信號(hào)是怎么在晶體管中被放大的？

0****1

根據(jù)摻雜不同可以分為NPN管和PNP管，有E（發(fā)射極）、B（基極）、C（集電極）三個(gè)極，兩個(gè)PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）。以NPN管為例，發(fā)射區(qū)電子濃度高會(huì)擴(kuò)散到基區(qū)形成發(fā)射極電流IE；基區(qū)相當(dāng)于水龍頭的閥門(mén)，薄且空穴濃度低，少部分?jǐn)U散來(lái)的電子會(huì)與空穴復(fù)合形成基極電流IB；集電區(qū)面積很大，加上正壓后擴(kuò)散到基區(qū)的電子大部分會(huì)漂移到集電區(qū)，形成集電極電流IC。IC比IB大很多，因而可以起到放大作用，IC=β*IB。

根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的偏置狀態(tài)，BJT會(huì)處于截止、放大和飽和狀態(tài)。

對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線如下：

因?yàn)楣采錁O接法可以放大電壓和電流，使用最廣，因此下面主要以NPN BJT的CE接法分析。

共射極電路的信號(hào)輸入在基極，輸出在集電極，發(fā)射極既在輸入回路，也在輸出回路，因此叫共射極，Common Emiter（CE），典型共射極放大電路如下。

需要滿(mǎn)足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏的前提條件，因此需要在B極上加上直流偏置，保證晶體管打開(kāi)，C極上加電壓提供能量，輸入的交流小信號(hào)加載在直流偏置上后，被“馱”到一個(gè)相對(duì)高的電平，大于VBE的開(kāi)啟電壓Uth后，開(kāi)始放大。

集電極的輸出電平也會(huì)有一個(gè)很高的直流分量，因此需要隔直電容濾掉直流分量，得到輸入交流信號(hào)的放大信號(hào)。這些直流分量就是通常說(shuō)的靜態(tài)工作點(diǎn)，也是放大電路工作的前提。

在靜態(tài)工作點(diǎn)，VBE=VBB-IB*RB；VCE=VCC-IC*RC；IC=β*IB。因此VBE與IB同向，VCE與IC反向，IC與IB同向，輸出uo與輸入ui反向。在靜態(tài)的基礎(chǔ)上加上輸入信號(hào)的微小擺幅，輸出信號(hào)就在特性曲線上移動(dòng)，擺出正弦波信號(hào)。輸入電阻Ri=RB+Rbe+Rbb，輸出電阻Ro=RC。

輸入電阻上的電流產(chǎn)生的壓降會(huì)損耗輸入信號(hào)的幅值，因此輸入電阻一般越大越好，保證輸入信號(hào)衰減?。惠敵鲭娮枭系碾娏鳟a(chǎn)生的壓降會(huì)損耗輸出信號(hào)的幅值，因此輸出電阻越小越好，保證能量都能輸出到負(fù)載。

MOSFET與BJT相比，信號(hào)輸入的Gate與PN結(jié)之間有絕緣的SiO2完全隔開(kāi)，輸入電阻相當(dāng)于∞，并且導(dǎo)通阻抗Rdson非常小，現(xiàn)代電路大多采用MOS管結(jié)構(gòu)。

放大原理與BJT一樣，G-B，S-E，D-C，和BJT一一對(duì)應(yīng)，一般采用共源極接法。

0****2

差分放大電路

電路中用的最廣的當(dāng)屬運(yùn)算放大器，很多課本上只教了符號(hào)，但是沒(méi)講運(yùn)算放大器是怎么實(shí)現(xiàn)的，以及為什么會(huì)有“虛短“和”虛斷“。

兩個(gè)MOS管結(jié)構(gòu)完全一樣，各電阻也對(duì)稱(chēng)設(shè)置，則兩個(gè)MOS管的靜態(tài)工作點(diǎn)也一樣，各項(xiàng)電氣參數(shù)相同。對(duì)于大小相等，極性相同的共模信號(hào)，uo=0。對(duì)于大小相等，極性相反的差模信號(hào)，Δuo=2*Δud。因?yàn)檩斎胄盘?hào)都接在Gate，因此電流為零，此為“虛斷“；兩個(gè)管子對(duì)稱(chēng)，參數(shù)一致，兩個(gè)Gate電壓相同，此為”虛短“。在此基礎(chǔ)上就得到運(yùn)算放大器。