三極管放大電路基本原理
2019-08-19 17:16:00閱讀量:1723
三極管是電流放大器件,有三個(gè)極,分別叫做集電極C,基極B,發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明三極管放大電路的基本原理。
三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí),還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因:
首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生(對(duì)于硅管,常取0.7v)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7v時(shí),基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比0.7v要小,如果不加偏置的話,這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7v時(shí),基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí),小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會(huì)被放大并在集電極上輸出。
另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求,如果沒(méi)有加偏置,那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大,而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效(因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí),集電極電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí),集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。
三極管的飽和情況。像下邊那樣的圖,因?yàn)槭艿诫娮鑂c的限制(Rc是固定值,那么最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大,不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí),三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是:Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后,三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小,可以理解為一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用:當(dāng)基極電流為0時(shí),三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi);當(dāng)基極電流很大,以至于三極管飽和時(shí),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài),那么這樣的三極管我們一般把它叫做開(kāi)關(guān)管。

但是在實(shí)際使用中要注意,在開(kāi)關(guān)電路中,飽和狀態(tài)若在深度飽和時(shí)會(huì)影響其開(kāi)關(guān)速度,飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時(shí)是淺度飽和,遠(yuǎn)大于集電極電流時(shí)是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉(zhuǎn)換速度。
對(duì)于PNP型三極管,分析方法類似,不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反,因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過(guò)來(lái)——變成朝里的了。
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