解析三极管恒流电路:如何实现稳定的电流输出?

解析三极管恒流电路:如何实现稳定的电流输出?

大家好,我是蜗牛。今天来分享关于恒流源电路的知识,这个电路是由两个晶体管构成的。

接下来,我将通过一个简单的图示来展示一个利用NPN晶体管搭建的低成本恒流源电路。这个电路是如何实现恒流的呢?让我们一起来探讨一下其中的原理。

图1 恒流源电路

在这个电路中,我们可以把D1或R2看作是负载,并且它们是串联的。当忽略微小的基极电流时,通过它们的电流是相等的。

1. 当单片机输出0V时,Q1和Q2都处于截止状态,灯D1不会亮起。

2. 当单片机输出高电平时,Q1和Q2会进入什么样的状态呢?是放大还是饱和?这时灯D1的工作电流又是多少?

这个电路的关键在于理解这两个晶体管的工作方式。它们的连接方式决定了它们主要工作在放大状态,而不是简单的开关状态。如果Q1进入饱和状态,Q2就不会有电流通过;反之亦然。Q1和Q2之间形成了一个动态的平衡。如果任何一个晶体管进入饱和状态,整个电路都会受到影响,无法实现恒流。

如果由于某些原因,导致流过D1(及与之串联的R2)的电流发生变化,那么R2上的电压也会相应变化。这个变化的电压会调整Q1的基极电位,进而改变Q1的等效电阻。这种变化又会进一步影响Q2的基极电压,从而导致Q2的状态变化,最终使电路达到一个新的平衡状态,此时流过R2(以及D1)的电流将保持一个相对稳定的状态,从而实现恒流电源的功能。

我们可以通过仿真软件来验证这一理论。在单片机输出高电平的情况下,我们可以观察电路的行为。仿真结果显示,R2两端的电压被三极管Q1的be结构稳定在约0.649V,而Q2的基极电压则稳定在约1.3V,这与我们的理论预测非常接近。

通过仿真我们还可以观察到电阻R2中的电流大小。根据仿真结果,电流值约为12.98mA,这与理论计算值非常接近。

要调整负载灯D1的亮度,只需改变R2的阻值即可。

今天的分享就到这里,希望这篇文章能对你有所帮助。如果你对电路设计、电路板设计、仿真技术以及电磁兼容性(EMC)等知识感兴趣,不妨关注我们的硬件笔记本,我们将定期分享更多相关文章。如果你有任何问题或想要深入学习,也可以加入我们的讨论群,和大家一起讨论进步。


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