新概念模拟电路——初识晶体管
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目录
- 欢迎来到矽芯硬翌的科技主义教室!
- 一、晶体管引入与特性
- Section1.电压信号如何放大呢?
- (1)晶体管引入
- (2)晶体管的识别
- (3)晶体管中电流的关系
- Section2.NPN型晶体管的伏安特性
- (1)输入伏安特性
- (2)输出伏安特性
- Section3.双部件串联图解法
- "两部件串联求解"在放大电路分析中的应用
- 1. b,e环节串联R1
- 2. c,e环节串联RC
- Section4.思维导图
一、晶体管引入与特性
Section1.电压信号如何放大呢?
要将一个幅度只有10mv的的正弦波输入电压放大成100mv的正弦波电压,应该如何实现呢?
首先我想到的是电路中的受控源。
(1)晶体管引入
通过压——流(VCCS)受控源实现电压信号的放大。
uout=−iOUT∗RLOAD=−kiIN∗RLOAD=−kuINRIN∗RLOADu_{out}=-i_{OUT}*R_{LOAD}=-ki_{IN}*R_{LOAD}=-k\frac{u_{IN}}{R_{IN}}*R_{LOAD} uout=−iOUT∗RLOAD=−kiIN∗RLOAD=−kRINuIN∗RLOAD
- 很巧妙的是,双极型晶体管就是一个非常类似的流控电流源。来看一下它的符号与简化模型吧。
特点如下:
- 它的b,e之间,是单向导通的,即只有b端电位高于e端电位时,才会有明显的is存在,这可以用一个二极管近似表示。
- 且这个电流大小与b,e两端电位差并不是线性关系。
- 受控电流源仅在c端电位高于e端电位时,呈现出如下关系:
iC=β∗iBi_{C} = \beta *i_{B} iC=β∗iB
(2)晶体管的识别
双极型晶体管分为NPN和PNP型。
- 可以看出,晶体管中箭头方向代表了管子的类型:箭头向外的,是NPN型,箭头朝里的,是PNP型。因此,一个箭头起到了两个作用:第一,标注了哪个管脚是发射极,第二,指明该晶体管是NPN还是PNP
(3)晶体管中电流的关系
- 对于NPN三极管来说,三个管脚的关系如下:
iE=iB+iCi_{E} = i_{B} + i_{C} iE=iB+iC
只有当发射极电压 UBE 大于0时,发射极正向导通。
- 对于PNP三极管来说,三个管脚的关系如下:
iE=iB+iCi_{E} = i_{B} + i_{C} iE=iB+iC
只有当发射极电压 UEB 大于0时,发射极正向导通。
Section2.NPN型晶体管的伏安特性
(1)输入伏安特性
输入福安特性指的是 基极电流与发射极电压之间的关系,即 iB 与 uBE 之间的关系。通过仿真观察输入特性曲线。
V2 为输入端(0~10V变化),AM1为基极电流 iB ,V1为集电极电压UCE
输入特性曲线
一般来说当UBE大于0.7V时,iB 才有明显的电流。
(2)输出伏安特性
- 输出伏安特性是指在一个确定的基极电流iB 下,集电极电流 iC 与UCE 之间的关系。
- 输出特性曲线
输出特性曲线的区域划分
1)放大区:坐标a向右的位置。在此区域内,iC 几乎不受UCE 的控制,近似满足 iC = βiB
2)饱和区:坐标红线向右的位置。在此区域内,iC 随着UCE 的增大而增大。一般认为当UCE 小于 UCES 时,三极管为饱和状态。UCES 为晶体管饱和压降,一般为0.3V(300mV)。
3)截至区:AM1[1] [0A]所在的位置。iB 等于0时的区域为截至区,几乎没有任何电流流进或流出。
- 简化的输出特性曲线
Section3.双部件串联图解法
- 非常重要
- 电阻、二极管串联解法 (图中为1N1190的输入特性曲线,与200Ω电阻的伏安特性曲线)
- 仿真分析 1N1190 与 200Ω电阻
1N1190电压值 464.21mv 整体电流2.68mA
两个二极管时,电压500mv,电流6.36mA
"两部件串联求解"在放大电路分析中的应用
1. b,e环节串联R1
Q1为RB = RB1 = 10K时,Q2 为电阻R1减小时。
当ui 存在100mv的电压时,将在Q1点上产生波动。
2. c,e环节串联RC
uCE 和电阻不变,当输入的iB 发生变化时,产生动态变化。
Section4.思维导图
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