西門子控制器6ES7315-2EH14-0AB0

一旦輸入電壓由高準位降回零電壓準位時，電容器會在極短的時間內即令基射極接面變成反向偏壓，而使三極管開關迅速切斷，這是由于電容器的左端原已充電為正電壓，如圖6-9所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓無法瞬間改變仍將維持于定值，故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降，因此令基射極接面成為反向偏壓，而迅速令三極管截止。適當的選取加速電容值可使三極管開關的切換時間減低至幾十分之微秒以下，大多數的加速電容值約為數百個微微法拉(pF) 。
    有時候三極管開關的負載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖8的方式，這種接法和小信號交流放大器的電路非常接近，只是少了一只輸出耦合電容器而已。這種接法和正常接法的動作恰好相反，當三極管截止時，負載獲能，而當三極管導通時，負載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見的，因此必須具有清晰的分辨能力。
   

    圖8 將負載接于三極管開關電路的改進接法

    圖騰式開關(Totem-pole switches)
    假使圖8的三極管開關加上了電容性負載(假定其與RLD并聯) ，那么在三極管截止后，由于負載電壓必須經由RC電阻對電容慢慢充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時間常數(RC) 便愈大，而使得負載電壓之上升速率愈慢，在某些應用中，這種現象是不容許的，因此必須采用圖9的改良電路。
   

    圖9 圖騰式三極管開關

    圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構成的，它也因此而得名。欲使負載獲能，必須使Q1三極管導通，同時使Q2三極管截斷，如此負載便可經由Q1而連接至VCC上，欲使負載去能，必須使Q1三極管截斷，同時使Q2三極管導通，如此負載將經由Q2接地。由于Q1的集電極除了極小的接點電阻外，幾乎沒有任何電阻存在(如圖9所示) ，因此負載幾乎是直接連接到正電源上的，也因此當Q1導通時，就再也沒有電容的慢速充電現象存在了。所以可說Q1“將負載拉起"，而稱之為“挽起 (pull up) 三極管"，Q2則稱為“拉下(pull down) 三極管"。圖9左半部的輸入控制電路，負責Q1和Q2三極管的導通與截斷控制，但是必須確保Q1和Q2使不致同時導通，否則將使VCC和地之間經由Q1和 Q2而形同短路，果真如此，則短路的大電流至少將使一只三極管燒毀。因此圖騰式三極管開關絕對不可如圖6-4般地采用并聯方式來使用，否則只要圖騰上方的三極管Q1群中有任一只導通，而下方的Q2群中又恰好有一只導通，電源便經由導通之Q1和Q2短路，而造成嚴重的后果。
    第三節 三極管開關之應用
    晶體管開關最常見的應用之一，是用以驅動指示燈，利用指示燈可以指示電路某特定點的動作狀況，亦可以指示馬達的控制器是否被激勵，此外亦可以指示某一限制開關是否導通或是某一數字電路是否處于高電位狀態。
    舉例而言，圖10(a)即是利用晶體管開關來指示一只數字正反器(flip-flop)的輸出狀態。假使正反器的輸出為高準位(一般為5伏特) ，晶體管開關便被導通，而令指示燈發亮，因此操作員只要一看指示燈，便可以知道正反器目前的工作狀況，而不須要利用電表去檢測。
    有時信號源(如正反器)輸出電路之電流容量太小，不足以驅動晶體管開關，此時為避免信號源不勝負荷而產生誤動作，便須采用圖10(b) 所示的改良電路，當輸出為高準位時，先驅動射極隨耦晶體管Q1做電流放大后，
   

    圖10(a) 基本電路圖 圖10(b) 改良電路

    再使Q2導通而驅動指示燈，由于射極隨耦級的輸入阻抗相當高，因此正反器之須要提供少量的輸入電流，便可以得到滿意的工作。
    數字顯示器圖10(a)之電路經常被使用于數字顯示器上。
    利用三極管開關做為不同電壓準位之界面電路
    在工業設備中，往往必須利用固態邏輯電路來擔任控制的工作，有關數字邏輯電路的原理，將在下一章詳細加以介紹，在此為說明界面電路起見，先將工業設備的控制電路分為三大部份﹕(1)輸入部份，(2)邏輯部份，(3)輸出部份。
    為達到可靠的運作，工業設備的輸入與輸出部份通常工作于較高的電壓準位，一般為220伏特。而邏輯部份卻是操作于低電壓準位的，為了使系統正常工作，便必須使這兩種不同的電壓準位之間能夠溝通，這種不同電壓間的匹配工作就稱做界面(interface)問題。擔任界面匹配工作的電路，則稱為界面電路。三極管開關就經常被用來擔任此類工作。
    圖11利用三極管開關做為由高壓輸入控制低壓邏輯的界面電路之實例，當輸入部份的微動開關閉合時，降壓變壓器便被導通，而使全波整流濾波電路送出低壓的直流控制信號，此信號使三極管導通，此時集電極電壓降為0(飽和)伏特，此0伏特信號可被送入邏輯電路中，以表示微動開關處于閉合狀態。
    反之，若微動開關開啟，變壓器便不通電，而使三極管截止，此時集電極電壓便上升至VCC值，此一VCC信號，可被送入邏輯電路中，藉以表示微動開關處于開啟狀態。在圖11之中，邏輯電路被當作三極管的負載，連接于集電極和地之間(如圖11) ，因此三極管開關電路的R1，R2和RC值必須慎加選擇，以保證三極管只工作于截止區與飽和區，而不致工作于主動(線性) 區內。

    圖11三極管開關當作輸入部份與邏輯部份之間的界面

西門子控制器6ES7315-2EH14-0AB0

■ 通路：
也叫回路，是指從電源的一端沿著導線經過負載最終回到電源另一端的閉合電路。

■ 開路：
也叫斷路，斷開開關，電源構不成回路，此時電路中的電流為零。

■ 短路：
負載被導線直接短接或負載內部擊穿損壞，電荷沒有經過負載，直接從正極到達負極，此時流過電路的電流最大。

■ 串聯：
若干個元件首尾相接在電路中，使電流只有一條通路，這種連接方式叫串聯，如圖電阻R1、R2 的串聯電路。

■ 并聯：
若干個元件首與首連接、尾與尾連接，接到一個電源上，這種連接方法叫并聯，如圖電阻R1、R2 的并聯電路