三極管放大原理Microsoft Word 文檔

1、以NPN型硅三極管為例，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的倍，即電流變化被放大了倍，所以我們把叫做三極管的放大倍數(shù)(一般遠大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，

2、導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。1三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因：首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當于一個二極管)，基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生(對于硅管，常取0.7V)。當基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時，基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變(因為小于0.7V時，基極電流都是0)。如果我們事先

3、在三極管的基極上加上一個合適的電流(叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻)，那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。 另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了)。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電

4、阻Rc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限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時，三極管就進入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*Ic。進入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關(guān)使用：當基極電流為0時，三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止)，相當于開關(guān)斷開;當基極電流很大，以至于三極管飽和時，相當于開關(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關(guān)管。如果我們在上面這個圖中，將電阻Rc換成一個燈泡，那么當基

5、極電流為0時，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù))，三極管就飽和，相當于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。但是在實際使用中要注意，在開關(guān)電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時會影響其開關(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是淺度飽和，遠大于集電極電流時是深度飽和。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。 對于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就

6、是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發(fā)射極上面那個箭頭方向也反了過來變成朝里的了。1什么是偏置電壓？2運放的偏置電壓，偏置電流1什么是偏置電壓？偏置電壓是指晶體管放大電路中使晶體管處于放大狀態(tài)時，基極-射極之間、集電極-基極之間應(yīng)該設(shè)置的電壓。因為要使晶體管處于放大狀態(tài)，其基極-射極之間的pn結(jié)應(yīng)該正偏，集電極-基極之間的pn應(yīng)該反偏、因此，設(shè)置晶體管基射結(jié)正偏，集基結(jié)反偏，是晶體管工作在放大狀態(tài)的電路，簡稱為偏置電路。直流偏置電壓是指晶體管放大電路中使晶體管處于放大狀態(tài)時，基極-射極之間及集電極-基極之間應(yīng)該設(shè)置的電壓。因為要使晶體管處于放大狀態(tài)，其基極-射極之間的PN結(jié)應(yīng)該正偏，集電極-基極

7、之間的PN結(jié)應(yīng)該反偏。因此，設(shè)置晶體管基射結(jié)正偏、集基結(jié)反偏，使晶體管工作在放大狀態(tài)的電路，簡稱為偏置電路（可以理解為設(shè)置正反偏的電路）。而使晶體管工作在放大狀態(tài)的關(guān)鍵是其基極電壓，因此，基極電壓又稱為偏置電壓。又由于使晶體管工作在放大狀態(tài)的電壓設(shè)置是由其沒有信號時直流電源提供的。因此，晶體管的直流偏置電壓可以這么定義：晶體管未加信號時，其基極與發(fā)射極之間所加的直流電壓稱為晶體管的直流偏置電壓。2運放的偏置電壓，偏置電流運放是集成在一個芯片上的晶體管放大器, 偏置電流（ bias current ）就是第一級放大器輸入晶體管的基極直流電流. 這個電流保證放大器工作在線性范圍, 為放大器提供直流

8、工作點. 因為運算放大器要求盡可能寬的共模輸入電壓范圍, 而且都是直接耦合的, 不可能在芯片上集成提供偏置電流的電流源. 所以都設(shè)計成基極開路的, 由外電路提供電流. 因為第一級偏置電流的數(shù)值都很小, uA 到 nA 數(shù)量級, 所以一般運算電路的輸入電阻和反饋電阻就可以提供這個電流了. 而運放的偏置電流值也限制了輸入電阻和反饋電阻數(shù)值不可以過大, 使其在電阻上的壓降與運算電壓可比而影響了運算精度. 或者不能提供足夠的偏置電流, 使放大器不能穩(wěn)定的工作在線性范圍. 如果設(shè)計要求一定要用大數(shù)值的反饋電阻和輸入電阻, 可以考慮用 J-FET 輸入的運放. 因為 J-FET 是電壓控制器件, 其輸入偏置電流參數(shù)是指輸入 PN 結(jié)的反向漏電流, 數(shù)值應(yīng)在 pA 數(shù)量級. 同樣是電壓控制的還有 MOSFET 器件, 可以提供更小的輸入漏電流. 另外一個有關(guān)的運放參數(shù)是輸入失調(diào)電流 offset current, 是指兩個差分輸入端偏置電流的誤差, 在設(shè)計電路中也應(yīng)考慮.p=ui=Cu(du/dt),i=(dq/dt)=c*(du/dt)中的d表示微分，du/dt是表示電壓u對時t的微分，可以理解為時間“ 微小”變化時，電壓的“微小”的變化量。由于流過電容器的電流與其兩端的電壓有關(guān)。且電容器充放電時，其兩端的電壓是不斷變化的。所以，流過電容器的電流等于單位時間（微?。﹥?nèi)