說(shuō)實(shí)話,這些電路大多都是在面試或者課本里出現(xiàn),考察一下大家對(duì)三極管的理解。 但真正在實(shí)際電路中,很少看到三極管工作在放大區(qū)。
說(shuō)到這里,也給在學(xué)校的大學(xué)生們吃個(gè)定心丸,課本里一天天“集電極正偏”“共集共射”這個(gè)極正偏那個(gè)極反偏,說(shuō)實(shí)話在工作里沒(méi)多大用處,你把這些題都做會(huì)也設(shè)計(jì)不出來(lái)實(shí)際的電路; 設(shè)計(jì)實(shí)際電路的工程師也不一定會(huì)解題。
所以不必被這些圖嚇著,在實(shí)際應(yīng)用中,更多的,三極管被用來(lái)作為邏輯,或者驅(qū)動(dòng)電路,那么更多的是了解其開(kāi)關(guān)特性就足夠了。
今天來(lái)講一個(gè)在實(shí)際案例中使用的比較多的一個(gè)場(chǎng)景,就是三極管作為mosfet的驅(qū)動(dòng)電路:
先放一張Pmos的圖,以便方便對(duì)應(yīng)下面應(yīng)用的圖中各個(gè)極的名稱(chēng)。 好的,然后我們直接跳到下面這個(gè)實(shí)際電路中(假設(shè)M1是PMOS)R1這里畫(huà)的有問(wèn)題請(qǐng)忽略那一條線。
先大致看一下這個(gè)電路的邏輯。
當(dāng)三極管Q1的基極驅(qū)動(dòng)為低電平,Q1不導(dǎo)通,PMOS M1的Vgs沒(méi)有電壓差,M1右側(cè)無(wú)電壓;
當(dāng)三極管Q1的基極驅(qū)動(dòng)為高電平,Q1導(dǎo)通,PMOS的Vgs接近-12V,M1導(dǎo)通,右側(cè)為V2輸入電壓12V。
當(dāng)然順便寫(xiě)一下Pmos導(dǎo)通的條件,我知道很多人都不會(huì)記得:
PMOS(P型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)導(dǎo)通的條件是其?柵極電位低于源極電位?,形成正向偏置,使得溝道中形成一個(gè)可導(dǎo)電的電子通道,從而形成漏極-源極導(dǎo)通的通路。 (關(guān)注公眾號(hào) 電路一點(diǎn)通)當(dāng)PMOS的柵極電位低于源極電位一定的閾值電壓時(shí),漏極-源極通路的電阻會(huì)顯著降低,PMOS器件就開(kāi)始導(dǎo)通了。 (哪個(gè)是柵極,源極,漏極對(duì)照上面的圖,不能再幫更多了)
理解了原理,我們更進(jìn)一步,如何給電阻電容取值。
先看連接Pmos gate的?R2?,對(duì)于Pmos來(lái)說(shuō),gate上的阻抗很大,所以R2可以選擇較大的電阻,這里流過(guò)它的電流無(wú)論如何都很低。
R3:?選擇10K,經(jīng)驗(yàn)法則,當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí),流過(guò)它的電流為12/10K=1.2mA. 這里需要返回去查三極管的手冊(cè),
2N3904查到電流放大倍數(shù)大約在80左右,所以Ib=1.2mA/80=15uA。
**R1: **根據(jù)Ib的電流就很容易算出R1的阻值,假設(shè)三極管的驅(qū)動(dòng)電壓為3.3V,那么R1就為(3.3-0.7)/15uA=173K.
我們上面剛剛說(shuō)過(guò),多數(shù)三極管的應(yīng)用 ,我們根本不會(huì)用到其放大區(qū)的功能。
當(dāng)Ic已知時(shí),根據(jù)三極管的特性曲線,可以得到對(duì)應(yīng)的最大Ib值,也就是使三極管處于放大區(qū)的臨界值。 如果Ib超過(guò)了這個(gè)臨界值,三極管就可能進(jìn)入飽和區(qū),導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。
那我們是希望其進(jìn)入飽和區(qū),所以R1選擇比173KΩ小就ok,這里我們選擇了10K。
最后的最后,再講講為什么MOSFET需要三極管來(lái)驅(qū)動(dòng),當(dāng)前沒(méi)有看到一篇文章來(lái)講這個(gè)事情,可能大多數(shù)工程師也是根據(jù)過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)法則。
在MOSFET開(kāi)關(guān)電路中,使用三極管作為驅(qū)動(dòng)電路可以帶來(lái)以下幾個(gè)好處:
降低開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)電壓要求?:MOSFET需要一定的門(mén)極電壓才能開(kāi)啟,但在實(shí)際應(yīng)用中,需要對(duì)門(mén)極電壓進(jìn)行一定程度的升壓以達(dá)到要求的電壓水平。 使用三極管作為驅(qū)動(dòng)電路可以通過(guò)其電壓放大功能,將門(mén)極電壓升高到所需的水平,從而降低了對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的要求。
提高開(kāi)關(guān)速度和響應(yīng)速度?:使用三極管作為驅(qū)動(dòng)電路可以提供更高的驅(qū)動(dòng)電流,從而加快MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和響應(yīng)速度,降低開(kāi)關(guān)過(guò)程中的功耗和損耗。
提高開(kāi)關(guān)效率和穩(wěn)定性?:由于三極管具有較高的電壓放大系數(shù)和電流放大系數(shù),可以提供穩(wěn)定的電流和電壓輸出,從而提高開(kāi)關(guān)電路的效率和穩(wěn)定性。
需要注意的是,使用三極管作為MOSFET驅(qū)動(dòng)電路也存在一些缺點(diǎn),如驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜度較高、功耗較大等,因此在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行權(quán)衡和選擇。
最后再說(shuō)一下C1的作用,mosfet和三極管一樣,都比較靈敏,這里為了防止誤導(dǎo)通,所以增加這個(gè)RC。
審核編輯:湯梓紅
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