把三極管當(dāng)作穩(wěn)壓二極管來用,做一個(gè)閃燈電路,趣味電子DIY
大家好,我是阿樂,今天跟大家分享一個(gè)很簡單但是很有意思的小電路,先來看電路圖:
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/202401/454430.htm在上面的電路圖中,用到了5個(gè)元器件:一個(gè)10K的電位器,一個(gè)4.7K的電阻,一個(gè)330uF的電解電容,一個(gè)NPN型的三極管,一個(gè)LED。
下圖是做好的電路實(shí)物,直接利用元器件的引腳搭棚焊接的:
這個(gè)電路上電后的效果就是LED燈會一閃一閃的,是一個(gè)閃燈電路,我們可以先來看下動(dòng)圖:
在電路圖中,比較特殊的地方就是這個(gè)NPN三極管的接法:首先是它的基極不接,然后給發(fā)射極接高電位,集電極接低電位。第一眼看到這樣的電路是不是覺得它不會工作,哪有這么奇葩的用法的?
我們嘗試來分析一下電路的工作原理:電位器、電阻、電解電容這里肯定是組成一個(gè)充電電路了,上電后,電流流經(jīng)電位器、電阻,然后給電解電容充電,電容兩端的電壓就會慢慢上升,如果沒有其它泄放回路,電容兩端的電壓就會被充到接近電源電壓,這個(gè)不難理解吧?
我們用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測一下上電后電容兩端的電壓變化過程,看動(dòng)圖:
接12.2V的直流電源,電路一上電,電容兩端的電壓緩慢上升,但是只上升到9V左右就上不去了,在9V左右的電壓這里上下波動(dòng)。這就說明當(dāng)電容被充電到9V左右時(shí)就被放電了,被誰放電了呢?
我們看到右邊的三極管和LED,LED一亮電容兩端的電壓就下降一點(diǎn),那就是說電容放電給LED了。那LED隔著三極管的EC極,電流是怎么流過來的呢?
我們把NPN三極管的等效電路畫出來,畫成兩個(gè)背靠背的二極管,如下圖:
上圖中,看NPN三極管的等效電路,BC結(jié)是正偏的,電流能流過BC結(jié),這個(gè)好理解,但是BE結(jié)是反偏的,二極管反偏截止,電流怎么能流過這個(gè)BE結(jié)呢?
回想一下我們學(xué)過的元器件里,有一種元器件比較特殊,那就是穩(wěn)壓二極管,也叫齊納二極管,它是利用PN結(jié)的反向擊穿特性來工作的。那在這里我們是不是可以大膽猜測,把這個(gè)三極管這樣子接,它也能達(dá)到穩(wěn)壓二極管的效果,而且它的穩(wěn)壓值大概是7V左右呢?
經(jīng)過查閱資料得知,三極管確實(shí)是可以當(dāng)做穩(wěn)壓二極管來用的,下圖中列出了幾種不同的用法:
上面兩張圖片中介紹了把三極管當(dāng)做穩(wěn)壓管的不同用法,第二種方法中,把三極管的E-B極反接,三極管就成了一個(gè)5.8-7V的穩(wěn)壓管,跟我們這個(gè)電路里三極管的用法十分相似,唯一不同的,就是它的基極是和集電極接一塊兒了,而我們這里基極是懸空的。所以今天我們講的這個(gè)電路,應(yīng)該是個(gè)簡單的張弛振蕩器。
用示波器看下這個(gè)電路的波形:
三極管還有一些不同的用法,大家看到下圖:
知道了三極管這樣子接在電路中起到的是穩(wěn)壓的作用,那我們很容易就能理解今天講的這個(gè)電路的工作過程了:直流電源的電流流經(jīng)電位器和電阻給電解電容充電,電解電容兩端的電壓逐漸上升,當(dāng)電壓上升到7V左右的時(shí)候,三極管的BE結(jié)擊穿,形成了一個(gè)通路,電解電容放電,電流就能流過LED,LED它就亮起來了。電解電容放電后,電容兩端的電壓下降,當(dāng)?shù)陀谌龢O管BE結(jié)的擊穿電壓后,BE結(jié)就截止,電路就斷開了,沒有電流流給LED,LED就熄滅了。然后電解電容又被充電到7V左右,就又進(jìn)入了下一輪的導(dǎo)通-截止,導(dǎo)通-截止……這樣這個(gè)LED它就亮滅亮滅了。
當(dāng)然,以上我給大家的原理分析是通俗易懂的講法,是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模瑢?shí)際上如果直接將三極管替換成穩(wěn)壓管的話,電路顯然是不會振蕩的!
嚴(yán)謹(jǐn)來說,這個(gè)電路的原理是利用了三極管的負(fù)阻特性(說簡單點(diǎn)就是,器件兩端的電壓增加了,電流卻減小了!跟普通電阻的特性相反,因此叫負(fù)阻特性),類似于BT33的工作原理。也就是說,反接的eb極擊穿后,大量載流子到達(dá)基區(qū),會形成一個(gè)內(nèi)基極電流,可維持一個(gè)反接的放大電路,ec極的電流和電壓形成負(fù)阻特性,載流子消耗完了,管子就截止了,進(jìn)入下次循環(huán),反接三極管,eb結(jié)的擊穿電壓低,在7伏左右,所以電路能工作。
在電解電容的正極接一個(gè)電流表,這樣大家就可以很形象地看到電解電容充電放電的過程了:
在上面的動(dòng)圖中,電解電容充電的時(shí)候,電流表指針是往右邊偏轉(zhuǎn)的,當(dāng)電解電容放電的時(shí)候,指針是往左邊偏轉(zhuǎn)的……
如果大家覺得這個(gè)LED閃得不夠亮,可以加一級三極管放大,把電路圖改一下:
看一下效果,閃得更亮了,爆閃燈:
當(dāng)然,也可以加個(gè)蜂鳴器,和LED一起配合,做成聲光報(bào)警電路:
視頻教程大家可以去西瓜視頻觀看,視頻教程講解得更加詳細(xì)!
好,本期圖文教程就寫這么多,下期再見,拜拜~
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