容易忽略的電路細節——三極管驅動蜂鳴器
發布時間:2021-06-07 責任編輯:lina
【導讀】蜂鳴器是shi我wo們men在zai電dian路lu設she計ji中zhong使shi用yong的de常chang見jian的de一yi種zhong預yu警jing發fa聲sheng器qi件jian,我wo們men常chang使shi三san極ji管guan的de工gong作zuo於yu開kai關guan狀zhuang態tai來lai驅qu動dong它ta。然ran而er越yue簡jian單dan的de電dian路lu,很hen多duo人ren在zai設she計ji時shi往wang往wang越yue容rong易yi忽hu略lve細xi節jie,導dao致zhi實shi際ji電dian路lu中zhong蜂feng鳴ming器qi不bu發fa聲sheng、輕微發聲和亂發聲的情況發生。
蜂(feng)鳴(ming)器(qi)是(shi)我(wo)們(men)在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)常(chang)見(jian)的(de)一(yi)種(zhong)預(yu)警(jing)發(fa)聲(sheng)器(qi)件(jian),我(wo)們(men)常(chang)使(shi)三(san)極(ji)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)於(yu)開(kai)關(guan)狀(zhuang)態(tai)來(lai)驅(qu)動(dong)它(ta)。然(ran)而(er)越(yue)簡(jian)單(dan)的(de)電(dian)路(lu),很(hen)多(duo)人(ren)在(zai)設(she)計(ji)時(shi)往(wang)往(wang)越(yue)容(rong)易(yi)忽(hu)略(lve)細(xi)節(jie),導(dao)致(zhi)實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)蜂(feng)鳴(ming)器(qi)不(bu)發(fa)聲(sheng)、輕微發聲和亂發聲的情況發生。
我們在數字電路設計的中常常用三極管的開關特性把數字信號的“1”和“0”來轉化成實際電路中的“通”和“斷”,來驅動一些蜂鳴器、數碼管、繼電器等需要較大電流的器件。然而在使用的過程中,如果不在意細節,三極管就可能無法工作在正常的開關狀態。 終無法達到預期的效果,有時就是因為這些小小的錯誤而導致重新打板,導致浪費。
這(zhe)裏(li)小(xiao)編(bian)把(ba)自(zi)己(ji)使(shi)用(yong)三(san)極(ji)管(guan)的(de)一(yi)些(xie)經(jing)驗(yan)以(yi)及(ji)一(yi)些(xie)常(chang)見(jian)的(de)誤(wu)區(qu)給(gei)大(da)家(jia)分(fen)享(xiang)一(yi)下(xia),在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)一(yi)些(xie)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)麻(ma)煩(fan)。我(wo)們(men)來(lai)看(kan)幾(ji)個(ge)三(san)極(ji)管(guan)做(zuo)開(kai)關(guan)的(de)常(chang)用(yong)電(dian)路(lu)畫(hua)法(fa)。蜂(feng)鳴(ming)器(qi)我(wo)們(men)選(xuan)擇(ze)了(le)常(chang)用(yong)的(de)蜂(feng)鳴(ming)器(qi)。
今天,我們來討論一下增益帶寬積,下圖是運放內部晶體管的數學模型:

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,驅動信號取5V,電阻按照經驗可以取4.7K。假設三極管放大倍數為100,蜂鳴器的工作電流為20mA,即Ic=20mA。Ib=Ic/β=0.2 mA。當基極電流大於0.2 mA時,蜂鳴器均可正常發聲。a電路中的基極電流Ib=(5V-0.7V)/4.7K=0.9mA,大於0.2 mA,可以使蜂鳴器正常發聲。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,驅動信號是5VTTL電平。由於2N3906其他參數和2N3904基本一致,因此計算過程不再贅述。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射極。在c電路,假設基極電壓為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,那麼相應的Ib就小,很有可能Ib<0.2mA,Ic<20mA,無法驅動蜂鳴器。有人認為把R3的阻值減小,Ib就可以變大,大於0.2 mAshi,fengmingqijiukeyizhengchanggongzuo。danshifengmingqideyajianghennanhuozhi,erqieyouxiefengmingqideyajiangkenengbiandong,zheyangyilaijijidianzuzuzhijiuhennanxuanze,zuzhixuanzetaidajiuhuiqudongshibai,xuanzetaixiao,sunhaoyoubianda。d電路也會出現同樣的問題,所以不建議選用圖二的這兩種電路。

圖3
圖三這兩個電路,電路的驅動信號為3.3VTTL電平,常出現在3.3V的MCU電路設計中,如果不注意就很容易就設計出這兩種電路,而這兩種電路都是錯誤的。
先分析e電路,這是典型的“發射極正偏,集電極反偏”的放大電路,或者叫射極輸出器。當PWM信號為3.3V時,Ib=(3.3V-0.7V- UL)/4.7K,會出現和圖2中c電路中一樣的情況。
f電路也是一個很失敗的電路,首先這個電路導通是沒有問題的,當驅動信號為0V時,蜂鳴器可以正常動作。然而這個電路是無法關斷的,當驅動信號PWM為3.3V高電平的時候,Ube=5V-3.3V=1.7V, Ube>0.7V,三極管仍可以導通,於是蜂鳴器會一直響。那這個問題有辦法解決嗎?有,如果你的MCU支持OD(開漏)驅動方式,可以在開漏輸出後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斷了。
總結:
sanjiguanzuoweikaiguanqijian,suiranqudongdianluhenjiandan,yaoshidianlugongzuogengjiawendingkekao,haishibunengdiaoyiqingxin。weilebimianchucuo,gerenjianyishiyouxiancaiyongtuyidedianlu,jinliangbucaiyongtuerdedianlu,bimianshiyongtusandegongzuozhuangkuang。
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