三極管的簡單分析.doc

模擬電路講義第一節(jié): 二極管的正向?qū)ㄇ€二極管的正向?qū)ㄇ€如（圖 1 ）所示：二極管的 結(jié)加上正向電壓可以導(dǎo)通，加上反向電壓則不能導(dǎo)通。導(dǎo)通電流與正向電壓之間是對數(shù)關(guān)系，正向電壓每變化0.02伏，導(dǎo)通電流就會發(fā)生一倍的變化。正向電壓每變化0.01伏，導(dǎo)通電流就會發(fā)生 倍的變化。 （圖1）如果是二極管的正向電壓，在0.6V導(dǎo)通的基礎(chǔ)上以正弦波的規(guī)律發(fā)生變動，將會導(dǎo)致二極管正向?qū)娏鞯拇笮∠鄳?yīng)發(fā)生變動。電壓變動的幅度越小，電流變化與電壓變化的相似程度越高（失真度越小)。電壓變化的幅度越大，電流變化與電壓變化的相似程度越低（失真度越大)。第二節(jié): 三極管一、三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：如（圖 2 ）所示，三極管的符號如（圖 3 ）所示：b為基極 e為發(fā)射極 c為集電極 （圖 2 ） （圖 3 ） （圖 4 ） （圖 5 ）二、三極管各電極之間電流的分配關(guān)系如（圖 4 ）所示： 如果給三極管的集電極（c）和發(fā)射極（e）之間加上如上（圖 4 ）所示的電壓，由于基極（b）和集電極（c）之間的二極管所加的是反向電壓，所以不會有電流產(chǎn)生。但是，如（圖 2 ）所示：如果給基極（b）提供一個電流Ib，ce之間就會產(chǎn)生一個電流Ic，而且Ic等于 倍的Ib。 Ie=（ +1）Ib。三極管的 值一般在幾十到幾百之間。 如果此時ce之間的電壓發(fā)生變化，ce之間的電流會保持不變，依然等于 倍的Ib。也就是說Ic是一個受Ib和 值的乘積控制的恒流源。其大小與ce之間的電壓無關(guān)。三、簡單偏置電路的結(jié)構(gòu)：以及三極管共發(fā)射極放大電路的工作原理：最簡單的三極管共發(fā)射極放大器如下圖1所示： Rb為三極管的基極提供一個電流Ib，流過三極管集電極的電流在Rc上產(chǎn)生電壓，使三極管cb兩端的電壓約等于電源電壓的一半。 （圖 7 ） （圖 6 ） 如圖2所示：輸入電壓使Ube以0.6V為基礎(chǔ)上下波動，當輸入電壓變化到上半周時，Ube從0.6V變化到0.61V，Ib從10uA變化到14.14uA，此時，Ic就從1mA變化到1.414mA，URc就從5V變化到7.07V，Uce就從5V降到3.53v。 如圖2所示，接下去，當輸入電壓變化到下半周時，Ube從0.6V變化到0.59V，Ib從10uA變化到7.07uA，此時，Ic就從1mA變化到0.707mA，URc就從5V變化到3.535V，Uce就從5.6V上升到7.065v。 這樣，放大器的輸出電壓就在靜態(tài)電壓等于5V為基礎(chǔ)向下變化2.07V、向上變化1.465V，平均變化量是1.767V。與輸入電壓0.01V相比，電壓被放大了176.7倍。 從以上共發(fā)射極放大器輸入電壓倍放大的過程可以看出： 1、輸入電壓與輸出電壓的相位正好相反。 2、輸出電壓波形與輸入電壓的波形相比出現(xiàn)了失真。第三節(jié):三極管放大器輸出電壓的動態(tài)范圍 共發(fā)射極放大器的輸出電壓，就是通過Ib的變化引起 倍的Ib（Ic)的變化、從而導(dǎo)致Rc上的電壓發(fā)生變化。 Ic增大時，Rc上的電壓增大，ce兩端的電壓就會減小（等于電源電壓減去Rc兩端的電壓。 Ic減小時，Rc上的電壓減小，ce兩端的電壓就會增大（同樣等于電源電壓減去Rc兩端的電壓)。 如果集電極電壓在不變化的時候（靜態(tài)的時候)，處于電源電壓一半的位置，那么集電極電壓在發(fā)生變化的時候，電壓向下變化、和向上變化都有一半電源電壓的變化余量。如果集電極電壓在靜態(tài)的時候不處于電源電壓一半的位置，那么電壓向上和向下變化從有一個方向達不到電源電壓一般的余量。因此，如果集電極電壓在靜態(tài)的時候等于電源電壓的一半，放大器的輸出電壓就有最大的動態(tài)范圍。第四節(jié):共發(fā)射極放大器簡單偏置電路元件參數(shù)的設(shè)計一、確定靜態(tài)工作電流。小功率三極管最佳工作電流一般在110ma之間。 現(xiàn)在,將集電極電流設(shè)定為1ma，二、確定集電極電阻Rc。當三極管的集電極電壓Uc等于電源電壓一半的時候，放大器具有最大的輸出電壓動態(tài)范圍，因此根據(jù)確定的靜態(tài)工作電流，集電極電阻Rc上的靜態(tài)直流電壓應(yīng)當?shù)扔陔娫措妷旱囊话?。三、確定基極電阻Rb。根據(jù)電源電壓、集電極靜態(tài)工作電流、和三極管放大倍數(shù)，可以計算出基極電阻 Rb = (E-0.6V)/Ib = (E-0.6)/Ic第五節(jié): 晶體三極管輸出特性曲線 晶體三極管的集電極電流（在集電極電壓大于飽和電壓、小于擊穿電壓的范圍內(nèi))等于晶體三極管的電流放大倍數(shù)與基極電流的乘積，與集電極電壓無關(guān)。其規(guī)律如下圖所示： （圖 7 ） （圖 8 ） （圖 9 ） 如上圖（1）所示：某晶體三極管 =100，給他的基極提供一個10ua的電流。 如上圖（2)所示：此時，集電極的電壓從零開始增大，當集電極電壓達到飽和電壓 a 點時，集電極電流從零增加到 1ma，從這一點開始，繼續(xù)增大集電極電壓，集電極電流不再增加，一直保持等于 1ma。 如果分別給基極提供 10ua、20ua、30ua、40ua、50ua的電流，在分別將集電極電壓從零開始增加，那么集電極電流就在相應(yīng)的超過飽和電壓的位置達到 1ma、2ma、3ma、4ma、5ma的電流，并且不繼續(xù)隨集電極電壓的增加而增加。第六節(jié)、晶體三極管輸出特性中的直流負載線 下圖是某晶體三極管的輸出特性曲線，在沒有交流電壓輸入的時候，三極管的靜態(tài)工作電流等于 5ma，三極管的輸出靜態(tài)電壓等于 5V，此時三極管的輸出端工作在輸出特性曲線的 Q 點。 如果輸入端加入交流信號 Vi，三極管集電極的電流 Ic 就會發(fā)生變化，由于集電極的電流發(fā)生變化，所以集電極電阻上的電壓 URc 也會發(fā)生變化，集電極的電壓 Uc 就等于電源電壓減去集電極電阻的電壓 Uc=E-URc。 如下圖2所示：當輸入電流增加時（由50ua增加到60ua)，則Ic由5ma增加到60ua，URc由5V增加到6V，URc=E-URc由5V減小到4V，此時三極管的輸出端工作在G2點。 以此類推：當輸入電流由60ua增加到70ua，則Ic由6ma增加到7ma，URc由6V增加到7V，URc=E-URc由4V減小到3V，此時三極管的輸出端工作在G3點。 再看當電流減小時：當輸入電流由50ua減小到40ua，則Ic由5ma減小到4ma，URc由5V減小到4V，URc=E-URc由5V增加到6V，此時三極管的輸出端工作在G4點。 再以此類推：當輸入電流由40ua減小到30ua，則Ic由4ma減小到3ma，URc由4V減小到3V，URc=E-URc由6V增加到7V，此時三極管的輸出端工作在G5點。 當輸入電流減小到0ua，則Ic也減小到0ma，URc也減小到0V，URc=E-URc增加到等于電源電壓=10V，此時三極管的輸出端工作在G6點。 由此上述規(guī)律可見：三極管輸出端的直流負載線是一條直線。直流負載線反映的是三極管集電極的輸出電壓和輸出電流之間的瞬間變化規(guī)律。練習(xí)一、 練習(xí)二極管正向?qū)ㄇ€中正向電壓變化所引起正向?qū)娏鞯膶?yīng)變化關(guān)系。二、簡單偏置電路共發(fā)射極放大器具體電路的參數(shù)設(shè)計。三、簡單偏置電路共發(fā)射