三極管在現(xiàn)代電路設(shè)計中已經(jīng)非常常見，尤其是在開關(guān)電路當(dāng)中。一些經(jīng)典的電路，如74LS、74ALS都使用了三極管開關(guān)電路，只不過其在電路中的驅(qū)動能力一般而已。
TTL晶體管由三極管組成，按驅(qū)動能力區(qū)分為小信號開關(guān)電路和功率開關(guān)電路，按晶體管連接方式分為發(fā)射極接地(PNP晶體管發(fā)射極接電源)和射級跟隨開關(guān)電路。
發(fā)射極接地開關(guān)電路
NPN型和PNP型基本開關(guān)原理圖：
上面的基本電路離實際設(shè)計電路還有些距離：由于晶體管基極電荷存儲積累效應(yīng)使晶體管從導(dǎo)通到斷開有一個過渡過程(當(dāng)晶體管斷開時，由于R1的存在，減慢了基極電荷的釋放，所以Ic不會馬上變?yōu)榱?。也就是說發(fā)射極接地型開關(guān)電路存在關(guān)斷時間，不能直接應(yīng)用于中高頻開關(guān)。
實用的NPN型和PNP型開關(guān)原理圖1(添加加速電容)
解釋：當(dāng)晶體管突然導(dǎo)通(IN信號突然發(fā)生跳變)，C1瞬間短路，為三極管快速提供基極電流，這樣加速了晶體管的導(dǎo)通。當(dāng)晶體管突然關(guān)斷(IN信號突然發(fā)生跳變)，C1也瞬間導(dǎo)通，為卸放基極電荷提供一條低阻通道，這樣加速了晶體管的關(guān)斷。C通常取值幾十到幾百皮法。電路中R2是為了保證沒有IN輸入高電平時，三極管保持關(guān)斷狀態(tài);R4是為了保證沒有IN輸入低電平時三極管保持關(guān)斷狀態(tài)。R1和R3是基極電流限流用。
實用的NPN型開關(guān)原理圖2(消特基二極管鉗位)
解釋：由于消特基二極管Vf為0.2至0.4V，比Vbe小。所以當(dāng)晶體管導(dǎo)通后大部分的基極電流是從二極管通過三極管到地的，這樣流到三極管基極的電流就很小，積累起來的電荷也少，當(dāng)晶體管關(guān)斷(IN信號突然發(fā)生跳變)時需要卸放的電荷少，關(guān)斷自然就快。
實際電路設(shè)計
在實際電路設(shè)計中需要考慮三極管Vceo，Vcbo等滿足耐壓，三極管滿足集電極功耗;通過負(fù)載電流和hfe(取三極管最小hfe來計算)計算基極電阻(要為基極電流留0.5至1倍的余量)。注意消特基二極管反向耐壓。
本篇文章從電路設(shè)計之初的原理到實際設(shè)計，對TTL晶體管開關(guān)電源的原理經(jīng)進(jìn)行了非常透徹的講解和分析，希望各位在看過這篇文章之后能對三極管組成的TTL晶體管有更深一步的了解。
