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三極管做開關(guān)，常用到的電容作用

發(fā)布時間：2019-10-09 責任編輯：lina

【導讀】負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，輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟(open) 與閉合(closed) 動作，當三極管呈開啟狀態(tài)時，負載電流便被阻斷，反之，當三極管呈閉合狀態(tài)時，電流便可以流通。

1.開關(guān)三極管的基本電路圖

負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，輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟(open) 與閉合(closed) 動作，當三極管呈開啟狀態(tài)時，負載電流便被阻斷，反之，當三極管呈閉合狀態(tài)時，電流便可以流通?！　?/div>

詳細的說，當Vin為低電壓時，由于基極沒有電流，因此集電極亦無電流，致使連接于集電極端的負載亦沒有電流，而相當于開關(guān)的開啟，此時三極管乃工作于截止(cut off)區(qū)?！?/div>

同理，當Vin為高電壓時，由于有基極電流流動，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負載回路便被導通，而相當于開關(guān)的閉合，此時三極管乃工作于飽和區(qū)(saturation)。

關(guān)于晶體三極管的開關(guān)飽和區(qū)，MOS管的飽和區(qū)就是晶體管的放大區(qū)。

晶體三極管的放大是電流關(guān)系的放大，即Ic=B*Ib

而MOS管的放大倍數(shù)是Ic=B*Ugs,與g、s兩端的電壓有關(guān)系

MOS管的放大倍數(shù)比較大，穩(wěn)定。

2.基極電阻的選取

(1)首先判斷三極管的工作狀態(tài)，是放大區(qū)(增大驅(qū)動電流)還是飽和區(qū)(開關(guān)作用)

(2)若工作在放大區(qū)，根據(jù)集電極負載的參數(shù)，計算出集電極的電流，之后根據(jù)三級管的放大特性計算出基極電流，再根據(jù)電流值計算出電阻。

(3)若工作在飽和區(qū)，

以NPN管為例大致計算一下典型3元件開關(guān)電路的選值：

設晶體管的直流放大系數(shù)為100，Ib=(驅(qū)動電壓-0.7Vbe結(jié)壓降)/Rb，Vce=Vcc-100Ib×Rc，令Vce=0，由此可算出臨界值(飽和區(qū)與放大區(qū)的臨界)，只要Rb小于臨界值即可，但其最小值受器件Ib容限限制，切勿超過。

3.補償電容電路圖

一般線性工作的放大器(即引入負反饋的放大電路)的輸入寄生電容Cs會影響電路的穩(wěn)定性，其補償措施見圖。放大器的輸入端一般存在約幾皮法的寄生電容Cs，其頻帶的上限頻率約為：

ωh=1/(2πRfCs)

為了保持放大電路的電壓放大倍數(shù)較高，更通用的方法是在Rf上并接一個補償電容Cf，使RinCf網(wǎng)絡與RfCs網(wǎng)絡構(gòu)成相位補償。RinCf將引起輸出電壓相位超前，由于不能準確知道Cs的值，所以相位超前量與滯后量不可能得到完全補償，一般是采用可變電容Cf，用實驗和調(diào)整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值絲邊3～10pF。對于電壓跟隨器而言，其Cf值可以稍大一些。

3.運放電源旁路電容

旁路是把前級或電源攜帶的高頻雜波或信號濾除，去藕是為保證輸出端的穩(wěn)定輸出

每個集成運放的電源引線，一般都應采用去偶旁路措施，如圖所示圖中的高頻旁路電容，通?？蛇x用高頻性能優(yōu)良的陶瓷電容，其值約為0.1μF?；虿捎胠μF的鉭電容。這些電容的內(nèi)電感值都較小。在運放的高速應用時，旁路電容C1和C2應接到集成運放的電源引腳上，引線盡量短，這樣可以形成低電感接地回路。

注：當所使用的放大器的增益帶寬乘積大于10MHz時，應采用更嚴格的高頻旁路措施，此時應選用射頻旁路電容，對于通用集成芯片，對旁路的要求不高，但也不能忽視，通常最好每4～5個器件加一套旁路電容。不論所用集成電路器件有多少，每個印刷板都要至少加一套旁路電容。

在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設計的一種常規(guī)做法，配置原則如下：

●電源輸入端跨接一個10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。

●為每個集成電路芯片配置一個0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時，可每4～10個芯片配置一個1～10uF鉭電解電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz～20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω，而且漏電流很小(0.5uA以下)。

●對于噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲型器件，應在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。

●去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。

●電源輸入端跨接一個10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。

●對于噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲型器件，應在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。

●去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當電路從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時，就會在電源線上產(chǎn)生一個很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設計的一種常規(guī)做法，配置原則如下：

●電源輸入端跨接一個10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。

●對于噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲型器件，應在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。

●去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。