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1、Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管基本應用電路三極管基本應用電路及及靜態工作點分析靜態工作點分析 B Bin_Luin_Lu 盧懷斌盧懷斌 2018/7/112018/7/11 2 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 目錄目錄 1.1.三極管類三極管類型型 2.2.三極管封裝三極管封裝 3.3.三極管應用開關電路三極管應用開關電路 4.4.三極管應用放三極管應用放大大電路及靜態工作電路及靜態工作 點分析點分析. . 3 Copyright
2、2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 1.三極管的種類PNP型和NPN型圖型為 紅色箭頭表示電流方向 (NPN型)(PNP型) 2.三極管的極性基極(b) 發射極(e) 集電極(c)。 3.三極管的工作狀態導通,放大,截止. 5. 矽管:PN結壓降0.2-0.3V,鍺管:PN結壓降0.7V左右 6.符號Q 三極管類型 4 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管封裝類型 5 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights r
3、eserved 1.三極管應用於開關電路 2.三極管應用於放大電路 用三極管為燈做開關共发射极基本放大电路 三極管應用電路 6 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於開關電路 電路原理: 1.当当Vin为低电压为低电压时时,基极基极Ib没没有电流有电流，因此集电因此集电极极Ic亦亦无电流无电流，致使连接于集电极端的致使连接于集电极端的 负载亦没有电负载亦没有电流流,此此时三极管工作于截止时三极管工作于截止(cut off)区区. 2.当当Vin为高电压为高电压时时,基极基极Ib电电流流动流流动，因此使集电因此使
4、集电极极Ic流流过更大的放大电流过更大的放大电流，因此负载因此负载 回路便被导回路便被导通通,此此时三极管工作于于饱和区时三极管工作于于饱和区(saturation),集电极电流相当大集电极电流相当大，几乎使得整几乎使得整 个电源电压个电源电压Vcc均跨在负载电阻上均跨在负载电阻上，如此则如此则Vce便接近于便接近于0，而使三极管的集电极和射而使三极管的集电极和射 极几乎呈极几乎呈短路短路. 负负载电阻被直接跨接于三极管的集电极载电阻被直接跨接于三极管的集电极（c极极） 与电源之间与电源之间, 输输入电压入电压Vin则控制三极管开关的开启则控制三极管开关的开启(open) 与与 闭合闭合(cl
5、osed) 动作动作. 7 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於開關電路 計算方式: 1.當三極管導通當三極管導通時時使得使得整个电源电压整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上均跨在负载电阻上，如此则如此则Vce便接近于便接近于0， 而使三极管的集电极和射极几乎呈而使三极管的集电极和射极几乎呈短路短路. 2.因此因此，基极电流最少应基极电流最少应为为: 3.对对某些三极管而言某些三极管而言，其交流其交流值和直流值和直流值之间值之间，有着甚大的差异有着甚大的差异。欲使开关闭合欲使开关闭合， 则其则其Vin值必须够高
6、值必须够高，以送出超过或等于以送出超过或等于(式式1) 式所要求的最低基极电流值式所要求的最低基极电流值。由于基由于基 极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路，故故Vin可由下式来求解可由下式来求解 8 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於開關電路 案例1: 欲欲使开关闭合使开关闭合(三极管饱和三极管饱和) 所须的输入电压为何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并解释出此时之负载电流与基极电流 值值? 解:在饱和状态下在饱和状态下，所有的供电电压完全跨降
7、于所有的供电电压完全跨降于 负载电阻上负载电阻上，因此因此 從案例可知從案例可知,只需微小的電流就可以控制只需微小的電流就可以控制1.5A負載電負載電 流流,另雖然三極管上流過大電流另雖然三極管上流過大電流,但是因為但是因為三极管呈饱三极管呈饱 和状态和状态，其其VCE趋近于零趋近于零，所以其电流和电压相乘的所以其电流和电压相乘的 功率之非常功率之非常小小. 9 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於開關電路 其他改良電路: 因因设设定的低电压准位未必就能使三极管开关截止定的低电压准位未必就能使三极管开关截止，
8、尤其当输入准位接近尤其当输入准位接近0.6伏特的时候伏特的时候 更是更是如此如此. 調整調整Vin端端, ,提高提高Vin端觸發電壓端觸發電壓. 10 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 放大电放大电路定義路定義: 利用利用三极管的电流控制三极管的电流控制作用作用,把把微弱的电信号微弱的电信号（简称信号简称信号，指变化的电压指变化的电压、电流电流、功率功率） 不失真地放大到所需的数值不失真地放大到所需的数值，实现将直流电源的能量部分地转化为按输入信号规律变化实现将直流电源的能量部分地转化为按输入信号
9、规律变化 且有较大能量的输出信且有较大能量的输出信号号. 放大電路的失真的放大電路的失真的波形波形,靜態工作點設置不當造成靜態工作點設置不當造成. 11 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 各元件作用各元件作用 (1) 三极管三极管V：实现电流放实现电流放大大. (2) 集电极直流电源集电极直流电源UCC :确保确保 三极管工作在放大状三极管工作在放大状态态. (3) 集电极负载电阻集电极负载电阻RC :将三极管集电极电将三极管集电极电 流的变化转变为电压变流的变化转变为电压变化化,以以实现电压实现
10、电压放大放大. (4) 基极偏置电阻基极偏置电阻RB :为放大电路提供静态为放大电路提供静态 工作工作点点. (5) 耦合电容耦合电容C1和和C2 :隔直流通隔直流通交流交流. 12 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 工作工作原理原理 (1) ui直接加在三极管直接加在三极管V的基极和发射极之间的基极和发射极之间， 引起基极电流引起基极电流iB作相应的变化作相应的变化 。 (2) 通过通过V的电流放大作用的电流放大作用， V的集电极电流的集电极电流iC也将变化也将变化 。 (3) iC的变化引起的
11、变化引起V的集电的集电 极和发射极之间的电压极和发射极之间的电压uCE变化变化。 (4) uCE中的交流分量中的交流分量uce经过经过C2畅通地传畅通地传 送给负载送给负载RL，成为输出交流电压成为输出交流电压uo,，实现了电压放实现了电压放 大作用大作用。 13 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 靜態分析靜態分析 静静态分析就是要找出一个合适的静态工作态分析就是要找出一个合适的静态工作 点点,通常由放大电路的直流通路来确定通常由放大电路的直流通路来确定 靜態分析直流等效電路 = 14 Copyr
12、ight 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 静态分析通常有两种方法 1. 估算法估算法 ICIB UCE = UCC - ICRC B BECC B R UU I B CC B R U I 15 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 静态分析通常有两种方法 2. 图解法图解法 (1) 作直流负载线 由 uCE= UCC - iCRC 令iC=0时,uCE= UCC,在横轴上得M点(UCC,0) 令uCE=0时,在纵轴上得N点
13、(0,) 连接M N 即直流负载线 C CC R U C CC R U 16 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved (2) 求求静态工作点静态工作点 直流负载线与直流负载线与iB=IB对应的那条输出特性曲对应的那条输出特性曲 线的交点线的交点Q，即为静态工作点即为静态工作点，如右圖所示如右圖所示 三極管應用於放大電路 17 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 案例案例1 试用估算法和图解法求图试用估算法和图解法求图7.4 (a) 所示放大电路的静态工
14、作点所示放大电路的静态工作点，已知该电路中的三极管已知该电路中的三极管 =37.5，直流通路如图直流通路如图7.4(b)所示所示，输出特性曲线如图输出特性曲线如图7. 4 (c) 所示所示。 三極管應用於放大電路 解解: 2.用用图解法求静态工作点图解法求静态工作点 由由uCE= UCC - iCRC= 12 - 4iC得得 M点点(12，0)； N点点(0，3) 解解:1.用用估算法求静态工作点估算法求静态工作点 IB0.04mA=40A ICIB=37.5 0.04mA=1.5mA UCE=UCC - ICRC=12-1.5 4=6V MN 与与 iB=IB=40A 的的 那条输出特性曲线
15、相那条输出特性曲线相 交点交点，即是静态工作即是静态工作 点点Q。从曲线上可查从曲线上可查 出出：IB=40A， IC=1.5mA，UCE=6V。 与估算法所得结果一与估算法所得结果一 致致。 18 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 案例案例2: 用示波器观测图用示波器观测图P2.9（a）所示电路所示电路的的Uo波形波形, （1）若若uo波形如波形如图图（b）所示所示,试试问这是何种失真问这是何种失真？如何调节如何调节RB的移动触的移动触 点才能消除之点才能消除之？ （2）若若uo波形如波形如图图
16、(c)所示所示,则则又为何种失真又为何种失真？如何调节如何调节RB的移动触点来的移动触点来 消除之消除之？ （3）若若uo波形如图波形如图P2.9（d） 所示所示，试分析失真原因试分析失真原因，指出消除失真的措施指出消除失真的措施 19 Copyright 2016 Alpha Networks Inc. All rights reserved 三極管應用於放大電路 案例案例2: 解解:（1）图图(a)所示所示uo波形出现顶部削波波形出现顶部削波失真失真,是是由于由于Q点太低点太低，NPN管工作管工作进入进入截止区所截止区所 引起的截止引起的截止失真失真,如图如图(a)所示所示,将将RB触点下移可减小触点下移可减小RB,增大增大ICQ,从从而消除截止而消除截止失真失真. （2）图图(
