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三極管典型的放大應用電路分析(一)

CHANBAEK ? 來源:電子雜貨鋪 ? 作者:小明砸 ? 2023-01-17 11:55 ? 次閱讀

如今在三極管的應用電路中,越來越多的開關電路MOSFET取代。 場效應晶體管(FET)為壓控型器件,驅動簡單,速度快,驅動能耗低,因此更加廣泛的應用在開關電路中。 本文將對一些三極管典型的放大應用電路進行比較深入和分析和仿真。

1、基本放大電路

回顧一下學校的課程知識,基本三極管的電路圍繞著三種基本的放大電路進行學習:共射極放大電路,共集極放大電路,共基極放大電路。 這三大電路在分立晶體管時代應用十足的廣泛,現在基本已經被性能更強大和穩定的OPA電路所取代,或者在各種模擬IC里面才能找到它的身影。

OPA簡單易用,但是想要更深入地了解OPA,我們有必要“溫故而知新”。

在進行三種基本的放大電路分析之前,我們需要明確一個基本的準則:三極管是一個受控的電流源! 需要注意的是這個受控電流源是有邊界的(電壓軌)!基于這兩個基本的準則,不管什么樣的三極管放大電流都可以分析的明明白白。

1.1 共射極放大電路

如下圖1.1所示,這是一個簡化的共射極電路模型,其包含了一個放大電路最基本的結構:偏置-輸入-轉換-輸出。 Vbias為偏置電壓,偏置電壓的作用是確定電路的靜態工作點。 為什么(放大)電路需要靜態工作點呢? 因為需要晶體管工作在“線性區”,一旦晶體管工作在線性區,根據《電路》理論就可以直接將電路問題轉化數學問題了。

輸入電壓V1和偏置電壓Vbias可以利用疊加定理:Vout=Vout(V1響應分量)+Vout(Vbias響應分量)。 其中,Vbias為直流分量,V1為交流分量,我們先將輸入信號拆分成直流+交流的形式,這一點很重要。

關于BJT晶體管上一節我們講過:在線性工作區滿足Ic=β*Ib的受控恒流源模型。

這個時候我們控制Vbias在一個中間值狀態,也即是Ib(bias)=(Vbias-0.7V)/R1=1.8mA,Ic(bias)=β*Ib(bias),該電流即是電路的靜態工作電流。 三極管的關鍵參數β是使用DC Gain=hFE進行表示的,這里說明一下對于低頻放大電路不考慮三極管器件本身的寄生參數影響(帶寬無限大)!所以,進行交流分析三極管的“AC Gain”=DC Gain=hFE。 一般三極管的hFE根據管子的應用場景不同,大約在幾十到幾百之間。

靜態工作點我們已經根據電路原理算出來了,那么交流電路是不是可以通過同樣的電路求解方法呢? 當然可以! 但是,為什么課本上總是告訴我們:“交流等效電路需要將VCC和GND短路”?其實,這里面需要一個前提條件:小信號! 何為小信號,就是我們認為這個輸入信號的交流量V1足夠小,不足以改變三極管電路工作狀態,保持在“線性工作區”。 保持在線性工作區的三極管交流電路,Vbias=0(也即是短路),同樣Vcc也是認為是直流電壓源,在直流偏置電路中已經完成了直流量的響應計算! 因此也需要Vcc=0(也即是短路)。 那么可以得到圖1.2所示的小信號交流電路模型! 至此,完成了一個典型三極管放大電路的分析和求解過程,仿真結果如圖1.3所示,可以看出輸出信號和輸入信號的相位是相反的。

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圖1.1 共射極放大電路

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圖1.2 共射極放大電路小信號等效

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圖1.3 共射極放大電路的仿真輸出

1.2 共集極放大電路

如圖1.4所示,為集電極放大電路,和共射極電路相比該電路將集電極直接接入Vcc1,那么由小信號等效電路可知Q2的集電極將短接到GND,成為參考平面,因此為共集電極放大電路。 可以看出,隨著Vin1的增加,Ic電流增加,Ie電流增加,Vout1電壓增加,輸出信號Vout1和輸入信號Vin1同相位。 如圖1.5所示,為電路的仿真波形。

從波形上可以看出輸入和輸出基本上保持了一致,存在一定的固定電壓差(三極管的BE壓降),由于輸出機為三極管的發射極,因此該電路也被稱為“射極跟隨器”。 幾乎沒有放大的作用! 但是,其優秀的阻抗特性可以用于各種緩沖級電路中。 對于大增益的三極管Ib電流可以控制非常小≈0,因此理想情況下輸入阻抗無窮大; 而輸出直接從發射極引出,沒有其他線路分走電壓,因此輸出阻抗近似無窮小。 這個特性幾乎不影響前級的輸出信號,同時具有很強的后級帶載能力!

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圖1.4 共集電極放大電路

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圖1.5 共集電極放大電路仿真輸出

1.3 共基極放大電路

如圖1.6所示,為共基極放大電路。 從結構上看,Vbias2提供直流偏置點,在小信號電路中Q3的基極接到GND,因此為共基極放大電路。 先看下如圖1.7所示的仿真波形,可以看出輸出的波形和輸入的波形是同相位的,由于Ic≈Ie,因此交流放大倍數約等于R6/R7=5。

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圖1.6 共基極放大電路

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圖1.7 共基極放大電路仿真輸出

同樣都有放大信號的作用,共射極放大電路和共基極放大電路有什么區別呢?

在實際的放大電路中,需要將交流信號在直流偏置點上進行疊加,電路的關鍵在于交流耦合。這里引申下交流耦合,實際電路中沒辦法設置很多的偏置電源進行工作點確定,如圖1.8是兩個實用的共射極放大電路,左圖為直接耦合,Rb1,Rb2分壓為電路提供直流偏置點,u1作為輸入信號如果含有直流分量,那么電路的直流偏置點將會發生“漂移”,這可能導致電路離開線性工作區,這是我們不希望看到。因此,我們更常用的是使用右圖的阻容耦合形式,Rb確定電路的直流偏置點,u1的交流分量通過C1進行疊加,這將不會影響到原來電路的直流偏置點,能夠很安全的將電路保持在“線性工作區”。但是這里有一個問題,C1和Rb構成了RC濾波器結構,這就注定該電路的頻率帶寬不能做得太高!

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圖1.8 共射極的兩種耦合形式

回到共基極放大電路進行分析,如圖1.9
所示為兩種三極管的共基極電路。Rb1和Rb2構成了電路的直流偏置電壓,Cb為去耦電容,Cb的交流阻抗≈0,將Rb2電阻短路。由于發射極的交流阻抗為零,因此和耦合電容無法構成RC濾波器(R=0),帶寬可以獲得極大的提高(約等于三極管自身的帶寬)。但是輸入阻抗很小,對前級的驅動能力要求比較高,同時輸出阻抗為Rc,和共射極放大電路相當。

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圖1.9 共基極放大電路的交流耦合

2、基本放大電路的應用比較

我們稍微比較下三種基本的放大電路,這里引用了參考資料5里面的結論:

(1)共射電路:

電壓增益和電流增益都較高,輸入電阻在三種組態中居中,輸出電阻與集電極電阻有很大關系。由于具備這些優點,它是最常用的一種組態,而且還可以將多個共射放大器級聯起來,構成多級放大器,以獲得更高的增益。

(2)共集電路:

只放大電流、不放大電壓,有電壓跟隨作用。所以不能用多個共集電路組成多級放大電路。但其在三種組態中,輸入電阻最高,輸出電阻最小,常用于多級電路輸入級、輸出級,以及作中間緩沖級。

(3)共基電路:

只放大電壓,不放大電流,有電流跟隨作用,所以也不宜單純由共基電路組成多級電路。 其輸入電阻小,輸出電阻高,
可用作恒流源。 從目前我們所看到的這些特性,還看不出它突出的優點,實際上共基放大電路的通頻帶很寬,在高頻和寬帶的領域,它是大有用武之地的。

如圖2.1所示,為三種基本放大電路的參數比較。

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圖2.1 基本放大電路的比較

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    的頭像 發表于 09-22 07:42 ?3.1w次閱讀
    <b>一</b>文看懂<b>三極管</b>的應用

    三極管放大電路設計的些經驗分享

    三極管放大電路基本原理,這是個關于三極管電路原理的說明文件。三極管是電流放大器件,有,分別叫做集電極C,基極B,發射E。分成NPN和PNP兩種。以NPN三極管的共發射
    的頭像 發表于 08-17 11:45 ?1.4w次閱讀
    <b>三極管</b><b>放大</b><b>電路</b>設計的<b>一</b>些經驗分享

    光敏三極管用電路大全

    光敏三極管和普通三極管相似,也有電流放大作用,只是它的集電極電流不只是受基極電路和電流控制,同時也受光輻射的控制。 通?;鶚O不引出,但些光敏三極管的基極有引出,用于溫度補償和附加控制等作用。下面來看看光敏三極管用電路大全.
    發表于 08-15 15:14 ?1.6w次閱讀
    光敏<b>三極管</b>應<b>用電路</b>大全

    三極管放大電路設計有哪些技巧詳細資料說明

    放大電路的核心元件是三極管,所以要對三極管要有定的了解。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下(如圖1)。圖1是共射的基本放大電路,般我們對放大
    發表于 07-05 08:00 ?97次下載
    <b>三極管</b>的<b>放大</b><b>電路</b>設計有哪些技巧詳細資料說明

    三極管的工作狀態

    當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓,并處于某恰當的值時,三極管的發射結正向偏置,集電結反向偏置,這時基極電流對集電極電流起著控制作用,使三極管具有電流放大作用,其電流放大倍數β=ΔIc/ΔIb,這時三極管放大狀態。
    發表于 06-18 10:53 ?8879次閱讀
    <b>三極管</b>的工作狀態

    如何快速確定三極管的工作狀態三極管種工作狀態分析判斷

    放大、飽和、截止種工作狀態,放大電路中的三極管是否處于放大狀態或處于何種工作狀態,對于學生是個難點。筆者在長期的教學實踐中發現,只要深刻理解三極管種工作狀態的特點,分析電路三極管處于
    的頭像 發表于 05-03 17:42 ?5.6w次閱讀
    如何快速確定<b>三極管</b>的工作狀態<b>三極管</b>的<b>三</b>種工作狀態<b>分析</b>判斷

    三極管的基本放大電路

    是電流放大器件,有,分別叫做集電極C,基極B,發射E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發射放大電路為例來說明三極管放大電路的基本原理。下面的分析僅對
    發表于 10-19 15:09

    三極管種工作狀態特點分析及判斷

    三極管放大、飽和、截止種工作狀態,放大電路中的三極管是否處于放大狀態或處于何種工作狀態,對于學生是個難點。筆者在長期的教學實踐中發現,只要深刻理解三極管種工作狀態的特點,分析電路
    的頭像 發表于 09-28 09:11 ?17.3w次閱讀
    <b>三極管</b><b>三</b>種工作狀態特點<b>分析</b>及判斷

    三極管和繼電器的區別 三極管電路總結

    在嵌入式電路中經常使用IO口來控制某些電路的開關功能,此時三極管可作為開關器件來使用。作為開關器件使用時需使用開關三極管如9014和9015等小功率器件,此時三極管處于飽和狀態。
    的頭像 發表于 09-23 10:02 ?1.8w次閱讀
    <b>三極管</b>和繼電器的區別 <b>三極管</b><b>電路</b>總結

    三極管介紹,三極管替換原則及常用開關三極管,transistor introduction

    ,三極管放大能力將會下降,對應于β=1時的頻率fT叫作三極管的特征頻率。   、般小功率三極管的選用   小功率三極管在電子電路中的應用最多。主要用作小信號的放大、控制或振蕩器。選用
    的頭像 發表于 09-20 18:53 ?2209次閱讀

    三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區

    三極管經常在開關中被應用,本文介紹三極管做開關的常用電路畫法及使用誤區。
    發表于 01-10 14:45 ?1.5w次閱讀
    <b>三極管</b>做開關的常<b>用電路</b>畫法及使用誤區

    詳解三極管放大電路的基本原理

    下面由佑澤小編帶您了解三極管是電流放大器件,有,分別叫做集電極C,基極B,發射E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發射放大電路為例來說明三極管放大電路
    發表于 12-26 10:11

    三極管8050的工作原理_三極管8050的放大倍數

    三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管,在各種放大電路中經??吹剿?,應用范圍很廣,主要用于高頻放大。也可用作開關電路。 工作原理 三極管 8050 是種控制元件,主要用來控制電流的大小,有
    發表于 11-24 15:53 ?7.1w次閱讀

    關于三極管放大電路的問題

    這個放大電路放大系數怎么算的?是不是和三極管些參數有關啊
    發表于 08-15 14:44

    三極管基本放大電路的組成原則解析

    三極管基本放大電路放大電路中最基本的結構,是構成復雜放大電路的基本單元。
    發表于 05-27 10:19 ?1.6w次閱讀
    <b>三極管</b>基本<b>放大</b><b>電路</b>的組成原則解析

    三極管的結構,三極管的工作原理,三極管放大電路電路

    ,全稱應為半導體三極管,也稱雙型晶體、晶體三極管,是種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號, 也用作無觸點開關。晶體三極管,是半導體基本元器件之,具有電流放大
    發表于 05-10 16:26 ?2.8w次閱讀
    <b>三極管</b>的結構,<b>三極管</b>的工作原理,<b>三極管</b>的<b>三</b>種<b>放大</b><b>電路</b><b>電路</b>圖

    請問三極管放大電路種接法的問題

    、三極管放大電路種接法是不是只有種接法?二、三極管放大電路接法是由輸入回路、輸出回路中的交流信號來判斷的,而不是根據靜態工作時的直流中,輸入回路和輸出回路判斷的,是不是?、三極管放大
    發表于 05-04 09:34

    三極管工作原理與三極管基本放大電路解析

    三極管,全稱應為半導體三極管,也稱雙型晶體、晶體三極管,是種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號, 也用作無觸點開關。
    發表于 05-02 15:46 ?5830次閱讀

    Orcad中對三極管放大電路的仿真瞬態電容Ce變化下的分析

    Orcad中對三極管放大電路的仿真,瞬態、電容Ce變化下的分析
    發表于 04-24 15:12 ?9次下載

    三極管放大電路

    跪求大師用3DD15C三極管個正弦峰峰值5V的輸入信號放大10倍的達到峰峰值50V的單放大電路,怎么搞?
    發表于 11-20 12:20

    若用放大倍數高的三極管替換放大倍數低的三極管會怎么樣?

    關于三極管放大倍數,若用放大倍數高的三極管替換放大倍數低的三極管,三極管工作在放大區。 是不是在相同條件下 放大倍數高的電流高于放大倍數低的要告,其關系是現三極管放大倍數比
    發表于 10-18 22:51

    三極管放大電路設計的那些技巧

    電子專業單片機相關知識學習教材資料——三極管放大電路設計的那些技巧
    發表于 09-13 17:46 ?162次下載

    三極管放大電路

    求大神幫忙,所有的三極管分析電路雖然放大倍數很高,幾十幾百的都有,但是放大的電壓都是mV轉幾V,三極管到底能不能把電壓放大到幾百V啊,有沒有這樣的功率,求指點?。。?!
    發表于 08-12 14:27

    三極管200種典型用電路

    三極管200種典型用電路,含實物圖、電路圖、操作方法
    發表于 07-09 10:49

    基于Multisim的三極管放大電路仿真分析

    基于Multisim的三極管放大電路仿真分析
    發表于 06-08 17:52 ?78次下載

    解析三極管放大電路設計技巧

    放大電路的核心元件是三極管,所以要對三極管要有定的了解。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下(如圖1)。圖1是共射的基本放大電路,般我們對放大
    發表于 05-24 13:30 ?3.4w次閱讀

    三極管放大電路原理

    三極管放大電路原理詳細講解,能幫忙初學者更快理解放大電路;
    發表于 05-19 16:40 ?20次下載

    三極管放大電路

    三極管種基態放大電路特點,電路分析說明,便于理清之間的不同之處。
    發表于 05-19 13:41 ?28次下載

    三極管放大原理

    三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管放大原理三極管
    發表于 05-05 14:56 ?80次下載

    設計三極管放大電路時應該注意哪些技巧

    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下(如圖1)。圖1是共射的基本放大電路,般我們對放大
    發表于 12-21 14:24 ?2.1w次閱讀

    Multisim的三極管放大電路仿真分析

    Multisim的三極管放大電路仿真分析。
    發表于 10-28 13:51 ?66次下載

    三極管放大電路分析資料

    三極管放大電路分析資料
    發表于 12-26 16:44

    三極管放大電路參數計算及靜態工作點

    放大電路的核心元件是三極管,所以要對三極管要有定的了解。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下.
    發表于 09-15 14:05 ?470次下載
    <b>三極管</b><b>放大</b><b>電路</b>參數計算及靜態工作點

    半導體三極管放大電路基礎

    半導體三極管放大電路基礎 半導體三極管
    發表于 11-03 16:48 ?326次下載

    三極管電路分析

    三極管電路分析,習題,三極管練習!
    發表于 06-04 19:32 ?3752次下載

    三極管放大電路的電壓放大倍數

    在低頻小信號三極管放大電路分析計算中,輸人、輸出電阻和電壓放大倍數是主要的求解對象,幾乎所有教科書上
    發表于 04-16 08:31 ?176次下載

    三極管,三極管是什么意思

    三極管,三極管是什么意思 三極管 半導體三極管也稱為晶體三極管,可以說它是電子電路中最重要的器件。三極管顧名思義具有個電極
    發表于 03-06 09:36 ?9426次閱讀

    三極管基本共射放大電路

    三極管基本共射放大電路   如圖所示為基本共射放大電路。
    發表于 12-14 11:27 ?7335次閱讀

    三極管放大電路的基本原理

    三極管放大電路的基本原理三極管是電流放大器件,有,分別叫做集電極C,基極B,發射E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發射放大
    發表于 12-14 10:53 ?7989次閱讀

    三極管放大電路計算的些技巧

    三極管放大電路計算的些技巧 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下(如
    發表于 12-14 10:50 ?1.3w次閱讀
    <b>三極管</b><b>放大</b><b>電路</b>計算的<b>一</b>些技巧

    三極管放大的基本電路

    三極管放大的基本電路     推薦三極管是電流放大器件,有,分別叫做集電極C
    發表于 11-24 13:20 ?2309次閱讀

    晶體三極管及其放大電路原理

    晶體三極管及其放大電路原理三極管的工作原理1. 三極管放大交流信號的外部條件要使三極管正常放大交流信號,除了需要滿足內部條件外,還需要滿足外
    發表于 11-12 14:13 ?91次下載

    半導體三極管放大電路基礎

    半導體三極管放大電路基礎半導體三極管(BJT)(2學時)4.2 共射放大電路(2學時)4.3 放大電路分析方法(4學時)4.4 放大電路的工作點穩定問題(1學時)
    發表于 11-12 14:09 ?78次下載

    三極管功率放大電路

    三極管功率放大電路:如圖是與電子琴配接的功率放大電路
    發表于 09-22 09:20 ?1.1w次閱讀
    <b>三極管</b>功率<b>放大</b><b>電路</b>

    晶體三極管及其放大電路

    晶體三極管及其放大電路:、重點1.正確理解三極管的結構、電流分配、伏安特性和“放大”的實質。2.三極管放大電路的圖解法、小信號模型和放大電路的小信號模型分析
    發表于 09-16 09:07 ?100次下載

    半導體三極管放大電路基礎

    半導體三極管放大電路基礎:1. 半導體三極管(晶體)NPN 型三極管結構及符號晶體的主要參數(1)電流放大系數(2)集-基極反向電流ICBO(3)集-射反向電流ICEO2. 基
    發表于 07-05 21:39 ?55次下載

    晶體三極管

    晶體三極管 、三極管的電流放大原理 晶體三極管(以下簡稱三極
    發表于 06-30 14:05 ?1569次閱讀

    光敏三極管典型用電路

    光敏三極管典型用電路
    發表于 05-08 15:32 ?3962次閱讀
    光敏<b>三極管</b><b>典型</b>應<b>用電路</b>圖

    三極管音頻放大電路

    三極管音頻放大電路三極管音頻放大電路采用的是BC548
    發表于 09-27 16:08 ?2.6w次閱讀
    <b>三極管</b>音頻<b>放大</b><b>電路</b>圖

    三極管反相電路 三極管反向電路

    三極管反相電路 三極管反向電路,它的輸出端U
    發表于 05-08 11:45 ?1.3w次閱讀
    <b>三極管</b>反相<b>電路</b> <b>三極管</b>反向<b>電路</b>

    三極管基本放大電路

     采用三極管作基本放大元件,見:三極管。
    發表于 04-16 23:42 ?3031次閱讀
    <b>三極管</b>基本<b>放大</b><b>電路</b>

    [圖文]三極管基本放大電路

     采用三極管作基本放大元件,見:三極管
    發表于 04-15 13:04 ?2690次閱讀
    [圖文]<b>三極管</b>基本<b>放大</b><b>電路</b>

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    三極管功率放大電路
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