三極管開關(guān)原理及運(yùn)用教材

1、三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極 C,基極B,發(fā)射極Eo分成NPN和PNP 兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管放大電路的基本原理。一、電流放大下面的分析僅對(duì)于NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做 基極電流lb :把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都 是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。三極管的放大作用就 是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基 極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電

2、極電 流的變化量是基極電流變 化量的0倍，即電流變化被放大了 B倍，所以我們把0叫做三 極管的放大倍數(shù)（0 般遠(yuǎn)大于1,例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到 基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流lb的變化，lb的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic很大 的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U二R*I可以算 得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后 的電壓信號(hào)了。二、偏置電路三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。 首先是由于 三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓

3、大到一 定程度后才 能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取0. 7V ） o當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0. 7V時(shí)，基 極電流就可以認(rèn)為是0o但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比0. 7V要小，如果不加偏置的話，這 么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?. 7V時(shí)，基極電流都是0）。如果我們事先在 三 極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè) 電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小 信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因 就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒(méi)有加偏置，那么只有對(duì)那些增

4、加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信 號(hào)無(wú)效（因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)集電極電流為0,不能再減小了）。而加上偏置，事 先讓集電極有一定 的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極電流就可以減?。划?dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電 極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。三、開關(guān)作用下面說(shuō)說(shuō)三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮鑂c的限制（Rc是 固定值，那么最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓）,集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng) 基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是 否飽和的準(zhǔn)則是：lb* BIc。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將

5、很 小，可以理解為一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來(lái)當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0 時(shí)，三極管集電極電流為0 （這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)基極電流很 大，以至于 三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管 我們一般把它叫做開關(guān)管。四、工作狀態(tài)如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為 0時(shí)，集電極電流 為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)（大于流過(guò)燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)B , 三極管就飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的B分之一大 一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)大電流的

6、通 斷。如果基極電流從0慢慢增 加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加（在三極管未飽和之前）。對(duì)于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發(fā)射 極上面那個(gè)箭頭方向也反了過(guò)來(lái)一一變成朝里的了。三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì) 三極管除了可以當(dāng)做交流信號(hào) 放大器之外，也可以做為開關(guān)之用。嚴(yán)格說(shuō)起來(lái)，三極管與一般的機(jī)械接點(diǎn) 式開關(guān)在動(dòng)作上并不 完全相同，但是它卻具有一些機(jī) 械式開關(guān)所沒(méi)有的特 點(diǎn)。圖1所示，即為三極管電子開關(guān)的基本電路圖。由下圖可知，負(fù)載電阻 被直接跨接于三極管的集電極與電源之間，而位居三極 管主電流的回路上，圖1基本的三極管開關(guān) 輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟（

7、open） 與閉合（closed）動(dòng)作，當(dāng)三極管呈開啟狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流便被阻斷，反之，當(dāng)三極管呈閉合狀態(tài)時(shí)，電流便可 以流通。詳細(xì)的說(shuō)，當(dāng)Vin為低電壓時(shí)，由于基極沒(méi)有電流，因此集 電極 亦無(wú)電流，致使連接于集電極端的負(fù)載亦沒(méi)有電流，而相當(dāng)于開關(guān)的開啟， 此時(shí)三極管 乃勝作于截止(cut off)區(qū)。同理，當(dāng)Vin為高電壓 時(shí)，由于有基極電流流動(dòng)，因此使集電極流過(guò)更大的 放 大電流，因此負(fù)載回路便被導(dǎo)通，而相當(dāng)于開關(guān)的閉合，此時(shí)三極管乃 勝作于飽 和區(qū) (saturation) 。838電了一、三極管開關(guān)電路的分析設(shè)計(jì)由于對(duì)硅三極管而言，其基射極接面之正向 偏壓值約為0.6伏特，因此欲使三極管

8、截止，Vin必須低于0.6伏特， 以使三極管的基極電流為零。通常在設(shè) 計(jì) 時(shí)，為了可以更確定三極管必處于 截止?fàn)顟B(tài)起見(jiàn)，往往使Vin值低于0.3伏特。(838電子資源)當(dāng)然輸 入電壓愈接近零伏特便愈能保證三極管開關(guān)必處于 截止?fàn)顟B(tài)。欲將電流傳送 到負(fù)載上，則三極管的集 電極與射極必須短路，就像 機(jī)械開關(guān)的閉合動(dòng)作一 樣。欲如此就必須使Vin達(dá)到夠高的準(zhǔn)位，以驅(qū)動(dòng)三極管使其進(jìn)入飽和工 作區(qū)工作，三極管呈飽和狀態(tài)時(shí)，集電極電流相當(dāng)大，幾乎使 得整個(gè)電源電 壓Vcc均跨在負(fù)載電阻上，如此則VcE便接近于0,而使三極管的集電極 和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)奧姆定律 三極管呈飽和時(shí)，其 集電 極

9、電流應(yīng)該為：因此，基極電流最少應(yīng)為:B(式 1)上式表出了 IC和IB之間的基本關(guān)系，式中的B值代表三極管的直流電流 增益，對(duì)某些三極管而言，其交流B值和直流0值之間，有著甚大的 差異。欲使開 關(guān)閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過(guò)或等于(式1) 式所要求的最低基極電流值。由于基極回路只是一個(gè)電阻和基射極接面的串 聯(lián)電路，故Vin可由下式來(lái)求解：(式2)一旦基極電壓超過(guò)或等于(式2)式所求得的數(shù)值，三極管便導(dǎo)通，使全部 的供 應(yīng)電壓均跨在負(fù)載電阻上，而完成了開關(guān)的閉合動(dòng)作?？偠灾?，三極管接成圖1的電路之后，它的作用就和一只與負(fù)載相串聯(lián)的 機(jī) 械式開關(guān)一樣，而其啟閉開關(guān)的方式，則可以直接利用

10、輸入電壓方便的 控制，而 不須采用機(jī)械式開關(guān)所常用的機(jī)械引動(dòng)(mechanical actuator) 、螺管柱塞(solenoid plunger)或電驛電樞(relay armature)等控制方 式。為了避免混淆起見(jiàn)，本文所介紹的三極管開關(guān)均采用NPN三極管，當(dāng)然NPN 三 極管亦可以被當(dāng)作開關(guān)來(lái)使用，只是比較不常見(jiàn)罷了。例題1試解 釋出在圖2的開關(guān)電路中，欲使開關(guān)閉合（三極管飽和）所須的輸入 電壓為 何？并解釋出此時(shí)之負(fù)載電流與基極電流值？解：由2式可知，在飽和狀態(tài)下，所有的供電電壓完全跨降于負(fù)載電阻上， 因此由方程式（1）可知因此輸入電壓可由下式求得:圖2用三極管做為燈泡開關(guān)由例題1

11、-1得知，欲利用三極管開關(guān)來(lái)控制大到15A的負(fù)載電流之啟閉動(dòng) 作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過(guò)大電 流，卻不須要裝上散熱片，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流流過(guò)時(shí)，三極管呈飽和狀 態(tài)，其VCE趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要 散熱片。二、三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)的比較截至目前為止，我們都假設(shè)當(dāng)三極管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，其基極與射極之間是完全 短 路的。事實(shí)并非如此，沒(méi)有任何三極管可以完全短路而使VCE二0,大多數(shù) 的小信 號(hào)硅質(zhì)三極管在飽和時(shí)，VCE （飽和）值約為0.2伏特，縱使是 專為開關(guān)應(yīng)用而 設(shè)計(jì)的交換三極管，其VCE （飽和）值頂多也只能低到 0. 1伏特左右

12、，而且負(fù)載 電流一高，VCE （飽和）值還會(huì)有些許的上升現(xiàn) 象，雖然對(duì)大多數(shù)的分析計(jì)算而言，VCE （飽和）值可以不予考慮，但是 在測(cè)試交換電路時(shí)，必須明白VCE （飽和）值并非真的是0。雖然VCE （飽和）的電壓很小，本身微不足道，但是若將幾個(gè)三極管開關(guān)串 接起來(lái)，其總和的壓降效應(yīng)就很可觀了，不幸的是機(jī)械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的方式來(lái)工作的，如圖3 （a）所 示，三極管開關(guān)無(wú)法模擬機(jī)械式開關(guān)的等效電路（如圖3 （b）所示）來(lái) 工作，這是三極管開關(guān)的一大缺點(diǎn)。x A（A；機(jī)械串聯(lián)開翼O圖3三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)電路幸好三極管開關(guān)雖然不適用于串接方 式，卻可以完美的適用于并接的工作方式，如圖4所

13、示者即為一例。三 極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)相較，具有下列四大優(yōu)點(diǎn)：（1）三極管開關(guān)不具有活動(dòng)接點(diǎn)部份，因此不致有磨損之慮，可以使用無(wú) 限多次，一般的機(jī)械式開關(guān)，由于接點(diǎn)磨損，頂多只能使用數(shù)百萬(wàn)次左右， 而且其接點(diǎn)易受污損而影響工作，因此無(wú)法在臟亂的環(huán)境下運(yùn)作，三極管 開關(guān)既無(wú) 接點(diǎn)又是密封的，因此無(wú)此顧慮。（2）三極管開關(guān)的動(dòng)作速度 較一般的開關(guān)為快，一般開關(guān)的啟閉時(shí)間是以 毫秒（ms）來(lái)計(jì)算的，三極管開關(guān)則以微秒（us）計(jì)。（3）三極管開關(guān)沒(méi)有躍動(dòng)（bounce）現(xiàn)象。一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的 瞬間會(huì)有 快速的連續(xù)啟閉動(dòng)作，然后才能逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。（4）利用三極管開關(guān)來(lái)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，

14、在開關(guān)開啟的瞬間，不致有 火花產(chǎn) 生。反之，當(dāng)機(jī)械式開關(guān)開啟時(shí)，由于瞬間切斷了電感性負(fù)載樣上 的電流，因此電感之瞬間感應(yīng)電壓，將在接點(diǎn)上引起弧光，這種電弧非但會(huì)侵蝕接點(diǎn) 的表面，亦可能造成干擾或危害。三、三極管開關(guān) 的測(cè)試 三極管開關(guān)不像機(jī)械式開關(guān)可以光憑肉眼就判斷出它 目前的啟閉狀態(tài)，因此必須利用電表來(lái)加以測(cè)試。在圖5所示的標(biāo)準(zhǔn)三極 管開關(guān)電路中，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，VEC的讀值應(yīng)該為0,反之當(dāng)開關(guān)切斷 時(shí)，VCE應(yīng)對(duì)于VCC。三極管開關(guān)在切斷的狀況下，由于負(fù)載上沒(méi)有電流 流過(guò)，因此也沒(méi)有壓降，所以全部的供應(yīng)電壓均跨降在開關(guān)的兩端，因此 其VCE值應(yīng)等于VCC,這和機(jī)械式開關(guān)是完全相同的。如果開關(guān)

15、本身應(yīng)導(dǎo)通 而未導(dǎo)通，那就得測(cè)試Vin的大小了。欲保證三極管導(dǎo)通，其基極的Vin 電壓值就必須夠高，如果Vin值過(guò)低，則問(wèn)題就出自信號(hào)源而非三極管本身 To假使在Vin的準(zhǔn)位夠高，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通絕無(wú)問(wèn)題時(shí)，而負(fù)載卻仍 未導(dǎo)通，那就要測(cè)試電源電壓是否正常了。在導(dǎo)通的狀態(tài)下，硅三極管的VEE值約為0.6伏特，假使Vin值夠 高，而VBE值卻高于和低于0.6伏特，例如VEE為1.5伏特或0. 2伏 特，這表示 基 射極接面可能已經(jīng)損壞，必須將三極管換掉。當(dāng)然這一準(zhǔn)則 也未必百分之百正確，許多大電流額定的功率三極管，其VBE值經(jīng)常是超過(guò) 1伏特的，因此即使VBE的讀值達(dá)到15伏特，也未必就能肯定三極管

16、的 接面損壞，這時(shí)候最好先查閱三 極管規(guī)格表后再下斷言。一旦VBE正常且有基極電流流動(dòng)時(shí)，便 必須測(cè)試VCE值，假使VCE趨近于 VCC,就表示三極管的集基接面損壞，必須換掉三極管。假使VCE趨近于 零伏特，而負(fù)載仍未導(dǎo)通，這可能是負(fù)載本身有 開路現(xiàn)象發(fā)生，因此必須 檢換負(fù)載。RBVbeVoeJRLD圖5三極管開關(guān)電路，各主要測(cè)試電的電壓圖當(dāng)Vin降為低電壓準(zhǔn)位，三極管理應(yīng)截止而切斷負(fù)載，如果負(fù)載仍舊未 被切斷，那可能是三極管的集基極和集射極短路，必須加以置換。第二節(jié) 基本三極管開關(guān)之改進(jìn)電路 有時(shí)候，我們所設(shè)定的低電壓準(zhǔn)位未必 就能使三極管開關(guān)截止，尤其當(dāng)輸入準(zhǔn)位接近0.6伏特的時(shí)候更是如此

17、。 想要克服這種臨界狀況，就必須采取修正步驟，以保證三極管必能截止。 圖6就是針對(duì)這種狀況所設(shè)計(jì)的兩種常見(jiàn)之改良電路。Vcc圖6確保三極管開關(guān)動(dòng)作，正確的兩種改良電路圖6(a)的電路，在基射極間串接上一只二極管，因此使得可令基極電流導(dǎo)通 的輸入電壓值提升了 0.6伏特，如此即使Vin值由于信號(hào)源的誤動(dòng)作而接 近0.6伏特時(shí)，亦不致使三極管導(dǎo)通，因此開關(guān)仍可處于截止?fàn)顟B(tài)。圖 6(b)的電路加 上了一只輔助-截止(hold-off)電阻R2,適當(dāng)?shù)腞l, R2 及Vin值設(shè)計(jì)，可于臨界輸入電壓時(shí)確保開關(guān)截止。由圖6(b)可知在基 射極接面未導(dǎo)通前(IE0) , R1和R2形成一個(gè)串聯(lián)分壓電路，因此

18、R1必 跨過(guò)固定(隨Vin而 變)的分電壓，所 以基極電壓必低于Vin值，因此 即使Vin接近于臨界值(Vin二0.6伏特),基極 電壓仍將受連接于負(fù)電源 的輔助-截止電阻所拉下，使低于0.6伏特。由于Rl, R2及VEE值的刻 意設(shè)計(jì)，只要Vin在高值的范圍內(nèi)，基極仍將有足夠的電壓值 可使三極管 導(dǎo)通，不致受到輔助-截止電阻的影響。in加速電容器(speed-up capacitors)在要求快速切 換動(dòng)作的應(yīng)用中，必須加快三極管開關(guān)的切換速度。圖7為一 種常見(jiàn)的方式，此方法只須在RB電阻上并聯(lián)一只加速電容器，如此當(dāng)Vin 由零電壓往上升并開始送 電流至基極時(shí)，電容器由于無(wú)法瞬間充電，故形同

19、 短路，然 而此時(shí)卻有瞬間的大電流由電容器流向基極，因此也就加快了開關(guān) 導(dǎo)通的速度。稍后，待充電完畢后，電容就形同開路，而不影響三極管的正 常工作。圖7加了加速電容器的電路一旦輸入電壓由高準(zhǔn)位降回零電 壓準(zhǔn)位時(shí)，電容器會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)即令基射 極接面變成反向偏壓，而使 三極管開關(guān)迅速切斷，這是由于電容器的左端原已充 電為正電壓，如圖6-9 所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓 無(wú)法瞬間改變?nèi)詫⒕S 持于定值，故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降，因此令基射極接 面成為反向偏壓，而迅速令三極管截止。適當(dāng)?shù)倪x取 加速電容 值可使三極管 開關(guān)的切換時(shí)間減低至幾十分之微秒以下，大多數(shù)的加

20、速電容值約為數(shù)百個(gè) 微微法拉(pF)。有時(shí)候三極管開關(guān)的負(fù)載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖8的 方 式，這種接法和小信號(hào)交流放大器的電路非常接近，只是少了一只輸岀耦 合電容 器而已。這種接法和正常接法的動(dòng) 作恰好相反，當(dāng)三極管截止時(shí)，負(fù) 載獲能，而當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見(jiàn) 的，因此必須具有清晰的分辨能力。R2圖8將負(fù)載接于三極管開關(guān)電路的改進(jìn)接法圖騰式開關(guān)(Totem-poleswitches)假使圖8的三極管開關(guān)加上了電容性負(fù)載(假定其與RLD并聯(lián))，那么在三 極管 截止后，由于負(fù)載電壓必須經(jīng)由RC電阻對(duì)電容慢慢充電而建立，因此 電容量或電阻值愈大，時(shí)

21、間常數(shù)(RC)便愈大，而使得負(fù)載電壓之上升速率 愈慢，在某些 應(yīng)用中，這種現(xiàn)象是不容許的，因此必須采用圖9的改良電 路。圖9圖騰式三極管開關(guān)圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構(gòu)成的，它 也因此而得名。欲使負(fù)載獲能，必須使Q1三極管導(dǎo)通，同時(shí)使Q2三極管截 斷，如 此負(fù)載便可 經(jīng)由Q1而連接至VCC,欲使負(fù)載去能，必須使Q1三 極管截?cái)啵瑫r(shí)使Q2三極管導(dǎo)通，如此負(fù)載將經(jīng)由Q2接地。由于Q1的集 電極除了極小的接點(diǎn)電阻夕卜，幾乎沒(méi)有任何電阻存在(如圖9所示)，因 此負(fù)載幾乎是直接連接 到正電源上的，也因此當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，就再也沒(méi)有電 容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以可說(shuō)Q1 “將負(fù)載拉

22、起”，而稱之為“挽起 (pull up)三極管” ,Q2則稱為“拉下(pull down)三極管，。圖9左 半部的輸入控制電路，負(fù)責(zé)Q1和Q2三極 管的導(dǎo)通與截?cái)嗫刂?，但是必須確 保Q1和Q2使不致同時(shí)導(dǎo)通，否則將使VCC和地之間經(jīng)由Q1和Q2而形同 短路，果真如此，則短路的大電流至少將使一只Rc+5v三極管燒毀。因此圖騰式三極管開關(guān)絕對(duì)不可如圖6-4般地采用并聯(lián)方式來(lái) 使用，否則只要圖騰上方的三極管Q1群中有任一只導(dǎo)通，而下方的Q2群 中又恰 好有一只導(dǎo)通，電源便經(jīng)由導(dǎo)通之Q1和Q2短路，而造成嚴(yán)重的后 果。第三節(jié)三極管開關(guān)之應(yīng)用晶體管開關(guān)最常見(jiàn)的應(yīng)用之一，是用以驅(qū)動(dòng)指示 燈，利用指示燈可以

23、指 示電路某特定點(diǎn)的動(dòng)作狀況，亦可以指示馬達(dá)的控制 器是否被激勵(lì)，此外亦可以指示某一限制 開關(guān)是否導(dǎo)通或是某一數(shù)字電路 是否處于高電位狀態(tài)。舉例而言，圖10(a)即是利用晶體管開關(guān)來(lái)指示一只 數(shù)字正反器(flip-flop)的輸出狀態(tài)。假使正反器的輸岀為高準(zhǔn)位(一般 為5伏特)，晶體管開關(guān)便被導(dǎo)通，而令指示燈發(fā)亮，因此操作員只要一 看指示燈，便可以知道正反器目前的工作狀 況，而不須要利用電表去檢測(cè)。 有時(shí)信號(hào)源(如正 反器)輸出電路之電流容量太小，不足以驅(qū)動(dòng)晶體管開 關(guān)，此時(shí)為避免信號(hào)源不勝負(fù)荷而產(chǎn)生誤動(dòng)作，便須采用圖10(b)所示的改 良電路，當(dāng)輸出為高準(zhǔn)位時(shí)，先驅(qū)動(dòng)射極隨耦晶體管Q1做電流

24、放大后，圖10指示燈驅(qū)動(dòng)器再使Q2導(dǎo)通而驅(qū)動(dòng)指示燈，由于射極隨耦級(jí)的輸入阻抗相當(dāng)高，因此正反器 之須要提供少量的輸入電流，便可以得到滿意的工作。數(shù)字顯示器圖10(a)之電路經(jīng)常被使用于數(shù)字顯示器上。利用三極管開關(guān)做為不同電壓準(zhǔn)位之界面電路 在工業(yè)設(shè)備中，往往必須利用 固態(tài)邏輯電路來(lái)?yè)?dān)任控制的工作，有關(guān)數(shù)字邏輯 電路的原理，將在下一章詳 細(xì)加以介紹，在此為說(shuō)明界面電路起見(jiàn)，先將工業(yè)設(shè) 備的控制電路分為三 大 部份：(1)輸入部份，(2)邏輯部份，(3)輸出部份。為達(dá)到可靠的運(yùn) 作，工業(yè)設(shè)備的輸入與輸出部份通常工作于較高的電壓準(zhǔn)位，一般為220 伏 特。而邏輯部份卻是操作于低電壓準(zhǔn)位的，為了使系統(tǒng)

25、正常工作，便必須 使這兩種不同的電壓準(zhǔn)位之間能夠溝通，這種不同電壓間的匹配工作就稱 做 界面(interface)問(wèn)題。擔(dān)任界面匹配工作的電路，則稱為界面電路。三 極管(a)基本電路圖(b)改良電路開關(guān)就經(jīng)常被用來(lái)?yè)?dān)任此類工作圖11利用三極管開關(guān)做為由高壓輸入控制 低壓邏輯的界面電路之實(shí)例，當(dāng)輸入 部份的微動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，降壓變壓器 便被導(dǎo)通，而使全波整流濾波電路送出低壓 的直流控制信號(hào)，此信號(hào)使三極 管導(dǎo)通，此時(shí)集電極電壓降為0（飽和）伏特，此0伏特信號(hào)可被送入邏 輯電路中，以表示微動(dòng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)。反之，若微動(dòng)開關(guān)開啟，變壓器 便不通 電，而使三極管截止，此時(shí)集電極電壓 便上升至VCC值，此一 VCC 信號(hào)，可被送入邏輯電路中，藉以表示微動(dòng)開關(guān)處于 開啟狀態(tài)。在圖11 之中，邏輯電路被當(dāng)作三極管的負(fù)載，連接于集電極和地之間（如圖 11）,因此三極管開關(guān)電路的Rl, R2和RC值必須慎加選擇，以保證三極 管只工作于截止區(qū)與飽和區(qū)，而不致工作于主動(dòng)（線性）區(qū)內(nèi)。圖11三極管開 關(guān)當(dāng)作輸入部份與邏輯部份之間的界面圖11三極管開關(guān)電路工作原理解析圖一所示是NPN三極管的共射極電路，圖二所示是它的特性曲線圖，圖中它有3種工作區(qū)域： 截止區(qū)（C utoff Region）、線性區(qū)（Activ