電氣開關(guān)三極管(編輯修改稿)
2025-07-21 00:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 有時候，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。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就是針對這種狀況所設(shè)計的兩種常見之改良電路。 圖6 確保三極管開關(guān)動作，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，，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(holdoff)電阻R2，適當(dāng)?shù)腞1，R2及Vin值設(shè)計，可于臨界輸入電壓時確保開關(guān)截止。由圖6(b)可知在基射極接面未導(dǎo)通前(IB0)，R1和R2形成一個串聯(lián)分壓電路，因此R1必跨過固定(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=) ，基極電壓仍將受連接于負(fù)電源的輔助截止電阻所拉下。由于R1，R2及VBB值的刻意設(shè)計，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。加速電容器(speedup capacitors)在要求快速切換動作的應(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，電容器由于無法瞬間充電，故形同短路，然而此時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，電容器會在極短的時間內(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69所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓無法瞬間改變?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)的切換時間減低至幾十分之微秒以下，大多數(shù)的加速電容值約為數(shù)百個微微法拉(pF) 。有時候三極管開關(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，這種接法和小信號交流放大器的電路非常接近，只是少了一只輸出耦合電容器而已。這種接法和正常接法的動作恰好相反，當(dāng)三極管截止時，負(fù)載獲能，而當(dāng)三極管導(dǎo)通時，負(fù)載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見的，因此必須具有清晰的分辨能力。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)(Totempole switches)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電阻對電容慢慢充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時間常數(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，同時使Q2三極管截斷，如此負(fù)載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負(fù)載去能，必須使Q1三極管截斷，同時使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電阻外，幾乎沒有任何電阻存在(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，就再也沒有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以可說Q1“將負(fù)載拉起”，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
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