三极管开关电路分析及Rb计算
三极管开关电路分析及Rb计算
1.输入电压Vin，输入电阻Rin，三极管导通电压取0.6V，三极管电流放大倍数是B，输出电阻(在C极的电阻)是Rout。
这样很好计算了：5V / Rout = A，A /B = C，所以C是你最小的基极电流。
如果你的输入电压Vin也用5V，那么(5 - 0.6)/C = Rin，你就可以选Rin了，为使三极管可靠饱和，选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。
2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ibc=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vcc=5V，三极管直流放大系数beta=10.查规格书得，集-射饱和电压Vcesat=0.2V，此时集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。
则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。
这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。
以2.5V为逻辑电平的阈值来计算，则Rb==（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。
如何使三极管工作于开关状态?晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。
晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。
如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。
集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。
说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。
三极管电路计算
三极管电路计算
三极管电路的计算涉及到电流、电压和功率的计算。
以下是三极管电路计算的一些常见例子：
1. 三极管放大电路计算：
- 基极电流计算：根据输入信号源提供的电压和基极电阻（RB）的数值，使用基本电路分析公式计算基极电流（IB）。
- 集电极电流计算：根据控制区（CE）的电容，使用公式IB = IE + IC，计算集电极电流（IC）的数值。
- 集电极电压计算：根据电源电压和电路元件数值，使用电
路分析公式计算集电极电压。
- 驻极点计算：根据放大倍数、输入信号源提供的电压和电
路元件数值，使用放大电路公式计算驻极点。
- 频率响应计算：根据频率响应公式和电路元件数值，计算
电路的频率响应。
2. 三极管开关电路计算：
- 基极电流计算：根据输入信号源提供的电压和基极电阻的
数值，使用基本电路分析公式计算基极电流。
- 集电极电流计算：根据交流电源提供的电压和电路元件数值，使用电路分析公式计算集电极电流。
- 集电极电压计算：根据电源电压和电路元件数值，使用电
路分析公式计算集电极电压。
这些计算仅是三极管电路设计和分析的基本步骤，实际的计算会涉及更复杂的电路和参数。
因此，在进行三极管电路计算之
前，应该先了解相关电路的基本原理和公式，并仔细阅读相关的电路图和电路参数。
三极管放大电路分析方法
A
+ 10V + R + 15V
得， D2管优先导通 优先导通
VO
-
VA = −10 + VD = −9.3V
-
③、假定D1管断开 VAB1 = VA − VB1 = −9.3 − 0 = −9.3V < VD 假定 管断开 得， D1管截止 截止
VO = VA = −9.3V
二极管构成的限幅电路—例 二极管构成的限幅电路 例5
RC
ICQ2
T2
VEQ
I EE
REE VEE
−VBE −VEE IEE = REE
I EQ1 = I EQ 2 I EQ1 + I EQ 2 = I EE
I EQ ≈ I CQ
I EE = 2
VCE1 = VCE 2 = VCC − I CQ RC + 0.7
VO = VCQ1 − VCQ 2 = 0
BJT的电流分配关系（3） 的电流分配关系（
I E = IC + I B
I C = βI B
注意: 注意 1、只有三极管工作在放大模 、 式，上述基本关系式才成立 2、 2、上述电流分配基本关系式与组 连接方式） 态（连接方式）无关 3、在一定的电流范围内，α与β 、在一定的电流范围内， 为常数，则IC与IE，IC与IB之 为常数， 间成线性控制关系。 间成线性控制关系。
( 3 )若在 R e 两端并联 50 µF 的电容 C e ,
RL + vo -
(2) 静态工作点的估算 +VCC Rb1
பைடு நூலகம்VBQ
VBQ = VCC
I1
RC
ICQ
若 T
三极管开关电路工作原理分析
三极管开关电路工作原理分析图一所示是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(Cutoff 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，IB 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 IB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 ，Ic 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，IchFE IB 是必然的。
三极管在截止态时C-E 间如同断路，在饱和态时C-E 间如同通路(带有0.2 V 电位降)，因此可以作为开关。
控制此开关的是IB，也可以用VBB 作为控制的输入讯号。
图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态，及其对应的等效电路。
图1 NPN 三极管共射极电路图2 共射极电路输出特性曲图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路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。
三极管放大电路的分析计算
三极管放大电路的分析和计算公式在众多的三极管应用电路中，放大电路（或放大器）是其主要用途之一，利用三极管的电流放大作用可以构成各种放大电路，下面对共射基本放大电路（固定偏置放大电路）和工作点稳定的放大电路（分压式偏置放大电路），进行电路分析。
一、共发射极基本放大电路（固定偏置放大电路）1.电路组成2.直流通路直流通路是放大电路u i =0，仅在V CC 作用下直流电流所流过的路径。
画直流通路的原则：（1）输入信号u i 短路。
（2）电容视为开路。
（3）电感视为短路。
3.静态工作点的计算所谓静态工作点就是为了保证放大电路不失真的点。
估算静态工作点就是根据放大电路的直流通路，求I BQ 、I CQ 、I EQ 、和U CEQ 这四个量。
（根据下图，可得出下面两个公式）由以上三个公式，可得出静态工作点的值。
4.交流通路交流通路是放大电路在V CC =0，仅u i =0作用下交流电流所流过的路径。
画交流通路的原则：（1）由于耦合电容容量大，所有耦合电容视为通路。
（2）电源电压对地短路。
5.其主要性能指标的估算估算放大电路的主要性能指标就是根据放大电路的交流通路求，求A U 、R i 、R o 这些主要参数。
beb i r R R //=beLu r R A '-=βLC L R R R //='ber —三极管的输入电阻，是三极管b 、e 之间存在一个等效电阻。
co R R =二、分压式偏置放大电路（工作点稳定的）1.电路组成2.直流通路三、静态工作点估算静态工作点就是根据放大电路的直流通路，求IBQ 、ICQ、IEQ、和UCEQ这四个量。
（根据图，可得出下面的公式）四、交流通路交流通路是放大电路在V CC =0，仅u i 作用下交流电流所流过的路径。
画交流通路的原则：（1）由于耦合电容容量大，所有耦合电容视为通路。
（2）电源电压对地短路。
5.其主要性能指标的估算估算放大电路的主要性能指标就是根据放大电路的交流通路求，求A U 、R i 、R o这些主要参数。
三极管开关电路计算
三极管开关电路计算三极管开关电路是一种常用的电路配置，它通过控制三极管的开关状态来实现电路的开关功能。
在这篇文章中，我们将探讨三极管开关电路的原理、应用以及计算方法。
一、三极管开关电路的原理三极管开关电路由三极管、电源和负载组成。
其工作原理是通过控制输入信号，使得三极管的基极电压达到临界电压，从而改变三极管的导通状态。
当输入信号为高电平时，三极管处于导通状态，电路闭合；当输入信号为低电平时，三极管处于截止状态，电路断开。
这样就实现了电路的开关功能。
二、三极管开关电路的应用1. 电源开关：将三极管开关电路与电源连接，通过控制输入信号，可以实现对电源的开关控制。
这在电子设备中经常使用，可以提高设备的运行效率和节省能源。
2. 电流放大：三极管开关电路还可用于电流放大，将小信号电流放大为大信号电流。
这在音频放大器、功率放大器等电子设备中广泛应用。
3. 时序控制：三极管开关电路可以实现时序控制功能，用于控制设备的启动、停止、暂停等操作。
在计算机、通信设备等领域有广泛应用。
三、三极管开关电路的计算方法三极管开关电路的计算方法主要涉及到三个方面：电流计算、电压计算和功率计算。
1. 电流计算：在三极管开关电路中，电流计算是非常重要的一步。
通常需要计算输入电流、输出电流和负载电流。
其中，输入电流可以通过基极电流和发射极电流之和得到；输出电流可以通过集电极电流得到；负载电流可以通过负载电压和负载电阻之比得到。
2. 电压计算：电压计算是为了保证电路的正常工作，需要计算电源电压、基极电压、发射极电压和集电极电压等。
其中，电源电压需要根据负载电阻和负载电流计算得到；基极电压需要根据电源电压和基极电流计算得到；发射极电压可以通过基极电压和基极-发射极间的电压降之差得到；集电极电压可以通过负载电压和负载电阻之差得到。
3. 功率计算：功率计算是为了评估电路的功率消耗和输出功率，需要计算输入功率和输出功率。
其中，输入功率可以通过输入电压和输入电流之积得到；输出功率可以通过输出电压和输出电流之积得到。
三极管开关电路分析及Rb计算
1.输入电压Vi n，输入电阻Ri n，三极管导通电压取0.6V，三极管电流放大倍数是B，输出电阻(在C极的电阻)是Rout。
这样很好计算了：5V / Rout = A，A /B = C，所以C是你最小的基极电流。
如果你的输入电压Vin也用5V，那么(5 - 0.6)/C = Rin，你就可以选R in了，为使三极管可靠饱和，选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。
2.先求I先求I c=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ibc=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vc c=5V，三极管直流放大系数be ta=10.查规格书得，集-射饱和电压V cesat=0.2V，此时集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。
则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。
这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。
以2.5V 为逻辑电平的阈值来计算，则Rb==（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。
如何使三极管工作于开关状态?晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。
晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。
如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。
三极管开关电路设计(电路结构、参数计算)
三极管开关电路设计（电路结构、参数计算）电路结构如图1所示，三极管（开关电路）基本结构由基极电阻，集电极电阻（负载）组成。
图1 三极管开关电路基本结构有些人设计的开关电路就没有基极电阻，有可能不是他不知道这种电路结构，而是他不会调参数，不管怎么改变Rb，始终电路都没有进入饱和区，最后将Rb短接后发现电路正常了，导致他认为这样电路是可以用的。
事实上，没有基极电阻，如果说是（单片机）的IO口接的控制引脚，那么单片机（工程师）控制单片机IO口输出高电平的时候，IO口上的电压只有0.7V左右。
那是由于单片机IO口的（电流）只有10mA左右，不能给三极管提供足够大大的电流，以至于拉低电压至三极管b、e之间的导通电压0.7V左右。
当给三极管基极能够提供足够电流，而控制电压大于三极管b、e之间电压极限电压的时候就会烧坏三极管，如果没有大于它的极限电压，但是电流很大，时间久了就会导致三极管热损坏。
所以只有设置合适的基极电阻才能保证电路的可靠性。
该电路存在一个问题，就是控制端没有接任何东西就会出现高阻状态，三极管的工作状态是不确定的。
为了安全起见，没有对三极管进行控制的时候，应该让三极管工作在截止区，要想NPN型三极管截止，Ib就要很小，可以选择在三极管基极接一个下拉电阻，如图2所示。
取值是要远大于（10倍以上）Rb的，这样才能下拉电阻不影响对三极管的控制。
我我个人的取值习惯是100K。
图2 带下拉电阻的开关电路如果我们想驱动无源蜂鸣器，那么就要在控制端输入一个方波（信号）进行控制，这时候就需要三极管进行快速切换，想加快三极管切换速度就要如图3所示，在Rb上并联一个加速（电容）。
图3 带加速电容的三极管开关电路其原理是，电容两端的电压不能发生突变，那么控制端给一个高电平的瞬间，电容可以视为短路，此时的电流最大，因此加快了三极管的导通速度，这个暂态过程很快就结束了，电容充电完成后进入了稳态，电容就形如开路，而不影响电路的正常工作。
三极管电路的基本分析方法
iC
C1 iB
+
ui+
–
RB
VBB
+
+ uBE
uCE
– –
RC
+ –VCC
[解] 令 ui = 0，求静态电流 IBQ
RLIBQ 61 0.7 7 6 0.0(3 m A 3()0 A
iC ICQ
O
ic
iC/mA
6 5 4
Q
直流55负00 载线1(R交L 流i负B 载i线b ) iB/A
40
3 2
O
t 直流量往往在下标中加注 Q
. U be 交流有效值
第 2 章 半导体三极管
一2、.3图.1RB解直iB分流析分法+析1ikC在电三路极中RC管各V的直B特流BI性电/BRQ曲流B2线、i0B上电/用压BA作量图的的方Q方法静法。求态得工作点
VBB+–
115 k
3V
+ uBE
uCE
–
5
V
+ –VCC
从输三出极端出管交端C流E口短之路看间时i可c进的=用电去输流出为ib放电，一大流系个为数受，i.b 的常—ib电用控H流Hff制源ee表表示的示。电。` 流是源三极管输
第 2 章 半导体三极管
微变等效电路的画法
(2) 晶体三极管电路交流分析 步骤： ① 分析直流电路，求出“Q”，计算 rbe。 ② 画电路的交流通路 。 ③ 在交流通路上把三极管画成 H 参数模型。 ④ 分析计算叠加在“Q”点上的各极交流量。
画交流通路原则：
1. 固定不变的电压源都视为短路；
2. 固定不变的电流源都视为开路；
3. 视电容对交流信号短路
三极管放大倍数计算方法
三极管放大倍数计算方法三极管是一种常用的电子元件，广泛应用于放大、开关等电路中。
在放大电路中，三极管的放大倍数是一个重要的参数。
在本文中，我们将介绍三极管放大倍数的计算方法。
三极管的放大倍数可以用直流放大倍数和交流放大倍数来表示。
直流放大倍数是指输入直流信号与输出直流信号之间的比值，交流放大倍数是指输入交流信号与输出交流信号之间的比值。
我们来介绍直流放大倍数的计算方法。
直流放大倍数可以通过测量三极管的直流电流增益来计算。
直流电流增益（β）是指三极管输入电流与输出电流之间的比值。
可以通过以下公式来计算直流放大倍数：直流放大倍数= β * Rl / Re其中，β是三极管的直流电流增益，Rl是负载电阻，Re是发射极电阻。
接下来，我们来介绍交流放大倍数的计算方法。
交流放大倍数可以通过测量三极管的电压增益来计算。
电压增益（Av）是指输出电压与输入电压之间的比值。
可以通过以下公式来计算交流放大倍数：交流放大倍数= Av = β *Rl / (Re + (1 + β) * (Rb / hie))其中，β是三极管的直流电流增益，Rl是负载电阻，Re是发射极电阻，Rb是基极电阻，hie是三极管的输入电阻。
在实际应用中，三极管的放大倍数可以通过实验测量来获得。
可以先将三极管作为放大器电路进行实验，测量输入电压和输出电压的比值，然后根据上述公式计算出放大倍数。
需要注意的是，三极管的放大倍数受到各种因素的影响，如温度、工作点偏移等。
在实际应用中，为了减小放大倍数的波动，可以采取一些措施，如加入负反馈电路、选择合适的工作点等。
总结起来，三极管的放大倍数是衡量三极管放大能力的重要参数。
通过测量直流电流增益和电压增益，可以计算出三极管的直流和交流放大倍数。
在实际应用中，需要考虑各种因素的影响，并采取相应的措施来稳定放大倍数。
三极管的计算
一、共发射极放大电路（一）电路的组成：电源VCC通过RB1、RB2、RC、RE使晶体三极管获得合适的偏置，为三极管的放大作用提供必要的条件，RB1、RB2称为基极偏置电阻，RE称为发射极电阻，RC称为集电极负载电阻，利用RC的降压作用，将三极管集电极电流的变化转换成集电极电压的变化，从而实现信号的电压放大。
与RE并联的电容CE，称为发射极旁路电容，用以短路交流，使RE对放大电路的电压放大倍数不产生影响，故要求它对信号频率的容抗越小越好，因此，在低频放大电路中CE通常也采用电解电容器。
Vcc(直流电源): 使发射结正偏，集电结反偏；向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容): 隔直流、通交流；RB1、RB2(基极偏置电阻)：提供合适的基极电流RC(集极负载电阻)：将DIC ® DUC ，使电流放大® 电压放大RE(发射极电阻)：稳定静态工作点“Q ”CE(发射极旁路电容)：短路交流，消除RE对电压放大倍数的影响（二）直流分析：开放大电路中的所有电容，即得到直流通路，如下图所示，此电路又称为分压偏置式工作点稳定直电流通路。
电路工作要求：I1 ³(5~10)IBQ，UBQ³ (5 ~ 10)UBEQ 838电子求静态工作点Q：方法1.估算工作点Q不稳定的主要原因：Vcc波动，三极管老化，温度变化稳定Q点的原理：方法2.利用戴维宁定理求IBQ（三）性能指标分析将放大电路中的C1、C2、CE短路，电源Vcc短路，得到交流通路，然后将三极管用H参数小信号电路模型代入，便得到放大电路小信号电路模型如下图所示。
1.电压放大倍数2.输入电阻计算3.输出电阻 Ro = RC 没有旁路电容CE时：1.电压放大倍数源电压放大倍数2.输入电阻3.输出电阻 Ro = RC二、共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器)（一）电路组成与静态工作点共集电极放大电路如下图(a)所示，图(b)、(c)分别是它的直流通路和交流通路。
三极管基极下拉电阻计算
三极管基极下拉电阻计算在电子电路中，三极管是一种重要的电子器件，广泛应用于放大、开关、稳压等电路中。
在使用三极管时，常常需要计算基极下拉电阻，以确保电路的正常工作和性能优化。
本文将详细介绍如何计算三极管基极下拉电阻。
一、什么是三极管基极下拉电阻在三极管的放大电路中，基极是起控制三极管导通状态的重要作用。
为了保证三极管的工作正常，我们常常需要在基极上接入一个下拉电阻，使得基极的电位稳定在合适的范围内，防止因外界因素导致电位漂移或者干扰，从而影响三极管的工作。
二、下拉电阻的计算方法计算三极管基极下拉电阻的方法与具体的电路设计和参数有关。
以下是一种常见的计算方法。
1. 了解三极管参数在进行计算之前，首先要了解所使用的三极管的参数，包括电流放大倍数β和饱和电流IS等。
这些参数通常可以在三极管的数据手册中找到。
2. 确定基极电流在进行计算之前，需要先确定所需的基极电流IB。
一般情况下，IB 可以根据所需的放大倍数以及所要放大信号的幅值来确定。
3. 计算下拉电阻的大小下拉电阻的大小可以通过以下公式计算：RB = (Vcc - VBE) / IB其中，Vcc为电源电压，VBE为负基极与发射极之间的电压降，IB 为基极电流。
需要注意的是，VBE一般为0.7V，但对于不同类型的三极管可能会有差异，可以查阅相关资料或者数据手册确认。
4. 选取合适的电阻值计算得到的下拉电阻值RB为理论值，实际应用中需要选取最接近的标准电阻值。
可以通过并联多个标准电阻或者使用可变电阻来调整阻值。
5. 考虑功率和电流限制在选择下拉电阻时，还需要考虑该电阻所能承受的功率和电流。
根据三极管工作状态和所需电流大小，选取合适的功率和电流等级的电阻，并确保不会因超出其额定值而引起故障或烧坏。
三、举例说明为了更好地理解三极管基极下拉电阻的计算方法，下面以一个具体的电路为例进行说明。
假设我们有一个NPN型三极管，其β值为100，饱和电流IS为5mA。
一个实用三极管开关电路的分析
一个实用三极管开关电路的分析
一、电路概述
三极管开关电路是由三极管、电阻和电容构成的电路，它可以实现一
个单向的开关控制，即控制电路中的电流及电压。
本电路是一个标准的三
极管开关电路，控制在三极管的基极，通过三极管的发射极控制电路中的
电流及电压，当三极管处于导通状态时，电路中可以流过电流，从而控制
电压电流的大小。
二、三极管开关电路结构
这里采用的是三极管NPN型开关，电源电压为5V，其中R1,R2分别
是2.2k和1k的电阻，C1是一个电容，用来控制三极管的开关时间，其
它部件和电路参数的参数也如上图所示。
三、电路工作原理
当电路处于关闭状态时，电源供电至R1和R2，由R2引出的电流流
过三极管，到达三极管的基极，此时由于基极电压太低，使得三极管处于
非导通状态，三极管的发射极及接口端不能连接，此时电路处于关断状态，此时电流不能流过电路，实现控制电流和电压的功能。
当电路处于导通状态时，当接口端通过按钮接入信号信号时，三极管
的基极电压会升高，使得三极管处于导通状态，此时发射极可以和接口端
连接，从而形成一个闭合电路，电流可以流过电路，电压可以较大或较小，实现控制电流和电压的功能。
2.6晶体三极管电路分析方法
rbe = rbb ′ + (1 + β ) re
rb ′e = (1 + β ) re
rce
VA ≈ − I CQ
画交流通路： 画交流通路：
ib v RB T
ic
RC
在用小信号等效电路模型替代，晶体三极管T ，画出相 在用小信号等效电路模型替代，晶体三极管 应的混合π型等效电路。 忽略 应的混合 型等效电路。 (忽略 rbb' ) 型等效电路
v + RB + rb′e
rb′e v ce = − g m v b′e ( rce ∥ R C ) = − g m v( rce ∥ R C ) R B + rb′e
所以
i B = I BQ + ib = I BQ
v BE = V BEQ + v b ′e = V BEQ
rb ′e + v R B + rb ′e
VBEQ + vbe = (VBB + v)
I BQ + i b V BB + v = RB
作负载线
iB Q1 Q Q2 vBE 0
VBB − Vm
VBB
V +V BB m
IB Q1 Q Q2 0 0 0 IBQ vBE t ib
VBB − Vm VBB VBB + Vm
0 vBE
v
VBEQ t t
例二:如图所示的实用电路， 例二 如图所示的实用电路，试求该电路中晶体三极管的各 如图所示的实用电路 极电压和电流值。 极电压和电流值。 已知 β=100。 。 V
CC
RB1 100K
RC 1K T
VCC +12V
三极管电路电流计算方法
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三极管的开关等效电路
02
三极管开关等效电路的参 数分析
输入电阻
输入电阻：指三极管输入端的等效电阻，它反映了三极 管对输入信号的阻碍作用。
在放大状态下，输入电阻通常较大，而在饱和或截止状 态下，输入电阻较小。
输入电阻的大小取决于三极管的材料、结构以及工作状 态。
输入电阻的大小对电路的性能和稳定性有重要影响。
输出电阻
01
输出电阻：指三极管输 出端的等效电阻，它反 映了三极管输出信号的 负载能力。
02
输出电阻的大小也取决 于三极管的材料、结构 以及工作状态。
03
在放大状态下，输出电 阻通常较小，而在饱和 或截止状态下，输出电 阻较大。
04
输出电阻的大小对电路 的输出信号幅度和稳定 性有重要影响。
开关时间
开关时间：指三极管从饱和状 态到截止状态，或从截止状态 到饱和状态转换所需的时间。
工艺改进
随着微电子制造工艺的不断发展，新型工艺技术如纳米加工、薄膜工艺等被应用于三极管制造中。这些新工艺能 够实现更精细的器件结构，提高三极管的开关速度和集成度，进一步优化三极管开关等效电路的性能。
三极管开关等效电路的应用拓展
通信领域
三极管开关等效电路在通信领域具有广泛应用，如无线通信、卫星通信等。随着5G、6G通信技术的发展，对高速、 高频、低功耗的电子器件需求增加，三极管开关等效电路将发挥重要作用。
三极管的开关控制精度受限于其制造工艺和 材料特性，难以实现高精度的控制。
可靠性问题
三极管在高温、高湿等恶劣环境下工作的可 靠性较低，容易出现性能退化和失效。
05
三极管开关等效电路的发 展趋势
新型三极管材料的研发
硅基材料
作为传统的半导体材料，硅基材料在三极管制造中占据主导地位。随着技术的进步，硅基材料的性能 不断提升，使得三极管开关等效电路的性能得到优化。
三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法
三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法说一下掌握三极管放大电路计算的一些技巧放大电路的核心元件是三极管,所以要对三极管要有一定的了解。
用三极管构成的放大电路的种类较多,我们用常用的几种来解说一下(如图1)。
图1是一共射的基本放大电路,一般我们对放大路要掌握些什么内容?(1)分析电路中各元件的作用;(2)解放大电路的放大原理;(3)能分析计算电路的静态工作点;(4)理解静态工作点的设置目的和方法。
以上四项中,最后一项较为重要。
图1中,C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。
但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。
R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。
要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。
在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。
为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。
所以,三极管的三种工作状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。
首先,我们要知道如何判别三极管的三种工作状态,简单来说,判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别,Uce接近于电源电压VCC,则三极管就工作于载止状态,载止状态就是说三极管基本上不工作,Ic电流较小(大约为零),所以R2由于没有电流流过,电压接近0V,所以Uce就接近于电源电压VCC。
若Uce接近于0V,则三极管工作于饱和状态,何谓饱和状态?就是说,Ic电流达到了最大值,就算I b增大,它也不能再增大了。
以上两种状态我们一般称为开关状态,除这两种外,第三种状态就是放大状态,一般测Uce接近于电源电压的一半。
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1.输入电压Vin，输入电阻Rin，三极管导通电压取0.6V，三极管电流放大倍数是B，输出电阻(在C极的电阻)是Rout。
这样很好计算了：5V / Rout = A，A /B = C，所以C是你最小的基极电流。
如果你的输入电压Vin也用5V，那么(5 - 0.6)/C = Rin，你就可以选Rin了，为使三极管可靠饱和，选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。
2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ibc=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vcc=5V，三极管直流放大系数beta=10.查规格书得，集-射饱和电压Vcesat=0.2V，此时集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。
则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。
这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。
以2.5V为逻辑电平的阈值来计算，则Rb==（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。
如何使三极管工作于开关状态??如何使三极管工作于开关状态晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。
晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。
如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。
集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。
说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。
基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大的。
晶体管进入截止状态，晶体管基极与发射极之间加反向电压，这时只存在集电极反向饱和电流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，为临界截止状态。
进一步加大基极电压的绝对值，当大于VBO时，发射结处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流IEBO，这时晶体管进入截止状态iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。
发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。
同时基极电流也增加，随着基极电流iB 的增加基极电位vB升高，而随着集电极电流iC的增加，集电极电位vC却下降。
当基极电流iB增大到一定值时，将出现vBE =vCE的情况。
这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。
如果进一步增大iB ，iB增大，使得集电结由零偏变为正向偏置，集电结位垒降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流iC随基极电流iB的增大而增大的速度减小。
这时在基区存储大量多余电子-空穴对，当iB继续增大时，iC基本维持不变，即iB失去对iC的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大大减弱了。
这时称晶体管工作于饱和状态。
一般地说，在饱和状态时饱和压降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。
由图4.2.1(a)可看出，集电极电流iC的增加受外电路的限制。
由电路可得出iC的最大值为ICM= VCC/ RC。
晶体管进入饱和状态，基极电流增大，集电极电流变化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶体管处于临界饱和时的基极电流为IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC基极电阻增大,驱动电流不足,特别是晶体管从放大区进入饱和区时时间太长,开关晶体管发热烧坏,因此此电阻的计算为:Rb《=Hfe*(Vb-0.7)/Icm在简易自动控制电路中，将介绍一些模拟实验电路，利用一些物理现象产生的力、热、声、光、电信号，实现自动控制，以达到某种控制效果。
磁控和热控电路在磁力自动控制电路中，传感元件是干簧管，当磁铁靠近时，常开触点闭合而接通传感电路，完成位置传感作用。
能不能用干簧管开关直接控制电动机的转与停呢？玩具电动机是常用的动力装置，它能够把电能转换为机械能，可用于小电风扇转动、小离心水泵抽水等执行功能。
通常玩具直流电动机工作电压低，虽然在1.5～3V就可以启动，但起动电流较大（1～2安培），如果用触点负荷仅为几十毫安的干簧管进行开关控制，将大大缩短其使用寿命。
因此，在自动控制电路中，常使用电子开关来控制电动机的工作状态。
三极管电子开关电路 见图1 。
由开关三极管VT，玩具电动机M，控制开关S，基极限流电阻器R和电源GB组成。
VT采用NPN型小功率硅管8050，其集电极最大允许电流ICM可达1.5A，以满足电动机起动电流的要求。
M选用工作电压为3V 的小型直流电动机，对应电源GB亦为3V 。
VT基极限流电阻器R如何确定呢？根据三极管的电流分配作用，在基极输入一个较弱的电流IB，就可以控制集电极电流IC有较强的变化。
假设VT电流放大系数hfe≈250，电动机起动时的集电极电流IC＝1.5A，经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流IB≥（1500mA／250）×2＝12mA。
在图1电路中，电动机空载时运转电流约为500mA，此时电源（用两节5号电池供电）电压降至2.4V，VT基极-发射极之间电压VBE≈0.9V。
根据欧姆定律，VT基极限流电阻器的电阻值R＝（2.4－0.9）V／12mA≈0.13kΩ。
考虑到VT在IC较大时，hfe要减小，电阻值R还要小一些，实取100Ω。
为使电动机更可靠地启动，R甚至可减少到51Ω。
在调试电路时，接通控制开关S，电动机应能自行启动，测量VT集电极—发射极之间电压VCE≤0.35V，说明三极管已饱和导通，三极管开关电路工作正常，否则会使VT过热而损坏。
自动灭火的热量自动控制电路 见图2。
该电路是将图1中的控制开关S换成双金属复片开关ST，就成为热控电路了。
当蜡烛火焰烧烤到双金属复片时，复片趋于伸直状态，使得开关ST接通，电动机启动，带动小风扇叶片旋转，对准蜡烛吹风，自动将火焰熄灭；当双金属片冷却后，开关断开，小电风扇自动停转，完成了自动灭火的程序。
自动停车的磁力自动控制电路 见图3。
开启电源开关S，玩具车启动，行驶到接进磁铁时，安装在VT基极与发射极之间的干簧管SQ闭合，将基极偏置电流短路，VT截止，电动机停止转动，保护了电动机及避免大电流放电。
光电控制电路在光电自动控制电路中，可以选用光敏电阻器做为光电传感元件。
能否将光敏电阻器直接接入图1控制开关S的位置呢？通常光敏电阻器，例如MG45有光照射时的亮阻2～10kΩ，远大于偏置电阻器R的电阻值，显然不能产生维持VT饱和导通所需强度的基极电流。
因此，需要先用一支三极管进行电流放大，再驱动开关三极管工作。
光电自动控制电路 见图4。
VT1和VT2接成类似复合管电路形式，VT1的发射极电流也是VT2的基极电流，R2既是VT1的负载电阻器又是VT2的基极限流电阻器。
因此，当VT1基极输入微弱的电流（0.1mA），可以控制末级VT2较强电流——驱动电动机运转电流（500mA）的变化。
VT1选用小功率NPN型硅管9013，h fe≈200。
同前计算方法，维持两管同时饱和导通时VT1基极偏置电阻器R1约为3.3kΩ，减去光敏电阻器RG亮阻2kΩ，限流电阻器R1实取1kΩ。
光敏传感器也可以采用光敏二极管，使用时要注意极性，光敏二极管的负极接供电电源正极。
光敏二极管对控制光线有方向性选择，且灵敏度较高，也不会产生强光照射后的疲劳现象。
水位控制电路最简单的水位传感元件是采用两个电极，当水面淹没电极时，利用不纯净水的导电性使电极之间导通，但导通电阻值较大，约50kΩ，不能代替光敏电阻器直接驱动如图4所示的光控电路，需要灵敏更高的控制电路。
水位自动控制电路 如图5所示。
它是在图4电路的基础上，增加了一级前置放大管VT1，在其基极输入很微弱的电流（10µA）就可以使VT1～3皆饱和导通。
控制开关S可以用大头针做成两个电极，当其被水淹没而导电时，小电动机会自行运转。
C1为旁路电容器，防止感应交流电对控制电路的干扰。
VT1选用低噪音、高增益的小功率NPN硅管9014。
根据上述电路水位控制的功能，能否设计成一个感知下雨自动关窗、自动收晾晒衣服绳索的自动控制器。
下偏置水自动控制电路 见图6 。
图中，将两个电极改接在VT1下偏置，R1仍为上偏置电阻器。
当杯内水面低于两个电极时，相当于下偏置开路，R1产生的偏置电流使电动机起动。
当水位上升到淹没电极时，两个电极之间被水导通，将R1产生的偏置电流旁路一部分，使VT1～3截止，电动机停转，与图5控制效果恰好相反。
//////************************************************** ****/////////三极管的开关电路分析三极管的开关电路分析（（12V—SW ）在这里做个小电路的分析，大家都可能用到，这里把模型分解一下，并介绍一下计算方法和各个元件的作用。
Q1：主开关，主要作用是提供12VSW 电流，特点饱和时Vec 必须很小，热阻不能太大。
Q2：副开关，主要作用是旁路Q1，在MCU 置高电平时导通，ce 拉低使Q1工作。
R1：保证MCU 无输出的时候电路不工作。
R2：限制电流，给Q2一个工作电流。
C1：去除干扰，防止Q1意外导通。
下面是这个电路图的等效模型：然后我们定义一下输出负载，假设有N个按键开关电路检测电路（Active Low）经过以上分析我们可以列出所有公式：这个时候我们可以看出，要想让这个电路处于良好的状态，两个开关管必须都处于饱和状态，一般要使得开关管饱和，Ic/Ib必须小于30.因此我们必须求取方法倍数，其中Q1中的Vbatt和Ib和Ic同时是正向关系，必须求取各个参数的偏导求最大的放大系数。
这样就可以求得此时三极管的状态。
另外一个需要验证的就是温度情况，公式如下：这个主要是验证散发功率的情况。
计算过程到此差不多了，在实际设计中，每个参数都是比较重要的，特别是在省电模式下，可能会打开电源后扫描接口电路，因此整个电路的响应时间非常重要。
以后会讨论一下瞬态响应的做法（Laplas变换的应用。
）在这里大致可以描述一下，因为每个电路都有滤波电容，在打开电源的瞬间，所有的电容都需要充电，因此此时的Ic是非常大的，所以电路一时达不到饱和状态。