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电压跟随器

第5章 - 离散半导体电路

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零件和材料

  • 一个NPN晶体管型号2N2222或2N3403推荐(Radio Shack目录# 276-1617是一个包含15个NPN晶体管的包,非常适合这个和其他实验)
  • 两个6伏电池
  • 两个1 kΩ电阻器
  • 一个10 kΩ电位器,单匝,线性锥度(Radio Shack catalog # 271-1715)

注意并非所有晶体管都共享相同的终端名称,或引脚,即使它们共享相同的身体外观。这将决定如何将晶体管连接在一起以及其他组件,因此请务必从制造商的网站上轻松获得制造商的规格(组件数据表)。

注意,晶体管的封装甚至制造商的数据表可能显示不正确的终端标识图!强烈推荐使用万用表的“二极管检查”功能来双重检查引脚身份。

有关如何使用万用表识别双极晶体管端子的详细信息,请参阅本书系列的半导体卷(第III)的第4章。

交叉参考

电路课程,第3卷,第4章:“双极结晶体管

学习目标

  • 当没有与地面实际连接时,电路“地面”的目的
  • 使用分流电阻测量带电压表的电流
  • 测量放大器电压增益
  • 测量放大器电流增益
  • 放大器阻抗变换

原理图,示意图

插图

指令

再次注意,您为这个实验选择的晶体管可能没有这里显示的相同的终端名称,因此图中显示的面包板布局可能不适合您。在我的插图中,我从左到右展示了所有标有“CBE”端子的to -92封装晶体管:集电极、基极和发射极。

这对于2N2222晶体管和其他一些是正确的,但不是所有人;甚至没有所有NPN型晶体管!像往常一样,请咨询制造商了解您选择的特定组件的详细信息。

对于双极结晶体管,很容易用万用表来验证终端分配。的电压跟随器是最安全、最简单的晶体管放大器电路。

其目的是为负载提供大致相同的电压,以及输入放大器但在更大的电流下的电流。换句话说,它没有电压增益,但它确实具有当前增益。

请注意,电源的负(-)侧在要连接的原理图中显示地面,如图左下角的符号所示。这并不一定代表连接到实际的地球。

它的意思是电路中的这一点 - 以及IT电气通用的所有点 - 构成电路中所有电压测量的默认参考点。自从电压通过必要性是两个点之间的数量,在电路中指定的“常见”参考点,使我们能够在该电路中具有特定电压的有意义的电压。

例如,如果我要谈到电压晶体管的底座(V.B),我指的是在晶体管的基极和电源的负侧(地)之间测量的电压,红色探针接触基极,黑色探针接触地面。一般来说,谈论电压是毫无意义的单点,但具有用于电压测量的隐式参考点使得此类语句有意义:

构建该电路,并测量输出电压与输入电压有几个不同的电位计设置。输入电压是电位器刮水器处的电压(刮水器和电路接地之间的电压),而输出电压是负载电压电压(负载电阻的电压,或发射极电压:发射器和电路接地之间)。

您应该看到这两个电压之间的密切关系:一个只是比另一个大一点(大约0.6伏左右?),但输入电压的变化几乎等于输出电压的变化。因为输入之间的关系改变和产出改变接近1:1,我们说这个放大器的交流电压增益接近1。

不是令人印象深刻的,是吗?现在通过晶体管基座(输入电流)与电流通过负载电阻(输出电流)测量电流。在打破电路之前插入您的电流表进行这些测量,请考虑另一种方法:测量电压横跨基座和负载电阻,其电阻值已知。

使用欧姆定律,通过每个电阻器的电流很容易计算:将测量的电压除以已知的电阻(I=E/R)。这个计算是特别容易的电阻1 kΩ值:将有1毫安的电流每伏特下降通过他们。

为获得最佳精度,您可以测量每个电阻的电阻而不是假设1kΩ的精确值,但对于该实验的目的而言,它对此并不重要。当使用电阻通过“将电流转换为相应的电压来进行电流测量时,它们通常被称为分流器电阻器。

您应该期望在该放大器电路的输入和输出电流之间找到巨大差异。实际上,对于在低电流水平下运行的小信号晶体管,其超出超过200的电流收益并不罕见。

这是电压跟随电路的主要目的:提高“弱”信号的电流容量,而不改变其电压。另一种考虑电路功能的方法是阻抗

该放大器的输入侧接受电压信号而不绘制电流。该放大器的输出侧可提供相同的电压,但仅通过负载电阻和晶体管的电流处理能力的电流限制。

在阻抗方面,我们可以说,该放大器具有高输入阻抗(电压缩小电流绘制的电压)和低输出阻抗(电压降低,几乎无限的电流采购容量降低)。

计算机模拟

SPICE节点编号示意图:

Netlist(制作一个包含以下文本的文本文件,逐字逐句):

电压跟随器V1 1 0 RPOT1 1 2 5K RPOT2 2 0 5K RBASE 2 3 1K Rload 4 0 1K Q1 1 3 4 MOD1 .MODEL MOD1 NPN BF = 200 .dc V1 12 12 1 .print DC V(2,0)V(4,0)v(2,3).end

当这个模拟通过香料程序显示输入电压为5.937伏,输出电压为5.095伏,输入电流为25.35µA (2.535E-02伏在1 kΩ R上跌落)基地电阻)。输出电流当然是5.095 mA,从输出电压5.095伏通过负载电阻正好1 kΩ推导出来。

你可以通过调整R的值来改变电路中“电位器”的设置pot1和R.pot2,总是保持他们的总数在10 kΩ。

相关工作表: