三极管开关电路及仿真

三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以做为开关之用。图1所示，即为三极管电子开关的基本电路图。由下图可知，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，此时三极管乃胜作于截止(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，此时三极管乃共作于饱和区(saturation)。

此为三极管开关电路基本的工作原理，在实际应用中可能会有改进电路：

​

​

在基射极间串接上一只二极管，使得可令基极电流导通的输入电压值提升了0.6伏特，如此即使Vin值由于信号源的误动作而接近0.6伏特时， 亦不致使三极管导通，因此开关仍可处于截止状态。另一电路加上了一只辅助-截止(hold-off)电阻R2，适当的R1，R2及Vin值设计， 可于临界输入电压时确保开关截止。可知在基射极接面未导通前(IB0)，R1和R2形成一个串联分压电路，因此R1必跨过固定(随Vin而 变) 的分电压，所以基极电压必低于Vin值，因此即使Vin接近于临界值(Vin=0.6伏特) ，基极电压仍将受连接于负电源的辅助-截止电阻所拉下，使低于0.6伏特。由于R1，R2及VBB值的刻意设计，只要Vin在高值的范围内，基极仍将有足 够的电压值可使三极管导通，不致受到辅助-截止电阻的影响。

为了验证上述电路，利用了Cadence软件对上述电路进行一个简单的仿真分析。

三级管模型可以从官网上下载，根据实际需求，选用MJD44E3T4G与1N4148进行分析。准备工作：Orcad的CIS库，下载好的PSpice模型

画电路一般需要Orcad的CIS库，因此在此基础上，添加Pspice模型，点击Associate PSpice Model。

​

​

选择模型

​

​

填写对应关系：

​

​

注意此处可以去模型内查看具体管脚定义，以防出错。定义不对输出的仿真结果就不对。

单击完成，即可完成原理图与PSpice模型的关联。

PSpice模型要单独放置，放置PSpice Component。

​

​

部分没有的器件需要添加库文件，其他的如源、地等可以从PSpice Component中找。

​

根据实际电路，绘制电路图。

​

​

菜单栏上可以放置探针。

​

1、添加仿真

​

​

2、输入名称，Create

​

​

3、参数设置

​

​

4、添加库

​

​

5、开始仿真

​

​

6、结果

​

​

可以看到，从2V开始电压逐渐增大。

‍