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新手設計的電路到底能挑多少毛病?電路糾錯+詳細分析

硬件攻城獅 ? 來源:硬件筆記本 ? 作者:硬件筆記本 ? 2022-11-30 14:12 ? 次閱讀

公司來了幾個實習生,評審他們設計的電路之后,發現很多低級錯誤,挑兩個電路出來分析,目的是為了避免大家犯類似的錯誤。

電路一、三極管驅動電路

為了描述簡單,我們假設驅動LED

19ab061a-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖1 三極管驅動電路

該電路有三個問題:

1.1、PNP三極管無法關閉

19c842ca-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖2 PNP三極管無法關閉

當輸入低電平時,三極管開通,LED正常點亮。

當輸入高電平時,Vbe=5V-3.3V=1.7V>0.7V,三極管開通,LED正常點亮。

所以三極管無法關閉。

1.2、NPN三極管不能正常工作

19d41d02-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖3 NPN三極管不能正常工作

當輸入低電平時,三極管關斷,LED不亮。

當輸入高電平時:

Vbe=3.3V-0.7V=2.6V,三極管開通;

開通后Ve≈5V,Vbe≈3.3V-5V<0.7V,三極管關閉;

之后不停的自動開關,不能正常工作。

1.3、負載LED位置放錯

19df0c76-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖4 負載LED位置放錯

兩個電路的負載LED都接在三極管的發射極,以NPN三極管電路分析

假設驅動信號高電平為5V,當負載不是LED時,負載上的壓降設為UL,

基極電流Ib=(5V-0.7V-UL)/4.7K,

其中UL的大小是不定的,所以基極電流Ib也是不定的,很可能導致三極管無法工作在飽和狀態,使得負載無法被驅動。

正確的電路如下(負載放在集電極一側):

19eb79fc-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖5 正確的驅動電路

電路二、推挽電路

電路設計的是一個推挽電路,主要由一個NPN和一個PNP三極管組成。

19f7de36-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖6 錯誤的推挽電路

該電路主要有兩個問題:

2.1、邏輯反

一般的邏輯是輸入高電平,輸出為高電平;輸入低電平,輸出為低電平。

當輸入高電平12V時,下管Q2導通,

電流走向:Vout→Q2→GND,輸出為低電平。

1a11816a-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖7 輸入高電平,輸出低電平

當輸入低電平0V時,上管Q1導通,

電流走向:12V→Q1→Vout,輸出為高電平。

1a24176c-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖8 輸入低電平,輸出高電平

2.2、有直通風險

如果單獨輸入0V或12V,那么該電路沒有問題。但輸入信號是變化的,電壓信號高低電平的跳變有過渡的過程。

1a323266-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖9 0~12V高低電平有個跳變過程

所以在中間某個電壓,例如輸入電壓為6V時,上管Q1和下管Q2同時導通(直通),毫無疑問,管子一定會炸。

1a453258-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖10 驅動電壓為6V,上下管同時導通

正確的電路如下

1a53c41c-706b-11ed-8abf-dac502259ad0.png

圖11 正確的推挽電路

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:新手設計的電路到底能挑多少毛病?電路糾錯+詳細分析

文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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