共集放大電路又稱射極輸出器,在該電路中,集電極作為公共電極,輸入信號(hào)加在基極和集電極之間,輸出信號(hào)從發(fā)射極和集電極之間取出。NPN 型小功率三極管在共集放大電路中同樣工作在放大區(qū),其 重要特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)小于 1 且近似等于 1,輸出電壓與輸入電壓同相位,即輸出電壓跟隨輸入電壓變化,因此也被稱為電壓跟隨器。雖然共集放大電路的電壓放大能力較弱,但它具有輸入電阻高、輸出電阻低的優(yōu)點(diǎn),輸入電阻高可以減小信號(hào)源的負(fù)載效應(yīng),輸出電阻低則可以提高電路的帶負(fù)載能力,能夠驅(qū)動(dòng)阻抗較低的負(fù)載。基于這些特點(diǎn),共集放大電路常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或中間隔離級(jí),例如在測(cè)量儀器的輸入電路中,采用共集放大電路可以減少對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響;在功率放大電路的輸出級(jí)前,使用共集放大電路可以起到緩沖作用,提高整個(gè)電路的帶負(fù)載能力。5V 繼電器驅(qū)動(dòng),基極電阻選 4.3kΩ,確保 IB=1mA,滿足驅(qū)動(dòng)需求。工業(yè)領(lǐng)域抗輻射NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
NPN 型小功率三極管的 重要價(jià)值在于電流放大,其原理基于載流子的定向運(yùn)動(dòng)與分配。當(dāng)滿足導(dǎo)通偏置時(shí),發(fā)射區(qū)大量自由電子注入基區(qū),因基區(qū)薄且摻雜少,大部分自由電子(約 95% 以上)未與空穴復(fù)合,被集電結(jié)反向電場(chǎng)拉入集電區(qū),形成集電極電流(IC);少量自由電子(約 5% 以下)與基區(qū)空穴復(fù)合,需基極提供電流補(bǔ)充空穴,形成基極電流(IB)。此時(shí) IC 與 IB 成固定比例,即電流放大系數(shù) β=IC/IB(小功率管 β 通常 20-200),微小的 IB 變化會(huì)引發(fā) IC 大幅變化,例如 IB 從 10μA 增至 20μA,β=100 時(shí),IC 會(huì)從 1mA 增至 2mA,實(shí)現(xiàn)電流放大。工業(yè)領(lǐng)域抗輻射NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300電源端并 0.1μF 陶瓷電容和 10μF 電解電容,可抑制電源噪聲。
共基放大電路以基極作為公共電極,輸入信號(hào)加在發(fā)射極和基極之間,輸出信號(hào)從集電極和基極之間取出,NPN 型小功率三極管在該電路中工作在放大區(qū)。共基放大電路的突出特點(diǎn)是頻率響應(yīng)好,上限截止頻率高,這是因?yàn)榛鶚O交流接地,基極電容的影響較小,減少了載流子在基區(qū)的渡越時(shí)間對(duì)高頻信號(hào)的影響,因此常用于高頻放大電路中,如射頻信號(hào)放大、高頻振蕩電路等。與共射放大電路相比,共基放大電路的電壓放大倍數(shù)較高,但電流放大倍數(shù)小于 1,即沒有電流放大能力,能實(shí)現(xiàn)電壓放大,且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),共基放大電路常與共射放大電路組合使用,構(gòu)成共射 - 共基組合放大電路,既能獲得較高的電壓放大倍數(shù),又能擁有良好的高頻特性,滿足高頻信號(hào)放大的需求,例如在通信設(shè)備的高頻放大模塊中,就常采用這種組合電路。
集電極最大允許電流 ICM 是指 NPN 型小功率晶體三極管在正常工作時(shí),集電極所能通過的最大電流值。當(dāng)集電極電流 IC 超過 ICM 時(shí),三極管的電流放大系數(shù) β 會(huì)明顯下降,雖然此時(shí)三極管可能不會(huì)立即損壞,但會(huì)導(dǎo)致電路的放大性能變差,無法滿足設(shè)計(jì)要求。ICM 的數(shù)值與三極管的封裝形式、散熱條件密切相關(guān),相同型號(hào)的三極管,采用散熱性能更好的封裝時(shí),ICM 會(huì)有所增大;同時(shí),若電路中為三極管配備了散熱片,也能在一定程度上提高 ICM 的實(shí)際可用值。小功率 NPN 型三極管的 ICM 通常在幾十毫安到幾百毫安之間,例如常用的 9013 三極管,其 ICM 約為 500mA,而 9014 三極管的 ICM 約為 100mA。在選擇三極管時(shí),需要根據(jù)電路中集電極的最大工作電流來確定 ICM,確保 ICM 大于實(shí)際工作電流,以保證三極管的正常工作和電路性能的穩(wěn)定。共射放大實(shí)驗(yàn)測(cè)電壓放大倍數(shù)和阻抗,觀察失真現(xiàn)象。
針對(duì)三極管參數(shù)隨溫度漂移的問題,可采用 NPN 管自身組成溫度補(bǔ)償電路,常見的有 diode 補(bǔ)償和三極管補(bǔ)償。diode 補(bǔ)償是將二極管與基極串聯(lián),二極管正向壓降隨溫度變化與 VBE 一致(每升高 1℃,均下降 2-2.5mV),抵消 VBE 的漂移;三極管補(bǔ)償是用另一支同型號(hào)三極管的發(fā)射結(jié)與原三極管發(fā)射結(jié)并聯(lián),利用兩只管子參數(shù)的一致性,使溫度漂移相互抵消。例如在共射放大電路中,基極串聯(lián) 1N4148 二極管,當(dāng)溫度升高 10℃,VBE 下降 25mV,二極管正向壓降也下降 25mV,確保 IB 基本不變,IC 穩(wěn)定。電流放大系數(shù) β 隨頻率升高而降,特征頻率 fT 是 β=1 時(shí)的頻率。批量采購NPN型晶體三極管信噪比80dB
汽車電子中,三極管驅(qū)動(dòng)電路 PCB 輸入輸出回路垂直布局,降 EMI。工業(yè)領(lǐng)域抗輻射NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
NPN 型小功率晶體三極管的輸出特性曲線是以基極電流(IB)為參變量,描述集電極電流(IC)與集電極 - 發(fā)射極電壓(VCE)之間關(guān)系的一族曲線。輸出特性曲線通常分為三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)是指 IB=0 時(shí)的區(qū)域,此時(shí) IC 很小,近似為零,三極管相當(dāng)于開路,一般當(dāng) VBE 小于死區(qū)電壓時(shí),三極管工作在截止區(qū);放大區(qū)的特點(diǎn)是 IC 基本不隨 VCE 的變化而變化,與 IB 成正比,即 IC=βIB,此時(shí)三極管具有穩(wěn)定的電流放大能力,是放大電路中三極管的主要工作區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi),發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置;飽和區(qū)是指當(dāng) VCE 較小時(shí),IC 不再隨 IB 的增大而線性增大,此時(shí) IC 達(dá)到飽和值(ICS),三極管相當(dāng)于短路,飽和時(shí)的 VCE 稱為飽和壓降(VCE (sat)),小功率 NPN 型三極管的 VCE (sat) 通常在 0.1-0.3V 之間,飽和區(qū)常用于開關(guān)電路中,實(shí)現(xiàn)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷。工業(yè)領(lǐng)域抗輻射NPN型晶體三極管放大倍數(shù)200-300
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