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三极管应用电路

(2015-07-26 21:30:10)
标签:

健康

三极管是一种流控型非线性器件。通过流过基极的电流IB控制流过集电极电流IC或发射极的电流IE,起到电流放大作用。在数字电路中主要是利用集电极或发射极的饱和或截止,作为开关来使用。常见的集中应用电路分析如下:

1、三极管逻辑开关

http://s11/mw690/001bH6eHzy6U942n1Eeea&690

上图电路中,未接入三极管开关之前模块通过100K欧姆的弱上拉电阻保持高电平;接入三极管开关,三极管的集电极被上拉至3V,基极与发射极之间没有电压而截止,导致集电极与发射极之间处于高阻态;Turn on脉冲施加
高电平3V时,加在基极上的电压为两个电阻分压值,远大于基极饱和电压VBE(比如S80501.2V),基极处于饱和状态,流过基极的饱和电流为(3-1.2/4.7K=0.38mA。基极饱会导致集电极饱和,即集电极电流不再随着基极电流的变化而线性变化,而是保持基本恒定不再变化,这时集电结由反向偏置变成了正向偏置,三极管进入了非线性的开或关状态。也可以这样理解:如果三极管是工作在线性区,根据电流放大倍数求得基极饱和时Ic=Ib*hfe=0.45*50=22.5mA,而实际上3V高电平经过100K欧姆弱上拉后能够提供的电流小于30μA,远小于线性区的22.5mA,所以三极管基极与集电极电流不再保持线性变化,三极管工作在饱和区。集电极与发射极之间的饱和电压VCE为0.2V左右。这样power on logic被置于低电平而关断。三极管起到了开关的作用。
47k电阻与4.7k串联,是为了增强抗干扰能力,如果干扰电压接近Vbe饱和电压(比如0.7V),则由于串联分压作用,加到基极电压会小于0.7V,不会导致误动作。有时候在基极串一个二极管,利用二极管前向压降起到分压作用增强抗干扰能力。

有时为了增强负载驱动能力,使用两个三极管实现。

 

http://s14/mw690/001bH6eHzy6U97LbWNLed&690

上图左侧部分当输入为高电平时,先用小电流驱动第一个三极管导通,再用它的射极输出电流驱动第二个三极管,得到更大的集电极电流来驱动负载。

2、三极管电源开关

http://s12/mw690/001bH6eHzy6U98sZgAX4b&690

上图通过J1开关来控制VCC向负载R4的供电,实际使用中J1开关可以使用一个OD门进行电子控制。当J1开关导通或者OD门输出低电平时,三极管Q1的
Veb正向偏置,三极管处于饱和态而导通;当J1开关断开或者OD门输出高阻时,基极Vb电压等于上拉供电电压Vcc,Veb截止,Vcb处于高阻态,截断了流向负载的电流,三极管截止。为了提供更大的电流,常用的电路中大多采用PMOS管替代Q1,使用三极管开关替代J1。如下图所示:

http://s16/mw690/001bH6eHzy6U99k9SOj1f&690

MOS管属于压控型器件,比如P沟道增强型PMOS(相当于晶体管的PNP,栅极加负向电压导通)Is=-2.5A。电流从S流向DVgs-1V的情况下SD之间才导通。设计中NPN三极管Q2的导通控制Vgs电压。如果NPN截止处于高阻态,probe1处电压为16VVGS=0VPMOS截止;如果NPN导通probe1处电压为接近0VVGS≈-8.2VPMOS导通;VGS越小提供的电流会越大。

3、三极管电平变换

如下图所示电路,将一个15VDC电源通过R1R2电阻分压后给负载R3供电(9VDC)。如果直接从probe2处取电,则分压电阻R2会和负载R3形成并联,将输出电压下拉至0.69V左右。通过在分压点和负载之间插入NPN三极管2N2222A进行隔离后,负载电压不会被大幅拉低,在R3=500欧姆时,负载为7.8V/15mA,满足一般应用场合。

http://s12/mw690/001bH6eHzy6U9akfler9b&690

如果想获得精确的输出电压,可以将R2换为一个9V的稳压齐纳二极管如2CW578.5V9.5V)或1N9999,将基极钳位在9V。图中R1起到限流保护作用。齐纳二极管需要一个足够高的电流IZ确保其工作稳定。

http://s1/mw690/001bH6eHzy6U9aNblvia0&690

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