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三極管放大電路范文1
(安徽工程大學電氣工程學院,安徽 蕪湖 241000)
【摘 要】單管共射放大電路靜態工作點Q會隨著溫度變化而發生變化,從而影響放大電路的正常工作。從三極管輸入特性曲線出發,采用圖解和理論相結合的方法,分析靜態工作點自穩定放大電路,使學生更加直觀的理解。
關鍵詞 靜態工作點;輸入特性曲線;自穩定放大電路
基金項目:安徽工程大學本科教學質量提升計劃項目(2014jxxm46,2011xjy25,2013jcjxzz03)。
作者簡介:袁一鳴(1982—),女,安徽青陽人,安徽工程大學,講師,研究方向為信號分析與處理。
0 前言
我們知道,溫度變化會引起單管放大電路靜態工作點的變化,從而會導致放大信號的失真,共射放大電路靜態工作點的穩定是教學上的一個難點,有的教材從純理論角度推導[1],有的教材從輸出特性曲線和理論分析角度[2]我在教學過程中發現對于這兩種方式的闡述,有時候學生理解起來覺得有點兒困難。經過幾年教學的總結反思,發現如果從輸入特性曲線和理論相結合的角度來分析這個單管放大電路靜態工作點的穩定,學生比較容易接受和理解。
1 基本共射極放大電路直流通路以及靜態工作點確定
靜態分析是在直流通路中進行,基本共射極放大電路直流通路如圖1所示,其靜態工作點:
2 三極管的輸入特性曲線
輸入特性曲線是描述三極管在管壓降uCE保持不變的前提下,基極電流iB和發射結壓降uBE之間的函數關系。而該輸入特性曲線會隨著溫度的升高左移,如下圖所示是NPN三極管在20℃和50℃的輸入特性曲線。從這個特性曲線上來看,當溫度升高時,uBE是減小的,一般溫度每升高1℃,uBE約下將2mV-2.5mV[3-4],根據公式(1),當uBE下降時,IB會增大。從另一個角度看,溫度升高,晶體管放大系數β也會增大,這樣一來,由公式(2)IC勢必會增大,整個晶體管靜態工作點就發生變化?,F在就想辦法改進電路,讓靜態工作點降下來,即讓IB、IC變小,這個時候討論讓IB變小需要在輸入特性曲線溫度改變后(比如50℃曲線)上進行討論,從B點降到C點,讓IB變小,意味著uBE也需要減小,這個時候需要改進基本放大電路,使IB降下來。
3 靜態工作點自穩定放大電路的設計
倘若我們的基本共射極放大電路直流通路改進成圖3所示,在選擇元器件時,使得I1≈I2,這個時候,基極電位
(3)
從(3)可以看出,基極電位幾乎僅僅取決于RB1和RB2對UCC的分壓,而與溫度無關,假設溫度從20℃上升到50℃,IB、IC增加,IE也隨之增加,射極電位UE升高,由于UBE=UB-UE,UB幾乎處于穩定,則UBE減小。這個時候回到圖2看溫度50℃時候輸入特性曲線,uBE下降了,IB也降下來了,則IC也會隨之下降,從定性的角度來分析,靜態工作點相對的自動穩定了。
4 注意事項
在教學的過程中,我們求解靜態自穩定放大電路靜態工作點中的IC往往使用的是如下公式:
(4)
這個時候有的同學就根據公式(4)理解成,UBE減小,則IC會增大呀,跟前面分析的會有矛盾啊,實際上出現這種理解的偏差還是因為對三極管輸入特性曲線了解不夠透徹,我們再回到圖2,我們可以假設這樣一個過程,一開始在溫度升高之前,工作點是在A點,當溫度升高后,由于曲線左移,工作點移到B點,這個時候如果電路不加以改進,IB是升高的,改進電路后,則工作點移到了C點,得到的結果就是IB降下來了,也就達到整個靜態工作點穩定的目的,公式(4)僅僅是我們計算IC的一種方法,它并不能反應整個工作點自穩定的本質過程。
5 小結
在模擬電路的學習過程中,學生經常會覺得難以掌握,在教學過程中可以結合最原始、最本質的特性曲線,采用圖解和理論相結合的方式,直觀、全面地對這些知識點加以闡述,做深入透徹的解析,提高模擬電路教學質量。
參考文獻
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[3]陳星弼,張慶中.晶體管原理與設計[M].北京:電子工業出版社,2007.
三極管放大電路范文2
我們結合模擬電路中的控制驅動原理,利用晶體三極管飽和導通和截止作為開關控制信號,從驅動保護、抗干擾等方面進行優化設計,設計了一種輸入脈寬可調信號的兩路驅動保護電路。該電路具有快速精確、高性能、小型化、實用性等特點,可滿足一些軍事、工業自動控制系統需求。
設計原理與總體結構
該驅動控制電路分為輸入級電路、放大級電路、驅動電路與保護電路。其中,輸入級和放大級電路由兩路相同晶體管開關電路構成,驅動電路由兩路集電極開路驅動輸出,保護電路主要利用穩壓二極管的限幅功能,電路采取雙電源供電模式。其電路原理框圖如圖1所示。
控制信號為高電平時,輸入級開關三極管工作,但放大級開關管不工作,電路輸出無驅動能力;控制信號為低電平時,輸入級開關三極管不工作,但放大級開關管工作,電路輸出有驅動能力。電路工作輸入與輸出時序圖如圖2所示。
電路設計
由電路原理框圖看出電路分為輸入級電路、放大級電路、驅動電路與保護電路,下面對各部分進行詳細介紹。
1輸入級電路
輸入級,由控制信號控制兩路相同信號的輸入,兩路信號每次只有一路有輸入信號,不同時輸入。輸入信號為一定幅值的方波,當控制信號為高電平。輸入信號為高電平時,三極管V1和V2的基極電流Ib1,2=(Vcon-VBE1)/R1,集電極能提供的最大電流IcMAX1,2=Vin1/R3,選擇合適參數的三極管,使得βIb1,2>IcMAX1,2,V1和V2都處于飽和導通狀態,V1、V2的集電極為低電平;當控制信號為低電平,
V1和V2處于截止狀態,則兩個輸入信號分別通過電阻R3、R4加到放大級三極管的基極。
2放大級電路
放大級,對兩路輸入信號兩次放大后送給兩個驅動級電路。當控制信號CON為低電平,輸入信號IN1、IN2在高電平期間,三極管V3和V4的基極電流Ib3,4=(Vin1-VBE3)/R3,集電極能提供的最大電流IcMAX3,4=(VCCVBE5)/R9,選擇參數合適的三極管,使得βIb3,4>IcMAX3,4,V3、V4處于飽和導通狀態。同理,V5、V6的基極電流Ib5,6=IcMAX3,4-VBE5/R11,V5和V6集電極能提供的最大電流IcMAX5,6=(VCC-VEE-VBE7)/R13。其中,三極管V7是驅動輸出級的管子,選擇參數合適的三極管,使得βIb5,6>IcMAX5,6,V5、V6飽和導通。當控制信號CON為低電平,輸入信號為低電平時,放大級的四個三極管都截止。
3驅動及保護電路
當控制信號Con為電平,輸入信號IN1、IN2在高電平期間,驅動級三極管V7、V8具有驅動能力,可將兩個三極管的集電極外接負載至電源進行驅動控制。
保護電路由二極管V10、V11,電阻R17、R18,穩壓管V12、V13和三極管V9構成。當V9導通時,V9導通壓降VBE9=VON,穩壓管的電壓降為VZ,二極管導通壓降為VON,電阻R18的電壓降VR18約為(Von/R17)R18,此時輸入端的信號幅度VX大約為:
VCC+VR18+VZ+VBE9+VON,所以當輸出
1或2端由于接感性負載,會產生瞬時反向感應電動勢而使其電壓上升。當高于Vx時,V9導通,實現限幅功能,保護V7、V10。
驗證測試與分析
當輸入信號VIN的幅度為12V時,對電路各部分進行電路模擬仿真。采用Cadence的CaptureCIS仿真軟件Orcad在計算機上進行模擬仿真,仿真結果如圖6所示。
采用模擬電路參數測試的基本方法對樣片電路的驅動輸出信號等進行測試。將設定的脈沖信號加到輸入端IN1,在輸出1端加上負載,用示波器測試輸出1端的輸出幅度,即輸出高電平與低電平的電壓差;測試輸出高電平上的尖脈沖幅度,即輸出高電平到輸出尖峰的最大值的差。輸出幅度與限幅電壓實際測試圖如圖7所示。
從驅動電路仿真驗證結果和電路實際測試結果看出,與輸入輸出時序關系一致,測試參數滿足設計指標要求,達到了設計的預期目標。
三極管放大電路范文3
關鍵詞:電子控制技術;三極管;教學策略;教學建議
自浙江省在新高考方案中,將技術學科作為選考科目之一以來,該科目就更受到方方面面的重視。但同時,作為通用技術學科選考內容的蘇教版《電子控制技術》,無論對于教師的教還是學生的學,都有很大的困難,尤其是《電子控制技術》中核心內容之一的三極管的原理與應用,更是一塊難啃的骨頭。
《電子控制技術》教材的編寫比較追求體系完整,重視設計思想的構建,強調控制過程的實現,但在介紹三極管的原理與應用時,并非站在零起點的基礎上,而三極管的工作過程非常復雜,即使是專業的電子技術工作者,想透徹理解其原理與工作過程,也并非易事。對沒有電子基礎的高中學生來說,基本理解三極管的工作原理,并學會基礎應用,也需要一段時間的摸索和積累。通用技術教師如何高效地實施教學乃至應對新高考,需要對癥下藥的策略和方法,為此本文提出在“三極管原理與應用”教學及應考中,應采用“綱舉目張 層層推進”的策略,抓住主要環節, 帶動次要環節,具體地來說,就是以下五點教學應對。
一、站高望遠 整體把握
課堂教學中的鋪墊,是教師有意識地為學生學習后續內容提供準備,使之形成合理認知結構的一種教學藝術。在學習“設計中的人機關系”時,教師需要先讓學生了解技術的價值――滿足人的需求,知道技術與設計的關系――兩者相互促進,相互依存。三極管的學習也需要這樣的鋪墊和整體上的把握。三極管在電子控制技術的發展中具有非常重要的歷史地位和作用,了解三極管的發明歷程和應用范圍,對學生學習動機的形成具有決定性的作用。從1883年愛迪生發現熱電子效應,到1904年弗萊明發明電子二極管,再到1906 年美國德弗雷斯發明電子三極管,樹立電子技術發展史上的里程碑――三極管的發明故事充滿樂趣,教師對故事的生動演繹,能充分激發學生的學習興趣,并感受到學習的重要性和必要性。
教師應該幫助學生理清半導體、晶體管、門電路、集成電路等之間的邏輯關系,讓學生明白三極管在電子控制技術中扮演的“身份”,這樣才能居高臨下,把握全局,明確學習目的,提高學習效率。比如,用結構圖來說明電子控制系統的組成邏輯關系(如圖1),用表格來體現電子器件的各階段的發展、聯系和區別(如表1)。
二、重功能應用 輕結構原理
三極管并不是兩個二極管的簡單組合,它的結構和原理都比較復雜。在實際生產中,三極管的兩個PN結在排列上有不同的結構工藝,主要分為平面管和合金管兩種,它們有幾個共同的特點[1]:
(1)基區做得很薄,發射結的面積較小,集電結的面積要比發射結大;
(2)發射區的多數載流子(對NPN三極管而言是自由電子)濃度大于集電區,且遠遠大于基區的多數載流子(空穴);
(3)欄窨刂圃又屎量。
這些重要的特點都是在三極管生產時人為規劃和控制的,要理解這些結構布局和人為規劃的目的,需要深入理解其宏觀的工作過程和微觀的工作原理,并對加工工藝有詳盡的了解,顯然以高中學生的知識儲備,要掌握理解這些知識,難度非常之大。
與之類似的是信息技術中“算法與程序設計”的學習,教師并不要求高中學生深刻理解程序在計算機內部的運作過程和機理,而只需掌握程序的結構和功能,知道在輸入明確的前提下,會產生怎么樣的輸出結果。三極管的學習也可以借鑒這種“黑箱”方法,學生只需理解:源于三極管的特殊結構和工藝,它在功能上發生了質的飛躍;三極管的三個區、兩個PN結相互聯系、相互作用、相互影響,組成了一個具有特定功能的有機整體;三極管具有“信號放大”的功能,這是二極管所不具備的,它的特殊結構是其具有特殊功能的內因。
為方便理解,教師可以用水流來比喻電流,用粗、細兩根水管和閘門組成的結構簡易說明三極管的工作原理,如圖2所示。
粗的管子內裝有閘門,這個閘門由細的管子中的水流量控制開啟的程度。如果細管子中沒有水流,粗管子中的閘門就會關閉,此時處于截止狀態。注入細管子中的水流量越大,閘門就開得越大,相應地流過粗管子的水就越多,這就體現出“以小控大,以弱控強”的基本原理,此時處于放大狀態。當粗管內的閘門開到最大時,水流量就保持恒定,與細管的水流量變化無關,此時相當于處于飽和狀態。
學生掌握三極管的工作條件以及相對應的三種工作狀態,能夠分析最基本的三極管控制電路,從而體會到,正是這三種工作狀態在電子電路中的豐富應用,使三極管成為電子控制技術發展歷史上具有里程碑意義的元器件。
三、依據標準 有的放矢
三極管的功能和應用是蘇教版《電子控制技術》教學的重點,也是難點之一,考試標準中規定的內容和要求如表2所示。
在脈沖與數字電路中,三極管作為最基本的開關元件得到了普遍的應用。三極管工作在飽和狀態時,其UCES≈0,相當于開關的接通狀態;工作在截止狀態時,IC≈0,相當于開關的斷開狀態。從考試標準和歷次的考試試題中可以得到,電子控制技術的選考更注重三極管的開關特性在數字電路中的應用,如2016年10月技術選考的第12題。
如圖3所示是某電動玩具的電路圖,下列對該電路的分析中不正確的是( )
A.三極管V1在電路中起開關的作用
B.電機M工作時,三極管V1的集電結和發射結都處于正向偏置狀態
C.二極管V2主要用于保護三極管V1
D.R2換用阻值小一點的電阻,更容易觸發電機M啟動
該玩具在使用過程中,光敏電阻上的壓降隨著光照強度變化,會讓三極管處于截止、放大導通和飽和導通三種狀態。因為三極管集電極連接了繼電器,當集電極電流達到繼電器吸合電流后,繼電器轉換工作狀態,常開觸點閉合,馬達轉動,此時電動玩具獲得動力,相當于接通了開關。當集電極電流減小到繼電器釋放電流(小于吸合電流)后,馬達停止轉動,電動玩具失去動力,相當于開關斷開。為保持系統可靠性,設計人員在元器件選擇時,會讓三極管達到飽和狀態時的集電極電流大于繼電器的吸合電流,因此從該系統的外部功能判斷,三極管在該電路中僅起到開關的作用。
選考試題同樣注重多用電表的使用,其中三極管的好壞判斷也是電子控制技術教學的難點,教師要根據現有的實驗裝備條件,安排合理的動手實踐項目,幫助學生理清判斷思路。三極管是由兩個PN結組成的電子器件,通過測量兩個PN結的好壞即可簡單判斷出三極管的好壞。以數字電表為例,檢測時,將擋位選擇開關置于二極管測量擋,分別檢測三極管的兩個PN結,如果正向檢測每個PN結(紅表筆接P,黑表筆接N)時,顯示屏顯示150~800范圍內的數字(說明阻值較?。聪驒z測每個PN結時,顯示屏顯示溢出符號“1”,說明三極管正常。
注意,三極管的檢測包括類型檢測、電極極性檢測和好壞檢測,類型檢測和電極極性檢測也是需要掌握的基本功。在實際應用中,還需檢測三極管集電極和發射極之間的漏電電流,如果漏電電流較大,一般也不能使用。
四、典型應用 萃取精華
選取經典的三極管開關應用電路,分析各個元器件的作用和電路的整體功能原理,是三極管教學不可缺少的環節。對三極管偏置電路(包括固定式偏置電路、分壓式偏置電路)、集電極直流電路、發射極直流電路中各電子元器件的作用,教師都應分析到位,讓學生不僅知其然,還能知其所以然。如2016年10月技術選考第13題,該題是一個自動溫度報警電路。如圖4所示,電路中R1、Rg構成分壓式偏置電路,分壓電壓加到V1基極,建立V1基極直流偏置電壓,該電壓決定了V1基極電流的大小。對V2來說,R2和Rt構成了分壓式偏置電路。電阻R3和R4接在VCC和V1、V2的集電極之間,構成了集電極直流電路。工作在放大狀態下的三極管,必須在三極管集電極、發射極和地端之間構成直流通路,分析這些直流通路,能讓學生理解這些通路中電阻、電容與電感等元器件的作用。該自動報警電路在三極管的集電極輸出高、低電平,作為或非門的輸入,所以三極管在該電路中僅起到開關的作用。
再如2015年9月浙江省技術選考測試卷第17題,該題考查了一個典型的水位自動控制電路,電路包含輸入、控制處理、輸出三個部分,各個水位探頭是系統的輸入.對于不同水位的變化對三極管工作狀態的影響,應該引導學生分步探究,建議從水箱無水的狀態開始分析,以每個探頭所在位置的水位為節點,厘清不同水位所代表的輸入意義。該系統中的三極管同樣只需關注導通和截止兩種狀態,如圖5所示,當V1導通時,V2截止,V1截止時,V2導通,二極管V4連接在V2的發射極直流通路中,能保證當三極管V1導通時,V2更容易截止,從而讓系統的功能邏輯更清晰,工作過程更穩定。
對三極管放大電路,教師也可以有選擇地進行典例分析。半導體技術在經過半個世紀的發展,目前已經形成相當龐大的產業,而晶體管放大器在其中功不可沒。由于半導體集成放大電路的成熟、廉價、便捷,在需要放大器的電路中成為首選,采用分立的晶體管元件搭造放大電路的情形則越來越少,但只有掌握晶體管放大器的基本原理和優缺點,才可以在應用集成放大器時更為得心應手,并在某些需求較為苛刻的情形下用分立元件來構造電路。
五、實踐動手 提高認知
有效設計學生的動手實踐項目,不僅能提高學生的學習興趣,更有利于學生感性認知的建立和理性分析能力的培養。電子控制技術在普通高中剛剛起步,教學資源有限,教師應該想方設法利用現有條件,創設動手實踐的平臺。
建議利用好浙江省基礎教育課程教材開發研究中心編寫的《電子控制技術學生活動手冊》,在課時允許的前提下,精選其中2~3個活動項目進行動手實踐,如“多功能自動控制電路的制作”“模擬自動干手器的制作”等。
對沒有條件實施手工焊接的學校,也可以考慮使用電子積木,一般包含三極管和集成電路的電子積木產品,能夠基本滿足普通高中電子控制教學的動手實踐需求。電子積木具備直觀、快速、實驗效果明顯的特點,如讓學生搭建延時門鈴模擬電路。在搭建過程中,要使學生在理解工作原理的基礎上,能快速搭建并試驗電路運行效果,這對提高學生學習興趣、理解和體驗三極管的工作原理具有積極的輔助作用。
τ誥費較為緊張,且不具備手工焊接條件的學校,也可以考慮購買相應的電子控制學生活動專用配套器材,如三極管和光控電路的實驗電路,學生可以利用電路板上的燈籠頭接口,使用多用電表檢測三極管各電極上的電壓、電流變化情況,或用于連接負載,從而全面理解三極管的工作原理與相應的控制過程。
萬事開頭難,普通高中電子控制技術的教學需要我們有足夠的知識儲備,需要優秀的教材、豐富的資源,也需要基本的硬件保障、合理的教學設計。希望本文提出的 “三極管原理與應用”教學五點建議,能給一線教師的課堂教學提供借鑒意義。
三極管放大電路范文4
關鍵詞 BJT;NPN;發射極;集電極
中圖分類號TN112 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2012)67-0197-02
隨著電子技術的發展,其理論已經廣泛的運用到了各行各業,《模擬電子技術基礎》成了通訊工程、自動化及其他電力工程類各專業的一門必修技術基礎課程。三極管卻是個完全陌生的概念,使得我們難以入門。
晶體三極管也稱晶體管或者三極管,是雙極性晶體管的簡稱,具有信號放大和開關的基本特性,屬于電流控制元件,是常用半導體組件之一。其種類繁雜,有NPN型、PNP型、高頻三極管、低頻三極管、超高頻三極管、帶阻三極管,還有由兩個、甚至多個BJT組成的差分管、達林頓管等等,這加大了我們對其全面的掌握的難度。
而這門課程中最難掌握的就是對三極管的工作原理的理解及其靈活運用。我們可以從BJT的命名、引腳的識別基本結構、工作原理、電流放大性能、開關特性等幾方面來深入的認識BJT。
1 三極管的結構簡介
在一個硅或鍺片上生成三個雜質半導體區,一個P區夾在兩個N區中間,這就是NPN型;當一個N區夾在兩個P區中間時,這種類型是PNP型。
再從三個雜質半導體區各引出一個引腳,分別叫做發射極(e,),集電極(b),基極(c)。三極管型與之對應的區域稱作發射區,集電區、基區?;鶇^很薄,且摻雜濃度低;發射區和集電區是同類型的雜質半導體,但前者比后者摻雜濃度高很多,集電區面積比發射區面積大,故它們不是電對稱的。
在這三個半導體區域形成兩個PN結,即集電結、發射結。三極管都有三個引腳。在三極管的電路符號中發射極上的箭頭表示的是發射結上加正偏電壓時發射極電流的流向。三極管在電路中常用字母“Q”、“V”、“VT”加數字表示,
2 型號識別
就目前我們常??吹降娜龢O管而言,除國產的以外,還有來自日本、美國和歐洲等國家的產品。在這些產品中,各個國家都有著自己的一套命名型號的方法,來命名三極管。
如同我們最常見到的電阻一樣,分為四環電阻和五環電阻,我們可以通過用眼睛來觀察顏色就可以迅速知道其阻值,這樣就很方便的讀出阻值,避免了用萬用表來測量。三極管也是如此,只要我們掌握了它們的命名特點規律之后,從三極管表面上字母上識別出型號來就不再困難了。
在三極管面上除了標注有型號外,還印有用來表示參數、規格、改進產品、用途和生產日期等的字母和數字。在管面上有許多字母、數字,認出哪些字母是表示型號,關鍵是抓住型號的特征。
國產的三極管的特征是以數字“3”開頭,接著是兩個表示特性用途的字母,后面是一串表示序號的數字。我們經常用到的國產的半導體型號命名方法如下,名稱由五部分組成,第一部分用阿拉伯數字表示器件電極數目;第二部分用漢語拼音表示器件材料和極性;第三部分用漢語拼音表示器件類型;第四部分用阿拉伯數字表示序號,第五部分用漢語拼音表示規格號。
然而日本產的三極管命名方法和我們在實驗室常見的有很大的不同,具體如下:日本產的三極管開頭兩個字母均為2S,2表示具有2個PN結的晶體管。S表示屬日本電子工業協會注冊登記的產品。
第三部分一般用A、B、C、D字母來表示管子的極性和類型。A、B為PNP型管;C、D為NPN型管。其中A、C多數為高品管;B、D多數為低頻管。但也有例外的情況。第四部分用兩位以上的整數,表示注冊登記的序列號。一般來講,數字越大,越是近期產品,但連號管子不一定性能相似。數字后若跟有A、B、C字母,表示對原型號的改進產品。美國等其他國家的也各有差異。
3 如何使用萬用表來判斷三極管的管腳
在我們要使用三極管時,我們必須知道三極管的引腳排列,這樣才能正確的去使用它。對于我們通常使用的塑料封裝的三極管,我們可以根據它的外形快速的辨認出它的引腳,其常用方法是:我們的手捏住三極管的引腳并使塑料封裝部分的平面側面對自己,此時我們的手捏住引腳依次為e、b、c。對于此辦法無法識別的三極管,我們通常使用的是萬用表來判定它的引腳。
下面,在這里我們就只介紹一下如何使用數字萬用表檢測引腳排列。
數字萬用表不僅能判定晶體管,測量管子的共發射極電流放大系數hFE,還可鑒別硅管和鍺管。由于數字萬用表的電子檔的測試電流很小,所以不適用檢測晶體管,應使用二極管檔或者hFE當進行測試。
將數字萬用表撥至二極管檔,紅表筆固定任意接某個引腳上時,用黑表筆依次接觸另外兩個引腳,如果兩次顯示值均小于1V或都顯示溢出符號“OL”或“I”,若是PNP管側紅表筆所接的引腳就是基極B。
如果在兩次測試中,一次顯示值小于1V另一次顯示,溢出符號“OL”或“I”(不同的表略有不同),表明紅表筆接的引腳不是基極B,此時應該換其他引腳重新測量,直到找到基極B為止。
在紅表筆接基極,用黑表筆先后接觸其他兩個引腳。如果顯示屏上的數值都顯示為0.600 V~0.800V,則被測管屬于硅NPN型中小功率三極管,其中顯示數值較大的一次,黑筆所接的電極為發射極。黑筆所接的電極即為發射極;如果顯示屏上的數值都顯示為0.400V~0.600V,則被測管屬于硅NPN型大功率三極管,其中顯示數值較大的一次,黑筆所接的電極為發射極,黑筆所接的電極即為發射極;在紅表筆接基極,用黑表筆先后接觸其他兩個引腳,若兩次顯示溢出符號“OL”或“I”(不同的表略有不同),則表明被測管屬于硅PNP型三極管,此時數值大的那次,紅表筆所接的電極為發射極。
在上述測量過程中若顯示屏上的顯示數值都小于0.4V,則被測管屬于鍺型三極管。
一般的貼片三極管從頂端往下看有兩邊,上面只有一腳的為集電極,下邊的兩腳分別是基極和發射極,知道這些后,用萬用表就不難區分了;當然是指三極管好的情況。
如果三極管壞的,還要結合它的偏置電路判定它是NPN型還是PNP型。
4 晶體管的性能
圖1 載流子的傳輸過程
簡單的說三極管是從二極管過渡而來,二極管主要是由一個PN結組成,而三極管由二個背靠背的PN結組成。但是其性能不能簡單的認為是兩個二極管的組合了。晶體管在電路中有放大作用和開關作用,可將微弱的信號放大或抑制成自動開關,控制電路中電流的中斷。
根據晶體管的原理,在電路中當改變Rb的值,Ib就會發生微變,但Ic卻發生了很大的變化,這就是三極管內部結構使它達到電流放大的效果。
有與三個管腳的電壓大小不同,三極管會呈現三種狀態:飽和區、放大區、截止區。由于晶體管內部進行的過程復雜,但從應用的角度看,可以將其理解為一個電流適配器下面以放大區為例,它的管腳分別為發射極(E)、集電極(C)、基極(B),其電流分配如圖1。
可用IE=IB+IC;β=IB=IC或IE=IC;其中β稱為晶體管的電流分配系數,β為電流放大系數,三個電流中任意一個發生變化,另外兩個就會隨之發生變化。但實際上基極電流太微弱,且其遠小于發射極電流。
故在粗略計算時常忽略,IE=IC。為對三極管放大作用的理解,切記一點:能量不會無緣無故的產生,所以,三極管一定不會產生能量。三極管是一個電流控制元件:它可以通過小電流控制大電流。根據其電流的大小可以判定不同的工作狀態。
5 三極管的開關特性
在數字電路中,晶體管常當做開關使用,當開關工作時,管子管子處于截止和飽和狀態。故在單片機、光電自控電路等復雜電路中都發揮著不可替代的作用。
為對三極管放大作用的理解,切記一點:能量不會無緣無故的產生,所以,三極管一定不會產生能量。三極管是一個電流控制元件:它可以通過 電流控制大電流。根據其電流的大小可以判定不同的工作狀態。
參考文獻
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[2]張新德,李剛等編著.通用元器件初學初用技術手冊[M].機械工業出版社,2005.
三極管放大電路范文5
關鍵詞:電磁水閥;光敏電阻;控制電路
1 概述
國家提倡節約用水,在很多公共場所內,如學校的圖書館、教學樓以及公司辦公樓等處,洗手間的沖水龍頭,如沒人手動關的情況下,則處于一天24小時不斷的放水狀態,但是實際上,在這些地方,到晚上基本上無人使用洗手間,從而造成水資源的大量浪費,因此,本文設計的一種電子光控電磁水閥控制電路,可有效解決沖水龍頭自動關水的功能,同時節約了水資源,減少了浪費,具有一定的實用價值和經濟價值。
2 電磁水閥控制電路的結構與原理
基于光敏電阻的電磁水閥,包括電磁水閥和控制電路,控制電路包括光敏電阻、整流橋、晶閘管、晶體三極管等。其中晶體三極管三個電極分別用集電極c極,發射極e極,基極b極表示。
2.1 光敏電阻介紹
2.1.1 光敏電阻的結構與工作原理
光照射在某一物體上,可以看作物體受到一連串能量為hf的光子襲擊,被照射物體的材料吸收了光子的能量而發生相應電效應的物理現象稱為光電效應。在光線作用下,物體的導電性能發生變化的效應稱為內光電效應。半導體材料受光照時,由于對光子的吸收引起載流子濃度的增大,因而導致材料電導率增大(電阻減?。?,這種現象稱為光電導效應。光敏電阻就是基于這種效應的光電器件。光敏電阻結構簡單,在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示,其外形和電路圖見圖1。
光敏電阻又稱光導管,它幾乎都是由半導體材料制成的光電器件。光敏電阻沒有正負極性,就可以認為是一個電阻元器件,使用時可以在它的兩端加直流電壓,也可以在其兩端加交流電壓。在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓,其中便有電流通過,受到適當波長的光線照射時,電流就會隨光強的增加而變大,從而實現光電轉換。它在無光照射條件下時,呈高電阻值狀態,根據歐姆定律,此時電路中電流值很小。當光敏電阻受到外界一定波長范圍的光照射時,它的阻值會很快地變小,從而電路中電流迅速變大。
2.1.2 光敏電阻的主要參數
光敏電阻的主要參數有亮電阻、暗電阻、亮電流、暗電流、光電流、靈敏度等。
(1)亮電流、亮電阻。光敏電阻在受光照射時的呈現出的穩定電阻稱為亮電阻,此時流過的給定工作電壓下的電流稱為亮電流。實際光敏電阻的亮電阻值在幾千歐以下。
(2)暗電流、暗電阻。光敏電阻在不受光照射時,經過一段時間穩定后測得的阻值稱為暗電阻,此時在給定的工作電壓下流過的電路電流稱為暗電流。實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級。
(3)光電流。亮電流與暗電流之差為光電流。
(4)靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值(暗電阻)與受光照射時的電阻值(亮電阻)的相對變化值。一般希望暗電阻越大越好,亮電阻越小越好,此時光敏電阻的靈敏度高。
2.1.3 光敏電阻的選擇與應用
實際應用中,要根據實際電路的要求,選擇暗電阻和亮電阻相差越大越好的光敏電阻。光敏電阻可應用在生產生活的各種自動控制裝置和光照檢測設備或儀器中,如生產車間的自動檢測系統、自動感應照明系統等。此外,如電視機等家用電器,光敏電阻也得到了廣泛的應用。
2.2 晶體三極管介紹
晶體三極管的作用與種類:
三極管的全稱為半導體三極管,也稱為雙極型晶體管、晶體三極管,是一種電流控制電流的半導體器件,其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號,也用作無觸點開關。它是半導體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。
(1)晶體三極管的結構與符號。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區,兩側部分是發射區和集電區,排列方式有PNP和NPN兩種,從三個區引出相應的電極,分別為基極b、發射極e和集電極c。發射區和基區之間的PN結叫發射結,集電區和基區之間的PN結叫集電極。基區很薄,而發射區較厚,雜質濃度大。PNP型三極管發射區“發射”的是空穴,其移動方向與電流方向一致,故發射極箭頭向里,NPN型三極管發射區“發射”的是自由電子,其移動方向與電流方向相反,故發射極箭頭向外。晶體三極管的結構與符號如圖2。
(2)晶體三極管的作用。晶體三極管有三個工作區,在放大區時晶體三極管具有電流放大作用,其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本、最重要的特性。利用三極管工作在截止與飽和區時可以組成基本開關電路。
2.3 具體電路分析
基于光敏電阻電磁水閥的控制電路具體如圖3所示。
整流橋的輸入側經電磁閥的線圈接交流220V電源,整流橋的輸出側的正端即M點接晶閘管的正極;整流橋的輸出側的負端即N點接晶閘管的負極。電阻R8的一端接M點,電阻R8的另一端即P點依次經串聯的電阻R1、光敏電阻R2和電阻R3接地。光敏電阻R2和電阻R3的連接點即Q點接三極管Q1的b極,三極管Q1的c極經電阻R4接P點,三極管Q1的e極接地。電解電容C1跨接在三極管Q1的b極和e極之間,三極管Q1的c極經電阻R5接三極管Q2的b極,三極管Q2的c極經電阻R7接P點,三極管Q2的e極接地。電解電容C2跨接在三極管Q2的b極和e極之間,三極管Q2的b極經電阻R6接P點,三極管Q2的c極接晶閘管的觸發腳。P點處接入直流電源(如+5V電源),用于為弱電控制部分供電。
工作原理說明:R1和R3作為分壓電阻;Q1作為放大電流管;Q2作為開頭管;晚上時,R2上感應不到光源,R2的電阻值變大使Q1放大電流管電流變小。Q1的C極電壓上升,使得Q2基極電壓上升,Q2基極電壓上升后Q2導通,Q2的C極無法輸出觸發信號使得可控硅(即晶閘管)導通,電磁閥上不帶電,水龍頭處于關閉狀態。
白天時,當R2上感應到光源,R2的電阻值變小使Q1放大電流管電流變大。Q1的C極電壓下降,使得Q2截止,從而Q2輸出觸發信號打開晶閘管,促使整流橋輸出側直接短接從而使得電磁閥帶電,打開水龍頭。
3 結束語
本文介紹的基于光敏電阻電磁水閥控制電路,是基于光敏電阻和晶閘管實現晚上關水的目的,兩個三極管分別作為放大管和開關管,光敏電阻用于感應現場光強,晶閘管作為開關使用。電路簡單,易于實施,能有效節約水資源,有利于構建和諧社會。成本小,能節省水資源,具有一定的實用價值,有利于構建和諧社會。
參考文獻
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三極管放大電路范文6
珠海佳訊創新數碼科技有限公司開發、生產的DiSEqC2.0四進一出系列切換開關分為GD-41A、GD-41B、GD-41C、GD-41D、GD-41H、GD-41F、GD-41P七個型號,從其提供的資料看,這七個型號的頻率范圍、插入損耗、反射損耗、電流損耗、最大通過電流等指標完全相同,僅外觀設計不同、體積大小不一,解剖兩個型號的切換開關,發現電路全部采用貼片元件,所選用的元件也相同。早期生產的DiSEqC四進一出切換開關核心元件―――指令識別集成電路多為12C508A,佳訊類開關則為EdiSatS410。該類切換開關具有切換靈敏度高、插入損耗小、體積小、密封性好等特點,現以GD-41A為例簡述其原理與檢修。
1、原理
DiSEqC切換開關主要由切換指令信號放大電路、指令識別電路和電子開關電路等組成,圖1為GD-41A的電路板圖,圖2為原理框圖。指令識別電路是切換開關的核心,由EdiSatS410和元件組成,電子開關電路由三極管VT和雙三極管N236t構成,圖3、圖4分別為三極管VT和雙三極管N236t的管腳標示圖。數字機中頻輸入端子與DiSEqC切換開關連接,在數字機中設置DiSEqC切換開關工作狀態后,數字機發出的切換指令信號首先經過由三極管VT等元件組成的放大電路,放大的指令信號進入指令識別集成電路EdiSatS410,在其控制端輸出5V電壓,該電壓加至雙三極管N236t電子開關電路中的VT基極,電子開關電路導通,向一路衛星的LNB提供工作電壓,同時將相應LNB產生的中頻信號傳回數字機,數字機經解碼電路處理后,還原為圖像和聲音。四路衛星信號輸入端均通過二極管隔離,使各路LNB供電不受影響。
2、檢修
在數字機中設置DiSEqC切換開關開關狀態時,外連切換開關四路LNB中有的正常工作,有的不工作。出現這種情況可能是某一路切換電路發生故障,可通過測量各輸出端子的輸出電壓或與其他LNB互換試之,加以確認,當確認某一路發生故障時,可測量指令識別集成電路EdiSatS410與該路輸出相關的引腳有無5V電壓。若無5V電壓輸出,如查電路正常,則是EdiSatS410損壞;如果無論切換到那一路信號都接收到同一個衛星信號,一般也是EdiSatS410損壞。因EdiSatS410為專用集成電路,損壞后一般無處購買,亦無修理價值,只好換新的了。若EdiSatS410相關引腳有5V電壓,則是電子開關電路中VT或N236t損壞,VT損壞可用S8050代換,N236t損壞可用S8550代換。佳訊類開關一般阻容元件損壞的可能性很少,損壞最多的是電子開關電路中的兩類三極管。