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2017网站建设,WordPress交互式网站,网站搬家,建立网站有什么作用摘要#xff1a;本文系统介绍了三极管的基本原理与应用。主要内容包括#xff1a;1#xff09;三极管类型#xff08;NPN/PNP#xff09;及电路符号识别#xff1b;2#xff09;三个工作区#xff08;截止、放大、饱和#xff09;的偏置条件#xff1b;3#xff09;…摘要本文系统介绍了三极管的基本原理与应用。主要内容包括1三极管类型NPN/PNP及电路符号识别2三个工作区截止、放大、饱和的偏置条件3关键参数符号及含义如UBE(on)、VCEO、β值等4直流通路分析与静态工作点计算5等效电路模型及输入/输出电阻计算6共射极放大电路设计重点分析发射极电阻RE的作用稳定工作点、负反馈等并提供具体参数计算方法。文章通过公式推导和实例计算详细说明了三极管在放大电路中的应用要点。1、三极管三极管又称双极结型晶体管英文名叫Bipolar Junction Transistor简写BJT。三极管有两种类型NPN型和PNP型。三极管电路符号记忆方法箭头指向N反之就是P。2、三极管工作区三极管有三个工作区截止区放大区和饱和区。如果我们知道Vbe和Vbc就可以判断这个三极管位于哪个工作区。截止区偏置条件发射结反偏集电结反偏。即Vbe0Vbc0。放大区偏置条件发射结正偏集电结正偏。即Vbe0Vbc0。饱和区偏置条件发射结正偏集电结反偏。即Vbe0Vbc0。上述结论在考试中会经常用到。在数字电路中三极管工作在截止区和饱和区截止就是关断饱和就是导通相当于一个开关。3、NPN三极管资料中的英文符号1)、UBE(on)UBE(on)是晶体管的“基极 - 发射极”的开启电压。当发射结正向偏置电压达到该值时发射结开始导通。对于硅晶体管UBE(on)大约为0.6 - 0.7V对于锗晶体管UBE(on)约为0.2 - 0.3V。2)、ICMICM是集电级最大允许电流。3)、符号VCBO是Collector to Base Breakdown Voltage的缩写就是“集电极和基极”之间击穿电压也就是C和B之间能承受的最大电压。4)、符号VCEO是Collector to Emitter Breakdown Voltage的缩写就是“集电极和发射极”之间击穿电压也就是C和E之间能承受的最大电压。5)、符号VEBO是Emitter to Base Breakdown Voltage的缩写就是“集电极和基极”之间击穿电压也就是E和B之间能承受的最大电压。6)、符号ICBO是Collector Cut-Off Current的缩写它表示集电极截止电流。7)、符号IEBO是Emitter Cut-Off Current的缩写它表示发射极截止电流。8)、符号hef是DC Current Gain的缩写它表示直流电流放大倍数ββIC/IB交流电流放大倍数是电极电流变化量与基极电流变化量之比β △Ic/△Ib直流电流放大倍数反映了三极管在直流稳态下的电流放大能力。交流电流放大倍数反映了三极管对交流变化的动态响应特性。在低频条件下由于三极管的“输入-输出特性曲线”在工作点附近近似是“线性”所以有下面的等式成立β(IC△Ic)/( IB△Ib)βIC/IB经过化简得到β △Ic/△Ib所以直流电流放大倍数和交流电流放大倍数是相等的。9)、符号VCE(sat)是Collector to Emitter Saturation Voltage的缩写它表示三极管工作在饱和区时集电级至发射机之间的饱和电压值。10)、符号VBE(sat)是Base to Emitter Saturation Voltage的缩写它表示基极至发射极饱和电压。11)、符号fT是Transition Frequency的缩写它表示特征频率。fT也称作增益带宽积即fTβfo。若已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数β便可得出特征频率fT。当β1时fofT随着工作频率fo变大放大倍数β就会下降。当f fT时三极管完全失去电流放大的功能。当ffT时电路将不正常工作。4、直流通路根据直流通路得到下面的关系式IB(Ucc-Ube)/RbICβ*IBUCEUcc - IC*Rc上图中VCEQ0.5UCCICEQ0.5UCC/Rc。根据UCEUcc - IC * Rc求得当IC0时UCEUCC当UCE0时ICUCC/Rc将坐标点(0UCC/Rc)和坐标点(UCC0)连接后就会得到直流负载线。静态工作点(ICQ,UCEQ)ICQ UCC/(2Rc)UCEQUcc/2根据曲线图得UBE0.6Ic3mA。5、三极管等效电路三极管输入电阻rbe的计算公式rbe rbb VT/IBQ基区体电阻rbb约100-300Ω小功率三接管一般取200ΩVT为热电压室温下约26mVIEQ为发射极静态电流单位mA。注意当β100时rbb≪VT/IBQ时就可以忽略rbb因此rbe≈β*VT/ICQ。在后期设计放大电路电阻参数值确定计算电压放大倍数时要用到rbe。6、交流通路6.1、计算电压放大倍数Au输出电压与输入电压的比值叫电压放大倍数。Au Uo / UiUiib * rbeUo - ic * (Rc//RL)ICβ*IB得到Au Uo / Ui - ic *(Rc//RL)/( ib * rbe) -β*(Rc//RL)/ rbe电压放大倍数Au-β* (Rc//RL) / rbe6.2、计算三极管输入电阻riri Ui /ii RB//rbe在设计放大电路时我们会让RBrbe因此ri RB//rbe≈rbe。6.3、计算输出电阻ro三极管放大电路的输出电阻是在“负载端开路”时的输出电阻因此不包含负载RL。输出电阻 ro Uo /ic Rc以上只是讲解三极管放大电路是如何分析的重点还是要学下面的三极管共射极放大电路。7、三极管放大电路在三极管共射极放大电路中引入发射极电阻RE主要有以下几个原因1)、稳定静态工作点‌RE通过直流负反馈机制抑制温度变化或晶体管参数漂移引起的静态电流波动从而保持工作点稳定。例如当温度上升导致集电极电流增加时RE上的压降会增大反向减小基极-发射极电压自动抑制电流增长。‌2)、‌引入负反馈以改善性能‌RE对交流信号引入电流串联负反馈能降低电路电压增益但提高放大器的稳定性和输入电阻。负反馈深度与RE的取值相关RE越大反馈越强动态性能如失真度得到改善。‌‌3)、抑制共模信号在差分电路中‌在差分放大电路中RE对共模输入信号产生负反馈有效减小共模放大倍数提升电路抗干扰能力而对差模信号影响较小保持差模增益不变。‌4)、调节放大倍数和动态范围‌RE的取值直接影响电压增益电压增益与RE成反比同时过大的RE可能压缩输出动态范围需在稳定性与信号幅度之间权衡。‌综上RE的引入核心目的是通过负反馈提升电路的稳定性和可靠性。等效电路如下1)、计算电压放大倍数AuAu Uo / UiUiib * [rbe(1β)*RE]Uo - ic * (Rc//RL)ICβ*IB得到Au Uo / Ui - ic *(Rc//RL)/{ ib * [rbe(1β)*RE] } -β*(Rc//RL)/[rbe(1β)*RE]电压放大倍数Au-β* (Rc//RL) /[rbe(1β)*RE]当β100时rbb≪VT/IBQ时就可以忽略rbb因此rbe≈β*VT/ICQ。则AuAu-(Rc//RL) /[VT/ICQ(11/β)*RE]因为在设计放大电路时通常ICQ1mAVT/IBQ261/β0.01。当电阻RE1000时比如RE10K则VT/ICQRE/β126比如RE1K则VT/ICQRE/β36均在RE的5%范围之内因此可以忽略不记。Au-(Rc//RL) /RE2)、计算三极管输入电阻riri Ui /ii Rb1//Rb2// [rbe(1β)*RE]3)、计算输出电阻ro三极管放大电路的输出电阻是在“负载端开路”时的输出电阻因此不包含负载RL。输出电阻 ro Uo /ic Rc4)、电阻计算根据Au-(Rc//RL) /RE得到10(Rc//RL) /RE得到10RE/RCRE 1根据静态工作点(RERC)*ICEQ0.5VCCICEQ1mA得到RERC0.5*126得到下面的方程组10RE/RCRE 1RERC6得到RE2.42RC3.58RE0.413RC5.587因为RE1000所以RE2.42KΩRC3.58 KΩ在直流电路中计算旁路电阻因为ICQ1mA所以Ve Ie * Re≈1 * 2.42 2.42V则Vb Ve Vbe 2.42 0.6 3.02V当β100时得到Ib IC/β1/1000.01mA因为“流过偏置电阻的电流IB”应该是“基极电流Ib”的10倍以上这里取IB10Ib所以IB Ib * 10 0.01*100.1mARb1 ( 12 - 3.02 ) / 0.1 89.8KΩRb2 3.02 /0.1 30.2K通过计算电阻参数如下RE2.42KΩRC3.58 KΩ, Rb1 89.8KΩRb2 30.2KΩ查询标称电阻标称阻值系列E24系列±5%1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.03.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1得到参数如下RE2.4KΩRC3.6 KΩ, Rb1 91KΩRb2 30 KΩ