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[導(dǎo)讀]三極管的三種放大電路都能實(shí)現(xiàn)電流的放大功能,但具體放大倍數(shù)和電路特性有所不同。

三極管的三種放大電路都能實(shí)現(xiàn)電流的放大功能,但具體放大倍數(shù)和電路特性有所不同。

當(dāng)我們談到三極管的放大功能時(shí),往往會(huì)想到它的三種基本放大電路:共發(fā)射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路。這三種電路各自有其獨(dú)特的工作原理和特性,那么它們是否都能放大電流呢?接下來(lái),我們將逐一進(jìn)行解析。

一、共發(fā)射極放大電路

共發(fā)射極放大電路是三極管放大電路中最常用的一種。在這種電路中,輸入信號(hào)加在三極管的基極和發(fā)射極之間,輸出信號(hào)從集電極取出。由于發(fā)射極的電流變化與基極電流變化密切相關(guān),因此當(dāng)基極電流發(fā)生變化時(shí),發(fā)射極電流也會(huì)隨之變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流的放大。這種電路具有較高的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù),因此在各種電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用。

二、共集電極放大電路

共集電極放大電路也稱(chēng)為射極跟隨器或電壓跟隨器。在這種電路中,輸入信號(hào)加在三極管的基極和集電極之間,輸出信號(hào)從發(fā)射極取出。與共發(fā)射極放大電路不同,共集電極放大電路具有較低的電壓放大倍數(shù),但電流放大倍數(shù)仍然較大。此外,由于輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同,共集電極放大電路還具有良好的電壓跟隨性。因此,它常被用作多級(jí)放大器的中間級(jí)或輸出級(jí),以減小信號(hào)的失真和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

三、共基極放大電路

共基極放大電路是三極管放大電路中較為特殊的一種。在這種電路中,輸入信號(hào)加在三極管的發(fā)射極和基極之間,輸出信號(hào)從集電極取出。與共發(fā)射極放大電路和共集電極放大電路相比,共基極放大電路具有較高的截止頻率和較低的輸入電阻,這使得它在高頻放大電路中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí),共基極放大電路還具有電流放大功能,但相對(duì)于前兩種電路來(lái)說(shuō),其電流放大倍數(shù)較小。

綜上所述,三極管的三種放大電路都能實(shí)現(xiàn)電流的放大功能。其中,共發(fā)射極放大電路具有較高的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù),適用于一般放大需求;共集電極放大電路具有良好的電壓跟隨性和較大的電流放大倍數(shù),適用于多級(jí)放大器的中間級(jí)或輸出級(jí);共基極放大電路則具有較高的截止頻率和較低的輸入電阻,適用于高頻放大電路。在選擇合適的放大電路時(shí),需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行權(quán)衡和選擇。

三極管是如何放大的呢?具體是這樣的

首先,發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子,電源Ub經(jīng)過(guò)電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū),形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個(gè)電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。

其次,基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合,電子進(jìn)入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集,漸漸形成電子濃度差,在濃度差的作用下,促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散,被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很薄)與基區(qū)的空穴復(fù)合,擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。

然后,集電區(qū)收集電子,由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散,同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng),流向基區(qū)形成反向飽和電流,用Icbo來(lái)表示,其數(shù)值很小,但對(duì)溫度卻異常敏感。

共射放大電路

共射放大電路是低頻電路中很常用的一種,在記公式的時(shí)候有的書(shū)上又分為發(fā)射極加電阻和不加電阻,其實(shí)也可合為一個(gè),因?yàn)槿绻l(fā)射極不加電阻,完全可以認(rèn)為發(fā)射極上的電阻為零,先來(lái)看一下共射放大電路原理圖,看看長(zhǎng)什么樣。


三種基本放大電路的工作原理和特性

看起來(lái)是不是感覺(jué)很復(fù)雜,但是這里分析的時(shí)候可以分為兩個(gè)步驟,一個(gè)是交流電路的分析,一個(gè)是直流電路的分析,直流電路一般是用來(lái)求靜態(tài)工作點(diǎn),因?yàn)樵谇蠓糯蟊稊?shù)的時(shí)候有個(gè)參數(shù)和靜態(tài)工作點(diǎn)的選取有關(guān),后面也會(huì)提到,我們想求的是放大倍數(shù),所以應(yīng)該用到交流通路。

對(duì)于上面那個(gè)實(shí)際電路交流分析并不是很利于理解,這里記公式的時(shí)候以下面這個(gè)電路為例。


三種基本放大電路的工作原理和特性

這個(gè)電路看起來(lái)是不是感覺(jué)舒服多了,其中T為三極管,Rs是信號(hào)源的內(nèi)阻,Re是發(fā)射極上的電阻,R c是集電極上的電阻,R L是負(fù)載,畫(huà)出來(lái)交流通路(就是上面那張圖),如果想自己推導(dǎo)出來(lái)公式,可以把交流通路中的三極管改成三極管的小信號(hào)等效電路,其他元件對(duì)應(yīng)位置不用動(dòng),這里就不推導(dǎo)了,直接給出來(lái)結(jié)果,發(fā)射極含有電阻的共射放大電路放大倍數(shù)公式為:


三種基本放大電路的工作原理和特性

其中β為三極管放大倍數(shù),R L'是R c與R L并聯(lián)后的等效電阻,Re就是發(fā)射極上的電阻,R b b'是由基極引線電阻和基區(qū)體電阻組成的,其值大約為幾十歐,R b b'和三極管本身有關(guān)與外電路無(wú)關(guān),R b'e阻值很大,在千歐級(jí)別,因此R b b'可以忽略,不過(guò)R b'e和靜態(tài)工作點(diǎn)選取有關(guān),也就是上面加黑的那句話,計(jì)算公式為:


三種基本放大電路的工作原理和特性

β同樣為三極管的放大倍數(shù),I c q是直流通路中流向集電極的電流,其和外電路有關(guān),但是當(dāng)電路確定后,I c q也是個(gè)定值了。

共基放大電路

共基放大電路輸入電阻很小,輸出電阻很大,而且頻率特性好,但是共基放大電路只有電壓放大能力,并沒(méi)有電流放大能力,直接看一下交流通路電路圖。


三種基本放大電路的工作原理和特性

這個(gè)電路是不是看起來(lái)很怪,電流從發(fā)射極流入集電極流出的是共基極放大電路(看這個(gè)電流流向本身就感覺(jué)很怪,但是他確實(shí)就這樣),通過(guò)共射電路的介紹我相信大家應(yīng)該對(duì)原理圖上的四個(gè)元件很熟悉了,我們直接來(lái)看一下這個(gè)電路的公式:


三種基本放大電路的工作原理和特性

其實(shí)這個(gè)電壓放大倍數(shù)的大小是和共射放大電路發(fā)射極不接電阻時(shí)是一樣的,只不過(guò)二者相差一個(gè)負(fù)號(hào),公式中每個(gè)字母代表的含義和共射極放大電路也是一樣的,也就是β表示三極管的放大倍數(shù),R L'等于R c并上R L,R b b'是由基極引線電阻和基區(qū)體電阻組成的,R b'e的計(jì)算方法也和共射放大電路相同。

共集放大電路

共集放大電路的輸入電阻很大,輸出電阻很小,但是只有電流放大能力,沒(méi)有電壓放大能力,一般接近但小于1,共集放大電路的交流通路如下。


三種基本放大電路的工作原理和特性

乍一看感覺(jué)和發(fā)射極沒(méi)電阻的共集放大電路很像,區(qū)別就是交流地的位置不一樣,自己可以對(duì)比一下,以便于區(qū)分。交流放大倍數(shù)的公式為:


三種基本放大電路的工作原理和特性

從公式中也可以看出來(lái)電壓放大倍數(shù)是不可能大于1的,通常1+β很大,再加上后面乘上一個(gè)大電阻Re',所以,這個(gè)結(jié)果是接近于1的。這個(gè)公式中就一個(gè)Re'和上面兩種放大電路的公式不一樣,其值等于Re并上R L,其他字母所代表的含義和上面相同。

這三種基本組態(tài)放大電路真的很重要,當(dāng)然這三個(gè)公式也需要記下來(lái),在分析復(fù)雜的電路的時(shí)候可以直接套用公式,這樣計(jì)算起來(lái)就很方便,不但正確率高而且速度快。

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