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( I- r. `$ c6 N! L8 K3 ~4 J; Z6 K/ I# k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。8 s( O7 h, ]. j; @
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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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/ y ^' b6 C: A/ U. @2 q, R话题不多,进入正题,电路图如下:9 E' x- s- q) B& ]* L5 Q
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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:6 O4 d( V/ S( D1 c) ]" a
假设VCC为12V,0 @6 V6 v2 l4 z
当R6输入为高电平,则TX 输出为12V,RX输出为0。( _! F" ^6 o* ]$ y5 i# g- R& ]
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。7 m0 o) M& S8 M9 N% m/ D
好,功能搞清楚了,下面咱们来一步步分析一下:
. P* V' B4 `% U% @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。# L. u% T$ Z. e8 b7 d' w' [
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. d6 v# V8 j0 R( _0 v) P- f2、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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2.2 Q5三极管分析
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4 Y& X7 [. N% Z% ]$ BQ5 基极电压为:
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; i- }( D6 G8 L& |7 x/ |+ ~* p/ qQ5的Vbe=12V-8.7V=3.3V ,大于0.7V 所以Q5导通。此时,TX=12V,为高;
) E H' G _& h& a; R- Z2.3 Q6,Q7 三极管分析:
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* Q" `1 O) V: p2 ]1 n! d- K1 X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 R4 w h6 N. l8 Q# F
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。# O5 x6 x- m. ~7 U9 k( B5 N
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3、当R6输入为高电平时
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9 F" l, J0 ]$ p5 r9 E* `3.1 U1-3脚为高电平时,U1-6脚被拉低,拉低后的电压为0,
2 R- o2 h1 k6 c4 [$ T2 C即:U1-6=0V! Q, ?$ [$ m4 s6 p
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3.2 Q5的Vbe>0.7V(这里简单,大家自己算),Q5导通,TX=12V,为高。( |% Y* h8 T/ w8 R/ F, P
# J/ R9 F4 W( X6 ^0 i( L: y3.3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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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- S* o B3 W4 U# W
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?, S7 D: T; z4 w$ _; l7 m
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7 T/ `' V8 m* ^ [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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! L( X" u' F$ B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。
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1 d4 _$ b8 O) d$ \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:woniu26a4 r: M9 h- l% L% N- b. [ R: L
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