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) N& H; D% {! [) W- z$ j3 ^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。$ J# i1 K H! T7 M' R6 v! }
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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
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话题不多,进入正题,电路图如下:
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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:
# c! o: ^. _" E W假设VCC为12V,
* d/ q" u7 j. O8 P. V; O" M# p$ L$ m当R6输入为高电平,则TX 输出为12V,RX输出为0。* `2 J8 B' }1 j3 A( W- g- v
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。& a( b' O5 V0 M+ { }9 L, h5 Z
好,功能搞清楚了,下面咱们来一步步分析一下:( R/ Y2 o+ t, ?/ V! K
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。
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$ B1 H7 g' d: @, A$ Q1 N% Q5 J9 v$ c2、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:2 W3 H$ `* d# f7 a/ g. C
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2.2 Q5三极管分析7 x2 v" F9 p P7 t; V+ k4 `
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Q5 基极电压为:
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0 n7 B) ^- _; m* ]+ HQ5的Vbe=12V-8.7V=3.3V ,大于0.7V 所以Q5导通。此时,TX=12V,为高;! x6 F z6 N& Y% I+ m+ |+ Y4 H! o
2.3 Q6,Q7 三极管分析:
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0 j! F9 c! c+ P/ e9 Y8 F; {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
7 y- g+ ]: D4 q& i: d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。
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; I6 d! t2 S3 ^$ K3、当R6输入为高电平时. u: ~2 r; }% b" A# ]0 \
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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,
: R$ p( f1 g9 F# }' I) D' o即:U1-6=0V! k# _/ ^8 I. A) r6 T& D
& W8 C% W" @1 n9 g/ J3.2 Q5的Vbe>0.7V(这里简单,大家自己算),Q5导通,TX=12V,为高。
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3.3由于U1-6=0V,所以Q6截止,那么Q7也就截止,RX输出为0V。
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' i n6 K/ p! ?, `0 z) Y# F$ `1 Z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
0 A a% Y" _: G- O' P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?1 F4 r0 I) q0 s4 G1 k2 C
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: Z* N q% {2 ` a2 v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。
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( }* |9 S; |$ t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。' p0 t/ m- U% n! W+ b2 g8 B$ P `) U
6 o& O/ x( x" G: o" E# a/ u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" y5 }# P0 ]. H/ X, v" ^
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