基于Multisim 的三極管共射極放大電路分析

鐘 俊，劉 輝，劉 恒

安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)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(kāi)關(guān)作用。在模電電路中常利用它的放大作用，構(gòu)成各種放大器及各種波形產(chǎn)生、變化和信號(hào)處理電路；在數(shù)字電路中利用它的開(kāi)關(guān)控制作用，構(gòu)成各種邏輯門(mén)電路。三極管包含放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)這三個(gè)工作區(qū)，針對(duì)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(hào)，需要在放大區(qū)選取適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點(diǎn)Q，以便將其輸入信號(hào)能夠進(jìn)行不失真的放大輸出，并且三極管在不同的信號(hào)頻率作用下，其具有不同的輸出響應(yīng)特點(diǎn)。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(yīng)輸入輸出特點(diǎn)。三極管又叫雙極型晶體管，它包含三個(gè)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(zhì)等工藝，在三極管的內(nèi)部生成兩個(gè)彼此相鄰的PN 結(jié)，在兩個(gè)PN 結(jié)上加以不同的電壓偏置，就可以調(diào)節(jié)兩個(gè)PN 結(jié)的導(dǎo)通與截止，從而實(shí)現(xiàn)電流電壓的放大調(diào)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(yīng)的PN 結(jié)導(dǎo)通電壓分別是0.7V 和0.2V。根據(jù)PN 結(jié)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(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的部位稱為集電結(jié)。

圖1 為NPN 和PNP 晶體三極管的結(jié)構(gòu)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(jié)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(diǎn)，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(gòu)成。圖中交流電源提供輸入信號(hào)，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(cè)輸入的波形，端口測(cè)輸出的波形，二者均為交流信號(hào)。

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?fàn)顟B(tài)（發(fā)射結(jié)截止），放大狀態(tài)（發(fā)射結(jié)正偏、集電極反偏，對(duì)應(yīng)圖1 中，飽和狀態(tài)（發(fā)射結(jié)正偏、集電極正偏，

圖3 直流工作點(diǎn)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(duì)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(guò)表1 的相關(guān)測(cè)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(dāng)頻率過(guò)低或者過(guò)高的時(shí)候，雖然整個(gè)電路都處于放大狀態(tài)，但是輸出電壓極小，電路已經(jīng)失去了放大作用。

表2 不同電阻R2 的電壓值

3 結(jié)語(yǔ)