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分析一个群友发来的电路,很基础,但好多人可能不会

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发表于 2024-10-24 10:40:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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% I" h4 a5 |1 y- F- ~点击上方名片关注了解更多1 j; w# S& F6 m: ^1 D

" D( p( H9 M# N) ^1 x1 O8 ^
4 W. j  C( N/ ]: A, `4 V* R: s" K, m1 J  O6 M' h6 t. X
大家好,我是王工。做硬件的大多数人都喜欢玩电路,就像大多数男生都喜欢玩游戏一样。最近群里的小伙伴太活跃了,每天未读消息都是几百+,偶然点开看到这个电路图,觉得有点意思,分享给大家。* _4 b; a8 H# C& E

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- U2 }4 i$ {) N+ H$ k) n. T其实这电路图并不难,可能很多做硬件的一看就知道。我之所以想要分享出来,原因是之前有很多基础不太好的同学问我,还有一些转行的同学,这里主要想照顾一下他们。关注公众号硬件笔记本
! q" y$ Y) L8 i' P8 a
7 b( w. m  H0 W5 a
1 g( w4 e1 V5 A话题不多,进入正题,电路图如下:5 x, @& O; ~) u8 T" g; ~2 X

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, d5 K; a/ }% c9 ~7 r: D' F7 w咱先不管这图的实用性,拿到电路图首先应该想到的是,这电路图主要想实现一个什么样的功能,然后再逐一分析。功能要求:) y) L  R# w8 M7 e- U$ l' p. D3 ^
假设VCC为12V,
8 f1 y# a" z4 h+ }; I" c3 b当R6输入为高电平,则TX 输出为12V,RX输出为0。8 s4 D& x& v% ?2 U! F7 E
当R6输入为低电平,则TX输出为0V, RX输出为12V。简单说,就是想实现一个IO口控制数据的收发,且将数据扩大为其它电压VCC(可调),为什么用IO口不直接去控呢?因为单片机IO口一般都是3.3V,要想控制12V,只有通过电平转换电路的方式。关注公众号硬件笔记本收的时候不能发,发的时候也不能收。于是乎,加一个NPN三极管就可以实现反向。
8 \4 Y6 L- W+ m' l" T$ s3 Q好,功能搞清楚了,下面咱们来一步步分析一下:6 k2 F) Y6 l, V
1、芯片U1芯片U1不影响整个电路的分析,可以先不管它,它是个达林顿管,就是多个三极管复合而成,你也可以看成是个三极管,用法都一样,不过达林顿管的驱动能力比三极管强多了,在这里的主要作用就是增强驱动能力。
  n6 N( n  r) R

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2、当R6输入为低电平时2.1 U1-3脚为低电平时,U1-6脚被外部电阻R1,R2拉高,拉高后的电压为:
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& |% T9 U  l' U- ?9 G- ?2.2 Q5三极管分析; e- g" H" i7 @6 v9 v

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Q5 基极电压为:4 k3 G) [+ T$ n! D; p/ f# h3 x

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Q5的Vbe=12V-8.7V=3.3V ,大于0.7V 所以Q5导通。此时,TX=12V,为高;# d) G. e& ^0 i6 M
2.3 Q6,Q7 三极管分析:9 G: z: g2 ]6 P3 i$ ^- t

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+ Q% X4 x% N# q$ M4 b( Q+ `0 L+ P
由2.1得知,Q6的基极电压为7.67V,大于0.7V,所以Q6导通。Q6集电极电压接近0V,同理 Q7的Vbe大于0.7V,Q7导通,则RX输出为12V,为高。关注公众号硬件笔记本
8 U3 s% p; W* y" w  b7 V! ^综上所述:当输入为低时,输出TX为高,RX为高。跟要求的功能相反,此处电路有问题。6 X6 e* a9 V9 v4 ?; I

8 V3 U  k4 {* X& j# n$ @3、当R6输入为高电平时
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3.1 U1-3脚为高电平时,U1-6脚被拉低,拉低后的电压为0,. D5 V' ^) z! _- e9 D+ ]* t. ^
即:U1-6=0V
% a* F2 z: M& C7 W# F, x& Z4 g0 h) U( g
3.2 Q5的Vbe>0.7V(这里简单,大家自己算),Q5导通,TX=12V,为高。
$ g/ `: E/ J2 m, i# e- ?" O4 Z. Y% U- i
3.3由于U1-6=0V,所以Q6截止,那么Q7也就截止,RX输出为0V。
! @( Y9 u* y6 `: [8 U; Y9 z2 e4 E- V
综上所述,当输入为高时,输出TX为高,RX为低,满足要求。关注公众号硬件笔记本$ R* `. I; x: o1 O6 S
所以本电路就只有一个问题:当输入为低时,输出TX为高,RX为高。即:那么当输入为低时,怎么让输出TX也为低?
% N' M1 s; i3 p3 y! Y( `0 P- j

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' n  s& s, R0 x7 C3 K" Q& ]1 r王工仔细观察,不需要删减任何电路,通过更改电阻R1的阻值就可以解决问题。有兄弟问我是怎么想的,授人以鱼,不如授人以渔。请大家看红色箭头所示回路,为什么要看这条回路呢?你想啊,你的目地是改变三极管Q5的开关,但是你发现没,无论输入电平怎么变化,三极管Q5完全没受控制,一直导通。那为什么不受控呢?那是因为三极管基极电压再怎么变化,Vbe压差始终>0.7V,你让他压差<0.7V不就行了,通过计算<300R可实现功能。( @; E' P/ x0 B3 c

0 g7 Y+ v- }- m. M7 S小结:  王工只是粗浅的分析本电路,实现了产品的基本功能,真正用在产品上考虑的会更多,比如上下电,三极管的温漂,功耗,还有就算一个没问题,小批量甚至量产是否都OK呢。软件BUG可以升级,硬件BUG只能改板,试错成本高,所以硬件需谨慎。
3 Y! W9 c8 z2 @" O' Z- P' y& A: Q$ r3 o* F  y$ s
以上是王工的一点拙见,如果你有更好的思路,欢迎探讨。投稿/招聘/推广/宣传/技术咨询 请加微信:woniu26a' V. f/ J, @+ m4 ]

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