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嵌入式設(shè)計(jì)必讀:電路設(shè)計(jì)之三極管基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)寶典

發(fā)布時(shí)間:2015-09-09 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】在嵌入式電路中經(jīng)常使用IO口來(lái)控制某些電路的開(kāi)關(guān)功能,此時(shí)可把三極管用作開(kāi)關(guān)器件。在使用時(shí)需要利用開(kāi)關(guān)三極管如9014和9015等小功率器件,此時(shí)的三極管處于飽和狀態(tài)。本文用實(shí)例來(lái)說(shuō)明該類電路的特點(diǎn)。

該仿真電路圖不是很完整,該電路為晶振關(guān)閉功能電路,其中VO接MCU晶振輸入端如(XIN)。
 
若Q1和Q3基極同時(shí)為低時(shí),Q2導(dǎo)通而使得VO為0造成晶振停振關(guān)閉處理器。我們分析R3和R4(實(shí)際電路470K)使得Q2和Q3處于飽和態(tài);Q3為Q1集電極負(fù)載,調(diào)整R5阻值時(shí)可控制Q1處于飽和態(tài)或放大態(tài)。要使Q2基極導(dǎo)通必須使Q1提供足夠大電流才滿足條件,只有Q1處于放大態(tài)才滿足條件;
 
R5=100K時(shí),仿真圖如下:
 
 
R5=470K時(shí),仿真圖如下:
 
 
通過(guò)以上分析可以得出只有當(dāng)電流足夠大時(shí)才能使Q2導(dǎo)通而關(guān)閉晶振,以上是一個(gè)較復(fù)雜的組合開(kāi)關(guān)電路。
 
功率器件
 
在嵌入式電路設(shè)計(jì)中,很少使用到功率放大電路,昨天將大學(xué)模電教材晶體管內(nèi)容通讀后有所感悟,雖然當(dāng)時(shí)模電自認(rèn)為學(xué)的不錯(cuò)但重讀之后才發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)只是死記硬背而沒(méi)有真正領(lǐng)悟。
 
靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定是否會(huì)失真,而且還影響電壓放大倍數(shù)、輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。然而在實(shí)際電路中由于環(huán)境溫度的變化而使得靜態(tài)工作點(diǎn)補(bǔ)穩(wěn)定,從而使得動(dòng)態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定,更嚴(yán)重可能造成電路不能正常工作;在所有環(huán)境因素中,溫度對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響是最大的。
 
當(dāng)溫度升高時(shí),晶體管放大倍數(shù)變大且ICE明顯變大。以共射極電路為例,當(dāng)溫度升高時(shí)將使Q點(diǎn)向飽和區(qū)域移動(dòng);當(dāng)溫度降低時(shí)將使Q點(diǎn)向截止區(qū)域移動(dòng)。
 
下圖是典型的靜態(tài)工作點(diǎn)電路
 
 
圖AB均有相同的等效直流電路。為了穩(wěn)定Q工作點(diǎn),通常要滿足I1>>IBQ而使得
VBQ =Rb1*VCC/ Rb2+ Rb1
 
通過(guò)這樣設(shè)計(jì)使得無(wú)論環(huán)境溫度怎么變化,VBQ將基本保持不變。
 
當(dāng)溫度升高時(shí)ICE變大,而使得VEQ變大,因VBE=VBQ– VEQ所以VBE將變??;由于VBE變小故IBE也將變小,從而ICE將變小。
 
RE的使用將直流負(fù)反饋引入使得Q工作點(diǎn)越穩(wěn)定,一般而言是反饋越強(qiáng),Q點(diǎn)越穩(wěn)定。
 
其他穩(wěn)定Q工作點(diǎn)電路
 
 
以上為利用二極管方向特性和正向特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)碾娐贰?/div>
 
對(duì)圖A而言,因?yàn)镮RB=ID+IBE,當(dāng)溫度上升時(shí)ICE和ID變大(方向電流隨溫度升高變大),這樣將使得IBE減小而造成ICE減小。


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