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        基于Multisim 的三極管共射極放大電路分析

        2021-01-20 08:48:08俊,劉輝,劉
        普洱學院學報 2020年6期
        關鍵詞:基區(qū)集電極三極管

        鐘 俊,劉 輝,劉 恒

        安徽職業(yè)技術學院 機電工程學院,安徽 合肥 230011

        1 NPN 和PNP 晶體三極管

        三極管是線路中的核心元件,其基本作用是放大或開關作用。在模電電路中常利用它的放大作用,構成各種放大器及各種波形產生、變化和信號處理電路;在數(shù)字電路中利用它的開關控制作用,構成各種邏輯門電路。三極管包含放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)這三個工作區(qū),針對它的輸入輸出特性曲線的研究具有十分重要的意義。為了能使電路能夠穩(wěn)定地放大信號,需要在放大區(qū)選取適當?shù)撵o態(tài)工作點Q,以便將其輸入信號能夠進行不失真的放大輸出,并且三極管在不同的信號頻率作用下,其具有不同的輸出響應特點。比如在頻率較高的情況下,主要研究三極管在飽和區(qū)、截止區(qū)的相應輸入輸出特點。三極管又叫雙極型晶體管,它包含三個電極,依次是基極、發(fā)射極、集電極。以三極管NPN 為例,在純凈的硅晶片上加入雜質等工藝,在三極管的內部生成兩個彼此相鄰的PN 結,在兩個PN 結上加以不同的電壓偏置,就可以調節(jié)兩個PN 結的導通與截止,從而實現(xiàn)電流電壓的放大調節(jié)作用。根據(jù)材料的不一樣,晶體三極管可以分為鍺管和硅管,相應的PN 結導通電壓分別是0.7V 和0.2V。根據(jù)PN 結的不同組合方式可以具體分為NPN 和PNP管。根據(jù)使用頻率的不同,又可以分為低頻和高頻管,三極管根據(jù)材料的位置布局不同,可以分為基區(qū)、集電區(qū)、發(fā)射區(qū)。在基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的部位稱為發(fā)射結,集電區(qū)和基區(qū)之間的部位稱為集電結。

        圖1 為NPN 和PNP 晶體三極管的結構示意圖。在發(fā)射極使用不同的箭頭表示NPN 晶體三極管和PNP 晶體三極管的結果,主要區(qū)別在于發(fā)射極使用的箭頭方向不一樣。由于基區(qū)很薄、發(fā)射區(qū)摻雜濃度較高、集電區(qū)空間很大濃度較低等特點,使得晶體三極管具有電流電壓的放大作用。

        圖1 NPN 和PNP 晶體三極管

        2 NPN 共射極放大電路

        2.1 電路組成

        該電路如圖2 所示,由交流電源,15V 的直流電源,電容,電阻型三極管2N22222A 構成。圖中交流電源提供輸入信號,直流電源提供放大能量,電容隔直通交,電阻起到限流的作用。為示波器,端口測輸入的波形,端口測輸出的波形,二者均為交流信號。

        圖2 共射極放大電路

        2.2 工作狀態(tài)分析

        放大電路的工作狀態(tài)由三極管的狀態(tài)決定,三極管有三種工作狀態(tài):截止狀態(tài)(發(fā)射結截止),放大狀態(tài)(發(fā)射結正偏、集電極反偏,對應圖1 中,飽和狀態(tài)(發(fā)射結正偏、集電極正偏,

        圖3 直流工作點數(shù)據(jù)

        圖4 放大狀態(tài)輸入輸出波形

        2.3 參數(shù)分析

        2.3.1 電源頻率f 對輸出的影響

        圖5 幅頻特性、相頻特性曲線

        表1 不同頻率的電壓值

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        通過表1 的相關測量數(shù)據(jù),可以看出,此共射極放大電路具有帶通的特性,當頻率過低或者過高的時候,雖然整個電路都處于放大狀態(tài),但是輸出電壓極小,電路已經失去了放大作用。

        表2 不同電阻R2 的電壓值

        3 結語

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