三极管做开关常用到的电容作用

1、开关三极管的基本电路图

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，此时三极管乃工作于截止(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，此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。

关于晶体三极管的开关饱和区，MOS管的饱和区就是晶体管的放大区。

晶体三极管的放大是电流关系的放大，即Ic=B*Ib

而MOS管的放大倍数是Ic=B*Ugs,与g、s两端的电压有关系

MOS管的放大倍数比较大，稳定。

2.基极电阻的选取

(1)首先判断三极管的工作状态，是放大区(增大驱动电流)还是饱和区(开关作用)

(2)若工作在放大区，根据集电极负载的参数，计算出集电极的电流，之后根据三级管的放大特性计算出基极电流，再根据电流值计算出电阻。

(3)若工作在饱和区，

以NPN管为例大致计算一下典型3元件开关电路的选值：

设晶体管的直流放大系数为100，Ib=(驱动电压-0.7Vbe结压降)/Rb，Vce=Vcc-100Ib×Rc，令Vce=0，由此可算出临界值(饱和区与放大区的临界)，只要Rb小于临界值即可，但其最小值受器件Ib容限限制，切勿超过。

3.补偿电容电路图

一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性，其补偿措施见图。放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs，其频带的上限频率约为：

ωh=1/(2πRfCs)

为了保持放大电路的电压放大倍数较高，更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf，使RinCf网络与RfCs网络构成相位补偿。RinCf将引起输出电压相位超前，由于不能准确知道Cs的值，所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿，一般是采用可变电容Cf，用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值丝边3～10pF。对于电压跟随器而言，其Cf值可以稍大一些。

3.运放电源旁路电容

旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除，去藕是为保证输出端的稳定输出

每个集成运放的电源引线，一般都应采用去偶旁路措施，如图所示图中的高频旁路电容，通常可选用高频性能优良的陶瓷电容，其值约为0.1μF。或采用lμF的钽电容。这些电容的内电感值都较小。在运放的高速应用时，旁路电容C1和C2应接到集成运放的电源引脚上，引线尽量短，这样可以形成低电感接地回路。

注：当所使用的放大器的增益带宽乘积大于10MHz时，应采用更严格的高频旁路措施，此时应选用射频旁路电容，对于通用集成芯片，对旁路的要求不高，但也不能忽视，通常最好每4～5个器件加一套旁路电容。不论所用集成电路器件有多少，每个印刷板都要至少加一套旁路电容。

在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：

●电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小(0.5uA以下)。

●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

●去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。

在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：

●电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小(0.5uA以下)。

●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

●去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：

●电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。

●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小(0.5uA以下)。

●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。

●去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。

审核编辑：汤梓红