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晶体管9014、3DU5在 红外光控电子小姐 玩具设计中起什么作用？

3.1 模拟电子电路设计. 晶体管9014、3DU5在 红外光控电子小姐 玩具设计中起什么作用？. 模拟电子电路设计部分 3.1 .1 晶体管 3. 1. 2 光 敏 三极管 3. 1. 3 光电耦合器. N. P. 集电极. C. C. N. P. P. N. B. B. 基极. E. E. 发射极. 模拟电子电路设计部分. § 3 . 1.1 双极型晶体管. 一、 晶体管的结构及类型. 集电极. NPN 型. PNP 型. 基极. 发射极. N. C. 集电极. P. N. B. 基极. E. 发射极.

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晶体管9014、3DU5在 红外光控电子小姐 玩具设计中起什么作用？

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Presentation Transcript

  1. 3.1 模拟电子电路设计 晶体管9014、3DU5在红外光控电子小姐玩具设计中起什么作用？

  2. 模拟电子电路设计部分3.1.1晶体管3.1.2 光敏三极管3.1.3 光电耦合器

  3. N P 集电极 C C N P P N B B 基极 E E 发射极 模拟电子电路设计部分 §3.1.1双极型晶体管 一、晶体管的结构及类型 集电极 NPN型 PNP型 基极 发射极

  4. N C 集电极 P N B 基极 E 发射极 模拟电子电路设计部分 集电区：面积较大 基区：较薄，掺杂浓度低 发射区：掺 杂浓度较高

  5. N C 集电极 P N B 基极 E 发射极 模拟电子电路设计部分 集电结 发射结

  6. 基区空穴向发射区的扩散可忽略。 C IBE N IE B P N E 模拟电子电路设计部分 发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。 二、工作原理(NPN) EC 进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。 RB EB

  7. ICE IC=ICE+ICBOICE ICBO C IBE N IE B P N E 模拟电子电路设计部分 从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。 集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。 EC RB EB

  8. ICBO ICE IC=ICE+ICBOICE IB C IBE N IE B P EC N E RB EB 模拟电子电路设计部分 IB=IBE-ICBOIBE

  9. 模拟电子电路设计部分 ICE与IBE之比称为电流放大倍数 要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。

  10. 模拟电子电路设计部分 电流方向和各极极性： NPN型三极管 PNP型三极管 IE=IB+IC 仿真演示

  11. i μ = 100 A iC/ mA B 4 80 3 60 2 40 1 20 0 0 6 8 2 4 uCE/ V 三、三极管的工作状态 1、放大区：发射结正偏，集电极反偏 a. UCE>UBE b. IC=βIB 放大区 c. IC与UCE无关

  12. i μ = 100 A iC/ mA B 4 80 3 60 2 40 1 20 0 0 6 8 2 4 uCE/ V 2、饱和区：发射结正偏 集电结正偏 a. UCE≤UBE b. IC＜βIB 饱和区 c. UCE增大， IC增大 放大区 3、截止区：发射结零偏或反偏， 集电极正偏 截止区 a. IB≈0 d.UCE<=0.3v b. IC≈0

  13. 四、晶体管在实际应用中的作用 晶体三极管的主要作用是放大、开关、振荡、可变电阻和阻抗变换等。 (1)放大是晶体三极管最主要的作用 图2为晶体三极管放大电路，输入信号Ui经耦合电容C1加至晶体三极管VT基极使基极电流Ib。随之变化，进而使集电极电流Ic相应变化，变化量为基极电流的β倍，并在集电极负载电阻Rc上产生较大的压降，经耦合电容C2隔离直流后输出，在输出端便得到放大了的信号电压Uo。因此输出电压Uo与输入电压Ui相位相反。

  14. 仿真演示

  15. (2)晶体三极管可以用作电子开关 能不能用干簧管开关直接控制电动机的转与停呢？玩具电动机是常用的动力装置，它能够把电能转换为机械能，可用于小电风扇转动、玩具车行驶控制、飞机的启降等执行功能。通常玩具直流电动机工作电压低，虽然在1.5～3V就可以启动，但起动电流较大（1～2安培），如果用触点负荷仅为几十毫安的干簧管进行开关控制，将大大缩短其使用寿命。因此，在玩具控制电路中，常使用电子开关来控制电动机的工作状态。三极管电子开关电路见图4.

  16. B A C D (3)晶体三极管可以构成振荡电路。 + +

  17. 假设 流经R2的电流比R1的大，经过Q2的B放大则致使流D1和R3，同时使Q2的集电 极电位下降，那么C1的两端电位出现了电位差，由于电容的两端电压，不允许突变，则致使Q1的基极电位下降，使Q1的集电极电压上升，经C2使Q2的基极 电位升高，使Q3的集——射电流更大，形成正反馈，此过程就将将均处于放大状态的Q1，Q2，分别向截止和饱和状态过度。当Q2饱和时，集电极电压稳定不 变，且电流也不受控于基极，那么，电源会经R1向C1充电，使Q1的基极电位上升，造成集电极电位下降，同理C2两端电位也不可以瞬间变化。则致使Q2的 基极电位下降，使Q2的集电极电位上升，经过C1必将会使Q1电位上升，形成正反馈。使Q1Q2分别处于截止、饱和状态向饱和、截止过度。就这样两个三极 管交替的饱和截止，则使D1D2交替闪烁，形成振荡。

  18. (4)晶体三极管还具有阻抗变换的作用 图5为射极跟随器电路，由于电路输出信号自晶体三极管VT的发射极取出，输出电压全部负反馈到输入端，所以射极跟随器具有很高的输入阻抗Zi和很低的输出阻抗ZO常用作阻抗变换和缓冲电路。 光控电子小姐

  19. §3.1.2 光敏三极管 一、工作原理 光敏三极管有PNP型和NPN型两种，如图。其结构与一般三极管很相似，只是它的发射极e一边做的很大,以扩大光的照射面积,且其基极b不接引线。当集电极c加上正电压,基极开路时,集电极处于反向偏置状态，集电极电流为原始光电流的β倍，故其具有电流放大作用。

  20. c (+) e c e (–) 3DU5C 符号 外型 IC =（ 1+）IB  = 100 ~ 1000 如3DU5C： 最高工作电压 30V 暗电流 < 0.2A 光电流 3mA 有3AU、3DU系列

  21. 泄流二极管，在继电器脱电时，使线圈自感电动势形成放电回路且限幅为0.7V，从而使三极管免受过大的uCE。泄流二极管，在继电器脱电时，使线圈自感电动势形成放电回路且限幅为0.7V，从而使三极管免受过大的uCE。 二、应用举例 1. 开关电路 直接驱动式，能提 供 3 mA的光电流。 三极管 T用于放大驱动电流。

  22. 2. 测速电路

  23. c e + – §3.1.3光电耦合器 一、基本原理 受光器件 光电三极管 发光器件 LED 实现电 - 光 - 电 传输和转换 特点：电隔离，信号单向传输。抗干扰和噪声，响应速度快，使用方便。

  24. 常见光电耦合器件

  25. c e + – 二、主要参数 1. 输入参数。即LED的参数 2. 输出参数。与光电管同，其中： （1）光电流 指输入一定电流（10 mA），输出接一定负载（约 500 ）和一定电压（10 V）时输出端产生的电流。 （2）饱和压降 指输入一定电流（20 mA），输出接一定电压（10 V）,调节负载使输出达一定值( 2 mA )时时输出端的电压( 通常为 0.3 V )。 与LED和光敏三极管的位置有关 3. 传输参数 （1）电流比-----指直流状态下，输出电流与输入电流之比。一般 < 1。 （2）隔离电阻-----指输入输出间绝缘电阻。 （3）极间耐压-----指发光管光电管间的绝缘耐压，一般在500 V以上。

  26. 三、类型、特点和用途 普通光电耦合器 线性光电耦合器 ------用作光电开关。 分类： ------输出随输入成线性比例变化。 抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长。 用作线性传输时失真小、工作频率高； 用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高。 特点： 用途： 实现电平转换、电信号电气隔离。

  27. 工业系统 传感电路 R1 输入 计算机 系统 执行机构 传输线 R2 输出 四、应用举例 1. 计算机接口电路示意图 线性光电耦合器 功能： （1）双向数据实时传输； （2）隔离，防止现场干扰窜入计算机； （3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求。

  28. 低电平 高电平 VCC1 低电平 低电平 高电平 2. 光耦合器组成的开关电路 功能： （1）实现脉冲传输； （2）实现电平转换。 示例

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