上節(jié)內(nèi)容我們討論了如何分析一個三極管的放大電路,，這些電路現(xiàn)在已經(jīng)很少以分立電路的形式出現(xiàn)在產(chǎn)品中了。甚至對于集成電路而言也已經(jīng)很少采用BJT工藝，絕大部分的集成電路采用功耗更低,，速度更快的CMOS工藝。但是，分析的方法論對于進一步學習模擬電路或者集成電路是有益的。引用筆者的一句校訓來說就是：“越基礎的越有生命力,，越基礎的越有遷移力”,。那么這一節(jié)我們將探討下現(xiàn)在依然活躍在分立電路中幾種典型的三極管應用電路。

　　1,、功率放大電路

　　如圖1.1所示,，功率放大電路可以劃分為以下幾種電路的形式：

　　這幾類功率放大電路的主要區(qū)別在于三極管的靜態(tài)工作點的位置不同，從而導致放大的特性和效果的差異,。

　　圖1.1 功率放大電路的類型

　　1.1甲類放大

　　如圖1.2所示,，甲類放大器的靜態(tài)工作點在三極管的中間區(qū)域，可以保證放大電路始終保持在三極管的線性區(qū)域進行工作,，導通角寬度為360°,，上節(jié)所講的“射極跟隨器”即是為甲類放大器。甲類放大器的信號失真小,，但是效率低,，需要大量的散熱設備進行散熱，成本高,！

　　圖1.2 甲類放大器

　　1.2乙類和甲乙類放大

　　如圖1.3所示,，乙類放大器為推挽結(jié)構(gòu)，上管T1和下管T2交替工作,，每個管子的導通腳寬度為180°,，轉(zhuǎn)換效率高。由于Q點的位置在其實導通閾值電壓處,，因此輸出波形存在“交越失真”,，在兩個管子交替導通中間存在一段兩個管子都截止的狀態(tài)。

　　圖1.3 乙類放大器

　　如圖1.4所示,，通過通過增加二極管D1和D2 使電路的Q點上移,，從而補償交越失真，甲乙類放大電路兼顧了甲類放大的線性放大工作區(qū)和乙類放大的推挽結(jié)構(gòu),，是應用最為廣泛的電流型功率放大電路,。

　　圖1.4 甲乙類放大器

　　1.3丙類及其他

　　丙類放大電路Q點在截止點以下，導通角小于90°,，導通范圍小于180°，一般應用在高頻功率放大電路中,。如圖1.5所示,，丙類放大器其實質(zhì)是共基極放大電路，上節(jié)內(nèi)容我們了解到共基極放大電路具有極高的帶寬,。因此,，在高頻通信電路中常常用于拾取微弱的廣播信號，放大電路配合LC選頻網(wǎng)絡將拾取特定頻率的廣播信號,。這里需要注意的是,，共基極放大電路的電流放大能力很弱（~0.9），利用的是其高增益的電壓放大能力，因此該電路一般應用在前端的信號調(diào)理,。

　　圖1.5 丙類放大電路

　　2,、驅(qū)動電路

　　在驅(qū)動功率器件的驅(qū)動電路中，功率器件的開關速度取決于驅(qū)動電路對功率器件的驅(qū)動速度,，為了實現(xiàn)對功率半導體的高效控制,，對驅(qū)動電路的能力往往具有很高的要求。驅(qū)動能力過小將增加功率半導體的開關損耗,，進一步影響半導體的散熱和可靠性,。

　　2.1 推挽電路

　　推挽電路也被人們俗稱為“圖騰柱電路”，圖騰柱電路能夠極大的增強電路的驅(qū)動能力,，從結(jié)構(gòu)上看圖騰柱電路了結(jié)構(gòu)和乙類放大器的結(jié)構(gòu)是一樣的,。但是和乙類放大器不同，應用在功率半導體驅(qū)動電路中的三極管主要工作在飽和區(qū)和截止區(qū),。如圖2.1所示,，當驅(qū)動信號為高電平，上管NPN導通,，下管PNP截止,，從而形成VCC->GATE 拉電流（Pull Current）；當驅(qū)動信號為低電平,，上管NPN截止,，下管PNP導通，從而形成GATE->GND 拉電流（Sink Current）,。該電流能夠?qū)⑿‰娏鱅b 放大成幾十上百倍的大電流Ic,，以此增強對功率器件的驅(qū)動能力。

　　圖2.1 圖騰柱電路結(jié)構(gòu)

　　除了圖2.1所示的典型圖騰柱結(jié)構(gòu),，還有輸出節(jié)點拆分的圖騰柱結(jié)構(gòu),，這樣可以設置不同的開通驅(qū)動電阻Rgon和關斷電阻Rgoff，以此優(yōu)化對功率半導體的驅(qū)動性能,。如圖2.2所示,，設置Rgon=2.2Ohm，Rgoff=5Ohm,，Cgate 模擬功率半導體門級電容,，Rgate模擬功率半導體門級電阻。仿真結(jié)果如圖2.3所示,，可以看出開啟的速度和關斷的速度存在明顯的差異,，另外從驅(qū)動電流的波形可以看出，只需要一個很小的基極電流,，就能實現(xiàn)對門級電容的大電流充電,，增強電路的驅(qū)動能力,。

　　圖2.2 分級驅(qū)動的圖騰柱電路

　　圖2.3 仿真波形

　　2.2 半橋電路

　　如圖2.4所示，基于三極管的半橋驅(qū)動電路,，該電路常用于H橋或者三相橋結(jié)構(gòu),，用于驅(qū)動一些小功率的有刷直流電機或者無刷電機。和推挽電路相比,，該電路可以由小電壓控制大電壓,，適用于功率驅(qū)動。D1,，D2,，D3，D4為續(xù)流二極管,，防止三極管產(chǎn)生過電壓,。圖2.5所示，仿真結(jié)果可以看出在死區(qū)時間內(nèi),，存在明顯的二極管續(xù)流,。

　　現(xiàn)在基于三極管的半橋電路基本上已經(jīng)被MOSFET所取代。和MOSFET相比,，三極管的半橋電路器件損耗更大,；另外，MOSFET自帶的體二極管能夠?qū)Ψ较螂娏鬟M行續(xù)流,，三極管半橋必須配合續(xù)流二極管才能保證驅(qū)動橋的正常使用,。

　　盡管如此，筆者認為三極管半橋驅(qū)動電路還是有一個優(yōu)點,，就是對驅(qū)動電壓的要求不高,。因為是電流型器件，控制三極管的開關速度在于控制三極管的電流速度,，極小的BE結(jié)電容能夠?qū)崿F(xiàn)對基極電流的快速控制,。通過控制R15，R16,，R18,，R19能夠?qū)︱?qū)動電流進行快速的控制，不需要MOSFET復雜的自舉電路已實現(xiàn)對上管驅(qū)動,。因此,，我們在設計一些小功率驅(qū)動電路，還是可以使用三極管驅(qū)動,，降低電路成本。

　　圖2.4 半橋驅(qū)動電路

　　圖2.5 半橋驅(qū)動電路仿真結(jié)果

　　3,、線性穩(wěn)壓電源

　　線性電源是將晶體管工作在線性區(qū),，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整,，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓只能小于輸入電壓。因此,，我們經(jīng)常將線性穩(wěn)壓電源稱為：LDO,。其實這里面有一定的誤解，LDO只是線性穩(wěn)壓電源的一種形式,，直接翻譯LDO（Low Dropout Regulator）應該為“低壓差電源調(diào)整器”,。線性穩(wěn)壓器作為單獨的門類，各大芯片廠商推出了各種各樣滿足不同應用場景的線性穩(wěn)壓器,，其中絕大部分屬于LDO類型,。

　　3.1 NPN型線性穩(wěn)壓器

　　如圖3.1所示，NPN型線性穩(wěn)壓器通過穩(wěn)壓管D1和三極管Q1構(gòu)成射極跟隨器,，R1為D1提供靜態(tài)工作電流,，電路依靠穩(wěn)壓管D1的反向電流進行負反饋調(diào)節(jié)：當負載變小 -> 輸出電流上升（微弱） -> Vout電壓下降 -> Q1基極電壓下降 -> D1的反向電流減小 -> Q1基極電流增加 -> Q1導通深度增加CE壓降降低 -> Vout電壓上升。該電路結(jié)構(gòu)簡單,，射極跟隨能力強,，但是由于R1電阻不能太大，負載能力調(diào)節(jié)范圍有限,，靜態(tài)損耗較大,。

　　圖3.1 NPN型線性穩(wěn)壓器

　　如圖3.2所示，是NPN型線性電源的負載特性曲線,，當負載電流較大情況下,，需要提高輸入電壓才能將將輸出電壓穩(wěn)定在需要的范圍內(nèi)，電壓過低,，輸出驅(qū)動能力也隨之下降,。該電路為了滿足需要的輸出功率，需要一個較高的壓差,。

　　圖3.2 NPN型線性穩(wěn)壓器仿真結(jié)果

　　3.2 PNP型線性穩(wěn)壓器

　　如圖3.3所示,，PNP型線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)上更為復雜，反饋的深度更深,，具有更強的動態(tài)的調(diào)節(jié)能力,。調(diào)節(jié)的最大深度可以讓Q2進入飽和導通，Vin和Vout之間的壓差可以做到很?。ǖ扔陲柡蛪航担?，因此該電路也被稱為“低壓差線性穩(wěn)壓器”。電路通過調(diào)節(jié)R3,，R4分壓電阻實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié),。如圖3.4所示，該電路具有優(yōu)秀的輸入調(diào)整率和負載調(diào)整率,。

　　圖3.3 PNP型線性穩(wěn)壓器

　　圖3.4 PNP型線性穩(wěn)壓器仿真結(jié)果

　　小結(jié)

　　通過兩節(jié)內(nèi)容的梳理,，我們基本熟悉了大部分的基于三極管的應用電路的原理,，這些電路盡管在現(xiàn)在電子線路中已經(jīng)很少見。但是,，對于我們理解三極管,，以及流控型半導體器件還是具有一定的幫助，深刻理解這些典型的電路結(jié)構(gòu),，在真正遇到電路問題的時候才能夠從容面對,，硬件設計也可以很“高級”。

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