三極體放大電路基本原理

① 三極體放大原理是什麼它究竟放大了什麼

工作原理：
以NPN三極體為例：正常工作在放大狀態時，因為基極電壓高於發射極，電路正偏，有大量電子流入發射極，形成Ie，電子原本要通過基極回到電源正極，但是發射機電子進入基極後，由於集電極電壓比基極還要高，於是電子被集電極強烈的電場吸引，從而電子不走基極回到電源正極，而進入集電極到達電源正極形成集電極電流Ic，但是，基極中還是有空穴的（比較少），發射極電子被集電極電場吸引進入集電極過程中，一小部分電子與基極空穴復合形成基極電流Ib。這就是三級管電流走向。
放大原理：
因為基極空穴較少，所以發射極電子被集電極電場吸引進入集電極過程與基極空穴復合概率較小，當基極電流增大（空穴增多）時，因為電子與基極空穴復合概率較小，所以，基極電流稍微增大一點，就需要很多的電子才能與基極增多一點的空穴復合，因此，基極電流變化一點，而引起發射極電流發生較大的變動，從而實現了放大作用。

② 三極體放大電路基本原理的應用說明

以NPN型硅三極體為例，我們把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發射極的，所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極體的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，並且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極體的放大倍數(β一般遠大於1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大後，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那麼根據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大後的電壓信號了。

③ 三極體基本放大電路的工作原理,並畫出三中種共極接法

一．實驗目的1．對晶體三極體(3DG6、9013)、場效應管（3DJ6G）進行實物識別，了解它們的命名方法和主要技術指標。2．學慣用數字萬用表、模擬萬用表對三極體進行測試的方法。3．用圖3-10提供的電路，對三極體的β值進行測試。4．學習共射、共集電極（*）、共基極放大電路靜態工作點的測量與調整，以及參數選取方法，研究靜態工作點對放大電路動態性能的影響。5．學習放大電路動態參數（電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓）的測量方法。6.調節CE電路相關參數，用示波器觀測輸出波形，對飽和失真和截止失真的情況進行研究。7．用Multisim軟體完成對共射極、共集電極、共基極放大電路性能的分析，學習放大電路靜態工作點的測試及調整方法，觀察測定電路參數變化對放大電路的靜態工作點、電壓放大倍數及輸出電壓波形的影響。加深對共射極、共集電極、共基極基本放大電路放大特性的理解。二．知識要點1．半導體三極體半導體三極體是組成放大電路的核心器件，是集成電路的組成元件，在電路中主要用於電流放大、開關控制或與其他元器件組成特殊電路等。半導體三極體的種類較多，按製造材料不同有硅管、鍺管、砷化鎵管、磷化鎵管等；按極性不同有NPN型和PNP型；按工作頻率不同有低頻管、高頻管及超高頻管等；按用途不同有普通管、高頻管、開關管、復合管等。其功耗大於1W的屬於大功率管，小於1W的屬於小功率管。半導體三極體的參數主要有電流放大倍數β、極間反向電流ICEO、極限參數（如最高工作電壓VCEM、集電極最大工作電流ICM、最高結溫TjM、集電極最大功耗PCM）以及頻率特性參數等。有關三極體命名、類型以及參數等可查閱相關器件手冊。下面給出幾種常用三極體的參數舉例如表3-01所示：表3-01幾種常用三極體的參數參數PCM(mW）ICM(mA)VBRCBO(V)ICBO(μAhFEfT(MHz)極性3DG100D1002040140.01NPN3DG200A10020150.125~2700.01NPNCS9013H400500250.5144150NPNCS9012H600500250.5144150PNP參數VP(V)IDSSgm(mA/V)PDM(mW)rGS（Ω）fM3DJ6G-93~6.5110010830N溝道2．半導體三極體的識別與檢測半導體三極體的類型有NPN型和PNP型兩種。可根據管子外殼標注的型號來判別是NPN型，還是PNP型。在半導體三極體型號命名中，第二部分字母A、C表示PNP型管；B、D表示NPN型管；而A、B表示鍺材料；C、D表示硅材料。另外，目前市場上廣泛使用的9011～9018系列高頻小功率9012、9015為PNP型，其餘為NPN型。半導體三極體的型號和命名方法，與半導體二極體的型號及命名方法相同，詳見康華光第四版P44頁附錄或者參考有關手冊。(1)三極體的電極和類型判別1)直觀辨識法。半導體三極體有基極(B)、集電極(C)和發射極(E)三個電極，如圖3-11所示，常用三極體電極排列有E-B-C、B-C-E、C-B-E、E-C-B等多種形式。2)特徵辨識法。如圖3-01所示，有些三極體用結構特徵標識來表示某一電極。如高頻小功率管3DGl2、3DG6的外殼有一小凸起標識，該凸起標識旁引腳為發射極；金屬封裝低頻大功率管3DD301、3AD6C的外殼為集電極等。圖3-11三極體結構特徵標識極性3)萬用表歐姆檔判別法如圖3-12所示，選用指針式萬用表歐姆檔R×lkΩ檔。首先判定基極b方法：用萬用表黑表筆碰觸某一極，再用紅表筆依次碰觸另外兩個電極，並測得兩電極間阻值。若兩次測得電阻均很小(為PN結正向電阻值)，則黑表筆對應為基極且此管為NPN型；或者兩次測得電阻值均很大(為PN結反向電阻值)，但交換表筆後再用黑筆去碰觸另兩極，也測量兩次，若兩次阻值也很小，則原黑表筆對應為管子基極，且此管為PNP型。注意：指針式萬用表歐姆檔時，黑表筆則為正極，紅表筆為負極；這與（a）（b）數字式萬用表不同。圖3-12萬用表歐姆檔判別法其次，判別集電極和發射極。其基本原理是把三極體接成基本放大電路，利用測量管子的電流放大倍數值β的大小，來判定集電極和發射極。以NPN管為例說明，如圖3-12b所示，基極確定後，不管基極，用萬用表兩表筆分別接另兩電極，用100kΩ的電阻一端接基極，電阻的另一端接萬用表黑表筆，若表針偏轉角度較大，則黑表筆對應為集電極，紅表筆對應為發射極。也可用手捏住基極與黑表筆(但不能使兩者相碰)，以人體電阻代替l00kΩ電阻的作用(對於PNP型，手捏紅表筆與基極)。上面這種方法，實質上是把三極體接成了正向偏置狀態，若極性正確，則集電極有較大電流。(2)硅管、鍺管的判別根據硅材料PN結正向電阻較鍺材料大的特點，可用萬用表歐姆R×1kΩ檔測定，若測得PN結正向阻值約為3～l0kΩ，則為硅材料管；若測得正向阻值約為50～1kΩ，則為鍺材料管。或測量發射結(集電結)反向電阻值，若測得反向阻值約為500kΩ，則為硅材料管；若測得反向阻值約為100kΩ，則為鍺材料管。3．三極體場效應管放大電路共射極放大電路既有電流放大作用，又有電壓放大作用，故常用於小信號的放大。改變電路的靜態工作點，可調節電路的電壓放大倍數。而電路工作點的調整，主要是通過改變電路參數(Rb、Rc)來實現。(負載電阻RL的變化不影響電路的靜態工作點，只改變電路的電壓放大倍數。)該電路信號從基極輸入，從集電極輸出。輸入電阻與相同材料的二極體正向偏置電阻相當，輸出電阻較高，適用於多級放大電路的中間級。共集電極放大電路信號由晶體管基極輸入，發射極輸出。由於其電壓放大倍數Av接近於l，輸出電壓具有隨輸入電壓變化的特性，故又稱為射極跟隨器。該電路輸入電阻高，輸出電阻低，適用於多級放大電路的輸入級、輸出級，還可以作為中間阻抗變換級。共基極放大電路信號由晶體管發射極輸入，集電極輸出。其電流放大倍數Ai接近於1但恆小於1，(又叫電流跟隨器)，電壓放大倍數Av共射極放大器相同，且輸入電壓與輸出電壓同相。其輸入電阻低，只有共射放大電路的l／(1+β)倍，輸出電阻高，輸入端與輸出端之間沒有密勒電容，電路頻率特性好，適用於寬頻放大電路。下面以圖3-13基本共射放大電路為例進行說明。(1)放大電路靜態工作點的測量和調試由於電子元件性能的分散性很大，在製作晶體三極體放大電路時，離不開測量和調試技術。在完成設計和裝配之後，還必須測量和調試放大電路的靜態工作點及各項指標。一個優質的放大電路，一個最終的產品，一定是理論計算與實驗調試相結合的產物。因此，除了熟悉放大電路的理論設計外，還必須掌握必要的測量和調試技術。放大電路的測量和調試主要包括放大電路靜態工作點的測量和調試、放大電路圖3-13基本共射放大電路（固定偏置式）各項動態指標的測量和調試、消除放大電路的干擾和自激等。在進行測試之前，務必先檢查三極體的好壞，並確定具體的β值。1)靜態工作點Q的測量放大電路靜態工作點的測量是在不加輸入信號(即VI=0)的情況下進行的。靜態工作點的測量是指三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和電流ICQ的測量。應選用合適的直流電壓表和直流毫安表，分別測量三極體直流電壓VBEQ、VCEQ和ICQ。為了避免更改接線，採用電壓測量法來換算電流。例如，只要測出實際的Rb、RC的阻值，即可由；；（或）提示：在測量各電極的電位時最好選用內阻較高的萬用表，否則必須考慮到萬用表內阻對被測電路的影響。2)靜態工作點的調整測量靜態工作點ICQ和VCEQ的目的是了解靜態工作點的設置是否合適。若測出VCEQ<0.5V，則說明三極體已進入飽和狀態；如果VCE≈VCC，則說明三極體工作在截止狀態。對於一個放大雙極性信號(交流信號)的放大電路來說，這兩種情況下的靜態偏置都不能使電路正常工作，需要對靜態工作點進行調整。如果是出現測量值與選定的靜態工作點不一致，也需要對靜態工作點進行調整。否則，放大後的信號將出現嚴重的非線性失真和錯誤。通常，VCC、Rc都已事先選定，當需要調整工作點時，一般都是通過改變偏置電阻Rb來實現。應當注意的是．如果偏置電阻Rb選用的是電位器，在調整靜態工作點時，若不慎將電位器阻值調整過小(或過大)，則會使IC過大而燒壞管子，所以應該用一隻固定電阻與電位器串聯使用。圖3-18電路中是用Rb1和電位器Rb2串聯構成Rb。2．放大電路的動態指標測試放大電路的主要指標有電壓放大倍數Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro,以及最大不失真輸出電壓VO(max)等。在進行動態測試時，各電子儀器與被測電路的連接如圖3-14所示。實驗電路則如後面的圖3-18所示。圖3-14實驗電路與各測試儀器的連接提示：為防止干擾，各儀器的公共接地端與被測電路的公共接地端應連在一起。同時，信號源、毫伏表和示波器的信號線通常都採用屏蔽線，而直流電源VCC的正、負電源線可只需普通導線即可。(1)電壓放大倍數Av的測量輸入信號選用1KHz、約5mV的正弦交流信號，用示波器觀察放大電路輸出電壓VO的波形，在輸出信號沒有明顯失真的情況下，用毫伏表測得VO和VI，於是可得。(2)最大不失真輸出電壓的測量放大電路的線性工作范圍與三極體的靜態工作點位置有關。當ICQ偏小時，放大電路容易產生截止失真；而ICQ偏大時，則容易產生飽和失真。需要指出的是，當ICQ增大時，VO波形的飽和失真比較明顯，波形下端出現「削底」，如圖3-15a所示。而當ICQ減小時，VO波形將出現截止失真，如圖3-15b所示，波形上端出現「削頂」。（a）（b）（c）當放大電路的靜態工作點調圖3-15靜態工作點對輸出電壓Vo波形的影響整在三極體線性工作范圍的(a)VO易出現飽和失真(b)VO易出現截止失真中心位置時，若輸入信號(c)VO波形上下半周同時出現失真VI過大，VO的波形也會出現失真，上下同時出現「削頂」和「削頂」失真，如圖3-15(c)所示。此時，用毫伏表測出VO的幅度，即為放大電路的最大不失真輸出電壓Vo（max）。(3)輸入電阻Ri的測量輸入電阻的測量電路如圖3-16所示。圖3-16測量輸入電阻的電路放大電路的輸入電阻：在放大電路的輸入端串聯一隻阻值已知的電阻RS（可取510Ω），見圖3-16所示，通過毫伏表分別測出RS兩端對地電壓，求得RS上的壓降(Vs-Vi)，則：所以有通過測量VS和Vi來間接地求出RS上的壓降，是因為RS兩端沒有電路的公共接地點。若用一端接地的毫伏表測量，會引入干擾信號，以致造成測量誤差。(4)輸出電阻的測量放大電路的輸出端可看成有源二端網路。如圖3-17所示。圖3-17測量輸出電阻的電路用毫伏表測出不接RL時的空載電壓Vo』和接負載RL後的輸出電壓Vo，即可間接地推算RO的大小：。(5)放大電路頻率特性的測量放大電路頻率特性是指放大電路的電壓放大倍數Av，與輸入信號頻率之間的關系。Av隨輸入信號頻率變化下降到0.707Av。時所對應的頻率定義為下限頻率和上限頻率，通頻帶為。上、下限頻率可用以下方法測量：先調節輸入信號Vi使Vi頻率為1kHz；調節Vi幅度，使輸出電壓Vo幅度為1V。保持Vi幅度不變，增大信號Vi的頻率，Vo幅度隨著下降，當Vo下降到0.707V時，對應的信號額率為上限頻率；保持Vi幅度不變，降低Vi頻率，同樣使Vo幅度下降到0.707V時，對應的信號頻率為下限頻率。(6)觀察截止失真、飽和失真兩種失真現象測量電路如圖3-18所示，在ICQ=3.0mA，RL=∞情況下，增大輸入信號，使輸出電壓保持沒有失真，然後調節電位器Rb2阻值，改變電路的靜態工作點，使電路分別產生較為明顯的截止失真與飽和失真，測出產生失真後相應的集電極靜態電流。做好相應的實驗記錄。圖3-18共射放大電路舉例圖3-19共射放大電路對應的三個模擬電路圖圖3-20共集電極放大電路舉例三．實驗內容1．查閱手冊並測試晶體三極體(3DG100D、CS9013)、場效應管（3DJ6G）的參數，記錄所查和所測數據。2．用晶體三極體3DG100D或CS9013組成如圖3-21所示單管共射極放大電路，通過改變電位器R2，使得VCE為4V，測量此時VCEQ、VBEQ、Rb的值，計算放大電路的靜態工作點Q對應的三個參數值。3．在下列兩種情況下，測量放大電路的電壓放大倍數和最大Av不失真輸出電壓VOMAX。(1)RL=R4=∞（開路）②RL=R4=10kΩ。建議：最初使用1KHz、5mV的正弦信號作為輸入信號進行測試；然後改變輸入信號的幅值，使用雙蹤顯示方式同時顯示VI與VO，進行監視，盡量選擇較大幅度的正弦信號作為放大器的VI，在保證VO波形不失真的條件下圖3-21單管共射極放大電路進行測量。（若VO波形失真，所測動態參數就毫無意義）。表3-09靜態數據記錄表實測值實測計算值VCE（V）VBE（V）Rb（KΩ）VCEQ（V）IBQ（μA）ICQ（mA）表3-10測AV的記錄表實測值理論估算值實測計算值Vi（mV）Vo（mV）AVAV4．觀察飽和失真和截止失真，並測出相應的集電極靜態電流。5．測量放大電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。*6．按照圖3-10設計BJT的β測試電路，確定電路中所有元器件和輸入電壓的參數值，並對測試結果進行比較和誤差分析。圖3-10BJT的β值測試電路圖*7．測量圖3-18放大電路帶負載時的上限頻率和下限頻率。*8．實驗電路如圖3-20所示，要求模擬並實物實現電路，計算並實測電路的輸入電阻和輸出電阻。四．思考題1．Rb為什麼要由一個電位器和一個固定電阻串聯組成？2．電解電容兩端的靜態電壓方向與它的極性應該有何關系？3．如果儀器和實驗線路不共地會出現什麼情況？通過實驗說明。五．實驗報告1．按照實驗准備的要求完成設計作業一份，並估算放大電路的性能指標。2．記錄實驗中測得的有關靜態工作點和電路的Au、Vo(max)、Ri和Ro的數據。3．認真記錄和整理測試數據，按要求填入表格並畫出輸入、輸出對應的波形圖。4．對測試結果進行理論分析，找出產生誤差的原因。5．詳細記錄組裝、調試過程中發生的故障或問題，進行故障分析，並說明排除故障的過程和方法。6．寫出對本次實驗的心得體會，以及改進實驗方法的建議。提示：1．組裝電路時，不要彎曲三極體的三個電極，應當將它們垂直地插入麵包板孔內。2．先分別組裝好電路，經檢查無誤後，再打開電源開關。3．測試靜態工作點時，應關閉信號源。4．本實驗接點多，元器件多，組裝時一定要確保接觸良好，否則，會因接觸不良，出現錯誤或造成電路故障。

④ 三極體的基本原理

NPN型三極體是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結，而集電區與基區形成的PN結稱為集電結，三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極c。

cbe三極之間的電壓關系是：

如果是正常工作，那麼
基極b的電位要高於發射極e的電位「零點幾伏」，發射結處於正偏狀態，
集電極c的電位高於基極b的電位「幾伏」，集電結處於反偏狀態，集電極電源Uce需高於基極電源Ube.
電流的方向：

由集電極c流向發射極e的電流為Ic
由基極b流向發射極e的電流為Ib.
特性：
根據電流連續性原理得：Ie=Ib+Ic，
因為，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：β1=Ic/Ib
式中：β1--稱為直流放大倍數
集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β= △Ic/△Ib
式中β--稱為交流電流放大倍數
由於低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。三極體是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極體的電流放大作用，通過電阻轉變為電壓放大作用。

⑤ 三極體放大電路原理

三極體放大電路原理
一、放大電路的組成與各元件的作用

Rb和Rc：提供適合偏置--發射結正偏，集電結反偏。C1、C2是隔直(耦合)電容，隔直流通交流。

共射放大電路
Vs ，Rs：信號源電壓與內阻； RL：負載電阻，將集電極電流的變化△ic轉換為集電極與發射極間的電壓變化△VCE

二、放大電路的基本工作原理

靜態(Vi=0,假設工作在放大狀態) 分析，又稱直流分析，計算三極體的電流和極間電壓值，應採用直流通路(電容開路)。
基極電流：IB=IBQ=(VCC-VBEQ)/Rb
集電極電流：IC=ICQ=βIBQ
集-射間電壓：VCE=VCEQ=VCC-ICQRc 動態(vi≠0)分析：

，，，

，

其中。

放大電路對信號的放大作用是利用三極體的電流控製作用來實現 ，其實質上是一種能量轉換器。

三、構成放大電路的基本原則

放大電路必須有合適的靜態工作點：直流電源的極性與三極體的類型相配合，電阻的設置要與電源相配合，以確保器件工作在放大區。輸入信號能有效地加到放大器件的輸入端，使三極體輸入端的電流或電壓跟隨輸入信號成比例變化，經三極體放大後的輸出信號(如ic=β*ib)應能有效地轉變為負載上的輸出電壓信號。

電壓傳輸特性和靜態工作點

一、單管放大電路的電壓傳輸特性

圖解分析法：

輸出迴路方程：

輸出特性曲線：

AB段：截止區，對應於輸出特性曲線中iB＜0的部分。

BCDEFG段：放大區

GHI段：飽和區

作為放大應用時：Q點應置於E處(放大區中心)。若Q點設置C處，易引起載止失真。若Q點設置F處，易引起飽和失真。

用於開關控制場合：工作在截止區和飽和區上。

二、單管放大電路靜態工作點(公式法計算)

單電源固定偏置電路：選擇合適的Rb，Rc，使電路工作在放大狀態。

工作點穩定的偏置電路：該方法為近似估演算法。

分壓式偏置電路：

穩定工作點的另一種解釋：溫度T↑→IC↑→IE↑→VE↑(=IERe)↓(VB固定) ，則 IC↓ IB↓ VBE↓ (=VB-VE)。

在靜態情況下，溫度上升引起IC增加，由於基極電位VB基本固定，該電流增量通過Re產生負反饋，迫使IC自動下降,使Q點保持穩定。Re愈大，負反饋作用愈強，穩定性也愈好。但Re過大，輸出的動態范圍(ΔVCE)變小，易引起失真。Rb1、Rb2愈小，VB愈穩定。但它們過小將使放大能力下降。工程設計時，應綜合考慮電阻阻值的影響。

經驗公式：I1=(5～10)IBQ，VEQ=IEQRe=0.2VCC(或VEQ=1～3V)。

⑥ 三極體的放大電路原理

三極體放大電路原理是集電極電流受基極電流的控制，電源能夠提供給集電極足夠大的電流，並且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化。
三極體是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極c，基極b，發射極e。分成npn和pnp兩種。以npn三極體的共發射極放大電路為例來說明三極體放大電路的基本原理。集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極體的放大倍數(β一般遠大於1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間，這就會引起基極電流ib的變化，ib的變化被放大後，導致了ic很大的變化。

⑦ 三極體及單管放大器工作原理

對於放大電路而言，不論大小信號，三極體都是工作在放大區，電路都是線性的。大信號工況的分析適合功率放大器。以甲類單管變壓器耦合功放為例，靜態工作點。

把輸入信號變大了，於是稱之放大器！也就是說，三極體把輸入信號的變化反應給了他所控制的電路！由於他所控制的電路電流較大，所以這個變化對於較大電流來說確實很大！於是輸入端的變化被成倍的反應了出來！

三極體在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

(7)三極體放大電路基本原理擴展閱讀：

在製造三極體時，有意識地使發射區的多數載流子濃度大於基區的，同時基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含量，這樣，一旦接通電源後，由於發射結正偏，發射區的多數載流子（電子）及基區的多數載流子（空穴）很容易地越過發射結互相向對方擴散。

但因前者的濃度基大於後者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電流子。

電子進入基區後，先在靠近發射結的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區中向集電結擴散，被集電結電場拉入集電區形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因為基區很薄）與基區的空穴復合，擴散的電子流與復合電子流之比例決定了三極體的放大能力。