白话模电:3.三极管(考研面试与笔试常考问题)
一、三极管的简单判断
1.判断三极
1)给了图
左边是b,有箭头是e,剩下是c

2)给了电位
b:中间值,e:较近值(离中间值),c:较远值(离中间值)
2.判断流向
bc同向(共同流向“|”或共同流离“|”),e与bc反向

3.判断材料

4.判断类型

5.判断能否构成复合管
标各级电流流向,若同线同向,则可以
二、静态分析与动态分析
1.静态分析(求三个静态参数:IBQ,ICQ,UCEQ)
想象你有一个水管系统,这个系统中的水流可以被调节来达到不同的流速。在这个系统中,有一个特殊的位置,当水流处于这个位置时,你可以轻松地增加或减少流速,而不会导致水完全停止流动或是水管溢出。在三极管放大电路中,静态工作点有着类似的作用。
三极管放大电路中的静态工作点,通俗来讲,就是一种“平衡状态”,在这个状态下,三极管既不是完全关闭,也不是全开,而是处于一个中间状态。就像水流的例子,这个点让电路准备好既可以向上调节(放大信号)也可以向下调节,而不会导致三极管关闭(信号丢失)或饱和(信号变形)。
为什么要分析并设置这个点呢?因为它决定了三极管工作的效率和稳定性。如果静态工作点设置得不好,可能会导致信号失真或者放大效果不佳。通过精确地分析和设置这个点,我们可以确保三极管放大电路能够有效地放大信号,同时保持信号的清晰度和真实度,就像调节好水管系统中的水流一样,让整个系统工作得更加高效和稳定。
为什么要分析静态工作点?
-
确定合适的偏置条件:静态工作点,也就是没有输入信号时三极管的工作状态,决定了三极管的偏置条件。正确的偏置不仅保证三极管在正确的区域(如有源区)工作,还确保了电路响应输入信号时的线性放大,避免产生失真。类似于没交流信号输入时,只有直流信号抬升。
-
提高信号保真度:通过精准地设置静态工作点,可以最大限度地减少信号放大过程中的非线性失真,确保输出信号保持高度的保真度。这对于音频放大器、无线通信中的射频放大器等应用尤为重要。
-
防止饱和或截止:如果静态工作点设置不当,可能会导致三极管在输入信号的正半周期进入截止状态,或在负半周期进入饱和状态。这两种情况都会严重失真信号,影响放大效果。
-
保证电路稳定性:静态工作点的选择也关系到电路的温度稳定性。三极管的参数会随温度变化,如果静态工作点选择不当,可能会导致电路因温度变化而工作不稳定。
-
优化功耗:静态工作点的设置还影响到电路的功耗。合理的静态工作点可以在确保电路性能的同时,减少不必要的功耗,提高能效比。
影响静态工作点的因素以及是如何影响的?
温度上升,Q点往左上方移动;温度下降,Q点往右下方移动。
总方法:容断交短,列俩方程
1)容断源短:把电容视为断路、交流电源视为短路(直流电源保留)

2)列两方程:从VCC->GND,从b极->GND

再举一个例子:

2.动态分析(求四个动态参数:Au,Ri,Ro,Uomax)
先静补图,容短直短,化简等效,化简列式
(1)"先静":先静态分析(同1),求出三个静态参数:如果UCEQ >UBEQ, 则可动态分析
(2)"补图":

(3)"容短直短":电容视为短路,直流源短路(交流源不动)

(4)化简:调整电路结构为最简

(5)等效:三极管等效

(6)化简:把能并联或串联的电阻等效为一个电阻


注:这里的Ib不是IBEQ!!
(7)列式:

①放大倍数Au:

不能想得太复杂,不要理解为什么都共有过Re的那条支路,所以左右的两边可以通过并联去推导出式子,不,有个受控源和交流源就不能按照简单的并联那么算了
只要理解为:Uo两端的电压÷Ui两端的电压就行, Uo两端的电压就是Rc'两端的电压,Rc'支路上的电流和受控源支路上的电流上是一样的,因为就是同一条支路;Ui两端的电压本来是可以通过计算Rb支路上的电流来计算,但是Rb支路上的电流不知道,所以只能计算通过rbe和Re的支路进行计算
不要死记公式,一定要掌握推导过程,一定要脑子里进行一遍“约掉Ib”这一中间步骤
②输入电阻Ri:


比较难理解的是后面并联的那一项等效电阻RAB,即AB端的输入电压UAB除以输入电流IAB,从上往下看,输入电流IAB就是Ib,但是有人会说:下面那条支路明明是Ie啊,其实,我们求等效输入电阻时,输入电流就是以电流起始端(即正极处)支路的电流为准即为Ib,输入电压即为两支路电压相加
③输出电阻Ro:
易错:很容易当成Rc//RL,但其实是错的,等效有助于对三极管的分析,从而分析出输入电阻。但是对于输出电压的影响其实是不准确的,所以对于输出电压我们要看没等效之前的电路,RL支路上的电压即为Uo,RL上的电流是即为Io,所以Uo/Io=Ro=RL

④最大不失真电压Uomax:

汇总,动态分析的四大参数求法如下:

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