三极管集电极开路输出结构图解

三极管集电极开路输出结构图解

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三极管集电极开路输出结构图解

集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路;左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”。

对于图 1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止，所以5v 电源通过1k电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通;当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止。

我们将图1简化成图2的样子，很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能

输出高电平的。

图3中那个1k的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1k电阻及开关上流过，但由于开关闭和时电阻为0(方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降)，所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大(同上，不考虑实际中的漏电流)，所以流过的电流为0，因此在1k 电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5v了，这样就能输出高电平了。

但是这个输出的内阻是比较大的——即1k，如果接一个电阻为r的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏，所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r 真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值。另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。

如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个IO口了，51的IO口就是这样的结构，其中P0口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉。当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。

对于漏极开路(OD)输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。

OC门主要用于3个方面：实现与或非逻辑，用做电平转换，用做驱动器。

开漏形式的电路有以下几个特点：

1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动，或驱动比芯片电源电压高的负载。

2.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。

3.由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样就可以进行任意电平的转换了。

4.源极开路提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断;而要输出低电平时，则刚好相反。比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上

面说的OC或OD输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开(或者在输出口上使用一个传输门)，这样可作为输入状态，AVR 单片机的一些IO 口就是这种结构。

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单片机内部的逻辑经过内部的逻辑运算后需要输出到外面，外面的器件可能需要较大的电流才能推动，因此在单片机的输出端口必须有一个驱动电路。这种驱动电路有两种形式：

其中的一种是采用一只N型三极管——NPN或N沟道，以NPN三极管为例，就是e接地，b接内部的逻辑运算，c引出。b受内部驱动可以控制三极管是否导通，但如果三极管的c极一直悬空，尽管b极上发生高低变化，c极上也不会有高低变化，因此在这种条件下必须在外部提供一个电阻，电阻的一端接c(引出脚)另一端接电源，这样当三极管的b有高电压是三极管导通，c电压为低，当b为低电压时三极管不通，c极在电阻的拉动下为高电压。这种驱动电路有个特点：低电压是三极管驱动的，高电压是电阻驱动的——上下不对称，三极管导通时的ec内阻很小，因此可以提供很大的电流，可以直接驱动led甚至继电器，但电阻的驱动是有限的，最大高电平输出电流=(VCC-Vh)/r;

另一种是互补推挽输出，采用2只晶体管，一只在上一只在下，上面的一只是n型，下面为p型(以三极管为例)，两只管子的连接为：NPN(上)的c连 VCC，PNP(下)的c接地，两只管子的ee,bb相连，其

中ee作为输出(引出脚)，bb接内部逻辑。这个电路通常用于功率放大点路的末级(音响)，当bb接高电压时NPN管导通输出高电压，由于三极管的ec电阻很小，因此输出的高电压有很强的驱动能力，当bb接低电压时NPN截至，PNP导通，由于三极管的ec电阻很小因此输出的低电压有很强的驱动能力。简单的例子，9013导通时ec电阻不到10欧，以Vh=2.5v，VCC=5v计算，高电平输出电流最大=250MA，短路电流500ma，这个计算同时告诉我们采用推挽输出时一定要小心千万不要出现外部电路短路的可能，否则肯定烧毁芯片，特别是外部驱动三极管时别忘了在三极管的基极加限流电阻。推挽输出电路的形式很多，有些单片机上下都采用n型管，但内部逻辑提供互补输出，以上的说明仅仅为了说明推挽的原理，为了更深的理解可以参考功率放大电路。

TTL门电路和集电极开路门

TTL门电路和集电极开路门(基础知识复习) 2008-07-14 20:42 双极性数字集成电路中应用最广的为TTL电路 （Transister-Transister-Logic的缩写） TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构 TTL反相器电路结构如图2.4.1示，由三部分组成：T1、R1，D1构成的输入级；T2、R2、R3组成的倒相级，T4、T5、D2、R4组成输出级。输入端和输出端都是三极管结构。设电源电压Ec=+5v， A,B输入信号的高、低电平分别为：VIH=3.4v，VIL=0.2v，PN结的开启电压为VoN=0.7v。 1. A为低电平时，T1的发射结导通，并将T1的集电极电位钳在VIL+VoN=0.9v，由于T1的集电极回路电阻为R2和T2的b-c结反向电阻之和，阻值非常大?，所以T1工作在深度饱和区，Vces1 ~= 0。显然，T2的发射结不导通，T2截止，Vc2为高电平，Ve2为低电平，使T5截止，故 R2上的压降很小，Vc2~=Vcc，T4管导通。因此，输出为高电平VOH=3.6v。?? 2. 当输入信号为高电平VIH= 3.6v，假设暂不考虑T1管的集电极支路，则T1管的发射结均应导通，可能使Vb1=VIH+0.7= 4.3v。但是，由于Vcc经R1作用于T1管的集电极、T2和T5管的发射结，使三个PN结必定导通，Tb1=Vbc1+Vbe2+Vbe5=2.1v，使T1管的所有发射结均反偏，T1管处于截止工作状态，T1、T2和T5管饱和导通，Vo=VoL=Vces5=0.3v， Vc2=Vces2+Vbe5=0.3+0.7=1v，T4管截止。综上所述，TTL非门输入端输入低电平，输出即为高电平；当输入端输入高电平时，输出为低电平，实现了非逻辑功能. 什么是OC门？什么是OD门？ 匠人手记

集电极开路输出

集电极开路输出 我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路（左边的三极管为反相之用，使输入为“ 0”时，输出也为“ 0”）。对于图1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止（即集电极c跟发射极e之间相当于断开），所以5v 电源通过1k电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通（即相当于一个开关闭合）；当左端的输入为“ T时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止（相当于开关断开）。 我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制，“ 1”时断开，“0”时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。 再看图三。图三中那个1k的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，贝U有电流从1k电阻及开关上流过，但由于开关闭和时电阻为0 （方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0,另外对于三极管还存在饱和压降），所以在开关上的电压为0,即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大（同上，不考虑实际中的漏电流），所以流过的电流为0,因此在1k电阻上的压降也为0, 所以输出端的电压就是5v 了，这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的（即1k?），如果接一个电阻为r的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/（r+1000）伏，即5/（1+1000/r）伏。所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。 如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个io 口了（51的io 口就是这样的结构，其中p0 口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉），当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于p0 口来说，就是高阻态了。 对于漏极开路（od）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，oc就变成了od,原理 分析是一样的。 另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。比起oc或者od来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上面说的oc或od输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开 （或者在输出口上使用一个传输门），这样可作为输入状态，avr单片机的一些

三极管开关电路工作原理解析

三极管开关电路工作原理解析 图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，I B 的值适中(VBE = 0.7 V)，I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B -E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，I c 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，Ic

图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路 实验：三极管的开关作用 简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

集电极开路门与三态输出门的应用

实验 4 集电极开路门与三态输出门的应用 实验目的 1. 掌握 TTL 集电极开路(OC)门的逻辑功能及应用。 2. 掌握 TTL 三态(3S)输出门的逻辑功能及应用。 实验仪器设备与元器件 1．硬件基础电路实验箱，双踪示波器，数字万用表。 2．74LS00，74LS03，CC4011，74LS125 各一块。 实验概述 1.TTL 集电极开路门 图1.4-1所示是一个TTL 二输入集电极开路与非门的逻辑符号和内部电路。 OC 门的使用方法如下： (1) 利用OC 门“线与”特性完成特定逻辑功能。 图1.4.2所示，输出端实现了线与的逻辑功能： 若有一个门的输出为低电平，则F 输出为低，当所有门的输出为高电平，F 输出为高，即在输出端实现了线与的逻辑功能。 (2) 利用OC 门可实现逻辑电平的转换 改变上拉电阻R L 的电源V L 的电压，输出端的逻辑电平会跟V L 改变。不同电平的逻辑电

路可以用OC 门连接。 (3) OC 门用于驱动 OC 门的输出电流较大，可驱动工作电流较大的电子器件。图1.4.3所示是用OC 门驱动发光二级管的低电平驱动电路。 3. TTL 三态门图1. 4.4所示为三态门的逻辑符号和内部结构图，控制端为低有效。 实验内容 1. OC 门的特性及其应用 (1) 参考图1.4.2，用OC 门74LS03验证 OC 门的“线与”功能。R L 为1k Ω时，写出输出F 的表 达式，观测输出与输入信号的逻辑关系，将数据填入自制表格中。 (2) 参考图1.4.7, 验证OC 门74LS03的特性,输入A 、B 接逻辑电平输出信号，输出端Y 接直流电 压表。V L 接+5V,电阻R L 为4.7k, 观测输出与输入信号的逻辑关系，如果去掉R L , 观测输出信号 的变化。V L 改接+15V ， 检测输出信号的高电平和低电平电压。 (3) 参考图1.4-8，用OC 门74LS03驱动COMS 电路与非门CD4011,V L 接+5V ，调节电位器R w ，

三极管的工作原理

三极管的工作原理集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

项目一三极管的工作原理 三极管，全称应为半导体三极管，也称晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器·件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN 和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。下图是各种常用三极管的实物图和符号。 一、三极管的电流放大作用 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 二、三极管的偏置电路 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取）。当基极与发射极之间的电压小于时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变（因为小于时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基 极上加上一个 合适的电流 （叫做偏置电 流，上图中那 个电阻Rb就 是用来提供这 个电流的，所 以它被叫做基 极偏置电 阻），那么当 一个小信号跟 这个偏置电流 叠加在一起 时，小信号就

实验四TTL集电极开路门和三态输出门测试_图文(精)

实验四 TTL 集电极开路门和三态输出门测试 一、实验目的 1 、掌握 TTL 集电极开路门 (OC 门的逻辑功能及应用。 2 、了解集电极负载电阻 RL 对集电极开路门的影响。 3 、掌握 TTL 三态输出门 (3S 门的逻辑功能及冈山。 二、实验原理 数字系统中有时需要把两个或两个以上集成逻辑门的输出端直接并接在一起完成一定的逻辑功能。对于普通的 TTL 电路 , 由于输出级采用了推拉式输出电路 , 无论输出是高电平还是低电平 , 输出阻抗都很低。因此 , 通常不允许将它们的输出端并接在一起使用 , 而集电极开路门和三态输出门是两种特殊的 TTL 门电路 , 它们允许把输出端直接并按在一起使用 , 也就是说 , 它们都具有 " 线与 " 的功能。 1 、 TTL 集电极开路门 (OC 门 本实验所用 OC 门型号为 2 输入四与非门 74LS03, 引脚排列见附录。工作时 , 输出端必须通过一只外接电阻 RL 和电源 Ec 相连接 , 以保证输出电平符合电路要求。 OC 门的应用主要有下述三个方面 : (l 电路的 " 线与 " 特性方便的完成某些特定的逻辑功能。图4 · l 所示 , 将两个 OC 门输出端直接并接在一起 , 则它们的输出 F=FA·FB=A1A2·B1B2 =A1A2+B1B2 图 4-1 0C 与非门 " 线与 " 电路图 4-2 0C 与非门负载电阻 RL 的确定 即把两个 ( 或两个以上〉 OC 与非门 " 线与 " 可完成 " 与或非 " 的逻辑功能。 (2 实现多路信息采集 , 使两路以上的信息共用一个传输通道 ( 总线。

(3 实现逻辑电平转换 , 以推动荧光数码管、继电器、 MOS 器件等多种数字集成电路。 OC 门输出并联运用时负载电阻 RL 的选择 : 如图 43 所示 , 电路由 n 个 OC 与非门 " 线与 " 驱动有 m 个输入端的 N 个 TTL 与 1Hl, 为保证 OC 门输出电平符合逻辑要求 , 负载屯阻 RI 阻值的选抨范围为: 式中 :IOH 一一 -OC 门输出管截止时 ( 输出高电平 VOEf 〉的漏电流〈约为 50uA ILM 一一一 OC 门输出低电平 VOL 时允许最大灌入负载电流 ( 约为 2OmA ItH 一一 -负载门高电平输入电流 (<5011A Itl, 一一负载门低电平输入电流 (<1.6mA Ec 一 -RL 外接电源电压 n 一一 OC 门个数 N 一一负载门个数 M 一一接入电路的负载门输入端总个数 RL 值须小于 RLmax, 否则 VOEt 将下降 ,RL 值须大于 RLmiI1, 否则 VOL 将上升 , 又 RL 的大小会影响输出波形的边沿时间 , 在工作速度较高时 ,RL 应尽量选取接近 RIAin 。 2 、 TTL 三态输出门 (3S 门

三极管工作原理介绍

三极管工作原理介绍，NPN和PNP型三极 管的原理图与各个引脚介绍 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 PNP与NPN两种三极管各引脚的表示： 三极管引脚介绍

NPN三极管原理图： PNP三极管原理图：

常见的三极管为9012、s8550、9013、s8050.单片机应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。 其中9012与8550为pnp型三极管，可以通用。 其中9013与8050为npn型三极管，可以通用。 区别引脚：三极管向着自己，引脚从左到右分别为ebc，原理图中有箭头的一端为e，与电阻相连的为b，另一个为c。箭头向里指为PNP（9012或8550），箭头向外指为NPN（9013或8050）。 如何辨别三极管类型，并辨别出e（发射极）、b（基极）、c （集电极）三个电极 ①用指针式万用表判断基极b 和三极管的类型：将万用表欧姆挡置“R &TI mes; 100”或“R&TI mes;lk”处，先假设三极管的某极为“基极”，并把黑表笔接在假设的基极上，将红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小（或约为几百欧至几千欧），则假设的基极是正确的，且被测三极管为NPN 型管；同上，如果两次测得的电阻值都很大（约为几千欧至几十千欧），则假设的基极是正确的，且被

集电极开路TT门(OC门)

集电极开路TTL门（OC门） ⑴TTL与非门输出端并联后出现的问题 在实际应用与非门时，某些场合希望能将多个门的输出端连在同一根导线上。在数字系统中，称公共导线为总线（BUS）,为传输各门信息的公共通道。但是对于推拉输出的TTL与非门，当各个门的输出不是相同的逻辑状态时不能这样使用。有两个推拉输出的TTL与非门，若在一个门输出为高电平（即该门关门），另一个门输出为低电平（即该门开门）时， 图1 两个TTL与非门输出端直接相连的错误接法

将两个门的输出端并联成图1所示电路。由于在具有推拉式输出级的电路中，无论输出是高电平还是低电平，输出电阻都很小，输出端并接后将有很大的电流i同时流过两个门的输出级，该电流远远超过了与非门的正常工作电流，足以使V3、V4 过载而损坏，更为严重的是并联后的输出电压既非逻辑1亦非逻辑0，这种不确定状态是不允许出现的。因此，推拉输出的TTL与非门输出端是不允许并联使用的。 ⑵集电极开路的与非门结构和符号 避开低阻通路，把输出级改为集电极开路的结构就可以解决推拉输出的TTL与非门的输出不允许接至同一总线上的问题。如图2（a）所示，这种门称为集电极开路的与非门（OC门）。它与推拉输出的与非门的区别是用外接电阻RC代替R4、V3、VD3，电源VC与VCC可以不是同一个。这种门电路在工作时需要外接负载电阻和电源。只要电阻的阻值和电源电压的数值选择得当，就能够做到既保证输出的高、低电平符合要求，输出端三极管的负载电流又不过大。

图2 TTL开路门（a）电路结构；（b）符号。 当几个OC门的输出端相连时，一般可共用一个电阻RC和电源VC，如图3(a)、（b）分别给出它们的符号和电路结构。 图3 OC门的线与连接图4 OC门上拉电阻的计算 图3中Y1输出高电平，Y2输出低电平时，负载电流同样会通过RC 流向Y2的输出管V4。但可以把外接电阻RC选得足够大，使得电流很小，确保Y1的输出管能可靠饱和，输出Y为低电平。当然RC也不能过大，否则会降低OC门的输出高电平。图4中，当相连的OC门中至少有一个输出为低电平时，总输出为低电平；当两个OC门的输出都为高电平时，则总输出为高电平。可见它能实现输出端相“与”的功能。输出

三极管工作原理分析精辟透彻看后你就懂

三极管工作原理分析，精辟、透彻，看后你就懂 随着科学技的发展，电子技术的应用几乎渗透到了人们生产生活的方方面面。晶体三极管作为电子技术中一个最为基本的常用器件，其原理对于学习电子技术的人自然应该是一个重点。三极管原理的关键是要说明以下三点: 1、集电结为何会发生反偏导通并产生Ic，这看起来与二极管原理强调的PN结单向导电性相矛盾。 2、放大状态下集电极电流Ic为什么会只受控于电流Ib而与电压无关；即：Ic与Ib之间为什么存在着一个固定的放大倍数关系。虽然基区较薄，但只要Ib为零，则Ic即为零。 3、饱和状态下，Vc电位很弱的情况下，仍然会有反向大电流Ic 的产生。 很多教科书对于这部分内容，在讲解方法上处理得并不适当。特别是针对初、中级学者的普及性教科书，大多采用了回避的方法，只给出结论却不讲原因。即使专业性很强的教科书，采用的讲解方法大多也存在有很值得商榷的问题。这些问题集中表现在讲解方法的切入角度不恰当，使讲解内容前后矛盾，甚至造成讲还不如不讲的效果，使初学者看后容易产生一头雾水的感觉。笔者根据多年的总结思考与教学实践，对于这部分内容摸索出了一个适合于自己教学的新讲解方法，并通过具体的教学实践收到了一定效果。虽然新的讲解方法肯定会有所欠缺，但本人还

是怀着与同行共同探讨的愿望不揣冒昧把它写出来，以期能通过同行朋友的批评指正来加以完善。 一、传统讲法及问题： 传统讲法一般分三步，以NPN型为例（以下所有讨论皆以NPN型硅管为例），如示意图A。1.发射区向基区注入电子；2.电子在基区的扩散与复合；3.集电区收集由基区扩散过来的电子。”（注1） 问题1：这种讲解方法在第3步中，讲解集电极电流Ic的形成原因时，不是着重地从载流子的性质方面说明集电结的反偏导通，从而产生了Ic，而是不恰当地侧重强调了Vc的高电位作用，同时又强调基区的薄。这种强调很容易使人产生误解。以为只要Vc足够大基区足够薄，集电结就可以反向导通，PN结的单向导电性就会失效。其实这正好与三极管的电流放大原理相矛盾。三极管的电流放大原理恰恰要求在放大状态下Ic与Vc在数量上必须无关，Ic只能受控于Ib。

详解经典三极管基本放大电路

详解经典三极管基本放大电路 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP 两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 图1：三极管基本放大电路 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。

通俗易懂的三极管工作原理

通俗易懂的三极管工作原理 1、晶体三极管简介。晶体三极管是p 型和n 型半导体的有机结合，两个pn 结之间的相 互影响，使pn 结的功能发生了质的飞跃，具有电流放大作用。晶体三极管按结构粗分有npn 型和pnp 型两种类型。如图2-17所示。（用Q 、VT 、PQ 表示） 三极管之所以具有电流放大作用，首先，制造工艺上的两个特点：(1)基区的宽度做的非常薄；(2)发射区掺杂浓度高，即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。 2、晶体三极管的工作原理。 其次，三极管工作必 要条件是(a)在B 极和 E 极之间施加正向电 压(此电压的大小不能 超过1V)；（b ）在C 极 和E 极之间施加反向 电压（此电压应比eb 间电压较高）；（c ）若 要取得输出必须施加 负载。 图2-17 三极管的构造示意图 最后，当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下： (1) 基极有电流流动时。由于B 极和E 极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C 极和E 极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。 （2）基极无电流流动时。在B 极和E 极之间不能施加电压的状态时，由于C 极和E 极 间施加了反向电压，所以集电极的 电子受电源正电压吸引而在C 极和E 极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因而就没有集电极电流产生。 综上所述，在晶体三极管中 很小的基极电流可以导致很大的 集电极电流，这就是三极管的电 流放大作用。此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是三极管的开关作 图2-18 晶体三极管特性曲线 用（开关特性）。参见晶体三极管特性曲线2-18图所示： 3、晶体三极管共发射极放大原理如下图所示： A 、vt 是一个npn 型三极管，起放大作用。

PNP三极管结构及工作原理解析

PNP三极管工作原理解密 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量，但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。 饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN 和PNP两种结构形式，使用最多的是硅NPN和PNP两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，三极管工作在放大区时，三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏，集电极电流Ic受基极电流Ib的控 制，Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β（β=ΔIc/ΔIb，Δ表示变化量。）在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线，输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数），从输出特性曲线可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。 根据三极管发射结和集电结偏置情况，可以判别其工作状态： 对于NPN三极管，当Ube≤0时，三极管发射结处于反偏工作，则Ib≈0，三极管工作在截止区；当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作

器件集电极开路门与三态输出门的应用实验报告

集电极开路门与三态输出门的应用实验报告 一、 实验目的 掌握TTL 集电极开路(OC)门和三态(3S)输出门的逻辑功能及应用。 二、 实验器件 试验箱、万用表 三、 实验内容及数据 1. OC 门的特性及其应用 (1) 参考图1.4.2，用OC 门74LS03验证 OC 门的“线与”功能。R L 为1k Ω时，写出输出F 的表达式，观测输出与输入信号的逻辑关系，将数据填入自制表格中。 电路接线：5V ：14 GND ：7 十六位逻辑电平输出：4、5、13、12 十六位逻辑电平显示：电阻（1K ） 电阻（1K ）：6（6与11相连） A B C D F 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1

原理：两个与非门相连，逻辑公式为：逻辑公式：F=(AB)’(CD)’ (2) 参考图1.4.7, 验证OC 门74LS03的特性,输入A 、B 接逻辑电平输出信号，输出端Y 接直流电压表。V L 接+5V,电阻R L 为4.7k, 观测输出与输入信号的逻辑关系，如果去掉R L , 观测输出信号的变化。V L 改接+15V ， 检 测输出信号的高电平和低电平电压。 电路接线：5V ：14 GND ：7 十六位逻辑电平输出：4、5 十六位逻辑电平显示：电阻（1K ） 电阻（1K ）：6 原理：两个与非门相连，逻辑公式为：逻辑公式：Y=(AB)’ 逻辑关系表： A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 (3) 参考图1.4-8，用OC 门74LS03驱动COMS 电路与非门CD4011,V L 接+5V ，调节电位器R w ，观察上拉电阻的取值对输出端Y 的电平的影响。要求输出信号Y 的高电平不小于3.5V, 低电平不大于0.3V,实验求出上拉电阻的取值范围。 去掉R L ，信号灯亮度增加，逻辑关系不变。 V L 改接+15V ，高电平电压：3.05 低电平电压：0.22 V L 改接+15V ，高电平电压：9.60 低电平电压：0.10

三极管集电极开路输出结构图解

三极管集电极开路输出结构图解

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三极管集电极开路输出结构图解 集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路;左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”。 对于图 1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止，所以5v 电源通过1k电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通;当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止。 我们将图1简化成图2的样子，很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能

输出高电平的。 图3中那个1k的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1k电阻及开关上流过，但由于开关闭和时电阻为0(方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降)，所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大(同上，不考虑实际中的漏电流)，所以流过的电流为0，因此在1k 电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5v了，这样就能输出高电平了。 但是这个输出的内阻是比较大的——即1k，如果接一个电阻为r的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏，所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r 真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值。另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。 如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个IO口了，51的IO口就是这样的结构，其中P0口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉。当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。

三极管的工作原理(经典)

三极管的工作原理（转载） 三极管的工作原理 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。 但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流去控制大电流。 放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。 饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 结构与操作原理

三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn 两种组合。三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集 极（collector, C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出 npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体， 和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中 性的p型区和n型区隔开。 图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。 三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里 我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active)，在此区EB极间的pn接 面维持在正向偏压，而BC极间的pn接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管 都以此方式偏压。图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。 EB接面的空乏 区由于在正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，射极的电洞会注入到基极，基 极的电子也会注入到射极；而BC接面的耗尽区则会变宽，载体看到的位障变大， 故本身是不导通的。图2(b)画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情形 下，电洞和电子的电位能的分布图。 三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢？其间最大的不同部分就在 于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例， 射极的电洞注入基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极 方向扩散，同时也被电子复合。当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时， 会被此区内的电场加速扫入集电极，电洞在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流 到达连结外部的欧姆接点，形成集电极电流IC。 IC的大小和BC间反向偏压的大小 关系不大。基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec，与由基极注入 射极的电子流InB? E（这部分是三极管作用不需要的部分）。 InB? E在射极与与电 洞复合，即InB? E=I Erec。pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地 在图3(a)中看出。

集电极开路输出

集电极开路输出 在应用PLC、变频器和伺服电机等自动控制设备使时，通常会遇到集电极开路输出的接口输出形式，那么什么是集电极开路输出呢？ 集电极开路（Open Collector，在数字电路中简称OC门）电路中的“集”就是指三极管的集电极。集电极开路输出其实就是控制三极管工作在截止区或者饱和区的一种工作状态。三极管符号如图1所示： 图1：左边为PNP型三极管，右边为NPN型三极管。其中，基极用B（base）表示，集电极用C（collector）表示，发射极用E（emitter）表示。 典型的集电极开路电路如图2所示。电路中右侧晶体管的集电极（output）什么都不接，所以叫做集电极开路。右侧的三极管用作反向作用，即左侧（input）输入为0时左侧的三极管截至，VCC通过电阻加到右侧三极管基极，右侧的三极管导通，右侧输出端连接到地，输出0。 图2典型集电极开路电路

从图2中可以看出，集电极开路输出是无法输出高电平的。如果想要输出高电平，；可以在输出端加上上拉电阻。因此集电极开路输出可以用作电平转换，通过上拉电阻上拉至不同的电压，来实现不同的电平转换。用做驱动器时，由于OC门电路的输出管的集电极悬空，使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。OC门通过上拉电阻可以输出高电平，此外，为了加大输出引脚的驱动能力，从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑，上拉电阻应当选择足够大，从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。 将OC门输出连接在一起时，在通过一个电阻接外电源，可以实现“线与”逻辑关系。只要电阻的阻值和外电源电压的数值选择得当，就即能保证输出的高低电平符合要求，也能保证三极管的负载电流不至于过大。 集电极开路输出除了可以实现多门的线与逻辑关系外，通过使用大功率的三极管还可以直接驱动交大电流的负载，如继电器、脉冲变压器、指示灯等。

pnpnpn三极管原理讲解

对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。 但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流去控制大电流。 放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。 饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 结构与操作原理 三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn两种组合。三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集 极（collector, C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出npn 与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体，和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中性的p型区和n型区隔开。 图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。

集电极开路(OC)或漏极开路(OD)输出的结构

什么是漏极开路（OD）？ 对于漏极开路（OD）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析 是一样的。 另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流， 有可能将输出口烧坏。 而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开（或者在输出口上使用一个传输门），这样可作为输入状态，AVR单片机的一些IO口就是这种结构。 我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路（左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”）。对于图1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止（即集电极c跟发射极e之间相当于断开），所以5v电源通过1 k电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通（即相当于一个开关闭合）；当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止（相当于开关断 开）。 我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制，“1”时断开，“0”时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低 电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。 再看图三。图三中那个1k的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1k电阻及开关上流过，但由于开关闭和时电阻为0（方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降），所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大（同上，不考虑实际中的漏电流），所以流过的电流为0，因此在1k电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5v了，这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的（即1kω），如果接一个电阻为r的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏，即5/(1+1000/r)伏。所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给 提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。 如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个io口了（51的io口就是这样的结构，其中p0口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉），当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于p0口来说，就是高阻态了。 对于漏极开路（od）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，oc就变成了od，原理分析是 一样的。 另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。比起oc或者od来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上面说的oc或od输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开（或者在输出口上使用一个传输门），这样可作为输入状态，avr单片机的一些io口就是这种结构。