三极管在单片机中使用需要注意的.docx

三极管在单片机中的工作状态分析作者：Wudax有不少人觉得这个很简单，因为三极管在电路中使用的很频繁，所以很多人不在乎这个问题，也有不少人就照葫芦画瓢画出原理图（对于高手或者心细的人而言应该了解三极管饱和与截止的工状态的深度分析结果，那就不需要看这个了，我之所以写这个是因为我发现有很多人设计的原理图中三极管的接法有问题，当然我发现这个问题的时间比较晚）；刚开始我也没有细心的研究过，只是大概看了一下，觉得电路是可以的。后来我在设计电路板原理图的时候，我就必须对三极管的电阻取值进行计算（当然有不少人照别人的电阻取值的）；可是亲身实践我发现了一个问题，如图所示：图1与图2可以看成等效的，三极管可以工作在饱和状态，只要电阻取值合理就能达到饱和，所以图1与图2都是可行的正确的。（以上电阻取值只是随机取的）图3与图4应该很少人使用这个电路吧，因为这个电路给人的第一感觉就是不舒服，所以很多人不会考虑设计这个电路。不仅在美观上不可以，在实际的检测与计算中也是不可以的，这是因为：当三极管工作在饱和状态下时，我们把它的状态当作低电平，这是因为Uce之间的电压饱和约为0.3V左右，所以电压符合低电平的标准。但是如果按照图3与图4的接法，我们以图3为参考发现当TEST为高电平时（假设三极管工作在饱和状态），这时候R11上端的电位等于VCC-0.3v，这样也就表示了R11两端的电压为VCC-0.3，那么基极上的电位为0.7+（VCC-0.3）。得出的结果既然是VCC+0.4v，明显大于了电源电压，这是不可能的事情！所以如果是图3图4的接法，我们无法使其工作在饱和状态，进而会使电路变得不稳定，高电平可能不高，低电平可能不低，此种电路设计不合理，具体的你们可以自己运算即可得出结论。以上是NPN型电路，下面来介绍一下PNP型电路的设计：很多设计者都是按照这个电路来工作的，但是经过我后期的研究计算我发现这个三极管无法工作在饱和状态，只能工作在放大与截止状态（这不符合我们需要的，因为我之所以使用三极管是把它当成开关来使用，所以理想工作在饱和状态和截止状态），这样会使高电平电平不高，低电平电平不低。此电路图5图6与图3图4是很相似的，这样会使电路工作的不稳定。因为：当TEST为低电平时（假设三极管饱和状态），那么R2上的电压约等于电源电压，而基极电位为VCC-（VCC-0.3）-0.7=-0.4v，电压为负，这是不可能的事情（如果假设VCC=5V，那么U2=5V-0.3=4.7V，而U1=5V-4.7V-0.7V=-0.4v，所以不可能达到饱和状态）。所以此电路与图3图4其实都是很相似的，但是感觉这个图5图6要漂亮点，因为负载都在上面。这个是修改后的电路，这样的电路就可以使三极管工作在饱和状态与截止状态。所以在设计电路的时候应该使用这样的电路来工作，否则按照上面图5图6 的电路会不稳定。我之所以发布这个问题就是因为我看到很多人设计板子的时候发现他们的原理图都是以图5图6 的电路图画的。以上如果有提议的可以回复群进行探讨。结论：由上面的分析可以得出我们选电路的时候由于关心到了外观的问题就忘掉了电路设计的核心与稳定性，或者在NPN中设计稳定的电路认为换个PNP也能照样稳定，而忘了进行分析考虑其核心的工作稳定性。我们在单片机设计中使用三极管的主要作用就是当作开关使用，利用小电流控制大电流，而为了达到稳定理想的工作，我们希望三极管能达到饱和与截止状态。如果达不到饱和，那么可能使电路工作不稳定，因为达不到饱和也就意味着CE之间的电压较高，如果超过低电平的标准，那么这个电路就不会稳定工作，或者如果达不到高电平的标准则这个电路也是一样不能稳定的工作。所以在使用三极管的时候，发射极一端要么直接与GND连接（NPN），要么与VCC电源连接（PNP），否则就会出现三极管无法饱和的现象而使电平达