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【模拟电子技术Analog Electronics Technology 5】——晶体三极管基极和集电极电阻有什么作用?

文章目录

  • 1. 集电极电阻的作用
  • 2.基极电阻的作用

在各种书籍中,我们经常可以看到这样的电路:

刚开始学习的时候有没有和博主一样的问题:基极和发射极连的电阻在三极管中有什么作用? 在下面的博客文章中,我将逐一回答(如果有任何问题,请在评论区纠正)

1. 集电极电阻的作用

我们先设 V C C = 12 V , V B B = 5 V V_{CC} = 12V, V_{BB} = 5V VCC=12V,VBB=5V,集电极电阻有两个功能:

  1. 。这是怎么说的?因为输入电流 i B i_{B} iB​是在变化的,那么在放大状态时,由 i C = β i B i_{C} = βi_{B} iC​=βiB​可知, i C i_{C} iC​也在变化。 如果没有 R c R_{c} Rc​,那么加在集电极上的电压始终都是12V,即使 i C i_{C} iC​会随着 i B i_{B} iB​增大,集电极电压始终不会改变
  2. ,我们知道,当三极管进入饱和状态时,集电极和基极之间的PN结是正偏的,也就是说,。我们先考虑没有 R c R_{c} Rc​的情况:那么集电极的电压一直都是12V,怎么可以会比基极电压小?更谈不上正偏了,因此此时三极管无法进入饱和状态。而如果存在 R c R_{c} Rc​,在放大状态下,随着 i B i_{B} iB​的增大, i C i_{C} iC​也在增大,导致 R c R_{c} Rc​上的电压增大,进而使得集电极上的电压减小,最终会小于基区电压,三极管饱和。

2.基极电阻的作用

还是设先设 V C C = 12 V , V B B = 5 V V_{CC} = 12V, V_{BB} = 5V VCC​=12V,VBB​=5V。同样,基极电阻也有两个作用:

  1. 限流:其实三极管的基区和发射区之间存在一个内阻 r b e r_{be} rbe​,不太大,如果我们不加 R b R_{b} Rb​,那么 i B i_{B} iB​可能很大,而经过放大的 i C i_{C} iC​就更大了,三极管也承受不了这么大的电流,所以很有必要在基极连接一个电阻以起到限流的作用
  2. 提供偏置电流 我们来看看下面的电路图:

这里的 R b R_{b} Rb​提供静态偏置电流,我们来看看怎么理解: 首先我们的输入信号 U i U_{i} Ui​一般是交直流混合信号,我们举个例子,比如输入信号像下面这样:

一开始 U i U_{i} Ui​确实自带了直流偏置,但是我们得先把它过滤掉(因为我们向让输入信号的直流偏置受我们控制,为什么呢?请大家看看第一张图中的实现波形,那是正弦函数叠加了原本的直流偏置后的波形,那些在负半轴的信号,还有一些低于三极管开启电压的信号无法被放大,也就是会出现信号的失真),因此,我们需要人为地给它单独加上新的直流偏置,

新的学习理解:让小交流信号叠加上一个直流分量的真正原理并不是对这个小的交流信号本身下手,而是通过直流通路里面的那些偏置电阻,让BE, CE端在没有加小交流的情况下就自带了一个直流电压。

而 R b R_{b} Rb​就是我们产生新的直流偏置的关键了,我们先看上面上面这个电路图,如果不考虑交流信号,只考虑直流信号,那么我们可以画出它的直流分量图(这也是我们后面会学习到的

我们可以看到左边支路的电压为 V C C V_{CC} VCC​,经过电阻 R b R_{b} Rb​的分压之后,加在BE极以及电阻 R e R_{e} Re​上的直流电压就等于 V C C − U R b V_{CC} - U_{R_{b}} VCC​−URb​​,(这个直流电压就是我们一会儿要加在交流分量上面的),通过合理地选区 R b R_{b} Rb​的大小,我们就可以让原本微弱的交流信号叠加上一个合理大小的直流分量,从而使信号经过放大后不失真

有了这些分析基础,在下一篇博文中,我就会和大家一起分析基本共射放大电路的原理,see you!

标签: 三极管ce间电阻

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