1、晶體三極管放大的簡單原理三極管自身并不能把小電流變成大電流，它僅僅起著一種控制作用，控制著電路里的電源，按確定的比例向三極管提供 Ib、Ic 和 Ie這三個電流。為了容易理解，我們還是用水流比喻電流（見圖 1 ）。這是粗、細兩根水管，粗的管子內裝有閘門，這個閘門是由細的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細管子中沒有水流，粗管子中的閘門就會關閉。注入細管子中的水量越大，閘門就開得越大，相應地流過粗管子的水就越多，這就體現出“以小控制大，以弱控制強”的道理。由圖可見，細管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。三極管的基極 b 、集電極 c 和發射極 e 就對應著圖 4 中的細管、粗管和粗細交

2、匯的管子。電路見圖 5 ，若給三極管外加一定的電壓，就會產生電流 Ib 、 Ic 和 Ie 。調節電位器 RP 改變基極電流 Ib ， Ic 也隨之變化。由于 Ic Ib ，所以很小的 Ib 控制著比它大 倍的 Ic 。 Ic 不是由三極管產生的，是由電源 VCC 在 Ib 的控制下提供的，所以說三極管起著能量轉換作用。圖1對三極管放大作用的理解，切記一點：能量不會無緣無故的產生，所以，三極管一定不會產生能量。 但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流去控制大電流。放大的原理就在于：通過小的交流輸入，控制大的靜態直流。 假設三極管是個大壩，這個大壩奇怪的地方是，有兩個閥門，一個大閥門，一個小閥

3、門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。 所以，平常的工作流程便是，每當放水的時候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細流沖擊大閥門的開關，大閥門隨之打開，洶涌的江水滔滔流下。 如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應地不停改變，假若能嚴格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。 在這里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是輸入信號。當然，如果把水流比為電流的話，會更確切，因為三極管畢竟是一個電流控制元件。 如果某一天，天氣很旱，江水沒有了，也就是大的水流那邊是空的。管理員這時候打開了小閥門，盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門，并

4、使之開啟，但因為沒有水流的存在，所以，并沒有水流出來。這就是三極管中的截止區。 飽和區是一樣的，因為此時江水達到了很大很大的程度，管理員開的閥門大小已經沒用了。如果不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的擊穿。 在模擬電路中，一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時候，水流也會流，所以，不工作的時候，也會有功耗。 而在數字電路中，閥門則處于開或是關兩個狀態。當不工作的時候，閥門是完全關閉的，沒有功耗。單純從“放大”的角度來看，我們希望 值越大越好。可是，三極管接成共發射極放大電路（圖 2）時，從管子的集電極 c 到發射極 e 總會產生一有害的漏電流，稱為穿透電流

5、Iceo ，它的大小與 值近似成正比， 值越大， Iceo 就越大。 Iceo 這種寄生電流不受 Ib 控制，卻成為集電極電流 Ic 的一部分， Ic Ib Iceo 。值得注意的是， Iceo 跟溫度有密切的關系，溫度升高， Iceo 急劇變大，破壞了放大電路工作的穩定性。所以，選擇三極管時，并不是 越大越好，一般取硅管 為 40 150 ，鍺管取 40 80 。圖2在常溫下，鍺管的穿透電流比較大，一般由幾十微安到幾百微安，硅管的穿透電流就比較小，一般只有零點幾微安到幾微安。 Iceo 雖然不大，卻與溫度有著密切的關系，它們遵循著所謂的“加倍規則”，這就是溫度每升高 10 ， Iceo 約增

6、大一倍。例如，某鍺管在常溫 20 時， Iceo 為 20A ，在使用中管芯溫度上升到 50 ， Iceo 就增大到 160A 左右。測量 Iceo 的電路很簡單（圖 3），三極管的基極開路，在集電極與發射極之間接入電源 VCC （ 6V ），串聯在電路中的電流表（可用萬用表中的 0.1mA 擋）所指示的電流值就是 Iceo 。圖3如圖4，假設三極管的=100，RP=200K，此時的Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=Ib=2mA當RP=0時，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=Ib=6mA。以上兩種狀態都符合Ic=Ib，我們說，三極管處于"放大區"

7、;。假設RP=0,Rb=1k,此時，Ib=6v/1k=6mA按Ic=Ib計算，Ic應等于600mA，而實際上，由于圖中300歐姆限流電阻（Rc）的存在，實際上Ic=(6v/300)20mA,此時，IcIb，而且，Ic不再受Ib控制，即處于"飽和區"，當RP和Rb大到一定程度，使Ube<死區電壓(硅管約0.5V，鍺管約0.3）此時be結處于不導通狀態，Ib=0，則Ic=0，處于"截止區"。圖4掌握三極管放大電路計算的一些技巧放大電路的核心元件是三極管,所以要對三極管要有一定的了解。用三極管構成的放大電路的種類較多,我們用常用的幾種來解說一下(如圖1)

8、。圖1是一共射的基本放大電路,一般我們對放大路要掌握些什么內容?(1)分析電路中各元件的作用;(2)解放大電路的放大原理;(3)能分析計算電路的靜態工作點;(4)理解靜態工作點的設置目的和方法。以上四項中,最后一項較為重要。圖1中,C1,C2為耦合電容,耦合就是起信號的傳遞作用,電容器能將信號從前級耦合到后級,是因為電容兩端的電壓不能突變,在輸入端輸入交流信號后,因兩端的電壓不能突變,輸出端的電壓會跟隨輸入端輸入的交流信號一起變化,從而將信號從輸入端耦合到輸出端。但有一點要說明的是,電容兩端的電壓不能突變,但不是不能變。R1、R2為三極管V1的直流偏置電阻,什么叫直流偏置?簡單來說,做工要吃飯

9、。要求三極管工作,必先要提供一定的工作條件,電子元件一定是要求有電能供應的了,否則就不叫電路了。在電路的工作要求中,第一條件是要求要穩定,所以,電源一定要是直流電源,所以叫直流偏置。為什么是通過電阻來供電?電阻就象是供水系統中的水龍頭,用調節電流大小的。所以,三極管的三種工作 狀態“:載止、飽和、放大”就由直流偏置決定,在圖1中,也就是由R1、R2來決定了。首先,我們要知道如何判別三極管的三種工作狀態,簡單來說,判別工作于何種工作狀態可以根據Uce的大小來判別,Uce接近于電源電壓VCC,則三極管就工作于截止狀態,載止狀態就是說三極管基本上不工作,Ic電流較小(大約為零),所以R2由于沒有電流

10、流過,電壓接近0V,所以Uce就接近于電源電壓VCC。若Uce接近于0V,則三極管工作于飽和狀態,何謂飽和狀態?就是說,Ic電流達到了最大值,就算Ib增大,它也不能再增大了。以上兩種狀態我們一般稱為開關狀態,除這兩種外,第三種狀態就是放大狀態,一般測Uce接近于電源電壓的一半。若測Uce偏向VCC,則三極管趨向于載止狀態,若測Uce偏向0V,則三極管趨向于飽和狀態。理解靜態工作點的設置目的和方法放大電路,就是將輸入信號放大后輸出,(一般有電壓放大,電流放大和功率放大幾種,這個不在這討論內)。先說我們要放大的信號,以正弦交流信號為例說。在分析過程中,可以只考慮到信號大小變化是有正有負,其它不說。

11、上面提到在圖1放大電路電路中,靜態工作點的設置為Uce接近于電源電壓的一半,為什么?這是為了使信號正負能有對稱的變化空間,在沒有信號輸入的時候,即信號輸入為0,假設Uce為電源電壓的一半,我們當它為一水平線,作為一個參考點。當輸入信號增大時,則Ib增大,Ic電流增大,則電阻R2的電壓U2=Ic×R2會隨之增大,Uce=VCC-U2,會變小。U2最大理論上能達到等于VCC,則Uce最小會達到0V,這是說,在輸入信號增加時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.同理,當輸入信號減小時,則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓U2=Ic×R2會隨之減小,Uce=VCC-U

12、2,會變大。在輸入信減小時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到VCC。這樣,在輸入信號一定范圍內發生正負變化時,Uce以1/2VCC為準的話就有一個對稱的正負變化范圍,所以一般圖1靜態工作點的設置為Uce接近于電源電壓的一半。要把Uce設計成接近于電源電壓的一半,這是我們的目的,但如何才能把Uce設計成接近于電源電壓的一半?這就是的手段了。這里要先知道幾個東西,第一個是我們常說的Ic、Ib,它們是三極管的集電極電流和基極電流,它們有一個關系是Ic=×Ib,但我們初學的時候,老師很明顯的沒有告訴我們,Ic、Ib是多大才合適?這個問題比較難答,因為牽涉的東西比較的多,但一般來說,對于

13、小功率管,一般設Ic在零點幾毫安到幾毫安,中功率管則在幾毫安到幾十毫安,大功率管則在幾十毫安到幾安。在圖1中,設Ic為2mA,則電阻R2的阻值就可以由R=U/I來計算,VCC為12V,則1/2VCC為6V,R2的阻值為6V/2mA,為3K。Ic設定為2毫安,則Ib可由Ib=Ic/推出,關健是的取值了,一般理論取值100,則Ib=2mA/100=20A,則R1=(VCC-0.7V)/Ib=11.3V/20A=56.5K,但實際上,小功率管的值遠不止100,在150到400之間,或者更高,所以若按上面計算來做,電路是有可能處于飽和狀態的,所以有時我們不明白,計算沒錯,但實際不能用,這是因為還少了一

14、點實際的指導,指出理論與實際的差別。這種電路受值的影響大,每個人計算一樣時,但做出來的結果不一定相同。也就是說,這種電路的穩定性差,實際應用較少。但如果改為圖2的分壓式偏置電路,電路的分析計算和實際電路測量較為接近。在圖2的分壓式偏置電路中,同樣的我們假設Ic為2mA,Uce設計成1/2VCC為6V。則R1、R2、R3、R4該如何取值呢。計算公式如下:因為Uce設計成1/2VCC為6V,則Ic×( R3 + R4 )= 6V;IcIe。可以算出R3+R4=3K,這樣,R3、R4各是多少?一般R4取100,R3為2.9K,實際上R3我們一般直取2.7K,因為E24系列電阻中沒有2.9K

15、,取值2.7K與2.9K沒什么大的區別。因為R2兩端的電壓等于Ube+UR4,即0.7V+100×2mA=0.9V,我們設Ic為2mA,一般理論取值100,則Ib=2mA/100=20A,這里有一個電流要估算的,就是流過R1的電流了,一般取值為Ib的10倍左右,取IR1=200A。則R1=11.1V/200A56K ,R2=0.9V(/200-20)A=5K;考慮到實際上的值可能遠大于100,所以R2的實際取值為4.7K。這樣,R1、R2、R3、R4的取值分別為56K,4.7K,2.7K,100,Uce為6.4V。在上面的分析計算中,多次提出假設什么的,這在實際應用中是必要的,很多時候需要一個參考值來給我們計算,但往往卻沒有,這里面一是我們對各種器件不熟悉,二是忘記了一件事,我們自己才是用電路的人,一些數據可以自己設