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1、創(chuàng)新實驗項目報告書實驗名稱開關(guān)電路設(shè)計日期2012年11月25日姓名專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)1101班一、實驗?zāi)康模ㄔ敿氈该鬏斎胼敵觯?.最大開關(guān)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Vin≤0.7V或Vin≥4.3V；4.設(shè)計兩種開關(guān)電路：高電平飽和導(dǎo)通、低電平飽和導(dǎo)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(shè)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)。Powerdissipation(最大耗散功率):Pc=0.625W(T=25℃)Collectorcu
2、rrent(集電極最大電流)：ICM=0.5ADCcurrentgain(直流增益)：10到60倍Transitionfrequency(特征頻率):fT=150MHzCollector-basevoltage(集電極--基極擊穿電壓):V(BR)CBO:40VCollector-emitterbreakdownvoltage(集電極--發(fā)射極擊穿電壓):V(BR)CEO：25V以上參數(shù)滿足開關(guān)電路的設(shè)計要求，所以選擇8050三極管設(shè)計開關(guān)電路。實驗要求設(shè)計兩種電路，一種采用8050，另一種采用8550 2、輸入為高電平飽和導(dǎo)通的電路結(jié)構(gòu)如下圖一所示：圖一3.輸入為低電平飽和導(dǎo)通的電路
3、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/β倍，晶體管將處于導(dǎo)通狀態(tài)?？紤]到β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(shè)為晶體管β的最低值計算得到的基極電流的1.5～2倍以上。8050的β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，基極點位Vd=0.6V，由于輸入信號為Vpp=5V的方波，所以取電阻R1的阻
4、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(dǎo)通狀態(tài)時會有無用電流流過R2，所以設(shè)定R2約為1M。3、電阻R3的確定：R3取較小的時候開關(guān)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(dǎo)通，Vo≈Vi-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=5V2.R1=200K3.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(dǎo)通根據(jù)相同的方法可
5、以計算得到，低電平飽和導(dǎo)通的參數(shù)最終確如下：1.Vcc=5V2.R1=2.7K3.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(guān)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）會產(chǎn)生反電動勢（楞次定則）。
6、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(shè)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(jié)構(gòu)。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。6.完成實驗報告和總結(jié)。四、實驗結(jié)果1.低電平
7、飽和導(dǎo)通電路：當輸入信號為高電平的時候，三極管導(dǎo)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(guān)特性還比較好，三極管開關(guān)頻率特性較好。2.高電平飽和導(dǎo)通電路：當輸入為高電平的時候，三極管導(dǎo)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(guān)電路的開關(guān)速度比從集電極輸出快，所以當電路的輸入信號
