晶体管的开关图8．1是一例发射极接地放大电路，这种电路 .PDFVIP

８．１．１ 晶体管的开关 图８．１是一例发射极接地放大电路，这种电路能够通过输入信号（电压）连续地——— 模 拟地控制流过集电极发射极间电流，获得输出电压。 但是开关电路，如图８．２所示是一种计数地接通／断开晶体管的集电极发射极间的电流作 为开关使用的电路。 图８．３是电压增益（放大倍数）A ＝10 的发射极接地型放大电路。 v 照片８．１是给这个电路输入１ｋＨｚ、１ＶP-P 信号时的输入输出波形。这时的输出波形 不是通过介入耦合电容取出的， 而是集电极电位。由于 A ＝10，所以输出应该是１０Ｖ 。 V P-P 但是由于电源电压以及发射极电阻上电压降的缘故，如照片所示，波形的上下部分均被截去 （输出饱和）。 输出波形的上半周被截去的情况是由于输出电平与电源电压相等，所以集电极电阻上没有了 电压降，也就是说晶体管的集电极发射极间没有电流流过（集电极电流为零）。换句话说， 晶体管处于截止状态。 相反，输出波形的下半周被截去的情况是因为输出电平处于更接近ＧＮＤ电平的电位（集电 极电阻上的电压降非常大），晶体管的集电极电流处于最大值。也就是说，晶体管处于导通 状态。 这样的开关电路只要利用输入信号使输出波形被限幅就可以实现（使晶体管处于接通／断开 状态就可以），所以可以认为只要放大电路具有非常大的放大倍数，或者加上很大的输入信 号就可以。但是，这样的开关电路必须是直流的接通／断开状态（这样的用途非常多），所 以必须具有一定的直流的放大倍数。 ８．１．２从放大电路到开关电路图 ８．４是从发射极放大电路演变到开关电路的示意图。首先为了获得直流增益（放大倍数）， 从图８．４（ａ）的一般发射极放大电路中去掉输入输出的耦合电容 C 、C ，得到图８．４ 1 2 （ｂ）的电路。进一步为了提高放大倍数，去掉发射极电阻Ｅ，变成图８．４（ｃ）的电路。 这样一来，也就没有必要加基极偏置电压。当输入信号为０Ｖ时，晶体管处于截止状态 ， 所以集电极就没有必要流过无用的电流——— 空载电流。因此， 如图 ８．４（ｄ）所示 去掉偏置用的 R 。 1 为了确保没有输入信号时晶体管处于截止状态，需要保留使基极处于ＧＮＤ电位的电阻 R 。 2 但是，图８．４（ｄ）的电路中如果输入信号超过＋０．６Ｖ，晶体管基极发射极间的二极 管将处于导通状态，就开始有基极电流流过。也就是说，这样的状态不能限制电流，会有非 常大的基极电流流过。因此，如图８．４（ｅ）所示还需要插入限制基极电流的电阻 R 。 3 这样就可以将发射极接地放大电路变形成开关电路。 ８．１．３观测开关波形 图８．５是上述电路代入了具体数值的实际开关电路，照片８．２是给这个电路输入１ｋＨ ｚ、２Ｖ 的正弦波时的输入输出波形。输入信号是正弦波。但是由于电路的放大倍数足 P-P 够大，所以输出波形变成了方波。当输入信号电平在＋０．６Ｖ以下时体管处于截止状态， 输出电平是＋５Ｖ（电源电压）。当超过＋０．６Ｖ时，晶体管处于导通状态，输出基本上 是ＧＮＤ电平。 通常开关电路的输入信号只是控制开关的接通／断开，所以采用与接通／断开电平相对于的 二值信号，即方波。经常用ＴＴＬ或ＣＭＯＳ等数字电路的输出直接控制开关电路。 照片８．３是给图８．５的电路输入１ｋＨｚ、０Ｖ／＋５Ｖ方波时的输入输出波形。由于 用０Ｖ／＋５Ｖ的方波使晶体管于接通／断开状态，所以输出波形也是＋５Ｖ／０Ｖ的方 波。这个电路可以认为是发射极接地放大电路的变形，所以与放大电路一样，输入输出信号 的相位是反转的。 从照片８．３看到的输入输出波形简直就是数字电路中倒相器（ＮＯＴ电路）的输入输出波 形。所以这个电路可以作为倒相器使用。但是， 为了能够像数字ＩＣ那样高速动作还需要作一些改进。这将在后面介绍。 如果电源设置为＋１５Ｖ，由于