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怎么判断三极管是否饱和?

1.如何判断三极管是否饱和?

三极管的主流作用是开关和放大。开关电路中,工作点必须在饱和区和截止区之间来回切换。放大电路中,则必须稳定在放大区内。

比较容易识别三极管的截止区,截止可以理解成关闭。但是打开后的三极管却面临一个困境:两个区域相邻(饱和与放大),这该如何区分呢?

判断是否进入饱和区的方法,其本质是矛盾分析法。用法说明如下:

第一步,计算负载线上端点IC.SAT值,并假设三极管进入放大区。

第二步,计算电路基极电流IB,因为假设的是放大区,因此下边的公式仍然成立,并借此计集电极电流IC。

第三步,判断IC和IC.SAT是否矛盾,如果IC>IC.SAT,则矛盾,假设不成立。

通过以上三步,可以初步实现区分两个区域的目的。

2.如何进入三极管的深度饱和状态?

为什么说负载线约束了三极管的工作状态?静态工作点为什么不是“静态”的?一文中讨论了静态工作点和负载线。得到的结论是:静态工作点在负载线上移动。且受各种参数影响,三极管的饱和区、放大区会动态变化,这就导致静态工作点的落点不稳定。

因此,知道三极管的工作状态很重要。特别的,对于工作在开关状态的三极管,我们不希望管子受到环境参数的影响而使得工作点产生漂移。

开关电路,三极管需要工作在可靠的饱和区中,即深度饱和。

曾有博文指出,三极管进入深度饱和区具有两个特征:IB很大或者IC很小。

我始终记不住,于是在前人的基础上结合自己理解绘制了下图:

1)临界饱和公式,图中编号①,本文第二次用到。

2)离放大区远一些不就更容易区分?图中编号②

编号①是说,索性以电路设计的最大值IC.MAX(IC不变),作为判断的临界值,并求出此时最大的基极电流。那么保证实际IB远超临界IB好几倍,就一定是深度饱和-----即,做到IB很大。

编号②是说,从图形上看,工作点沿着饱和区曲线向下滑动,会远离放大区。基于饱和区形状上窄下宽的特点,底部越宽则距离放大区越远,且该处的IC和VCE都很小----即,做到IC很小。

从上而下的滑动可以理解成,工作点在往“深处”滑动。

三极管进入深度饱和的两种方式:

其一,确保实际IB远大于饱和临界IB(基于IC.MAX)。

注:带入公式(1)的电流增益是放大区的增益,而实际饱和区的增益很小。这也能解释,为什么深度饱和区的基极电流比临界值要大许多,实际分母很小。

其二,确保集电极电阻很大,使得IC和VCE很小(IB不变),让工作点沿着饱和曲线向下滑动。

有一个取巧办法,就是当VBB=VCC时,可以通过使RB大于10倍的RC,使管子进入深度饱和状态。但是在汽车电子中,三极管经常被用作各种电源的开关,并使用MCU的数字端口驱动。意味着三极管的驱动端VBB通常是5V,而输出端VCC接的是12V,因此取巧之法无法使用。

最可靠的办法还是,先计算出饱和最大临界IB,然后在此基础上取数倍,使得折算后的电流增益远小于放大增益(10附近),并以此为依据。

举一个例子,如下图,管子进入深度饱和,IB远大于IB.SAT.MAX,实际增益也远小于放大增益,VOUT稳定输出0V。

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2023-05-24 21:41

这个是模拟电路的基础知识,在这里看到,也算是重新学习了一下,收藏了。

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only one
LV.5
3
2023-05-24 23:48

收藏收藏,总是记不住饱和和放大的判断,对电路计算很重要

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2023-05-25 14:06

可以通过信号传输曲线来判断么

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2023-05-25 17:54

可以通过传输曲线变化趋势来判断是否到达饱和么

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tanb006
LV.10
6
2023-05-26 00:14

实际只能测量。

最好是拆下来测一下输出曲线。

实在不行用老式机械表测量下放大倍数也是很容易的。

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XHH9062
LV.8
7
2023-05-28 16:04

如何代表进入深度饱和区呢

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2023-05-29 22:44

最直接的办法就是测量Vce电压,一般认为低于0.3V时就是饱和了,当然大功率的管子压降会更高,这个可以参考手册

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tanb006
LV.10
9
2023-05-30 15:49

当IC不随IB变化增大的时候,可以认为这个三极管饱和了。

这时候不具备放大能力,已经撑了。

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k6666
LV.9
10
2023-06-03 14:44
@dy-n66BzSV7
可以通过传输曲线变化趋势来判断是否到达饱和么

可以用三极管的饱和机理实现开关的作用,不同的应用使用的方式有差异。

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2023-06-03 16:36
@dy-n66BzSV7
可以通过传输曲线变化趋势来判断是否到达饱和么

这个还是要看设计的电路参数,进行判断是否处于三极管的饱和区还是线性放大区。

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svs101
LV.8
12
2023-06-14 11:33
@dy-n66BzSV7
可以通过传输曲线变化趋势来判断是否到达饱和么

三极管的饱和可以测试验证的,看你设计的电路参数是要放大还是开关作用。

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lishuai110
LV.4
13
2023-06-25 15:48

模拟电路的基础知识,只要是设计电路的工程师几乎都会用到这些。

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dy-StTIVH1p
LV.7
14
2023-06-25 16:49

是否可以通过判断曲线的变动来判断这个变化过程

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denyuiwen
LV.6
15
2023-06-25 18:32

电路的基本知识,讲得非常的详细,不错!赞一个。

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2023-06-25 20:11

很详细 学习了

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dy-nmLUWFNr
LV.7
17
2023-06-25 22:51

学习了,非常不错的方法总结

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dy-StTIVH1p
LV.7
18
2023-06-26 08:35

可以通过信号传输曲线波动变化来判断么

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dy-TMelSvc9
LV.7
19
2023-06-26 09:24

是否可以根据阈值曲线的变化波动来判断这个变化

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