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电路设计实例,三极管驱动的控制实现

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qbwww|  楼主 | 2022-9-26 12:14 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
数字量
数字量,是一种布尔类型,它只有两种状态——真假、高低、有无等等。
在电子设计当中,我们所“使用”的就是“高低”状态,比如我们单片机所说的高电平、低电平。
我们通过给三极管的基极高低电平,实现对三极管集电极和发射机的导通性控制,这就是一个应用,这里我们以蜂鸣器模块为例。

蜂鸣器模块
蜂鸣器模块是最为基础的一个传感器,分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。
蜂鸣器的实质跟扬声器差不多,一些线圈+磁铁的方式,给线圈提供交流电,线圈在磁铁的作用下带动薄膜震动发出声音。
有源蜂鸣器的内部集成有震荡电路,可以将直流电信号转变为交流电信号从而发出声音。
但是由于内部的震荡电路频率是固定的,所以发出的声音频率是不可变,我们只能通过调节功率的大小实现对声音大小的控制。
无源蜂鸣器的内容没有震荡电路,我们需要使用交流电信号才能让其发出声音。
我们可以通过单片机的IO引脚产生指定频率的信号来驱动、也可以借助一些时钟芯片来产生周期性的变化电流来驱动。
通过频率的不同,发出的声音也是不同的,这也就是那些midi音乐的原理。
蜂鸣器模块由三根引脚,分别是VCC、GND两个供电引脚和IO信号引脚构成。
单片机的IO口不可以直接驱动,一是单片机的IO驱动电流不够可能无法发声(功率不足、音量过低),二是蜂鸣器的线圈会通过IO对单片机内部造成伤害。

所以这个时候我们需要来设计以一个驱动电路来实现控制。
三极管的三个极分别是基极、集电极、发射极,通过三极管分为NPN和PNP两种,分别如下。
我们将单片机的IO引脚接在三极管的基极(阀门),将蜂鸣器和三极管的集电极、发射机极连接。
单片机IO来控制基极、基极控制集电极和发射机是否导通、最终实现蜂鸣器驱动电路的设计。

这是使用S8050三极管实现的蜂鸣器驱动电路。S8050是一款小功率NPN型硅管,集电极-基极(Vcbo)电压最大可为40V,集电极电流为(Ic)0.5A。
IO在三极管施加高电平、控制三极管的集电极和发射极导通,VCC经过蜂鸣器、经过三极管的集电极和发射极、流向GND形成闭路(闭合的电路),蜂鸣器发出声音。
这也是最基础一个正逻辑、共阳性驱动电路。
根据三极管电压、电流的范围,我们可以将这个电路应用在更多的方面。
比如驱动一个功率大一点的LED、驱动一个直流电机等等,这一类属于是数字输出型、高电平触发型传感器驱动电路。
如果蜂鸣器是有源蜂鸣器,那么通过高低电平即可实现蜂鸣器的状态——“响和不响”;
如果蜂鸣器是无源蜂鸣器,我们在基极(IO引脚)施加频率脉冲信号时,根据三极管的特性,蜂鸣器会产生相应频率的声音。
这是一种高电平触发的传感器,那么有没有低电平触发的呢?
有的,大家可以在这个电路的基础上增加一个“反相电路”,又或者是使用PNP三极管即可实现。
但是低电平触发的传感器,需要在特定的场景下才能进行使用。
单片机IO的模式有以下几种:
  • 上拉模式:通过上拉电阻使引脚默认处于高电平。
  • 下拉模式:通过下拉电阻使引脚默认处于低电平。
  • 浮空模式:即引脚高低电平不明,默认可能处于高电平,也可能处于低电平。
当然还有推挽和开漏

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