三极管基本电路原理和检修

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1、三极管基本电路原理和检修三极管是三端、电流控制器件。较低的输入阻抗(发射结可等效为一只电阻,需有实实 在在的电流流通,三极管才能导通,因而要求信号源有电流输出能力),挑信号源;较高 的输出阻抗(挑负载,要求负载阻抗电路本身输出阻抗,输出电压降才能落实到负载 上)。在Ic受控于lb的受控区内,工作于可变电阻区,为线性放大器(模拟电路);在 Ic不受lb控制的开关区,为开关电路(数字电路)。上文中Ic指三极管集电极电流;lb指三极管基极电流。1三极管基本工作原理三极管是个简称,全称为晶体三体管,早期以锗材料制作的为多,因其热稳定性差漏电流(电磁噪声)大而被淘汰,现在应用的都是硅材料晶体三体管。随着

2、电子技术 的进步,由三极管分立元件构成的放大器、逻辑电路已近于绝迹,但做为执行电路的末级 驱动器件,如直流继电器线圈和风扇的驱动、IGBT的末级驱动(此处三极管仅仅作为开关来应用,如控制风扇的运转、继电器的动作等)等,大部分电路仍然继续采用三极管器件。所以由三极管构成的线性放大器,已经无须多加关注,仅需关注其开关应用即可以了。其 原因为,当一片四运放集成电路的价格与单只小功率三极管的价格相接近时,恐怕已经没 有人再愿意用数只甚至更加庞大数量的三极管来搭接线性放大器了,从性价比、电路性能、 体积等任何一点考虑,三极管都貌似是永远失掉了它的优势。2电路示例i 原理分析虽然如此,为了更好地理解由三极

3、管为核心构成的放大或开关电路,我带领大家 设计一款最基本的三极管偏置电路,由对此简易电路的分析,找到分析三极管电路原理的 关键所在。已知:供电电源电压 Vcc=10V;三极管 3 = 100;要求:静态Ic = 1mA静态Vc (三极管集电极电压)= 5V。可知这是一款简易单电源供电的小信号放大器。为了不失真输出信号电压(有较好的动态范围),通常将静态Vc设置为Vcc的1/2,那么动态输出则是以5V为零点的上、下浮动的变化电压(如图1所示)。15tAi,JRbIOOk.4+107Ro ;5k :! 2 5V1.5mA;wiangon-comG V R 10EZ +5kfclRce2k图一 固定

4、偏置放大器电路及IN、OUT信号变化趋势示意图电路设计:由电源电压 =10V和Vc= 5V、Ic = 1mA三个条件,得出 Rc值。10V-5V/1mA = 5k;由3= 100,第一步得出lb=10卩A;第二步若忽略发射结 0.5V左右电压降,则10V/10卩A=10( k。即RC决定了 Ic , Rb决定了 lb。由两只电阻完成了静态工作点的建立。1)静态工作点拣要点,三个明要素:lb=10卩A; Ic = 1mA Vc= 5V。一个暗要素:我们将 Q1的c、e极之间,看作一个电阻,暂命名其为Rce。此时在静态偏置状态下,Vc即为Rce和Rc的分压值,当然可看出 Rce = 5k,此为第四

5、个要素。在输入信号作用下,其实是Rce的变化导致了输出电压 Vc的变化。需要注意:静态工作点即零信号时的工作偏置状态。此处的零信号并不一定是零电压值。参见图1的曲线图,IN 端即 Q1 的 Vb约为 0.5V ; Vc=5V。图二IN输入信号使lb变大时的I、V变化及等效电路2)当IN输入信号使Ib在静态基础上有所上升时,必然导致Ic的同步上升。我们可以给出一个确定值以便进行定量分析。此时Ib f =15卩A; Ic T= 1.5mA (RceJ); VcJ= 2.5V(这都是据欧姆定律加减乘除算出来的,Rc两端电压降7.5V , Rce两端当然为2.5V)。Ic f的使Rc两端的电压降增大,

6、Vc下降,从暗要素考虑,此时是Rce的变小,导致了 Vc分压点的电压降低,那么可见Rce为一只可变电阻,而实际上,在放大区内,三极管工作* 于可变电阻区,其 c、e极之间,确实呈现一只可变电阻的特性!当 Vc=2.5V时,可知Rce 由静态时的5k变为现在的2k.。因而我在图2干脆画出这只电阻来,并标示出各点电压和 电流值。需要说明一下,三极管的控制特性为电流控制器件,此处在输入回路关注的是输入电流的变化而Vb值。这是因为:三极管的发射(PN结)结导通电压是一个相对稳态的值(称门坎 电压如0.6V左右),而在此相对变化极小的Vb电压范围以内,其流通电流值lb却有较大范围以内的变化。因而此时只关

7、注lb对lc的影响。而从根本上来说,三极管是个电流控制器件或者为电流放大器,而电压放大,是个间接的结果一一接入负载电阻Rc的目的,即是将lc变化转化为Vc的变化。可见,IN信号电压上升使lb在静态基础上往正方向变化时,Vc呈现反方向变化,从IN和OUT勺关系看,为反相关系,由此可确定该放大器为反相放大器。图三IN输入信号使lb变小时的I、V变化及等效电路3)当IN输入信号使lb在静态基础上有所下降时,必然导致lc的同比例下降。我们也可以给出一个确定值以便进行定量分析。此时lb J =5卩A; lc0.5mA( Reef) ; Vcf= 7.5V。lc J的使Rc两端的电压降减小,Vc上升。从暗要素考虑,此时是Rce的变大,导致了 Vc分压点的电压上升。当Vc=7.5V时,可知Rce由静态时的5k变为现在的15k。I NRbRc :5k ;+ 10V0Yqi diangon, coin :2mA图四lb 20 A时的I、V变化及等效电路

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