小白也会的三极管电路搭建(1)基本放大电路的实现

小白也会的三极管电路搭建(1)基本放大电路的实现

三极管是电子工程中最基本的元器件之一，具有电流放大作用，是构建各种电子电路的核心。本文将从三极管的基本原理出发，介绍如何使用三极管搭建基本的放大电路，适合电子工程初学者阅读。

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

三极管具有三个电极：发射极（e）、基极
（b）和集电极（c）。它的基本功能可以概括为：当基极电流（或电压）发生微小变化时，集电极电流将发生较大的变化，这是三极管的电流放大效应。三极管可以放大直流信号和交流信号，这是由三极管的特性决定的。

根据三极管工作状态的差异，可将其分为截止状态、放大状态和饱和状态。在截止状态下，三极管不导通；在放大状态下，三极管具有电流放大作用；在饱和状态下，三极管处于深度导通状态。

本期我们将使用三极管进行信号放大。

我们将选用典型的NPN三极管，仿真平台为手机端仿真软件。

可以看到，在放大状态下（集电极反偏，发射极正偏）时，集电极的电流是基极电流的100倍（视具体的型号有所不同），这个放大倍数通常是不会变的（会受温度影响）
这个倍数被称为放大倍数。

而怎么判断放大倍数呢？简单的判断方法就是 集电极反偏，发射级正偏 。例如NPN三极管可以看作两个N级夹着基极。
此时如果Vc的电压比Vb电压要大，而Vb-Ve的电压约为0.8V(二极管导通电压)则是发射极正偏，集电极反偏。

利用这个特性，我们可以计算出三极管的参数。

如图，已知二极管导通压降为0.8V左右，可以得到通过三极管的电流约为0.2ma，已知放大倍数是100倍，因此集电极电流为20mA左右，那么流过电阻所导致的压降约为2V，所以集电极的电位约为10V，满足发射极正偏，集电极反偏的条件。

利用三极管可以放大电流的特性，我们可以使用三极管完成信号的放大。

当基极电流增加的时候，导致集电极电流增加，从而减小集电极电压，实现一个方向放大器的目的。 不过由于这是一个单电源电路，因此我们无法放大正弦波的负板部分。

因此我们需要为这个电路 添加一个偏置 ，让交流信号可以正常的工作。

如图构成了几个很基本的共集电极放大器。
根据如图三条性质，我们即可算出电路的静态工作点以及放大倍数等信息。图中有误( 第三条应该是12V-Ui-0.8V导通压降 )。
例如当Ui为0时，希望Uo的输出是在6V，结合Ui的范围确定放大倍数，这样子就可以计算静态工作点和电阻的大小的选择。

但是这个电路也是有明显的缺点的。由于晶体管工作时，其放大倍数通常受到温度的影响从而抬高静态工作点。

因此在这个电路的基础上，我们在发射机加上了一个电阻，对其进行负反馈。

由于这个发射极的反馈电阻存在，当放大倍数变大时导致流经发射极的电流增大导致发射极电压升高，从而导致基极电压升高(二者在导通状态下总有一个相差不大的压降)，进而导致基极电流减小，从而减小集电极电流，使得电压得到修正。

但是如图可见，这样子的设计也有一个非常大的弊端，就是会极大的 影响放大倍数 。 因此我们需要利用直流信号和交流信号分开处理的思想。
我们为反馈电阻添加一个旁路电容，这个旁路电容的存在可以为交流信号提供一个阻抗很小的对地通道，而对于直流信号而言则是开路。

这个电路就可以很好的抵抗温度对于直流工作点的干扰以及保证放大倍数并不会受到太多的影响。

这里着重强调一下旁路电容，许多朋友会分不清退耦电容电容和旁路电容，可是如果从为交流信号提供旁路的角度，这个叫法是非常贴切的。

下期介绍更加复杂的放大电路解析以及 三极管等效电路 的原理，而不是老师上课冷冰冰的一句：就是这样子的