嵌入式电路中三极管两种工作电路状态分析

针对于现在的电源工程师来说，嵌入式大家并不陌生。总的来说在嵌入式电路设计中包含模拟电路设计成分比较少，常用的模拟器件大部分为二极管、三极管。本文现将嵌入式电路中晶体管所组成电路总结一下，以达到巩固目的。我们在嵌入式电路中经常使用IO口来控制某些电路的开关功能，此时三极管可作为开关器件来使用。作为开关器件使用时需使用开关三极管如9014和9015等小功率器件，此时三极管处于饱和状态。现举一例来说明该类电路特点：

仿真电路图

我们看到上图为仿真电路图，但不是很完整，该电路为晶振关闭功能电路，其中VO接MCU晶振输入端如(XIN)。若Q1和Q3基极同时为低时，Q2导通而使得VO为0造成晶振停振关闭处理器。我们分析R3和R4(实际电路470K)使得Q2和Q3处于饱和态。Q3为Q1集电极负载，调整R5阻值时可控制Q1处于饱和态或放大态。要使Q2基极导通必须使Q1提供足够大电流才满足条件，只有Q1处于放大态才满足条件。

R5=100K时，仿真图

R5=470K时，仿真图

我们通过以上曲线图分析可以得出只有当电流足够大时才能使Q2导通而关闭晶振，以上是一个较复杂的组合开关电路。在嵌入式电路设计中，很少使用到功率放大电路，静态工作点不但决定是否会失真，而且还影响电压放大倍数、输入电阻等动态参数。然而在实际电路中由于环境温度的变化而使得静态工作点补稳定，从而使得动态参数不稳定，更严重可能造成电路不能正常工作；在所有环境因素中，温度对动态参数的影响是最大的。当温度升高时，晶体管放大倍数变大且ICE明显变大。以共射极电路为例，当温度升高时将使Q点向饱和区域移动；当温度降低时将使Q点向截止区域移动。下图是典型的静态工作点电路

静态工作点电路图

从上面的三张静态工作点电路图可以看出，图AB均有相同的等效直流电路。为了稳定Q工作点，通常要满足I1>>IBQ而使得：VBQ =Rb1*VCC/ Rb2+ Rb1。通过这样设计使得无论环境温度怎么变化，VBQ将基本保持不变。当温度升高时ICE变大，而使得VEQ变大，因VBE=VBQ-VEQ所以VBE将变小；由于VBE变小故IBE也将变小，从而ICE将变小。RE的使用将直流负反馈引入使得Q工作点越稳定，一般而言是反馈越强，Q点越稳定。