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三极管放大原理,深入通俗易懂一点。另外,关于三极管上拉电阻下

2020-08-28 22:14阅读(70)

三极管放大原理,深入通俗易懂一点。另外,关于三极管上拉电阻下拉电阻原理及选用是怎样的?:三极管放原理,深入通俗易懂一点。另外关于三极管上拉电阻下拉电阻

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三极管放原理,深入通俗易懂一点。另外关于三极管上拉电阻下拉电阻原理及选用是怎样的?

答;三极管要工作信号放大状态时,基极必须在一个正向偏值状态,才能够进行信号放大,一般硅材料的三极管,在基极电位高于发射极电位0.65V。如下图所示。


上图中的R1为三极管基极的偏值电阻。三极管放大就是基极电流微弱变化,会引起集电极电流很大的变化。如果没有R1基极偏值电阻,那么接在交流信号的输入端的信号电压就要增加幅值;由于接在基极上的电容C1,具有隔直流通交流作用,当输入信号比较高时,三极管才能够进行放大,而这种电路显然达不到要求,会产生信号交越失真现象。

三极管基极与集电极不是成倍增长的,它与三极管的放大倍数有关系。也不是电压将其放大的,它是基极微小的电流变化会引起集电极电流较大的变化:即晶体三极管的基极对集电极有控制作用。

关于三极管上拉电阻下拉电阻,实际上是“电流反馈法”。如下图所示。

电路中的R1、R2串联后并联在直流电源上,它们串联只是给三极管的基极b分压,而得到临界导体电压,锗材料三极管0.25V,硅材料三极管0.65V偏值电压。就是提供工作点;串联后在发射极的Re是一只起反馈作用的电阻,用来稳定工作点的。

为了分析方便,暂时把基极电流Ib忽略不计,那么R1(上拉电阻)、R2(下拉电阻)上流过同一电流,其数值根据欧姆定律为:I2=I1=Ec/R1+R2,于是在R2上的压降为:UR2=I2×R2=Ec/R1+R2×R2;它相当于三极管基极电源电压,工作点就由R2上的分压所决定的。调节R1就可以改变R2上的分压电压,即调节了工作点。

Re和三极管e、b极是串联的,它们和R2又是并联的。因此它们的端电压和R2的压降是相等的。

常用的三极管放大电路的偏置电路分为固定偏置法。如下图所示。

电压反馈法,如下图所示。

对于采用上拉电阻下拉电阻的电流反馈法,下面举一个例子;某三极管交流放大器,用PNP9012管,它的放大倍数为50倍,已知负载电阻Rc=2KΩ,电源Ec=6V。设要求集电极工作电流Ic=1mA。试求三种偏置电路中的偏置电阻各应取多少?

《解》①固定偏流法时;

Rb=Ec/Ic×β=6v×50/1mA=300KΩ;

②电压反馈法;

Rb=Ec-IcRc/Ic×β=6-1×2/1=200KΩ;

③电流反馈法;如下图所示。

如果URe=2V,则Re=URe/Ic

=2/1=2KΩ,如取A=10,则R1=β/A(Ec/Ic-Re)=50/10(6/1-2)=20KΩ,

R2=β/A×Re=50/10×2=10KΩ

三极管发射极的电解电容器是交流放大是的旁路电容,这里就不进行技术了。

以上为个人几十年前在学校里学习的东西,估计现在还是可以借鉴的。这里仅供提问者和头条上有类似需要了解的阅读者们参考,希望对大家有一点帮助。

知足常乐2019.4.17日于上海

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三极管放大其实是利用三极管基极的小流控制集电极的大电流

三极管有基极(b)、集电极(c)、发射极(e)三个引脚,由两个PN结组成,按不同的排列分为NPN三极管和PNP三极管两种。

以NPN三极管为例进行信号放大分析:

三极管的BE极之间其实是一个PN结(相当于一个二极管),BE极之间的电压必须大于一定的电压(硅三极管通常是0.7V)才能产生基极电流Ib,所以要给三极管的基极(b)加入偏置电压来产生偏置电流Ib。输入的微弱信号通过与偏置电流Ib叠加进入三极管,引起偏置电流Ib发生变化。

Ic=β*Ib,其中β是三极管的放大倍数,Ut=U-Ic*Rc=U-β*Ib*Rc ,由此可见,输出的信号Ut得到了放大,并且输出信号受Ib控制,此时三极管工作在放大区。

因为Rc是固定的,Ic<U/Rc,所以Ic的最大值受Rc限制,如果我们加大偏置电流Ib,当β*Ib>Ic时,Ic将不受Ib控制了,此时三极管工作在饱和导通区,三极管工作在饱和导通区用于开关导通控制,不能用作信号放大。

三极管上拉电阻和下拉电阻作用分析

与电源正极(VCC)连接的电阻我们称为上拉电阻,与电源负极(GND)连接的电阻我们称为上拉电阻

  • 在三极管放大电路中,基极偏置电流Ib需要由基极的偏置电压产生,想让基极得到一定的电压,必须加入上拉电阻。如下图的三极管放大电路,三极管的偏置电压由上拉电阻Rb1和下拉电阻Rb2分压得到。所以,在三极管放大电路中,上拉电阻是必不可少的。上拉电阻的大小,我们可以根据Vcct和Ib的需求计算得到。

  • 在三极管开关控制电路中或者电平转换电路中,我们往往会加入下拉电阻(R2)或者上拉电阻(R4)来钳制基极的电位,阻值一般是几十K。
  • NPN三极管驱动电路:当没有驱动信号DR时,三极管的基极受下拉电阻(R2)钳制,电平为零,可以有效的防止三极管意外导通或者微导通,可以提高电路的可靠性。
  • PNP三极管驱动电路:当没有驱动信号DR时,三极管的基极受上拉电阻(R4)钳制,电平为高,可以有效的防止三极管意外导通或者微导通,可以提高电路的可靠性。

有的朋友可能会问:为什么NPN三极管驱动电路不需要加入上拉电阻?

因为在驱动电路中,驱动引脚有一定的电压和电流驱动能力,比如接到5V工作的单片机GPIO时,DR为高电平时,DR会有5V的电压,所以,并不需要加入上拉电阻,同时还需要在三极管的基极加入一个限流电阻(R1)来限定基极电流Ib。

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朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。三极管在电子电路中扮演着十分重要的作用,其中对信号的放大是它的主要功能之一,比如在各种放大电路中三极管就是担负着对输入进来的信号进行放大作用的,下面我先来聊聊三极管的放大作用。

三极管的放大原理的理解

我认为从能量的守恒角度看能量不会无缘无故的产生,三极管不会无缘无故的产生能量的,三极管对信号的放大主要是通过三极管内部的特殊结构,用比较小的电流去控制比较大的电流。在我的理解看来它就像我们使用的千斤顶一样,我们可以通过手柄去控制小活塞就可以托起重大几吨重的物体,如果我们用手直接去搬运是根本无法搬动的,我想这就是以“小”控“大”的作用,其结构示意图如下图所示。

在这里,这个千斤顶的手柄就像我们三极管的基极b,托起重物的大活塞就像三极管的集电极c,那么液压箱就相当于给基极和集电极提供的电源。为了更能通俗地说明问题,我们还可以把三极管比喻成一个大坝,在这个大坝上有两个阀门,一个大阀门,还有一个小阀门。我们这个小阀门是可以用人力打开的,但大阀门很重我们用人力无法打开,只有通过这个较小的阀门的水力打开比较大的阀门,其示意图如下图所示。

从图中可以看到放大电路的作用就是将电信号进行放大,它是通过控制基极微安级别的电流去控制集电极毫安级别的电流。从而达到了用小电流去控制大电流的目的,然后再通过集电极的电阻以电压的形式表现出来,从而达到电压放大的目的。

上拉电阻和下拉电阻

以上就是我对三极管能够放大信号的理解,下面说一下关于上拉电阻和下来电阻这个问题。我们通过名字可以这道这个上拉电阻的作用其实就是把一个不确定的信号状态给它拉升到高电平,比如在C51的单片机中,由于P0口内部电路的特殊结构,在作为I/O口时就会出现电平的不确定的状态,为此在使用P0这个端口时都需要加上一个10K的上拉电阻,使它在作为I/O口使用时输出一个确定的高电平或者低电平。同样下拉电阻就是使输出口得到一个稳定的低电平。

总之我们可以认为上拉电阻就是增大电流,下拉电阻就是用来吸收电流的。以上就是我对这个问题的看法。欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。

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三极管的基极与发射极相当于一个二极管,它的开启电压约0.6伏(硅材料做的三极管,锗开启电压在约0.1伏,现在很少见)。

当基极输入一个>0.6伏的输入信号,则基极与发射极之间就有电流(这个电流大家叫基极电流),发射极与集电极之间就会有很大的电流(这个特性是晶体三极管本身具备的。放大的倍数用β表示。这个电流大家都叫集电极电流),这个很大的电流在集电极与电源之间接的电阻(大家都叫它负载电阻)产生电压(很大的电流X很大的电阻=输出电压),这个输出电压比输入电压大多了!这就是晶体三极管的放大原理。

你问的上拉下拉电阻,可能是三极管的偏置电阻。由于三极管基极有一个0.60伏的开启电压,输入电压小于0.6伏三极管就不工作为了消除这个拦路虎,就把基极的电压,设置一个合适的电压(大于0.6伏)。基极对电源正极接的电阻叫上偏置电阻(可能就是你说的上拉电阻。其实你说的上拉,下拉是不正确的,上拉下拉在开关电路中使用,它们的作用不同)。只设置一个上拉电阻,三极管工作不稳定,且对输入的信号有影响,所以就有了下偏置电阻。

这两个电阻(上,下偏置)取值,一般情况下是:流过它俩的电流大于基极电流(正常放大状态)的三倍!

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说起三极管大家可能对空穴电子等专业词汇不大理解甚至学了半天还是不明白。三极管大部分都是电流放大器件,在应用电路中通过电阻转换为电压放大

一般三极管工作特性区域有三个,分别是放大区,饱和区与截止区。

其实可以根据字面意思理解

放大区:也就是把某个东西放大,这不难理解吧。但用到电路上也就是把某个信号放大的意思,这样就可以很清楚这个信号是干什么的了。

饱和区:按我们日常的理解就是说吃饱了,放不下了等。在电路中,设计到两个极,也就是发射极与集电极两者间几乎处于等电位,也就是连在一起的意思。

截止区:也就是不通了的意思,在电路中是指基极与发射极压差小于导通电压。这个信号便流不过去。也就是说一条路上有块很大石头,便不能过去。

三极管回路

其实三极管可以看成一个丁字路口。也就是两条路两个起点一个终点的意思。从起点(基极)到终点(射极)形成一条小电流输入控制回路。再从起点(集电极)到终点(发射极)一条大电流输出回路。

上下拉电阻

上下拉电阻一般都在输出与输入端放置,主要目的是保护电路的安全。

对于有些器件引角悬空受外界信号的干扰,故需要设置一个下拉电阻。

另外上下拉电阻可以实现电平的稳定性,防止输入输出电流偏置导致的不稳定。

对于MOS管来说可以放置静电损伤。设置上下拉电阻实现电荷的存储与泄放。

上下拉电阻的选取

这需要根据具体电路及三极管参数计算选取。可以利用分压公式Ub=Vcc*R2/(R1+R2)计算。电阻取值一般在几k到几十k之间。常用的有4.7-10k左右吧。

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三极管实际应用中还是饱和区作为开关管用的多,不过放大态也会有些应用。

我从电路设计的电流角度给你简单讲解下,根据三极管c或e端的串阻,计算当c和e短路时Ic的最大电流Icmax,然后再根据b端的串阻,计算当b端对e端的pn结导通时(b点电压按0.7v算)的电流,Ib=(vcc-0.7v)/rb串。根据三极管规格书找到响应的放大倍数β,只要β*Ib<Icmax,就算是放大区域了。c端和e端的电阻就是计算Icmax的,而b端的下拉电阻是用于给b端三极管内部寄生电容放电用的,加快三极管的快速关闭。

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三极管在合适的工作条件下,基极小电流控制集电极大电流。两个电流的比值大于1,就实现了信号放大。

在开关电路中,输出端如果用共发电路,集电极电阻就是上拉电阻,意思是在三极管截止时把输出电位拉到电源正。如果是推挽输出级,不需要上拉电阻。如果是集电极开路门,必须外接上拉电阻。

对于数字集成芯片的输入端,如果设置固定高电平输入,要接上拉电阻。下拉电阻相似,略。

TTL电平数字电路中,电源5伏。大于2伏定义为高电平。如需要三极管输出有1mA的能力,负载电阻2k左右,那么三极管集电极电阻就是3k左右。