【模擬電子技術Analog Electronics Technology 5】——晶體三極管基極和集電極電阻有什麼作用？

在各類書籍中，我們常常能夠看到這樣的電路：

大家在一開始學習的時候有沒有和博主一樣的疑問：三極管中基極和發射極連的電阻有啥作用？
在下面的博文中，我將和大家一一解答（如果有哪裏不妥歡迎大家在評論區指正）

1. 集電極電阻的作用

我們先設$V_{CC} = 12V, V_{BB} = 5V$，集電極電阻有兩個作用：

1. 在放大狀態時，$R_{c}$可以將電流信號轉化爲電壓信號。這話怎麼說呢？由於輸入的電流$i_{B}$是在變化的，那麼在放大狀態時，由$i_{C} = βi_{B}$可知，$i_{C}$也在變化。在存在$R_{c}$的情況下，$i_{C}$的變化就會導致$R_{c}$上的電壓變化，從而使得集電極電壓會隨$i_{B}$發生變化。 如果沒有$R_{c}$，那麼加在集電極上的電壓始終都是12V，即使$i_{C}$會隨着$i_{B}$增大，集電極電壓始終不會改變
2. $R_{c}$還會使三極管能夠進入飽和狀態，我們知道，當三極管進入飽和狀態時，集電極和基極之間的PN結是正偏的，也就是說，在飽和狀態時，基極電壓大於集電極電壓。我們先考慮沒有$R_{c}$的情況：那麼集電極的電壓一直都是12V，怎麼可以會比基極電壓小？更談不上正偏了，因此此時三極管無法進入飽和狀態。而如果存在$R_{c}$，在放大狀態下，隨着$i_{B}$的增大，$i_{C}$也在增大，導致$R_{c}$上的電壓增大，進而使得集電極上的電壓減小，最終會小於基區電壓，三極管飽和。

2.基極電阻的作用

還是設先設$V_{CC} = 12V, V_{BB} = 5V$。同樣，基極電阻也有兩個作用：

1. 限流：其實三極管的基區和發射區之間存在一個內阻$r_{be}$，不太大，如果我們不加$R_{b}$，那麼$i_{B}$可能很大，而經過放大的$i_{C}$就更大了，三極管也承受不了這麼大的電流，所以很有必要在基極連接一個電阻以起到限流的作用
2. 提供偏置電流
   我們來看看下面的電路圖：

這裏的$R_{b}$提供靜態偏置電流，我們來看看怎麼理解：
首先我們的輸入信號$U_{i}$一般是交直流混合信號，我們舉個例子，比如輸入信號像下面這樣：

一開始$U_{i}$確實自帶了直流偏置，但是我們得先把它過濾掉（因爲我們向讓輸入信號的直流偏置受我們控制，爲什麼呢？請大家看看第一張圖中的實現波形，那是正弦函數疊加了原本的直流偏置後的波形，那些在負半軸的信號，還有一些低於三極管開啓電壓的信號無法被放大，也就是會出現信號的失真），因此，我們需要人爲地給它單獨加上新的直流偏置，讓疊加了這個新直流偏置的信號的最小電壓都可以大於三極管的開啓電壓，這樣纔會實現不失真的放大

而$R_{b}$就是我們產生新的直流偏置的關鍵了，我們先看上面上面這個電路圖，如果不考慮交流信號，只考慮直流信號，那麼我們可以畫出它的直流分量圖（這也是我們後面會學習到的圖解法）

我們可以看到左邊支路的電壓爲$V_{CC}$，經過電阻$R_{b}$的分壓之後，加在BE極以及電阻$R_{e}$上的直流電壓就等於$V_{CC} - R_{b}$，（這個直流電壓就是我們一會兒要加在交流分量上面的），通過合理地選區$R_{b}$的大小，我們就可以讓原本微弱的交流信號疊加上一個合理大小的直流分量，從而使信號經過放大後不失真

有了這些分析基礎，在下一篇博文中，我就會和大家一起分析基本共射放大電路的原理，see you！