二、三極管基本電路原理和檢修
1、電路示例1——原理分析
雖然如此，為了更好地理解由三極管為核心構(gòu)成的放大或開關(guān)電路，我?guī)ьI(lǐng)大家設(shè)計一款最基本的三極管偏置電路，由對此簡易電路的分析，找到分析三極管電路原理的關(guān)鍵所在。
已知：供電電源電壓Vcc=10V；三極管β＝100；
要求：靜態(tài)Ic＝1mA；靜態(tài)Vc（三極管集電極電壓）＝5V?？芍@是一款簡易單電源供電的小信號放大器。為了不失真輸出信號電壓（有較好的動態(tài)范圍），通常將靜態(tài)Vc設(shè)置為Vcc 的1/2，那么動態(tài)輸出則是以5V為零點的上、下浮動的變化電壓（如圖1所示）。
電路設(shè)計：由電源電壓=10V和Vc＝5V、Ic＝1mA三個條件，得出Rc值。10V-5V/1mA＝5k；由β＝100，第一步得出Ib=10μA；第二步若忽略發(fā)射結(jié)0.5V左右電壓降，則10V/10μA=100 k。即RC決定了Ic，Rb決定了Ib。由兩只電阻完成了靜態(tài)工作點的建立。
1）靜態(tài)工作點
揀要點，三個明要素：Ib=10μA；Ic＝1mA；Vc＝5V。
一個暗要素：我們將Q1的c、e極之間，看作一個電阻，暫命名其為Rce。此時在靜態(tài)偏置狀態(tài)下，Vc即為Rce和Rc的分壓值，當(dāng)然可看出Rce = 5k，此為第四個要素。
在輸入信號作用下，其實是Rce的變化導(dǎo)致了輸出電壓Vc的變化。
需要注意：靜態(tài)工作點即零信號時的工作偏置狀態(tài)。此處的零信號并不一定是零電壓值。參見圖1的曲線圖，IN端即Q1的Vb約為0.5V；Vc=5V。
2）當(dāng)IN輸入信號使Ib在靜態(tài)基礎(chǔ)上有所上升時，必然導(dǎo)致Ic的同步上升。我們可以給出一個確定值以便進行定量分析。此時Ib↑=15μA；Ic↑＝1.5mA（Rce↓）；Vc↓＝2.5V（這都是據(jù)歐姆定律加減乘除算出來的，Rc兩端電壓降7.5V，Rce兩端當(dāng)然為2.5V）。
Ic↑的使Rc兩端的電壓降增大，Vc下降，從暗要素考慮，此時是Rce的變小，導(dǎo)致了Vc分壓點的電壓降低，那么可見Rce為一只可變電阻，而實際上，在放大區(qū)內(nèi)，三極管工作于可變電阻區(qū)，其c、e極之間，確實呈現(xiàn)一只可變電阻的特性！當(dāng)Vc=2.5V時，可知Rce由靜態(tài)時的5k變?yōu)楝F(xiàn)在的2k.。因而我在圖2干脆畫出這只電阻來，并標(biāo)示出各點電壓和電流值。
需要說明一下，三極管的控制特性為電流控制器件，此處在輸入回路關(guān)注的是輸入電流的變化而Vb值。這是因為：三極管的發(fā)射（PN結(jié)）結(jié)導(dǎo)通電壓是一個相對穩(wěn)態(tài)的值（稱門坎電壓如0.6V左右），而在此相對變化極小的Vb電壓范圍以內(nèi)，其流通電流值Ib卻有較大范圍以內(nèi)的變化。因而此時只關(guān)注Ib對Ic的影響。而從根本上來說，三極管是個電流控制器件或者為電流放大器，而電壓放大，是個間接的結(jié)果——接入負(fù)載電阻Rc的目的，即是將Ic變化轉(zhuǎn)化為Vc的變化。
可見，IN信號電壓上升使Ib在靜態(tài)基礎(chǔ)上往正方向變化時，Vc呈現(xiàn)反方向變化，從IN和OUT的關(guān)系看，為反相關(guān)系，由此可確定該放大器為反相放大器。
3）當(dāng)IN輸入信號使Ib在靜態(tài)基礎(chǔ)上有所下降時，必然導(dǎo)致Ic的同比例下降。我們也可以給出一個確定值以便進行定量分析。此時Ib↓=5μA；Ic↓＝0.5mA（Rce↑）；Vc↑＝7.5V。
Ic↓的使Rc兩端的電壓降減小，Vc上升。從暗要素考慮，此時是Rce的變大，導(dǎo)致了Vc分壓點的電壓上升。當(dāng)Vc=7.5V時，可知Rce由靜態(tài)時的5k變?yōu)楝F(xiàn)在的15k。
綜合以上2）、3）來看，輸入信號電流的變化范圍±5μA；放大100倍后，Ic變化范圍±0.5mA；其實是Rce由此產(chǎn)生了2k~15k的變化量，導(dǎo)致了輸出Vc變化范圍±2.5V。
若假定IN±0.1V的變化量，導(dǎo)致了Vc±2.5V的變化量，則可認(rèn)為該級放大器是25倍的電壓放大器，100倍的電流放大器。
或再掐頭去尾，在輸入信號作用下，Ib的變化導(dǎo)致Rce產(chǎn)生了約1.7k~45k的變化，從而Vc產(chǎn)生了1~9V（即±4V）的輸出變化。
在此區(qū)域內(nèi)，Ib的線性變化控制著Rce（Ic）的線性變化，使輸入、輸出電壓呈現(xiàn)反相的比例關(guān)系，三極管工作于可變電阻區(qū)，可稱之為線性放大器，即通常所說的模擬電路。
若使三極管出離受控區(qū)或線性放大區(qū)，進入至開關(guān)區(qū)后，有以下兩種情況。
4）進入飽合區(qū)的工作狀態(tài)
IN輸入信號電壓的上升，使Ib↑≥20μA；Ic↑＝2mA；Vc↓＝0V。此時因為Rc=5k，電源電壓=10V，Ib在20μA以上繼續(xù)增大至哪怕至毫安級，Rc流過的最大電流也只能是2mA，其兩端最大電壓降也只能10V，此時的Ic ＝2mA被稱為飽和電流。三極管工作于飽和狀態(tài)。
此時的Rce《》
5）進入截止區(qū)的工作狀態(tài)
IN輸入信號電壓的下降（Vb為0.3V以下至0V），使Ib↓＝0μA；Ic＝0mA；Vc↑＝10V。此時因Ic＝0mA，Rc兩端電壓降為0V，Q1等效于SW1斷開。三極管工作于截止?fàn)顟B(tài)。
此時的Rce》》Rc已經(jīng)不再具有可變電阻的特性，更適宜于用SW1的斷開來等效了。Q1已經(jīng)出離了放大區(qū)，進入了開、關(guān)區(qū)之二的截止區(qū)。若忽略集電極微弱漏電流的影響，則Vc也看作10V。
需要說明：
1）該電路定義為小信號電壓放大器，做為一個中間放大器，是和前級電路的輸出信號幅度、后級負(fù)載電路的輸入阻抗密切結(jié)合的。須有適宜的輸入信號電壓幅度和適宜的負(fù)載阻抗，才能滿足其電壓放大條件。
作為放大器應(yīng)用時，首先輸入信號是在合理的線性范圍內(nèi)才行。輸入信號電壓幅度應(yīng)在百毫伏級以內(nèi)，輸入信號電流應(yīng)在±10μA左右。若輸入信號導(dǎo)致Ib=0，或?qū)е翴b≥20μA時，此為非法信號！做為放大器應(yīng)用時，應(yīng)避免非法信號的出現(xiàn)，換句話說，非法信號的進入，說明前級電路已為故障狀態(tài)。
2）做為開關(guān)電路應(yīng)用時，應(yīng)避免小幅度漸變信號在輸入端的出現(xiàn)，此亦為非法信號！開關(guān)電路若進入放大區(qū)，麻煩就來了，如驅(qū)動繼電器時，會出現(xiàn)繼電器振動不能吸合，工作電流過大而燒毀等狀況。理想開關(guān)電路的輸入信號，即高、低電平。如Ib應(yīng)為60μA以上，以使三極管進入深度飽和，或Ib應(yīng)為0μA或負(fù)的截止電流，使三極管進入可靠截止?fàn)顟B(tài)，以保障電路的開、關(guān)特性。
3）上文5）種狀態(tài)，僅是信號電流角度來描述對三極管工作狀態(tài)的影響。以飽和狀態(tài)為例，三極管的飽和，其實還和多種因素相關(guān)。
a、和信號幅度相關(guān)，已述；
b、電路本身相關(guān)，如Rc取小時，若進入飽和狀態(tài)，就需要更大的輸入電流信號；取大時，會令飽和狀態(tài)提前；
c、后級電路的影響，負(fù)載阻抗過低，會提前進入飽和區(qū)；負(fù)載短路，則直接進入“假飽和區(qū)”。
因而檢修故障時，當(dāng)該級放大器異常，僅僅著眼于該級電路是不夠的，先確定信號和負(fù)載電路無問題，才對該電路下手，是正確的方法。
2、在線電壓法確電定路的工作狀態(tài)
三極管的工作在放大區(qū)、飽和區(qū)和截止區(qū)等三個區(qū)域內(nèi)進行轉(zhuǎn)換。放大器在工作中力爭避開飽和區(qū)和截止區(qū)；工作于飽和區(qū)和截止區(qū)的開關(guān)電路，在由截止到飽和或由飽和到截止的過程中，不可避免地在進入一個短時的放大區(qū)（當(dāng)然進入該區(qū)域的時間是越短越好），這都由相關(guān)的技術(shù)手段來保證。此不贅述。開關(guān)電路進入了放大區(qū)或放大器進入了開關(guān)區(qū)，都是電路出離了應(yīng)該有的“常態(tài)” 而進入了“故障態(tài)”。這可由靜態(tài)對發(fā)射結(jié)電壓值和集電極、發(fā)射極之間的電壓值這兩項檢測，來確定之。
放大區(qū)：Vbe約為0.5V左右，Vce約為二分之一的供電電源電壓；
飽和區(qū)：Vbe約為0.5V~0.7V左右，Vce約為0V；
截止區(qū)：Vbe約為0.4V~0V左右或0V以下的負(fù)壓（很少采用了），Vce約為電源電壓。
電路處于什么狀態(tài)，搭搭表筆（搭兩下）就可以知道了。