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关于三极管上拉电阻下拉电阻原理及选用是怎样的?

来源:电子产品设计方案  


三极管放大其实是利用三极管基极的小流控制集电极的大电流


三极管有基极(b)、集电极(c)、发射极(e)三个引脚,由两个PN结组成,按不同的排列分为NPN三极管和PNP三极管两种。




以NPN三极管为例进行信号放大分析:


三极管的BE极之间其实是一个PN结(相当于一个二极管),BE极之间的电压必须大于一定的电压(硅三极管通常是0.7V)才能产生基极电流Ib,所以要给三极管的基极(b)加入偏置电压来产生偏置电流Ib。输入的微弱信号通过与偏置电流Ib叠加进入三极管,引起偏置电流Ib发生变化。


Ic=β*Ib,其中β是三极管的放大倍数,Ut=U-Ic*Rc=U-β*Ib*Rc ,由此可见,输出的信号Ut得到了放大,并且输出信号受Ib控制,此时三极管工作在放大区。


因为Rc是固定的,IcIc时,Ic将不受Ib控制了,此时三极管工作在饱和导通区,三极管工作在饱和导通区用于开关导通控制,不能用作信号放大。





三极管上拉电阻和下拉电阻作用分析

与电源正极(VCC)连接的电阻我们称为上拉电阻,与电源负极(GND)连接的电阻我们称为上拉电阻


在三极管放大电路中,基极偏置电流Ib需要由基极的偏置电压产生,想让基极得到一定的电压,必须加入上拉电阻。如下图的三极管放大电路,三极管的偏置电压由上拉电阻Rb1和下拉电阻Rb2分压得到。所以,在三极管放大电路中,上拉电阻是必不可少的。上拉电阻的大小,我们可以根据Vcct和Ib的需求计算得到。




在三极管开关控制电路中或者电平转换电路中,我们往往会加入下拉电阻(R2)或者上拉电阻(R4)来钳制基极的电位,阻值一般是几十K。


NPN三极管驱动电路:当没有驱动信号DR时,三极管的基极受下拉电阻(R2)钳制,电平为零,可以有效的防止三极管意外导通或者微导通,可以提高电路的可靠性。


PNP三极管驱动电路:当没有驱动信号DR时,三极管的基极受上拉电阻(R4)钳制,电平为高,可以有效的防止三极管意外导通或者微导通,可以提高电路的可靠性。


有的朋友可能会问:为什么NPN三极管驱动电路不需要加入上拉电阻?


因为在驱动电路中,驱动引脚有一定的电压和电流驱动能力,比如接到5V工作的单片机GPIO时,DR为高电平时,DR会有5V的电压,所以,并不需要加入上拉电阻,同时还需要在三极管的基极加入一个限流电阻(R1)来限定基极电流Ib。








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