數(shù)周之前,我一直對繼電器驅(qū)動電路耿耿于懷,因?yàn)闊o法分辨如下兩種電路孰是孰非:
(看到某一網(wǎng)友做出這樣的感慨,有些電子工程師連三極管的基本原理和特性都沒有搞清楚,真不知道現(xiàn)在的大學(xué)是干什么的。)
【說明:由于與繼電器并聯(lián)的保護(hù)二極管并非本文討論內(nèi)容,所以圖中均省略】
圖一:

圖二:

在網(wǎng)上搜索之后發(fā)現(xiàn),關(guān)于兩圖的爭論還真不少,但是,稍加注意就可以發(fā)現(xiàn),對于 圖一 的肯定要多于 圖二 。
至于具體的解釋也很多。那么,現(xiàn)在我給出我暫時的理解,希望能給大家一個參考。
1.電路的演變:
說到底,無法區(qū)別兩個電路的對錯的原因是電子電路基礎(chǔ)太差,連基本的三極管特性都沒有搞清楚。下面幾幅圖的變化,可以提供我們一個角度的理解:
A:一個普通的共射極放大電路

B:去掉耦合電容

C:去掉發(fā)射極電阻

D:增加基極電阻

從A圖到D圖的變化,其實(shí)是實(shí)現(xiàn)了晶體管電路從普通AD放大電路到開關(guān)電路的變化,而我們通常所用的繼電器驅(qū)動電路其實(shí)就是一個典型的晶體管開關(guān)電路。
從A到B,很好理解,去掉輸入輸出的耦合電容;而為了提高電路的放大倍數(shù),進(jìn)而去掉發(fā)射極電阻(B→C);這樣一來也就沒有必要在基極加上偏置電壓了,為了保證在0輸入狀態(tài)下,晶體管處于截止?fàn)顟B(tài),保留了電阻R2,同時為了限制基極的電流,增加了D圖中的R1(如果沒有這個電阻,輸入電壓一超過0.6~0.7V,二極管處于導(dǎo)通狀態(tài),基極將會有很大的電流通過)。這樣就形成了D圖所示的晶體管開關(guān)電路。
2.最上面兩種電路圖的對比:
現(xiàn)在我們知道了,最上面的 圖一 和 圖二 中,圖一的電路才是我們需要的電路,因?yàn)檫@樣才符合開關(guān)電路的形式。
但是,肯定有這樣的疑問,圖二 能工作嗎?一定是錯的嗎?其實(shí),在某些條件下,圖二 的電路也是可以工作的。但是與 圖一電路 相比,運(yùn)用的條件就苛刻很多,穩(wěn)定性也差。
為了便于分析,將兩圖在這里再畫一次:
圖一
圖二
不失一般性地假設(shè) 圖一 圖二 中電阻R1=20K,繼電器線圈電阻R=500,輸入電壓5V,電源電壓12V,晶體管放大倍數(shù)β=100。那么,在 圖一 中流過繼電器的電流能有多大呢?

所以晶體管確實(shí)工作的線性放大區(qū),但是,晶體管CE兩端壓降只有1V,并不很大影響在這里作為開關(guān)的特性。相比 圖二 的電路就沒這么幸運(yùn)了。

可以看到,此時繼電器獲得的電流與22mA相比,小很多。
從上面的定量計(jì)算,可以看出,圖一中的電路要比圖二的電路更穩(wěn)定(體現(xiàn)在集電極電流更大)更低耗(顯然了)。
其實(shí),也可以這樣來看這個問題。我們?yōu)榱蓑?qū)動繼電器需要的是晶體管的開關(guān)性,而當(dāng)晶體管工作在飽和區(qū)域內(nèi)時,才體現(xiàn)出好的開關(guān)特性。但是,在圖二中,繼電器接在了發(fā)射極,繼電器的繞線電阻形成了負(fù)反饋,反而減小了電路的飽和程度。
3.集電極開路電路
在圖D中集電極連著負(fù)載電阻Rc。但是如下圖所示那樣,不接負(fù)載時這個電路的集電極就原封不動的變成輸出端。把這個電路叫做集電極開路電路。它廣泛應(yīng)用于以繼電器或者燈泡為外部負(fù)載的開關(guān)電路。

圖中,如果在電位高于GND的Vcc與集電極(輸出端)之間連接負(fù)載,這時就像是吸入負(fù)載電流。因此,這個開路集電極電路能夠接通/斷開負(fù)載電流而與負(fù)載連接幾伏的電源沒有關(guān)系,所以是一個對于開關(guān)外部負(fù)載非常方便的電路。
而至于要如何來改善這個開關(guān)電路的相關(guān)特性,如 開關(guān)速度,開關(guān)電流 等等,有興趣的網(wǎng)友可以參考相關(guān)開關(guān)電路的書籍。。。
4.引申——漏極開路
漏極開路,學(xué)過數(shù)字電路的人對于這個名詞是不陌生的,它通常預(yù)示著這個端口需要接上拉電阻。通過以上對晶體管集電極開路電路的分析,相信做一對比,你也能對此有所感性了解。
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但愿通過搜索引擎來看這篇文章的朋友能有所思考。。。至幸。。。