[工學(xué)]機(jī)電一體化課件-閱讀頁(yè)
2025-03-03 10:40本頁(yè)面
【正文】 二極管穩(wěn)壓器是便宜而有效的解決方案。 100uF 10uF 發(fā)光二極管 ? 發(fā)光二極管 LED是常用的指示器件 ? LED管的壓降約為 2V，驅(qū)動(dòng)電流為 10mA，超過(guò) 20mA管子將損壞。 其阻值為： R=(52)/10mA=300歐 作業(yè)題 ? 一個(gè)數(shù)字電路可輸出相對(duì)于地為 0V或 5V的電壓，設(shè)計(jì)一個(gè)利用這一輸出來(lái)接通和關(guān)斷 LED的電路，假定 （ 1） LED沒(méi)正向壓降且能通過(guò)最大為 50mA電流 (2) LED有 2V正向壓降且能通過(guò)最大為 50mA電流 作業(yè)題解 （ 1） R1≥5V/50mA=100歐 （ 2） R1 ≥(52)/50mA=60歐 數(shù)字電路輸出 51單片機(jī) P1口結(jié)構(gòu) P1口的一位由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成 準(zhǔn)雙向口。 D Q CLK Q 讀 鎖存器 內(nèi)部總線 寫(xiě) 鎖存器 讀 引腳 VCC R T P1口引腳 51單片機(jī) P口的驅(qū)動(dòng)能力 對(duì) AT89C51， P口輸出低電平時(shí)，單個(gè)引腳最大灌電流為 10mA,一個(gè)口 (P1,P2,P3)總灌電流為 15mA,P0口總灌電流為 26mA,全部 4個(gè)口總灌電流為 71mA. P口輸出高電平時(shí)，拉電流不到 1mA。 單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED ? D1接法驅(qū)動(dòng)時(shí)， P口輸出低電平，則D1發(fā)光，此時(shí) P口中 FET導(dǎo)通，灌電流為： (52)/1K = 3mA。應(yīng)外接上拉電阻，這樣可產(chǎn)生 3mA的驅(qū)動(dòng)電流。這將產(chǎn)生無(wú)用的功耗。 思考一下，增大 R2電阻或減小R2電阻有什么后果？ 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管 應(yīng)采用共陽(yáng)接法 二極管箝位電路 VE時(shí)，輸出 v0=vE VE時(shí)，輸出 v0=0 這是截取比電壓 E大的輸入信號(hào) 輸入信號(hào) v 輸出信號(hào)v0 決定脈沖檢測(cè)電平的電壓 VE時(shí)接通 VE時(shí)截止 設(shè)振幅為 V的正弦波電壓加在上述電路上，其輸出波形是怎樣的？E=3V,V=10. 二極管箝位電路 輸入信號(hào) v 輸出信號(hào)v0 VE時(shí)接通 VE時(shí)截止 VE時(shí)，輸出 v0=0 VE時(shí)，輸出 v0=vE 這是截取比電壓 E小的輸入信號(hào) 二極管箝位電路 輸入信號(hào) v 輸出信號(hào)v0 輸出比 E1小的信號(hào) VE1時(shí)，輸出 v0=E1 E1VE2時(shí)，輸出 v0=v VE2時(shí)，輸出 v0=E2 這是截取電壓 E1和 E2之間的輸入信號(hào) 輸出比 E2大的信號(hào) 晶體管（ 1） ? 兩種類(lèi)型， NPN和 PNP。曲線間隔反映放大的倍數(shù) 在放大區(qū) ,VceIc曲線接近水平 ,Ic受 Ib控制 ,Ic=βIb, VceVbe 在飽和區(qū)， Ic由 Rc決定，此時(shí) Vbe=， Vce=,稱(chēng)作飽和壓降。 在設(shè)計(jì)晶體管開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)確保晶體管在接通時(shí)完全飽和，這時(shí) Vce最小，對(duì)于給定的 Ic，管的耗散功率 Ic*Vce最小。Vbe= Vin 確保管子飽和，先確定 Ic,再估計(jì) Ibmin=Ic/hfe, 一般應(yīng)保證 Ib是 Ibmin的 5~10倍，然后確定輸入電壓或輸入電阻 設(shè)計(jì)實(shí)例： LED開(kāi)關(guān) 數(shù)字器件輸出電壓為 0V或 5V，其最大輸出電流為 5mA,LED正向偏置時(shí)有 2V壓降，點(diǎn)亮 LED要 10mA電流，利用2N3904npn晶體管，設(shè)計(jì)一開(kāi)關(guān)電路控制 LED燈。 故 Ib至少應(yīng)為 Ic/100=全裕度 10，則 Ib=. 因此， 當(dāng) Vin=5V時(shí)， Vbe= R2=()/=3K歐 R1 R2 習(xí)題 (同學(xué)們做一下） 假定 LED正偏電壓為 1V，放大系數(shù) 100，計(jì)算使 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? 習(xí)題解 VQ1=Vled+V飽和 =1V+= IR5=()/330= I2min=IR5/100= V8=Vled+VB=1+= I1=I2+I3 (VminV8)/1k= +I2min Vmin=++ = I1 I2 I3 作業(yè)題 假定 LED正偏電壓為 2V，晶體管飽和時(shí)有 發(fā)射極壓降。 單片機(jī)繼電器驅(qū)動(dòng) 單片機(jī)的輸出端口引腳不論是灌電流還是拉電流均無(wú)法驅(qū)動(dòng)繼電器、小型直流電機(jī)、蜂鳴器等。為什么不采用NPN？ 因?yàn)?PNP是用灌電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)（引腳低電平時(shí)，外設(shè)動(dòng)作）。理由同上分析。雖然對(duì)小電流的器件可以工作，但不穩(wěn)定。 這時(shí)一般采用 NPN，引腳輸出高電平驅(qū)動(dòng)。 ，引腳是輸出高電平，這將造成繼電器吸合或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 單片機(jī)繼電器驅(qū)動(dòng) 用光電耦合器驅(qū)動(dòng)， R3應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選取。 原信號(hào)受到噪聲污染，經(jīng)過(guò)倒相器將得到波形的整形，但也產(chǎn)生不必要的脈沖。 達(dá)林頓晶體管 ? 這種管的電流增益為兩個(gè)單獨(dú)晶體管增益的積，其值可超過(guò)10000，它們經(jīng)常出現(xiàn)在機(jī)電一體化系統(tǒng)的電路中。 ? 也可以構(gòu)成光隔離器。提供驅(qū)動(dòng)和屏蔽噪聲。 設(shè)計(jì)實(shí)例：機(jī)器人掃描頭方位角跟蹤 機(jī)器人裝備有一激光掃描頭，用于探測(cè)周?chē)h(huán)境，掃描頭用直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 360旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)在要用單片機(jī)檢測(cè)跟蹤掃描頭的方位角，大家設(shè)計(jì)一個(gè)能提供數(shù)字輸出的傳感器。 ? 若 Vgs2V,則 Vds開(kāi)始增加，進(jìn)入工作區(qū) ? 若 Vgs2Vdd,進(jìn)入飽和區(qū)， Id不隨Vds而改變，漏源電阻最小 (小于 5歐 ) 場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用 (電源切換電路 ) ? Vg0,則管截止。此時(shí)要計(jì)算漏極電流及功耗 場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)用 (模擬開(kāi)關(guān)電路 ) ? Vin是正模擬信號(hào) ? Vg=0時(shí)，管截止， Vout=0V ? Vgs2Vinmax,則飽和導(dǎo)通。而驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需要電壓為 10V，電流為 10A。以下為可選的各種 MOSFE
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