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三*管的工作原理
三*管是电流放大器件,有三个*,分别叫做集电*C,基*B,发射*E。分成NPN和PNP两种。我们*以NPN三*管的共发射*放大电路为例来说明一下三*管放大电路的基本原理。
一、电流放大
下面的分析*对于NPN型硅三*管。如上图所示,我们把从基*B流至发射*E的电流叫做基*电流Ib;把从集电*C流至发射*E的电流叫做集电*电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射*的,所以发射*E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三*管的放大作用就是:集电*电流受基*电流的控制(假设电源能够提供给集电**大的电流的话),并且基*电流很小的变化,会引起集电*电流很大的变化,且变化满足*的比例关系:集电*电流的变化量是基*电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三*管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基*跟发射*之间,这就会引起基*电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电*电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
二、偏置电路
三*管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。*先是由于三*管BE结的非线性(相当于一个二*管),基*电流*须在输入电压大到*程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。当基*与发射*之间的电压小于0.7V时,基*电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不*引起基*电流的改变(因为小于0.7V时,基*电流都是0)。如果我们事先在三*管的基*上加上一个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基*偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基*电流的变化,而基*电流的变化,就会被放大并在集电*上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放大,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电*电流为0,*减小了)。而加上偏置,事先让集电*有*的电流,当输入的基*电流变小时,集电*电流就可以减小;当输入的基*电流*时,集电*电流就*。这样减小的信号和*的信号都可以被放大了。
三、开关作用
下面说说三*管的饱和情况。像上面那样的图,因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值,那么*大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电*电流是不能无限增加下去的。当基*电流的*,不能使集电*电流继续*时,三*管就进入了饱和状态。一般判断三*管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后,三*管的集电*跟发射*之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三*管来当作开关使用:当基*电流为0时,三*管集电*电流为0(这叫做三*管截止),相当于开关断开;当基*电流很大,以至于三*管饱和时,相当于开关闭合。如果三*管主要工作在截止和饱和状态,那么这样的三*管我们一般把它叫做开关管。
四、工作状态
如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基*电流为0时,集电*电流为0,灯泡灭。如果基*电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三*管的放大倍数β),三*管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。由于控制电流*要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基*电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三*管未饱和之前)。
M*T3904 M*T3906
硅(Si)
长电
放大