一種三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì)

　　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(duì)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)啵绱素?fù)載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負(fù)載去能，必須使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)電阻外，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Q1“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?，但是必須確保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(duì)不可如圖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。

　　3.2 三極管開關(guān)之應(yīng)用

　　3.2.1 驅(qū)動(dòng)指示

　　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(cè)。

　　有時(shí)信號(hào)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(hào)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，再使Q2導(dǎo)通而驅(qū)動(dòng)指示燈，由于射極隨耦級(jí)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。

圖10 （a） 基本電路圖 （b） 改良電路

　　3.2.2 不同電壓準(zhǔn)位的界面電路

　　在工業(yè)設(shè)備中，往往必須利用固態(tài)邏輯電路來?yè)?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s（1）輸入部份，（2）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?yè)?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，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(hào)，此信號(hào)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(hào)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信號(hào)，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