開關電路設計5頁

1、創(chuàng)新實驗項目報告書實驗名稱開關電路設計日期2012年11月25日姓名專業(yè)電子科學與技術1101班一、實驗目的（詳細指明輸入輸出）1.最大開關頻率10KHz（不加輸出負載）；2.其輸出用以控制繼電器的通斷（輸入信號1Hz）；3.有效輸入控制電壓Vin0.7V或Vin4.3V；4.設計兩種開關電路：高電平飽和導通、低電平飽和導通；二、實驗原理（詳細寫出理論計算、理論電路分析過程）1、BJT的選型：設計中的BJT管選擇較為常見的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)Collector curren

2、t(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)滿足開關電路的設計要求，所以選擇8050三極管設計開關電路。實驗要求設計兩種電路，一種采用8050，另一種采用85502、輸入為高電平飽和導通的電路結構如下圖一所示：圖一 3. 輸入

3、為低電平飽和導通的電路結構如下圖二所示：圖二4、元件參數(shù)的確定 設定電路中的一些參數(shù)如下：電源電壓 Vcc = 5V輸入信號 Vpp=5V 的方波信號1.確定偏置電路電阻R1的確定： 如果能使基極電流達到集電極電流的1/倍，晶體管將處于導通狀態(tài)。考慮到的分散性或者基極電流受溫度影響的因素（因為Vbe具有溫度特性，所以基極電流也隨溫度變化），因使流過基極的電流稍大些。通常設為晶體管的最低值計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，三極管導通時，基極點位Vd=0.6V，由于輸入信號為Vpp=5V的方波，

4、所以取電阻R1的阻值為2002、偏置電路電阻R2的確定：R2是輸入端開路時確保晶體管處于截至狀態(tài)的電阻。如果R2過大，將容易收到噪聲的干擾，過小則在晶體管處于導通狀態(tài)時會有無用電流流過R2，所以設定R2約為1M。3、電阻R3的確定： R3取較小的時候開關特性較好，所以選取R3約為100。4、當為發(fā)射極輸出的時候，當輸入高電平時，晶體管導通，VoVi-Vgs，輸出為高電平，當輸入為低電平時，三極管處于截至狀態(tài)，此時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：圖三2.同理低電平飽和導

5、通根據(jù)相同的方法可以計算得到，低電平飽和導通的參數(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： 圖四二當用三極管驅(qū)動繼電器的通斷： 實驗原理：1. 由于繼電器的線圈本身有電阻，驅(qū)動繼電器的時候需要的電壓較大，一般為幾十毫安，所以將繼電器當成負載直接接在集電極，當輸入高電平的時候有電流通過繼電器線圈，吸合繼電器，電路接通。當輸入信號是低電平的時候，三極管截至，沒有電流通過三極管，因而電路斷開。用一個發(fā)光二極管指示繼電器的斷開與吸合。2. 由于當開關的負載為電動機或者電感性負載的時候，在截斷流過負載的電流時（晶體管進入截至狀態(tài)的時候

6、）會產(chǎn)生反電動勢（楞次定則）。這時產(chǎn)生的電壓非常高。當這種電壓超過晶體管的集電極-基極間，集電極-發(fā)射極間電壓的最大額定值時，晶體管將會被擊穿，所以在在電路中在繼電器線圈上并聯(lián)一個二極管，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vin>4.3v,或者vin<0.7v。驅(qū)動繼電器的時候?qū)⒗^電器串聯(lián)在三極管的發(fā)射極，上面設計的電路可以滿足題目的要求。三、實驗步驟 1、分析實驗要求，確定電路基本結構。 2、通過計算確定電路參數(shù)。 3、電路焊接。 4、電路調(diào)試，記錄實驗數(shù)據(jù)，觀察實驗現(xiàn)象。 5實驗分析。

7、6. 完成實驗報告和總結。四、實驗結果 1.低電平飽和導通電路： 當輸入信號為高電平的時候，三極管導通，Vo輸出為低電平，當輸入信號為低電平的時候，三極管截至，此時輸出Vo為高電平。當輸入信號的頻率為100KHZ的時候，輸出信號的占空比在45%左右，此時電路的開關特性還比較好，三極管開關頻率特性較好。 2.高電平飽和導通電路： 當輸入為高電平的時候，三極管導通，此時輸出為高電平，當輸入為低電平的時候，三極管截至，此時輸出為低電平。從發(fā)射極輸出的開關電路的開關速度比從集電極輸出快，所以當電路的輸入信號頻率高于200KHZ的時候，輸出信號的占空比仍在45%左右，開關頻率特性較好。 3.驅(qū)動電磁繼電器的電路： Vin<0.7有效電路，當輸入大于0.7V時，繼電器不導通，當輸入小雨0.7V時，繼電器導通。Vin>4.3V有效電路，當輸入小于4.3V時，繼電器不導通，當輸入大于4.3V時，繼電器吸合導通。所以開關電路滿足題目的開關要求。五問題總結1。由于不同的實際情況對開關電路的速度要求不同，所以在實際運用中應該根據(jù)實際情況來選擇特定要求的開關電路，確定特定的開關速度。.在實驗