嵌入式設(shè)計(jì)入門(mén)之三極管基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)

　　在嵌入式電路中，三極管一般作為開(kāi)關(guān)器件和功率器件使用，下面就從這兩個(gè)方面講解嵌入式中三極管基礎(chǔ)電路的設(shè)計(jì)。

　　開(kāi)關(guān)器件

　　在嵌入式電路中經(jīng)常使用IO口來(lái)控制某些電路的開(kāi)關(guān)功能，此時(shí)三極管可作為開(kāi)關(guān)器件來(lái)使用。作為開(kāi)關(guān)器件使用時(shí)需使用開(kāi)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)。現(xiàn)舉一例來(lái)說(shuō)明該類(lèi)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(mǎn)足條件，只有Q1處于放大態(tài)才滿(mǎn)足條件;

　　R5=100K時(shí)，仿真圖如下：

　　R5=470K時(shí)，仿真圖如下：

　　通過(guò)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(kāi)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(méi)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(mǎn)足I1>>IBQ而使得

　　VBQ =Rb1*VCC/ Rb2+ Rb1

　　通過(guò)這樣設(shè)計(jì)使得無(wú)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。