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三極管典型的放大應用電路分析(二)

CHANBAEK ? 來源:電子雜貨鋪 ? 作者:小明砸 ? 2023-01-17 12:01 ? 次閱讀

上節內容我們討論了如何分析一個三極管的放大電路,這些電路現在已經很少以分立電路的形式出現在產品中了。甚至對于集成電路而言也已經很少采用BJT工藝,絕大部分的集成電路采用功耗更低,速度更快的CMOS工藝。但是,分析的方法論對于進一步學習模擬電路或者集成電路是有益的。引用筆者的一句校訓來說就是:“越基礎的越有生命力,越基礎的越有遷移力”。那么這一節我們將探討下現在依然活躍在分立電路中幾種典型的三極管應用電路。

1、功率放大電路

如圖1.1所示,功率放大電路可以劃分為以下幾種電路的形式:

這幾類功率放大電路的主要區別在于三極管的靜態工作點的位置不同,從而導致放大的特性和效果的差異。

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圖1.1 功率放大電路的類型

1.1甲類放大

如圖1.2所示,甲類放大器的靜態工作點在三極管的中間區域,可以保證放大電路始終保持在三極管的線性區域進行工作,導通角寬度為360°,上節所講的“射極跟隨器”即是為甲類放大器。甲類放大器的信號失真小,但是效率低,需要大量的散熱設備進行散熱,成本高!

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圖1.2 甲類放大器

1.2乙類和甲乙類放大

如圖1.3所示,乙類放大器為推挽結構,上管T1和下管T2交替工作,每個管子的導通腳寬度為180°,轉換效率高。由于Q點的位置在其實導通閾值電壓處,因此輸出波形存在“交越失真”,在兩個管子交替導通中間存在一段兩個管子都截止的狀態。

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圖1.3 乙類放大器

如圖1.4所示,通過通過增加二極管D1和D2 使電路的Q點上移,從而補償交越失真,甲乙類放大電路兼顧了甲類放大的線性放大工作區和乙類放大的推挽結構,是應用最為廣泛的電流型功率放大電路。

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圖1.4 甲乙類放大器

1.3丙類及其他

丙類放大電路Q點在截止點以下,導通角小于90°,導通范圍小于180°,一般應用在高頻功率放大電路中。如圖1.5所示,丙類放大器其實質是共基極放大電路,上節內容我們了解到共基極放大電路具有極高的帶寬。因此,在高頻通信電路中常常用于拾取微弱的廣播信號,放大電路配合LC選頻網絡將拾取特定頻率的廣播信號。這里需要注意的是,共基極放大電路的電流放大能力很弱(~0.9),利用的是其高增益的電壓放大能力,因此該電路一般應用在前端的信號調理。

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圖1.5 丙類放大電路

2、驅動電路

在驅動功率器件的驅動電路中,功率器件的開關速度取決于驅動電路對功率器件的驅動速度,為了實現對功率半導體的高效控制,對驅動電路的能力往往具有很高的要求。驅動能力過小將增加功率半導體的開關損耗,進一步影響半導體的散熱和可靠性。

2.1 推挽電路

推挽電路也被人們俗稱為“圖騰柱電路”,圖騰柱電路能夠極大的增強電路的驅動能力,從結構上看圖騰柱電路了結構和乙類放大器的結構是一樣的。但是和乙類放大器不同,應用在功率半導體驅動電路中的三極管主要工作在飽和區和截止區。如圖2.1所示,當驅動信號為高電平,上管NPN導通,下管PNP截止,從而形成VCC->GATE 拉電流(Pull Current);當驅動信號為低電平,上管NPN截止,下管PNP導通,從而形成GATE->GND 拉電流(Sink Current)。該電流能夠將小電流Ib 放大成幾十上百倍的大電流Ic,以此增強對功率器件的驅動能力。

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圖2.1 圖騰柱電路結構

除了圖2.1所示的典型圖騰柱結構,還有輸出節點拆分的圖騰柱結構,這樣可以設置不同的開通驅動電阻Rgon和關斷電阻Rgoff,以此優化對功率半導體的驅動性能。如圖2.2所示,設置Rgon=2.2Ohm,Rgoff=5Ohm,Cgate 模擬功率半導體門級電容,Rgate模擬功率半導體門級電阻。仿真結果如圖2.3所示,可以看出開啟的速度和關斷的速度存在明顯的差異,另外從驅動電流的波形可以看出,只需要一個很小的基極電流,就能實現對門級電容的大電流充電,增強電路的驅動能力。

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圖2.2 分級驅動的圖騰柱電路

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圖2.3 仿真波形

2.2 半橋電路

如圖2.4所示,基于三極管的半橋驅動電路,該電路常用于H橋或者三相橋結構,用于驅動一些小功率的有刷直流電機或者無刷電機。和推挽電路相比,該電路可以由小電壓控制大電壓,適用于功率驅動。D1,D2,D3,D4為續流二極管,防止三極管產生過電壓。圖2.5所示,仿真結果可以看出在死區時間內,存在明顯的二極管續流。

現在基于三極管的半橋電路基本上已經被MOSFET所取代。和MOSFET相比,三極管的半橋電路器件損耗更大;另外,MOSFET自帶的體二極管能夠對方向電流進行續流,三極管半橋必須配合續流二極管才能保證驅動橋的正常使用。

盡管如此,筆者認為三極管半橋驅動電路還是有一個優點,就是對驅動電壓的要求不高。因為是電流型器件,控制三極管的開關速度在于控制三極管的電流速度,極小的BE結電容能夠實現對基極電流的快速控制。通過控制R15,R16,R18,R19能夠對驅動電流進行快速的控制,不需要MOSFET復雜的自舉電路已實現對上管驅動。因此,我們在設計一些小功率驅動電路,還是可以使用三極管驅動,降低電路成本。

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圖2.4 半橋驅動電路

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圖2.5 半橋驅動電路仿真結果

3、線性穩壓電源

線性電源是將晶體管工作在線性區,實現對輸出電壓的調整,線性穩壓器的輸出電壓只能小于輸入電壓。因此,我們經常將線性穩壓電源稱為:LDO。其實這里面有一定的誤解,LDO只是線性穩壓電源的一種形式,直接翻譯LDO(Low Dropout Regulator)應該為“低壓差電源調整器”。線性穩壓器作為單獨的門類,各大芯片廠商推出了各種各樣滿足不同應用場景的線性穩壓器,其中絕大部分屬于LDO類型。

3.1 NPN型線性穩壓器

如圖3.1所示,NPN型線性穩壓器通過穩壓管D1和三極管Q1構成射極跟隨器,R1為D1提供靜態工作電流,電路依靠穩壓管D1的反向電流進行負反饋調節:當負載變小 -> 輸出電流上升(微弱) -> Vout電壓下降 -> Q1基極電壓下降 -> D1的反向電流減小 -> Q1基極電流增加 -> Q1導通深度增加CE壓降降低 -> Vout電壓上升。該電路結構簡單,射極跟隨能力強,但是由于R1電阻不能太大,負載能力調節范圍有限,靜態損耗較大。

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圖3.1 NPN型線性穩壓器

如圖3.2所示,是NPN型線性電源的負載特性曲線,當負載電流較大情況下,需要提高輸入電壓才能將將輸出電壓穩定在需要的范圍內,電壓過低,輸出驅動能力也隨之下降。該電路為了滿足需要的輸出功率,需要一個較高的壓差。

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圖3.2 NPN型線性穩壓器仿真結果

3.2 PNP型線性穩壓器

如圖3.3所示,PNP型線性穩壓器結構上更為復雜,反饋的深度更深,具有更強的動態的調節能力。調節的最大深度可以讓Q2進入飽和導通,Vin和Vout之間的壓差可以做到很小(等于飽和壓降),因此該電路也被稱為“低壓差線性穩壓器”。電路通過調節R3,R4分壓電阻實現對輸出電壓的調節。如圖3.4所示,該電路具有優秀的輸入調整率和負載調整率。

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圖3.3 PNP型線性穩壓器

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圖3.4 PNP型線性穩壓器仿真結果

小結

通過兩節內容的梳理,我們基本熟悉了大部分的基于三極管的應用電路的原理,這些電路盡管在現在電子線路中已經很少見。但是,對于我們理解三極管,以及流控型半導體器件還是具有一定的幫助,深刻理解這些典型的電路結構,在真正遇到電路問題的時候才能夠從容面對,硬件設計也可以很“高級”。

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    9013<b>三極管</b>參數_9013<b>三極管</b>開關<b>電路</b>

    三極管放大電路中串聯電容的原因是什么?

    三極管放大電路輸入端和輸出端所接的電容分別為輸入耦合電容和輸出耦合電容,它們的作用是防止信號源及負載與三極管的直流偏置電路之間相互影響。下面我們以一個具體的三極管放大電路為例來詳細介紹一下三極管電路中的耦合及去耦是什么意
    發表于 10-03 09:54 ?1.7w次閱讀
    <b>三極管</b><b>放大</b><b>電路</b>中串聯電容的原因是什么?

    三極管放大電路設計的一些經驗分享

    三極管放大電路基本原理,這是一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三極管的共發射放大
    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>設計的一些經驗分享

    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,但一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

    教你設計簡單的三極管開關電路

    教你設計簡單的三極管開關電路在電子電路中,三極管的主要用途不過兩種:一是放大,是開關。大家都知道三極管個工作區,截止區,放大區和飽和區。放大器利用三極管工作在放大區的特性,而開關利用的則
    發表于 08-06 13:53

    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)。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?
    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

    請教二極管作為三極管的溫度補償電路的問題

    二極管作為三極管的溫度補償電路二極管三極管都是硅材質。隨著溫度T升高,三極管Vbe降低,ib=VCC-Vbe/R7+R5ib增大,為了使ib減小,Vb得降低???Vb降低靠二極管正向壓降降低實現
    發表于 06-27 10:06

    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,對于學生是一個難點。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何種工作狀態就
    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一下三極管放大電路的基本原理。下面的分析僅對于NPN型硅
    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,對于學生是一個難點。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
    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

    的電壓信號了。三極管在實際的放大電路中使用時,還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管BE結的非線性(相當于一個二極管),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產生(對于硅,常取
    發表于 12-26 10:11

    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?是不是和三極管的一些參數有關啊
    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,是一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一,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

    一、三極管放大電路種接法是不是只有種接法?、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,是一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三極管對一個正弦峰峰值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。一 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例原三極
    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)。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?
    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

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    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)。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?
    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

    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一些技巧

    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
    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>計算的一些技巧

    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

    三極管基本放大電路種組態

    三極管基本放大電路種組態 組態一:共射電路   組態:共集
    發表于 11-09 16:26 ?6.8w次閱讀
    <b>三極管</b>基本<b>放大</b><b>電路</b>的<b>三</b>種組態

    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:一、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 一、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

    半導體三極管ppt

    章   半 導 體 三極管 2.1   雙型半導體三極管 2.2?單極型半導體三極管 2.3   半導體三極管電路的基本分析方法2.4   半導體三極管
    發表于 07-14 11:13 ?112次下載

    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>

    晶體三極管

    晶體三極管 一、三極管的電流放大原理 晶體
    發表于 04-16 23:35 ?2673次閱讀
    晶體<b>三極管</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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