三極管的工作原理及開關(guān)電路

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1、 C,基極B,發(fā)射極E。分成NPN和PNP 三極管的工作原理 三極管是電流放大器件，有三個(gè)極，分別叫做集電極 兩種。我們僅以 NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原 理。 集電極c 基極B - 發(fā)射極E 一、電流放大 下面的分析僅對于 NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做 基極電流lb ;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都 是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。 三極管的放大作用就 是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的

2、話），并 且基極電流很小的變化， 會(huì)引起集電極電流很大的變化， 且變化滿足一定的比例關(guān)系： 集電 極電流的變化量是基極電流變 化量的3倍，即電流變化被放大了 3倍，所以我們把3叫 做三極管的放大倍數(shù)（3 一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號 加到基極跟發(fā)射 極之間，這就會(huì)引起基極電流 lb的變化，lb的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻 R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I可以 算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。 我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來， 就得到了放大 后的電壓信號了。 二、 偏置電路 三極管在實(shí)際的放大電路

3、中使用時(shí)， 還需要加合適的偏置電路。 這有幾個(gè)原因。首先是由于 三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才 能產(chǎn)生（對于硅管，常取 0.7V ）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于 0.7V時(shí)，基極電流就可 以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號往往遠(yuǎn)比 0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信 號就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?0.7V時(shí)，基極電流都是 0）。如果我們事先在 三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻 Rb就是用來提供這 個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)， 小

4、信號就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另 一個(gè)原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的 信號放大， 而對減小的信號無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為 0，不能再減小了）。而加上偏置，事 先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極 電流就可以減?。划?dāng)輸入的 基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。 三、 開關(guān)作用 下面說說三極管的飽和情況。 像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮鑂c的限制（Rc是固定值，那 么最大電流為 U/Rc,其中U為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極

5、電 流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是 否飽和的準(zhǔn)則是：lb* 3 > Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將 很小，可以理解為 一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電 流為0時(shí)，三極管集電極電流為 0 （這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)基極電流很 那么 大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài), 這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管。 四、工作狀態(tài) 如果我們在上面這個(gè)圖中，將電阻 Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為 0時(shí)，集電極電流 為0,燈泡滅。如果

6、基極電流比較大時(shí)（大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) 3）, 三極管就飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的 3分之 一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通 斷。如果基極電流從 0 慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加（在三極管未飽和之前）。 對于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟 NPN勺剛好相反，因此發(fā)射 極上面那個(gè)箭頭方向也反了過來一一變成朝里的了。 三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì) 三極管除了可以當(dāng)做交流信號放大器之外，也可以做為開關(guān)之用。嚴(yán)格說起來， 三極管與一般的機(jī)械接點(diǎn)式開關(guān)在動(dòng)作上并不 完全相同，但是它卻具

7、有一些機(jī) 械式開關(guān)所沒有的特點(diǎn)。圖1所示，即為三極管電子開關(guān)的基本電路圖。 由下圖可知，負(fù)載電阻被直接跨接于三極管的集電 極與電源之間，而位居三極 管主電流的回路上， Vin Rb 圖1基本的三極管開關(guān) 輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟（open）與閉合（closed）動(dòng)作，當(dāng)三極管 呈開啟狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流便被阻斷，反之，當(dāng)三極管呈閉合狀態(tài)時(shí)，電流便可以 流通。詳細(xì)的說，當(dāng)Vin為低電壓時(shí)，由于基極沒有電流，因此集 電極亦無電 流，致使連接于集電極端的負(fù)載亦沒有電流，而相當(dāng)于開關(guān)的開啟，此時(shí)三極管 乃勝作于截止（cut off） 區(qū)。 同理，當(dāng)Vin為高電壓 時(shí)，由于有基極

8、電流流動(dòng)，因此使集電極流過更大的放 大電流，因此負(fù)載回路便被導(dǎo)通，而相當(dāng)于開關(guān)的閉合，此時(shí)三極管乃勝作于飽 和區(qū)（saturation） 。 838 電子 一、三極管開關(guān)電路的分析設(shè)計(jì) 由于對硅三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為 0.6伏特，因此欲使 三極管截止，Vin必須低于0.6伏特，以使三極管的基極電流為零。通常在設(shè)計(jì) 時(shí)，為了可以更確定三極管必處于截止?fàn)顟B(tài)起見，往往使 Vin值低于0.3伏特 （838電子資源）當(dāng)然輸入電壓愈接近零伏特便愈能保證三極管開關(guān)必處于截止 狀態(tài)。欲將電流傳送到負(fù)載上，則三極管的集 電極與射極必須短路，就像機(jī)械開關(guān)的閉合動(dòng)作一樣。欲如此就必須使Vin

9、達(dá)到夠高的準(zhǔn)位，以驅(qū)動(dòng)三極管使其 進(jìn)入飽和工作區(qū)工作，三極管呈飽和狀態(tài)時(shí)，集電 極電流相當(dāng)大，幾乎使得整 個(gè)電源電壓Vcc均跨在負(fù)載電阻上，如此則 VcE便接近于0，而使三極管的集電 極和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)奧姆定律 三極管呈飽和時(shí)，其集電 極電流應(yīng)該為： Vcc Rld 因此，基極電流最少應(yīng)為: Ic (sat) Vcc p R LD (式1) 上式表出了 IC和IB之間的基本關(guān)系，式中的B值代表三極管的直流電流增益， 對某些三極管 而言，其交流B值和直流B值之間，有著甚大的差異。欲使開 關(guān)閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過或等于（式1）式所要求的

10、最低基極 電流值。由于基極回路只是一個(gè)電阻和基射極接面的串聯(lián)電路， 故Vin可由下式 i R h Vin=+0,6Vv^- r 一旦基極電壓超過或等于 應(yīng)電壓均跨在負(fù)載電阻上, 總而言之，三極管接成圖 來求解： （式2） （式2）式所求得的數(shù)值，三極管便導(dǎo)通，使全部的供 而完成了開關(guān)的閉合動(dòng)作。 1的電路之后，它的作用就和 一只與負(fù)載相串聯(lián)的機(jī) 械式開關(guān)一樣，而其啟閉開關(guān)的方式，則可以直接利用輸入電壓方便的控制， 而 不須采用機(jī)械式開關(guān)所常用的機(jī)械引動(dòng) （mecha ni cal actuator） 、螺管柱塞 （solenoid plunger） 或電驛電樞 （rela

11、y armature） 等控制方式。 為了避免混淆起見，本文所介紹的三極管開關(guān)均采用 NPN三極管，當(dāng)然NPN三 極管亦可以被當(dāng)作開關(guān)來使用，只是比較不常見罷了。 例題1 試解釋出在圖2的開關(guān)電路中，欲使開關(guān)閉合（三極管飽和）所須的輸入電壓為 何？并解釋出此時(shí)之負(fù)載電流與基極電流值？ 解：由2式可知，在飽和狀態(tài) 下，所有的供電電壓完全跨降于負(fù)載電阻上，因 此 Vcc _ 24V 血和尸 rio^16Q=I5A 由方程式（1）可知 Vcc 24V I岡飽和二卩兀=(150)(12) =10mA 因此輸入電壓可由下式求得: 24V 圖2用三極管做為燈泡開關(guān)

12、由例題1-1得知，欲利用三極管開關(guān)來控制大到 1.5A的負(fù)載電流之啟閉動(dòng)作， 只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。 此外，三極管雖然流過大電流，卻不須 要裝上散熱片，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流流過時(shí)，三極管呈飽和狀 態(tài)，其VCE趨近于零， 所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。 二、三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)的比較 截至目前為 止，我們都假設(shè)當(dāng)三極管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，其基極與射極之間是完全短 路的。事實(shí)并非如此，沒有任何三極管可以完全短路而使 VCE=0大多數(shù)的小信 號硅質(zhì)三極管 在飽和時(shí)，VCE飽和）值約為0.2伏特，縱使是專為開關(guān)應(yīng)用而 設(shè)計(jì)的交換三極管，其 VCE飽和）值頂多也只能低到0

13、.1伏特左右，而且負(fù)載 電流一高，VCE飽和）值還會(huì)有些許的上升現(xiàn) 象，雖然對大多數(shù)的分析計(jì)算而 言，VCE飽和）值可以不予考慮，但是在測試交換電路時(shí)，必須明白 VCE飽和） 值并非真的是0。 雖然VCE（飽和）的電壓很小，本身微不足道，但是若將幾個(gè)三極管開關(guān)串接起來， 其總和的壓降效應(yīng)就很可觀了， 不幸的是機(jī)械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的 方式來工作的，如圖3（a）所示，三極 管開關(guān)無法模擬機(jī)械式開關(guān)的等效電路（如圖3（b）所示）來工作，這是三極管開 關(guān)的一大缺點(diǎn)。 丄

14、以完美的 適用于并接的工作方式, 如圖4所示者即為一例。 三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)相較，具有下列四大優(yōu)點(diǎn)： 圖4三極管開關(guān)之并聯(lián)聯(lián)接 (1) 三極管開關(guān)不具有活動(dòng)接點(diǎn)部份， 因此不致有磨損之慮，可以使用無限多 次，一般的機(jī)械式開關(guān)，由于接點(diǎn)磨損，頂多只能使用數(shù)百萬 次左右，而且 其接點(diǎn)易受污損而影響工作，因此無法在臟亂的環(huán)境下運(yùn)作，三極管開關(guān)既無接 點(diǎn)又是密封的，因此無此顧慮。 (2) 三極管開關(guān)的動(dòng)作速度 較一般的開關(guān)為快，一般開關(guān)的啟閉時(shí)間是以毫秒 (ms)來計(jì)算的，三極管開關(guān)則以微秒(卩s)計(jì)。 (3) 三極管開關(guān)沒有躍動(dòng)(bounee)現(xiàn)象。一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間

15、會(huì)有 快速的連續(xù)啟閉動(dòng)作，然后才能逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 (4) 利用三極管開關(guān)來驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)， 在開關(guān)開啟的 瞬間，不致有火花產(chǎn) 生。反之，當(dāng)機(jī)械式開關(guān)開啟時(shí)，由于瞬間切斷了電感性負(fù)載樣 上的電流， 因此電感之瞬間感應(yīng)電壓，將在接點(diǎn)上引起弧光，這種電弧非但會(huì)侵蝕接點(diǎn)的表 面，亦可能造成干擾或危害。 三、三極管開關(guān)的測試 三極管開關(guān)不像機(jī)械式開關(guān)可以光憑肉眼就判斷出它目前的啟閉狀態(tài)， 因此 必須利用電表來加以測試。在圖5所示的標(biāo)準(zhǔn)三極管開關(guān)電路中，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)， VEC的讀值應(yīng)該為0,反之當(dāng)開關(guān)切斷時(shí)，VCE應(yīng)對于VCC 三極管開關(guān)在切斷的狀況下，由于負(fù)載上沒有電流流過，因此也沒有

16、壓降，所以 全部的供應(yīng)電壓均跨降在開關(guān)的兩端，因此其 VCE值應(yīng)等于VCC這和機(jī)械式 開關(guān)是完全相同的。如果開關(guān)本身應(yīng)導(dǎo)通而未導(dǎo)通，那就得測試 Vin的大小了。 欲保證三極管導(dǎo)通，其基極的Vin電壓值就必須夠高，如果 Vin值過低，則問 題就出自信號源而非三極管本身了。 假使在Vin的準(zhǔn)位夠高，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通絕 無問題時(shí)，而 負(fù)載卻仍未導(dǎo)通，那就要測試電源電壓是否正常了。 在導(dǎo)通的狀態(tài)下，硅三極管的 VBE值約為0.6伏特，假使Vin值夠高，而 VBE值卻高于和低于0.6伏特，例如VBE為1.5伏特或0.2伏特，這表示 基射 極接面可能已經(jīng)損壞，必須將三極管換掉。當(dāng)然這一準(zhǔn)則也未必百分之百

17、正確， 許多大電流額定的功率三極管，其 VBE值經(jīng)常是超過1伏特的，因此即使VBE 的讀值達(dá)到1.5伏特，也未必就能肯定三極管的接面損壞， 這時(shí)候最好先查閱三 極管規(guī)格表后再下斷言。 一旦VBE正常且有基極電流流動(dòng)時(shí)，便 必須測試VCEfi，假使VCE趨近于VCC 就表示三極管的集基接面損壞， 必須換掉三極管。假使VCE趨近于零伏特，而負(fù) 載仍未導(dǎo)通，這可能是負(fù)載本身有 開路現(xiàn)象發(fā)生，因此必須檢換負(fù)載。 圖5三極管開關(guān)電路，各主要測試電的電壓圖 當(dāng)Vin降為低電壓準(zhǔn)位，三極管理應(yīng)截止而切斷負(fù)載，如果負(fù)載仍舊未被切 斷，那可能是三極管的集基極和集射極短路，必須加以置換。 第二節(jié)基本三極

18、管開關(guān)之改進(jìn)電路 有時(shí)候，我們所設(shè)定的低電壓準(zhǔn)位未必就能使三極管開關(guān)截止， 尤其當(dāng)輸入 準(zhǔn)位接近0.6伏特的時(shí)候更是如此。想要克服這種臨界狀況，就必須采取修正步 驟，以保證三極管必能截止。圖6就是針對這種狀況所設(shè)計(jì)的兩種常見之改良 電路。 Ri Rz _ - Vbb 圖6確保三極管開關(guān)動(dòng)作，正確的兩種改良電路 圖6(a)的電路，在基射極間串接上一只二極管，因此使得可令基極電流導(dǎo)通的 輸入電壓值提升了 0.6伏特，如此即使Vin值由于信號源的誤動(dòng)作而接近 0.6 伏特時(shí)，亦不致使三極管導(dǎo)通，因此開關(guān)仍可處于截止?fàn)顟B(tài)。圖 6(b)的電路加 上了一只輔助-截止(hold-of

19、f) 電阻R2,適當(dāng)?shù)腞1, R2及Vin值設(shè)計(jì)， 可于臨 界輸入電壓時(shí)確保開關(guān)截止。由圖 6(b)可知在基射極接面未導(dǎo)通前(IB0) ， R1 和R2形成一個(gè)串聯(lián)分壓電路，因此R1必跨過固定(隨Vin而 變)的分電壓，所 以基極電壓必低于Vin值，因此即使Vin接近于臨界值(Vin=0.6伏特)，基極 電壓仍將受連接于負(fù)電源的輔助-截止電阻所拉下，使低于0.6伏特。由于R1, R2及VBBfi的刻意設(shè)計(jì)，只要Vin在高值的范圍內(nèi)，基極仍將有足 夠的電壓值 可使三極管導(dǎo)通，不致受到輔助-截止電阻的影響。 加速電容器(speed-up capacitors) 在要求快速切 換動(dòng)作的應(yīng)用中

20、，必須加快三極管開關(guān)的切換速度。圖 7為一種 常見的方式，此方法只須在 RB電阻上并聯(lián)一只加速電容器，如此當(dāng) Vin由零電 壓往上升并開始送 電流至基極時(shí)，電容器由于無法瞬間充電，故形同短路，然 而此時(shí)卻有瞬間的大電流由電容器流向基極，因此也就加快了開關(guān)導(dǎo)通的速度。 稍后，待充電完畢后，電 容就形同開路，而不影響三極管的正常工作。 Vcc Rld 圖7加了加速電容器的電路 一旦輸入電壓由高準(zhǔn)位降回零電壓準(zhǔn)位時(shí)，電容器會(huì)在極 短的時(shí)間內(nèi)即令基射 極接面變成反向偏壓，而使三極管開關(guān)迅速切斷，這是由于電容器的左端原已充 電為正電壓，如圖6-9所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電 容器

21、兩端的電壓 無法瞬間改變?nèi)詫⒕S持于定值，故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降， 因此令基射極接面成為反向偏壓，而迅速令三極管截止。適當(dāng)?shù)倪x取 加速電容 值可使三極管開關(guān)的切換時(shí)間減低至幾十分之微秒以下，大多數(shù)的加速電容值約 為數(shù)百個(gè)微微法拉(pF)。 有時(shí)候三極管開關(guān)的負(fù)載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖 8的方 式，這種接法和小信號交流放大器的電路非常接近， 只是少了一只輸出耦合電容 器而已。這種接法和正常接法的動(dòng) 作恰好相反，當(dāng)三極管截止時(shí)，負(fù)載獲能， 而當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見的，因此必須具 有清晰的分辨能力。 Vcc 圖8將

22、負(fù)載接于三極管開關(guān)電路的改進(jìn)接法 圖騰式開關(guān)(Totem-pole switches) 假使圖8的三極管開關(guān)加上了電容性負(fù)載(假定其與RLD并聯(lián))，那么在三極管 截止后，由于負(fù)載電壓必須經(jīng)由 RC電阻對電容慢慢充電而建立，因此電容量或 電阻值愈大，時(shí)間常數(shù)(RC)便愈大，而使得負(fù)載電壓之上升速率愈慢，在某些 應(yīng)用中，這種現(xiàn)象是不容許的，因此必須采用圖 9的改良電路。 圖9圖騰式三極管開關(guān) 圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構(gòu)成的， 它也因此 而得名。欲使負(fù)載獲能，必須使Q1三極管導(dǎo)通，同時(shí)使Q2三極管截?cái)?，如此?fù) 載便可 經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負(fù)載去能，必須使

23、 Q1三極管截?cái)?，同時(shí) 使Q2三極管導(dǎo)通，如此負(fù)載將經(jīng)由 Q2接地。由于Q1的集電極除了極小的接點(diǎn) 電阻夕卜，幾乎沒有任何電阻存在(如圖9所示)，因此負(fù)載幾乎是直接連接到正 電源上的，也因此當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，就再也沒有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以 可說Q“將負(fù)載拉起”，而稱之為“挽起(pull up)三極管”，Q2則稱為“拉 下(pull down)三極管”。圖9左半部的輸入控制電路，負(fù)責(zé) Q1和Q2三極管的 導(dǎo)通與截?cái)嗫刂疲潜仨毚_保Q1和Q2使不致同時(shí)導(dǎo)通，否則將使VCC和地之 間經(jīng)由Q1和Q2而形同短路，果真如此，則短路的大電流至少將使一只三極管 燒毀。因此圖騰式三極管開關(guān)絕對不可如圖

24、6-4般地采用并聯(lián)方式來使用，否則 只要圖騰上方的 三極管Q1群中有任一只導(dǎo)通，而下方的 Q2群中又恰好有一只 導(dǎo)通，電源便經(jīng)由導(dǎo)通之 Q1和Q2短路，而造成嚴(yán)重的后果。 第三節(jié)三極管開關(guān)之應(yīng)用 晶體管開關(guān)最常見的應(yīng)用之一，是用以驅(qū)動(dòng)指示燈，利用指示燈可以指示電 路某特定點(diǎn)的動(dòng)作狀況，亦可以指示馬達(dá)的控制器是否被激勵(lì)， 此外亦可以指示 某一限制 開關(guān)是否導(dǎo)通或是某一數(shù)字電路是否處于高電位狀態(tài)。 舉例而言，圖10(a)即是利用晶體管開關(guān)來指示一只數(shù)字正反器 (flip-flop) 的 輸出狀態(tài)。假使正反器的輸出為高準(zhǔn)位(一般為5伏特)，晶體管開關(guān)便被導(dǎo)通， 而令指示燈發(fā)亮，因此操作員只要一

25、看指示燈，便可以知道正反器目前的工作狀 況，而不須要利用電表去檢測。 有時(shí)信號源(如正 反器)輸出電路之電流容量太小，不足以驅(qū)動(dòng)晶體管開關(guān)，此 時(shí)為避免信號源不勝負(fù)荷而產(chǎn)生誤動(dòng)作，便須采用圖 10(b)所示的改良電路， 當(dāng)輸出為高準(zhǔn)位時(shí)，先驅(qū)動(dòng)射極隨耦晶體管 Q1做電流放大后， （a） 基本電路圖 （b） 改良電路 圖10指示燈驅(qū)動(dòng)器 再使Q2導(dǎo)通而驅(qū)動(dòng)指示燈，由于射極隨耦級的輸入阻抗相當(dāng)高，因此正反器之 須要提供少量的輸入電流，便可以得到滿意的工 作。 數(shù)字顯示器圖10（a）之電路經(jīng)常被使用于數(shù)字顯示器上。 利用三極管開關(guān)做為不同電壓準(zhǔn)位之界面電路 在工業(yè)設(shè)備中， 往往必須利用

26、固態(tài)邏輯電路來擔(dān)任控制的工作，有關(guān)數(shù)字邏輯 電路的原理，將在下一章詳細(xì)加以介紹，在此為說明界面電路起見，先將工業(yè)設(shè) 備的控制電路分為三大 部份：（1）輸入部份，⑵ 邏輯部份，（3）輸出部份。 為達(dá)到可靠的運(yùn)作，工業(yè)設(shè)備的輸入與輸出部份通常工作于較高的電壓準(zhǔn)位， 一 般為220伏特。而邏輯部份卻是操作于低電壓準(zhǔn)位的，為了使系統(tǒng)正常工作， 便必須使這兩種不同的電壓準(zhǔn)位之間能夠溝通， 這種不同電壓間的匹配工作就稱 做界面（interface） 問題。擔(dān)任界面匹配工作的電路，則稱為界面電路。三極管 開關(guān)就經(jīng)常被用來擔(dān)任此類工作。 圖11利用三極管開關(guān)做為由 高壓輸入控制低壓邏輯的界面電路之實(shí)例

27、， 當(dāng)輸入 部份的微動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，降壓變壓器便被導(dǎo)通，而使全波整流濾波電路送出低壓 的直流控制信號，此信號使三極管 導(dǎo)通，此時(shí)集電極電壓降為0（飽和）伏特， 此0伏特信號可被送入邏輯電路中，以表示微動(dòng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)。 反之，若微動(dòng)開關(guān)開啟，變壓器便不通 電，而使三極管截止，此時(shí)集電極電壓 便上升至VCC值，此一 VCC言號，可被送入邏輯電路中，藉以表示微動(dòng)開關(guān)處于 開啟狀態(tài)。在圖11之中，邏輯電路被當(dāng) 作三極管的負(fù)載，連接于集電極和地之 間（如圖11），因此三極管開關(guān)電路的R1, R2和RC值必須慎加選擇，以保證三 極管只工作于截止區(qū)與飽和區(qū)，而不致工作于主動(dòng) （線性）區(qū)內(nèi)。 圖11三極管開 關(guān)當(dāng)作輸入部份與邏輯部份之間的界面 圖11