三极管放大电流时是非线性的。当使用三极管做小信号放大时,集电极电阻或者发射极电阻取值越小,后期的信号处理越简单。
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☆☆☆ 文字解析 ☆☆☆
下图是常见的三极管放大电路:
从图中可以看到,电路的输出端是三极管的集电极。
假设三极管现在处于正常的放大状态,则输出信号满足以下公式:
Vout=Vcc-(Ic*Rc)
从公式中可以看到,信号的输出主要跟Ic、Rc两个未知量有关。
其中,Ic与Ib的关系:
Ic=β * Ib
而三极管的β在实际的工作中是会变化的,下图是0805的β特性曲线:
从图中可以看到,其中的β会受到温度、Ic的变化而发生非线性变化。
现在假设β的理论值与实际值相差如下表所示:
Ib(uA)β理论值Ic理论值(mA)β实际值Ic实际值(mA)0.120020200200.220040220440.32006024072
从以上的变化规律可以看到,由于β的非线性,导致Ic与Ib不成等比的增长。
这也是三极管做电流放大时,Ic出现非线性的重要原因。
虽然说三极管放大的电流出现了非线性,但是输出信号是由Ic和Rc共同决定的,如下式:
Vout=Vcc-(Ib*β*Rc)
从公式可以看出,通过改变Rc的大小,可以调整β的非线性因素对最终输出信号的影响大小。
现在基于以上的假设,通过改变Rc的大小,可以看到Rc压降的差异。
Rc=10RIb(uA)β理论值Ic理论值(mA)Rc理论压降值0.1200200.2V0.2200400.4V0.3200600.6V
Ib(uA)β实际值Ic实际值(mA)Rc实际压降值0.1200200.2V0.2220440.44V0.3240720.72VRc=100RIb(uA)β理论值Ic理论值(mA)Rc理论压降值0.1200202V0.2200404V0.3200606V
Ib(uA)β实际值Ic实际值(mA)Rc实际压降值0.1200202V0.2220444.4V0.3240727.2V
从以上的表格可以知道,当电阻Rc取值100R时,Rc的理论压降值与实际的压降值相可达1V以上;
而当电阻取值10R时,Rc的理论压降值与实际的压降值相差在mV级别。
尽管Rc=10R与Rc=100R的压降变化规律是一致的,但是当Rc取值小时,其在后期的信号处理方面具有很大的优势。