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《电晶体恒流源的概念与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、電晶體恆流源的概念與應用孫恩宏/SteveSun1.緣起恆流源(ConstantCurrentSource/Sink,CCS)自真空管時代就是一個非常重要的工具.但是,恆流源在擴大機的電路中並不太常見.這實在是音響玩家的一大損失。您如果手邊有Valley,Wallman的書,您可以翻閱一下.書中所有的結果都有嚴密的理論根據,實驗驗證。真空管擴大機設計原理也遠遠超過“負載線”的應用，Valley,Wallman在他們VacuumTubeAmplifiers一書的第十一章中,明確的指出恆流源的優點以及應用的要點。如果Valley與Wallman說恆流源非常重要,
2、小弟絕對不懷疑,一定是很重要!對了,您有沒有聽過“串疊”(cascode)這個東西?串疊也是Wallman先生的大作!這篇文章是要介紹電晶體恆流源.希望藉由這篇文章開啟恆流源一系列的應用:陰極隨耦器(cathodefollowers),共陰極放大器(commoncathodeamplifiers),…將來談這些東西的時候,有了恆流源的概念也比較能更深入的探討。圖說：如果您以為真空管電路比較簡單、晶體電路比較複雜，那就錯了！事實上，許多複雜的晶體架構，如電流鏡、串疊Cascode等，都是在真空管時代就已經存在的設計，當年為了發展通訊、雷達偵測技術，科學家已經在
3、真空管上擠出無窮的潛能，而要貫徹真空管的威力，除了可以從晶體電路切入學習，也需要學習者更充分的閱讀。在寫這篇文章之前,我一直想找個時間學學電晶體電路，於是花了整整一個星期的苦讀,終於對電晶體電路有了一個非常粗略的認識......在此與各位網友一同分享。2.電晶體的簡化Ebers-Moll模型如果您把電晶體分開來看,您可以把他們想成有兩個二極體:我們可以把一個NPN電晶體看成一個三端的被動元件,而且工作時有下面幾個性質:1.集極(collector)的電位,Vc,遠高於射極(emitter)電位,Ve。2.基極-射極(base-emitter),基極-集極(b
4、ase-collector)的行為“基本上”是兩個二極體。3.每個電晶體有最大容許集極電流,Ic基極電流,IbCE壓差,Vce。4.Ic基本上”與Ib成正比:以上的性質稱為電晶體的簡化Ebers-Moll模型(SimplifiedEbers-Mollmodel,SEMmodel)。在開始使用電晶體建構恆流源之前,需要仔細討論一下SEM模型:●Ic與Ib都流經射極,但是Ic遠大於Ib。●Ib是因為基極電位高於射極電位0.6伏特,BE二極體處於導通狀態。●Ic不是因為BC二極體處於導通狀態,千萬不要認為Ic的形成是因為BC半導體處於導通狀態.把Ic當成是電晶體的
5、本性,當BE導通時,除了Ib以外,另有一股電流自集極流向射極。●特性4告訴我們:小電流Ib可以控制大電流Ic.更準確的說法是:基極-射極的電位差,Vbe控制電流Ic,而且基極-射極之間有內在電阻.如果使用這種“Vbe控制電流Ic”的看法,這個電晶體模型稱為Ebers-Moll模型(Ebers-Mollmodel,EMmodel).Ic與Vbe的關係稱為Ebers-Moll方程式(Ebers-Mollequation)。●Ic並不會因為集極電位,Vc改變而劇烈變化.您可以想成是BC間的二極體是處於逆向偏壓的狀態。●特性2告訴我們:對NPN電晶體來說,Vb大約是V
6、e+0.6伏特對PNP電晶體來說,則是Ve大約是Vb+0.6伏特.所以,如果您在BE兩端加上0.6到0.8伏特以上的電壓時,會有巨大電流由基極流向射極,呈現短路的現象。3.電晶體恆流源現在讓我們來看如何利用NPN電晶體來構造一個恆流源,用來吸收穩定的電流:如果在基極上加上電壓Vb>0.6V,BE將會導通.而且Ve=Vb–0.6V。所以流經射極電阻RE,的電流:您可以看到:Ic只與Vb,RE有關.不論Vc是什麼,Ic都不會改變!所以只要Vb,RE不變就會有一定的電流流經負載。4.電晶體射極偏壓上一節的基極電壓,Vb稱為這個電晶體在工作時的偏壓(bias).在實做
7、時,要如何供應偏壓呢?最簡單的辦法是:範例1:從左邊看起:基極偏壓。再來看另一個例子。範例2.範例3.這個例子有一點不同:利用PNP電晶體供應電流給負載電路.首先,利用二極體0.6V的壓降,提供8.2V基極偏壓(10–3x0.6=8.2).4.7K電阻只是用來形成通路,而且不希望(也不會)有很多電流流經這個電阻。PNP晶體的晶體恆流源應用注意事項如果只用一個電晶體不能滿足需求,可以用兩個電晶體架成:或是也可以是請您注意:恆流源是一個二端子的零件.市面上也有“穩流二極體”(currentregulatingdiode,CRD)供小電流應用.大電流應用時,可以用I
8、C穩壓器串聯電阻,或是使用MOSFET
