npn三極管實現任意電壓調節


NPN三極管本身不能直接實現任意電壓調節,但可以通過與其他元件組成電路來實現這一功能,常見的有利用NPN三極管構成的分壓式射極跟隨器電路和串聯型穩壓電路,以下為你詳細介紹其原理、電路結構及優缺點:
分壓式射極跟隨器電路
電路結構
該電路主要由NPN三極管、分壓電阻網絡(通常由兩個電阻
和 組成)、射極電阻 以及輸入、輸出端構成。輸入電壓 加在分壓電阻網絡的一端,分壓后的電壓作為三極管的基極偏置電壓 。三極管的發射極通過電阻 接地,輸出電壓 從發射極取出。
電壓調節原理
分壓作用: 和 構成分壓電路, ,通過改變 和 的阻值比例,可以調節基極偏置電壓 。
射極跟隨特性:由于三極管的發射極電壓 近似等于基極電壓 減去基極 - 發射極壓降 ( 在硅管中約為0.6 - 0.7V),即 。當輸入電壓 在一定范圍內變化時,三極管會自動調整其工作狀態,使發射極電壓跟隨基極電壓變化,從而實現輸出電壓 的調節。
優缺點
優點
輸入阻抗高:該電路的輸入阻抗較高,對前級電路的影響較小,能夠較好地從前級電路獲取信號。
輸出阻抗低:輸出阻抗低,帶負載能力強,可以驅動一些對驅動能力有一定要求的負載。
缺點
調節范圍有限:輸出電壓的調節范圍受到基極 - 發射極壓降 的限制,且當輸入電壓變化較大時,輸出電壓的穩定性會受到影響。
線性度問題:在大信號輸入時,可能會出現非線性失真,影響輸出電壓的準確性。
串聯型穩壓電路
電路結構
串聯型穩壓電路主要由調整管(通常采用NPN大功率三極管)、基準電壓源、比較放大器、取樣電路以及過流保護電路等部分組成。輸入電壓
經過調整管后輸出穩定的電壓 ,取樣電路從輸出電壓中取出一部分電壓 ,與基準電壓 進行比較,比較放大器將兩者的差值進行放大,然后控制調整管的工作狀態,從而實現對輸出電壓的調節。
電壓調節原理
取樣比較:取樣電路將輸出電壓 按一定比例取樣,得到取樣電壓 。基準電壓源提供一個穩定的參考電壓 。比較放大器對 和 進行比較,并輸出一個控制信號。
調整管調節:控制信號加到調整管的基極,控制調整管的導通程度。當輸出電壓 升高時,取樣電壓 也隨之升高,比較放大器輸出的控制信號使調整管的基極電流減小,調整管的管壓降增大,從而使輸出電壓 降低;反之,當輸出電壓 降低時,調整管的基極電流增大,管壓降減小,輸出電壓 升高,實現輸出電壓的穩定調節。
優缺點
優點
輸出電壓穩定度高:通過閉環反饋控制,能夠有效地抑制輸入電壓波動和負載變化對輸出電壓的影響,輸出電壓穩定度高。
調節范圍寬:可以通過改變取樣電路的分壓比,在一定范圍內靈活地調節輸出電壓的大小。
缺點
電路復雜:相對于分壓式射極跟隨器電路,串聯型穩壓電路的元件較多,電路結構較為復雜,設計和調試難度較大。
效率問題:調整管工作在線性放大區,管壓降較大,導致電路的效率較低,特別是在輸出電壓較低、輸出電流較大時,效率問題更為突出。
責任編輯:Pan
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