晶体管电路设计(上)
第1节 学习晶体管电路或FET电路的必要性
更新于2008-08-27 14:37:39

现在的IC技术是日新月异的技术。无论是模拟电路,还是数字电路都能进行IC化或LS1化。观察电视机和计算机内部,除了电源电路以外,几乎所有的电路都被IC化或LSI化,找到晶体管和FET(场效应晶体管)等单个放大器件是很困难的。
即使在这样的IC或LSI全盛时代,笔者仍想在本章研究一下掌握晶体管和FET——最基本的放大器件的重要意义。
在进入器件和电路的说明之前,先给出晶体管和FET的预备知识。

1.1.1 仅使用IC的场合

现在,如果想制作电路,将几个IC组合起来就能简单地完成。例如,以放大电路为例,如果使用OP放大器IC就能简单地完成。
然而,掌握晶体管电路和FET电路有关知识的场合和仅使用OP放大器的情况如图1.1所示,电路的认识上会产生相当大的不同。
将OP放大器作为“黑盒子”考虑时,是将IC作为进行理想工作的器件来进行设计的。但从实际电路中发生的故障来看,其原因往往是由于IC不是理想的器件。
以最简单的单个晶体管放大电路为例,电压增益是有限的(理想的OP放大器的电压增益为无限大),输入电流也以基极电流的形式存在(理想OP放大器的输入电流为0)。电压增益的频率特性也存在许多问题。
当电路发生问题时,不能直接调整OP放大器的特性。但是,如果是单个晶体管的放大电路,就能采取多种对策。
因此,如果在单个晶体管放大器中积累一些经验,就会得到如下的预测:“OP放大器内部是这样的,所以在外接电路上要做这样的工作……”。
如果具备了晶体管电路和FET电路的知识,在使用OP放大器时即使发生麻烦或者产生不符合要求的特性,也能采取各种对策。这不仅局限于使用OP放大器电路,而且可以说,对于全部的模拟电路和数字电路都是一样的。

 

                                                          图1.1使用OP放大器的放大电路


(将OP放大器看作是进行理想工作的“黑盒子”的情况和看作是用晶体管组成的放大电路的场合有很大的差别。图(a)的电路即使也工作,只不过会出现输出补偿电压大,根据布线和负载的状况会发生振荡等现象。图(b)电路则是比较完美的)

也就是说,如果掌握了晶体管电路和FET电路,则不会将IC和LS1看作理想的器件或“黑盒子”,而会看作“与自己设计的电路一样,是由晶体管和FET集合起来的电路”。其结果是,对电路的工作本质有所了解,能够顺畅地处理一些麻烦问题。同样,即使仅使用IC和LSI,也能设计出更好的电路。

1.1.2  晶体管电路或FET电路的设计空间

最近,几乎在所有的场合,电路设计都使用IC和LSI,但是由于IC和LSI的电源引脚,输入引脚,已被确定,所以限制了用IC和LSI能够实现的电路设计。一般人们就会看在数据表上写着的数字或使用说明,不会去想自己动手做什么的。
所以,仅仅使用IC和LSI的电路设计,只是选择符合电路设计说明书的性能与功能的IC和LSI,因此不能说是创造性的工作。
然而,所谓的晶体管或FET是电子电路的基本器件,所以在组装电路时必须接上电阻和电容,很显然,还必须接上电源。总之,谁也不会给我们铺好道路,从哪里到哪里都必须由自己来完成。
虽然这样做有些麻烦,但这是一件非常有创造性的工作。这是由于不受IC和LSI的束缚,如果再加上设计者的本事,就能制作出超过IC和LSI功能与性能的电路。
总之,晶体管电路或FET电路的设计空间是无限的。
另外,IC的内部是由晶体管或FET、二极管、电阻和电容等电路元器件所构成的,所以用晶体管或FET对电路进行设计就像对IC和LSI的内部进行设计一样,就比较容易掌握该电路。本书的第12章介绍OP放大器的实际设计。如果掌握了晶体管和FET电路,就能设计出OP放大器IC电路。
这样,要牢固地掌握电子电路,从晶体管电路或FET电路开始学习,被认为是最好的方法。

 

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