【正文】 TL電路配合使用 繼電器隔離電路 圖 237 典型繼電器驅(qū)動(dòng)電路 圖 237為一個(gè)典型的繼電器驅(qū)動(dòng)電路， P1口的每一位經(jīng)一個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器 7406控制一個(gè)繼電器線圈。當(dāng)片口某一位輸出 1時(shí)候，繼電器 線圈上有電流 流過(guò)，則 繼電器動(dòng)作 ，反之，當(dāng)輸出為 0時(shí)，繼電器線圈上無(wú)電流流過(guò)，開(kāi)關(guān)恢復(fù)到原始狀態(tài)。 若 響應(yīng)速度要求不高 ，則適合采用繼電器隔離的開(kāi)關(guān)量輸出電路。由于繼電器線圈需要一定的電流才能動(dòng)作，所以必須在微機(jī)的輸出 I/O口（或外接輸出鎖存器 74LS273)與繼電器線圈之間接 7406或 75452等驅(qū)動(dòng)器 。 繼電器線圈是 電感性負(fù)載 。當(dāng)電路開(kāi)斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電感性浪涌電壓。所以在繼電器兩端要并聯(lián)一個(gè) 泄流二極管 以保護(hù)驅(qū)動(dòng)器不被浪涌電壓損壞。 三、直流負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 有功率管驅(qū)動(dòng)、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)、場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)。 圖 235 直流電源負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 集電極開(kāi)路（ OC）門(mén)驅(qū)動(dòng) 此電源必須加，負(fù)載才能正常工作 OC門(mén)的特點(diǎn)：既有電流放大功能，又有電壓放大功能的開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路 用途：通常用來(lái)驅(qū)動(dòng) 微型繼電器、 LED顯示等。 — 可以為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供更大的驅(qū)動(dòng)電流 晶體管是小功率管時(shí)驅(qū)動(dòng)能力為 1050mA 晶體管是中功率管時(shí)驅(qū)動(dòng)能力為 50500mA 需要更大的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)可以使用大功率管或者達(dá)林頓復(fù)合管 負(fù)載為感性時(shí)應(yīng)在負(fù)載上并聯(lián)續(xù)流保護(hù)二極管 OC門(mén)路外加晶體管驅(qū)動(dòng) 高輸入增益，高輸入阻抗 圖 (c)是功率場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管在制造中多采用 V溝槽工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)為 VMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 出現(xiàn) VMOS器件以后，中功率、大功率場(chǎng)效應(yīng)管就成為可能，因它構(gòu)成功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路只要求 微安級(jí)輸入電流，控制的輸出電流卻可以很大。 場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路 晶閘管只工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，使晶閘管導(dǎo)通 只需要極小的驅(qū)動(dòng)電流 ，一般 輸出負(fù)載電流與輸入驅(qū)動(dòng)電流之比大于 1 000，是較為理想的 大功率開(kāi)關(guān) 器件，通常用來(lái)控制交流大電壓開(kāi)關(guān)負(fù)載。由于 交流電屬?gòu)?qiáng)電 ，為了防止交流電干擾 ，晶閘管驅(qū)動(dòng)電路不宜直接與數(shù)字邏輯電路相連，通常采用 光電耦合器 進(jìn)行隔離，如圖 236所示。 晶閘管（可控硅）可分為單向晶閘管和雙向晶閘管 。 四、晶閘管交流負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 圖 236 交流負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 圖中 ，三態(tài)緩沖門(mén) 74LS244接成直通式，當(dāng) =0時(shí)，光電耦合器中的 發(fā)光二極管導(dǎo)通 ，外接 三極管 T截止 ， 雙向晶閘管導(dǎo)通 ，交流電源給 負(fù)載加電 。反之，當(dāng) =1時(shí)，負(fù)載斷電。外接發(fā)光二極管 LD用做開(kāi)關(guān)指示。 固態(tài)繼電器 (SSR)是采用固體元件組裝而成的一種新型 無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 器件，它有兩個(gè)輸入端用以引入控制電流，有兩個(gè)輸出端用以接通或切斷負(fù)載電流。 器件內(nèi)部有一個(gè)光電耦合器將輸入與輸出隔離 。輸入端 ( 2腳 )與光電耦合器的發(fā)光二極管相連，因此， 需要的控制電流很小 五、固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路 因此固態(tài)繼電器既有放大驅(qū)動(dòng)作用，又有隔離作用，很適合驅(qū)動(dòng)大功率開(kāi)光式執(zhí)行器件。 輸出端用 功率晶體管 做開(kāi)關(guān)元件的固態(tài)繼電器稱(chēng)為 直流固態(tài)繼電器 (DCSSR).如圖 238(a)所示，主要用于直流大功率控制場(chǎng)合。輸出端用 雙向可控硅 做開(kāi)關(guān)元件的固態(tài)繼電器稱(chēng)為 交流固態(tài)繼電器 (ACSSR)如圖 238(b)所示，主要用于交流大功率驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。 圖 238 直流 SSR與交流 SSR 五、固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路 SSR的輸入電路 SSR的輸入電路與 TTL、 CMOS等電路兼容，任何可以給出 TTL電平的開(kāi)關(guān)電路都可以用來(lái)驅(qū)動(dòng) SSR。TTL、 CMOS等集成電路控制 SSR有兩種方式。 a)輸入端 2接地電平，輸入端 1接控制信號(hào)。 SSR負(fù)載+TTL 或C M OSSSR 導(dǎo)通IC 輸出信號(hào)1234b)輸入端 1接正電源，輸入端 2接控制信號(hào)。 SSR負(fù)載+TTL 或CM OSSSR 導(dǎo)通IC 輸出信號(hào)1234+ Uc SSR的輸出電路 a)小電流負(fù)載 ACSSR可用于 220V、 380V等常用市電場(chǎng)合，輸出斷態(tài)電流一般小于 10mA，一般應(yīng)讓 ACSSR的 開(kāi)關(guān)電流至少為斷態(tài)電流的 10倍 ，負(fù)載電流如低于該值，則應(yīng)并聯(lián)電阻 RP,以提高開(kāi)關(guān)電流，如圖 239b所示。 b)電感性負(fù)載 對(duì)于電感性負(fù)載，當(dāng) SSR關(guān)斷時(shí)，因?yàn)榱鬟^(guò)的電感式負(fù)載的電流不能突變，有可能在電感兩端產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，導(dǎo)致 SSR輸出電路被燒壞，必須用續(xù)流二極管（直流負(fù)載）或者壓敏電阻（交流負(fù)載）保護(hù) SSR的安全。 a)直流電源驅(qū)動(dòng)直流電感負(fù)載 DCSSR+1234直流負(fù)載b)交流電源驅(qū)動(dòng)直流電感負(fù)載 整流全橋?qū)⒔涣麟娫醋優(yōu)橹绷麟娫? AC SS R+1234壓敏電阻交流負(fù)載c)交流電源驅(qū)動(dòng)交流電感負(fù)載 233 開(kāi)關(guān)量 I/O通道設(shè)計(jì)舉例 步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制（三相繞組），其轉(zhuǎn) 速取決于通電脈沖的頻率。 三相三拍 ABCA（正轉(zhuǎn)） ACBA（反轉(zhuǎn)） 三相六拍 AABBBCCCAA （正轉(zhuǎn)） AACCCBBBAA （反轉(zhuǎn)） 雙三拍： ABBCCAAB （正轉(zhuǎn)） ABCABCAB （反轉(zhuǎn)） 例一： 開(kāi)關(guān)量 I/O通道設(shè)計(jì)舉例 圖 2310 控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路 圖中 A、 B、 C是三相電機(jī)的三個(gè)繞組，分別由功放電路 3通以驅(qū)動(dòng)脈沖?，F(xiàn)采用六拍控制方式，端口輸出位的代碼和相位的通電繞組如表231所示。 表 231 輸出代碼和相應(yīng)的通電繞組 輸出代碼 通電繞組 0 0 1 （ 1H) A 0 1 1（ 3H） AB 0 1 0（ 2H） B 1 1 0（ 6H） BC 1 0 0（ 4H） C 1 0 1（ 5H） CA 由表可知， 若電路按一定的節(jié)拍依次送出 1H、 3H、 2H、 6H、 4H和 5H輸出代碼，則步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)； 若電路依次送出 1H、 5H、 4H、 6H、 2H和 3H則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。 例二、直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制 參見(jiàn)書(shū) P43 24 單元電路的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì) 主要考慮有電氣性能的相互匹配、信號(hào)耦合方式 和時(shí)序配合等。 241 電氣性能 的相互匹配 一、 阻抗匹配 設(shè) 負(fù)載阻抗 /信號(hào)輸出阻抗 若要實(shí)現(xiàn) 電壓 匹配則 若要實(shí)現(xiàn) 電流 匹配則 若要實(shí)現(xiàn) 功率 匹配則 ZZ /??1??1??1??241 電氣性能的相互匹配 二、負(fù)載能力匹配：增加一級(jí)驅(qū)動(dòng)電路 模擬電路中： 電壓跟隨器 、 功率集成電路 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出電路 數(shù)字電路：達(dá)林頓、單管射極跟隨器、單管反向器 因?yàn)槠?輸入阻抗高而輸出阻抗低 ,電壓跟隨器有起 緩沖、隔離、提高帶載能力 的作用 .. 舉個(gè)例子 ,有一放大器輸出電壓 Vo, 內(nèi)阻 Ro=1K歐，負(fù)載 R1=100歐， 那 R1上的電壓才 , 如果在兩者之間加一理想跟隨器，則 R1上的電壓便很接近 Vo，這樣，對(duì)放大器來(lái)說(shuō)是起了緩沖作用，隔離了較大的負(fù)載而又提高了帶載能力。 電壓跟隨器 集成功放 LM384 集成功放 LM384管腳說(shuō)明 : 14 電源端（ Vcc） 7 接地端（ GND） 1 12 接地端（ GND） 6 輸入端 （一般 2腳接地） 8 輸出端 （經(jīng) 500? 電容接負(fù)載） 1 接旁路電容（ 5 ?） 13 空腳（ NC） 集成功放 LM384 外部電路典型接法： 500? + ? ? 8 14 6 2 1 5? Vcc ui 8? 調(diào)節(jié)音量 電源濾波電容 外接旁路電容 低通濾波 ,去除高頻噪聲 輸入信號(hào) 輸出耦合大電容 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出電路 乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)： 電路中采用兩個(gè)晶體管： NPN、 PNP各一支；兩管特性一致。組成 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式射極輸出器 vi VCC T1 T2 vo +VCC RL iL NPN型 PNP型 乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放的缺點(diǎn) 存在交越失真 .帶前置放大級(jí)的功率放大器 甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 三、電平匹配： 若高低電平不匹配，則不能保證正常的邏輯功能，為此必須增加電平轉(zhuǎn)換電路 幾種電平標(biāo)準(zhǔn)介紹 雙極性 TTL電路（晶體管 晶體管邏輯電路） 特點(diǎn)；比較快的開(kāi)關(guān)速度、比較強(qiáng)的抗干擾力、 足夠大的輸出幅度、比較強(qiáng)的帶負(fù)載能力 DTL電路 （ Diode_Transistor Logic ,二極管 三極管邏輯） 是早期采用的一種電路結(jié)構(gòu)形式 特點(diǎn)：工作速度比較低，已經(jīng)被 TTL電路取代） HTL（ High Threshold Logic,高閾值邏輯） 優(yōu)特：噪聲容限比較高，有較強(qiáng)的抗干擾能力 缺點(diǎn)：工作速度比較低 應(yīng)用場(chǎng)合：多用在對(duì)工作速度要求不高而對(duì)抗干擾要求較 高的一些工業(yè)控制設(shè)備中，已經(jīng)幾乎完全被 COMS電路取代 ECL（ Emitter Coupled Logic,發(fā)射極耦合邏輯） 優(yōu)點(diǎn)：有極高的工作速度，輸出阻抗低、帶負(fù)載能力強(qiáng) 電路內(nèi)部開(kāi)關(guān)噪聲低、使用方便靈活 缺點(diǎn)：噪聲容限低、電路功耗大，輸出電平穩(wěn)定性較差 應(yīng)用場(chǎng)合：高速、超高速數(shù)字系統(tǒng)中 I2L（ Integrated Injection Logic,集成注入邏輯） 優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、集成度高、功耗低 缺點(diǎn)：輸出電壓幅度小、抗干擾能力差、工作速度低 應(yīng)用場(chǎng)合：主要用于制作大規(guī)模集成電路的內(nèi)部邏輯電路， 很少用來(lái)制作中、小規(guī)模集成電路產(chǎn)品 單極性 MOS集成電路 分類(lèi)： PMOS集成電路（由 PMOS管構(gòu)成的集成電路） NMOS集成電路（由 NMOS管構(gòu)成的集成電路） CMOS集成電路 （由 PMOS和 NMOS管構(gòu)成的互補(bǔ) plementary集成電路） PMOS集成電路特點(diǎn)：工作速度較低，已經(jīng)很少使用 NMOS集成電路特點(diǎn)：速度稍高、直流電源電壓較低、可以制造出 開(kāi)啟電壓較低的器件，仍然在使用中 COMS集成電路的特點(diǎn)：靜態(tài)功耗極低、工作速度較高、 抗干擾能力強(qiáng)，故被廣泛采用 說(shuō)明： VOL 表示輸出低電平的最高電壓 ， VIL 表示輸入低電平的最高電壓，VIH 表示輸入高電平的最低電壓， VOH 表示輸出高電平的最低電壓 TTL： TransistorTransistor Logic 三極管結(jié)構(gòu)。 Vcc： 5V； VOH=； VOL=； VIH=2V；VIL=。 因?yàn)? 5V之間還有很大空閑，對(duì)改善噪聲容限并沒(méi)什么好處，又會(huì)白白增大系統(tǒng)功耗，還會(huì)影響速度。所以后來(lái)就把一部分“砍”掉了。也就是后面的 LVTTL。 LVTTL又分 、 VTTL(Low Voltage TTL)。 LVTTL： Vcc： ； VOH=； VOL=；VIH=2V； VIL=。 更低的 LVTTL不常用就先不講了。多用在處理器等高速芯片，使用時(shí)查看芯片手冊(cè)就 OK了。 TTL使用注意： TTL電平輸入腳懸空時(shí)是內(nèi)部認(rèn)為是高電平。要下拉的話應(yīng)用 1k以下電阻下拉。 LVTTL： Vcc： ； VOH=； VOL=；VIH=； VIL=。 CMOS： Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。 Vcc： 5V； VOH=； VOL=；VIH=； VIL=。 相對(duì) TTL有了更大的噪聲容限，輸入阻抗遠(yuǎn)大于TTL輸入阻抗。對(duì)應(yīng) LVTTL，出現(xiàn)了LVCMOS，可以與 LVTTL直接相互驅(qū)動(dòng)。 LVCMOS： Vcc： ； VOH=； VOL=；VIH=；