硬件基础二

三极管

三极管的初步认识

三极管是一种很常用的控制和驱动器件。

常用的三极管根据材料分有硅管和锗管两种，原理相同，压降略有不同，硅管用的比较普遍，锗管应用较少。

 

三极管有两种类型：

• PNP型
• NPN型

三极管一共有3个极：

• 横向左侧的引脚叫做基极b(base)
• 中间有一个箭头，一头连着基极，另外一头连着发射极e(emitter)
• 剩下的一个引脚就是集电极c(collector)

三极管的原理

三极管有三种工作状态：

• 截止
• 放大
• 饱和

放大状态主要用于模电，数电主要使用的是三极管的开关特性，只用到了截止和饱和两种状态。

 

箭头朝内PNP，导通电压顺电流过，电压导通，电流控制。

三极管用有两种类型：

• 箭头朝内就是PNP
• 箭头朝外就是NPN

三极管的用法特点，关键在于b极（基极）和e极（发射极）之间的电压情况

对于PNP：

e极电压只要高于b极0.7V以上，这个三极管的e极和c极（集电极）之间就可以顺利导通。

控制端在b和e之间，被控制端在e和c之间

对于NPN：

b极电压只要高于e极0.7V以上，这个三极管的e极和c极之间就可以顺利导通。

综上：箭头的始端比末端电压高0.7V，就可以导通三极管的e极和c极。

 

P1.0脚给低电平，则Q16的e极电压高于b极电压0.7v，则三极管道通

此时e极和c极大约有0.2V压降，可忽略不计

R47上有（5-0.7）V，即4.3V压降

此时，LED2亮灯，LED2导通工作电压2V

则R41有（5-2）V，即3V压降

此时R41支路上的电流为（3V/1K），即3mA

常用三极管的放大倍数为100，即R47支路上的电流为（3mA/100），即0.03mA

则R47的最大阻值为（4.3V/0.03mA），即143K欧姆

即基极电阻的阻值需要小于143k欧姆，也不能太小了，太小的话会导致IO口电流过大烧坏三极管或者单片机

STC89C52的IO口输入电流最大理论值为25mA，建议是不超过6mA

则此时基极电阻为（4.3V/6mA），即716欧姆

故，基极电阻阻值范围为716欧姆到143k欧姆

此处电路图上取经验值10k欧姆

三极管的应用

三极管在数字电路里的开关特性，最常见的应用有2个：

• 控制应用
• 驱动应用

控制应用

• 可以通过单片机控制三极管的基极来间接控制后边小灯的亮灭
• 进行不同电压之间的转换控制

当IO口是高电平5V时，三极管导通，OUT输出0V

当IO口是低电平0V时，三极管截止，此时12V电压全部在OUT上

驱动应用

驱动：电流输出能力

IO为低电平时，LED导通

IO为高电平时，LED熄灭

IO为高电平时，有电流流过小灯，但是电流很小，甚至不到1mA，此时是无法点亮小灯的，即使点亮，亮度也很低

当IO口是高电平时，三极管导通，由于三极管的放大功能，此时通过LED的电流是可以达到mA极的，则LED灯可以被点亮

74HC245[双向总线发送器/接收器(3S)]

74HC245芯片手册点击如下链接查看：

74HC245.pdf ：https://www.alipan.com/s/cAfjH9Ck9Rs 提取码: 9d3s

每个LED的自身导通压降是2V，三极管本身的压降大概为0.2V

则限流电阻的压降为（5-2-0.2）V，即2.8V

限流电阻的阻值为330欧姆，压降为2.8V，

则每个LED的支路电流为（2.8/330）A，即0.08A，即8mA

则干路电流为（8*8）mA，即64mA

而STC89C52官方介绍，此单片机的工作电流不超过50mA，即全部灯点亮的话，会将单片机烧掉，此时需要一个缓冲器。

74HC245稳定工作电流在70mA左右，完全可以承受住8个小灯的总电流，故可以将其接在单片机的IO口和小灯电路之间，起一个电流缓冲的作用

20号脚是VCC接电源正极

10号脚是GND接地

电源处接了一个去耦电容C20

74HC245 是个双向缓冲器，1号脚Dir是方向引脚：

• Dir高电平时，A控制B
• Dir低电平时，B控制A

19号脚/OE是使能引脚，低电平有效

74HC138[三八译码器]的应用

74HC138芯片手册点击如下链接查看：

74HC138.pdf https://www.alipan.com/s/F9juhZL5Hdy 提取码: z73a 

 

三种输入，翻译成8种输出

1~6号脚是输入引脚，其中4~6是使能引脚

7~15号脚输出引脚

16号脚VCC接电源正极

8号脚GND接地

 

使能引脚：

4号脚/E1低电平有效

5号脚/E2低电平有效

6号脚E3高电平有效

74HC138真值表

A2	A1	A0	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
0	0	1	1	0	1	1	1	1	1	1
0	1	0	1	1	0	1	1	1	1	1
0	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1
1	0	0	1	1	1	1	0	1	1	1
1	0	1	1	1	1	1	1	0	1	1
1	1	0	1	1	1	1	1	1	0	1
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0