图文并茂！三极管经典电路分析

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1、三极管反相电路 & 滤波电路
如图1所示，这是一个三极管开关电路。


图1
Ib方波输入信号：高电平为3V，低电平0V，运用Ib=1mA时三极管处于饱和导通状态，确定R8=2K，下拉电阻之前讲过直接使用2K。这样R8=R9=2K，R7阻值根据后极负载确定大小，保证能够正常驱动负载并留有余量即可，所有阻值都确定好以后，再看一下输入信号。
当输入高电平时候，三极管饱和导通，Vce=0V3近似0V，我们近似认为是0V，Vout=0V，此时输入高电平，输出低电平。
当输入低电平时候，三极管截止，Vce=12V，则Vout=12V，此时输入低电平，输出高电平。
结论：输入信号与输出信号完成相位变化视为反向输出。
在实际电路设计过程中，我们都希望输入信号与输出信号相位相同，怎样才能实现呢？
答案是再加一级反相电路，即“负负得正”。


图2
如图2所示，输入高电平时候Q7饱和导通，Q7的Vce=0.3V，此时Q6的基级就会被Q7的Vce钳位到0.3V，不满足三极管开通的条件，Q6处于关断状态。此时，Vout输出高电平，完成了输入高电平输出高电平的逻辑关系。
同理，输入低电平时候Q7关断状态，Q6的基级通过R13接到+12V的电源，满足Ib=1mA的条件，此时Q6饱和导通，Vout输出低电平，同样完成输入低电平输出低电平的逻辑，这样就做到了输入和输出同相，并对信号进行滤波处理，且功率进行放大。
为什么说三极管反相电路有滤波功能？


图3

如图3所示，当输入信号上有毛刺时候，经过Ib输入进三极管，而实际输出信号是经过功率放大后的输出信号，不能说和输入信号没有关系，而是输出信号实际上是+12V电源经过逻辑电路输出后的结果，Vout的输出是12V电源提供能量，电源的纹波以及毛刺都是在设计时候需要严格控制的，且输出信号与输入信号是“隔离状态”输出的，故而利用三极管反向电路也能做到滤波效果。当然，这个滤波效果比不了专业的滤波电路。
下面介绍一下怎样使用P型三极管实现反向、同相输出。


图4
如图4所示，是一个P型三极管开关电路，Input方波输入信号：高电平为3V，低电平0V，运用Ib=1mA时三极管处于饱和导通状态得出R26=2K，回路方向为射集流向基级通过R26流向地或电源，P型三级管做开关管或是放大管时，同样需要增加一个上拉电阻，作为在输入信号高阻态或者异常状态时候，给基级提供一个稳定的状态，防止三极管误导通导致设备出现异常运转。
下面分析一下P型三极管是怎么做到相位相反的，当输入低电平时，Q12饱和导通，Ib流过1mA左右的电流，Iec回路饱和导通，C集作为输出端，前面我们介绍过三极管饱和导通时Vce=0.3V，在P管上同样适用，那么C点电压近似等于电源电压+3V。
也就是说，输入低电平信号输出高电平信号，当输入高电平时，Ib没有电流流过，三极管Q2处于关断状态，Iec回路关闭，C点通过R27被拉到地上，输出低电平，则输入高电平，输出低电平，分析下来P型三极管也能做到反向输出。
在实际电路设计过程中，我们都希望输入、输出信号相位相同，怎样才能实现呢？当然不能是两个P管相接到一起实现了，具体是为什么呢？我们搭建一个电路来实际分析一下。


图5
如图5所示，两个P型三极管相连，当输入高电平时Q16截止，继而Q15也截止，Vout输出低电平，当输入低电平时Q16导通，继而Q15导通，Vout输出高电平，从结果看两个P型三极管相连并没有像两个N型三极管相连一样把输入、输出相位变化成同相位。
那么问题来了：怎样的P管电路才能实现相位同相呢？
提出问题并解决问题是电子人的使命，接下来看一下图6这个电路能否满足我们的要求。


图6
如图6所示，N型+P型三极管相连，当输入高电平时Q14的Ib流过1mA左右的电流，且射集接地，满足三极管饱和导通的条件，则判断出Q14饱和导通，那A点等于0.3V，那Q13自然导通，Vout输出高电平，当输入低电平时，Q14的Ib没有电流流过，Q14截止，那么此时A点被拉高到+3V，导致Q13也同样处于截止状态，则Vout输出低电平。此时，这个电路就满足了我们使用P管电路完成输出、输出相位相同的要求。

2、总结

这个电路还有一个优点，那就是N型三极管作为输入端对输入信号源要求不高，如果是P管作为输入端，对输入信号的阈值有要求。我们设计电路的时候，一般都是使用单片机IO口作为信号源，目前市面上常用的单片机一般情况都是3V供电。如果对信号源要求过高的话，设计电路的通用性以及可移植性就比较差，有一句经典的话来这样形容三极管：“P管上接天（电源正极），N管下接地（电源负极）”。