晶体管的原理

导论

晶体管使我们电子世界得以转动。他们至关重要,几乎在每个现代电路中相当于控制的源头。有时你能看到他们,但平常更多的时候他们深深地隐藏在集成电路中。在本教程中我们将向你介绍我们身边最常见晶体管的基础知识︰ 双极结型晶体管 (BJT)。

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量少分立的晶体管可以用于创建简单的电子开关、 数字逻辑和信号放大电路。而数以千计、 数以百万计甚至数十亿的晶体管相互联系并嵌入到微小的芯片中,用以创建计算机存储器、 微处理器及其他复杂的 IC。

本教程覆盖面

读完本教程,我们想要你对晶体管是如何工作的有广泛的了解。我们不会深入探讨半导体物理或等效模型,但我们将深入主题使你就会明白如何将晶体管用作开关或放大器。

本教程分为几节,涵盖:

• 符号,引脚和结构 —— 解释晶体管三个引脚之间的差异。

• 扩展类比水(的电路) —— 回到水类比(的电路)解释晶体管的行为像一个阀门。

• 操作模式 —— 概述晶体管的四个可能的操作模式。

• 应用一︰ 开关 ——应用电路展示晶体管如何尽可能以电子方式来控制开关。

• 应用二︰ 放大器 —— 更多的应用电路,这部分展示晶体管如何放大电压或电流。

• 有两种类型的基本晶体管︰ 双极结型 (BJT) 和金属氧化物场效应型 (MOSFET)。在本教程中我们将专注于 BJT,因为它是稍微容易理解。深入了解到晶体管类型,其实BJT有:NPN 和 PNP两个类型。通过把我们早期的讨论限制在 NPN使我们的重点会更加集中。通过缩小我们的焦点 —— 得到对 NPN 扎实的理解 ——PNP(或 MOSFET)通过与NPN比较区别会更容易理解。

推荐阅读

本教程之前,我们强烈建议浏览这些教程︰

• 电压、 电流、 电阻和欧姆定律 ——电子基础知识导论。

• 电力基础知识 — — 我们将谈谈电力作为电子的流动并去发现那些电子如何在本教程中流动。

• 电功率 —— 晶体管的主要应用之一是放大 —— 增加信号的功率。增加力量意味着我们可以增加电流或电压,并能在本教程中找出原因。

• 二极管 —— 晶体管是一种半导体器件,就像一个二极管。在某种程度上,它是你把两个二极管堆叠在一起,把他们阳极绑在一起会得到的东西。理解二极管的工作原理会揭露的晶体管运作。

符号,引脚和结构

晶体管基本上是三端器件。对双极结型晶体管 (BJT),这些引脚被标为集电极 (C)、 (B)基极与发射极 (E)。NPN 和 PNP 晶体管的电路符号如下︰

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一个 NPN 和 PNP 的唯一区别是发射极上箭头的的方向。Npn 型发射极上的箭头指出,在 PNP 指入。记住这这是有用助记键︰NPN: Not Pointing iN

向后逻辑,但它有效 !

晶体管结构

晶体管依靠半导体去实现他们的魔法。半导体是一种不是很纯的导体 (像铜线),但也不是绝缘体 (如空气) 的材料。—— 如何轻松地让电子流动 — 半导体的电导率取决于变量,如温度或更多或更少的电子的出现。让我们简要地看看引擎盖下面的晶体管。别担心,我们不会深入探讨量子物理学。

作为两个二极管的晶体管

晶体管有点像另一个半导体组件的扩展︰ 二极管。在某种程度晶体管是两个阴极 (或阳极) 绑在一起的二极管

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到发射极的连接;它与示意性符号上箭头的方向是匹配的,并显示你当前打算从哪条路流过晶体管。

用二极管表示是开始学习的好办法,但也不准确。不要把你对晶体管操作的理解基于该模型(绝对不要试图将它复制到线路板,它不会工作)。还有一大堆的不可思议的量子物理级别的东西在控制着三端之间的相互作用。

(如果你需要测试的晶体管的话这种模式是有用的。使用万用表的二极管 (或电阻) 的测试功能,你可以测量跨 BE 和 BC 的终端,以检查存在的这些”二极管”)。

晶体管结构和操作

晶体管是三个不同层面的半导体材料共建堆叠而成。这些图层有多余的电子添加到他们中 (这个过程称为”掺杂”),和其他人有流失的电子 (”空穴”—— 缺少电子)。有多余的电子的半导体材料称为 n 型 (n 为负的因为电子拥有一个负电荷) 和流失电子的材料称为 p 型 (阳性)。晶体管是由 n在p上 而 p在 n上堆叠或  p在n上而n 在 p上 创建的。

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 npn 型的简化图的结构。注意到任何首字母缩写词的起源吗?

像一些挥手一样,我们可以说电子可以从 n 地区很容易流到 p 区,只要他们有了一点力量 (电压)推动他们。但从 p 区流向 n 区却真的很难 (需要大量的电压)。但一种晶体管特殊之处—— 使我们两个二极管模型显得过时的部分 ——在于,电子可以很容易从流向 p 型的基极到 n 型集电极,只要是因为基极-发射结正向偏置的事实(意思是基极比发射极有更高的电压)。

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NPN 晶体管设计将电子从发射极传递到集电极 (所以常规电流流向是从集电极到发射极)。发射极发射”出”电子到基极,基极控制发射出的电子数目。发射电子的大多数是由集电极”收集”,然后集电极将它们发送到下一个部分的电路。

一个PNP 以相似但相反的方式工作。基极仍然控制电流流动,但该电流流向相反的方向 ——从发射极到集电极。发射极发射出的”空穴”(缺少电子的概念)而不是电子由集电极收集


晶体管有点像电子阀。基极的脚就像你可能会去调整的句柄,允许更多或更少的电子从发射极流动到集电极。让我们来进一步探讨这个比喻…

拓展水类比(电路)

如果你最近一直在阅读大量的电力概念教程,您可能习惯于水类比。我们说电流是类似于水的流量,电压是推动水通过管道的压力和电阻是管的宽度。

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毫不奇怪,水类比也可以扩展到晶体管︰ 晶体管就像水阀 —— 我们可以使用它来控制流量的比率。

我们可以使用的阀有三种状态,,其中每个状态对每个系统中的流量有不同的影响。

1) 打开——短路

一个可以完全打开、允许水自由流动的阀门 —— 通过的阀门即使不是现在的。

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类似的,在正确的连接下,晶体管的集电极和发射极可以看作断路。电流自由地流过集电极,流出发射极。

2)关闭——开路

当它关闭时,阀可以完全停止水的流量。

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同样的,晶体管可以用于创建在集电极和发射极管脚之间的开路。

3) 线性控制流动

通过一些精确的调整,阀可以被调整到能精细地控制流量到某个点,这个点处于完全打开和关闭之间

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晶体管可以做同样的事情 —— 线性地控制电流,使电路处于完全关闭 (开路) 和充分 (短路)之间。

从我们水的类比法看出,管的宽度是类似于电路中的电阻。如果阀可以精细调整管的宽度,那么晶体管可以精细调整集电极和发射极之间的电阻。所以,在某种程度上,晶体管就像一个可变的可调电阻。

放大功率

还有另一个类比,我们可以理解成这个。想象一下,用阀的小小转变,你可以控制胡佛水坝的流动大门的流量。你可能投入很少的力量去扭转该旋钮有可能创建一支数千倍强的力量。我们正在伸展这个类比到它的极限,将也这个想法延续到晶体管。晶体管是特别的因为他们可以放大电信号,低功率信号可以转变成更高功率的相同信号。

工作模式

不像电阻,电阻要求电压和电流之间的线性关系,晶体管是非线性器件。他们有四个不同的操作模式,这些模式由通过它们的电流来说明。(当我们谈到电流通过一个晶体管,我们通常是指电流从一个 NPN集电极流向发射极。)

晶体管四种工作模式是

• 饱和 —— 晶体管就像短路了。电流自由地从集电极流向发射极

• 截止 —— 晶体管就像开路了。没有电流从集电极流向发射极

•正向放大 —— 从集电极到发射极的电流正比于流入基极的电流。

• 反向放大 ——像主动模式,电流正比于基极电流,但它在反向流动,从发射极流向集电极 (不,确切地说,晶体管是根据用途而设计的)。

若要确定一种晶体管处于哪种模式,我们需要看看三个引脚间的电压,以及它们是如何相互联系。电压从基极到发射极 (VBE),和晶体管从基极到集电极 (VBC) 设置的模式︰

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面简化的象限图显示了在这些终端的正负电压如何影响了晶体管的模式。实际上它更复杂得多。

让我们单独看看这四个晶体管模式;我们会探讨如何将元器件放到该模式下,和它对电流的流动有什么影响。

注︰ 此页面大部分集中在 npn 型晶体管的构成。要了解一个 PNP 晶体管的工作原理,只要简单地翻转极性或 > 和 <符号。

饱和模式

饱和是晶体管的一种模式。在饱和模式下的晶体管就像集电极和发射极短路了。

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在饱和模式下晶体管内的两个”二极管”正向偏置。这意味着 VBE必须大于 0, VBC也是。换句话说,VB 必须高于 VE 和 VC

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因为从基极到发射极的结点看起来就像一个二极管,在现实中,VBE 必须大于阈值电压才能进入饱和。这电压降有很多缩写 —— Vth,Vγ,和 少数用Vd —— 晶体管间的实际值是不同的(更远的说还受温度影响)。对于许多的晶体管 (室温) 我们可以估计这压降是 0.6V。

另一个现实太让人失望︰在发射极和集电极之间不会有完美的传导性。小电压降将在这些节点之间形成。晶体管数据表将定义此电压作为 CE 饱和压降VCE(sat)  —— 集电极到发射极的饱和电压。此值通常是 0.05 -0.2V左右。此值表示 VC 必须略大于 VE (两者仍然较小于 VB) 使得晶体管处在饱和模式下。

截止模式

截止模式与饱和模式相反。在截止模式的晶体管处于关闭状态 ——没有集电极电流,因此没有发射极电流,看上去几乎像开路。

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晶体管要进入截止模式,基准电压必须少于发射极和集电极的电压。VBC 和 VBE两者都必须为负数。

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 实际上,VBE 可以在0V 到Vth (~0.6V) 之间的任意位置来实现截止模式。

正向放大模式

要运行在主动模式下,晶体管 VBE 必须大于零,VBC 必须为负值。因此,基极电压必须小于集电极电压,但大于发射极电压。这也意味着集电极必须大于发射极。

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实际上,我们需要从基极到发射极 (VBE)的非零正向压降 (简称 Vth,Vγ 或 Vd) “打开”晶体管。通常这个电压通常是 0.6V左右。

在正向模式中放大

主动模式是晶体管的最强大的模式,因为它将设备转变成放大器。进入基极的电流放大了从集电极进从发射极出的电流。

晶体管的增益 (放大倍数)使用的速记符号是 β (你可能把它看作 βF 或 hFE)。β  把基极电流 (IB) 和集电极电流 (IC)线性联系起来:

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晶体管的β的实际值有所差异。通常大约是 100,但可以在50 至 200…甚至 2000 的范围内变化,主要取决于你正在使用哪种晶体管和有多少电流流过晶体管。例如,如果你的晶体管有 100 β,这意味着 1mA 从基极输入的电流可以产生 100mA 电流流过集电极。

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 主动模式模型VBE = Vth 和 IC = βIB

发射极电流 IE是怎么样的?在主动模式下,集电极和基极的电流进入元器件,和 IE 出来。为了得出发射极电流与集电极电流的关系,我们有另一个常量值︰ α。 α是共基电流增益,它涉及以下电流关系︰

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α是通常非常接近,但不超过 1。这意味着在主动模式下IC 是非常接近,但小于 IE

你可以使用 β 计算 α 或反之亦然︰

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比如,如果 β 是 100,这意味着 α 是 0.99。所以,举个例子,如果 IC 是 100mA,那么IE 是 101mA。

反向放大模式

像饱和是截止的相反模式,正向放大模式相反的模式是反向放大模式。晶体管在反向主动模式下进行工作,甚至放大,但电流流动在相反的方向,从发射极到集电极。反向主动模式的缺点是 β (在本例中的 βR) 小得多。

晶体管在反向主动模式下,发射极电压必须大于基极电压,基极电压必须大于集电极电压 (VBE<0 and=”” Vbc=””>0)。

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晶体管并不经常工作在反向主动模式。很好,知道它的存在,但它很少设计到应用程序。

与PNP的关系

我们已经讨论过此页面上的每样东西后,我们仍然只覆盖BJT范围的一半。PNP 晶体管是怎么样的?PNP 的工作很像 NPN 的 — — 他们有相同的四种模式 —— 但一切都相反。要找出一个 PNP 晶体管处于哪种模式,把所有的 < 和 > 符号取反。

例如,要使PNP处于饱和状态 VC 和 VE 必须高于 Vb。你把基极拉低去打开 PNP,并使基极高于集电极和发射极可将晶体管关闭。而且,把PNP 处于主动模式,VE 必须比 VB有更高的电压,VB必须高于 VC。

总结:

VOLTAGE RELATIONS NPN MODE PNP MODE
VE < VB < VC Active Reverse
VE < VB > VC Saturation Cutoff
VE > VB < VC Cutoff Saturation
VE > VB > VC Reverse Active

NPN晶体管和PNP晶体管另一个相反的特性是电流的流向。在主动和饱和模式下,在 PNP电流从发射极流向集电极。这意味着发射极通常必须比集电极有更高的电压。

如果你充分理解了概念性的东西,那么就进入下一节学习。学会一种晶体管的工作原理的最佳的方式是在实际的电路研究它。让我们看看一些应用程序!

应用程序一:开关

晶体管的最基本的应用之一是使用它来控制流到电路另一部分的功率 —— 把它作为一个电源开关使用。当晶体管在截止或饱和模式下,晶体管就可以创建有二进制通断影响的开关。

晶体管开关是电路堆积模块的关键;它们用于使用逻辑门,去创建微控制器、 微处理器及其他集成电路。下面是几个示例电路。

晶体管开关

让我们看看最基本的晶体管开关电路︰ NPN 开关。在这里我们使用 NPN来控制大功率 LED:

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我们控制输入从基极流入、 输出绑在集电极,和发射极保持在一个固定的电压。

正常的开关需要转动的致动器,但此开关被基极引脚的电压控制。一个单片机 I/O 引脚,像在 Arduino 上,可以被编程为走高或低,打开或关闭LED。

当基极电压大于 0.6V (或可能是你晶体管 Vth 的值) 时,晶体管开始饱和,看起来像集电极和发射极之间的短路。当基极电压小于 0.6V 时晶体管处于截止模式 —— 没有电流因为它看起来C和E之间像一个开路。

上述电路被称为低侧开关,因为开关 —— 我们的晶体管 —— 是在电路低端 (地面)。或者,我们可以使用一个 PNP 晶体管打造高侧开关︰

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类似于 npn 型电路,基极是我们的输入,和发射极固定在一个恒定的电压。不过这一次,发射器在高电压,而负载连接晶体管到地面。

该电路工作也基于 npn 型的开关,但这里有一个巨大的差别︰ 若要”打开”负载那么基极电压必须低。这可引起矛盾,尤其是如果负载的高电压 (这幅画里的 VCC) 高于我们控制输入的高电压。例如,如果你试图使用 5V工作的 Arduino去控制 12V 电机开关,那么此电路将不工作。在这种情况下是不可能把开关关掉的,因为 VB 总是会比VE少。

基极电阻

你会注意到每个电路都在控制输入和晶体管的基地之间使用一个串联电阻。别忘了添加这个电阻 !没有基极电阻的晶体管就像没有限流电阻的 LED。

回想一下,在某种程度上,晶体管只是一对相互关联的二极管。我们在基极-发射极二极管正向偏置时打开负载。二极管只需要 0.6V 就能打开,比那更高的电压将意味着更大的电流。一些晶体管只可允许最大为 10-100mA 的电流流过它们。如果你提供一个比最大额定电源大的电流,晶体管可能炸毁。

在控制源和基极之间的串联电阻限制电流流进基极。基极-发射极节点可以得到 0.6V压降,而电阻可以得到的剩余电压压降。电阻,和通过它的电压值将限定电流大小。

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电阻必须要足够大,以有效地限制电流,也要足够小,以足够通过基极电流。1mA 到 10mA 通常会是足够的,但还要检查你晶体管数据表以确保正确。

数字逻辑

晶体管可以组合来创建我们所有基本的逻辑门︰与、或、非。

(注︰ 这些天 MOSFET 比BJT更有可能用来创建逻辑门。 Mosfet 更有效率,这使他们成为更好的选择。)

逆变器

这里是一个由晶体管电路实现的逆变器,或者说“非”门:

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由晶体管构成的逆变器

如果基极为高电压将打开晶体管,这将有效地连接集电极和发射极。由于发射极直接接地,集电极也将接地(虽然的电压会略高于集电极,大约在VCE(SAT)~ 0.05-0.2v)。另一方面,如果输入的是低电压,晶体管看起来像一个开路,输出将上拉到VCC

(这实际上是一个基本的晶体管接法,称为共发射极接法。下面会有更多关于这的内容。)

与门

这里有一个由一对晶体管构成的双输入与门。

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由一对晶体管构成的双输入与门

如果任一个晶体管被关闭,那么另一个晶体管集电极的输出将被拉低。如果这两个晶体管都打开(基极都是高电压),那么该电路的输出也是高电平。

或门

这里有一个双输入的或门:

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由晶体管构成的双输入或门。

在该电路中,如果任一(或两者)A或B是高的,即各自的晶体管将打开,并拉高输出。如果两个晶体管都关闭,输出通过电阻被拉低。

H桥

H桥是一个基于晶体管的可驱动电机顺时针和逆时针转动的电路。这是一个常用的令人难以置信的的电路,无数的机器人都需要通过它获得向前和向后移动的驱动力。

从根本上说,一个H桥是由四个晶体管与两输入和两输出线组成:

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你能猜猜为什么它叫做H桥吗?

(注:经常见到一个精心设计由反激二极管,基极电阻和施密特触发器构成的H桥)

如果两个输入是相同的电压,电机的输出将是相同的电压,而电机将无法旋转。但是,如果两个输入是相反的,电机将在一个方向上旋转。H桥有一个真值表,看起来像这样:

INPUT A INPUT B OUTPUT A OUTPUT B MOTOR DIRECTION
0 0 1 1 Stopped (braking)
0 1 1 0 Clockwise
1 0 0 1 Counter-clockwise
1 1 0 0 Stopped (braking)

振荡器

振荡器一个能产生在高和低的电压之间振荡周期性信号的电路。振荡器被用于各种各样的电路中:从简单的闪烁LED到产生一个时钟信号来驱动一个微控制器。有很多的方法来创建一个振荡器电路,包括石英晶体,运算放大器当然也包括晶体管。

下面是一个振荡电路的例子,我们称之为非稳态多谐振荡器。通过反馈,我们可以使用一对晶体管创建两个互补的振荡信号。

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除了这两个晶体管,电容器是这个电路的真正关键。电容的充电和放电会导致两个晶体管交替开启和关闭。

 

通过分析这个电路可以很好地学习晶体管和电容。首先,假设C1充电(存储着高电压),C2放电,Q1和Q2是关闭的。下面是发生了什么:

  • 如果Q1打开,然后C1的左侧(原理图上)被连接到0V。这将允许C1通过Q1的集电极放电。
  • 当C1放电,C2通过小电阻–R4快速充电。
  • 一旦C1完全放电,其右侧电压将被拉到0.6V,这将打开Q2。
  • 在这一点上我们交换态:C1放电,C2充电,Q1和Q2是关闭。现在我们在另一个方式做同样的推导。
  • Q2在打开状态则C2被允许通过Q2的集电极放电。
  • 当Q1截止,C1通过R1可以充电。
  • 一旦C2完全放电,Q1将回到我们开始的状态。

你可能很难理解。你可以在这里找到这个电路的另一个出色的演示。

由C1,C2,R2和R3(取特定的值,并保持R1和R4的阻值相对较小),我们可以设置我们的多谐振荡器电路的速度:

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所以,在电容和电阻设置为10µF和47kΩ时,我们的振荡频率约为1.5 Hz。这意味着每一个LED的闪烁频率为每秒1.5次。

正如你看到的那样,这里有成千上万个由晶体管构成的电路。但我们仅仅只了解了表皮。这些例子主要是显示晶体管如何可以作为一个开关被用于在饱和和截止模式,那么用于放大时呢?下面有更多的例子!

应用二:放大器

一些最强大的晶体管的应用涉及放大:把一个低功率信号转换成一个更高的功率。放大器可以提高信号电压,从µV范围内转换成更有用的mV或V级。或者他们可以放大电流,用于把光电二极管产生的µA级电流放大。甚至有这样的放大器,使电流流入,并产生一个更高的电压,反之亦然(分别称为互阻和跨导)。
晶体管是许多放大电路的一个重要组成部分。看似有无限种类的晶体管放大器在那里,但幸运的是,他们很多是基于这些更基本的电路。请记住这些电路,并与他们的类型匹配,你可以理解更复杂的放大器。

常见的配置

三种最基本的晶体管放大器是:共发射极、共集电极和共基极。每一种晶体管放大器都有一个固定的节点接到一个固定电压(通常是接地),而其他两个节点是分别是放大器的输入和输出。

共发射极

共发射极是一个比较常见的晶体管的用法。在该电路中,发射极与基极和集电极(通常是GND)的电压捆绑在一起。该基极作为信号输入,集电极做为输出。

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共发射极电路也是很常见的,因为它非常适合于电压放大,特别是在低频率。他们能很好地放大音频信号,例如。如果你有一个小的1.5V的峰峰值输入信号,你可以使用一个稍微复杂的电路放大到一个更高的电压,如:

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一个不同的共射接法,虽然,是它将输入信号反转(把它和逆变器的最后一页比较)。

共集电极(射极跟随器)

如果我们把集电极引脚到一个共同的电压,使用基极作为一个输入,发射器作为一个输出,我们有一个共同的集电极。此配置也被称为射极跟随器。

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共集电极没有电压放大(事实上,电压会低于电压0.6V)。因为这个原因,这个电路有时被称为电压跟随器。
该电路作为电流放大器具有很大的潜力。除此之外,高电流增益与近单位电压增益相结合,使该电路成为一个很棒的电压缓冲器。电压缓冲器防止负载电路干扰电路驱动。
例如,如果你想提供1V到负载,你可以用简单的方式,使用一个分压器,或者你可以使用一个射极跟随器。

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当负载变大(相反,意味着电阻降低),分压器电路的输出会下降。但发射极跟随器的电压输出保持稳定,无论负载是多少。更大的负载不能“加载到”一个发射极跟随器,就像他们可以有较大的输出阻抗。

共基极

我们将讨论共基极接法来结束这一部分,但这是这三种接法里面最不常见的。在一个公共的基础放大器中,发射极输入,集电极输出。而基极共用。

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常见的共基接法像反射极跟随器。这是一个相当好的电压放大器,而且电流输入约等于电流输出(实际上是电流输入略大于电流输出)。
共基极电路最适合作为电流缓冲区。它可以将一个低输入阻抗的输入电流,得到几乎相同的电流到一个更高的阻抗输出。

总结

这三个放大器接法是许多更复杂的晶体管放大器的心脏。他们每个都有各自照亮的应用领域,无论是放大电流,电压,还是作为缓冲。

COMMON EMITTER COMMON COLLECTOR COMMON BASE
VOLTAGE GAIN Medium Low High
CURRENT GAIN Medium High Low
INPUT IMPEDANCE Medium High Low
OUTPUT IMPEDANCE Medium Low High

多级放大器

我们可以继续讨论各种各样的晶体管放大器。这里有几个的例子来显示当你把单级放大器连接起来时发生了什么:

达林顿

达林顿放大器将两个共集放大器连接起来创造一个高电流增益放大器。

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电压输出大约等于输入的电压(略低1.2v-1.4v),但电流的增益由两个晶体管决定。这个β2高于10000!

达林顿对是一个伟大的工具,如果你需要通过一个非常小的输入电流来驱动大的负载。

差分放大器

差分放大器放大两输入信号的差值。这是一个反馈电路的关键部分,其中的输入与输出进行比较,以产生下一个的输出。

这里是基础的差分放大器:

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该电路也被称为长尾对。它是一对常见的发射极电路,相互比较,以产生一个差分输出。两个输入被施加到晶体管的基极上,输出是两个集电极的差分电压。

推挽放大器

在许多多级放大器中,推挽放大器是非常有用的最后一级。这是一个高效的功率放大器,经常用来驱动扬声器。
推挽放大器基本使用NPN和PNP晶体管,都用作共极接法:

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该推挽放大器并没有真正的放大电压(电压输出将略小于输入),但它能够放大电流。这在双极性电路中特别有用(那些正和负电压电源),因为它可以从正电源“推”电流进入的负载,并“拉”电流,并将其沉入负电源。

如果你有一个双极性电源(或即使你不),推拉是一个很棒的的最后一级的放大器,作为负载的缓冲区。

把它们放在一起(运算放大器)

让我们来看看一个典型的例子,一个多级晶体管电路:一个运算放大器。能够识别常见的晶体管电路,并了解他们可以在学习的路上给你很大的帮助!这是一个lm3558电路,一个简单的运算放大器:

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这里肯定比你想象的更复杂,但是你可能会看到一些熟悉的拓扑结构:

  • Q1,Q2,Q3,Q4,表示单输入的一级。看起来很像普通的集电极(Q1和Q4)为差分放大器,对吗?它只是看起来颠倒的,因为它们是PNP型的。这些帮助构成晶体管放大器的输入差分级。
  • Q11和Q12是第二级的一部分。Q11是共集电极,Q12是共发射极。这对晶体管将信号从Q3集电极进入缓冲区,并产生一个高增益的信号进入下一级。
  • Q6和Q13是最后一级的一部分,他们应该看起来熟悉(特别是如果你忽略掉RSC)–是推挽!这一级缓冲输出,允许它驱动更大的负载。
  • 还有各种其他常见的配置在那里,我们还没有谈论。Q8,Q9配置为一个电流镜,它复制一个晶体管的电流量到另外一个晶体管。

有这么多令人崩溃的复杂过程,我们不会指望你会知道在这个电路中发生了什么,但如果你可以开始找出常见的晶体管电路,你就能对此做一个简单的分析!

(注:文章来源于Sparkfun社区)

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