三極管反相電路與濾波電路詳解

三極管經(jīng)典電路

三極管反相電路&濾波電路

圖一

如上圖一所示，是一個三極管開關(guān)電路，Ib方波輸入信號：高電平為3V，低電平0V，運用Ib=1mA時三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，確定R8=2K，下拉電阻之前講過直接使用2K,這樣R8=R9=2K,R7阻值根據(jù)后極負(fù)載確定大小，保證能夠正常驅(qū)動負(fù)載并留有余量即可，所有阻值都確定好以后，看一下輸入信號

當(dāng)輸入高電平時候，三極管飽和導(dǎo)通,Vce=0V3近似0V，我們近似認(rèn)為是0V，Vout=0V,此時輸入高電平，輸出低電平

當(dāng)輸入低電平時候，三極管截止,Vce=12V，則Vout=12V，此時輸入低電平，輸出高電平

結(jié)論：輸入信號與輸出信號完成相位變化視為反向輸出

在實際電路設(shè)計過程中我們都希望輸入信號與輸出信號相位相同那怎么才能實現(xiàn)呢？

答案是再加一級反相電路，即“負(fù)負(fù)得正”

圖二

如上圖二所示，輸入高電平時候Q7飽和導(dǎo)通，Q7的Vce=0.3V,那此時Q6的基級就會被Q7的Vce鉗位到0.3V，不滿足三極管開通的條件，Q6處于關(guān)斷狀態(tài)，此時Vout輸出高電平，完成了輸入高電平輸出高電平的邏輯關(guān)系

同理輸入低電平時候Q7關(guān)斷狀態(tài)，Q6的基級通過R13接到+12V的電源，滿足Ib=1mA的條件，此時Q6飽和導(dǎo)通，Vout輸出低電平，同樣完成輸入低電平輸出低電平的邏輯，這樣就做到了輸入、輸出同相并對信號進(jìn)行濾波處理且功率進(jìn)行放大

為什么說三極管反相電路有濾波功能呢？

圖三

如上圖三所示，當(dāng)輸入信號上有毛刺時候，經(jīng)過Ib輸入進(jìn)三極管，而實際輸出信號是經(jīng)過功率放大后的輸出信號，不能說和輸入信號沒有關(guān)系，而是輸出信號實際上是+12V電源經(jīng)過邏輯電路輸出后的結(jié)果，Vout的輸出是12V電源提供能量，電源的紋波以及毛刺都是在設(shè)計時候需要嚴(yán)格控制的，且輸出信號與輸入信號是“隔離狀態(tài)”輸出的，故而利用三極管反向電路也能做到濾波效果，當(dāng)然這個濾波效果比不了專業(yè)的濾波電路

下面介紹一下怎樣使用P型三極管實現(xiàn)反向、同相輸出

圖四

如上圖四所示，是一個P型三極管開關(guān)電路，Input方波輸入信號：高電平為3V，低電平0V，運用Ib=1mA時三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)得出R26=2K，回路方向為射集流向基級通過R26流向地或電源，P型三級管做開關(guān)管或是放大管時，同樣需要增加一個上拉電阻，作為在輸入信號高阻態(tài)或者異常狀態(tài)時候，給基級提供一個穩(wěn)定的狀態(tài),防止三極管誤導(dǎo)通導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)異常運轉(zhuǎn)

下面分析一下P型三極管是怎么做到相位相反的，當(dāng)輸入低電平時，Q12飽和導(dǎo)通，Ib流過1mA左右的電流，Iec回路飽和導(dǎo)通，C集作為輸出端，前面我們介紹過三極管飽和導(dǎo)通時Vce=0.3V,在P管上同樣適用，那么C點電壓近似等于電源電壓+3V,也就是說輸入低電平信號輸出高電平信號，當(dāng)輸入高電平時，Ib沒有電流流過，三極管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，Iec回路關(guān)閉，C點通過R27被拉到地上，輸出低電平，則輸入高電平，輸出低電平，分析下來P型三極管也能做到反向輸出

在實際電路設(shè)計過程中我們都希望輸入、輸出信號相位相同那怎么才能實現(xiàn)呢？當(dāng)然不能是兩個P管相接到一起實現(xiàn)了，具體是為什么呢，我們搭建一個電路來實際分析一下

圖五

如上圖五示，兩個P型三極管相連，當(dāng)輸入高電平時Q16截止，繼而Q15也截止，Vout輸出低電平，當(dāng)輸入低電平時Q16導(dǎo)通，繼而Q15導(dǎo)通，Vout輸出高電平，從結(jié)果看兩個P型三極管相連并沒有像兩個N型三極管相連一樣把輸入、輸出相位變化成同相位，那么問題來了怎樣的P管電路才能實現(xiàn)相位同相呢？提出問題并解決問題是電子人的使命，接下來我們來看一下下面這個電路是否能滿足我們的要求

圖六

如上圖六示，N型+P型三極管相連，當(dāng)輸入高電平時Q14的Ib流過1mA左右的電流，且射集接地，滿足三極管飽和導(dǎo)通的條件，則判斷出Q14飽和導(dǎo)通,那A點等于0.3V，那Q13自然導(dǎo)通，Vout輸出高電平，當(dāng)輸入低電平時，Q14的Ib沒有電流流過，Q14截止，那么此時A點被拉高到+3V，導(dǎo)致Q13也同樣處于截止?fàn)顟B(tài)，則Vout輸出低電平，這個電路此時就滿足我們使用P管電路完成輸出、輸出相位相同的要求

總結(jié)：這個電路還有一個優(yōu)點，N型三極管作為輸入端對輸入信號源要求不高，如果是P管作為輸入端對輸入信號的閾值有要求，我們設(shè)計電路時候一般都是使用單片機(jī)IO口作為信號源目前市面上常用的單片機(jī)一般情況都是3V供電，如果對信號源要求過高的話，設(shè)計電路的通用性以及可移植性就比較差，有一句經(jīng)典的話來這樣形容三極管：“P管上接天（電源正極），N管下接地（電源負(fù)極）”

審核編輯：湯梓紅