該內(nèi)容轉(zhuǎn)載自硬件工程師煉成之路

常用的電路（NPN為例）

1、電平轉(zhuǎn)換,，反相

這個電路用得非常多,，有兩個功能。

一是信號反相,，就是輸入高電平,，輸出就是低電平；輸入低電平,，輸出就是高電平

二是改變輸出信號的電壓,，比如輸入的電壓范圍是0V或者是3.3V，想要得到一個輸出是0V或者是5V的電平怎么辦呢,？讓Vcc接5V就可以了,，輸出高的時候，out的電平就是大約為5V的,。

2,、驅(qū)動指示燈

我們經(jīng)常使用三極管驅(qū)動LED燈，比如下面這個電路：

3,、驅(qū)動MOS開關(guān)

還一個電路也用得非常多,，那就是驅(qū)動電源的PMOS開關(guān)，如下圖：

在in為低時,，三極管不導(dǎo)通,，相當(dāng)于是開路，PMOS管的Vgs為0,，PMOS管也不導(dǎo)通,，Vcc2沒有電。

在in為高時,，三極管導(dǎo)通,，集電極相當(dāng)于是接地GND，于是PMOS管的Vgs為-Vcc1,，PMOS管導(dǎo)通,，也就是Vcc1與Vcc2之間導(dǎo)通,，Vcc2有電。

可以看到,，以上三種電路，其實都一樣,，就是三極管是用作開關(guān)的,，要不工作在飽和區(qū)（導(dǎo)通），要不工作在截止區(qū)（不導(dǎo)通）,，總之就是不能工作在放大區(qū),。這個比較容易理解，如果工作在放大區(qū),，那么Vce的電壓就很難確定了,，這會導(dǎo)致當(dāng)你想要高低電平的時候，結(jié)果得到一個中間態(tài),。

所以,，最重要的就是要保證管子的工作狀態(tài)是ok的，也就是說我們要選好電路中的電阻阻值,。

關(guān)于電阻的取值,，有的新手就有點分不清，因為不同的人設(shè)計的電路,，電阻的阻值不盡相同,，問就說是“經(jīng)驗值”。其實哪有那么多經(jīng)驗值,，都是有些道道在里面的,。

下面來看看如何選擇電阻。

如何選擇電阻

我們的電路輸入一般是只有兩種狀態(tài),，0V或者是其它的高電平（1.8V,，3.3V，5V等）,，截止?fàn)顟B(tài)一般不用怎么考慮,，因為如果讓三極管的Vbe=0，自然就截止了,，重要的是飽和狀態(tài)如何保證,。

那么啥叫飽和狀態(tài)？

我們先假定三極管工作在放大狀態(tài),，那么放大倍數(shù)就是β,，

如果基極有Ib電流流過，那么集電極Ic=β*Ib,，Ic也會在Rc上面產(chǎn)生壓降Urc,。

易得：Urc+Uce=Vcc,，

顯然，Ib越大,，那么Urc=β*Ib*Rc越大,，如果Ib足夠大，那么Urc=Vcc時,，Uce=Vcc-Urc=0,。

如果我們繼續(xù)增大Ib，那么Uce會變成負(fù)的嗎,？

Uce＜0是不可能的,，因為如果電壓反向，那么電流也要反向,，這顯然是不成立的,。實際Uce也就繼續(xù)保持接近于0，那么也就是說此時Ic的實際電流是小于β*Ib的,，此時電路已經(jīng)滿足不了β的放大倍數(shù),，三極管已經(jīng)不是在放大狀態(tài)，而是進入飽和狀態(tài)了,。

從以上描述我們很容易得出來,，我們只需要讓計算出的Urc=β*Ib*Rc>Vcc，那么三極管就是工作在飽和狀態(tài)的,。

不過,，上面這個電路太簡單，實際電路又各種各樣,，那么到底該如何考慮呢,？

我一般是這樣考慮的：就是假定三極管工作在放大狀態(tài)，放大倍數(shù)為β,，如果最終算得Rc兩端電壓大于Vcc（對應(yīng)的Uce就是個負(fù)壓）,，那么三極管就是工作在了飽和狀態(tài)了。

電路計算舉例

1,、LED燈的例子

已知條件：輸入控制電壓高電平為3.3V,，電源電壓為5V，燈的導(dǎo)通電流10mA,，燈導(dǎo)通電壓2V,，三極管選用型號MMBT3904

三極管飽和導(dǎo)通時，Vce=0V,，所以Rc=(5V-2V)/10mA=300Ω,。

查詢芯片手冊，三極管MMBT3904的的放大倍數(shù)β（hfe）如下圖所示：

可以看到,，在Ic=10mA時,，放大倍數(shù)最小為100,。

那么Ib=10mA/100=100uA，三極管導(dǎo)通時,，Vbe約為0.7V,，繼而求得Rb=（3.3-0.7V)/100uA=26K。

也就是說只要Rb<26K,，三極管就工作在了飽和狀態(tài),，像這種情況，我一般取Rb=2.2K,，或者是1K，4.7K,，10K,，這樣Ib更大，更能讓三極管工作在飽和狀態(tài),。

具體取多少,，取決于整個板子的電阻使用情況，比如10K電阻用得多,，那我就取10K,，這樣物料種類少，生產(chǎn)更方便,。

或者咱為了保險一點,，比如要兼容別的三極管型號，可以取Rc=1K,，這樣即使別的三極管β小于100,，也能工作在飽和狀態(tài)。

我們也可以反向驗算下,，假如Rc=300Ω,，Rb=10K，那么Ib=（3.3-0.7）/10K=0.26mA,，那么Ic=100*0.26mA=26mA,，那么Rc的壓降是300Ω*26mA=7.8V，這已經(jīng)超過Vcc了,，所以管子肯定是工作在飽和狀態(tài)的,。

2、驅(qū)動MOS開關(guān)

這個電路就是個使用三極管控制PMOS管的通斷,，那么里面的電阻和電容該如何選擇呢,？

我們要知道，這個電路是如何工作的,，考慮了哪些因素,。

工作原理：

在in為低時,，三極管不導(dǎo)通，相當(dāng)于是開路,，PMOS管的Vgs為0,，PMOS管也不導(dǎo)通，Vcc2沒有電,。

在in為高時,，三極管導(dǎo)通，集電極相當(dāng)于是接地GND,，于是PMOS管的Vgs為-12V,，PMOS管導(dǎo)通。

下面看看電阻取值：

R2接到了PMOS管的柵極,，我們知道MOS管的柵極阻抗非常大,，所以三極管導(dǎo)通穩(wěn)定之后，R2基本是沒有電流的,，所以可以看做是開路,，三極管的集電極電流主要從R3流動。

那么三極管的Ic電流該如何設(shè)定呢,？

我們要在in是3.3V的時候,，Vce基本為0，Ic倒是沒有說必須要多少合適,。這個時候我們可以先定一個,，比如定R3=10K，4.7K,，20K等等都是可以的,。

我們就先定R3=10K吧，為什么定這個,，因為這個是常用電阻,。不過我們需要知道，如果電阻定太小,，那么Ic的電流必然會比較大,，就會浪費電（功耗大，發(fā)熱）

電源為12V,，那么Ic=12V/10K=1.2mA,。從MMBT手冊知道，1mA左右,，三極管的放大倍數(shù)最小是80,，所以Ib=1.2mA/80=15uA。那么R1=(3.3-0.7）/15uA=173k,。也就是說R1需要滿足R1<173K就可以讓三極管飽和導(dǎo)通,。

因為R3已經(jīng)選定了10K,，那么R1也可以選擇10K了（物料歸一，少些種類）,。

R2,，C1有什么用呢？

在上電的一瞬間,，因為電容兩端的電壓不能突變,，所以C1會將MOS管的Vgs鉗制在0V，讓MOS管不會誤導(dǎo)通,，C1通?？梢赃x擇100nF左右。

那么R2有什么用呢,？

R2可以限制三極管的Ic電流,，因為in的電壓突然變化的時候，三極管狀態(tài)突然改變,，Vce電壓會突然改變，需要對電容C1進行充放電,，這個電流可以通過R2來限制,。

我們也可以通過R2和C1一起來調(diào)節(jié)PMOS管的導(dǎo)通時間，其實本質(zhì)就是RC的充放電,。如果沒有嚴(yán)格的時間要求,，R2和C1的選擇很寬泛，像我一般用100nF和100K,。