一直不明白这个三极管分压电路的具体数值关系，能指导一下吗？

freemank

一直不明白这个三极管分压电路的具体数值关系，能指导一下吗？ [复制链接]

 

很简单的一个三极管分压电路，但是我就是不太明白个中具体运行的原理及其静态工作点的关系，请高手帮我透析一下，首先是图，来自于一个由12VDC获取5VDC的电路：


然后是我在Multisim中的仿真图：

然后是我迷迷糊糊的推导：

实际我也知道这个电路是起到了分压作用，但是我无法做出正确的定量分析，各位能否对以下几个问题从理论推导的方面给我一个解答或者示范？这个问题的解答将对我有很大的帮助，十分感谢将要帮助我的人！谢谢！
1）如何确定这个三极管的静态工作点？Ubc Ube Ib Ic Ie以及Uce分别应该怎么确定呢？
2）一般情况下，三极管用于放大电路，使用直流电源为其两个PN结提供固定偏置，即偏置电压是已知的，因此可以判断工作状态，但是在此处，只有BC结的电压是确定的，E作为输出极并没有电压偏置加在上面，我如何能知道三极管工作在哪个区呢？
3）这个分压电路的优点和缺点分别是什么，为什么？
4）我看了很多分压电路，R2的位置替换为一个稳压二极管，那么其与此处的设置相比，优点仅仅是提供了更为稳定的输出电压吗？或者说，这样设置得到的5V相比采用稳压管得到的5V，有什么具体的区别呢？

maychang

你自己的笔记中写道“忽略IB"。
忽略了基极电流，自然是分压。基极电位由输入电压和两支电阻决定。

maychang

第二个问题，如何确定发射结正偏还是反偏。
因为负载接在地与发射极之间，由此即可确定发射结正偏。或者说，发射结与负载串联，再与下面那支分压电阻并联。

maychang

第三个问题，依我看是什么优点也没有，只有缺点。电源变化率(输出电压变化与输入电压变化之比)很差，负载变化率(输出电压变化与负载变化正比)也很差。
作为习题分析分析还可以，实际工作中千万不能用。

maychang

R2用一支稳压二极管代替，无论是电源变化率还是负载变化率，都要比首帖电路强得多，至少强一个数量级。

freemank

maychang 发表于 2016-7-14 16:19
第三个问题，依我看是什么优点也没有，只有缺点。电源变化率(输出电压变化与输入电压变化之比)很差，负载变 ...

非常感谢您的解答，但这里图一就是截取自TI官方的参考设计，他们为什么选择这样用呢？当然这个5V是给另一个芯片供电的，是否就是因为那个芯片的工作电压范围宽才可以这么用？或者优点只有便宜？

maychang

freemank 发表于 2016-7-14 17:54
非常感谢您的解答，但这里图一就是截取自TI官方的参考设计，他们为什么选择这样用呢？当然这个5V是给另一 ...

显然是“另一个芯片”对电源电压要求并不高，稍高一些或者低一些关系不大。
这样用还需要一个前提：输入电压(首帖V1)是稳定的。如果输入不稳定，该电路输出一定也不稳定。例如市电经工频变压器整流滤波后得到的直流电压可能有正负20％的变化，那么输出就可能变化更大一些。输入不稳定情况，还是使用比较正规一些的稳压电路为好。何况现在三端稳压芯片很便宜，比三极管贵不了多少。

90houyidai

持续关注，在一家成熟的产品上也见过这样的分压电路，不过不是分压电阻，而是稳压管

freemank

maychang 发表于 2016-7-14 18:01
显然是“另一个芯片”对电源电压要求并不高，稍高一些或者低一些关系不大。
这样用还需要一个前提：输入 ...

嗯，谢谢指点！ 还有一点想请教，其中的三极管工作在饱和区，那么其输出端能够提供的最大电流如何估算呢？

maychang

freemank 发表于 2016-7-14 19:18
嗯，谢谢指点！ 还有一点想请教，其中的三极管工作在饱和区，那么其输出端能够提供的最大电流如何估算呢 ...

“其中的三极管工作在饱和区”
此三极管不是工作于饱和区，而是工作于线性区。
工作于线性区的理由：NPN管集电极电位并不低于基极电位。

maychang

freemank 发表于 2016-7-14 19:18
嗯，谢谢指点！ 还有一点想请教，其中的三极管工作在饱和区，那么其输出端能够提供的最大电流如何估算呢 ...

输出端是三极管的发射极。
能够提供的最大电流，与三极管的电流放大倍数有关。该三极管基极电流最大为V1/R1（此式表示R2中电流为零，且忽略发射结压降），乘以电流放大倍数即发射极最大输出电流。不过，此时负载两端电压为零，即负载短路。

freemank

maychang 发表于 2016-7-14 19:25
“其中的三极管工作在饱和区”
此三极管不是工作于饱和区，而是工作于线性区。
工作于线性区的理由：NP ...

可是在推导中和multisim中测量，两端电位相差5.5V，  或者说两者压差是Vcc在R1上的分压

maychang

freemank 发表于 2016-7-14 20:54
可是在推导中和multisim中测量，两端电位相差5.5V，  或者说两者压差是Vcc在R1上的分压

“可是在推导中和multisim中测量，两端电位相差5.5V，  或者说两者压差是Vcc在R1上的分压”
“两端”是电路中哪两点？
“两者”是哪两者？

freemank

maychang 发表于 2016-7-14 21:10
“可是在推导中和multisim中测量，两端电位相差5.5V，  或者说两者压差是Vcc在R1上的分压”
“两端”是 ...

集电极C和基极B两点

maychang

freemank 发表于 2016-7-14 21:18
集电极C和基极B两点

既然“集电极C和基极B两点”之间电压不为零或者为负，显然三极管未进入饱和。
那么，9楼说“其中的三极管工作在饱和区”是错误的，且12楼中“可是”不当。

chunyang

90houyidai 发表于 2016-7-14 18:05
持续关注，在一家成熟的产品上也见过这样的分压电路，不过不是分压电阻，而是稳压管

那是典型的串联稳压电路，不能叫分压电路。

chunyang

楼主电路的实质是射随器，在满足晶体管正常工作的前提下，发射极电位恒定低于基极电位一个PN结压降（对硅管而言就是0.7V左右），如果基极电位稳定则发射极电位也稳定。串联稳压电路就是通过采取适当手段如稳压管等使基极电位稳定，从而得到一个稳定的发射极电位，由此得到稳压输出。楼主电路中并没有基极电位的稳定措施，输出稳定要求输入必须稳定，否则基极电位的变化必然传导到发射极并因晶体管本身的缘故（如温度的影响）而更加劣化。另外，此电路不宜叫做“晶体管分压电路”，因为分压不是晶体管实现的，晶体管在此仅仅是扩流作用。此电路从效果的角度讲可以叫做“晶体管降压电路”，从结构上讲应该叫做“电阻分压晶体管扩流电路”。
对于工作在稳定的电源电压下，晶体管降压电路可用，但不如使用稳压管代替R7，成本大概增加3分钱左右，但输出更稳定。

freemank

chunyang 发表于 2016-7-15 00:14
楼主电路的实质是射随器，在满足晶体管正常工作的前提下，发射极电位恒定低于基极电位一个PN结压降（对硅管 ...

谢谢版主指点！

kk118a

你的计算和原图不一样

90houyidai

chunyang 发表于 2016-7-15 00:03
那是典型的串联稳压电路，不能叫分压电路。

谢谢指正