&>&Multisim里的NPN三极管
Multisim里的NPN三极管
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有一定的作用，平时用Multisim的时候可以看看，心里有个数，避免因为三极管用错了导致结果不好
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基于蜂鸣器的开关三极管使用误区详解
来源：互联网 作者：佚名日 09:34
[导读] 我们在常规的数字电路设计的中往往需要把数字信号经过开关扩流器件来驱动一些蜂鸣器、LED、继电器等需要较大电流的器件，用得最多的开关扩流器件要数三极管。然而在使用的过程中，如果电路设计不当，三极管无法工作在正常的开关状态，就达不到预期的目的。
　　我们在常规的数字电路设计的中往往需要把数字信号经过开关扩流器件来驱动一些蜂鸣器、LED、继电器等需要较大电流的器件，用得最多的开关扩流器件要数三极管。然而在使用的过程中，如果电路设计不当，三极管无法工作在正常的开关状态，就达不到预期的目的，有时就是因为这些小小的错误而导致重新打板，导致浪费。本人在这个方面就吃过亏，所以把自己使用三极管的一些经验以及一些常见的误区给大家分享一下，在电路设计的过程中可以减少一些不必要的麻烦。下面来看几个三极管做开关的常用电路画法。几个例子都是蜂鸣器作为被驱动器件。
　　上面图一中a电路用的是NPN管，注意蜂鸣器接在三极管的集电极，驱动信号可以是常见的3.3V或者5VTTL，高电平开通，电阻按照经验法可以取4.7K。 例如a电路，开通时假设为高电平5V，基极电流Ib=（5V-0.7V）/4.7K=0.9mA，可以使三极管完全饱和。b 电路用的是PNP管，同样把 蜂鸣器接在三极管的集电极，不同的是驱动信号是5V的TTL电平。以上这两个都可以正常工作，只要PWM驱动信号工作在合适的频率，蜂鸣器（有源）都会发 出最大的声音。
　　这里我们用图二的这两个电路相比图一来说，最大的区别在于被驱动器件接在三极管的发射极。同样看c电路，开通时假设为高电平5V，基极电流Ib=（5V-0.7V- UL）/4.7K，其中UL为被驱动器件上的压降。可以看到，同样取基极电阻为4.7K，流过的基极电流会比图一a电路的要小，小多少要看UL是多少。如 果UL比较大，那么相应的Ib就小，很有可能导致三极管无法工作在饱和状态，使得被驱动器件无法动作。有人会说把基极电阻减小就可以了呀，可是被驱动器件的压降是很难获知的，有些被驱动器件的压降是变动的，这样一来基极电阻就较难选择合适的值，阻值选择太大就会驱动失败，选择太小，损耗又变大。所以，在非 不得已的情况下，不建议选用图二的这两种电路。
　　最后我们再来看上面图三这两个电路图，其中我们可以看到电路的驱动信号为3.3VTTL电平，而被驱动器件开通电压需要5V。在3.3V的MCU电路中，不小心的话很容易就设计出这两种电路，而这两种电路都是错误的。先分析e电路，这是典型的&发射极正偏，集电极反偏&的放大电路，或者叫射极输出器。当PWM信号为3.3V时，三极管发射极电压为3.3V-0.7V=2.6V，无法达到期望的5V。图三f电路也是一个很失败的电路，首先这个电路开通是没有问题的，当驱动信号为低电平时，被驱动器件可以正常动作。然而这个电路是无法关断的，当驱动信号PWM为3.3V高电平的时候，Ube=5V-3.3V=1.7V仍然可以使三极管开通，于是无法关断。在这里，有人会说用过这个电路，没有问题啊，而且MCU的电压也是3.3V。我说你用的肯定是OD（开漏）驱动方式，而且是真正的OD或者是5V容忍的OD，比如的很多IO口都可以设置为5V容忍的OD驱动方式（但是有些是不行的）。当驱动信号为OD门驱动方式时，输出高电平，信号就变成了高阻态，流过基极的电流为零，三极管可以有效关断，这个时候f电路依然有效。
　　根据以上几种电路的情况分析，在基极与发射极之间多加了一个100K的电阻，这个电阻也是有一定作用的，可以让三极管有一个已知的默认状态。当输入信号去除的时候，三极管还处于关断状态。在安全和稳定的方面考虑，多加的这个电阻还是很有必要的，或者说可以让三极管工作在更好的开关状态。三极管作为开关器件，虽然驱动电路很简单，要使电路工作更加稳定可靠，还是不能掉以轻心。为了不容易出错，个人建议是优先采用上述的电路，尽量不采用图二的电路，避免使用图三的工作状况。
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把可调电阻R4从百分之零调到百分之百都没听到蜂鸣器响，这是为啥啊？
把R1的5端接地，Q2的基极接R1的4端试试。楼主你这是什么软件啊，还是中文的？
可调电阻还有一端没接
因为MULTISIM里没有光敏电阻，所以我就用 这个可调电阻来代替光敏电阻，按理来说应该是可行的啊，光敏也是利用光照强度来改变阻值，而我用这个可调也是在改变阻值，其结果是一样的啊
用这个电路试试，把发光管换成蜂鸣器
蜂鸣器在哪啊？
回复 0基础航模 :你图2中是由左边三极管导通后又导通第二个三极管最后由第二个三极管导通点亮发光二极管是吧？可是我不明白的是，左边的三极管的基极电压为4.16V，而发射极为3.46V,我就想问的是在这个三极管没导通之前这个 发射极电压是从何得来的，它夹在两个三极管的中间，前后三极管都没导通，电源的正负极都没流过这个发射 极，它的3.46V电压从何而来的？
关键点就是一个NPN的三极管没导通之前这个发射极的电压是如何得来的？
我算服你了，看图
三极管比喻图
为什么不把电位器的动触头接入电路呢？
推荐你一本书
Q2的b极应该接在Q1的c上吧，e该接地，另外那个电位器只接两端，调节位不接，和一个100k电阻一样了。信号从哪里输入呢？看样子视频你没细看啊
登录百度帐号推荐应用单片机小白学步(22) IO口：蜂鸣器的使用/三极管的工作原理
09:58:13来源: eefocus
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这一篇继续上一篇的内容，我们来做实验四：按键控制有源，按下按键蜂鸣器响，释放按键不响。
实验四之前简单介绍下蜂鸣器。蜂鸣器有两种，无源蜂鸣器和有源蜂鸣器，一般用于发出报警的声音。声音是由震动产生的，大家都见过喇叭，喇叭里面有磁铁和线圈。给线圈通上不断变化的电压，在磁铁产生的磁场中就会运动。于是和线圈固定在一起的振膜就会震动，于是就能听见声音了，而无源蜂鸣器和喇叭效果基本一样。和无源蜂鸣器不同的是，有源蜂鸣器内部就有发声电路，通上电压合适的直流电就会发出叫声。另外，有源蜂鸣器有正负极之分。图中是常用的一种工作电压为5V的有源蜂鸣器，正面标有加号的一侧引脚为正极，如果器件是全新的没有剪过引脚，正极引脚比负极长。
从上面的介绍来看，有源蜂鸣器和一样，只要通电就能工作（如果没有特殊说明，后面蜂鸣器就是指有源蜂鸣器）。但是为什么要单独作为一个实验呢？
前面我们说了，IO口能通过的电流是有限的，过大的电流可能会烧坏管脚，或者不能正常工作。蜂鸣器和LED相比最主要的区别，就是蜂鸣器比LED需要的电流大很多，电压一般也会高一些。
为了让单片机驱动蜂鸣器，也就是控制蜂鸣器工作，我们需要使用一些特别的电路。不知道大家是否了解继电器，继电器的特点就是用小电流低电压，控制大电流高电压电路。但是一般的继电器控制端需要的电流，对于单片机来说还是太大了，而且继电器价格比较高，能控制很大的电流，用在这里大材小用了。而这里我们要用的器件是。
三极管基本介绍
三极管的作用主要是放大电流。和名字一样，三极管有三个管脚：发射极、基极、集电极，分别简写为E、B、C。有两种类型，PNP型和NPN型，两种类型的三极管工作时电流方向恰好相反，电路符号也不相同，如图所示。发射极上的箭头正是表示工作时电流方向的。
三极管有很多参数，实际的三极管也有很多种，也各种各样。下图是常见的TO-92封装的直插式小功率三极管。注意，这种外形只是封装，并不是三极管专用，也有其他器件会用这样的封装，具体要看上面标示的器件型号，例如图中的S9012表示它是9012三极管。像图中一样管脚朝下放置，半圆柱的平面正对自己，从左往右三个管脚分别是E、B、C。
三极管作为电子开关使用
三极管有三种工作状态，截止区、放大区、饱和区。在放大区，可以放大电信号，我们用的扩音器等设备就可以通过三极管实现。在单片机中我们主要利用三极管的截止区和饱和区，作电子开关使用，常用下面这样的电路图。
左图和右图分别是NPN、PNP型三极管的电路图。R1、S1和R2、S2相当于单片机IO口，三极管集电极接蜂鸣器。NPN型电路控制蜂鸣器高电平有效，即IO口输出高电平的时候，蜂鸣器就会响。PNP型反之。为了方便观察，我接的是LED，和蜂鸣器是一样的道理，可以看到图中LED就点亮了。注意三极管的管脚位置不可接反，要驱动的负载即图中的LED也不能接反。
常用PNP三极管有等，NPN三极管有等。
三极管的原理和很详细的工作情况分析，需要不少的计算过程，有兴趣的读者可以查看相关的书籍资料。文章末尾也会简单分析三极管工作机制，有兴趣的同学可以看看。如果觉得难以理解，学习单片机过程中，可以不做深入研究。
程序的实现和点亮LED差不多，不过要看你的电路确定是高电平还是低电平有效。按照前面的三极管电路，我们可以用9012实现电路，低电平有效，电路图如下，注意蜂鸣器的正负极不能接反。
图中P1.0上接的LED还放在那（当然也可以去掉），P2.0上接了按键开关，P2.1上连接了三极管驱动的蜂鸣器。
我用面包板搭建的电路。
备注：三极管在这里起到开关的状态，建议优先考虑使用PNP型三极管电路。因为三极管的作用是放大电流，对于同一个三极管而言，如果要输出更大的电流，一般就要在基极输入更大电流。而使用PNP型电路时，IO口输出低电平有效，对于单片机来说是灌电流，此时基极能提供的电流更大，从而提供更大电流以驱动蜂鸣器。我在实际测试时，如果使用NPN型三极管9013，可以驱动LED，但不足以驱动蜂鸣器，除非自己给IO口再外接一个。
首先是定义LED、按键、蜂鸣器三个IO口
sbit LED = P1^0;
sbit KEY = P2^0;
sbit BUZZER = P2^1;
然后先设置KEY=1，然后在主循环中处理即可。这里我用的是PNP驱动，蜂鸣器和LED一样，是低电平有效。
void main()
& & KEY = 1;
& & while(1) {
& & & & LED = KEY;
& & & & BUZZER = KEY;
搭建完电路并烧写好程序，按下按键，LED会被点亮，同时蜂鸣器就能发出声音了。
三极管工作机制简要分析
三极管的特性分析比较复杂，这里我通过仿真进行简单介绍，三极管的原理和更多的深入知识，可以查阅相关模拟电路书籍。下图是我用Multisim软件仿真的电路（如果有兴趣自己仿真，请自行安装学习Multisim软件）。
图中左边的VCC通过可调电阻Rp分压，接到三极管基极，右边VCC通过一个电阻接到三极管集电极，三极管发射极接地。两个绿色箭头是Multisim中的探针，可以在黄色的框中显示导线上通过的电流大小，以及导线上的电压（也就是相对于GND的电压）。
我们把这个电路看成两个电流通路，分别是由紫色和橙色箭头标注。调节Rp到合适的位置，就会有电流通过基极，大小为Ib，也就是紫色通路的电流。由于三极管的特性，Ic即橙色通路的电流也会根据Ib而变化。从图中也可以看出来，左右两个探针显示的直流电流I(dc)分别为1.71nA和172nA（即Ib和Ic）。
如果调节Rp，如图Ib=3.33uA，此时Ic=333uA。多调整几次并观察结果，可以发现在一定范围内，始终近似有Ic=100*Ib（在模拟电路中，常直接用等号代表约等于，误差在所难免）。这正是三极管的放大特性。如果在基极接的是话筒，在集电极接喇叭，就可以放大声音信号了。当然实际电路还需要添加一些器件。而这里的100就是图中三极管的放大倍率，是三极管很重要的一个参数（所谓参数，就像电阻的阻值一样的道理）。
如果调节Rp，使基极电流Ib很大，例如图中Ib=1mA，此时Ic只有4.95mA，而不是100mA，不满足前面的条件了。前面说的是在一定范围内，Ic=100*Ib，也就是两者成正比，叫做三极管的线性区，也叫放大区。而如果基极和发射极之间电压太大，超过一定范围，就进入了三极管的饱和区，Ic的值比较大；反之，如果电压太小就会进入截止区，在截止区，Ic很小，几乎为0。正是利用这个特性，我们可以把单片机IO口接在基极，而在三极管集电极连接蜂鸣器，从而进行控制。
备注1：仿真电路有很大的局限性，只能在一定程度上模拟实际电路。实际电路很复杂，例如导线有电阻，但是仿真软件的设计很难考虑这么多因素，还有一些目前仍然未知的问题也不能考虑到。所以仿真结果只能作为参考。例如上面这个电路，我发现即使不断调节Rp，让滑片直接移动到5V的那一端，基极电压却仍然没有达到5V，和实际电路中并不相符。
备注2：前面说单片机IO口使用了电子开关，就类似于上面的三极管电路，不过单片机中实际用的一般是MOS管。
备注3：为了让三极管工作在放大区，常常使用电阻使基极和发射极之间电压保持在一定的范围内。这个过程叫做静态工作点的设置。设置好静态工作点，然后在其上叠加需要放大的幅度较小的交流信号（如果直接加交流信号，不会工作在放大区）。
备注4：三极管作为电子开关时，虽然不工作在放大区，但是仍然起到了电流放大的作用，只是不满足线性区的放大倍数关系。上图中的Rp如果换成一个固定电阻和一个阻值随温度变化的热敏电阻，三极管放大倍数足够大的情况下，就可以做成热敏开关，可以根据温度控制LED的开关，而电子开关也因此得名。
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晶体管驱动负载探索
[导读]晶体管（又称三极管）可分为NPN 型和PNP 型，目前常用的NPN 型三极管有、2N5551 等，PNP 型三极管有、2N5401 等。在电子制作时，经常涉及到需要控制蜂鸣器、继电器、电机等元件，发现晶体管负载
晶体管（又称三极管）可分为NPN 型和PNP 型，目前常用的NPN 型三极管有、2N5551 等，PNP 型三极管有、2N5401 等。在电子制作时，经常涉及到需要控制蜂鸣器、继电器、电机等元件，发现晶体管负载的不同接法，效果差别很大，有的接法甚至会导致电路工作不可靠，下面将我的经验介绍给大家供讨论。本文引用地址:
　　1、常见负载的驱动电路
　　图1 是NPN 型、PNP 型晶体管驱动各种负载的典型电路。要求使负载上得到最大的功率，晶体管上消耗最小的功率。
图1 NPN 型、PNP 型晶体管驱动各种负载的典型电路
　　2、驱动电路及元件选择
　　使用晶体管驱动负载主要利用晶体管的开关特性，也就是通过控制晶体管在饱和区和截止区之间切换来控制负载的接通和关闭。那么有的电子爱好者会问：
　　什么时候选择NPN 型晶体管驱动电路？什么时候选择PNP 型晶体管驱动负载？对于相同类型的晶体管，该如何选择晶体管的具体型号？基极电阻应该如何选取？下面对这些问题作一下简要说明。
　　2.1. 负载驱动电路的选择
　　选用NPN 型、还是PNP 型晶体管驱动负载，要看设计者的要求。如图1（a）、（c）、（e）是使用NPN 型晶体管驱动负载的电路，高电平&1&可以控制晶体管导通（负载通电）、低电平&0&使晶体管截止（负载断电）。而图1（b）、（d）、（f）是使用PNP 型晶体管驱动负载的电路，导通条件刚好相反。
　　2.2. 晶体管型号的选择
　　NPN 型晶体管、2N5551 的集电极最大电流分别为1500mA、500mA、600mA，PNP 型晶体管、2N5401 的集电极最大电流分别为1500mA、500mA、500mA。驱动蜂鸣器、继电器、电机等负载，主要看晶体管集电极电流是否能满足负载要求。
　　2.3. 基极电阻的选择
　　如图2 所示是NPN 型晶体管2N5551 的特性曲线，最下方选中的曲线对应Ib=1mA，最上方的曲线对应Ib=5mA。
图2 NPN 型晶体管2N5551 的特性曲线
　　由图2 中可以看出，基极电流Ib 越大，对应的集电极电流Ic 越大。我们如果希望负载上得到大的电流，那么基极电流就需要尽可能的大。图1 所示的各种驱动电路中，我们经常取基极电阻约1k，对应的基极电流约为4~5mA，集电极电流能满足负载要求。
　　3、Multisim仿真
　　初学者使用晶体管驱动负载时，有时会错误地把负载接在晶体管发射极一端，如图3（b）所示，这样做负载上得到的功率会比较小。我们可以通过仿真来分析。
　　为了说明晶体管负载的不同接法对驱动电路的影响，我们借助Multisim 10 仿真软件分析负载电阻为100、1k、10k 情况下图3（a）、（b）中电路的各个参数，得到的仿真结果如表1 和表2 所示。
表1 负载接NPN型晶体管集电极
表2 负载接NPN型晶体管发射极
　　从表1 和表2 中可以看出，如图3（a）所示负载接晶体管集电极的驱动电路，负载上得到的电压Ur 接近电源电压、得到的功率Pr 较大。如图3（b）所示负载接晶体管发射极的驱动电路，由于晶体管导通需要满足Ube&0.7V 条件，所以负载上得到的电压要比偏置电压低0.7V，最大约为4.3V，结果导致负载上得到的功率较小。
　　同样，对于PNP 型晶体管，负载接晶体管集电极一端时负载上得到的功率也较大。4、硬件实验
　　我们制作了晶体管的测试电路板，分别对NPN 型晶体管2N5551、PNP 型晶体管2N5401 驱动电路中相同负载的不同接法做了实物测试。图4（a）是晶体管测试电路板的原理图，将图4（a）左边J1 的1、2 引脚短接，可以测试NPN 型晶体管负载驱动电路；将J1的2、3引脚短接，可以测试PNP型晶体管负载驱动电路。
图4（a）是晶体管测试电路板的原理图
图4（b）是晶体管测试电路的实物连接图
　　图4（b）是晶体管测试电路的实物连接图，左侧的电流表显示电路的基极电流Ib，中间的电流表显示集电极电流Ic 或发射极电流Ie，右侧电压表显示晶体管集电极和发射极之间电压Uce。实验测得的数据如表3 所示。
表3 （测试条件Vcc=5.04V）
　　从表3 可以看出，在负载相同情况下，无论选用NPN 型晶体管或PNP 型晶体管，负载接在晶体管集电极端时负载上得到的电压较大、得到的功率也较多，晶体管压降小。
　　5、结论
　　通过Multsim 软件仿真和硬件实物测试，我们得出如下结论：在使用晶体管作开关驱动负载时，为了使负载上得到较大的功率，应该将负载接在三极管的集电极使用，通过基极的电流要0.1 倍的负载电流或更大。
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