開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目報(bào)告書實(shí)驗(yàn)名稱開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)日期2012年11月25日姓名專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)1101班一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄔ敿?xì)指明輸入輸出）1.最大開(kāi)關(guān)頻率10KHz（不加輸出負(fù)載）；2.其輸出用以控制繼電器的通斷（輸入信號(hào)1Hz）；3.有效輸入控制電壓Vin0.7V或Vin4.3V；4.設(shè)計(jì)兩種開(kāi)關(guān)電路：高電平飽和導(dǎo)通、低電平飽和導(dǎo)通；二、實(shí)驗(yàn)原理（詳細(xì)寫出理論計(jì)算、理論電路分析過(guò)程）1、BJT的選型：設(shè)計(jì)中的BJT管選擇較為常見(jiàn)的8050三極管。從網(wǎng)上查的資料可以得到8050一些參數(shù)。Power dissipation(最大耗散功率): Pc=0.625W (T=25)Col

2、lector current(集電極最大電流)： ICM=0.5ADC current gain(直流增益)： 10 到60倍 Transition frequency(特征頻率): fT=150MHzCollector-base voltage (集電極-基極擊穿電壓): V(BR)CBO : 40VCollector-emitter breakdown voltage(集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓 ): V(BR)CEO：25V 以上參數(shù)滿足開(kāi)關(guān)電路的設(shè)計(jì)要求，所以選擇8050三極管設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電路。實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)兩種電路，一種采用8050，另一種采用85502、輸入為高電平飽和導(dǎo)通的電路結(jié)構(gòu)如下

3、圖一所示：圖一 3. 輸入為低電平飽和導(dǎo)通的電路結(jié)構(gòu)如下圖二所示：圖二4、元件參數(shù)的確定 設(shè)定電路中的一些參數(shù)如下：電源電壓 Vcc = 5V輸入信號(hào) Vpp=5V 的方波信號(hào)1.確定偏置電路電阻R1的確定： 如果能使基極電流達(dá)到集電極電流的1/倍，晶體管將處于導(dǎo)通狀態(tài)。考慮到的分散性或者基極電流受溫度影響的因素（因?yàn)閂be具有溫度特性，所以基極電流也隨溫度變化），因使流過(guò)基極的電流稍大些。通常設(shè)為晶體管的最低值計(jì)算得到的基極電流的1.52倍以上。8050的最小為10，由于8050的耐流比較大，取集電極電流為20mA，所以去基極電流約為1-2mA，三極管導(dǎo)通時(shí)，基極點(diǎn)位Vd=0.6V，由于輸入

4、信號(hào)為Vpp=5V的方波，所以取電阻R1的阻值為2002、偏置電路電阻R2的確定：R2是輸入端開(kāi)路時(shí)確保晶體管處于截至狀態(tài)的電阻。如果R2過(guò)大，將容易收到噪聲的干擾，過(guò)小則在晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)會(huì)有無(wú)用電流流過(guò)R2，所以設(shè)定R2約為1M。3、電阻R3的確定： R3取較小的時(shí)候開(kāi)關(guān)特性較好，所以選取R3約為100。4、當(dāng)為發(fā)射極輸出的時(shí)候，當(dāng)輸入高電平時(shí)，晶體管導(dǎo)通，VoVi-Vgs，輸出為高電平，當(dāng)輸入為低電平時(shí)，三極管處于截至狀態(tài)，此時(shí)Vo為0，輸出低電平。5、所以最終參數(shù)確定如下： 1.從集電極輸出： 1.Vcc=5V 2.R1=200 K 3.R2=1M所以集電極輸出電路電路圖如圖三所示

5、：圖三2.同理低電平飽和導(dǎo)通根據(jù)相同的方法可以計(jì)算得到，低電平飽和導(dǎo)通的參數(shù)最終確如下： 1. Vcc=5V 2. R1=2.7K 3. R2=1M 所以發(fā)射極輸出電路電路圖如圖四所示： 圖四二當(dāng)用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的通斷： 實(shí)驗(yàn)原理：1. 由于繼電器的線圈本身有電阻，驅(qū)動(dòng)繼電器的時(shí)候需要的電壓較大，一般為幾十毫安，所以將繼電器當(dāng)成負(fù)載直接接在集電極，當(dāng)輸入高電平的時(shí)候有電流通過(guò)繼電器線圈，吸合繼電器，電路接通。當(dāng)輸入信號(hào)是低電平的時(shí)候，三極管截至，沒(méi)有電流通過(guò)三極管，因而電路斷開(kāi)。用一個(gè)發(fā)光二極管指示繼電器的斷開(kāi)與吸合。2. 由于當(dāng)開(kāi)關(guān)的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者電感性負(fù)載的時(shí)候，在截?cái)嗔鬟^(guò)負(fù)載的電流時(shí)

6、（晶體管進(jìn)入截至狀態(tài)的時(shí)候）會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)（楞次定則）。這時(shí)產(chǎn)生的電壓非常高。當(dāng)這種電壓超過(guò)晶體管的集電極-基極間，集電極-發(fā)射極間電壓的最大額定值時(shí)，晶體管將會(huì)被擊穿，所以在在電路中在繼電器線圈上并聯(lián)一個(gè)二極管，防止晶體管被擊穿。3. 電路參數(shù)的確定由于繼電器的線圈電阻約為70歐，上面的電路參數(shù)可以滿足繼電器電路的要求，由于輸入有效信號(hào)vin>4.3v,或者vin<0.7v。驅(qū)動(dòng)繼電器的時(shí)候?qū)⒗^電器串聯(lián)在三極管的發(fā)射極，上面設(shè)計(jì)的電路可以滿足題目的要求。三、實(shí)驗(yàn)步驟 1、分析實(shí)驗(yàn)要求，確定電路基本結(jié)構(gòu)。 2、通過(guò)計(jì)算確定電路參數(shù)。 3、電路焊接。 4、電路調(diào)試，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察

7、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 5實(shí)驗(yàn)分析。 6. 完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.低電平飽和導(dǎo)通電路： 當(dāng)輸入信號(hào)為高電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，Vo輸出為低電平，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平的時(shí)候，三極管截至，此時(shí)輸出Vo為高電平。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率為100KHZ的時(shí)候，輸出信號(hào)的占空比在45%左右，此時(shí)電路的開(kāi)關(guān)特性還比較好，三極管開(kāi)關(guān)頻率特性較好。 2.高電平飽和導(dǎo)通電路： 當(dāng)輸入為高電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，此時(shí)輸出為高電平，當(dāng)輸入為低電平的時(shí)候，三極管截至，此時(shí)輸出為低電平。從發(fā)射極輸出的開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)速度比從集電極輸出快，所以當(dāng)電路的輸入信號(hào)頻率高于200KHZ的時(shí)候，輸出信號(hào)的占空比仍在45%左右，開(kāi)關(guān)頻率特性較好。 3.驅(qū)動(dòng)電磁繼電器的電路： Vin<0.7有效電路，當(dāng)輸入大于0.7V時(shí)，繼電器不導(dǎo)通，當(dāng)輸入小雨0.7V時(shí)，繼電器導(dǎo)通。Vin>4.3V有效電路，當(dāng)輸入小于4.3V時(shí)，繼電器不導(dǎo)通，當(dāng)輸入大于4.3V時(shí)，繼電器吸合導(dǎo)通。所以開(kāi)關(guān)電路滿足題目的開(kāi)關(guān)要求。五問(wèn)題總結(jié)1。由于不同的實(shí)際情況對(duì)開(kāi)關(guān)電路的速度要求不同，所以在實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇特定要求的開(kāi)關(guān)電路，確定特定的開(kāi)關(guān)速度。.在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該對(duì)電路的