【经验】电容在三极管开关中所起的作用和选型标准讲解
本文中，东佳电子详细介绍了电容在三极管开关中所起到的作用并且对基极电阻、补偿电容和旁路电容的选型标准进行了讲解。
1、基本电路讲解
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，以下以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。
4、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，去耦是为保证输出端的稳定输出。每个集成运放的电源引线，一般都应采用去耦旁路措施，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1μF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。
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