路适合用于放大中高频信号,并且具有宽频响应的特点,对于一些需要高频调制的信号尤为适用。
其中,放大器是最常见的应用之一,它通过放大微弱电信号,从而使得音频、视频信号等达到足够的强度,使得对应的器件能够正常工作。
同时,由于三极管放大电路的噪声控制能力强,因此它还被广泛应用于放大器的前置级中,提高信号的质量和稳定性。
三极管是电流放大器件,有三个极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。
分成NPN和PNP两种。
我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。
下面的分析仅对于NPN型硅三极管。
如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。
这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。
如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。
我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。
这有几个原因。
首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。
当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。
但实际中要放大的信号往往远比0.7V 要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时,基极电流都是0)。
如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。
另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放大,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。
而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。
这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。
下面说说三极管的饱和情况。
像上面那样的图,因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能无限增加下去的。
当基极电流的增大,不能使集电极电流继续增大时,三极管就进入了饱和状态。
一般判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。
进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。
这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:当基极电流为0时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止),相当于开关断开;当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。
如果三极管主要工作在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。
如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭。
如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。
由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。
如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。
对于PNP型三极管,分析方法类似,不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反,因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。
Vo = Vcc-Ic*Rc是直流信号,用一个隔直电容将直流电压,也就是Vcc隔离掉,输出就只剩下Vo = -Ic*Rc 了。
注意这里的Ic实际上不是真正的Ic,而是ΔIc,即由输入交流信号导致Ic变化的那部分. 输出电压跟输入电压反向,所以它是反向放大器
对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量。
但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流控制大电流
放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。
假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。
小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。
所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。
如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。
在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。
当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。
如果某一天,天气很旱,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。
管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以,并没有水流出来。
这就是三极管中的截止区。
饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了。
如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管的击穿。
在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。
没有信号的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗。
而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。
当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。
你后面的那些关于饱和区、截止区的比喻描述的有点问题,但是你肯定是知道这些原理的,呵呵。
引用此比喻,简单的做一下修改:
截止区:应该是那个小的阀门开启的还不够,不能打开打阀门,这种情况是截止区。
饱和区:应该是小的阀门开启的太大了,以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量,但是你关小小阀门的话,可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。
线性区:就是水流处于可调节的状态。
击穿区:比如有水流存在一个水库中,水位太高(相应与Vce太大),导致有缺口产生,水流流出。
而且,随着小阀门的开启,这个击穿电压变低,就是更容易击穿了.。