三极管开关电路仿真

三极管开关电路设计
徐小龙2010.7.26
三极管的工作状态分为：截止区、放大区。

饱和区。

三极管工作在开关状态是在饱和区和截止区之间切换。

图1 测试原理图
图2 三极管共发射极输入特性曲线
图3 三极管共发射极输出特性曲线
由输出特性曲线可以看出，在截止区，三极管的电阻特别大；在饱和区，三极管的导通电阻非常小，一般有U CE<U BE。

管子不同，U CE不同，一般U CE=0.3V。

图4 开关原理图
要使三极管工作在开关状态，必须使发射结和集电结正篇。

工作临界条件是三级管临界于饱和状态。

在上述电路中，假设三极管工作在饱和状态，U CE 几乎为0。

I C = V CC / R C
I B = I C / ß
为临界条件。

一般I B在0.1~1mA之间。

为了让三极管可靠的截止，一般U BE < 0.5V，或者加负电压。

经过变换，可以把负载转移到R C，从而省略了R C。

用负载替换R C。

三极管组成的触摸开关电路触摸开关是利用人手触碰开关面板上的金属片来完成开关动作，其工作原理大体可分为三种：利用人体导电的体电阻、利用人体感应的杂波信号、利用人体对地的泄漏电流等去触发电路工作。

图1是利用人体导电的体电阻来触发电路工作的触摸音响开关。

VT1、VT2构成电子开关，VT3与变压器T的初级绕组构成典型的电感三点式音频振荡器。

M是一组触摸电极片，当人手未触碰M时，电阻R1上端被悬空，VT1处于截止状态，VT2导通，VT3基极被VT2对地短接，所以振荡器停振不工作。

当人手触碰电极片M时，由于人体电阻的接入使M上下两金属片接通（因间隙很小，人体电阻为几十至几百千欧），VT1获得基流导通，VT2截止，其集电极输出高电平，即触摸开关开通，VT3构成的振荡器起振，扬声器B就发出响亮的“嘟—”音频叫声。

人手离开电极片M，VT1立即由导通态转为截止态，电路回复到起始状态，即触摸开关关闭，B发声停止。

本电路只有在人手按住电极片M时，电路才工作。

故它适宜于儿童游艺玩具，如蒙着眼睛摸画像人的鼻子等游戏，可将电极片粘贴在画像人的鼻子上，当摸中了电路就会发声。

本电路所有元器件无特殊要求，T可用小型晶体管收音机里的输出变压器，M可用罐头马口铁皮剪成圆片状，直径视游戏难度而定，直径愈大就愈容易摸到，然后沿圆片直径剪开成两片，将其粘贴在塑料等绝缘板上，两片电极相距愈近愈好，但不能相碰，绝缘板事先应开孔以便从电极片背后引出导线至电路板。

图2利用人体感应的杂波信号来触发电路工作的延迟型触摸开关。

VT1～VT3组成达林顿管用来放大人体感应的杂波信号，VT4、VT5组成简单的互补型低频振荡器。

延迟电路主要由R1、R2与C1阻容元件构成。

平时，因VT1基极悬空，达林顿管VT1～VT3均处于截止态，VT4因得不到所需的基极偏流，故振荡器停振，B无声。

当人手触碰电极片M时，人体感应的杂波信号（主要是50Hz工频交流信号及无线电磁波信号等）由M送至VT1的基极，信号的正半周作为VT1的基极偏流，使VT1进入放大态，虽然人体感应的杂波信号相当微弱，但达林顿管有着极高的放大倍数，它为3个管子β值的乘积。

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