I51开发板第十五讲 三极管应用

三极管在数字电路里的开关特性应用非常广泛，因为本菜接触的主要是工业自动化相关的产品，所以就以这类产品为例简单介绍一下。

在工业控制中，大部分传感器如：接近开关、光电开关等，内部都采用了三极管电路（也有用MOS管的），就拿我们常用的PNP型与NPN型接近开关来说，其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态即高电平和低电平。NPN型接近开关输出的是低电平0，PNP型接近开关输出的是高电平1。

下面就以我们常用的直流三线制接近开关为例进行简单讲解。常用的三线制接近开关分为NPN型和PNP型两种，他们的接线方法是不同的，因为他们内部结构本身就有区别。

从上图中我们不难发现，其实PNP型接近开关原理其实就是通过控制一个PNP型三极管的通断来实现有信号的时候输出高电平的。若主电路部分没有给出信号，也就是三极管处于截止状态，接近开关黑色线上本身没有电压输出，由与外部负载一端接到了电源的GND上，相当于一个下拉电阻的作用，使得接近开关的黑色线上电压接近GND电压，即输出低电平；若主电路部分给出一个低电平信号0，三极管的E极和B极就有了电压差，三极管的E极和C极处于导通状态，由于三极管的E极连接的是外部电源VCC，便使得接近开关的黑色线上有了跟电源近似相等的电压，即输出高电平。

同理，从NPN型接近开关的原理图中，我们也很容易知道，若主电路部分没有给出信号，也就是三极管处于截止状态，接近开关黑色线上本身没有电压输出，然而由于外部负载一端接到了电源的VCC上，此时外部负载相当于一个上拉电阻的作用，使得接近开关黑色线上的电压接近电源VCC电压，即输出高电平；若主电路部分给出一个高电平信号1，三极管的B极和E极就有了电压差，三极管的C极和E极处于导通状态，此时由于三极管的E极跟电源的GND相连，使得接近开关的黑色线上有了跟电源GND近似相等的电压，即输出低电平。

那么，究竟为什么要将这些传感器分为PNP型和NPN型呢？其实这主要是为了适应工业控产品，像我们工业上常用的可编程逻辑控制器PLC，一般的PLC数字量输入模块可以分为两类：一类是公共输入端为电源0V，电流从输入模块流出（日本模式），常用的比如三菱FX3U等系列的产品，此时一定要选用NPN型接近开关；另一类的公共输入端为电源正端，电流流入输入模块，即阱式输入（欧洲模式），常用的比如德国的西门子PLC之类，此时一定要选用PNP型接近开关。当然这类接近传感器产品的选型还是得看具体使用环境和实际用户需求了。

其实三极管在数字电路中的应用还有很多很多，只是篇幅有限，也就不一一介绍了，大家真正用到的时候，认真看三极管的应用手册就好了，至于模拟电路中三极管的应用，那就比较复杂了，由于本菜能力有限，不好在这献丑了，敬请谅解！