三極體是電流放大器件,有三個極,分別叫做集電極c,基極b,發射極e。分成npn和pnp兩種。我們僅以npn三極體的共發射極放大電路為例來說明一下三極體放大電路的基本原理。
下面的分析僅對於npn型矽三極體。如上圖所示,我們把從基極b流至發射極e的電流叫做基極電流ib;把從集電極c流至發射極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射極的,所以發射極e上就用了乙個箭頭來表示電流的方向。三極體的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),並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係:集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極體的放大倍數(β一般遠大於1,例如幾十,幾百)。如果我們將乙個變化的小訊號加到基極跟發射極之間,這就會引起基極電流ib的變化,ib的變化被放大後,導致了ic很大的變化。如果集電極電流ic是流過乙個電阻r的,那麼根據電壓計算公式u=r*i可以算得,這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來,就得到了放大後的電壓訊號了。
三極體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。首先是由於三極體be結的非線性(相當於乙個二極體),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產生(對於矽管,常取0.7v)。當基極與發射極之間的電壓小於0.7v時,基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的訊號往往遠比0.7v要小,如果不加偏置的話,這麼小的訊號就不足以引起基極電流的改變(因為小於0.7v時,基極電流都是0)。如果我們事先在三極體的基極上加上乙個合適的電流(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),那麼當乙個小訊號跟這個偏置電流疊加在一起時,小訊號就會導致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大並在集電極上輸出。另乙個原因就是輸出訊號範圍的要求,如果沒有加偏置,那麼只有對那些增加的訊號放大,而對減小的訊號無效(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。這樣減小的訊號和增大的訊號都可以被放大了。
下面說說三極體的飽和情況。像上面那樣的圖,因為受到電阻rc的限制(rc是固定值,那麼最大電流為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增大時,三極體就進入了飽和狀態。一般判斷三極體是否飽和的準則是:ib*β〉ic。進入飽和狀態之後,三極體的集電極跟發射極之間的電壓將很小,可以理解為乙個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極體來當作開關使用:當基極電流為0時,三極體集電極電流為0(這叫做三極體截止),相當於開關斷開;當基極電流很大,以至於三極體飽和時,相當於開關閉合。如果三極體主要工作在截止和飽和狀態,那麼這樣的三極體我們一般把它叫做開關管。
如果我們在上面這個圖中,將電阻rc換成乙個燈泡,那麼當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(大於流過燈泡的電流除以三極體的放大倍數β),三極體就飽和,相當於開關閉合,燈泡就亮了。由於控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用乙個小電流來控制乙個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加,那麼燈泡的亮度也會隨著增加(在三極體未飽和之前)
開關原理:
圖1 npn 三極體共射極電路 圖2 共射極電路輸出特性曲
數位電路1 三極體開關
前面發表的博文寫的亂七八糟的,整理一下。上圖是三極體典型開關電路。有兩點需要注意,一 r47和r48分別是上拉和下拉電阻,作用是在輸入懸空的時候,使三極體可靠地截止。二 無論是pnp還是npn,簡單來講,只要發射機正偏,三極體就導通了,即那個箭頭是正電壓即可。而它是否飽和導通,則是由vc,vb和rc...
三極體特性
輸入特性曲線 在三極體 共發射極連線的情況下,當集電極與發射極之間的電壓 uce維持不同的定值時,ube和 ib之間的一簇關係曲線,稱為共射極輸入特性曲線。一般情況下,當 uce 1v時,集電結就處於反向偏置,此時再增大 uce對 ib的影響很小,也即 uce 1v以後的輸入特性與 uce 1v的一...
開關電路的三極體特性
上圖中,fm是乙個蜂鳴器,8550是乙個pnp型的三極體,c端接地,b端由微控制器控制,e端通過fm接vcc。根據箭頭的方向,e端高電壓的時候,當b端也是高電壓,那麼e和c之間是斷開的,當b端是低電壓,那麼e和c直接導通,實現開關的作用。簡單的技巧 三極體上箭頭所在方向的二極體,只要二極體正嚮導通,...