这个电路中这个电阻是干什么用的?

电器工程 电阻器 成分
2022-01-24 22:45:20

我正在学习电子学,目前正在阅读/阅读 Charles Platt 的“Make: Electronics”。这是他给出的用于制作基本防盗警报的电路图之一: 报警电路

我的问题是,开关后的1K电阻有什么作用。我理解所有其他组件的意义,但为什么必须有那个电阻呢?我已经重读了这本书的这一部分几次,但似乎没有提到为什么那个电阻在那里或者它做了什么。可以省略吗?

4个回答

电路中的 10K 和 1K 电阻在开关压合时形成分压器。使用 +12V 电源时,该分压器名义上将晶体管基极偏置电压设置为约 1 伏。由于 NPN 晶体管的发射极保持在地面以上,因此很少有基极电流流动,因此 NPN 基极发射极电压永远不会高到足以让晶体管导通。在使用 2N3904 晶体管模型对此类电路进行仿真时,它表明由于晶体管中的电流非常低,1K 电阻器的存在使 LED 两端的偏置保持在 0.7V 左右。如果移除 1K 电阻并且当开关关闭至 GND 时,由于晶体管完全关闭,LED 上的偏置将降至基本为零。

从功能的角度来看,要让 LED 从开关打开和关闭,不需要 1K 电阻,因为仅与这个简单的电路有关。另一方面,如果该电路用于更复杂的系统中,该系统在 LED 两端有一个监控电路以寻找上述偏置,则它可能表明从开关到 LED 的所有接线都完好无损且就位。在真正的防盗报警系统中,开关和 LED 可能相距很远,这种残余偏置检测可以起到确保接线未被篡改的作用。

你是对的,1 kΩ 电阻是没有意义的。当开关闭合时,会导致晶体管的基极下降到足以将其关闭,但是将基极直接短接到地将毫无疑问地达到相同的效果。

我不太喜欢这个电路。在这种情况下,我看不出将 LED 放入发射器支路的意义。这似乎是一种令人费解的做事方式,没有真正的好处。

鉴于以上所有情况,我不会将那本书中的任何内容视为良好设计的示例。

如果开关打开,则基极电压由 LED 的正向电压决定,例如 2 V + 0.7 V = 3.7 V。则基极电流为 (12 V - 3.7 V)/10 kΩ = 0.83 mA。

如果您关闭开关,则通过 10 kΩ 电阻的电流将被分流,部分通过 1 kΩ 电阻,部分进入基极。我们知道在晶体管开始导通之前,基极需要 3.7 V。根据欧姆定律,要获得 3.7 V,通过 1 kΩ 的电流必须为 3.7 mA。因此,如果晶体管导通,其基极电流将比 12 V 电源通过 10 kΩ 电阻器的电流小 3.7 mA。

但我们看到该电流不会高于 0.83 mA,所以一切都会通过 1 kΩ,晶体管根本不会导通。由于它不导通,我们现在可以忽略它,并从电阻分压器计算基极电压:

\$ V_B = \dfrac{1 k\Omega}{1 k\Omega + 10 k\Omega} \times 12 V = 1.09 V\$,

这确实低于所需的 3.7 V。

如果省略 1 kΩ 会怎样?然后接地电流将从 1.09 mA 增加到 1.2 mA,仅此而已。那 0.1 mA 的差异不会破坏银行,所以你不妨忽略它。

坦率地说,我不认为这是一个好的电路。您关闭开关以关闭 LED,而不是打开,这很好,但是这意味着当 LED 关闭时,您仍然会有 1.1 mA 的电流流过,没有任何意义。最好将开关放在 10 kΩ 一侧。承认,它的功能是相反的(关闭会打开 LED),但是当 LED 关闭时你不会有电流。在这种情况下,您仍然可以添加一个接地电阻,但它的值应该更高:4.5 kΩ 在 3.7 V 基础电压下将消耗 0.83 mA。0.83 mA 是来自 12 V 电源的电流,所以这就是晶体管刚刚开始导通的点。所以这个值必须高于那个值。当晶体管导通时,100 kΩ 值将消耗 37 µA,因此基极将获得 830 µA - 83 µA = 750 µA。如果您不关心 10% 的损耗,您可以放置​​电阻。您也可以在此处省略它(而不是用电线代替它!),然后当开关打开时底座将浮动。对于双极晶体管来说,这并不是一个真正的问题,特别是因为您需要一个高 3.7 V 的电压才能使其导通,但对于 MOSFET,则需要该电阻器。

电流将找到具有最低 R 的路径。关闭,分压器会将基极电压钳位到 1V,这不足以打开晶体管。打开,电流将流入晶体管并打开 Vbe 和二极管。