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两种常见电容在开关三极管电路中的作用

2016-1-21 09:36:35 9307 三极管开关电源

0 不管在哪种电路中，电容都是非常常见的一种器件，它的主要功能是对电荷进行容纳，也就是对电能进行储存。那么在以三极管为主的电路当中，电容除了容纳电能之外还有怎样的作用呢?本篇文章就将为大家介绍三极管开关电路中，常见电容的一些作用。开关三极管在对电容进行讲解之前，先来对开关三极管电路进行一下了解。三极管是一种能够利用电流来控制电流的半导体器件，并且有一定的电流放大作用，所以很多设计师都喜欢使用三极管来进行电路的设计。在三极管的主要电流回路上，负载电阻直接横跨于集电极与电源之间，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)。并且对于晶体三极管来说，其实MOS管的饱和区域就可以看作晶体管的放大区域。晶体三极管的放大是电流关系的放大，即Ic=BIb。而MOS管的放大倍数是Ic=BUgs,与g、s两端的电压有关系，MOS管的放大倍数比较大，相对来说也比较稳定。补偿电容图1 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，补偿措施如图1所示。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) 放大电路的电压一般来说都是处于放大倍数较高的状态，为了能够长期保持这种状态，常见的方法是在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。运放电源旁路电容旁路电容的最大作用，是将电路中的前级或着电源所携带的信号或高频杂波进行滤除处理，而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，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。射频旁路电容比较合适于放大器的增益带宽乘机大于10MHz的电路，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。去耦电容能够对负载变化所产生的噪声进行抑制，如电路进行状态的转换时，就容易产生这种情况，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：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)。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。对产生噪声的能力比较弱，但是关断电流变化较大的器件，如ROM、RAM等存储型器件。应该在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。本篇文章对开关三极管电路进行了简单的介绍，并对开关三极管当中的补偿电容和运放电源旁路电容进行讲解。希望在看过本篇文章之后，能对开关三极管中的这两种常见电容使用方法有进一步的理解。 4
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