基本三極管開關(guān)之改進電路

基本三極管開關(guān)之改進電路有時候，我們所設(shè)定的低電壓準位未必就能使三極管開關(guān)截止，尤其當輸入準位接近0.6伏特的時候更是如此。想要克服這種臨界狀況，就必需實行修正步驟，以保證三極管必能截止。圖1就是針對這種狀況所設(shè)計的兩種常見之改良電路。

圖1確保三極管開關(guān)動作，正確的兩種改良電路

圖1(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作而接近0.6伏特時，亦不致使三極管導(dǎo)通，因此開關(guān)仍可處于截止狀態(tài)。圖1(b)的電路加上了一只幫助-截止(hold-off)電阻R2，適當?shù)腞1，R2及Vin值設(shè)計，可于臨界輸入電壓時確保開關(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電源的幫助-截止電阻所拉下，使低于0.6伏特。由于R1，R2及VBB值的刻意設(shè)計，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，不致受到幫助-截止電阻的影響。

加速電容器(speed-upcapacitors)

在要求快速切換動作的應(yīng)用中，必需加快三極管開關(guān)的切換速度。圖2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Vin由零電壓往上升并開頭送電流至基極時，電容器由于無法瞬間充電，故形同短路，然而此時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。

圖2加了加速電容器的電路

一旦輸入電壓由高準位降回零電壓準位時，電容器會在極短的時間內(nèi)即令基射極接面變成反向偏壓，而使三極管開關(guān)快速切斷，這是由于電容器的左端原已充電為正電壓，如圖2所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓無法瞬間轉(zhuǎn)變?nèi)詫⒕S持于定值，故輸入電壓的下降馬上使基極電壓隨之而下降，因此令基射極接面成為反向偏壓，而快速令三極管截止。適當?shù)倪x取加速電容值可使三極管開關(guān)的切換時間減低至幾非常之微秒以下，大多數(shù)的加速電容值約為數(shù)百個微微法拉(pF)。

有時候三極管開關(guān)的負載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖3的方式，這種接法和小信號溝通放大器的電路特別接近，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作恰好相反，當三極管截止時，負載獲能，而當三極管導(dǎo)通時，負載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見的，因此必需具有清楚的辨別力量。

圖3將負載接于三極管開關(guān)電路的改進接法

圖騰式開關(guān)(Totem-poleswitches)

假使圖3的三極管開關(guān)加上了電容性負載(假定其與RLD并聯(lián))，那么在三極管截止后，由于負載電壓必需經(jīng)由RC電阻對電容漸漸充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時間常數(shù)(RC)便愈大，而使得負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，因此必需采納圖4的改良電路。

圖4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。欲使負載獲能，必需使Q1三極管導(dǎo)通，同時使Q2三極管截斷，如此負載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負載去能，必需使Q1三極管截斷，同時使Q2三極管導(dǎo)通，如此負載將經(jīng)由Q2接地。由于Q1的集電極除了微小的接點電阻外，幾乎沒有任何電阻存在(如圖9所示)，因此負載幾乎是直接連接到正電源上的，也因此當Q1導(dǎo)通時，就再也沒有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以可說Q1“將負載拉起”，而稱之為“挽起(pullup)三極管”，Q2則稱為“拉下(pulldown)三極管”。圖9左半部的輸入掌握電路，負責(zé)Q1和Q2三極管的導(dǎo)通與截斷掌握，但是必需確保Q1和Q2使不致同時導(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)