８．１．１ 晶體管的開關

圖８．１是一例發射極接地放大電路，這種電路能夠通過輸入信號（電壓）連續地——— 模擬地控制流過集電極發射極間電流，獲得輸出電壓。 

但是開關電路，如圖８．２所示是一種計數地接通／斷開晶體管的集電極發射極間的電流作為開關使用的電路。 

圖８．３是電壓增益（放大倍數）A_v＝10的發射極接地型放大電路。

照片８．１是給這個電路輸入１ｋＨｚ、１Ｖ_P-P信號時的輸入輸出波形。這時的輸出波形不是通過介入耦合電容取出的， 而是集電極電位。由于A_V＝10，所以輸出應該是１０Ｖ_P-P。但是由于電源電壓以及發射極電阻上電壓降的緣故，如照片所示，波形的上下部分均被截去（輸出飽和）。

輸出波形的上半周被截去的情況是由于輸出電平與電源電壓相等，所以集電極電阻上沒有了電壓降，也就是說晶體管的集電極發射極間沒有電流流過（集電極電流為零）。換句話說，晶體管處于截止狀態。

相反，輸出波形的下半周被截去的情況是因為輸出電平處于更接近ＧＮＤ電平的電位（集電極電阻上的電壓降非常大），晶體管的集電極電流處于最大值。也就是說，晶體管處于導通狀態。

這樣的開關電路只要利用輸入信號使輸出波形被限幅就可以實現（使晶體管處于接通／斷開狀態就可以），所以可以認為只要放大電路具有非常大的放大倍數，或者加上很大的輸入信號就可以。但是，這樣的開關電路必須是直流的接通／斷開狀態（這樣的用途非常多），所以必須具有一定的直流的放大倍數。

８．１．２從放大電路到開關電路圖

８．４是從發射極放大電路演變到開關電路的示意圖 。首先為了獲得直流增益（放大倍數），從圖８．４（ａ）的一般發射極放大電路中去掉輸入輸出的耦合電容C₁、C₂，得到圖８．４（ｂ）的電路。進一步為了提高放大倍數，去掉發射極電阻Ｅ，變成圖８．４（ｃ）的電路。這樣一來，也就沒有必要加基極偏置電壓。當輸入信號為０Ｖ時，晶體管處于截止狀態 ，所以集電極就沒有必要流過無用的電流——— 空載電流。因此， 如圖 ８．４（ｄ）所示去掉偏置用的R₁。

為了確保沒有輸入信號時晶體管處于截止狀態，需要保留使基極處于ＧＮＤ電位的電阻R₂。但是，圖８．４（ｄ）的電路中如果輸入信號超過＋０．６Ｖ，晶體管基極發射極間的二極管將處于導通狀態，就開始有基極電流流過。也就是說，這樣的狀態不能限制電流，會有非常大的基極電流流過。因此，如圖８．４（ｅ）所示還需要插入限制基極電流的電阻R₃。這樣就可以將發射極接地放大電路變形成開關電路。

８．１．３觀測開關波形

圖８．５是上述電路代入了具體數值的實際開關電路，照片８．２是給這個電路輸入１ｋＨｚ、２Ｖ_P-P的正弦波時的輸入輸出波形。輸入信號是正弦波。但是由于電路的放大倍數足夠大，所以輸出波形變成了方波。當輸入信號電平在＋０．６Ｖ以下時體管處于截止狀態，輸出電平是＋５Ｖ（電源電壓）。當超過＋０．６Ｖ時，晶體管處于導通狀態，輸出基本上是ＧＮＤ電平。

通常開關電路的輸入信號只是控制開關的接通／斷開，所以采用與接通／斷開電平相對于的二值信號，即方波。經常用ＴＴＬ或ＣＭＯＳ等數字電路的輸出直接控制開關電路。

照片８．３是給圖８．５的電路輸入１ｋＨｚ、０Ｖ／＋５Ｖ方波時的輸入輸出波形。由于用０Ｖ／＋５Ｖ的方波使晶體管于接通／斷開狀態，所以輸出波形也是＋５Ｖ／０Ｖ的方波。這個電路可以認為是發射極接地放大電路的變形，所以與放大電路一樣，輸入輸出信號的相位是反轉的。

從照片８．３看到的輸入輸出波形簡直就是數字電路中倒相器（ＮＯＴ電路）的輸入輸出波形。所以這個電路可以作為倒相器使用。但是，
為了能夠像數字ＩＣ那樣高速動作還需要作一些改進。這將在后面介紹。

如果電源設置為＋１５Ｖ，由于輸入信號是０Ｖ／＋５Ｖ的ＣＭＯＳ（ＴＴＬ）電平，所以可以作為向０Ｖ／＋１５Ｖ的ＣＭＯＳ電平變換的邏輯電平變換電路。當然反過來也可以由０Ｖ／＋１５Ｖ變換為
０Ｖ／＋５Ｖ。 

８．１．４如果集電極開路

圖８．５的電路中集電極連接著負載電阻Ｌ。如圖８．６所示，當不連接負載電阻時這個電路的集電極就原封不動地變成輸出端。把這個電路叫做開路集電極，它廣泛應用于以繼電器或燈泡等為外部負載的開關電路。

如圖８．６所示，在使用ＮＰＮ晶體管的電路中，如果在電位高于ＧＮＤ的電源與集電極（輸出端）之間連接負載，這時就像是吸入負載電流。在使用ＰＮＰ晶體管的電路中，如果在比正電源電位低的電源（在圖８．６（ｂ）中是ＧＮＤ）與集電極間連接負載，這 時就像負載電流在流出。因此，這個開路集電極能夠接通／斷開負載電流而與負載連接幾伏的電源沒有關系，所以是一個對于開關外部負載非常方便的電路。