電子電路參考筆記:矽雙向開關 PUT振蕩器 交通警示燈 溫控器等

2021-01-08 LB竹葉

可以說,最有用,最簡單的電路配置之一是將兩個電晶體連接到等效於單結電晶體的四層器件中。它也可能是簡單電路中價值最少,了解最少的一種。實際上,當我開始尋找此頁面的電路時,我對如此簡單的兩電晶體電路不得不說多少,令我感到驚訝!但是,對於GE撰寫的有關單結電晶體應用的整本書,也許我不應該感到驚訝,並且在性能上,這種配置與UJT有很多共同之處。下圖顯示了4層設備的基本連接,其配置是晶閘管(或SCR-矽控整流器),雙向可控矽,雙向可控矽,SBS(矽雙向開關)以及可編程單結或PUT的基礎。

當兩個電晶體都不導通時,則沒有電流流動。但是,一旦任何電流流入任一電晶體,該電流便成為另一電晶體的基極電流,並且兩個電晶體彼此導通。這意味著您必須使用良好的低洩漏電晶體來製造該電路,否則洩漏電流將導致其無法工作。但是,實際上幾乎任何現代的矽電晶體都可以滿足要求,因為如今的製造商通常不會製造洩漏的電晶體!

如果看不到這是4層,請考慮兩個電晶體:頂部是PNP,底部是NPN。上一個(N)的基極連接到下一個(N)的集電極。類似地,頂部集電極的P連接到底部基極的P,因此整體成為NPNP 4層器件。如圖所示,它有4個端子,但是在大多數實際設備中,只有3個端接-儘管這3個取決於設備!

作為SCR,端子為A,K,且B1為門。很容易看到流入B1的很小的基極電流如何導致該器件難以導通。

PUT(可編程單結電晶體)

下圖顯示了作為PUT連接的4層設備:在這兩個電阻中,定義了基極間電阻和正常單結的隔離比。現在,我想很多訪問者對單點連接一無所知-但我不打算在這裡介紹它們(如果我收到足夠多的電子郵件,我可能會改變主意!),因為除了振蕩器之外,它們實際上沒有多大用處,我要介紹的。無論如何,我一直使用電晶體對!

SBS(矽雙向開關)

如今,似乎不太受歡迎的一種設備是SBS。它是觸發三端雙向可控矽開關的觸發裝置。三端雙向可控矽開關元件通常需要相當高的電流脈衝來接通它們,通常通過給電容器充電來布置,然後在達到設定電壓時將其電荷傾倒到三端雙向可控矽開關元件柵極中。SBS是用於執行轉儲的設備。

如圖所示,兩個相同的電路反並聯排列,因此一個電路工作於正電壓,另一個電路工作於負電壓。考慮一個上升的正電壓,如充電電容器上的A2。電路的左手部分將工作,但是在低電壓下運行,因為電路從零開始,所以沒有基極電流,因此電晶體均不導通。Z1被正向偏置,但是沒有電流流過,因此Z2兩端都充滿了電壓。該電路將保持不導通狀態,直到Z2在其擊穿電壓下開始導通為止。現在,電流流入左手PNP的基極,電晶體對導通。

您會看到另一半在相反的電壓周期中也做同樣的事情。

PUT振蕩器

在該電路中,電晶體的基極通過兩個1K電阻保持在5v(電源為10v)。相等的值給出的「隔離率」為0.5。顯然,此UJT是可編程的,因此該比率可以隨意更改,例如在1K:10K和10K:1K之間。如果要進行實驗,請使用1K的2K預設。

上電時,電容器將首先放電,因此PNP電晶體的發射極上沒有電壓-因此其基極-發射極被反向偏置,並且沒有電流流動。電容器開始通過470K電阻向10v充電。當其達到約5.5伏時,發射極-基極結不再被反向偏置,並且小電流開始流動。然後,兩個電晶體都導通。電容器通過兩個電晶體快速放電。但是,當電容器放電過多時,將不再有足夠的電流來保持兩個電晶體導通-因此它們會關閉。循環重複進行。該電路是一個振蕩器。NPN發射極流出的電流被脈衝化,某些電路在此處放置一個電阻以使用脈衝。PNP發射極上的電壓(在單結中,是發射器)是一個很好的鋸齒,但阻抗很高,因此不要過多地加載它。兩個1K電阻的結點可以用作較低電阻的輸出,但是(具有所示的值)這是一個約40 S的負向脈衝,間隔約為40mS,因此佔空比約為1:1000!

可以對兩個1K電阻器進行相當大的改變,以改變鋸齒高度(和頻率)。電容器可以廣泛變化以改變頻率。您需要將470K電阻保持在較高的值,否則電路將不會振蕩。最小值取決於電晶體的增益,而對於低增益電晶體而言,最小值較低,這在當今並不常見。

這是一個好的,可靠的鋸齒波發生器,可能是單結的主要用途。但是我喜歡這個振蕩器上的一個變體...

更好的PUT振蕩器

純粹的說,此電路中不存在「 4層連接」,但如果將其與上面的電路進行比較,您會發現它有多相似。主要優點是可以從NPN的收集器獲得脈衝輸出。我在電路上使用了一種變體來閃爍我們的聖誕樹燈-也許明年我會寫一個!

交通警示燈

振蕩器的最後一個變體是我建立的電路,用以取代標準的自動交通警示燈。

NPN電晶體與上一個電路非常相似,已成為達林頓對,因此它具有足夠的電流驅動來工作。自然,第二電晶體必須具有足夠大的功率類型,以處理燈泡電流。注意發射器中的Rx。當燈正常工作時,該電壓應下降約0.75伏,以使額外的電晶體導通。該電晶體使定時電容器放電。由於這種較慢的放電,光會停留更長的時間。這裡的狡猾之處在於,如果燈泡短路,電容器很快就會放電(二極體和100R可以看到),因此效果在儀錶盤指示器上清晰可見。同樣,如果燈泡開路失敗,閃光速度也會減慢。同樣,清晰可見。

雙穩態

因此,我們在這裡考慮的那對是可編程單結-UJT除了振蕩器以外對任何其他器件都沒有好處嗎?錯誤!這是使用其中兩個的雙穩態。

如果您了解基本電路對,則該電路的操作非常明顯。但是,這種特殊的電路也具有有趣的應用,可作為「捕捉動作」的輔助跟隨器。拆下兩個電容器,並通過連接的基座驅動電路。它可以用作非常快的MOSFET驅動電路。

施密特觸發器

這是施密特(Schmidt)不同於您以前見過的任何東西。它具有一些不尋常的屬性-其中一些具有明顯的優勢,而某些則具有劣勢。沒有「最佳電路」-執行特定功能的不同方式有不同的用途。

輸入是通過2K2到達Tr1的基極的。最初考慮輸入為0v:Tr1和Tr2將關閉,Tr3將輸出拉高。現在考慮輸入緩慢上升。當達到約550mV時,Tr1將開始導通。但是,一旦任何電流流入Tr1,Tr2也將導通,並且該對將迅速導通。Tr3將關閉。在這種狀態下,流入Tr2發射極的唯一電流是在連接到Tr2發射極的100K中流動的100A(假設10v電源)。現在,流進Tr2發射極的電流必須從其集電極流出,正是這個電流使Tr1 / Tr2保持導通。

現在考慮輸入電壓開始下降時的情況。該對保持100A的電流,因此要關閉它們,我們必須從Tr1的基極搶奪這100A的電流。我們只能通過將輸入降低220mV(通過2K2達到100A)來實現。因此,接通點由Vbe設置,斷開點由2K2設置。

主要缺點有兩個-首先是Vbe溫度敏感度,但是很多Schmidt觸發電路都這樣做。其次,當我說通過Tr2的電流為100A時,我沒有考慮負載電流。這將使情況混亂!然而,該電路在電容負載下很容易切換為低電平,這是因為電容器提供的電流往往有助於PUT對的崩潰。

溫控器

好的-我承認是。該電路與最後一個相同!這是Schmidt觸發器的實際用法。

好吧,希望您能看到相似之處!但是沒有輸入。...2K2已變為1K,33K將Tr1的基極偏置為440mV(使用15v電源)。33K設定了工作點,並且電路確實需要穩定的電壓(如果僅用於驅動該偏置鏈)。

現在考慮Tr1變熱的情況。隨著半導體溫度升高,其兩端的電壓降低:在室溫附近,每攝氏度降低約2mV。如果Vbe下降約110mV,則440mV將開始使其導通。110mV應該對應於55°C-因此我們希望它可以在80°C左右的溫度下運行。只需調節33K即可獲得正確的工作溫度。

如上所述,220K與電源電壓一起定義了一個電流,該電流必須由1K消除以關閉恆溫器:我們正在考慮15v電源,因此1K兩端的電壓將為15 /(220 + 1)* 1或70毫伏,對應於約35°C的溫度下降。

注意輸出端的發射極跟隨器,以消除負載電流的上述影響。

我已經使用過幾次恆溫器,這是一個非常成功的電路。

電場和洩漏檢測儀

現在換個完全不同的東西。它可以檢測非常小的電流,例如由洩漏和電場變化引起的電流。

Tr1和Tr2是PUT連接的對。沒有什麼可以打開它們的:Tr1的基極沒有連接,Tr2的基極僅連接到Tr4的集電極,後者無法提供任何電流。如果Tr4開啟,它將傾向於關閉PUT對。

如果該對導通,則它們將電流傳遞到Tr3。Tr3在打開Tr4之前對C1充電。Tr4關閉PUT對。因此,如果該對打開,它們會保持短暫的時間,然後再次打開。

現在,這是有趣的一點。PUT對(未連接基極-發射極電阻以使其不敏感)非常敏感。如此敏感,以至於即使有幾個電子也足以觸發它。因此,如果任何帶電物品移動到一個基座附近,那麼很小的感應電荷就足以將其打開。每次打開時,輸出都會發出一個小脈衝。將一個小聽筒連接到輸出,您會得到一些模擬蓋革計數器的信號,但會對電荷運動,電場變化或洩漏產生反應。您要做的就是將幾英寸的電線連接到A1和A2上,以充當天線。

我將其用作電源線檢測器:靠近電源線時,「蓋革」會發出尖叫聲。或作為洩漏檢測器很好:將兩個天線接觸到一塊玻璃上,然後在玻璃上呼吸。

電路的結構非常關鍵:由於它可以檢測到洩漏,因此基板周圍的電路板的任何洩漏都會引起問題。將這些端子放在空氣中或將它們連接到ptfe支架上,以免它們接觸電路板。如果電路能夠在玻璃板上檢測到您的呼吸,則電路板將致命。

電路的另一種偽裝是作為人體檢測器。為此,接通時間大約需要一秒鐘,並且會觸發音頻振蕩器。我把它做成一個坐在桌子上的盒子,你能靠近盒子而沒有反應嗎?幾乎每個人都承擔某種費用,但費用隨溼度和人所穿衣服的不同而有很大差異,因此箱子喜歡某些人,對其他人幾乎沒有反應。我現在已將此電路添加到此站點。

比賽裁判電路

這是另一個有趣的電路。這位是「 snap」或「 music chair」類型比賽的裁判。在「快照」模式下,第一個按下其按鈕的玩家將鎖定其他所有人,而在「音樂椅」模式下,最後一個按下其按鈕的玩家保持點亮。

該電路分為兩部分:將容納電源的主機,模式開關和復位開關。第二部分是「玩家」。您可以使用3芯電纜將所需的播放器電路進行菊花鏈連接,以使每個播放器都有一個輸入(來自下一個播放器)和一個輸出(至主機)。

在主機中,1電容器通過10K電阻升壓。當玩家按下按鈕時,少量電荷流過玩家的10n電容器並接通其PUT對,因此玩家的燈泡點亮。

在「音樂椅」模式下,主機的模式開關打開(如圖所示)。如果第二位玩家按下開關,則燈泡中流過的電流會在負電源線上產生正尖峰。產生此尖峰的原因是,標準燈泡的燈絲電阻會隨著溫度升高而增加:冷燈絲會(瞬時)吸取額定工作電流的10倍左右。這將導致主機的15R電阻上的壓降足夠大,從而關閉第一個播放器。因此,最後一個按下其按鈕的玩家的球泡一直保持。

在「快照」模式下,必須關閉主機的模式開關。現在,由15R電阻器感測到來自發光燈泡的電流,並使該電晶體導通,從而使1電容二極體放電,因此中心線上沒有電壓,其他玩家的燈光也無法工作。(此內容為分享網絡資源,如有侵權聯繫刪除)

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