三极管作为开关电路的设计及应用VIP专享

第一节 基本三极管开关基本电路设计 三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图 1 所示，即为三极管电子开关的基本电路图。 由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电 极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上， 图 1 基本的三极管开关 输入电压 Vin 则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当 Vin 为低电压时，由于基极没有电流，因此集 电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cu t off)区。 同理，当 Vin 为高电压 时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区 (satu ration)。838 电子 一、 三极管开关电路的分析设计 由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为 0.6 伏特，因此欲使三极管截止，Vin 必须低于 0.6 伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计 时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使 Vin 值低于 0.3 伏特。 (838 电子资源) 当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集 电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使 Vin 达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电 极电流相当大，几乎使得整个电源电压 Vcc 均跨在负载电阻上，如此则 VcE 便接近于 0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律 三极管呈饱和时，其集电极电流应该为﹕ 因此，基极电流最少应为： (式1) 上式表出了IC 和IB 之间的基本关系，式中的β 值代表三极管的直流电流增益，对某些三极管 而言，其交流β 值和直流β 值之间，有着甚大的差异。欲使开关闭合，则其Vin 值必须够高，以送出超过或等于(式1) 式所要求的最低基极电流值。由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路，故 Vin 可由下式来求解： (式2) 一旦基极电压超过或等于(式2) 式所求得的数值，三极管便导通，使全部的供应电压均跨在负载电阻上，而完成了开...