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很多人在學習電子技術的時候都認為模擬電子非常難,計算的公式太多,其實不然,對于模擬電路設計來講,里面所涉及的公式是逃不出歐姆定律的,法拉第定律和能量守恒定律的。其實很多人認為難,往往學到三極管電路部分就學不下去了,因為三極管有3個電極,和二極管,電阻,電容等不一樣,計算方法也有很大差別。
其實真正理解三極管的設計方法就是在于把 Vcc=IcRc+Uce(NPN)的這個公式原理掌握住就可以了:
根據三極管放大特性,Ic=hfe*Ib,由于往往基極信號源的電信號非常小,小到只有0.000000.....的小電壓或是電流,直接用它的變化來驅動基極是無法驅動的,所以在處理時候經常把電源直接拉到基極上并且串聯一個電阻,這樣很小的信號波動就會是電源拉過來的電流發生變化,而這樣的變化的范圍就可以大到足夠驅動基極了。那么Ib的電流往往是
Ib=Vcc/Rb(除非信號源信號強度足夠,并且沒有將Vcc拉到基極,則可以用信號源的電壓除以串聯上的Rb)。
那么根據三極管公式Vcc=IcRc+Uce和Ic=hfe*Ib
當用一個NPN型三極管做放大時,不知道信號源大小時,只知道Rc(輸出負載),和hfe, 則用以下方法進行計算
Ic=(Vcc-Uce)/Rc,Uce=0.5*Vcc,為什么這樣。
因為信號源是上下波動的,為了使放大出來的信號不失真,
則根據,Ib上升時,Ic上升,電阻不變,則Uce下降(根據能量守恒定律,Uce不可能隨著Ib一起上升,否則就超過電源電壓了),反之也就知道了,當Ib下降,則Ic下降,Uce上升。如果不明白為什么有這樣的效果,那么請看看三極管公式就明白了。Ic先被確定大小了,則Ib可以根據 Ib=Ic/hfe計算,那么Rb電阻就可以根據Rb=(Vcc-0.7)/Ib計算出了。
0.6或0.7是硅管的固定偏置電壓,0.2或0.3是zhe管的固定偏置電壓。
當Uce下降到管的固定偏置電壓后,也就無法下降了,Ic同樣將無法上升,即使Ib還在上升,那么這時候就說明管已經到了飽和狀態,所以在計算開關管時,取值往往也Ic=(Vcc-0.7(0.3))Rc ,并且要是hfe*Ib大過Ic,公式上大過多少都可以,但實際工程中要根據管子的承受能力計算。因為Uce已經下降到了管子的偏置電壓上了,所以不可能在繼續下降,管子自然就飽和了,也就成了長開的狀態。所以在計算開關時,要取好hfe,否則可能會出現達到飽和,但Ib下降后發現無法使管子徹底關閉,因為Uce沒有到達和Vcc一樣的電壓,這樣Ic就會有電流。
那么PnP管的計算實際上和NPN完全一樣只是,-Vcc=-(IcRc+Uce),因為集電極接的必須為負電源,和NpN是相反的,而且Ib也要接到負輸入,和NpN的計算方法和接線方法一樣,這樣就不用考慮信號源的正負問題了。
所以在計算雙管推拉輸出時,一定將2個管的Uce=Vcc,否則,Uce取小了,Ib上升后,Ic的上升空間將變的很小,而且功放的Rc往往放在了兩個管的發射極上,并且發射極是連接到一起的,電阻的一個極和發射極連接,另一個接地,否則兩個管無法共同使用一個電阻。
Ic可以看做和Ie相等。
但如果將Rc接到了發射極上,則Ib的計算方法為Ib=(Vcc-0.7)/(Rb+(1=hfe)*Rc),只需要注意這一點就可以了。
很多教科書上上來就講一大堆的物理現象和自由電子等計算公式,如果不做微電子,這些不僅沒用,反而到影響到了正常的學習和使用。所以本人將三極管的最簡單的原理和計算拿出來和大家分享。 |
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