三極管經(jīng)典電路

三極管反相電路&濾波電路

圖一

如上圖一所示，是一個(gè)三極管開(kāi)關(guān)電路，Ib方波輸入信號(hào)：高電平為3V，低電平0V，運(yùn)用Ib=1mA時(shí)三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，確定R8=2K，下拉電阻之前講過(guò)直接使用2K,這樣R8=R9=2K,R7阻值根據(jù)后極負(fù)載確定大小，保證能夠正常驅(qū)動(dòng)負(fù)載并留有余量即可，所有阻值都確定好以后，看一下輸入信號(hào)

當(dāng)輸入高電平時(shí)候，三極管飽和導(dǎo)通,Vce=0V3近似0V，我們近似認(rèn)為是0V，Vout=0V,此時(shí)輸入高電平，輸出低電平

當(dāng)輸入低電平時(shí)候，三極管截止,Vce=12V，則Vout=12V，此時(shí)輸入低電平，輸出高電平

結(jié)論：輸入信號(hào)與輸出信號(hào)完成相位變化視為反向輸出

在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過(guò)程中我們都希望輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相同那怎么才能實(shí)現(xiàn)呢？

答案是再加一級(jí)反相電路，即“負(fù)負(fù)得正”

圖二

如上圖二所示，輸入高電平時(shí)候Q7飽和導(dǎo)通，Q7的Vce=0.3V,那此時(shí)Q6的基級(jí)就會(huì)被Q7的Vce鉗位到0.3V，不滿足三極管開(kāi)通的條件，Q6處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)Vout輸出高電平，完成了輸入高電平輸出高電平的邏輯關(guān)系

同理輸入低電平時(shí)候Q7關(guān)斷狀態(tài)，Q6的基級(jí)通過(guò)R13接到+12V的電源，滿足Ib=1mA的條件，此時(shí)Q6飽和導(dǎo)通，Vout輸出低電平，同樣完成輸入低電平輸出低電平的邏輯，這樣就做到了輸入、輸出同相并對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理且功率進(jìn)行放大

為什么說(shuō)三極管反相電路有濾波功能呢？

圖三

如上圖三所示，當(dāng)輸入信號(hào)上有毛刺時(shí)候，經(jīng)過(guò)Ib輸入進(jìn)三極管，而實(shí)際輸出信號(hào)是經(jīng)過(guò)功率放大后的輸出信號(hào)，不能說(shuō)和輸入信號(hào)沒(méi)有關(guān)系，而是輸出信號(hào)實(shí)際上是+12V電源經(jīng)過(guò)邏輯電路輸出后的結(jié)果，Vout的輸出是12V電源提供能量，電源的紋波以及毛刺都是在設(shè)計(jì)時(shí)候需要嚴(yán)格控制的，且輸出信號(hào)與輸入信號(hào)是“隔離狀態(tài)”輸出的，故而利用三極管反向電路也能做到濾波效果，當(dāng)然這個(gè)濾波效果比不了專(zhuān)業(yè)的濾波電路

下面介紹一下怎樣使用P型三極管實(shí)現(xiàn)反向、同相輸出

圖四

如上圖四所示，是一個(gè)P型三極管開(kāi)關(guān)電路，Input方波輸入信號(hào)：高電平為3V，低電平0V，運(yùn)用Ib=1mA時(shí)三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)得出R26=2K，回路方向?yàn)樯浼飨蚧?jí)通過(guò)R26流向地或電源，P型三級(jí)管做開(kāi)關(guān)管或是放大管時(shí)，同樣需要增加一個(gè)上拉電阻，作為在輸入信號(hào)高阻態(tài)或者異常狀態(tài)時(shí)候，給基級(jí)提供一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),防止三極管誤導(dǎo)通導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)轉(zhuǎn)

下面分析一下P型三極管是怎么做到相位相反的，當(dāng)輸入低電平時(shí)，Q12飽和導(dǎo)通，Ib流過(guò)1mA左右的電流，Iec回路飽和導(dǎo)通，C集作為輸出端，前面我們介紹過(guò)三極管飽和導(dǎo)通時(shí)Vce=0.3V,在P管上同樣適用，那么C點(diǎn)電壓近似等于電源電壓+3V,也就是說(shuō)輸入低電平信號(hào)輸出高電平信號(hào)，當(dāng)輸入高電平時(shí)，Ib沒(méi)有電流流過(guò)，三極管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，Iec回路關(guān)閉，C點(diǎn)通過(guò)R27被拉到地上，輸出低電平，則輸入高電平，輸出低電平，分析下來(lái)P型三極管也能做到反向輸出

在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過(guò)程中我們都希望輸入、輸出信號(hào)相位相同那怎么才能實(shí)現(xiàn)呢？當(dāng)然不能是兩個(gè)P管相接到一起實(shí)現(xiàn)了，具體是為什么呢，我們搭建一個(gè)電路來(lái)實(shí)際分析一下

圖五

如上圖五示，兩個(gè)P型三極管相連，當(dāng)輸入高電平時(shí)Q16截止，繼而Q15也截止，Vout輸出低電平，當(dāng)輸入低電平時(shí)Q16導(dǎo)通，繼而Q15導(dǎo)通，Vout輸出高電平，從結(jié)果看兩個(gè)P型三極管相連并沒(méi)有像兩個(gè)N型三極管相連一樣把輸入、輸出相位變化成同相位，那么問(wèn)題來(lái)了怎樣的P管電路才能實(shí)現(xiàn)相位同相呢？提出問(wèn)題并解決問(wèn)題是電子人的使命，接下來(lái)我們來(lái)看一下下面這個(gè)電路是否能滿足我們的要求

圖六

如上圖六示，N型+P型三極管相連，當(dāng)輸入高電平時(shí)Q14的Ib流過(guò)1mA左右的電流，且射集接地，滿足三極管飽和導(dǎo)通的條件，則判斷出Q14飽和導(dǎo)通,那A點(diǎn)等于0.3V，那Q13自然導(dǎo)通，Vout輸出高電平，當(dāng)輸入低電平時(shí)，Q14的Ib沒(méi)有電流流過(guò)，Q14截止，那么此時(shí)A點(diǎn)被拉高到+3V，導(dǎo)致Q13也同樣處于截止?fàn)顟B(tài)，則Vout輸出低電平，這個(gè)電路此時(shí)就滿足我們使用P管電路完成輸出、輸出相位相同的要求

總結(jié)：這個(gè)電路還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，N型三極管作為輸入端對(duì)輸入信號(hào)源要求不高，如果是P管作為輸入端對(duì)輸入信號(hào)的閾值有要求，我們?cè)O(shè)計(jì)電路時(shí)候一般都是使用單片機(jī)IO口作為信號(hào)源目前市面上常用的單片機(jī)一般情況都是3V供電，如果對(duì)信號(hào)源要求過(guò)高的話，設(shè)計(jì)電路的通用性以及可移植性就比較差，有一句經(jīng)典的話來(lái)這樣形容三極管：“P管上接天（電源正極），N管下接地（電源負(fù)極）”

審核編輯：湯梓紅