2012年2月4日 星期六

三極管偏壓的各種模式及特性比較

這雖然像是很基礎的學問,但是相信有許多初學者還是,知其然而不知其所以然,我就簡單的做了一些整理,希望能對他們有所助益。

先說明三極管偏壓的目的,當然是要讓它能接受電源部分提供的工作電流,以維持正常的工作,但是就比較少人會注意到,各種不同的偏壓模式,也會影響三極管的溫度特性,直流放大值差異特性,輸入阻抗特性,甚至高頻放大特性。


左圖是最基本的偏壓模式,只要提供偏壓電流給三極管的基極,再家上給集極的電壓及負載電阻,就能正常工作。這個電路是最基本的放大電路,放大倍數是RC1/RE1,但是由於RE1數值較小,RB1只能提供固定的電流量,當三極管的直流放大值,有很大的規格偏差時,會造成集極的電壓高低偏差,影響高水準信號的切割失真,只適合小信號放大使用。

中圖與左圖的偏壓模式相同,只是當用來作為高阻抗信號拾取功能之時,左圖的輸入阻抗會受限於RB1的數值,而中圖利用了正回饋的增阻效應,讓輸入信號電流無法通過RB1,輸入阻抗約等於RE1*Hfe。(此電路無法放大信號電壓,但可以使信號源的阻抗變低)

在電路使用上,一般都會以右圖的電路取代左圖,雖然兩者的放大倍數相同,輸入阻抗也差異不大,但是右圖在三極管的直流放大值,有很大的規格偏差時,可維持較穩定的集極直流電位。原因是直流放大值偏高時,集極電流變大使集極直流電位下降,而通過RB1的基極電流變小,使得集極電流變小,集極直流電位又恢復上升。這個電路的缺點是,當輸入阻抗較高時,集極輸出端的信號有部分會經由RB1回饋至輸入端造成損失。

左圖是目前最普遍的偏壓模式,除了避免前述的回饋損失之外,還能有穩定直流放大值偏差的效果,當直流放大值偏大時,射極及基極的電位升高,一方面通過RB1的電流降低,而另一方面經由RB2接地的電流量增加,使得集極電位維持穩定。

左圖的問題在於RE1兼具控制信號放大率與偏壓回饋的雙重任務,但是前者需要較低的阻值,而後者則需要較高的阻值,有可能無法做出適當的選擇。而右圖則區分任務,由RE2以較低阻值處理信號放大率,RE1以較高阻值處理偏壓回饋。


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