三极管放大电路？

从我的文章中截取一部分，关于三极管应该写了几篇，从各种角度做了思考。

（部分视频和动图点链接进入专栏文章查看）

注意看完这一小节，一定要看3.4 （对三极管放大和为什么C极串电阻做了剖析）

前言

电是水，看不见的水！

三极管是理解电路的一只拦路虎，大部分会卡在这里，因为我们书本的解释就是不清不楚，悬在半空中解释，对大部分来来说，一开始就讲解微观的三极管内部的电子运动是有点拔苗助长了，适合学习能力超强的同学，但不适合大部分人，我们继续类比学习。

开车看导航，入门问向导。

三极管是小阀门控制大阀门的器件

Ib 处的来点小水流（电流）顶开阀门 Ie 到Ic 这个大水管 就可以过很多水了。

三极管分两种基本型号，一种是 NPN，一种是 PNP，注意上面这个模型对应的是 NPN 型的三极管。

三极管符号：

NPN 表示实际就是这个水管只能从C 流到E端 ，PNP 就是水从E流到C端（看箭头方向），

比较难于理解的是三极管在电路中工作起来有三种状态（饱和、截止、放大）。

按照书本的方式和网上大部分的解释，我们会越看越蒙圈，所以我们直接用动图的方式来观察，三张图就能明白。

三极管饱和状态（水路动图模拟）

• 蓝色为主通道电流
• 绿色为小信号控制电流

00:24

三极管截止状态（水路动图模拟）

00:15

三极管放大状态（水路动图模拟）

00:24

这样小水柱就可以控制大水流，这就是三极管的放大作用 ，并不是小水柱突然变大了，而是一边是小水池连到小水柱控制，另一边还有个大水池连到大水管供水。这就是双电源供电一个大水池，一个小水池。小水流控制大水流 就实现了，这实际就是三极管放大作用 。

★★★

三极管不是凭空把电放大了，而是说： 小的电信号（小水流）把另一个通路的大电流（大水流）的阀门打开了，后面的器件能够感受到这个大电流， 所以是放大了。

对电来说 实际有两个电源供电的，一个是小电源，一个是大电源！

拓展理解：

下面这个图对应的是PNP型三极管

大家想着是一小段水柱顶着一个大水管的阀门，这个小水柱水抽走越少阀门关闭越多，大水管流的水就越少，抽走的水越少，B点电压越高，EC电流越小，当小水柱水被抽走越多阀门打开的越多，大水管水流越大，抽走的水越多，B点电压越低，EC电流越大

三极管饱和电路动图

（以下先不要看，饱和截止电路需要修正，评论区有朋友指出问题，图保留是为了引以为戒）

注意，此电路用于演示，真实电路为了避免电流过大烧毁三极管，会增加其他元器件。

00:07

三极管截止电路图

三极管放大电路动图

00:15

先形象理解，具体的三极管电路待学习完电阻、电容、电感等器件后再拓展。

参考理解

向导：第一节 电 电流 电压 电路 基本电子元件

3.4 电阻 三极管多级放大原理 水类比动图

向导
​
控制风险的试错是最好的成长方法

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前言
电阻与水阻
电阻是粗细不同的水管
电阻的作用是限流限压，大小不同的河道、水渠作用是一致的，让有限的水流通过。
后面的水路需要多大的水流，我们就需要给它提供多大的水流。
后面的电路需要多大的电流，我们就需要给它提供多大的电流。
最简单的实现方式就是增加电阻控制。
电阻的水类比动图
三极管如果通过的电流太大，会造成三极管烧毁，河道如果水流太大，会造成溃坝。

参考： 向导：3.2 三极管 水类比动画
所以我们增加水阻，这样就限制了水流的大小，看动图：

00:12




如果电阻仅仅做到这个，就是大材小用了，如果把电阻和三极管结合在一起，形成一个简单的三极管电路，我们会看到神奇的现象。
下面会解决一个课本上总让人迷糊的问题，就是为什么三极管CE极主通道打开了，C极电压还降低了，为什么三极管B极和C极电压变化是反比的关系（B大 C小，B小 C大）。
认识下，我们的水路三极管：

先看三极管截止时，电阻为三极管做了什么。

00:11




因为三极管是截止的，所以C极的地方形成个小水池，完全阻挡了电池来的水流，所以最终水流积累到灌满，无法流动，这时候水池四壁的水压和水泵（电池）的出口压力一样。
以上水路对应的电路：

如果CE完全打开，水阻足够大，这个小水池的水很快释放掉，因为水阻（电阻）的作用，微小水的水流对小水池四壁的压力无限趋向于0，也就是C极电压为零。

00:13




注意观察，这个时候B极来的控制水流（绿色）足够大，完全推动滑块将三极管主通道打开。
这里引出一个问题，三极管有电压放大的作用，B极电压变化控制C极电压变化，C电压变化的范围是受到C极电阻的大小影响的，如果B极电压变化速度过快，电阻的作用会导致C极小水池的无法灌满，那么C极电压会达不到需要的电压。
以上水路图对应的电路图：

划重点：B极的电流变化是控制C极小水池的变化，C极小水池的状态就会反映出B极的变化。
实验发现发现很难控制滑块的运动，水流的速度和大小很难控制，电阻只加C极的不行，多次测试最终再增加三个电阻，如下图：
电阻是什么？电阻就是大小不同的通道（管道）。
下面把电路进行拓展，三极管和电阻组成的放大电路基本原理，我们通过类比理解它！
三极管一级放大动图

00:21




如果没有绿色电信号，实际上以上电路就是靠R1 R2 为三极管建立静态工作点，实际上就是让C B极提前灌上一些水，让开关正好处于半开的中间状态，再来控制信号时，C极的水流变化正好反映出B极的控制电流变化。
对应的电路图：

到此我们解决了一个三极管电路和电阻的相互作用，但是我们用两个三极管组合成两级放大电路才更好玩。
三极管多级放大动图

00:45




划重点：第二个三极管B极的电流是主通道（电池）电流分出来的，
而不是原始的绿色信号，原始电流变化控制第二级自身的电流大小变化。
然后是第三级、第四极不断放大，组成多级放大电路。
以上很关键，解决三极管电路中第二个比较容易迷糊的问题，就是信号传递的到底是什么？
原始信号可能是无线电波、传感器信号、外部控制信号等等，第二级开始，实际上B极的信号已经变成了自身通过电阻限流的一条通道的电流变化！！！

对应的电路图：

00:11




继续理解：
三极管C极是关键
对于NPN型三极管 C极的变化是关键，我们经常觉得理解了，实际上还是不行，细节程度不够，这就是很多电子工程师经过大量实践之后才能顿悟一些基本原理，所以真正理解内涵，才能真正理解电路，似通非通、半懂不懂实际上还是没有入门。

00:45




R1 下方 C极小水池是关键，B极水流的动态变化控制C极小水池的变化 ，实际上B极因为信号非常弱，100倍放大的真正理解是，B极 1mV 变化 C极100mV 也就是0.1V变化，三极管放大是小信号放大，而不是B 1V C 100V，这种三极管基本上不存在，所以需要多级三极管组合才能获取到我们需要的信号。
另外要注意R1上端的电流电压变化是不受B极控制的，这也是电阻的作用 只要电阻足够大 一端的信号变化，对另一端的影响就很小 所以我们经常看到电路中10K、4.7K之类的上拉下拉电阻，它不影响电源，只影响信号，这里又出现了新名词，需要解释！
上拉电阻与下拉电阻
关于上拉电阻，下拉电阻真正的内涵可以参考：
向导：一张图就明白什么是上拉电阻与下拉电阻

另一个名词也出现了，继续解释，电压符号是V 单位是伏特（V）1V=1000mV, 它类似于我们说的锅炉压力、压力表
水压力符号？_39符号大全
水压力符号？

①水压代表水的压力，压力单位为帕斯卡(简称帕)，符号为Pa，
②由于Pa太小，工程上常用其倍数单位MPa(兆帕)来表示
③1MPa=1×10∧6Pa,
④1MPa=10kgf/cm2,
⑤0.1MPa=10mH2O,
⑥1kgf/cm2=10mH2O
式中kgf/cm2是公斤，1MPa(兆帕)的水压就相当于10公斤水压。

电压伏特这个单位刚刚好，我们大部分时候用它，但是小电流信号可能是mV uV，1V=1000mV=1000000uV，这里提前了解。下面是电压表是不是与上面的压力表类似：）

水流与电流很类似，有部分朋友不建议用水类比，实际上个人认为类比的方法不对，我们类比是为了解决初学者建立初始印象的过程，实际任何流体都有共性，水流、电流宏观是一种理解、微观又是另一种理解，能解决部分问题就是好方法。例如牛顿的部分定律不一定符合现代科学，但是在某个范围领域内就是解决问题的最佳最快的方法。学习中不要以偏概全，没有统一的定理公式，只有适合于某个领域、某种情况、某个时间段、某个空间的定理和公式。
到这里我们理解三极管放大了吗？还有问题，C极变化上面用动图解释了一遍，但是还是有个模糊的问题。看下图，这是我初学电路时深恶痛绝的一张图：）

上过高中的同学对正玄波图形不陌生，但是又很陌生，以前我认为填鸭式很不好，但是随着年龄增长发现这是当教育资源受限时的最好方法，因为我们学习阶段被填鸭式的灌输了，一位老师面对一堆学生，先让大家有了基本的素养，但是突破就要靠个人了，填鸭没有领进门但是起码是给了我们梯子，很简单的说，当我们说起正玄波，没法为小学生讲的太细，因为没有这个梯子，基本知识积累不够。如果我们能把它和实际结合起来，越来越多的年轻教师能够理论与实践结合，让同学们理解起来更快些，这样最好，也是我们不断写入门知识的初衷。
啰嗦了，继续

正玄波是二维图形，实际上要用三维图解释会更清楚，
我曾经尝试用动图解释信号放大，但是个人对动图的制作也是刚刚突破，原始的动图比较简陋，会继续调整尽量更形象些。
参考理解：向导：1.13 电路基础--三极管
电阻的符号

参考理解
向导：第一节 电 电流 电压 电路 基本电子元件

开车看导航，入门找向导。

五、二极管

二极管 实际是单向阀门， 意思就是说 水只能从一头进另一头出 。 二极管就是这么个作用，它只能从一边过来的电能通过，

从另一边过来的实际就过不去，记得电看成是水。

这个就是二极管的符合，很形象，右边有个竖杠，很明显，从左边来的电能流到右边，从右边来的就被挡到了。左边来挡片冲开，右边来抵死。

二极管在电路中的特性与水路中的单向阀基本原理一致。

加强理解：向导：3.1 二极管 水类比动画

二极管 实物图

下面以油路单向阀为例也是一样的。

单向阀就是这样的，进油口看成进水口推动球可以把阀门顶开，然后就从出油口出去了，反过来顶不开这就是单向阀。

再来一个（止回阀/单向阀）

虽然无法验证，向导极度怀疑，下面视频的结构，就是稳压二极管（反向施加一定电压，能够反向导通，流过部分电流，正向直通）的抽象放大机理

六、三极管

三极管 实际是个小阀门控制大阀门的器件。

Ib 处的来点小水流（电流）顶开阀门 Ie 到Ic 这个大水管 就可以过很多水了。注意这个模型对应的是NPN型的三极管

加深理解：向导：3.2 三极管 水类比动画

再来看一张图，下面这个图对应的是PNP型三极管

三极管 大家想着是一小段水柱顶着一个大水管的阀门，

这个小水柱水抽走越少阀门关闭越多，大水管流的水就越少。

（抽走的水越少，B点电压越高，EC电流越小）

当小水柱水被抽走越多阀门打开的越多，大水管水流越大，

（抽走的水越多，B点电压越低，EC电流越大）

这个可以对应常见的共基极PNP型电源控制开关

这样小水柱就可以控制大水流，这就是三极管的放大作用 ，

并不是小水柱突然变大了，

而是一边是小水池连到小水柱控制，

另一边还有个大水池连到大水管供水。

这就是双电源供电一个大水池，一个小水池。

小水流控制大水流 就实现了，这实际就是三极管放大作用 。

三极管不是凭空把电放大了，而是说： 小的电信号（小水流）

把另一个通路的大电流的阀门打开了，

后面的器件能够感受到这个大电流， 所以是放大了。

对电来说 实际有两个电源供电的 一个是小电源 一个是大电源

咱们的收音机，实际就是天线，接收到空气中的小电流，你可以理解为毛毛雨。 这个毛毛雨到了三极管的一个脚上打开阀门，

电池供电通过另外两个脚流动，再打开一个后面的三极管，

一级级的这样不断打开，一般收音机最早的时候是三管收音机、六管收音机，

就是这么个意思一直到这个水流大到能够推动喇叭就发声了。 打开一个三向阀 再打开一个 。。。

过大水流 三极管放大就完成了

看看下面的收音机电路图，是不是一下子就理解了：）

再深入一点理解三极管看这个链接：

向导：1.13 电路基础--三极管

绿色是信号，是从天线来的电信号，往后，实际到了第一个三极管的后级，再往后传递的都是电池提供的电流（蓝色），并且蓝色的电池电流，只有大小变化，都是从上往下流的。

关于三极管大坝结构参考下这个链接：

向导：一张图就明白什么是上拉电阻与下拉电阻

下面就是三极管符号：

NPN 表示实际就是这个水管只能从C 流到E端 ，PNP 就是水从E流到C端（看箭头方向）

七、电阻（讲了电阻 下半部分还有三极管说明）

电阻实际是粗细不同的水管

为了让水流的小一点，慢一点，这样后面的器件，不至于受到大电流冲击搞坏了 。

电阻无方向，电阻就是阻碍电的流动，

你可以想象一个水管里有水垢，水垢越多，电阻越大 水阻越大。

这里电阻结合三极管理解下：向导：3.4 电阻 三极管多级放大原理 水类比动图

直接放下面，容易阅读

电阻与水阻

电阻是粗细不同的水管

电阻的作用是限流限压，大小不同的河道、水渠作用是一致的，让有限的水流通过。

后面的水路需要多大的水流，我们就需要给它提供多大的水流。

后面的电路需要多大的电流，我们就需要给它提供多大的电流。

最简单的实现方式就是增加电阻控制。

电阻的水类比动图

三极管如果通过的电流太大，会造成三极管烧毁，河道如果水流太大，会造成溃坝。

没有水阻（电阻）的情况

参考： 向导：3.2 三极管 水类比动画

所以我们增加水阻，这样就限制了水流的大小，看动图：

如果电阻仅仅做到这个，就是大材小用了，如果把电阻和三极管结合在一起，形成一个简单的三极管电路，我们会看到神奇的现象。

下面会解决一个课本上总让人迷糊的问题，就是为什么三极管CE极主通道打开了，C极电压还降低了，为什么三极管B极和C极电压变化是反比的关系（B大 C小，B小 C大）。

认识下，我们的水路三极管：

先看三极管截止时，电阻为三极管做了什么。

因为三极管是截止的，所以C极的地方形成个小水池，完全阻挡了电池来的水流，所以最终水流积累到灌满，无法流动，这时候水池四壁的水压和水泵（电池）的出口压力一样。

以上水路对应的电路：

如果CE完全打开，水阻足够大，这个小水池的水很快释放掉，因为水阻（电阻）的作用，微小水的水流对小水池四壁的压力无限趋向于0，也就是C极电压为零。

注意观察，这个时候B极来的控制水流（绿色）足够大，完全推动滑块将三极管主通道打开。

这里引出一个问题，三极管有电压放大的作用，B极电压变化控制C极电压变化，C电压变化的范围是受到C极电阻的大小影响的，如果B极电压变化速度过快，电阻的作用会导致C极小水池的无法灌满，那么C极电压会达不到需要的电压。

以上水路图对应的电路图：

划重点：B极的电流变化是控制C极小水池的变化，C极小水池的状态就会反映出B极的变化。

实验发现发现很难控制滑块的运动，水流的速度和大小很难控制，电阻只加C极的不行，多次测试最终再增加三个电阻，如下图：

电阻是什么？电阻就是大小不同的通道（管道）。

下面把电路进行拓展，三极管和电阻组成的放大电路基本原理，我们通过类比理解它！

三极管一级放大动图

如果没有绿色电信号，实际上以上电路就是靠R1 R2 为三极管建立静态工作点，实际上就是让C B极提前灌上一些水，让开关正好处于半开的中间状态，再来控制信号时，C极的水流变化正好反映出B极的控制电流变化。

对应的电路图：

到此我们解决了一个三极管电路和电阻的相互作用，但是我们用两个三极管组合成两级放大电路才更好玩。

三极管多级放大动图

划重点： 第二个三极管B极的电流是主通道（电池）电流分出来的，

而不是原始的绿色信号，原始电流变化控制第二级自身的电流大小变化。

然后是第三级、第四极不断放大，组成多级放大电路。

以上很关键，解决三极管电路中第二个比较容易迷糊的问题，就是信号传递的到底是什么？

原始信号可能是无线电波、传感器信号、外部控制信号等等，第二级开始，实际上B极的信号已经变成了自身通过电阻限流的一条通道的电流变化！！！

对应的电路图：

继续理解：

三极管C极是关键

对于NPN型三极管 C极的变化是关键，我们经常觉得理解了，实际上还是不行，细节程度不够，这就是很多电子工程师经过大量实践之后才能顿悟一些基本原理，所以真正理解内涵，才能真正理解电路，似通非通、半懂不懂实际上还是没有入门。

R1 下方 C极小水池是关键，B极水流的动态变化控制C极小水池的变化 ，实际上B极因为信号非常弱，100倍放大的真正理解是，B极 1mV 变化 C极100mV 也就是0.1V变化，三极管放大是小信号放大，而不是B 1V C 100V，这种三极管基本上不存在，所以需要多级三极管组合才能获取到我们需要的信号。

另外要注意R1上端的电流电压变化是不受B极控制的，这也是电阻的作用 只要电阻足够大 一端的信号变化，对另一端的影响就很小 所以我们经常看到电路中10K、4.7K之类的上拉下拉电阻，它不影响电源，只影响信号，这里又出现了新名词，需要解释！

上拉电阻与下拉电阻

关于上拉电阻，下拉电阻真正的内涵可以参考：

向导：一张图就明白什么是上拉电阻与下拉电阻