找回密码
 注册
关于网站域名变更的通知
查看: 243|回复: 3
打印 上一主题 下一主题

电路设计使用三极管需要注意的问题

[复制链接]
  • TA的每日心情
    开心
    2022-1-29 15:05
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    跳转到指定楼层
    1#
    发表于 2021-12-7 13:45 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

    EDA365欢迎您登录!

    您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

    x
    按照现代的制造工艺来说,根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN结,由此就构成了一个晶体管) M1 e7 }" K7 J; O# _' ?4 h

    3 l: K2 ^+ k3 O: {% g
    . X8 m0 @7 T0 `
    + C, k5 J1 T4 J$ g
    晶体管最大的优点就是能够放大信号,它是放大电路的核心元件,能够控制能量的转换,将输入的任何微小变化量不失真地进行放大输出。- o8 N& G; E1 D0 p' d

    3 }3 i; Z, U3 @  b6 H以下是我们在电路设计中使用三极管时需要注意的几个问题,还是老样子——“看图说话”:- D; G. g, W( m5 ~) R1 B

    1 m: M- S4 y% S4 P(1)需注意旁路电容对电压增益的影响:& j" T+ q" I2 g+ X0 s" S
    8 Z9 Y% O) F) V! r
    2 G9 H; }0 J$ R2 W7 ^3 {. T
    , K1 a* `! o7 v8 V

    # Y7 \; ~1 f: C0 a# L* S这个电路在国内各种模拟电路教材书上是司空见惯的了,也算比较经典的了。由于这个旁路电容的存在,在不同频率环境中会有不同的情况发生:7 }9 j; F; \! F1 q5 p. ]8 u2 U
    " [/ h* \# {$ _, Z# \
    a、当输入信号频率足够高时,XC将接近于零,即射极对地短路,此时共射的电压增益为:        
    / b8 s7 [6 q0 {2 N9 R) a' X8 e! p3 }& h" v
    3 c, {. i5 A0 A5 a/ h
    9 [8 M. B0 _% {$ P" C9 |
    * h; E# k5 B; ?
    b、当输入信号频率比较低时,XC将远大于零,即相当于开路,此时共射的电压增益为:        
    ) r3 P6 h; T9 f. U: n" _* _# }4 r- |+ j
    0 r4 l7 B- c2 n; c9 O3 a

    % s& N4 t8 O3 N8 z. m! B& F2 N. `& z& X2 K+ `9 h8 Y2 C4 J
    由此可以看出,在使用三极管设计电路时需要掂量旁路电容对电压增益带来的影响。; y0 @; z+ z: _* W; u( P3 M
    6 H" x2 d$ O# j& b! u7 Z; z
    (2)需注意三极管内部的结电容的影响:
    % |4 Y0 f% Q5 Z5 }" U% S
    6 W0 v& u! P8 B' B( Y+ O由于半导体制造工艺的原因,三极管内部不可避免地会有一定容值的结电容存在,当输入信号频率达到一定程度时,它们会使得三极管的放大作用“大打折扣”,更糟糕的是,它还会因此引起额外的相位差。8 c9 X, E9 P# b1 a# F- z5 u$ a

    7 o: `8 b/ `4 _/ H; P+ Za、( b5 L) H7 m; H, G/ e- l! c; U
    3 U& D, V; G7 {

    * X- e& S( o. q) R6 D3 d; c
    9 [4 w* T4 X1 N  U( t% B

    $ {( F, d8 q/ C- ]2 U' a1 f; L由于Cbe的存在,输入信号源的内阻RS和XCbe形成了一个鲜为人知的分压器,也可以看成是一个LPF,当输入信号的频率过高时,三极管基极的电位就会有所下降,此时电压增益就随之减小。% j: [8 `8 h7 [7 S3 ]8 d+ b
    4 X" E" w/ `/ i1 }0 f* u5 V% s; C
    b、) E" ?' f6 J, \

    ! B" M" o. Q/ ?: w+ i5 u
    : }+ O' X' Q* a1 K0 u
    ) \* x& _4 H7 d6 y: B1 |% _

    * a7 q5 p9 T  x# n8 p* H# ?7 G- L由于Cbc的存在,当输入信号的频率过高时,Vout的一部分会经过Cbc反馈到基极,又因为此反馈信号和输入信号有180°的相位差,所以,这样也会降低基极的电位,电压增益也由此下降。0 d' w( t: g- _& n9 w

    $ c, U5 I' B8 G, Q  ^, G) c/ E(3)需明确把握三极管的截止频率:
    " m( A9 k3 |& m; q+ t7 I
    ; y$ O+ }7 |, y4 J8 x1 T: I+ `0 @, D+ e
    0 u4 u2 U# W5 N/ W
    4 L9 Z% k) B& ^' [; N8 S
    这个电路图是一个等效过后的图,其中CL是集电极到发射极、集电极到基极之间的结电容以及负载电容的等效电容。当输入信号的频率达到7 u4 I! z- c: K5 X' R% ?3 [
    / v! J$ O  L3 \3 j

    ) {2 D" W5 V: b# E$ j7 D

    * R$ D, _* D- t2 l& z4 W
    % {* J- }/ j. t  R- w时,三极管的增益开始迅速下降。为了很好地解决这个问题,就得花心思把CL尽量减小,由此,fH就可以更高一些。首先我们可以在设计电路时特意选择那种极间电容值较小的三极管,也就是通常所说的RF晶体管;我们也可以减小RL的取值,但是这样的话得付出代价:电压增益将下降。9 [; d" ^( C# l, @$ C8 _1 _

    4 E0 y2 e1 ^5 M; t% Z) P$ g1 {(4)三极管作为开关时需注意它的可靠性:: o2 n2 p2 Q. `* f% \6 C( W

    - w! X, ~' K  \7 V如同二极管那样,三极管的发射结也会有0.7V左右的开启电压,在三极管用作开关时,输入信号可能在低电平时(0.7V<Vin<2.4V)也会导致三极管导通,使得三极管的集电极输出为低电平,这样的情况在电路设计中是应该秒杀的。下图是解决这个问题的一个办法:$ x. I+ `' E: p% C& |/ O* H

    0 J: i  Y) A$ p% M) h( `
    5 L6 @8 Q: ?% a% s9 f
    9 j& M8 p1 ]& J. }

    - N# E, M8 \0 m2 T在这里,由于在基极人为接入了一个负电源VEE,这样即使输入信号的低电平稍稍大于零,也能够使得三极管的基极为负电位,从而使得三极管可靠地截止,集电极就将输出为我们所希望的高电平。( T0 ?! _. _- `2 a+ {  ]/ v
    + }% I& z$ q# ~: x" v: ~! w. t# ]
    (5)需要接受一个事实:三极管的开关速度一般不尽人意。
    5 y/ u* b3 Q+ f3 @! J; G( j+ k& a$ G/ Q. p+ E5 j+ P4 A  O
    由前所述得知,器件内部结电容的存在极大地限制了三极管的开关速度,但是我们还是可以想出一些办法有效地改善一下它的不足的,下图就提供了一个切实可行的方法:- t' v% P2 \& y

    ' q9 N# {; E9 _+ U
    ( }8 x$ s+ ^/ a! S
    $ O5 Q/ C+ f" O6 W" V; {

    . ^' v+ ?  o1 ^0 U从图中可以看出,当输入信号的上升时间很小(信号频率很高)时,即dV/dt很大,则ZC很小,结果Ib非常大,以致三极管可以迅速地饱和或者截止,这自然也就提高了三极管的开关速度。. i: ~& S0 M" k  @/ h

    4 a. O$ E% `0 O% m  z- A1 ](6)应该明白射极跟随器的原理:- A9 Y  f8 l% h/ u0 a

    3 ~3 t2 \9 B" Y! W8 l* k3 P7 Y
    2 _) O5 c# p- V' P$ I, I1 e

    : t% y, w- ?: P. G& [
    1 y% @3 i( e0 Z+ A9 c$ D+ \7 D* a$ [射极跟随器的一个最大好处就是它的输入阻抗很高,因而带负载能力也就加强了。但是在运用过程中还是得明白它的原理才行,否则可能会造成意外的“问题源”。下面介绍一下它的原理,对于这个电路而言,有如下方程式:( \  |: N  x5 A2 H! U

    1 V4 r; A2 S4 j4 z+ r  X$ i8 Y/ S
    7 k2 P0 x0 i2 [4 d/ ^  v; r  Q
    ) `7 h$ d5 v5 ?! ]) R# ~+ R
    ; J1 o  K2 I( t2 I
    由此可以看出,连接在发射极的负载阻抗在基极看起来就像一个非常大的阻抗值,负载也就容易被信号源所驱动了。
    + E: C6 _$ q& k  N1 O
    5 z* r" ?6 t" g/ i这篇博文中主要是以共射电路为例来说明问题,以上所说的几个问题只能当是“管中窥豹”了,因为三极管的使用注意事项实在太多,并非一篇博文能够涵盖得了的, 况且要好好把握三极管这个器件也并非易事,但是如果我们在实践中有意识地不断去体会、不断去总结的话,三极管也将会为我们所熟用的。
    4 k; L6 L  r# y# z/ R0 U
  • TA的每日心情
    开心
    2022-1-21 15:08
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    2#
    发表于 2021-12-7 14:42 | 只看该作者
    由于这个旁路电容的存在,在不同频率环境中会有不同的情况发生
  • TA的每日心情
    开心
    2022-1-21 15:22
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    3#
    发表于 2021-12-7 14:56 | 只看该作者
    由于半导体制造工艺的原因,三极管内部不可避免地会有一定容值的结电容存在,当输入信号频率达到一定程度时,它们会使得三极管的放大作用“大打折扣”,更糟糕的是,它还会因此引起额外的相位差

    该用户从未签到

    4#
    发表于 2021-12-7 16:06 | 只看该作者
    晶体管最大的优点就是能够放大信号,它是放大电路的核心元件,能够控制能量的转换,将输入的任何微小变化量不失真地进行放大输出。
    您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

    本版积分规则

    关闭

    推荐内容上一条 /1 下一条

    EDA365公众号

    关于我们|手机版|EDA365电子论坛网 ( 粤ICP备18020198号-1 )

    GMT+8, 2025-10-8 14:17 , Processed in 0.156250 second(s), 23 queries , Gzip On.

    深圳市墨知创新科技有限公司

    地址:深圳市南山区科技生态园2栋A座805 电话:19926409050

    快速回复 返回顶部 返回列表