三极管电路分析

三极管电路分析
三极管电路分析

本文主要介绍三极管的计算,包括电压增益A 、输入电阻i R 、输出电阻o R ;包括三极管的三种组态:共集、共基、共射的计算。本文力图让读者在细读完本文后能对三极管的相关计算熟练掌握。本人刚读研一,考研是考的模电,有一年三极管使用经验。望以一种怀疑的态度看本文。

本文与其他课本讲述的不同之处,介绍一种直观的方法,而不是画出小信号等效模型的方法来进行各种计算,而且这种方法不需要记忆各种公式,完全直观的看就可以得出结果。

方法的关键在于对BJT 的模型的简化和理解。三极管的等效模型如图,高频模式的很多参数被忽略,实践上当频率不是特别高时这种模型的精度是足够了的。

图1三极管及其小信号等效模型

从模型中可以看出,be 之间是电阻be r ;bc 之间是断开的;ce 之间是电流控制电流源,控制关系如图所示,b c i i ,其中 是常数,由管子决定,b i 为be 之间的电流,也就是流过be r 的电流,它们的电流方向是应特别值得注意的。图中同样可以得到这个重要关系式:

b c b e i i i i 1。

总结一下,简化模型中要用到的几点:(1)be 间电阻是be r ;(2)bc 间开路;

(3)ce 间为受控电流源b c i i ;(4)

b i 即be i ,

c i 即ce i ,注意它们的方向关系;

(5) b c b e i i i i 1,一定要主要方向。

另外还需要知道的就是电路的交流通路。求交流通路也是直观的看,并不画出来。求交流通路的要点:(1)DD V 是直流电源,没有交流成分,所以是交流地,所以分析交流通路时,接电源和接地是一个效果。(2)电容短路,除非特别说明,所有电容对交流短路。(3)信号

中的直流成分被忽略,只考虑交流部分。例如:

c

e

b

c

b

i

图2三极管基本电路图3图2中电路的交流通路

分析如下:C2短路,c R 接地,则c R 和L R 并联接地。1b R 接电源相当于接地,则1b R 和2b R 并联接地。Ce 短路,则三极管e 极接地,e R 去掉。C1短路,Vin 接到三极管b 极。图3中小写的vin 和vout 是图2中的Vin 和Vout 中的交流成分。

下面将以各种例子从简单到复杂的介绍。所有例子来自于清华模电第四版。三极管的静态工作点不是我们关心的,这里假设所以三极管均工作在放大状态,不求解三极管的静态工作点。

放大倍数i

o

u u A

,这是定义,其中o u 和i u 是交流成分。输入阻抗i R 的定义是,在输出加有负载的情况下,在输入端加测试电压x v ,测输入端的电流x i ,得到的比值即为x

x

i i v R

。关键是这个x v 和x i 都是交流信号,不包括直流成分,也就是说加信号是加在交流通路上的,而不是在原始电路图中加的,因此得到的i R 是交流阻抗而不是直流电阻。求输入电阻时,信号源是没有包括进去的,如果信号源有内阻,该内阻也是不能包括进去的,所以输入电阻跟信号源内阻是无关的,但是负载是在电路中的,因此跟负载有关。

输出电阻o R 的定义是,将信号源置零但保留信号源内阻,将负载断开,在输出端加测试电压x v ,测得电流x i ,得到的比值即为x

x

o i v R

。同样它也是交流电阻。输入输出电阻的定义是很重要的,因为他们的测试条件不同,很容易弄混。

求输入输出电阻还可以将输入输出回路进行戴维南等效,等效为一电压源和电阻的串联,该电阻即为输入或输出电阻。

(1)

图4图5图4的交流通路

图5中的i u 和o u 是图4中i U 和o U 的交流部分,下同,不再做说明。

现在就来计算图4的放大倍数A ,输入阻抗i R ,输出阻抗o R 。它们的计算都是在交流通路里面计算,在图5中,计算A :

计算放大倍数:我们知道be ce i i ,方向都是流入三极管。在输入回路,be 之间是电阻be r (回忆三极管等效模型),所以be

b i

b r R u i

。在输出回路,c c o R i u ,注意c i 的

方向,然后根据c i 和b i 的关系即可得到

be b c

be b b c b be b b c c i o r R R r R i R i r R i R i u u A

计算输入阻抗(把三极管它想象成小信号等效模型,一个电阻和一个受控电流源):输入回路为:i u b R 三极管be 地。我们知道,bc 间是断开的,be 间是电阻be r ,所以加压求流就可以很简单得到输入阻抗为be b i r R R 。

计算输出阻抗:i u 置零,则0 be b i i ,得到0 ce c i i ,即ce 间断开,又bc 是开路的,所以输出阻抗就是c R 。

从这个例子中可以看出,应该牢记三极管的小信号等效模型,be 间是电阻be r ,bc 间开路,ce 间是受控电流源,满足电流关系:be ce i i ,分析时,在脑子里把三极管想成小信号模型。

对三极管电路的分析,我们应该知道三极管工作是哪种组态,我们知道它有三种组态:共射、共集、共基,共集又叫射极跟随器或电压跟随器,共基又叫电流跟随器。三种组态判断的方法很简单,三极管三个极,一个输入,一个输出,则第三个就是共那个极。

(2)

输入b 极,输出c 极,所以为共射电路。

交流通路没有直接画出来,应该在脑子里想着。C2短路,c R 接地,则c R 和L R 并联接地。b R 接地,则b R 和be r 并联接地。C1短路。

计算输入电阻,看交流的输入回路,C1没有,b R 和be r 并联,所以输入电阻be b i r R R // ,通过简单的加压求流得到。

计算输出电阻,将输入Ui 置零,L R 断开。因为Ui=0,则b i =0,得到c i =0,即电流源断开,又RL 断开,得输出电阻c o R R 。注意一定要把它想成交流电路,Ui 置零是指的其中的交流成分置零,不能认为置零了三极管就不能正常工作了,就没办法计算了。输出电阻

是跟负载无关的,要断开负载来计算输出电阻。

计算电压增益,牢牢把握b c i i ,并注意方向,精髓在于分别计算输入输出电压i u 和

o u 等于多少b i 。在输入端,be b i r i u ,注意不是 be b b i r R i u // ,因为b i 是流过be r 的,并

不是流过be b r R //的。在输出端, L c b o R R i u // ,所以增益 be

L c i o r R R u u A //

。注意求增益是要带负载的,很明显,负载是要影响放大倍数的大小的。c i 的方向决定了o u 的表达式有个负号,从而决定了A 的表达式有个负号,负号表示o u 和i u 是反向的,即180度相差。

(3)

输入b 极,输出c 极,所以为共射电路。

交流通路,Ce 短路,则三极管e 极接地,e R 去掉。C2短路,c R 接地,则c R 跟L R 并联接地。2b R 接地,则2b R 和1b R 和be r 并联接地。C1短路。

输入电阻,交流输入回路中1b R 、2b R 、be r 并联,所以输入电阻be b b i r R R R ////21 ,通过简单的加压求流的方法就可以得到。

输出电阻,L R 断开,Ui 置零,则b i =0,c i =0,电流源断开,得输出电阻c o R R 。电压增益,分别计算输入输出电压i u 和o u 等于多少b i 。be b i r i u (不是

be b b b i r R R i u ////21 ), L c b o R R i u // ,得到电压增益 be

L c i o r R R u u A //

(4)仅仅把Ce 去掉,但是结果完全不同。

输入b 极,输出c 极,所以为共射电路。

交流通路,C2短路,c R 接地,则c R 和L R 并联接地。2b R 接地,则2b R 和1b R 并联然后和be r 跟e R 的串联再并联。C1短路。

e R 的出现,会给电路分析带来麻烦,上右图中画的不是很具体,没画出来的可以想象

出来。

输入阻抗,1b R 和2b R 的并联是一部分,另一部分是从三极管b 极看进去的电阻。它并不是简单的be r +Re ,应该用加压求流的方法求。在上右图中,在b 端加测试电压x v ,设电流为x i ,则x x i v R / ,因为x b i i ,x b c i i i (注意方向),流过电阻Re 的电流为

x b e i i i 11,所以Re 上压降 e x e e R R i R i v e 1,所以

x e x be R r x i R i r v v v e be 1,所以从三极管b 端看进去的阻抗为 e be R r 1。直

观的可以这样理解,计算从b 端看进去的阻抗,因为输入提供的电流是b i ,最后计算的阻抗肯定将b i 约掉了,所以只要看每个电阻上流过了多少倍的b i 即可,流过e R 的电流为

b i 1,约掉b i 就留下了 1这个系数,所以e R 的等效电阻就要乘上这个系数。总的输入阻抗为 e be b b i R r R R R 1////21。

输出电阻,L R 断开,Ui 置零,则b i =0,c i =0,电流源断开,得输出电阻c o R R 。电压增益,分别计算输入输出电压i u 和o u 等于多少b i 。 e b be b i R i r i u 1,

L c b o R R i u // ,得 e

be L c R r R R A

1//

输入b 极,输出e 极,所以为共集电极电路。

输入电阻,计算输入电阻如果有负载则须将负载算在内。先分清输入回路, b in R v 三极管be L e R R // 地。为什么不从ce 间到地?因为ce 是断开的。按上题的计算方法,因为输入端的电流是b i ,加压求流的最后将b i 约掉,则L e R R //上要乘上 1的系数,因此输入阻抗为 L e be b i R R r R R //1 。

输出阻抗,计算输出阻抗也是比较麻烦的,将Vin 接地,L R 断开。因为be 间是电阻be r ,ce 间为受控电流源,流经e R 的电流为 b e i i 1,如果加压求流,则最后要约掉的电流是e i 而不是b i ,所以 be b r R 上要除以 1,所以输出电阻为

1//

be

b e o r R R R 。由于

be 间是电阻,因此b 极电阻也在输出阻抗表达式中,ce 间电流源的影响使得b 端和e 端电流不等。

电压增益,还是将out v 和in v 用b i 表示,然后将b i 约掉,熟练后可不写出b i 直接写出表达式,有

L e be b L e R R r R R R A //1//1

。这里还是解释一下, L e e out R R i v // ,

out r R in v v v v be b 。

注意此题中三者计算时要分清楚,不要相互之间弄混了。

输入为e ,输出为c ,所以为共基极。将参考电流和上面的都相反,则可得到:输入电阻,

1be

b i r R R 。be r 之所以要除以 1是因为,输入电流为 b i 1,而be r 上电流为b i ,在加压求流时要除以 b i 1。

输出电阻,L R 断开,in v 置零,则0 be v ,0 b i ,0 c i ,电流源断开,输出电阻

L c o R R R // 。

电压增益, be

b L

c r R R R A

1//,分子有 分母有 1都是因为该处电流和b i 的比值,主要电流的方向,为什么A 的表达式不是负的?

RL

Vin

此电路为复合管电路。

输入阻抗,输入回路要经过Q1,Q2,e R 、L R 的并联到地。输入端Q1的b 的电流为b i ,经过1be r 的电流为b i ,经过2be r 的电流为 b i 11 ,经过e R 和L R 并联的电流为

b i 2111 ,所以求输入阻抗时将输入端电流b i 约掉得到

L e be be b i R R r r R R //111//21211 输出电阻,in v 接地,L R 断开,输出端电阻应该为e R 并上从Q2的e 端往左看的电阻。因为Q1的e 处的电流为 b i 11 ,所以从Q1的e 端往左看的电阻为

11

1 be b r R 。Q2的e

处的电流是Q1的e 处电流的 21 倍,所以从Q2的e 端往左看的电阻为

211

211

be b be r R r 。也可以这样认为,因为Q2的e 的电流为 b i 2111 ,所以求Q2的e 端往左看的电阻都应该约掉这个电流,然后根据各个电阻流经的电流可以得到电阻为

211

22111

be b be r R r 。所以总的输出电阻为

211

211//

be b be e o r R r R R 。放大倍数,

L e be be L e in out

R R r r R R v v A //111//112121121

Vs

RL

此电路为复合管电路,共射共基电路。其中s v 为信号源,s R 为其内阻。输入阻抗,1be i r R ,注意没有包括s R ,s R 为信号源内阻。

输出阻抗,L R 断开,s v 接地,01 b i ,01 c i ,02 c i ,则输出阻抗c o R R 。电压增益,先弄清电流关系,1112b c e i i i ,12

21222211b e c i i i

。计算电压增益,如果是计算

i o v v ,则 be

L e i

o r R R v v A //12

2

11

。如果是计算

s

o

v v ,则可以直接把s R 考虑进去计算得到 be

s L e s

o

r R R R v v A

//12

2

12 ,也可以将i v 的右边等效为一个电阻,即输入

电阻1be r ,而且已知

i

o

v v ,而i v 为s v 在电阻1be r 上的分压,因此可以得到电压增益为 1

2

2

11

2

2

11

1

2//1//1be S L e be L e be s be i o s i s o r R R R r R R r R r v v v v v v A

至此,直观计算方法的核心内容已经介绍完了,紧紧靠这几个例子当然还是不够的,需要多加练习,但是可以对这几个典型例子推导多遍,以达到熟练的目的。还有一种情况就是管子的级联没有介绍,但是做几个级联的例子后就会发现,都是这些基本例子组合而成的,分析方法也是一样的,也是可以直接观察出来的。

三极管开关电路工作原理解析

三极管开关电路工作原理解析 图一所示是NPN三极管的共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区,IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0),C 极与E 极间约呈断路状态,IC = 0,VCE = VCC。若三极管是在线性区,B-E 接面为顺向偏压,B-C 接面为逆向偏压,I B 的值适中(VBE = 0.7 V),I C =h F E I B 呈比例放大,Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区,IB 很大,VBE = 0.8 V,VCE = 0.2 V,VBC = 0.6 V,B-C 与B -E 两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路,可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ,I c 与IB 无关了,因此时的IB大过线性放大区的IB 值,Ic

图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路 实验:三极管的开关作用 简单三极管开关:电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔),观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。当三极管开关通路时,VOUT = 0.2V ,LED 会亮。改良三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔),观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

三极管开关电路分析及Rb计算

1.输入电压Vin,输入电阻Rin,三极管导通电压取0.6V,三极管电流放大倍数是B,输出电阻(在C极的电阻)是Rout。这样很好计算了: 5V / Rout = A, A / B = C,所以C是你最小的基极电流。 如果你的输入电压Vin也用5V,那么(5 - 0.6)/C = Rin,你就可以选Rin了,为使三极管可靠饱和,选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。 2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib c=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib 举例: 已知条件:输入Vi=5V,电源电压Vcc=5V,三极管直流放大系数beta=10. 查规格书得,集-射饱和电压Vcesat=0.2V,此时集电极电流Ic=10mA(或其它值),则集电极电阻Rc=(Vcc-Vcesat)/Ic = (5-0.2)/10 = 480 欧。 则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA,基极限流电阻Rb=(Vi-Vbe)/Ib=(5-0.6)/1=4.4K,取为4.2K。 这时要注意,输入高电平为5V是理想情况,有可能在2.5V(输入的一半)以上就为高了,这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够,因此要重新计算。以2.5V为逻辑电平的阈值来计算,则Rb==(Vi-Vbe)/Ib=(2.5-0.6)/1=1.9K,取为1.8K,或2K。 如何使三极管工作于开关状态? 晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区,即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。 如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态,就应该使之工作于饱和区; 要使晶体三极管工作于开关的断开状态,就应该使之工作于截止区,发射极电流 iE=0,这时晶体三极管处于截止状态,相当于开关断开。集电结加有反向电压,集电极电流iC=ICBO,而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时,iB并不是为0,而等于-ICBO。基极开路时,外加电源电压VCC使集电结反向偏置,发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时,晶体管并未进入截止状态,这时iE=iC =ICEO还是较大

详解经典三极管基本放大电路

详解经典三极管基本放大电路 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。 图1:三极管基本放大电路 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)。

三极管开关电路

三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的 回路上。 Vcc 團1基本的三极管开关 输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off) 区。 同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturati on) 。 一、三极管开关电路的分析设计 由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。(838 电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为:

完整版三极管及放大电路原理

测判三极管的口诀 三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准, 动嘴巴。’下面让我们逐句进行解释吧。 一、三颠倒,找基极 大家知道,三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同,可以分 为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管,图1是它们的电路符号和等效电路。 测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R X100或RX1k挡位。图2绘出了万用电表 欧姆挡的等效电路。由图可见,红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。 假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极。测试 的第一步是判断哪个管脚是基极。这时,我们任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用 电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着,再取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近:即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基 极(参看图1、图2不难理解它的道理)。 二、PN结,定管型 找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的 导电类型(图1)。将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被 测管即为PNP型。 三、顺箭头,偏转大 找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透 电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。 (1)对于NPN型三极管,穿透电流的测量电路如图3所示。根据这个原理,用万用电表的 黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转 角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,此时电流的流向一定是:黑表笔TC 极~b极极T红表笔,电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(顺箭头”,)所以此 时黑表笔所接的一定是集电极c,红表笔所接的一定是发射极e。

三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法

三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法 说一下掌握三极管放大电路计算的一些技巧 放大电路的核心元件是三极管,所以要对三极管要有一定的了解。用三极管构成的放大电路的种类较多,我们用常用的几种来解说一下(如图1)。图1是一共射的基本放大电路,一般我们对放大路要掌握些什么内容? (1)分析电路中各元件的作用; (2)解放大电路的放大原理; (3)能分析计算电路的静态工作点; (4)理解静态工作点的设置目的和方法。 以上四项中,最后一项较为重要。 图1中,C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。 R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。 在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。所以,三极管的三种工作状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。首先,我们要知道如何判别三极管的三种工作状态,简单来说,判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别,Uce接近于电源电压VCC,则三极管就工作于载止状态,载止状态就是说三极管基本上不工作,Ic电流较小(大约为零),所以R2由于没有电流流过,电压接近0V,所以Uce就接近于电源电压VCC。

三极管放大、开关、判断管脚的原理

三极管的工作原理 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。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,

三极管的作用:三极管放大电路原理

三极管的作用:三极管放大电路原理 一、放大电路的组成与各元件的作用 Rb和Rc:提供适合偏置--发射结正偏,集电结反偏。C1、C2是隔直(耦合)电容,隔直流通交流。 共射放大电路 Vs ,Rs:信号源电压与内阻; RL:负载电阻,将集电极电流的变化△ic转换为集电极与发射极间的电压变化△VCE 二、放大电路的基本工作原理

静态(Vi=0,假设工作在放大状态) 分析,又称直流分析,计算三极管的电流和极间电压值,应采用直流通路(电容开路)。 基极电流:IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb 集电极电流:IC=ICQ=βIBQ 集-射间电压:VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 动态(vi≠0)分析:

放大电路对信号的放大作用是利用三极管的电流控制作用来实现,其实质上是一种能量转换器。 三、构成放大电路的基本原则 放大电路必须有合适的静态工作点:直流电源的极性与三极管的类型相配合,电阻的设置要与电源相配合,以确保器件工作在放大区。输入信号能有效地加到放大器件的输入端,使三极管输入端的电流或电压跟随输入信号成比例变化,经三极管放大后的输出信号(如 ic=β*ib)应能有效地转变为负载上的输出电压信号。 电压传输特性和静态工作点 一、单管放大电路的电压传输特性

图解分析法:

输出回路方程: 输出特性曲线: AB段:截止区,对应于输出特性曲线中iB<0的部分。 BCDEFG段:放大区 GHI段:饱和区 作为放大应用时:Q点应置于E处(放大区中心)。若Q点设置C处,易引起载止失真。若Q点设置F处,易引起饱和失真。 用于开关控制场合:工作在截止区和饱和区上。 二、单管放大电路静态工作点(公式法计算)

三极管作为开关电路的设计及应用

第一节基本三极管开关基本电路设计 三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上, 图1 基本的三极管开关 输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。 同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。838电子 一、三极管开关电路的分析设计 由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。(838电子资源) 当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为﹕

三极管开关电路详解

一 三极管只做开关作用,不需要调整输出电压。驱动功率大的设备。也不是很大,1A就行。哪种方法能最大利用三极管效率,哪种方法三极管发热最小?用补充的驱动好不好?R选 多少合适?还有别的好办法吗?负载是电磁阀。 答:1、特点不同,要看前后级的关系,第一种是跟随输出,输入阻抗高,输出阻抗小, 当前级是高压小电流的时候好,并且输出电压是受控前级电压,可做限幅开关,输出是电 压源。第二种是反向共射集电极输出,适合前级是低压大电流,输出是阻抗高,也是电流源,当负载变化时,电流不变。如果前级是低阻,如TTL,适合第二种。补充的电路是二 者的结合,光耦的漏电流容易被放大,所以要加R大约2K左右(看光耦的参数),如是 继电器线圈,当释放电压低时,容易误动作,电流优点是可给线圈提快速建立电压。本例 中如是继电器,属电流驱动,最好用集电极输出,但也要有R。 补充:你是驱动电磁阀啊,又要晶体管功耗低,补充的驱动管子压降很大,只能是第二种,把阀接到集电极上,并且1A的驱动电流要再加一级组成复合管 2、第二种更好,这表现在两个方面: 首先,三极管的集电结比发射结更结实不易损坏,所以一般用集电极作为功率输出端; 其次,用共发射极放大器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V(集电结饱和电压),而用射极跟随器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V-0.7V(集电结饱和电压和发射 结导通电压),显然前者对电源利用的效率更高。 建议你采用第二种,集电器输出方式的电路负载特性好,很多自控图纸中多是把继电器的 线圈作为集电极负载。无基流时,集电极几乎无电流。再者,集电极输出的动态特性好

二 利用三极管饱和导通和截止的的特性,本身就可以实现接通和断开的功能,但由于它的带载功率有限,所以需配继电器扩流,并且可以扩充触点的数量,该电路是PNP三极管,所以采用集电极接低电平方式输出,P37为上拉电阻,当基极没有输入脉冲或电压时,基极为高电平,因为这是反极性三极管,所以平时是截止的,只有基极输入低电平,降低基极电压,这时三极管导通,继电器线圈得电吸合,原常闭触点断开,常开触点吸合,完成设备的接通与断开功能。图中二极管反向接在线圈两端,是保护线圈不受反峰电压的冲击,对继电器起到保护作用。

三极管放大电路实验报告

三极管放大电路 1、问题简述: 要求设计一放大电路,电路部分参数及要求如下: (1)信号源电压幅值:0.5V ; (2)信号源内阻:50kohm ; (3)电路总增益:2 倍; (4)总功耗:小于30mW ; (5)增益不平坦度:20 ~ 200kHz 范围内小于0.1dB。 2、问题分析: 通过分析得出放大电路可以采用三极管放大电路。 2.1 对三种放大电路的分析 (1)共射级电路要求高负载,同时具有大增益特性; (2)共集电极电路具有负载能力较强的特性,但增益特性不好,小于1; (3)共基极电路增益特性比较好,但与共射级电路一样带负载能力不强。 综上所述,对于次放大电路来说单采用一个三极管是行不通的,因为它要求此放大电路具有比较好的增益特性以及有较强的带负载能力。 2.2 放大电路的设计思路在此放大电路中采用两级放大的思路。先采用共射级电路对信号进行放大,使之达到放大两倍的要求;再采用共集电极电路提高电路的负载能力。 3、实验目的 (1)进一步理解三极管的放大特性; (2)掌握三极管放大电路的设计; (3)掌握三种三极管放大电路的特性; (4)掌握三极管放大电路波形的调试; (5)提高遇到问题时解决问题的能力。 4、问题解决 测量调试过程中的电路: 增益调试:首先测量各点(电源、基极、输出端)的波形:

结果如下:

绿色的线代表电压变化,红色代表电源。调节电阻R2、R3、R5 使得电压的最大值大于电源电压的2/3。 V A=R2〃R3〃 (1+ 3) R5 / [R2//R3// ( 1+ 3) R5+R1],其中由于R1 较大因此R2、R3 也相对较大。第一级放大输出处的波形调试(采用共射级放大电路) :结果为: 红色的电压最大值与绿色电压最大值之比即为放大倍数。 则需要适当增大R2,减小R3的阻值。 总输出的调试: 如果放大倍数不合适,则调节R4与R5的阻值。即当放大倍数不足时,应增大R4,减小 R5。 如果失真则需要调节R6,或者适当增大电源的电压值,必要时可以返回C极,调节C极的 输出。 功率的调试: 由于大功率电路耗电现象非常严重,因此我们在设计电路时,应在满足要求的情况下尽可能的减小电路的总功耗。减小总功耗的方法有: 1) 尽可能减小输入直流电压; 2) 尽可能减小R2、R3 的阻值; 3) 尽可能增大R6 的阻值。 电路输入输出增益、相位的调试: 由于在放大电路分别采用了共射极和共集电极电路,因此输出信号和输入信号相位相差180 度。体现在波形上是,当输入交流信号电压达到最大值是,输出信号到达最小值。 由于工作频率为1kHz,当采用专门的增益、相位仪器测量时需要保证工作频率附近出的增益、相位特性比较平稳,尤其相位应为± 180 度附近。一般情况下,为了达到这一目的,通常采用的方法为适当增大C6 (下图为C1 )的电容。 最终调试电路:

三极管放大电路及其分析方法

三极管电路放大电路及其分析方法 一、教学要求 1.重点掌握的内容 (1)放大、静态与动态、直流通路与交流通路、静态工作点、负载线、放大倍数、输入电阻与输出电阻的概念; (2)用近似计算法估算共射放大电路的静态工作点; (3)用微变等效电路法分析计算共射电路、分压式工作点稳定电路的电压放大倍数A u和A us,输入电阻R i和输出电阻R0。 2.一般掌握的内容 (1)放大电路的频率响应的一般概念; (2)图解法确定共射放大电路的静态工作点,定性分析波形失真,观察电路参数对静态工作点的影响,估算最大不失真输出的动态范围; (3)三种不同组态(共射、共集、共基)放大电路的特点; (4)多级放大电路三种耦合方式的特点,放大倍数的计算规律。 3.一般了解的内容 (1)共射放大电路f L、f H与电路参数间的定性关系,波特图的一般知识。多级放大电路与共射放大电路频宽的定性分析; (2)用估算法估算场效应管放大电路静态工作点的方法。 二.内容提要 1.共射接法的两个基本电路 共射放大电路和分压式工作点稳定电路是模拟电路中最基本的单元电路。学习这两种基本电路的分析方法是学习比较复杂的模拟电路的基础。 2.两种基本分析方法——图解法和微变等效电路法 在“模拟电路”中,三极管是非线性元件,因此不能简单地采用“电路与磁路”课中线性电路地分析方法。图解法和微变等效电路法就是针对三极管非线性的特点而采用的分析方法。 3.放大电路的三种组态——共射组态、共集组态和共基组态 由于放大电路输入、输出端取自三极管三个不同的电极,放大电路有三种组态——共射组态、共集组态和共基组态。由于组态的不同,其放大电路反映出的特性是不同的。在实际中,可根据要求选择相应组态的电路。 4.两种放大元件组成的放大电路——双极型三极管放大电路和场效应管放大电路 一般来说,双极性三极管是一种电流控制元件,它通过基极电流i B的变化控制集电极电流I c的变化。而场效应管是一种电压控制元件,它通过改变栅源间的电压u GS来控制漏极电流i D的变化;其次,双极性三极管的输入电阻较小,而场效应管的输入电阻很高,静态时栅极几乎不取电流。由于它们性能和特点的不同,可根据要求选用不同元件组成的放大电路。 5.多级放大电路的三种耪合方式——阻容耦合、直接耦合和变压器耦合 将多级放大电辟连接起来的时候,就出现了级与级之间的耦合方式问题。通过电阻和电容将两级放大电路连接起来的方式称为阻容耦合。由于电容的作用,

三极管开关电源的原理及其应用

三极管开关原理[2009年05月21日] 2009-05-21 22:09 图1 NPN 三极管共射极电路图2 共射极电路输出特性曲 图一所示是NPN三极管的共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区,IB 趋近于0 (V BE亦趋近于0),

C 极与E 极间约呈断路状态,I C = 0,V CE = V CC。若三极管是在线性区,B-E 接面为顺向偏压,B-C 接面为逆向偏压,IB 的值适中(V BE = 0.7 V),I C =h F E I B呈比例放大,Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc h FE I B可被I B操控。若三极管在饱和区,I B很大,V BE= 0.8 V,V CE = 0.2 V,V BC = 0.6 V,B-C 与B-E 两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路,可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc,Ic与I B无关了,因此时的I B大过线性放大区的I B值,Ic

实验二 三极管基本放大电路

实验二三极管基本放大电路 一、实验目的 学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器电压放大倍数、及最大不失真输出电压的测试方法。 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 共射放大电路既有电流放大,又有电压放大,故常用于小信号的放大。改变电路的静态工作点,可调节电路的电压放大倍数。而电路工作点的调整,主要是通过改变电路参数来实现,负载电阻R L的变化不影响电路的静态工作点,只改变电路的电压放大倍数。该电路输入电阻居中,输出电阻高,适用于多级放大电路的中间级。 静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时V0的负半周将被削底;如工作点偏低易产生截止失真,即V0的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一不定期的V i,检查输出电压V0的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。工作点偏高或偏低不是绝对的,应该是相对信号的幅度而言,如信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。 图2-1 基本放大电路实验图 三、实验内容与步骤 1.调整静态工作点:按图连线,然后接通12V电源,调节信号发生器的频率和幅值调切旋 钮,使之输出f=1000Hz,Ui=10mV的低频交流信号,然后调节电路图中Rp1和Rp2使放大器输出波形幅值最大,又不失真。 2.去掉输入信号(最好使输入端交流短路),测量静态工作点(Ic,U ce,U be) 3.测量电压放大倍数:重新输入信号,在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述二种 情况下的U0值,此时的U0和U i相位相反。 4.测量幅频频特性曲线:保持输入信号的幅度不变,改变信号源频率f,按照下面的的频率 要求逐点测出相应的输出电压U0,记入下表,并且画出幅频特性曲线。

三极管原理全总结

1、三极管的正偏与反偏:给PN结加的电压和PN结的允许电流方向一致的叫正偏,否则就是反偏。即当P区(阳极)电位高于N区电位时就是正偏,反之就是反偏。例如NPN型三极管,位于放大区时,Uc>Ub集电极反偏,Ub>Ue发射极正偏。总之,当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时,则为正偏,反之为反偏。 NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。 NPN是用B—E的电流(IB)控制C—E的电流(IC),E极电位最低,且正常放大时通常C极电位最高,即VC>VB>VE。 PNP是用E—B的电流(IB)控制E—C的电流(IC),E极电位最高,且正常放大时通常C极电位最低,即VC

2、三极管的三种工作状态:放大、饱和、截止 (1)放大区:发射结正偏,集电结反偏。对于NPN管来说,发射极正偏即基极电压Ub>发射极电压Ue,集电结反偏就是集电极电压Uc>基极电压Ub。放大条件:NPN管:Uc>Ub>Ue;PNP管:Ue>Ub>Uc。 (2)饱和区:发射结正偏、集电结正偏--BE、CE两PN结均正偏。即饱和 导通条件:NPN管:Ub>Ue,Ub>Uc,PNP型管:Ue>Ub,Uc>Ub。饱合状态的特征是:三极管的电流Ib、Ic 都很大,但管压降Uce 却很小,Uce≈0。这时三极管的c、e 极相当于短路,可看成是一个开关的闭合。饱和压降,一般在估算小功率管时,对硅管可取0.3V,对锗管取0.1V。此时的,iC几乎仅决定于Ib,而与Uce无关,表现出Ib对Ic的控制作用。 (3)截止区:发射结反偏,集电结反偏。由于两个PN 结都反偏,使三极 管的电流很小,Ib≈0,Ic≈0,而管压降Uce 却很大。这时的三极管c、e 极相当于开路。可以看成是一个开关的断开。 3、三极管三种工作区的电压测量 如何判断电路中的一个NPN硅晶体管处于饱和,放大,截止状态?用电压表 测基极与射极间的电压Ube。 饱和状态 eb有正偏压约0.65V左右,ce电压接近0V. 放大状态 eb有正偏压约0.6V,ce电压大于0.6V小于电源电压. 截止状态 eb电压低于0.6V,ce电压等于或接近电源. 在实际工作中,可用测量BJT各极间电压来判断它的工作状态。NPN型硅管的典型数据是:饱和状态Ube=0.7V,Uce=0.3V;放大区Ube=0.7V;截止区Ube=0V。这是对可靠截止而言,实际上当Ube<0.5V时,即已进入截止状态。对于PNP管,其电压符号应当相反。 截止区:就是三极管在工作时,集电极电流始终为0。此时,集电极与发射极间电压接近电源电压。对于NPN型硅三极管来说,当Ube在0~0.5V 之间时,Ib很小,无论Ib怎样变化,Ic都为0。此时,三极管的内阻(Rce)很大,三极管截止。当在维修过程中,测得Ube低于0.5V或Uce接近电源电压时,就可 知道三极管处在截止状态。

三极管及放大电路基础教案设计

第2章三极管及放大电路基础 【课题】 2.1 三极管 【教学目的】 1.掌握三极管结构特点、类型和电路符号。 2.了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3.理解三极管的三种工作状态的特点,并会判断三极管所处的工作状态。 4.理解三极管的主要参数的含义。 【教学重点】 1.三极管结构特点、类型和电路符号。 2.三极管的电流分配关系及电流放大作用。 3.三极管的三种工作状态及特点。 【教学难点】 1.三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。 2.三极管工作在放大状态时的条件。 3.三极管的主要参数的含义。 【教学参考学时】 2学时 【教学方法】 讲授法、分组讨论法 【教学过程】 一、引入新课 搭建一个简单的三极管基本放大电路,通过对放大电路输入信号及输出信号的测试,引导学生认识三极管,并知道三极管能放大信号,为后续的学习打下基础。 二、讲授新课 2.1.1 三极管的基本结构 三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。 两个PN结把整块半导体基片分成三部分,中间部分是基区,两侧部分分别是发射区和集电区,排列方式有NPN和PNP两种, 2.1.2 三极管的电流放大特性 三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量,这就是三极管的电

流放大特性。 要使三极管具有放大作用,必须给管子的发射结加正偏电压,集电结加反偏电压。 三极管三个电极的电流(基极电流B I 、集电极电流C I 、发射极电流E I )之间的关系为: C B E I I I +=、B C I I = --β、B C I I ??=β 2.1.3 三极管的特性曲线 三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线,称为三极管的特性曲线,又称伏安特性曲线。 1. 输入特性曲线 输入特性曲线是指当集-射极之间的电压CE V 为定值时,输入回路中的基极电流B I 与加在基-射极间的电压BE V 之间的关系曲线。 三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似,也存在一段死区。 2. 输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流B I 为定值时,输出电路中集电极电流C I 与集-射极间的电压CE V 之间的关系曲线。B I 不同,对应的输出特性曲线也不同。 截止区:0=B I 曲线以下的区域。此时,发射结处于反偏或零偏状态,集电结处于反偏状态,三极管没有电流放大作用,相当于一个开关处于断开状态。 饱和区:曲线上升和弯曲部分的区域。此时,发射结和集电结均处于正偏状态,三极管没有电流放大作用,相当于一个开关处于闭合状态。 放大区:曲线中接近水平部分的区域。此时,发射结正偏,集电结反偏。三极管具有电流放大作用。 2.1.4 三极管的主要参数 1. 性能参数:电流放大系数- -β、β,集电极-基极反向饱和电流CBO I ,集电极-发射极反向饱和电流CEO I 。 2. 极限参数:集电极最大允许电流CM I 、集电极-发射极反向击穿电压CEO BR V )(、集电极最大允许耗散功率CM P 。

三极管开关电路设计

下面主要通过使用NPN三极管进行开关电路设计,PNP三极管的开关电路与NPN的类似。 一、三极管开关电路设计的可行性及必要性 可行性:用过三极管的人都清楚,三极管有一个特性,就是有饱和状态与截止状态,正是因为有了这两种状态,使其应用于开关电路成为可能。 必要性:假设我们在设计一个系统电路中,有些电压、信号等等需要在系统运行过程中进行切断,但是又不能通过机械式的方式切断,此时就只能通过软件方式处理,这就需要有三极管开关电路作为基础了。 二、三极管基本开关电路概述 如下(图.1)就是一个最基本的三极管开关电路,NPN的基极需连接一个基极电阻(R2)、集电极上连接一个负载电阻(R1) 首先我们要清楚当三极管的基极没有电流时候集电极也没有电流,三极管处于截止状态,即断开;当基极有电流时候将会导致集电极流过更大的放大电流,即进入饱和状态,相当于关闭。当然基极要有一个符合要求的电压输入才能确保三极管进入截止区与饱和区。

图.1 NPN基本开关电路 三、三极管开关电路设计及分析 (1)截止区、饱和区条件 1、进入截止区条件:上面提到了要使三级管进入截止区的条件是当基极没有电流时候,但是在什么情况下能达到此要求呢?对硅三极管而言,其基极跟发射极接通的正向偏压约为0.6V,因此欲使三极管截止,基极输入电压(Vin)必须低于0.6V,以使三极管的基极电流为零。通常在设计时,为了令三极管必定处于截止状态,往往使Vin值低于0.3V。当然基极输入电压愈接近0V愈能保证三极管必处于截止状态。 2、进入饱和区条件:首先集电极要接一个负载电阻R1,基极要接一个基极电阻R2,如图.1所示。欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与发射极必须短路。因此必须使Vin达到足够高的电位,以驱动三极管进入饱和工作区工作。三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则Vce便接近于0,而使三极管的集电极和发射极几乎呈短路。在理想状况下,根据欧姆定律,

半导体三极管及其放大电路练习及答案

半导体三极管及其放大电路 一、选择题 1.晶体管能够放大的外部条件是_________ a 发射结正偏,集电结正偏 b 发射结反偏,集电结反偏 c 发射结正偏,集电结反偏 答案:c 2.当晶体管工作于饱和状态时,其_________ a 发射结正偏,集电结正偏 b 发射结反偏,集电结反偏 c 发射结正偏,集电结反偏 答案:a 3.对于硅晶体管来说其死区电压约为_________ a 0.1V b 0.5V c 0.7V 答案:b 4.锗晶体管的导通压降约|UBE|为_________ a 0.1V b 0.3V c 0.5V 答案:b 5. 测得晶体管三个电极的静态电流分别为 0.06mA,3.66mA 和 3.6mA 。则该管的β为_____ a 40 b 50 c 60 答案:c 6.反向饱和电流越小,晶体管的稳定性能_________ a 越好 b 越差 c 无变化 答案:a 7.与锗晶体管相比,硅晶体管的温度稳定性能_________ a 高 b 低 c 一样 答案:a 8.温度升高,晶体管的电流放大系数 ________ a 增大 b 减小 c 不变 答案:a 9.温度升高,晶体管的管压降|UBE|_________ a 升高 b 降低 c 不变 答案:b 10.对 PNP 型晶体管来说,当其工作于放大状态时,_________ 极的电位最低。 a 发射极 b 基极 c 集电极 答案:c 11.温度升高,晶体管输入特性曲线_________ a 右移 b 左移 c 不变 答案:b 12.温度升高,晶体管输出特性曲线_________ a 上移 b 下移 c 不变 答案:a 12.温度升高,晶体管输出特性曲线间隔_________ a 不变 b 减小 c 增大 答案:c 12.晶体管共射极电流放大系数β与集电极电流Ic的关系是_________ a 两者无关 b 有关 c 无法判断 答案:a 15. 当晶体管的集电极电流Icm>Ic时,下列说确的是________ a 晶体管一定被烧毁 b 晶体管的PC=PCM c 晶体管的β一定减小 答案:c

三极管开关电路分析

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图1 基本的三极管开关 因此,基极电流最少应为: ( 流值。由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路,故 (

为了避免混淆起见,本文所介绍的三极管开关均采用NPN三极管,当然NPN三极管亦可以被当作开关来使用,只是比较不常见罢了。 例题1 试解释出在图2的开关电路中,欲使开关闭合(三极管饱和) 所须的输入电压为何﹖并解释出此时之负载电流与基极电流值﹖ 解﹕由2式可知,在饱和状态下,所有的供电电压完全跨降于负载电阻上,因此 由方程式 (1) 可知 因此输入电压可由下式求得﹕ 图2 用三极管做为灯泡开关 由例题得知,欲利用三极管开关来控制大到1.5A的负载电流之启闭动作,只须要利用甚小的控制电压和电流即可。此外,三极管虽然流过大电流,却不须要装上散热片,因为当负载电流流过时,三极管呈饱和状态,其VCE趋近于零,所以其电流和电压相乘的功率之非常小,根本不须要散热片。 二、三极管开关与机械式开关的比较 截至目前为止,我们都假设当三极管开关导通时,其基极与射极之间是完全短路的。事实并非如此,没有任何三极管可以完全短路而使VCE=0,大多数的小信号硅质三极管在饱和时,VCE(饱和) 值约为0.2伏特,纵使是专为开关应用而设计的交换三极管,其VCE(饱和) 值顶多也只能低到0.1伏特左右,而且负载电流一高,VCE(饱和) 值还会有些许的上升现象,虽然对大多数的分析计算而言,VCE(饱和) 值可以不予考虑,但是在测试交换电路时,必须明白VCE(饱和) 值并非真的是0。 虽然VCE(饱和)的电压很小,本身微不足道,但是若将几个三极管开关串接起来,其总和的压降效应就很可观了, 不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的,如图3(a)所示,三极管开关无法模拟机械式开关的等效电 路(如图3(b)所示)来工作,这是三极管开关的一大缺点。表 步进电机控制工作原理 直流电机的PWM冲调速控制技术 消除按键抖动电路 伺服电机工作原理LED驱动原理

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