三极管开关电路图原理及设计详解
三极管工作原理(详解)
不设置正确的静态：
输出电压必然失真！
设置合适的静态工作点，主要是为了解决失真问题； 但Q点将影响所有动态参数！
4.2.3 两种实用放大电路
1.直接耦合放大电路
将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1、两种电源 2、信号源与放大电路不“共地” 动态时， uBE＝uI＋URb1 共地，且要使信号 驮载在静态之上
晶体管三个电极的电流有一定关系，公式如下
IE ＝ IB ＋IC
三极管的三种放大电路
当晶体管被用作放大器使用时，其中两个电极用作信号 (待放大信号) 的输入端子；两个电极作为信号 (放大后的 信号) 的输出端子。 那么，晶体管三个电极中，必须有一 个电极既是信号的输入端子，又同时是信号的输出端子， 这个电极称为输入信号和输出信号的公共电极。 按晶体管公共电极的不同选择，晶体管放大电路有 三种：共基极电路 ( Common base circuit)、共射极电 路(Common emitter circuit) 和 共集极电路(Common collector circuit)，如下图示。
三极管截止状态
a)基极(B)不加偏压使
(b)基极(B)加上反向偏
c)此时集极(C)与射极(E)
基极电流IB等于零
压使基极电流IB等于零
之间形同段路，负载无 电流通过
三极管饱合状态
当三极管之基极加入高电平时，因为IC≒IE=β×IB，射极和集极的电流 亦非常大，此时集极与射极之间的电压降非常低(VCE为0.4V以下)，其 意义相 当于集极与射极之间完全导通，此一状态称为三极管饱合状态
向偏置。
共射极放大电路
开关电源工作原理详解析及三极管开关电路图原理及设计详解
PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Switching Mode Power Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。
本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。
●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（switching）。
线性电源的工作原理是首先将127 V或者220 V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。
最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/Wii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。
对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。
由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。
此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。
由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。
三级管电路工作原理及详解
三级管电路工作原理及详解一、引言三极管是一种常用的半导体器件，广泛应用于各种电路中。
它具有放大信号、开关控制和稳压等特性，是现代电子设备中不可或缺的元件之一。
本文将深入探讨三极管电路的工作原理和详解，以帮助读者更好地理解和应用三极管。
二、三极管基本概述三极管是由三个不同掺杂的半导体材料组成，常用的有NPN型和PNP型两种。
其中，NPN型三极管中央是N型半导体，两侧是P型半导体；PNP型三极管中央是P型半导体，两侧是N型半导体。
三极管的结构决定了它具有双向导通的特点。
三、三极管的工作原理3.1 NPN型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加正向电压。
–发射极和基极之间形成正向偏压。
–发射极注入少量电子到基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极和基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的增加，形成放大效应。
3.2 PNP型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加负向电压。
–发射极和基极之间形成负向偏压。
–发射极抽取少量电子从基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极与基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的减小，形成放大效应。
四、三极管的应用三极管由于其特性，在电子电路中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景： 1. 放大器：使用三极管可以放大微弱的信号，使之变得可用于其他电路。
2. 开关控制：三极管可以作为开关，控制电路的通断。
3. 稳压器：利用三极管的特性，可以设计稳压电路，保持输出电压的稳定性。
4. 正弦波发生器：三极管可以用于正弦波发生器的设计，产生各种频率的信号。
五、三极管的优缺点5.1 优点•体积小、重量轻，便于集成和组装。
•功耗低，效率高。
•放大范围宽，稳定性好。
开关三级管工作原理图
开关三级管工作原理图
以下为开关三级管的工作原理图：
1. 开关三级管由三个晶体管组成，分别为T1，T2，T3。
2. T1晶体管的基极（B1）通过一个电阻连接到输入信号源
（如微处理器或逻辑门电路）。
3. T1晶体管的集电极（C1）通过一个负载电阻连接到正电源，同时也连接到T2晶体管的基极（B2）。
4. T2晶体管的发射极（E2）通过一个电阻连接到地。
5. T2晶体管的集电极（C2）通过一个负载电阻连接到正电源，同时也连接到T3晶体管的基极（B3）。
6. T3晶体管的发射极（E3）通过一个电阻连接到地。
7. T3晶体管的集电极（C3）通过一个负载电阻连接到正电源。
8. 输出信号通过连接在T3晶体管的集电极（C3）和负载电阻
之间的节点得到。
工作原理：
当输入信号高电平时，T1晶体管导通，将T2晶体管的基极带
到高电平。
因此，T2晶体管导通，从而将T3晶体管的基极带
到高电平。
最终，T3晶体管导通，导通路径形成，输出信号
为高电平。
当输入信号低电平时，T1晶体管截断，将T2晶体管的基极带到低电平。
因此，T2晶体管截断，导致T3晶体管的基极也被带到低电平。
最终，T3晶体管截断，导通路径断开，输出信号为低电平。
总结：开关三级管通过控制输入信号的高低电平，实现了将输出信号切换为高电平或低电平的功能。
npn_pnp三极管开关电路
图1 NPN PNP三极管反相器电路vin无输入电位Q1截止。
Vin高电平时Q1导通，Q2基极得高电位，Q2截止。
图3 PNP三极管开关电路当输入端悬空时Q1截止。
VIN输入端接入低电平时，Q1导通，继电器吸合。
图5 三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是低电平。
图7 光藕控制NPN三极管：图9 光藕控制PNP三极管：图2 两只NPN三极管反相器电路vin无输入电位Q1截止,Q2导通。
Vin接入高电平Q1导通，促使Q2基极电位下级,Q2截止。
图4 PNP三极管开关电路当vin无输入电位时Q1截止。
Vin接入高电平Q1导通，继电器吸合图6 三极管上拉电阻：当有高电位输入时Q导通，因E-C导通，又因有负载电阻，所以输出看作是高电平。
图8 光藕控制NPN三极管：图10 光藕控制PNP三极管：文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。
现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。
文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。
基本信息中文名称文案外文名称Copy目录1发展历程2主要工作3分类构成4基本要求5工作范围6文案写法7实际应用折叠编辑本段发展历程汉字"文案"(wén àn)是指古代官衙中掌管档案、负责起草文书的幕友,亦指官署中的公文、书信等;在现代，文案的称呼主要用在商业领域，其意义与中国古代所说的文案是有区别的。
在中国古代，文案亦作" 文按"。
公文案卷。
《北堂书钞》卷六八引《汉杂事》:"先是公府掾多不视事，但以文案为务。
"《晋书·桓温传》:"机务不可停废，常行文按宜为限日。
" 唐戴叔伦《答崔载华》诗:"文案日成堆，愁眉拽不开。
NPN型三极管的工作原理及电路设计
NPN型三极管的工作原理及电路设计NPN型三极管，由三块（半导体）构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧，三极管是（电子）电路中最重要的器件，他主要的功能是（电流）放大和开关的作用。
实际上，只要你了解了三极管的特性，对你使用（单片机）就顺手很多了。
大家其实也都知道三极管具有放大作用，但如何去真正理解它，却是你以后会不会使用大部分电子电路和IC的关键。
我们一般所说的普通三极管是具有电流放大作用的器件。
其它的三极管也都是在这个原理基础上功能延伸。
三极管的符号如下图左边，我们就以NPN型三极管为例来说说它的（工作原理）。
它就是一个以b（基极）电流Ib来驱动流过CE的电流Ic的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀门。
左边细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大，就可允许较大红色的水流通过这个阀门。
当蓝色水流越大，也就使大管中红色的水流更大。
如果放大倍数是100，那么当蓝色小水流为1千克/小时，那么就允许大管子流过100千克/小时的水。
三极管的原理也跟这个一样，放大倍数为100时，当Ib（基极电流）为1mA时，就允许100mA的电流通过Ice。
这个原理大家可能也都知道，但是把它用在电路里的状况能理解，那单片机的运用就少了一大障碍了。
最常用的连接如下图：我们来分析一下这个电路，如果它的放大倍数是100，基极电压我们不计。
基极电流就是10V÷10K＝1mA，集电极电流就应该是100mA。
根据欧姆定律，这样Rc上的电压就是0.1A×50Ω＝5V。
那么剩下的5V就吃在了三极管的C、E极上了。
好！现在我们假如让Rb为1K，那么基极电流就是10V÷1K＝10mA，这样按照放大倍数100算，Ic就是不是就为1000mA也就是1A了呢？假如真的为1安，那么Rc上的电压为1A×50Ω＝50V。
啊？50V！都超过（电源）电压了，三极管都成发电机了吗？其实不是这样的。
三极管的开关等效电路
半导体材料
硅（Si）或锗（Ge）。
三极管的工作原理
电流放大
通过控制基极电流来控制集电极 和发射极之间的电流，实现电流
放大。
电压控制
基极电压控制集电极和发射极之间 的电压。
开关作用
通过控制基极电压，使三极管在饱 和导通和截止两种状态之间切换。
三极管的开关状态
饱和状态
由于表面态和界面态变 化产生的噪声，表现为 低频噪声。
05 三极管开关等效电路的优 化设计
优化设计方法
01
02
03
04
减少元件数量
简化电路，减少元件数量，降 低成本和体积。
提高开关速度
优化电路结构，减小寄生参数 ，提高开关速度。
降低功耗
优化电路设计，降低功耗，提 高效率。
增强稳定性
优化元件参数，增强电路的稳 定性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
功率放大器
在射频功率放大器中，三 极管开关等效电路用于ห้องสมุดไป่ตู้ 制信号的放大和传输。
04 三极管开关等效电路的特 性分析
开关时间特性
1 2
开启时间
从基极输入信号开始到集电极开始导通所需要的 时间。
关闭时间
从基极输入信号结束到集电极完全截止所需要的 时间。
3
延迟时间
从基极输入信号开始到集电极电流达到稳定值所 需要的时间。
三极管的开关等效电路
目录
• 三极管开关等效电路的基本概念 • 三极管开关等效电路的建立 • 三极管开关等效电路的应用 • 三极管开关等效电路的特性分析 • 三极管开关等效电路的优化设计
01 三极管开关等效电路的基 本概念
晶体三极管的开关电路和放大电路的工作过程
晶体三极管的开关电路和放大电路的工作过程晶体三极管是一种重要的半导体器件，常用于电子学中的开关和放大电路中。
它具有高频特性、低噪声以及较高的放大能力，因此被广泛应用于各种电子设备中。
下面我们来详细了解晶体三极管在开关电路和放大电路中的工作原理和过程。
一、晶体三极管的基本结构及工作原理晶体三极管由发射极、基极和集电极组成，通过控制发射极电流来实现对集电极电流的调控。
当在基极端加上一个小信号电压时，将使发射极与基极之间的耗尽层宽度发生变化，进而改变发射极电流，从而达到放大电压信号的目的。
1. 晶体三极管在开关电路中的工作过程晶体三极管可以作为一个二极管开关，用来控制电路的通断。
当在基极端加上一个正电压时，将使发射极-基极间的耗尽层封锁，导通电流，此时处于导通状态；当在基极端加上一个反向偏置电压时，将使发射极-基极间的耗尽层扩大，截至电流，此时处于截至状态。
晶体三极管可以根据基极端的输入信号来控制电路的开关状态。
2. 晶体三极管在放大电路中的工作过程晶体三极管可以作为放大器使用，用来放大小信号电压。
在放大电路中，通过在基极端施加一个交流信号电压，使得发射极-基极之间的电流产生相应变化，从而得到经放大的输出信号。
晶体三极管的放大能力由其电流放大倍数β来决定，β值越大，放大能力越强。
二、晶体三极管的开关电路和放大电路设计1. 晶体三极管开关电路设计晶体三极管开关电路常用于数字电路中，可以实现逻辑门、计数器等功能。
设计开关电路时需要合理选择电阻、电容等元件参数，以保证电路的稳定性和可靠性。
还需要注意控制信号的功率和频率范围，以满足具体应用的需求。
2. 晶体三极管放大电路设计晶体三极管放大电路常用于模拟电路中，可以实现音频放大、射频放大等功能。
设计放大电路时需要考虑输入输出阻抗的匹配、电压和电流的偏置设置、负载电阻的选择等因素，以提高电路的放大性能和线性度。
三、晶体三极管在实际电路中的应用晶体三极管广泛应用于各种电子设备中，如放大器、收音机、电视机、电脑等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三极管开关电路图原理及设计详解
晶体管开关电路（工作在饱和态）在现代电路设计应用中屡见不鲜，经典的74LS，74ALS等集成电路内部都使用了晶体管开关电路，只是驱动能力一般而已。
TTL晶体管开关电路按驱动能力分为小信号开关电路和功率开关电路；按晶体管连接方式分为发射极接地（PNP晶体管发射极接电源）和射级跟随开关电路。
1. 发射极接地开关电路
1.1 NPN型和PNP型基本开关原理图：
上面的基本电路离实际设计电路还有些距离：由于晶体管基极电荷存储积累效应使晶体管从导通到断开有一个过渡过程（当晶体管断开时，由于R1的存在，减慢了基极电荷的释放，所以Ic不会马上变为零）。
也就是说发射极接地型开关电路存在关断时间，不能直接应用于中高频开关。
1.2 实用的NPN型和PNP型开关原理图1（添加加速电容）：
解释：当晶体管突然导通（IN信号突然发生跳变），C1瞬间短路，为三极管快速提供基极电流，这样加速了晶体管的导通。
当晶体管突然关断（IN信号突然发生跳变），C1也瞬间导通，为卸放基极电荷提供一条低阻通道，这样加速了晶体管的关断。
C通常取值几十到几百皮法。
电路中R2是为了保证没有IN输入高电平时三极管保持关断状态；R4是为了保证没有IN输入低电平时三极管保持关断状态。
R1和R3是基极电流限流用。
1.3 实用的NPN型开关原理图2（消特基二极管钳位）：
解释：由于消特基二极管Vf为0.2至0.4V比Vbe小，所以当晶体管导通后大部分的基极电流是从二极管然后通过三极管到地的，这样流到三极管基极的电流就很小，积累起来的电荷也少，当晶体管关断（IN信号突然发生跳变）时需要卸放的电荷少，关断自然就快。
1.4 实际电路设计
在实际电路设计中需要考虑三极管Vceo,Vcbo等满足耐压，三极管满足集电极功耗；通过负载电流和hfe（取三极管最小hfe来计算）计算基极电阻（要为基极电流留0.5至1倍的余量）。
注意消特基二极管反向耐压。
三极管开关电路设计
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(cut 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(saturation)。
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，而完成了开关
的闭合动作。
总而言之，三极管接成图1的电路之后，它的作用就和一只与负载相串联的机械式开关一样，而其启闭开关的方式，则可以直接利用输入电压方便的控制，而不须采用机械式开关所常用的机械引动(mechanical actuator)﹑螺管柱塞(solenoid plunger)或电驿电枢(relay armature)等控制方式。
为了避免混淆起见，本文所介绍的三极管开关均采用NPN三极管，当然NPN三极管亦可以被当作开关来使用，只是比较不常见罢了。
例题1
试解释出在图2的开关电路中，欲使开关闭合(三极管饱和) 所须的输入电压为何﹖并解释
出此时之负载电流与基极电流值﹖
解﹕由2式可知，在饱和状态下，所有的供电电压完
全跨降于负载电阻上，因此
由方程式(1) 可知
因此输入电压可由下式求得﹕
图2 用三极管做为灯泡开关
由例题1-1得知，欲利用三极管开关来控制大到1.5A
的负载电流之启闭动作，只须要利用甚小的控制电压和
电流即可。
此外，三极管虽然流过大电流，却不须要装
上散热片，因为当负载电流流过时，三极管呈饱和状态，
其VCE趋近于零，所以其电流和电压相乘的功率之非常
小，根本不须要散热片。
二、三极管开关与机械式开关的比较
截至目前为止，我们都假设当三极管开关导通时，其基极与射极之间是完全短路的。
事实并非如此，没有任何三极管可以完全短路而使VCE=0，大多数的小信号硅质三极管在饱和时，VCE(饱和) 值约为0.2伏特，纵使是专为开关应用而设计的交换三极管，其VCE(饱和) 值
顶多也只能低到0.1伏特左右，而且负载电流一高，VCE(饱和) 值还会有些许的上升现象，虽然对大多数的分析计算而言，VCE(饱和) 值可以不予考虑，但是在测试交换电路时，必须明白VCE(饱和) 值并非真的是0。
虽然VCE(饱和)的电压很小，本身微不足道，但是若将几个三极管开关串接起来，其总和的压降效应就很可观了，
不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的，如图3(a)所示，三极管开关无法
模拟机械式开关的等效电路(如图3(b)所示)来工作，这是三极管开关的一大缺点。
图3 三极管开关与机械
式开关电路
幸好三极管开关虽然不
适用于串接方式，却可以
完美的适用于并接的工
作方式，如图4所示者即
为一例。
三极管开关和传统的机械式开关相较，具有下列四大优点﹕
图4三
极管开关之
并联联接
（1）三极管
开关不具有
活动接点部
份，因此不
致有磨损之
虑，可以使
用无限多次，一般的机械式开关，由于接点磨损，顶多只能使用数百万次左右，而且其接点易受污损
而影响工作，因此无法在脏乱的环境下运作，三极管开关既无接点又是密封的，因此无此顾虑。
（2）三极管开关的动作速度较一般的开关为快，一般开关的启闭时间是以毫秒 (ms)来计算的，三极管开关则以微秒(μs)计。
（3）三极管开关没有跃动(bounce) 现象。
一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作，然后才能逐渐达到稳定状态。
（4）利用三极管开关来驱动电感性负载时，在开关开启的瞬间，不致有火花产生。
反之，当机械式开关开启时，由于瞬间切断了电感性负载样上的电流，因此电感之瞬间感应电压，将在接点上引起弧光，这种电弧非但会侵蚀接点的表面，亦可能造成干扰或危害。