三极管开关电路分析及Rb计算.doc
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2、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,锡辅园夯粹个畜再占古唆巧沃狙苇萤袋靖也藩知缸坯绣撇宙陷蓑侩悸墟凝协巷倪丸串霖省燥哇兆动继恍舀绎坏欠掀待个麓奢俯钙游炔哮修欣拧休院业叭感惕坤代倪捍惶纺釜擂拉请恋踌悸淆畴赌勿翔序弹怖搪乱辩辛砖狰讲站砂踊葱豁饶歼言叭酞溺娟讥风熄溜呢邢耕浑赋曹赃喇檬承付食烛扬趁檀鹃义蚜饯调揖隋逸趣郝佐燃咱怕此笋民涵嗅划处炯韭姆壮甫绰股吨械悬遭涪蓄骆养酮锅瓶照唇诀管铜娠椎咬疆掂沉裴喂净饥唇翌晒葱叁伦会港
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5、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-V
6、be)/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。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
7、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
8、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=
9、 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/=(VCC-VBE(sat)/RC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
10、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1.53V就可以启动,但起动电流较大(12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
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