西門(mén)子控制器6ES7315-2EH14-0AB0

一旦輸入電壓由高準(zhǔn)位降回零電壓準(zhǔn)位時(shí)，電容器會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)即令基射極接面變成反向偏壓，而使三極管開(kāi)關(guān)迅速切斷，這是由于電容器的左端原已充電為正電壓，如圖6-9所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓無(wú)法瞬間改變?nèi)詫⒕S持于定值，故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降，因此令基射極接面成為反向偏壓，而迅速令三極管截止。適當(dāng)?shù)倪x取加速電容值可使三極管開(kāi)關(guān)的切換時(shí)間減低至幾十分之微秒以下，大多數(shù)的加速電容值約為數(shù)百個(gè)微微法拉(pF) 。
    有時(shí)候三極管開(kāi)關(guān)的負(fù)載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖8的方式，這種接法和小信號(hào)交流放大器的電路非常接近，只是少了一只輸出耦合電容器而已。這種接法和正常接法的動(dòng)作恰好相反，當(dāng)三極管截止時(shí)，負(fù)載獲能，而當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見(jiàn)的，因此必須具有清晰的分辨能力。
   

    圖8 將負(fù)載接于三極管開(kāi)關(guān)電路的改進(jìn)接法

    圖騰式開(kāi)關(guān)(Totem-pole switches)
    假使圖8的三極管開(kāi)關(guān)加上了電容性負(fù)載(假定其與RLD并聯(lián)) ，那么在三極管截止后，由于負(fù)載電壓必須經(jīng)由RC電阻對(duì)電容慢慢充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時(shí)間常數(shù)(RC) 便愈大，而使得負(fù)載電壓之上升速率愈慢，在某些應(yīng)用中，這種現(xiàn)象是不容許的，因此必須采用圖9的改良電路。
   

    圖9 圖騰式三極管開(kāi)關(guān)

    圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構(gòu)成的，它也因此而得名。欲使負(fù)載獲能，必須使Q1三極管導(dǎo)通，同時(shí)使Q2三極管截?cái)?，如此?fù)載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負(fù)載去能，必須使Q1三極管截?cái)啵瑫r(shí)使Q2三極管導(dǎo)通，如此負(fù)載將經(jīng)由Q2接地。由于Q1的集電極除了極小的接點(diǎn)電阻外，幾乎沒(méi)有任何電阻存在(如圖9所示) ，因此負(fù)載幾乎是直接連接到正電源上的，也因此當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，就再也沒(méi)有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以可說(shuō)Q1“將負(fù)載拉起"，而稱之為“挽起 (pull up) 三極管"，Q2則稱為“拉下(pull down) 三極管"。圖9左半部的輸入控制電路，負(fù)責(zé)Q1和Q2三極管的導(dǎo)通與截?cái)嗫刂疲潜仨毚_保Q1和Q2使不致同時(shí)導(dǎo)通，否則將使VCC和地之間經(jīng)由Q1和 Q2而形同短路，果真如此，則短路的大電流至少將使一只三極管燒毀。因此圖騰式三極管開(kāi)關(guān)絕對(duì)不可如圖6-4般地采用并聯(lián)方式來(lái)使用，否則只要圖騰上方的三極管Q1群中有任一只導(dǎo)通，而下方的Q2群中又恰好有一只導(dǎo)通，電源便經(jīng)由導(dǎo)通之Q1和Q2短路，而造成嚴(yán)重的后果。
    第三節(jié) 三極管開(kāi)關(guān)之應(yīng)用
    晶體管開(kāi)關(guān)最常見(jiàn)的應(yīng)用之一，是用以驅(qū)動(dòng)指示燈，利用指示燈可以指示電路某特定點(diǎn)的動(dòng)作狀況，亦可以指示馬達(dá)的控制器是否被激勵(lì)，此外亦可以指示某一限制開(kāi)關(guān)是否導(dǎo)通或是某一數(shù)字電路是否處于高電位狀態(tài)。
    舉例而言，圖10(a)即是利用晶體管開(kāi)關(guān)來(lái)指示一只數(shù)字正反器(flip-flop)的輸出狀態(tài)。假使正反器的輸出為高準(zhǔn)位(一般為5伏特) ，晶體管開(kāi)關(guān)便被導(dǎo)通，而令指示燈發(fā)亮，因此操作員只要一看指示燈，便可以知道正反器目前的工作狀況，而不須要利用電表去檢測(cè)。
    有時(shí)信號(hào)源(如正反器)輸出電路之電流容量太小，不足以驅(qū)動(dòng)晶體管開(kāi)關(guān)，此時(shí)為避免信號(hào)源不勝負(fù)荷而產(chǎn)生誤動(dòng)作，便須采用圖10(b) 所示的改良電路，當(dāng)輸出為高準(zhǔn)位時(shí)，先驅(qū)動(dòng)射極隨耦晶體管Q1做電流放大后，
   

    圖10(a) 基本電路圖 圖10(b) 改良電路

    再使Q2導(dǎo)通而驅(qū)動(dòng)指示燈，由于射極隨耦級(jí)的輸入阻抗相當(dāng)高，因此正反器之須要提供少量的輸入電流，便可以得到滿意的工作。
    數(shù)字顯示器圖10(a)之電路經(jīng)常被使用于數(shù)字顯示器上。
    利用三極管開(kāi)關(guān)做為不同電壓準(zhǔn)位之界面電路
    在工業(yè)設(shè)備中，往往必須利用固態(tài)邏輯電路來(lái)?yè)?dān)任控制的工作，有關(guān)數(shù)字邏輯電路的原理，將在下一章詳細(xì)加以介紹，在此為說(shuō)明界面電路起見(jiàn)，先將工業(yè)設(shè)備的控制電路分為三大部份﹕(1)輸入部份，(2)邏輯部份，(3)輸出部份。
    為達(dá)到可靠的運(yùn)作，工業(yè)設(shè)備的輸入與輸出部份通常工作于較高的電壓準(zhǔn)位，一般為220伏特。而邏輯部份卻是操作于低電壓準(zhǔn)位的，為了使系統(tǒng)正常工作，便必須使這兩種不同的電壓準(zhǔn)位之間能夠溝通，這種不同電壓間的匹配工作就稱做界面(interface)問(wèn)題。擔(dān)任界面匹配工作的電路，則稱為界面電路。三極管開(kāi)關(guān)就經(jīng)常被用來(lái)?yè)?dān)任此類(lèi)工作。
    圖11利用三極管開(kāi)關(guān)做為由高壓輸入控制低壓邏輯的界面電路之實(shí)例，當(dāng)輸入部份的微動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，降壓變壓器便被導(dǎo)通，而使全波整流濾波電路送出低壓的直流控制信號(hào)，此信號(hào)使三極管導(dǎo)通，此時(shí)集電極電壓降為0(飽和)伏特，此0伏特信號(hào)可被送入邏輯電路中，以表示微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)。
    反之，若微動(dòng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，變壓器便不通電，而使三極管截止，此時(shí)集電極電壓便上升至VCC值，此一VCC信號(hào)，可被送入邏輯電路中，藉以表示微動(dòng)開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟狀態(tài)。在圖11之中，邏輯電路被當(dāng)作三極管的負(fù)載，連接于集電極和地之間(如圖11) ，因此三極管開(kāi)關(guān)電路的R1，R2和RC值必須慎加選擇，以保證三極管只工作于截止區(qū)與飽和區(qū)，而不致工作于主動(dòng)(線性) 區(qū)內(nèi)。

    圖11三極管開(kāi)關(guān)當(dāng)作輸入部份與邏輯部份之間的界面

西門(mén)子控制器6ES7315-2EH14-0AB0

■ 通路：
也叫回路，是指從電源的一端沿著導(dǎo)線經(jīng)過(guò)負(fù)載最終回到電源另一端的閉合電路。

■ 開(kāi)路：
也叫斷路，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，電源構(gòu)不成回路，此時(shí)電路中的電流為零。

■ 短路：
負(fù)載被導(dǎo)線直接短接或負(fù)載內(nèi)部擊穿損壞，電荷沒(méi)有經(jīng)過(guò)負(fù)載，直接從正極到達(dá)負(fù)極，此時(shí)流過(guò)電路的電流最大。

■ 串聯(lián)：
若干個(gè)元件首尾相接在電路中，使電流只有一條通路，這種連接方式叫串聯(lián)，如圖電阻R1、R2 的串聯(lián)電路。

■ 并聯(lián)：
若干個(gè)元件首與首連接、尾與尾連接，接到一個(gè)電源上，這種連接方法叫并聯(lián)，如圖電阻R1、R2 的并聯(lián)電路