三极管反相电路与滤波电路详解

三极管经典电路

三极管反相电路&滤波电路

图一

如上图一所示，是一个三极管开关电路，Ib方波输入信号：高电平为3V，低电平0V，运用Ib=1mA时三极管处于饱和导通状态，确定R8=2K，下拉电阻之前讲过直接使用2K,这样R8=R9=2K,R7阻值根据后极负载确定大小，保证能够正常驱动负载并留有余量即可，所有阻值都确定好以后，看一下输入信号

当输入高电平时候，三极管饱和导通,Vce=0V3近似0V，我们近似认为是0V，Vout=0V,此时输入高电平，输出低电平

当输入低电平时候，三极管截止,Vce=12V，则Vout=12V，此时输入低电平，输出高电平

结论：输入信号与输出信号完成相位变化视为反向输出

在实际电路设计过程中我们都希望输入信号与输出信号相位相同那怎么才能实现呢？

答案是再加一级反相电路，即“负负得正”

图二

如上图二所示，输入高电平时候Q7饱和导通，Q7的Vce=0.3V,那此时Q6的基级就会被Q7的Vce钳位到0.3V，不满足三极管开通的条件，Q6处于关断状态，此时Vout输出高电平，完成了输入高电平输出高电平的逻辑关系

同理输入低电平时候Q7关断状态，Q6的基级通过R13接到+12V的电源，满足Ib=1mA的条件，此时Q6饱和导通，Vout输出低电平，同样完成输入低电平输出低电平的逻辑，这样就做到了输入、输出同相并对信号进行滤波处理且功率进行放大

为什么说三极管反相电路有滤波功能呢？

图三

如上图三所示，当输入信号上有毛刺时候，经过Ib输入进三极管，而实际输出信号是经过功率放大后的输出信号，不能说和输入信号没有关系，而是输出信号实际上是+12V电源经过逻辑电路输出后的结果，Vout的输出是12V电源提供能量，电源的纹波以及毛刺都是在设计时候需要严格控制的，且输出信号与输入信号是“隔离状态”输出的，故而利用三极管反向电路也能做到滤波效果，当然这个滤波效果比不了专业的滤波电路

下面介绍一下怎样使用P型三极管实现反向、同相输出

图四

如上图四所示，是一个P型三极管开关电路，Input方波输入信号：高电平为3V，低电平0V，运用Ib=1mA时三极管处于饱和导通状态得出R26=2K，回路方向为射集流向基级通过R26流向地或电源，P型三级管做开关管或是放大管时，同样需要增加一个上拉电阻，作为在输入信号高阻态或者异常状态时候，给基级提供一个稳定的状态,防止三极管误导通导致设备出现异常运转

下面分析一下P型三极管是怎么做到相位相反的，当输入低电平时，Q12饱和导通，Ib流过1mA左右的电流，Iec回路饱和导通，C集作为输出端，前面我们介绍过三极管饱和导通时Vce=0.3V,在P管上同样适用，那么C点电压近似等于电源电压+3V,也就是说输入低电平信号输出高电平信号，当输入高电平时，Ib没有电流流过，三极管Q2处于关断状态，Iec回路关闭，C点通过R27被拉到地上，输出低电平，则输入高电平，输出低电平，分析下来P型三极管也能做到反向输出

在实际电路设计过程中我们都希望输入、输出信号相位相同那怎么才能实现呢？当然不能是两个P管相接到一起实现了，具体是为什么呢，我们搭建一个电路来实际分析一下

图五

如上图五示，两个P型三极管相连，当输入高电平时Q16截止，继而Q15也截止，Vout输出低电平，当输入低电平时Q16导通，继而Q15导通，Vout输出高电平，从结果看两个P型三极管相连并没有像两个N型三极管相连一样把输入、输出相位变化成同相位，那么问题来了怎样的P管电路才能实现相位同相呢？提出问题并解决问题是电子人的使命，接下来我们来看一下下面这个电路是否能满足我们的要求

图六

如上图六示，N型+P型三极管相连，当输入高电平时Q14的Ib流过1mA左右的电流，且射集接地，满足三极管饱和导通的条件，则判断出Q14饱和导通,那A点等于0.3V，那Q13自然导通，Vout输出高电平，当输入低电平时，Q14的Ib没有电流流过，Q14截止，那么此时A点被拉高到+3V，导致Q13也同样处于截止状态，则Vout输出低电平，这个电路此时就满足我们使用P管电路完成输出、输出相位相同的要求

总结：这个电路还有一个优点，N型三极管作为输入端对输入信号源要求不高，如果是P管作为输入端对输入信号的阈值有要求，我们设计电路时候一般都是使用单片机IO口作为信号源目前市面上常用的单片机一般情况都是3V供电，如果对信号源要求过高的话，设计电路的通用性以及可移植性就比较差，有一句经典的话来这样形容三极管：“P管上接天（电源正极），N管下接地（电源负极）”

审核编辑：汤梓红