三极管恒流源电路
恒流源的输出电流为恒定。在一些输入方面如果应用该电路则能够有效保护输入器件。比如RS422通讯中采用该电路将有效保护该通讯。在一定电压方位内可以起到过压保护作用。以下引用一段恒流源分析。
恒流源是输出电流保持不变的电流源，而理想的恒流源为：
a)不因负载(输出电压)变化而改变。
b)不因环境温度变化而改变。
c)内阻为无限大。
恒流源之电路符号：
理想的恒流源实际的流源
理想的恒流源，其内阻为无限大，使其电流可以全部流出外面。实际的恒流源皆有内阻R。
三极管的恒流特性：
从三极管特性曲线可见，工作区内的IC受IB影响，而VCE对IC的影响很微。因此，只要IB值固定，IC亦都可以固定。
输出电流IO即是流经负载的IC。
电流镜电路Current Mirror：
电流镜是一个输入电流IS与输出电流IO相等的电路：
Q1和Q2的特性相同，即VBE1 = VBE2，β1 = β2。
优点：
三极管之β受温度的影响，但利用电流镜像恒流源，不受β影响，主要依靠外接电阻R经
Q2去决定输出电流IO（IC2 = IO）。
例：
三极管射极偏压设计
范例1:
从左边看起:基极偏压
所以
VE=VB - =
又因为射极电阻是1K,流经射极电阻的电流是
所以流经负载的电流就就是稳定的1mA
范例2.
这是个利用稳压二极管提供基极偏压
VE=VB - =
流经负载的电流
范例3.
这个例子有一点不同:利用PNP三极管供应电流给负载电路.首先,利用二极管 V 的压降,提供 V基极偏压(10 – 3 x = . K电阻只是用来形成通路,而且不希望(也不会)有很多电流流经这个电阻。
VE=VB + =
PNP晶体的560欧姆电阻两端电位差是, 所以电流是2mA
晶体恒流源应用注意事项
如果只用一个三极管不能满足需求,可以用两个三极管架成:
或是
也可以是
请您注意:恒流源是一个二端子的零件.市面上也有“稳流二极管” (current regulating diode, CRD)供小电流应用.大电流应用时,可以用IC稳压器串联电阻,或是使用MOSFET的方法。
三极管开关电路工作原理解析
三极管开关电路工作原理解析 图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，I B 的值适中(VBE = 0.7 V)，I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B -E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，I c 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，Ic 图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路 实验：三极管的开关作用 简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。 一种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。 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）。 1 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： LED电源设计中三极管恒流的方案 宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来；此句是中国流传下来的一句古训，喻为如果想要取得成绩，获取成就，就要能吃苦，勤于锻炼，这样才能靠自己的努力赢得胜利。各个行业皆是如此。在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。 本文为续接LED电源设计中次级恒流方案的总结一文，同样来自心中有冰的总结精华帖。--------小编语。 下图原理是通过改变三极管的IB电流来控制LED中的电流，同样存在损耗大的缺点。 主要优缺点分析： 电路简单可靠，成本较低是最大的优点；恒流精度不高，温飘严重是最大的缺点。 针对性问答： wwpp问：D7是什么管？如何恒流？ 答：肖特基管子，D7跟Q1有一样的温飘特性，可以抵消Q1温飘带来的影响；至于恒流，可以想想Q1的be结压降，再看看D7的压降与R10的压降，就明白了。 wzpawzz问：冰大哥，想问下你，我现在在做一个恒流限压源，但是输出电流的恒流值是可以调节的，调节范围为150ma到350ma。 我做的LED驱动电源是隔离式的，采用反激。但是检测回路怎么做到隔离呢？我是想用个小电阻串在负载上，检测其电压的变化，这个检测由单片机完成，就是AD采样哈。单片机根据采样得到的值输出对应的PWM波控制原边开关管的通断。我不知道反馈控制的隔离应该怎么做？ 自己想的方案： 1.由于我的恒流源的最大的电流为350ma，而光耦PC817内最大的输入电流为50ma，故我可用好多个多个光耦并联起来串在恒流源上，从而感应电流的变化，各个光耦的输出电流再汇到一起，流经一个电阻实现电流到电压的转换，供单片机采样。可行性分析：加入用10个光耦，最大恒流时每个流经的电流为35ma，而光耦内部的二极管的正向电压为1.2V左右，那么损耗为0.035*1.2*10=420mw，光耦输出还有损耗，故这种方案损耗太大了，不太可取！ 2.用个小电阻串在恒流负载上，单片机经过AD采样检测电流的变化，输出PWM波，然后在驱动电路上加个隔离变压器，但是我怕这个隔离变压器会引起PWM的失真，不能很好的控制开关管？ 6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V 类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V 类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管 图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。 恒流源的输出电流为恒定。在一些输入方面如果应用该电路则能够有效保护输入器件。比如RS422通讯中采用该电路将有效保护该通讯。在一定电压方位内可以起到过压保护作用。以下引用一段恒流源分析。 恒流源是输出电流保持不变的电流源，而理想的恒流源为： a)不因负载(输出电压)变化而改变。 b)不因环境温度变化而改变。 c)内阻为无限大。 恒流源之电路符号： 理想的恒流源实际的流源 理想的恒流源，其内阻为无限大，使其电流可以全部流出外面。实际的恒流源皆有内阻R。 三极管的恒流特性： 从三极管特性曲线可见，工作区内的IC受IB影响，而VCE对IC的影响很微。因此，只要IB值固定，IC亦都可以固定。 输出电流IO即是流经负载的IC。 电流镜电路Current Mirror： 电流镜是一个输入电流IS与输出电流IO相等的电路： Q1和Q2的特性相同，即VBE1 = VBE2，β1 = β2。 优点： 三极管之β受温度的影响，但利用电流镜像恒流源，不受β影响，主要依靠外接电阻R经 Q2去决定输出电流IO（IC2 = IO）。 例： 三极管射极偏压设计 范例1: 从左边看起:基极偏压 所以 VE=VB - 0.6=1.0V 又因为射极电阻是1K,流经射极电阻的电流是 所以流经负载的电流就就是稳定的1mA 范例2. 这是个利用稳压二极管提供基极偏压5.6V VE=VB - 0.6=0.5V 流经负载的电流 范例3. 这个例子有一点不同:利用PNP三极管供应电流给负载电路.首先,利用二极管0.6 V的压降,提供8.2 V基极偏压(10 – 3 x 0.6 = 8.2). 4.7 K电阻只是用来形成通路,而且不希望(也不会)有很多电流流经这个电阻。 VE=VB + 0.6=8.8V PNP晶体的560欧姆电阻两端电位差是1.2V, 所以电流是2mA 晶体恒流源应用注意事项 如果只用一个三极管不能满足需求,可以用两个三极管架成: 几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R 名称封装极性用途耐压电流功率频率配对管 9012 贴片PNP低频放大50V 0.5A 0.625W 9013 9012 21 PNP低频放大50V 0.5A 0.625W 9013 9013 21 NPN 低频放大50V 0.5A0.625W 9012 9013 贴片NPN 低频放大50V 0.5A 0.625W 9012 9014 21 NPN 低噪放大50V 0.1A0.4W 150HMZ 9015 9015 21 PNP低噪放大50V 0.1A0.4W 150MHZ 9014 9018 21 NPN 高频放大30V 0.05A0.4W 1000MHZ 8050 21 NPN 高频放大40V 1.5A1W 100MHZ 8550 8550 21 PNP高频放大40V 1.5A1W 100MHZ 8050 2N2222 21 NPN 通用60V 0.8A 0.5W 25／200NS 2N2369 4A NPN 开关40V 0.5A 0.3W 800MHZ 2N2907 4A NPN 通用60V 0.6A 0.4W 26／70NS 2N3055 12 NPN 功率放大100V 15A 115W MJ2955 2N3440 6 NPN 视放开关450V 1A1W 15MHZ 2N6609 2N3773 12 NPN 音频功放开关160V 16A50W 2N3904 21E NPN 通用60V 0.2A 2N2906 21C PNP 通用40V 0.2A 2N2222A 21铁NPN 高频放大75V 0.6A 0.625W 300MHZ 2N6718 21铁NPN 音频功放开关100V 2A 2W 2N5401 21 PNP视频放大160V 0.6A 0.625W 100MHZ 2N5551 2N5551 21 NPN 视频放大160V 0.6A 0.625W 100MHZ 2N5401 2N5685 12 NPN 音频功放开关60V 50A 300W 2N6277 12 NPN 功放开关180V 50A 250W 2N6678 12 NPN 音频功放开关650V 15A 175W 15MHZ 3DA87A 6 NPN 视频放大100V 0.1A1W 3DG6B 6 NPN 通用20V 0.02A 0.1W 150MHZ 3DG6C 6 NPN 通用25V 0.02A 0.1W 250MHZ 3DG6D 6 NPN 通用30V 0.02A 0.1W 150MHZ 3DK2B 7 NPN 开关30V 0.03A 0.2W 3DD15D 12 NPN 电源开关300V 5A 50W 3DD102C 12 NPN 电源开关300V 5A 50W 3522V 5V稳压管 5609 21 NPN 音频低频放大50V 0.8A 0.625W 5610 5610 21 PNP音频低频放大50V 0.8A 0.625W 5610 60MIAL1 电磁／微波炉1000V 60A 300W 9626 21 NPN 通用 MPSA42 21E NPN 电话视频放大300V 0.5A 0.625W MPSA92 MPSA92 21E PNP 电话视频放大300V 0.5A 0.625W MPSA42 MPS2222A 21 NPN 高频放大75V 0.6A 0.625W 300MHZ A634 28E PNP 音频功放开关40V 2A 10W A708 6 PNP 音频开关80V 0.7A 0.8W A715C 29 PNP 音频功放开关35V 2.5A 10W 160MHZ A733 21 PNP 通用50V 0.1A180MHZ 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。 Vcc 團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(saturati on) 。 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： 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 一、电流放大 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic 很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 二、偏置电路 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 三极管常用电路 1.三极管偏置电路_固定偏置电路 如上图为三极管常用电路中的固定偏置电路:Rb的作用是用来控制晶体管的基极电路Ib,Ib称为偏流,Rb称为偏流电阻或偏置电阻.改变Rb的值,就可以改变Ib的大小.图中Rb 固定,称为固定偏置电阻. 这种电路简单,使用元件少,但是由于晶体管的热稳定性差,尽管偏置电阻Rb固定,当温度升高时,晶体管的Iceo急剧增加,使Ie也增加,导致晶体管工作点发生变化.所以只有在温度变化不大,温度稳定性不高的场合才用固定偏置电路 2.三极管偏置电路_电压负反馈偏置电路 如上图为三极管常用电路中的电压负反馈偏置电路:晶体管的基极偏置电阻接于集电极. 这个电路好象与固定偏置电路在形式上没有多大差别,然而正是这一点,恰恰起到了自动补偿工作点漂移的效果.从图中可见,当温度升高时,Ic增大,那么Ic上的压降也要增大,使得Uce下降,通过Rb,必然Ib也随之减小,Ib的减小导致Ic的减小,从而稳定了Ic,保证了 Uce基本不变. 这个过程,称为负反馈过程,这个电路就是电压负反馈偏置电路. 2.三极管偏置电路_分压式电流负反馈偏置电路 如上图为三极管常用电路中的分压式电流负反馈偏置电路:这个电路通过发射极回路串入电阻Re和基极回路由电阻R1,R2的分压关系固定基极电位以稳定工作点,称为分压式电流负反馈偏置电路.下面分析工作点稳定过程. 当温度升高,Iceo增大使Ic增加.Ie也随之增加.这时发射极电阻Re上的压降Ue=Ie*Re 也随之升高.由于基极电位Ub是固定的,晶体管发射结Ube=Ub-Ue,所以Ube必然减小,从而使Ib减小,Ic和Ie也就减小了. 这个过程与电压负反馈类似,都能起到稳定工作点的目的.但是,这个电路的反馈是Ue=Ie*Re,取决于输出电流,与输出电压无关,所以称电流负反馈. 在这个电路中,上,下基极偏置电阻R1,R2的阻值适当小些,使基极电位Ub主要由它们的分压值决定.发射极上的反馈电阻Re越大,负反馈越深,稳定性越好.不过Re太大,在电源电压不变的情况下,会使Uce下降,影响放大,所以Re要选得适当. 如果输入交流信号,也会在Re上引起压降,降低了放大器的放大倍数,为了避免这一点,Re 两端并联了一个电容Ce,起交流旁路作用. 这种电路稳定性好,所以应用很广泛. 一、采用仪表放大器还是差分放大器 尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。 揭秘：三极管开关电路设计详细过程 电源网首页| 分类：功率开关| 2011-03-10 09:15:39 | 评论(0) 摘要：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... 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。 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)。 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： 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V in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﹕ 晶体管恒流源的概念和应用 １． 三极管的简化Ｅｂｅｒｓ－Ｍｏｌｌ模型 如果你把三极管分开来看，你可以把他们想象成两个二极管的组合： 我们可以把一个ｎｐｎ的三极管看成一个三端的被动元件，而且工作时有下面几个性质： ａ． 集电极（Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）的电位，Ｖｃ ，远高于射极（Ｅｍｉｔｔｅｒ）电位，Ｖｅ 。 ｂ． 基极－射极（ｂａｓｅ－ｅｍｉｔｔｅｒ），基极－集电极（ｂａｓｅ－ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）的行为“基本上”是两个二极管。 ｃ． 每个三极管最大允许集电极电流，Ｉｃ ，基极电流，Ｉｂ ，ＣＥ压差，Ｖｃｅ 。 ｄ． Ｉｃ “基本上”与Ｉｂ 成正比： 以上性质称为三极管的简化Ｅｂｅｒｓ－Ｍｏｌｌ模型（Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｅｂｅｒｓ－Ｍｏｌｌ ｍｏｄｅｌ， ＳＥＭ ｍｏｄｅｌ）。 在开始使用三极管构建恒流源之前要仔细讨论一下ＳＥＭ模型： ● Ｉｃ与Ｉｂ都流经射极，但Ｉｃ远大于Ｉｂ。 ● Ｉｂ是因为基极高于射极电位０．６伏特，ＢＥ二极管处于导通状态。 ● Ｉｃ不是因为ＢＣ二极管处于导通状态，千万不要认为Ｉｃ的形成是因为ＢＣ半导体处于导通 状态。把Ｉｃ当成三极管的本性，当ＢＥ导通时，除了Ｉｂ外，另有一股电流自集电极流向射极。 ● 特性４告诉我们：小电流Ｉｂ可以控制大电流Ｉｃ。更准确的说法是：基极射极的电位差， Ｖｂｅ控制Ｉｃ，而且基极射极之间有内在电阻。如果使用这种“Ｖｂｅ控制电流Ｉｃ”的看法，这个三极管模型称为Ｅｂｅｒｓ－Ｍｏｌｌ模型。Ｉｃ与Ｖｂｅ的关系称为Ｅｂｅｒｓ－Ｍｏｌｌ方程式。 ● Ｉｃ并不因为集电极电位Ｖｃ改变而剧烈变化。你可以想成ＢＣ间的二极管是处于逆向偏压 的状态。 ● 特性２告诉我们：对于ＮＰＮ三极管来说，Ｖｂ大约是Ｖｅ＋０．６伏特。对ＰＮＰ三极管来说，则 是Ｖｅ大约是Ｖｂ＋０．６伏特。所以，如果你在ＢＥ两端加上０．６到０．８伏特以上的电压时，会有巨大的电流由基极流向射极，呈现短路的现象。 ２． 晶体管恒流源 现在让我们来看如何利用ＮＰＮ三极管来构造一个恒流源，用来吸收稳定的电流：（见下页） （本文主要讲述了三极管的直流应用，至于交流应用还是看《模拟电子线路》这本书上的解释较好） 第一节基本三极管开关基本电路设计 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﹕ 一 三极管只做开关作用，不需要调整输出电压。驱动功率大的设备。也不是很大，1A就行。哪种方法能最大利用三极管效率，哪种方法三极管发热最小？用补充的驱动好不好？R选 多少合适？还有别的好办法吗？负载是电磁阀。 答：1、特点不同，要看前后级的关系，第一种是跟随输出，输入阻抗高，输出阻抗小， 当前级是高压小电流的时候好，并且输出电压是受控前级电压，可做限幅开关，输出是电 压源。第二种是反向共射集电极输出，适合前级是低压大电流，输出是阻抗高，也是电流源，当负载变化时，电流不变。如果前级是低阻，如TTL，适合第二种。补充的电路是二 者的结合，光耦的漏电流容易被放大，所以要加R大约2K左右（看光耦的参数），如是 继电器线圈，当释放电压低时，容易误动作，电流优点是可给线圈提快速建立电压。本例 中如是继电器，属电流驱动，最好用集电极输出，但也要有R。 补充：你是驱动电磁阀啊，又要晶体管功耗低，补充的驱动管子压降很大，只能是第二种，把阀接到集电极上，并且1A的驱动电流要再加一级组成复合管 2、第二种更好，这表现在两个方面： 首先，三极管的集电结比发射结更结实不易损坏，所以一般用集电极作为功率输出端； 其次，用共发射极放大器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V（集电结饱和电压），而用射极跟随器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V-0.7V（集电结饱和电压和发射 结导通电压），显然前者对电源利用的效率更高。 建议你采用第二种，集电器输出方式的电路负载特性好，很多自控图纸中多是把继电器的 线圈作为集电极负载。无基流时，集电极几乎无电流。再者，集电极输出的动态特性好 二 利用三极管饱和导通和截止的的特性，本身就可以实现接通和断开的功能，但由于它的带载功率有限，所以需配继电器扩流，并且可以扩充触点的数量，该电路是PNP三极管，所以采用集电极接低电平方式输出，P37为上拉电阻，当基极没有输入脉冲或电压时，基极为高电平，因为这是反极性三极管，所以平时是截止的，只有基极输入低电平，降低基极电压，这时三极管导通，继电器线圈得电吸合，原常闭触点断开，常开触点吸合，完成设备的接通与断开功能。图中二极管反向接在线圈两端，是保护线圈不受反峰电压的冲击，对继电器起到保护作用。 三极管三种电路的特点 1．共发射极电路特点 共射极电路又称反相放大电路，其特点为电压增益大，输出电压与输入电压反相，低频性能差，适用于低频、和多级放大电路的中间级 共发射极放大电路 共发射极的放大电路，如图2所示。 图2 共发射极放大电路 因具有电流与电压放大增益，所以广泛应用在放大器电路。其电路特性归纳如下： 输入与输出阻抗中等（Ri约1k～5k ；RO约50k）。 电流增益： 电压增益： 负号表示输出信号与输入信号反相（相位差180°）。 功率增益： 功率增益在三种接法中最大。 共发射极放大电路偏压 图4自给偏压方式 又称为基极偏压电路，最简单的偏压电路，稳定性差，容易受β值的变动影响，温度每升高10℃时，逆向饱和电流ICO增加一倍。温度每升高1℃时，基射电压VBE减少2.5mV ，β随温度升高而增加(影响最大) 。 图5带电流反馈的基极偏压方式 三极管发射极加上电流反馈电阻，特性有所改善，但还是不太稳定。 图6分压式偏置电路 此为标准低频信号放大原理图电路，其R1（下拉电阻）及R2为三极管偏压电阻，为三极管基极提供必要偏置电流,R3为负载电阻，R4为电流反馈电阻（改善特性），C3为旁路电容，C1及C3为三极管输入及输出隔直流电容（直流电受到阻碍）,信号放大值则为R3/R4倍数.设计上注意: 三极管Ft值需高于信号放大值与工作频率相乘积,选择适当三极管集电极偏压、以避免大信号上下顶部失真,注意C1及C3的容量大小对低频信号(尤其是脉波)有影响.在R4并联一个C2，放大倍数就会变大。而在交流时C2将R4短路。 为什么要接入R1及R4? 因为三极管是一种对温度非常敏感的半导体器件，温度变化将导致集电极电流的明显改变。温度升高，集电极电流增大；温度降低，集电极电流减小。这将造成静态工作点的移动，有可能使输出信号产生失真。在实际电路中，要求流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB。这样温度变化引起的IB的变化，对基极电位就没有多大的影响了，就可以用R1和R2的分压来确定基极电位。采用分压偏置以后，基极电位提高，为了保证发射结压降正常，就要串入发射极电阻R4。 R4的串入有稳定工作点的作用。如果集电极电流随温度升高而增大，则发射极对地电位升高，因基极电位基本不变，故UBE减小。从输入特性曲线可知，UBE的减小基极电流将随之下降，根据三极管的电流控制原理，集电极电流将下降，反之亦然。这就在一定程度上稳定了工作点。分压偏置基本放大电路具有稳定工作点的作用，这个电路具有工作点稳定的特性。当流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流IB（一般大于十倍以上）时，可以用下列方法计算工作 1.三极管工作状态的判断方法： 分析电路时，判断三极管的功能，如果能够知道该三极管三个管脚的电压和该三极管起得作用（放大还是开关），。对于NPN而言，如果Uc>Ub>Ue,该管处于放大状态，放大一定的电流，一般是在模拟电路中起了作用（此时Uce之间的电压是不确定的）；如果Ub>Ue, Ub>Uc,该管处于饱和状态，c-e之间导通，其管压降为0.3-0.7V,与截止区相对立，此时该 二极管起到了开关的作用， 如图所示： 般应用在数字电路中。 3.72 12 * 饱和 3. 3 放大区截■ 止 3 区 3 区 对于PNP而言，当Ue>Ub>Uc即集电极反偏、发射极正偏，处于放大状态；当Ue>Ub 且 Uc>Ub（这时候，Uc^ Ue）,即集电极和发射极都正偏，处于饱和状态。 2.三极管的使用方法： 我们经常在单片机系统中连接三极管起到开关的作用，经典电路如下图所示： 如果在单片机系统中出现三极管时，那么该三极管大多数甚至几乎全部情况下都会处于 开-关状态。因为单片机输出的都是数字量，要么是0,要么是1,不可能出现别的情况。因 此对应的三极管也要么开通，要么关断。 在上面电路中，如果按照开始时说的三极管状态的判别方法，是不行的。因为c点得工 作电压是不确定的（实际上在真正的电路中c点电压是确定的，但是从电路图中我们看不出 来）。真正的判断方法如下：当I/0引脚为高电平时，b点基极的电流是一定的，那么c点电 流也是一定的，而且是处在了三极管的饱和区，因此b点的电压为0.7v,三极管导通，贝U c 点的电压与e点压相同（比e点略大，约为0.5v,即为Uce）,即OUT （输出端处于低电平）端为低电平状态。当I/0引脚为低电平时，NPN三极管断开，c-e之间不导通，那么此时 c 点（OUT）电位为高电平即VCC电压。这从而达到了用单片机引脚来控制Vcc的效果。 综上所述：当I/O为高电平，b-e之间有电压，三极管导通，c-e管压降小，OUT为低电平（Q 0.5）;当I/O为低电平时，b-e之间没电压，三极管关断，c-e管压降非常大，OUT为高电平=Vcc; 上面就是NPN的使用方法。我们可以这么理解：在使用NPN时，要尽可能将e端接地，当b 端比e端至少高0.7v时，管子导通；否则管子断开。 同理,我们可以得出PNP三极管的使用电路和方法： 站内搜索： 永生 RSS 电路测试仪正达电路测试 电路测试仪-北京正达专营电路测试仪 https://www.wendangku.net/doc/594474418.html, 高校实验教学解决方案 集成电路维修检测仪. STC 51 新39.99 USB ISP 5 in 1(USB 能在线 录器 45.0 搜索 图1 基本的三极管开关 因此，基极电流最少应为： ( 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 ( 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。表 步进电机控制工作原理 直流电机的PWM冲调速控制技术 消除按键抖动电路 伺服电机工作原理LED驱动原理 三极管电流源电路 时间：2010-01-02 15:47:53 来源：资料室作者：编号: 1529 更新日期20120223 003530 三极管电流源 电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如图1所示。 对电流源的主要要求是： （1）能输出符合要求的直流电流Io。 （2）交流电阻尽可能大。 图1 三极管电流源电路图 三极管射极偏置电路由Vcc、R b1、R b2和Re组成，当Vcc、R b1、R b2、Re确定之后，基极电位VB固定（Ib一定），可以推知Ic基本恒定。从三极管的输出特性曲线可以看出：三极管工作在放大区时，Ic具 有近似恒流的性质。当Ib一定时，三极管的直流电阻，V CEQ一般为几伏，所以RCE不大。 交流电阻为，为几十千欧至几百千欧。 1 MOS单管电流源 耗尽型MOS管组成单管电流源，如图2所示。 由交流等效电路图3得： ≈ 在分立元件电路中和某些模拟集成电路中，常用JFET接成的电流源。 图2耗尽型MOS管电流源图3交流等效电路 2 基本镜像电流源 基本镜像电流源电路如图4所示。 图4 基本镜像电流源电路 T1、T2参数完全相同（即β1=β2，I CEO1=I CEO2）。 原理：因为V BE1=V BE2，所以I C1=I C2 I REF——基准电流： 推出，当β>>2时，I C2=I C1≈I REF≈ 优点： （1）I C2≈I REF，即I C2不仅由I REF确定，且总与IREF相等。 （2）T1对T2具有温度补偿作用，I C2温度稳定性能好（设温度增大，使I C2增大，则I C1增大，而I REF 一定，因此I B减少，所以I C2减少）。 缺点： （1）I REF（即I C2）受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。 （2）适用于较大工作电流（mA数量级）的场合。若要I C2下降，则R就必须增大，这在集成电路中因制作大阻值电阻需要占用较大的硅片面积。 （3）交流等效电阻Ro不够大，恒流特性不理想。 （4）I C2与I REF的镜像精度决定于β。当β较小时，I C2与I REF的差别不能忽略。 3. 带有缓冲级的基本镜像电流源（改进电路一） BJT的开关工作原理： 形象记忆法： 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随 之打开，汹涌的江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。 如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是三极管中的截止区。 如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 如果有水流存在一个水库中，水位太高（相应与Uce太大），导致不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。PN结的击穿又有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率，直至PN结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可逆的，当加在PN结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压低于5－6V的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于5－6V 的稳压管，雪崩击穿为主。电压在5－6V之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数最好，这就是为什么许多电路使用5－6V稳压管的三极管在电路中的使用(超详细 有实例)
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