蜂鳴器是我們在電路設(shè)計(jì)中使用的最常見的一種預(yù)警發(fā)聲器件,我們常使三極管的工作于開關(guān)狀態(tài)來驅(qū)動它,。然而越簡單的電路,,很多人在設(shè)計(jì)時往往越容易忽略細(xì)節(jié),,導(dǎo)致實(shí)際電路中蜂鳴器不發(fā)聲、輕微發(fā)聲和亂發(fā)聲的情況發(fā)生,。
我們在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的中常常用三極管的開關(guān)特性把數(shù)字信號的“1”和“0”來轉(zhuǎn)化成實(shí)際電路中的“通”和“斷”,,來驅(qū)動一些蜂鳴器、數(shù)碼管,、繼電器等需要較大電流的器件,。然而在使用的過程中,,如果不在意細(xì)節(jié),三極管就可能無法工作在正常的開關(guān)狀態(tài),。最終無法達(dá)到預(yù)期的效果,,有時就是因?yàn)檫@些小小的錯誤而導(dǎo)致重新打板,導(dǎo)致浪費(fèi),。
這里小編把自己使用三極管的一些經(jīng)驗(yàn)以及一些常見的誤區(qū)給大家分享一下,,在電路設(shè)計(jì)的過程中可以減少一些不必要的麻煩。我們來看幾個三極管做開關(guān)的常用電路畫法,。蜂鳴器我們選擇了常用的蜂鳴器,。
圖1
例:圖一中a電路中三極管我們選擇了2N3904三極管,2N3904是現(xiàn)在常用的NPN三極管,。其耐壓值40V,,Pcm=400mW,Icm=200mA,,β=100-400,。蜂鳴器LS1接在三極管的集電極,驅(qū)動信號取5V,,電阻按照經(jīng)驗(yàn)可以取4.7K,。假設(shè)三極管放大倍數(shù)為100,蜂鳴器的工作電流為20mA,,即Ic=20mA,。Ib=Ic/β=0.2 mA。當(dāng)基極電流大于0.2 mA時,,蜂鳴器均可正常發(fā)聲,。a電路中的基極電流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,大于0.2 mA,,可以使蜂鳴器正常發(fā)聲,。b 電路用的是2N3906三極管,PNP型,,同樣把蜂鳴器LS2接在三極管的集電極,,驅(qū)動信號是5VTTL電平。由于2N3906其他參數(shù)和2N3904基本一致,,因此計(jì)算過程不再贅述,。以上這兩個電路圖都可以正常工作。
圖2
圖二的兩個電路和圖一相比,,把蜂鳴器接在了三極管的發(fā)射極,。在c電路,假設(shè)基極電壓為5V,,基極電流Ib=(5V-0.7V- UL)/4.7K,,其中UL為蜂鳴器上的壓降,。如 果UL比較大,那么相應(yīng)的Ib就小,,很有可能Ib<0.2mA,,Ic<20mA,無法驅(qū)動蜂鳴器,。有人認(rèn)為把R3的阻值減小,,Ib就可以變大,大于0.2 mA時,,蜂鳴器就可以正常工作,。但是蜂鳴器的壓降很難獲知,而且有些蜂鳴器的壓降可能變動,,這樣一來基極電阻阻值就很難選擇,,阻值選擇太大就會驅(qū)動失敗,選擇太小,,損耗又變大,。d電路也會出現(xiàn)同樣的問題,所以不建議選用圖二的這兩種電路,。
圖3
圖三這兩個電路,,電路的驅(qū)動信號為3.3VTTL電平,常出現(xiàn)在3.3V的MCU電路設(shè)計(jì)中,,如果不注意就很容易就設(shè)計(jì)出這兩種電路,,而這兩種電路都是錯誤的。
先分析e電路,,這是典型的“發(fā)射極正偏,,集電極反偏”的放大電路,或者叫射極輸出器,。當(dāng)PWM信號為3.3V時,,Ib=(3.3V-0.7V- UL)/4.7K,會出現(xiàn)和圖2中c電路中一樣的情況,。
f電路也是一個很失敗的電路,,首先這個電路導(dǎo)通是沒有問題的,當(dāng)驅(qū)動信號為0V時,,蜂鳴器可以正常動作。然而這個電路是無法關(guān)斷的,,當(dāng)驅(qū)動信號PWM為3.3V高電平的時候,,Ube=5V-3.3V=1.7V, Ube>0.7V,三極管仍可以導(dǎo)通,,于是蜂鳴器會一直響,。那這個問題有辦法解決嗎,?有,如果你的MCU支持OD(開漏)驅(qū)動方式,,可以在開漏輸出后用上拉電阻把電平拉到5V,,這樣 Ube=5V-5V=0V, Ube<0.7V,三極管就可以正常的關(guān)斷了。
總結(jié):
三極管作為開關(guān)器件,,雖然驅(qū)動電路很簡單,,要使電路工作更加穩(wěn)定可靠,還是不能掉以輕心,。為了避免出錯,,個人建議是優(yōu)先采用圖一的電路,盡量不采用圖二的電路,,避免使用圖三的工作狀況,。
實(shí)用推薦電路如下: