嵌入式電路設(shè)計(jì)之三極管基礎(chǔ)電路總結(jié)

在嵌入式電路設(shè)計(jì)中包含模擬電路設(shè)計(jì)成分比較少，常用的模擬器件大部分為二極管、晶體管。本人現(xiàn)將嵌入式電路中晶體管所組成電路總結(jié)一下，以達(dá)到鞏固目的。

開關(guān)器件

在嵌入式電路中經(jīng)常使用IO口來控制某些電路的開關(guān)功能，此時(shí)三極管可作為開關(guān)器件來使用。作為開關(guān)器件使用時(shí)需使用開關(guān)三極管如9014和9015等小功率器件，此時(shí)三極管處于飽和狀態(tài)?，F(xiàn)舉一例來說明該類電路特點(diǎn)：

為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

通過這樣設(shè)計(jì)使得無論環(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將變小;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?/p>

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。