呼吸灯设计 - 图文

摘要

本系统采用LM358双运放放大器，用3个8050NPN型三极管构成电流源电路驱动12个高亮型发光二极管，电位器用于调节电阻来控制LED的亮度。LM358第一个运算放大器用于电流放大，第二个运放放大器用作电压比较器。从而实现对小灯电压的控制，防止小灯电压过大击穿损坏。经过最终测试，实现亮度可调照明功能。 关键值：LM358，电压比较器，电流源电路 注：本次设计通过使用运放产生锯齿波，调节高亮型发光二极管，实现呼吸效果。通过设计，了解了稳压二极管、放大器的应用，并且理解了锯齿波、方波的发生电路的工作原理。同时学会了示波器以及万用表的使用方法。

I

目录

摘要 .................................................................................................................................................. I 目录 ................................................................................................................................................. II 第一章 方案论证与比较 ........................................................................................................... 1

1.1 电流源电路方案比较 ....................................................................................................... 1 1.2 运算放大器选择方案比较 ............................................................................................... 1 1.3 稳压电路选择 ................................................................................................................... 1 第二章 理论分析与计算 ........................................................................................................... 2

2.1 三极管驱动电路 ............................................................................................................... 2

2.1.1 8050三极管 .......................................................................................................... 2 2.1.2 三极管电流源 ....................................................................................................... 3 三极管电流源 ................................................................................................................... 3 2.2 集成运算放大电路 ........................................................................................................... 4

2.2.1 LM358双运放放大器 ............................................................................................ 4 2.2.2 滞回比较器 ........................................................................................................... 5 2.2.3 积分电路 ............................................................................................................... 6 2.2.4充放电控制电路 .................................................................................................... 7 2. 3 可调稳压电路 ................................................................................................................... 7

2.3.1 稳压二极管 ........................................................................................................... 7 2.4 采样电阻 ........................................................................................................................... 8 第三章 电路设计 ............................................................................................................................. 9

3.1 电流源电路 ....................................................................................................................... 9 3.2 运放放大电路 ................................................................................................................... 9 3.3 稳压电路 ......................................................................................................................... 10 第四章 调试方案与测试结果 ....................................................................................................... 12

4.1 测试方案及测试条件 ..................................................................................................... 12

4.1.1 测试仪器 ............................................................................................................. 12 4.1.2 测试主要方案 ..................................................................................................... 12 4.2 主要测试结果 ................................................................................................................. 12 4.3 测试结果分析 ................................................................................................................. 13 第五章 总结 ................................................................................................................................... 14

附录一..................................................................................................................................... 15 附录二..................................................................................................................................... 16

II

第一章 方案论证与比较

1.1 电流源电路方案比较

方案一：用三个8050NPN型三极管构成电流源驱动电路，一个三级管作前级电流放大，另外两个三极管并联，与前一个三极管构成两个达林顿管，放大的电流足以驱动12个高亮型LED。这种方案结构简单，性价比高。

方案二：采用两个达林顿管构成电流源电路以驱动12个LED，这样做的缺点是前期调节小灯亮度的时候需要分别调两个达林顿管，调试复杂，故不选这个方案。

1.2 运算放大器选择方案比较

方案一：用LM358双运放放大器，LM358内部有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运放放大器，适用于电源电压范围很宽的单电源使用（在3V~30V之间）。放大器一个用作电流放大功能，另一个用作电压比较器，能够控制小灯的电压值，防止过流烧坏小灯。

方案二：选择LM2904是低功耗双运算放大器。其引脚和功能和LM358一样。但使用温度范围要比LM358好，鉴于本设计工作环境没有太大要求，故可以选择价格相对比较便宜的LM358芯片。

1.3 稳压电路选择

方案一：用稳压二极管的伏安特性，当稳压二极管被击穿后，电压稳定在一个稳定值。用稳压二极管做稳压电路，电路结构简单，性价比高。

方案二：用稳压芯片构成稳压电路，这样做电压比较稳定，不过成本比较高，故不用此方案。

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第二章 理论分析与计算

2.1 三极管驱动电路

2.1.1 8050三极管

8050是常见的NPN型三极管，广泛应用于各种放大电路中，本次设计中三极管起电流放大的作用

图2-1三极管引脚图及绝对最大额定值

图2-2 三极管电参数

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2.1.2 三极管电流源

三极管电流源

电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如图2-1所示。 对电流源的主要要求是：

（1）能输出符合要求的直流电流Io。 （2）交流电阻尽可大。

图2-3 三极管电流源电路

三极管射极偏置电路由VCC、Rb1、Rb2和Re组成，当VCC、Rb1、Rb2、Re确定之后，基极电位VB固定（Ib一定），可以推知Ic基本恒定。从三极管的输出特性曲线可以看出：三极管工作在放大区时，Ic具有近似恒流的性质。当Ib一定时，三极管的直流电阻RCE?VCEQICQ，VCEQ一般为几伏，所以RCE不大。 ，为几十千欧至几百千欧。

交流电阻为rce?

?vCE?IC 有些情况下，要求得到极其微小的输出电流IC2，这时可令比例电流源中的Re1=0，如图2-3即可以在Re2不大的情况下得到微电流IC2。

原理：当IR一定时，Io可确定为：

VBE1?VBE2?IE2Re2??VBE

Io≈IE2?VBE1?VBE2?VBE ?Re2Re2

图2-4 电流源电路 可见，利用两管基-射电压差ΔVBE可以控制Io。由

于ΔVBE的数值小，用阻值不大的Re2即可得微小的工作电流——微电流源。

Ro?rce(1??Re2rbe1?R5?Re2)

微电流源特点：

（1）T1，T2是对管，基极相连，当VCC、R、Re2已知时，IREF≈VBE），当VBE1、VBE2为定值时，IC2?

VCCR（略去

?VBE也确定了。 Re23

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