我們來看下圖:
此圖其實(shí)非常簡單,核心部分就是我們在數(shù)字電子技術(shù)中學(xué)到的施密特觸發(fā)器。
施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)是,根據(jù)輸入電壓的變化,兩只晶體管V1和V2中,若V1飽和則V2截止,或者V1截止V2飽和。并且施密特觸發(fā)器具有繼電特性,也即讓V1飽和的輸入電壓與讓V1截止的輸入電壓不同,也因此,施密特觸發(fā)器常常用于電壓甄別器。
在實(shí)際使用時(shí),V1很容易處于放大狀態(tài)。
對于題主的圖,電阻參數(shù)選擇不正確。
我們知道,當(dāng)晶體管V2飽和后,它的管壓降是0.3V,我們看到V2晶體管的集電極電阻是220歐,發(fā)射極電阻是120歐,于是流過晶體管V2的電流為:
由于施密特觸發(fā)器的晶體管屬于小功率晶體管,故此晶體管非燒掉不可?。。?/p>
我們把220歐改為2.2K,把120歐改為1.2K,則有:
這樣才對。
同理,V1的集電極電阻也改為2.2K。
我們設(shè)晶體管的放大倍數(shù)為30倍,于是V1管的基極電流為:
首先要確定發(fā)射極電阻1.2K上的電壓,為:
,于是當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí),它的基極電壓必須是:
。
光敏電阻的參數(shù)如下:
我們看到,當(dāng)光敏電阻無光照的等效暗電阻為600K,而有光照的亮電阻為5K。
設(shè)當(dāng)前無光照,則等效于光敏電阻已經(jīng)從電路中開路。于是V1的基極電阻為:
我們看到,圖中設(shè)計(jì)的是10K電阻串聯(lián)50K的可變電阻,顯然這是合適的。
V1飽和了,那么V2又如何?
V2的發(fā)射極電壓我們已經(jīng)知道是9.8V,而V1管的集電極電壓,兩者之差為0.3V,小于V2要導(dǎo)通其基極電壓必須大于0.7V,也小于其處于放大區(qū)所必須的0.6V,故V2必然處于截止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)V2截止后,V3基極為高電平,系統(tǒng)具備讓V3飽和的條件,繼電器也因此會吸合動作。這里的關(guān)鍵是穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)定電壓的確定。
設(shè)高靈敏繼電器的吸合電流為20mA,則有:
于是穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓為:
故取穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為22~24V即可。
V3必須采用中功率晶體管。
現(xiàn)在我們來考慮光敏電阻有光照的情況。
有趣的是,當(dāng)光敏電阻阻值逐漸減小時(shí),V1管的基極電壓逐漸降低,它的集電極電流當(dāng)然也逐漸減小,于是發(fā)射極電阻上的電壓會降低,從而抵消了光敏電阻的光照阻值變化。
也因此,這里就出現(xiàn)了施密特觸發(fā)器的繼電特性。這一點(diǎn)十分重要,這是施密特觸發(fā)器用于電壓甄別器的原因。
繼電特性如下:
是不是和施密特觸發(fā)器的特性十分想象?
同時(shí),V1管會脫離飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū),晶體管的損耗會增加,V1管會因此發(fā)熱。
當(dāng)光敏電阻的阻值降低到5K時(shí),忽略V1的基極電流,V1的基極電壓為:
這個(gè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)射極電壓9.8V,因此V1管截止,繼而V2管導(dǎo)通,而V3管截止,繼電器釋放。
繼電器線圈反向并聯(lián)的二極管D2用于瀉放繼電器線圈產(chǎn)生的反向電動勢,防止讓V3受反向電壓的沖擊而損壞。