简单学电路——三极管开关电路图原理及设计详解

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三极管开关电路图原理及设计详解

晶体管开关电路（工作在饱和态）在现代电路设计应用中屡见不鲜，经

典的74LS，74ALS等集成电路内部都使用了晶体管开关电路，只是驱动

能力一般而已。

TTL晶体管开关电路按驱动能力分为小信号开关电路和功率开关电路；

按晶体管连接方式分为发射极接地（PNP晶体管发射极接电源）和射级跟

随开关电路。

1. 发射极接地开关电路

1.1 NPN型和PNP型基本开关原理图：

上面的基本电路离实际设计电路还有些距离：由于晶体管基极电荷存储积累效应使晶体管从导通到断开有一个过渡过程（当晶体管断开时，由

于R1的存在，减慢了基极电荷的释放，所以Ic不会马上变为零）。也就

是说发射极接地型开关电路存在关断时间，不能直接应用于中高频开关。

1.2 实用的NPN型和PNP型开关原理图1（添加加速电容）：

解释：当晶体管突然导通（IN信号突然发生跳变），C1瞬间短路，为三极管快速提供基极电流，这样加速了晶体管的导通。当晶体管突然关断（I N信号突然发生跳变），C1也瞬间导通，为卸放基极电荷提供一条低阻通道，这样加速了晶体管的关断。C通常取值几十到几百皮法。电路中R2是为了保证没有IN输入高电平时三极管保持关断状态；R4是为了保证没有IN输入低电平时三极管保持关断状态。R1和R3是基极电流限流用。

1.3 实用的NPN型开关原理图2（消特基二极管钳位）：

解释：由于消特基二极管Vf为0.2至0.4V比Vbe小，所以当晶体管导通后大部分的基极电流是从二极管然后通过三极管到地的，这样流到三极管

基极的电流就很小，积累起来的电荷也少，当晶体管关断（IN信号突然发生跳变）时需要卸放的电荷少，关断自然就快。

1.4 实际电路设计

在实际电路设计中需要考虑三极管Vceo,Vcbo等满足耐压，三极管满足集电极功耗；通过负载电流和hfe（取三极管最小hfe来计算）计算基极电阻（要为基极电流留0.5至1倍的余量）。注意消特基二极管反向耐压。

2. 发射极跟随开关电路

解释：发射极跟随的优点就是开关速度快，可应用于中高频信号的开关；R 2不能太，大了电路容易受干扰；当然也不能太小，否则白白浪费前级的驱动能力。基极不需要限流电阻了，因为负载电流除以hfe就是基极电流，三极管会自动向上级所取这么大的电流。

3. 功率开关电路

上面说到的开关电路适用于小功率开关，当负载电流较大时，有两个办法解决：一是选择高hfe管，这样就利于前级提供基极电流；另外一个办法就是使用达林顿连接方式把两个三极管串起来，这样hfe=hfe1*hfe2，也利于前级提供基极电流。

使用达林顿连接方式时请注意：基极和发射极电位差1.2至1.4伏；计

算后管集电极功耗时使用的管压降不再是它的Vce(sat)而是它的Vbe，也就是0.6至0.7伏。

4. 总结

晶体管开关电路牵涉内容丰富，这里不可能一一讨论，例如三极管弥勒效应引起开关动作的暂态等，望大家与我共勉，从实践中多积累多总结。

三极管开关电路工作原理解析

三极管开关电路工作原理解析图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，I B 的值适中(VBE = 0.7 V)，I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B -E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，I c 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，Ic

图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路实验：三极管的开关作用简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

一个简单功放设计制作与电路图分析

一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 - dickmoore的日志 - 网易博客默认分类 2009-11-09 19:01 阅读32 评论0 字号：大中小一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图电子资料 2009-11-06 11:15 功放电路图一个简单功放设计制作与电路图分析我的电脑音响坏了快一年了，每次看电影都用耳机,每次用的耳朵都痛,很不爽.因此就想亲手做一个小功放用用,前几天又去了趟电子市场发现有LM386，很便宜，所以干脆用386做了一个单声道的功放先用着,有时间把另外一个声道也加上.在这里把功放设计到调试基本完成的过程写写,纪念这个过程. 1.设计我们是听听就算的门外汉,对20~20K的音域也不是完全敏感.所以幅频特性不用考虑太多,但是自己要用得爽声音一定要大,因此LM386一般的输出功率肯定是不够拉(好像极限功率也就1W左右,具体还是看芯片资料吧),所以就浪费些多加个LM386做成BTL电路,提高一倍再说.设计出来的电路就是这个样子,原理很简单,就不说了 2.调试 a. 两个104的电容本来是用来隔直的,不过好像电脑主板和声卡上出来的音频都不带直流成份,而且用104时输入电平比较高的时候声音有失真,(估计是低频过滤在输入电平高的时候人听起来比较明显).于是去掉两个104的电容. b. 在这个时候上电(我用的是12V),接上我的MP3一听,嗯!还不错,可是就是杂声比较厉害,调了调R1的大小,当R1被调到最大的时候杂声没有了,最小的时候也没有了(这不是废话么,最小的时候输入都没有了 .把连接到功放的音频线拔了也没杂音了,原因可能有两个音频线上有电容在输入电阻R1比较小的时候,和LM386自激产生杂音,一放大就不得了了.于是决定R1就直接调到50K,音量就让MP3调去吧. c. 好像一切都没有问题了,拿到电脑上吧,刚接上去,嗯声音停大,不错!!刚以为要完事,电脑里一首歌就放完了,本来该是安静的却听见喇叭里噼噼啪啪,这个噪声奇了怪了,开始还是以为是R1的问题,索性就把R1去掉(反正LM386也不希罕从前级得到能量),噪音仍然存在,怀疑是主板上的高频噪声,于是在输入端并上一个102的电容---不起作用.这个电容也不敢并大了,大了要影响高频特性.又怀疑是功率大了C1吃不消,于是又在电源上并了一个100uF的电容,还是不行....... d. 就在这个时候用手一抓我的功放输入端的焊点,好了!没杂音了,仔细一想,原来是这样:我从电脑接出来的线是一个声

三极管在电路中的使用(超详细有实例)

一种三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上。 Vcc 输入电压Vin则控制三极管开关的开启（open）与闭合（closed ）动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止（cut off ）区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区（saturatiON ）。 1三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。（838电子资源）当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为： Vcc Ic（tfefi）二—— R LD 因此，基极电流最少应为：丁Ic(sat) VCC T 二一二閒

初中物理简单电路的设计教案

初中物理简单电路的设计教案1．知识与技能了解简单电路在生活中应用的实例．会根据串联、并联电路的特点，分析简单电路的结构．2．过程与方法通过简单电路模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神． 3．情感、态度和价值观使学生勇于钻研的精神、善于观察、敢于思考．通过合作探究培养学生相互合作的团队精神和科学探究欲望，体验克服困难、利用已有知识探究未知世界的成功喜悦．关爱长辈、遵守交规． 1．教学重点：根据生活中的现象，设计电路图，病房呼叫模拟电路设计． 2．教学难点：异地双控模拟电路设． 3．重、难点的突破方法：创设情景、激发兴趣．由浅入深，层层推进．学生相互讨论、学生动手实验．实验演示和类比．电源(干电池两节)、两个开关、一个电铃、两只灯泡和导线若干．

充分体现了“从生活到物理，从物理到社会”的新教材教学理念．教法——采用“主体参与”教学模式，由学生分组进行实验探究．学法——以合作模式的科学探究、交流讨论．引入：小明和妈妈一起去买电动玩具“调皮的小鸟”，老师把电动玩具“调皮的小鸟”展示给同学们看，并提出问题：当“调皮”的小鸟在上升的过程中，它的重力势能是如何变化的？ A、减小 B、增大请一个学生用选答器给出答案。由此引出“设计选答器模型” 学生活动 1．项目1：设计选答器模型：一个问题有两个可选择的答案(a)和(b)，与它们对应的灯分别由两个开关控制，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光．思考：灯与灯之间应联．两个开关分别与两灯联．要求：先在虚框中画出符合要求的电路图．再根据电路图把实物图连接好．过渡：小明买了玩具后，和妈妈一起去医院看生病的奶奶，此时病房中有人呼叫医生．视频播放，老师展示“病房

三极管放大、开关、判断管脚的原理

三极管的工作原理三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E 的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比 0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，

三极管开关电路

三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上。 Vcc 團1基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off) 区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区(saturati on) 。一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。(838 电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为：

《简单电路的设计》教案

《综合实践活动----简单电路的设计》教学设计常州金坛市华罗庚实验学校顾雪松一、教学目标 1．知识与技能（1）了解简单电路在生活中应用的实例．（2）会根据串联、并联电路的特点，分析简单电路的结构． 2．过程与方法通过简单电路模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神． 3．情感、态度和价值观（1）使学生勇于钻研的精神、善于观察、敢于思考．（2）通过合作探究培养学生相互合作的团队精神和科学探究欲望，体验克服困难、利用已有知识探究未知世界的成功喜悦．（3）关爱长辈、遵守交规．二、教学重、难点 1．教学重点：根据生活中的现象，设计电路图，病房呼叫模拟电路设计． 2．教学难点：异地双控（楼道灯电路）模拟电路设． 3．重、难点的突破方法：（1）创设情景、激发兴趣．（2）由浅入深，层层推进．（3）学生相互讨论、学生动手实验．（4）实验演示和类比．三、教学器材电源(干电池两节)、两个开关、一个电铃（蜂鸣器）、两只灯泡和导线若干．四、设计思想：充分体现了“从生活到物理，从物理到社会”的新教材教学理念．五、教法和学法教法——采用“主体参与”教学模式，由学生分组进行实验探究．学法——以合作模式的科学探究、交流讨论．六、主要教学环节（一）引入：小明和妈妈一起去买电动玩具“调皮的小鸟”，老师把电动玩具“调皮的小鸟”展示给同学们看，并提出问题：当“调皮”的小鸟在上升的过程中，它的重力势能是如何变化的？ A、减小 B、增大请一个学生用选答器给出答案。由此引出“设计选答器模型” （创设物理情境，从生活走向物理，这一环节设计的目的是为了激发学生学习的兴趣．）（二）学生活动 1．项目1：设计选答器模型：一个问题有两个可选择的答案(a)和(b)，与它们对应的灯分别由两个开关控制，选择哪一个答案就闭合哪一个开关，使对应的灯发光．思考：（1）灯与灯之间应（串/并）联．（2）两个开关分别与两灯（串/并）联．

三极管开关电路分析及Rb计算

1.输入电压Vin，输入电阻Rin，三极管导通电压取0.6V，三极管电流放大倍数是B，输出电阻(在C极的电阻)是Rout。这样很好计算了： 5V / Rout = A， A / B = C，所以C是你最小的基极电流。如果你的输入电压Vin也用5V，那么(5 - 0.6)/C = Rin，你就可以选Rin了，为使三极管可靠饱和，选(5 - 0.6)/Rin > C就可以了。 2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib c=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib 举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vcc=5V，三极管直流放大系数beta=10. 查规格书得，集-射饱和电压Vcesat=0.2V，此时集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。以2.5V为逻辑电平的阈值来计算，则Rb==（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。如何使三极管工作于开关状态? 晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流 iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大

三极管最简单易懂原理总结

三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。一、电流放大下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic 很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。二、偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。

简单电路图的设计过程

电路原理图的绘制方法与步骤一．电路原理图绘制前的准备工作 1．设计电路原理图的草图例如要画出图1所示的稳压电源的电路图，首先要画出电路图的草图。 2．电路图有关资料的整理、列表为了方便快捷地画出电路原理图，首先必须将电路图中所有零件的名称、拟采用的编号、零件的类型以及元件封装进行整理，列出表格，如表1所示。二、Protel 99 SE 的启动在Windows 桌面上，将鼠标的指示箭头对准图2所示的Protel 99 SE 图标, 双击鼠标左键，启动Protel 99 SE 。启动Protel 99 SE 后，屏幕会出现图3所示的界面。图2 Protel 99 SE 图标图1 稳压电源电路图

几秒钟后，Protel 99 SE 的启动界面消失，留下了Protel 99 SE 的初始操作界面，如图4所示: 三、进入电路原理图设计环境 1．启动电路原理图编辑器（1）创建工程设计数据库FirstDesign.ddb ：启动Protel 99 SE 后，打开File 菜单，选择New 命令，则弹出的题目为New Design Database 的对话框，在Design Storage Type 栏内，选择设计数据库的格式为MS Access Database ；在Databass Location 框中指定设计数据库存放的位置为：C ：\Design Explorer 99se\\Examples ；在Databass File Name 文本框中输入数据库的名称FirstDesign.ddb 。单击OK 按钮，完成设计数据库的创建。标题栏菜单栏工具条设计管理面板设计工作区图4 Protel 99 SE 的操作界面图6 图2 Protel 99 SE 的启动界面

三极管开关电路设计详细过程

揭秘：三极管开关电路设计详细过程电源网首页| 分类：功率开关| 2011-03-10 09:15:39 | 评论(0) 摘要：三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电... 三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上。输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。

同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。(838电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为﹕ 因此，基极电流最少应为：上式表出了IC和IB之间的基本关系，式中的β值代表三极管的直流电流增益，对某些三极管而言，其交流β值和直流β值之间，有着甚大的差异。欲使开关闭合，则其V in值必须够高，以送出超过或等于(式1) 式所要求的最低基极电流值。由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路，故Vin可由下式来求解﹕

简单电路公开课教案设计

简单电路公开课教案设计 1、简单电路一、教学目标：了解简单电路中各种构件的名称和作用。能够动手连接简单电路，并画出电路图。科学就在我们身边，只有不断发现，不断探索就能掌握更多地科学知识和基本技能。为今后学习和生活打下坚实地基础。二、教学重点：认识电路中的基本构件。动手连接一个简单电路。三、教学难点：动手连接一个简单电路。会画简单的电路图。四、课前准备：电流实验盒、大号电池、图钉、回形针、小硬纸板、红绿小灯泡、小电机、小喇叭。大号电池、尺、笔。五、教学过程：随着社会的发展，人类的进步，现在家家户户都用上了电灯，电话等现代化家用电器。晚上上街到处是灯火通明，五颜六色，美丽极了。你知道小灯泡是怎样亮起来的吗？

1、简单电路我们家的灯泡是怎么亮起来的？它用了些什么物件？学生回答：电线、开关、灯泡。教师说明：我们家的灯泡和其它电器都是220伏的交流电，是民用电，对人体有危险。我们不能用手触摸，会触电死亡。安全电压是36伏以下，它对人体没有危险。我们上课用的是电池，它是直流电，电压是伏，对人体没有任何危险。 1、电源。 2、导线。 3、开关。 4、小灯泡. 教师说明:电路中的常用符号、画图方法。使小灯泡亮起来。使小电机转起来。使小喇叭响起来。教师说明：通过以上实验证明，在电路中当它的电流在循环电路中流动时小灯泡会亮起来，小电机会转起来，小喇叭会响起来。关键是要使电流能循环。在电路中加进开关。有了开关的好处是？

学生回答：可以控制。十字路路口的红绿灯是怎样用开关来控制的？教师说明：它使用的是一种自动双联开关或多联开关。这种开关可以调节它们亮灯的时间。简单电路是由：1、电源，2、导线，3、开关，4、小灯泡组成的。要使小灯泡发亮，它就必须是一个循环电路。循环电路就是有流出来的电流，通过用电器后有流回去的电流。电流在不停的循环流动小灯泡才会发亮。注意我们家用的“电”是不能乱动和触摸的，因为它是220伏的交流电，对人体有危险，搞不好就会触电身亡。我们要做实验只能用电池和小灯泡。六、作业指导：P73 七、板书设计：1、简单电路一、认识电路中的构件四、实验操作一二、电路中常用符号五、实验操作二三、画简单电路图六、实验操作三

三极管作为开关电路的设计及应用

第一节基本三极管开关基本电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。严格说起来，三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同，但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，图1 基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。838电子一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言，其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特，因此欲使三极管截止，Vin必须低于0.6伏特，以使三极管的基极电流为零。通常在设计时，为了可以更确定三极管必处于截止状态起见，往往使Vin值低于0.3伏特。(838电子资源) 当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。欲如此就必须使Vin达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上，如此则VcE便接近于0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。在理想状况下，根据奥姆定律三极管呈饱和时，其集电极电流应该为﹕

三极管开关电路详解

一三极管只做开关作用，不需要调整输出电压。驱动功率大的设备。也不是很大，1A就行。哪种方法能最大利用三极管效率，哪种方法三极管发热最小？用补充的驱动好不好？R选多少合适？还有别的好办法吗？负载是电磁阀。答：1、特点不同，要看前后级的关系，第一种是跟随输出，输入阻抗高，输出阻抗小，当前级是高压小电流的时候好，并且输出电压是受控前级电压，可做限幅开关，输出是电压源。第二种是反向共射集电极输出，适合前级是低压大电流，输出是阻抗高，也是电流源，当负载变化时，电流不变。如果前级是低阻，如TTL，适合第二种。补充的电路是二者的结合，光耦的漏电流容易被放大，所以要加R大约2K左右（看光耦的参数），如是继电器线圈，当释放电压低时，容易误动作，电流优点是可给线圈提快速建立电压。本例中如是继电器，属电流驱动，最好用集电极输出，但也要有R。补充：你是驱动电磁阀啊，又要晶体管功耗低，补充的驱动管子压降很大，只能是第二种，把阀接到集电极上，并且1A的驱动电流要再加一级组成复合管 2、第二种更好，这表现在两个方面：首先，三极管的集电结比发射结更结实不易损坏，所以一般用集电极作为功率输出端；其次，用共发射极放大器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V（集电结饱和电压），而用射极跟随器可以利用的电源电压幅度为电源电压-0.3V-0.7V（集电结饱和电压和发射结导通电压），显然前者对电源利用的效率更高。建议你采用第二种，集电器输出方式的电路负载特性好，很多自控图纸中多是把继电器的线圈作为集电极负载。无基流时，集电极几乎无电流。再者，集电极输出的动态特性好

二利用三极管饱和导通和截止的的特性，本身就可以实现接通和断开的功能，但由于它的带载功率有限，所以需配继电器扩流，并且可以扩充触点的数量，该电路是PNP三极管，所以采用集电极接低电平方式输出，P37为上拉电阻，当基极没有输入脉冲或电压时，基极为高电平，因为这是反极性三极管，所以平时是截止的，只有基极输入低电平，降低基极电压，这时三极管导通，继电器线圈得电吸合，原常闭触点断开，常开触点吸合，完成设备的接通与断开功能。图中二极管反向接在线圈两端，是保护线圈不受反峰电压的冲击，对继电器起到保护作用。

电气原理图设计方法及实例分析

电气原理图设计方法及实例分析【摘要】本文主要对电气原理图绘制的要求、原则以及设计方法进行了说明，并通过实例对设计方法进行了分析。【关键词】电气原理图；设计方法；实例继电-接触器控制系统是由按钮、继电器等低压控制电器组成的控制系统，可以实现对电力拖动系统的起动、调速等动作的控制和保护，以满足生产工艺对拖动控制的要求。继电-接触器控制系统具有电路简单、维修方便等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制中获得广泛的应用。由于生产机械的种类繁多，所要求的控制系统也是千变万化、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的控制系统，都是由一些基本环节组合而成。因此本节着重阐明组成这些控制系统的基本规律和典型电路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握控制系统的分析和设计方法。一、绘制电气原理图的基本要求电气控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对某种设备的电气自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其相互连接关系用国家规定的统一图形符号、文字符号以图的形式表示出来。这种图就是电气控制系统图，其形式主要有电气原理图和电气安装图两种。安装图是按照电器实际位置和实际接线电路，用给定的符号画出来的，这种电路图便于安装。电气原理图是根据电气设备的工作原理绘制而成，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。绘制电气原理图应按GB4728-85、GBTl59-87等规定的标准绘制。如果采用上述标准中未规定的图形符号时，必须加以说明。当标准中给出几种形式时，选择符号应遵循以下原则： ①应尽可能采用优选形式； ②在满足需要的前提下，应尽量采用最简单形式； ③在同一图号的图中使用同一种形式。根据简单清晰的原则，原理图采用电气元件展开的形式绘制。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。由于电气原理图具有结构简单、层次分明、适于研究等优点，所以无论在设计部门还是生产现场都得到广泛应用。控制电路绘制的原则： ①原理图一般分主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。 ②图中所有电器触头，都按没有通电和外力作用时的开闭状态（常态）画出。 ③无论主电路还是辅助电路，各元件应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。 ④为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 ⑤原理图中各电气元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电气元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。 ⑥原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可拆卸或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点。 ⑦对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式。 ⑧对于电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。二、分析设计法及实例设计分析根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节，直接设计控制电路。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制电路，掌握多种典型电路的设计资料，同时具有丰富的设计经验，在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使电路符合设计

《简单电路》教学设计

3．《简单电路》教学设计一、教学内容：教科版小学科学四年级下册第一单元第3课《简单电路》二、教材分析《简单电路》是义务教育课程标准实验教材四年级科学下册第一单元《电》的第3课。第一部分:带灯座的电路。对实验结果进行记录是科学学习的一种方法。小灯泡亮了以后，要让学生把电路用实物图画下来。在画的过程中，学生们会觉得画实物电路图比较费时间，这要求学生学画简单电路图。第二部分:让更多的灯泡亮起来。教科书要求用2个小灯泡，2个小灯座，4根导线、电池盒和电池组成电路。教科书中对电池的数量没有具体的要求，可以先发给每个小组一节电池和一个电池盒，然后根据各小组电路的连接情况，再发给每个小组一节电池和一个电池盒，让学生探究电池在电路中怎么连接。学生已经能让两个小灯泡亮起来了，也能够在电路中使用两节电池了，这时提出:我们能连接更多的小灯泡，使用更多的电池，让小灯泡亮起来吗?在这堂课上，学生已经没有时间去做这样的尝试，这个问题可以让学生根据已有的经验总结出:只要使用电池、小灯泡、导线等元件构成一个完整的电路就会使更多的小灯泡亮起来。这样可以使学生对电路的认识得到进一步的发展。三、教学目标 1.使用提供的材料，学会不同电路的连接方法。 2.观察、描述和记录有关的实验现象。用简易符号表示一个电路的不同部分。 3.会画出所连接的简单电路图。四、教学重难点 1.教学重点:使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法;用简易符号表示一个电路的不同部分；会画出所连接的简单电路图。 2.教学难点:用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。五、突破重点难点设想科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。亲身经历、探究发现的学习活动是学习科学的主要途径。本节课教学注重引导学生通过设计实验，自主发现“让更多小灯泡亮起了的不同电路连接方法”这一核心概念，并且能用文字或画电路图、交流观察到电路图的画法和电路的不同连接方法。使学生经历发现问题、猜想假设、实验探究、归纳构建的科学探究活动历程，让学生在科学探究活动过程中学习科学知识，提高科学探究能力，提升学生的科学素养。六、教学准备:每小组小灯座2个，电池盒1个，1号电池1节，导线4根，小灯泡2个，记录单三张。七、教学媒体：教学课件

PNP三极管结构及工作原理解析

PNP三极管工作原理解密对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量，但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN 和PNP两种结构形式，使用最多的是硅NPN和PNP两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，三极管工作在放大区时，三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏，集电极电流Ic受基极电流Ib的控制，Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β（β=ΔIc/ΔIb，Δ表示变化量。）在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线，输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数），从输出特性曲线可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。根据三极管发射结和集电结偏置情况，可以判别其工作状态：对于NPN三极管，当Ube≤0时，三极管发射结处于反偏工作，则Ib≈0，三极管工作在截止区；当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作

《简单电路》教学设计

简单电路教学设计黄陵县桥山小学田志强一、教学目标科学概念一个简单电路需要一个能持续提供电能的装置一电池。电从电池的一端经过导线和用电器返回到电池的另一端，就组成了一个完整的电路。使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。过程与方法用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。观察、描述和记录有关的实验现象。用简易符号表示一个电路的不同部分。情感态度价值观激发对电探究的兴趣。发展分析和解决问题的自信心。教学重点： 1.使用相同的材料，电路可以有不同的连接方法。 2.用简易符号表示一个电路的不同部分。教学难点：用更多的方法和材料点亮更多的小灯泡。实验材料：师准备：电池盒1个/组+1个，小灯座2个/组+2，干电池1节，小灯泡2只。生准备：1号干电池1节/组，小灯泡2只/组，导线3根/组。二、教学环节（一）复习前课，引入新课 1.提问回顾前课。师：在上节课《点亮小灯泡》中，我们用到的实验材料有哪些？（预测生：干电池、小灯泡、导线。）出示材料图片。 2.兴趣激发。师：同学们能用这些材料给老师展示下，看谁点亮的最快。（生动手操作）很棒，大家都能点亮小灯泡了。

3.故意刁难，引出问题。师：大家拿起来让老师看看谁的最亮！最亮的举手。（预测：在学生举手同时，小灯泡熄灭。）怎么回事？小灯泡怎么不亮了？（预测生：我刚才手松了！）这样点亮小灯泡方便吗？ 4、出示电池盒、小灯座，引入新课。师：老师给大家带来了两个实验装置，帮助大家解决这个问题，大家和我一起了解下它们吧！设计意图：学生复习了上节课的内容，并顺利地引入本课的知识点，同时也激发学生的探究简单电路兴趣。（二）介绍装置，再点亮小灯泡 1、教师给每一个小组一节电池、一个小灯泡、一个小灯座、一个电池盒、以及两根导线。 2、教师：我们一起来点亮一个带灯座的小灯泡，你们可以跟我一起来安装。记录员请你在记录纸上把你们小组的电路实物图画起来。 ①在电池盒的两端各连接好一根导线，把电池安装在电池盒里。 ②用连接电池的两根导线的另一端接触小灯泡，确定能使小灯泡发光。 ③把小灯泡安装在小灯座上，再连接上导线。 3、指导不能点亮小灯泡的小组点亮小灯泡。 4、教师投影出示两份从学生那里得到的电路图，一份是实物图，一份是符号图（事先安排），介绍简单电路上的符号所代表的意义，让其他记录员再利用刚学到的知识快速地画一个简单的电路图。设计意图：学生跟着教师示范的安装方法进行安装保证了安装的成功率。第二步的操作是为了强化学生对上节课知识的理解。学会画简单的电路图，能够帮助学生在头脑中建立对更复杂的电路的认识。逐步提高难度，也是教学的一种策略和教育的规律。先动手后画符合小学生认知的认知特点。串联和并联相对来说串联较容易，学生容易想到。（三）让更多的小灯泡亮起来 1、提问：如果现在我再给你一个小灯泡和一些导线你能也一起把它点亮吗？ 2、教师发给每个小组一个小灯泡、一个灯座和几根导线，让学生尝试使两个小

关于三极管工作于开关状态的原理解析

关于三极管工作于开关状态的原理解析晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大的。晶体管进入截止状态，晶体管基极与发射极之间加反向电压，这时只存在集电极反向饱和电流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值，当大于VBO时，发射结处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流IEBO，这时晶体管进入截止状态iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。同时基极电流也增加，随着基极电流iB 的增加基极电位vB升高，而随着集电极电流iC的增加，集电极电位vC却下降。当基极电流iB增大到一定值时，将出现vBE =vCE的情况。这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。如果进一步增大iB ，iB增大，使得集电结由零偏变为正向偏置，集电结位垒降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流iC随基极电流iB的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子-空穴对，当iB继续增大时，iC基本维持不变，即iB失去对iC的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大大减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说，在饱和状态时饱和压降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由图4.2.1(a)可看出，集电极电流iC的增加受外电路的限制。由电路可得出iC的最大值为ICM= VCC/ RC。晶体管进入饱和状态，基极电流增大，集电极电流变化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶体管处于临界饱和时的基极电流为IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC 基极电阻增大,驱动电流不足,特别是晶体管从放大区进入饱和区时时间太长,开关晶体管发热烧坏,因此此电阻的计算为:Rb《=Hfe*(Vb-0.7)/Icm 在简易自动控制电路中，将介绍一些模拟实验电路，利用一些物理现象产生的力、热、声、光、电信号，实现自动控制，以达到某种控制效果。