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凡亿专栏 | 重温三极管放大电路
重温三极管放大电路

一,基本电路

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二,静态工作点:

放大电路没有输入信号时的工作状态称为直流工作状态或静止状态,简称静态。静态分析的目的就是确定放大电路的静态(直流)值,IB、IC和UCE。这些值可以在晶体管特性曲线上确定一个点,称为静态工作点(quiescent point),用Q表示,分别记为IBQ、ICQ和UCEQ。

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1,要想VCE和IC是线性关系

ICQ=(EC-VCEQ)/RC

上面的公式描述了IC和VCE的关系,只是从负载端角度来看的,这是一个表示负载电阻的直线,所以叫负载线,负载线的斜率由电路中的负载电阻RC决定。

也就是静态工作点的IC和VCE要落在这条直线上,才有线性关系。

2,VCE和IC的非线性关系

主要因为三极管的早期效应、饱和区与放大区的转换、电流密度的变化,以及温度等次要效应。这些物理现象导致了三极管内部电流和电压的非线性关系,使得输出特性曲线呈现出非线性特征。三极管的输出特性曲线确实主要是通过实验测量得到的。

特性曲线与负载线的交点说明,在这一点上三极管可以工作且工作在放大区。

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三极管工作在线性区的特性称为放大区

静态工作点就是给三极管加一个偏置,使IB在静态工作点附近波动时,VCE和IC是线性关系,即工作在放大区,此时的放大倍数是固定的β。

三,动态分析

当有交流信号输入时放大器的工作状态称为动态。

基极信号:

 确定静态工作点后,根据输入信号ui的变化,可得到UBE及iB的变化曲线。

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集电极信号:

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输出信号的波形和输入信号保持倍数关系,并且反相,输入变化多少倍,输出也变化多少倍。

饱和失真:

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在饱和区,三极管的输入信号将被完全放大,ib变大,ic不再变大,即原来β=100,现在β将小于100。

我们现在常用三极管当开关使用,当开关打开时,三极管完全导通,就是使三极管工作在饱和区。

对于给定的VCC和RC,我们可以使用以下公式近似计算进入饱和区所需的基极电流IB:

  1. 计算理论最大集电极电流IC(max):

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这是集电极电流在三极管完全饱和时的最大值。

  1. 估算进入饱和区的基极电流IB(sat):假设三极管的电流增益(β)是已知的,饱和区通常要求基极电流IB足够大,以使集电极电流IC达到IC(max)。在饱和区,通常假设IC大约是基极电流的 10 倍,即:

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其中,βsat是饱和区的电流增益,通常小于放大区的β,并且经常取一个较小的值,例如βsat为 10-20。

截止失真:

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工作点接近截止区,ib再减小,Ic始终为0,产生截止失真。

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常用三极管S8050的特征曲线如下

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