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分析一个群友发来的电路,很基础,但好多人可能不会

2025-06-25 15:36
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大家好,我是王工。

做硬件的大多数人都喜欢玩电路,就像大多数男生都喜欢玩游戏一样。最近群里的小伙伴太活跃了,每天未读消息都是几百 ,偶然点开看到这个电路图,觉得有点意思,分享给大家。


c11a4e252f3591226708f70baecec4.jpg


其实这电路图并不难,可能很多做硬件的一看就知道。我之所以想要分享出来,原因是之前有很多基础不太好的同学问我,还有一些转行的同学,这里主要想照顾一下他们。关注公众号硬件笔记本



话题不多,进入正题,电路图如下:b0ee26312e166d7a4f8069de96688b.jpg咱先不管这图的实用性,拿到电路图首先应该想到的是,这电路图主要想实现一个什么样的功能,然后再逐一分析。

功能要求:

假设VCC为12V,

当R6输入为高电平,则TX 输出为12V,RX输出为0。

当R6输入为低电平,则TX输出为0V, RX输出为12V。简单说,就是想实现一个IO口控制数据的收发,且将数据扩大为其它电压VCC(可调),为什么用IO口不直接去控呢?因为单片机IO口一般都是3.3V,要想控制12V,只有通过电平转换电路的方式。关注公众号硬件笔记本收的时候不能发,发的时候也不能收。于是乎,加一个NPN三极管就可以实现反向。
好,功能搞清楚了,下面咱们来一步步分析一下:
1、芯片U1芯片U1不影响整个电路的分析,可以先不管它,它是个达林顿管,就是多个三极管复合而成,你也可以看成是个三极管,用法都一样,不过达林顿管的驱动能力比三极管强多了,在这里的主要作用就是增强驱动能力。2566455bf73ea51278989c940a8701.jpg
2、当R6输入为低电平时2.1 U1-3脚为低电平时,U1-6脚被外部电阻R1,R2拉高,拉高后的电压为:

9813d91f1a41db72cb3cdff3263da3.jpg


2.2 Q5三极管分析

5aeb44eeefa1d8c830a805e76e4510.jpg

Q5 基极电压为:

a7b16a134486fec0270ad492148e55.jpgQ5的Vbe=12V-8.7V=3.3V ,大于0.7V 所以Q5导通。此时,TX=12V,为高;


2.3 Q6,Q7 三极管分析:dc4420a49f2a4e2be76fc0a076dc77.jpg由2.1得知,Q6的基极电压为7.67V,大于0.7V,所以Q6导通。

Q6集电极电压接近0V,同理 Q7的Vbe大于0.7V,Q7导通,则RX输出为12V,为高。关注公众号硬件笔记本

综上所述:当输入为低时,输出TX为高,RX为高。跟要求的功能相反,此处电路有问题。


3、当R6输入为高电平时

6e0dc7780adcc02498402eb8b7b24c.jpg

3.1 U1-3脚为高电平时,U1-6脚被拉低,拉低后的电压为0,

即:U1-6=0V


3.2 Q5的Vbe>0.7V(这里简单,大家自己算),Q5导通,TX=12V,为高。


3.3由于U1-6=0V,所以Q6截止,那么Q7也就截止,RX输出为0V。


综上所述,当输入为高时,输出TX为高,RX为低,满足要求。关注公众号硬件笔记本

所以本电路就只有一个问题:当输入为低时,输出TX为高,RX为高。即:那么当输入为低时,怎么让输出TX也为低?

f69965827e132b12478c92aa1fba9f.jpg

王工仔细观察,不需要删减任何电路,通过更改电阻R1的阻值就可以解决问题。有兄弟问我是怎么想的,授人以鱼,不如授人以渔。

请大家看红色箭头所示回路,为什么要看这条回路呢?你想啊,你的目地是改变三极管Q5的开关,但是你发现没,无论输入电平怎么变化,三极管Q5完全没受控制,一直导通。那为什么不受控呢?那是因为三极管基极电压再怎么变化,Vbe压差始终>0.7V,你让他压差<0.7V不就行了,通过计算<300R可实现功能。


小结:  王工只是粗浅的分析本电路,实现了产品的基本功能,真正用在产品上考虑的会更多,比如上下电,三极管的温漂,功耗,还有就算一个没问题,小批量甚至量产是否都OK呢。软件BUG可以升级,硬件BUG只能改板,试错成本高,所以硬件需谨慎。

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