[工學(xué)]機電一體化課件(參考版)
2025-02-19 10:40本頁面
【正文】 FET Vds Rds(導(dǎo)通） 恒定 Id 功率 Pd(max) 1RF510 100 16 20 1RF530N 100 60 63 1RF540 100 110 150 1RF540N 100 110 94 1RF610 200 10 20 ?，F(xiàn)利用 n型增強型 MOSFET管設(shè)計一電源切換電路。Vout=Vin(管的電阻極小可以忽略 ) ? 思考：為什么要大于模擬信號最大值？ 習(xí)題 Vin=5V和 Vin=0V時， Vout的輸出電壓？ 解：上面是 p型增強型 MOSFET 下面是 n型增強型 MOSFET. 當 Vin=5V時，上管截止，下管導(dǎo)通，Vout=0V 當 Vin=0V時，上管導(dǎo)通，下管截止，Vout=Vcc 作業(yè) 對于 n型增強型 MOSFET，確定若閾電壓為 2V時， 管處于哪個工作區(qū) (1)Vgs=2V,Vds=5V (2)Vgs=4V,Vds=5V (3)Vgs=7V,Vds=5V (4)Vgs= 設(shè)計實例：電源切換 假設(shè)數(shù)字器件輸出為集電極開路輸出，它可工作在開關(guān)狀態(tài)，其驅(qū)動能力為毫安級。 ? Vgs2=Vdd,則飽和導(dǎo)通。 場效應(yīng)管（ FET） ? 圖中 G表示柵極， S表示源極， D表示漏極， B表示襯底 ? 柵極或襯底箭頭的方向區(qū)別 P溝道 (向外 ),N溝道 (向內(nèi) ) N型耗盡型 JFET P型耗盡型 JFET P型增強型 MOSFET N型增強型 MOSFET ? 若柵極接地 (Vg=0),則管截止。 ? 下面左圖是不正確的光隔離器的接法。其輸入和輸出是兩個獨立的電源。 光電管和光隔離器 ? Led通常與光電晶體管成對使用，用來探測。 將輸入信號先經(jīng)過二極管箝位器檢測，只有信號超過設(shè)定電平 E1時，才產(chǎn)生脈沖，再經(jīng)倒相器便得到復(fù)原信號。 三極管倒相器 V，三極管導(dǎo)通，輸出 v0=0 V，三極管截止，輸出 v0=E 負脈沖不倒相。 單片機繼電器驅(qū)動 用 PNP倒相，這時變?yōu)榈碗娖津?qū)動。 存在問題是： R2在引腳低電平時，將產(chǎn)生流入引腳的灌電流，這是無謂功耗。 單片機繼電器驅(qū)動 對大于 5V的驅(qū)動電壓的器件， PNP驅(qū)動電路就無法使用。這種驅(qū)動電路所提供的驅(qū)動電流小，而無用功耗又大。 單片機繼電器驅(qū)動 這種射極輸出驅(qū)動電路是 錯誤的。 這時一般采用 PNP進行電流放大。 問使 LED接通并使晶體管維持完全飽和需要多大的最小穩(wěn)態(tài)電壓Vin? 作業(yè)題 假定晶體管放大系數(shù) 100，計算使晶體管完全飽和最小穩(wěn)態(tài)電壓 Vin及最終電壓 Vout? 繼電器驅(qū)動 下面兩種驅(qū)動電路哪種好？（續(xù)流二極管未畫出） Vin=5V,Vcc=12V,hfe=100,Rrelay=500 下面兩種驅(qū)動電路哪種好？對左圖 假設(shè)其工作在放大區(qū)，那么 Ib=()/20K=Ic=hfe*Ib=Vrelay=Ic*Rrelay=*5/2 Vce=VccVrelay=* = 可見確定工作在放大區(qū) 這時，驅(qū)動電流為*1000/200= 下面兩種驅(qū)動電路哪種好？對右圖 假設(shè)其也工作在放大區(qū)，那么 Ib=()/R1 Ic=hfe*Ib=Ve/Rrelay ()= ()*hfe/20K=Ve/Rrelay ()/200=Ve/500 Ve= Ic=Vce== 下面兩種驅(qū)動電路哪種好？對右圖 對于左圖，其驅(qū)動電流為： ,加在三極管上的電壓為 對于右圖 ，其驅(qū)動電流為： ,加在三極管上的電壓為 兩個三極管功耗（無用功）分別為： *= *= 可見左圖電路好，其提供驅(qū)動電流大，且無用功耗低。 2N3904npn參數(shù)：最大集電極電流 =200mA,Vce(飽和 )=,hfe=100 解：要使 LED亮， Ic=10mA,管應(yīng)工作在飽和狀態(tài)，則 Vce=,因此 , R1=()/10mA=280歐，取200歐 則 Ic=14mA。 如何確保晶體管處于飽和狀態(tài) 2N3904是一種通用放大器和開關(guān)的小信號晶體管，其參數(shù)： 最大集電極電流 =200mA,Vce(飽和 )=,hfe=100,采用下面電路中，使晶體管飽和所需的最小輸入電壓要多大？ Vc=10V,Rc=1k,Rb=10k 解： Vce(飽和 )=,因此， Ic必須為： Ic=()/1k= 所以 Ib最小應(yīng)為：Ib=Ic/hfe=Vbe=(BE應(yīng)正向偏置 ) 所以， Ib=()/10k 最小輸入電壓為： Vinmin=+= 晶體管開關(guān)電路 ? Vbe,管截止 ,Vout=Vc ? Vbe=,管導(dǎo)通 ,Vout=0或 ? 設(shè)計準則： VcVbVe。 在截止區(qū)， Vbe,Ib=0. Icmax=()/Rc 晶體管（ 3） ? 晶體管的功能 (傳動裝置驅(qū)動電路的達林頓連接 ) 通斷轉(zhuǎn)換是微機的工作基礎(chǔ)，在機電一體化應(yīng)用中，更應(yīng)注重這種開關(guān)設(shè)計。其電流電壓關(guān)系： ? 晶體管的共發(fā)射極特性 使 Ib固定，改變 Rc，使 Vce變化，得到一條 VceIc關(guān)系曲線。同時，如果接多個 led,將超過口的灌電流容限，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。但是當 平時，口內(nèi) FET導(dǎo)通接地電路中電流 5/1K=5mA,將全部流入單片機。 此時， P口中的上拉電阻也將消耗電流，但其阻值很大，消耗電流 極小 單片機驅(qū)動 LED ? D2接法，光靠 P口內(nèi)的上拉電阻產(chǎn)生的拉電流不足驅(qū)動 LED，拉電流為 :(52)/300K =, 因此。 當超過這些數(shù)值范圍時
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