Tuesday, June 08, 2004

低频(~100-1Hz)的TTL脉冲进行放大

需要把一个低频(~100-1Hz)的TTL脉冲进行放大,要求输出电压为25V,功率12W。是否可以只用一个大功率的三极管就能实现这种功能?什么样型号的三极管可以呢?

三 极管可以用BU406或相似型号.注意必须做成开关放大电路,即工作在饱和、截止的交替状态(输入功率足够时不要偏置电阻,只要在b极串联合适输入电 阻).如果电源无法控制在25.5V,则输出端需要加25V稳压管.另外小心单管放大后是反相输出,应该在输入端先经过一次非门.由于是低速放大,不需要 考虑波形问题,但输入输出耦合电容最好不要.没法避免的话则要注意它们对波形的影响.
最好的办法是直接使用高电压运放搭成5倍的线性同相放大电路.适用型号有LM143/343、LM144/344、CA1536。

我试过一个放大电路,输出电压是够了,可是输出电流只有几个mA(如果用25V驱动,输出电流本来应该是500mA),根本没法驱动电磁阀。如果从电磁阀厂家直接订购一个带信号发生器的驱动,起码要$2000,这不是宰人吗?想想还不如自己做一个呢,可是这一做具体问题又一大堆。我可等着您的电路图呢.

这个电路就能用了呀!用W调节输出,小心别把它拧到0欧姆啊!如果26V的电源不好弄而阀门控制电平可以再高,那么电源用30V甚至40V也可以,但功率要够咯(按你说的就得20W).


我按照电路图搭好电路,可是并不工作。输出端电压倒是26V,2N2222A的集电极电压输出是直流波形,好象是饱和了,而BU406没有输出。我没找到可变电阻,用一个20K的来代替49K,是不是有点太低?

用一个50欧姆功率12W以上的电阻(水泥电阻)代替阀门。调节电位器W约为40K,那么输入端接地时Q2的C极电压应为电源电压,如果做不到就是Q1的穿透太大;做到后再将输入端接5V直流电压,调节电位器W使Q2的C极电压达到0.8V以下,如果做不到那是Q1或Q2的β值过低。假如实在做不到上面说的,请在接入50Ω水泥电阻、W=50K、输入直流电压5V的情况下测试一下Q1与Q2的C极电流,把结果告诉我。

输入接地后,当电源电压为10V时,我测得的Q2集电极值仅为0.08V。
http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/2N2222_CNV_2.pdf
http://www.fairchildsemi.com/ds/BU/BU408.pdf
这是我在网找到两个管子的说明书。
Q1的C极电流为0.2A,Q2没有测电流输出。

明确一下:电源电压24V; 50欧姆(功率12W以上水泥)电阻代替阀门; W=50K.
在输入接地和接5V直流电压两种情况下测量IC1和IC2 !
将两组电流值速告我.

没测到输出波形,可能是因为我直接把输出接到了示波器的原因。单接50欧姆的水泥电阻(是不是ceramic resistor?)时可以看到电源指示灯闪动的频率与输入频率相同,但是没法测输出波形,但是直接接到电磁阀上还是不能驱动。从直流电源的读表上可以看到电流读数怎么都调不到500毫安,是不是因为我用的直流电源(可调节电压和电流输出,60W)有自我保护功能所以不能输出大的电流?

按我说的测试,我只需要两组(共4个)电流值啊.赶快测!

下面是我测到的两个管子的极电集电流值,接入的电阻为46kΩ,电源电压为24V。加上5V电压后,第一个三极管的电流是逐步从33mA往上升,37mA后我关掉了5V电压,如果不关还会向上升。第二个管子的电流输出很稳定。

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    2N2222A  BU406
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0V   0.02mA   0.0002A
5V   33-37mA  0.470A
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下面是电磁阀的电子特性,应该对设计电路有参考。

Electrical Specifications: (continuous duty rated)
DC   Power  Current    Resistance
(V)  (W)   (ma)    (Ω±5% @ 70°F)
6   12    2000     3
12   12   1000     12
20   12   594      33
24   12   500      48
28   11.2   400      70

1.电路的工作状态是正常的.BU406在5V输入时已经能达到饱和(470mA电流);
2.2N2222A的电流不稳定是因为它的发射极或BU406的发射极热稳定性不好所致,可以先不理会.能换晶体管试试也可以,但先不要动它们;
3. 保持现在的电路不变,输入端换成TTL信号,用示波器观察50Ω电阻下端(即BU406集电极)的波形(示波器的地接BU406的发射极,即电源地;用直流档).应该是高电平24V,低电平0.3V的方波.如果不是,速将波形描述给我.可以改变TTL的码速多观察几种,而TTL的信号如果软件可以控制,那么只连续发字母"U(大写,在RS232协议中是方波)"最好.

用信号发生器产生的TTL方脉冲作为输入,测得BU406集电极与发射极之间的波形确实是放大后的脉冲波形。用电磁阀(其实就是一个用来产生磁力的线圈)取代50欧的陶瓷电阻后,仍然能测到BU406 C极与E极之间的脉冲波形,但是并不能驱动电磁阀。直接用示波器来测2N2222A的C极和BU406的C极波形,只是一个0V电压。

我要波形的"描述"啊!
其一是BU406的C极输出脉冲的形状(比之输入信号有否明显变形?);
其二是输出脉冲的高、低电平的数值(重要!).
50欧陶瓷电阻做负载与真实负载(电磁阀)两种情况下上述"描述"各是如何?
2N2222A的C极当然没有电压脉冲,而BU406的C极波形怎么样个"直接测量为0V"(示波器表笔的接法)?!如果这样那你又是如何观测到"放大后的脉冲"的呢?
问题其实很简单了啊,为什么还有这些矛盾的情况?我这两天没在,现请速告上述波形的具体情状!

这是我用示波器测得的波形图,红色的为输入脉冲,浅兰色的是接50欧电阻时从BU406极电集和发射极之间测到的放大脉冲,黄色的是接50欧电阻时BU406极电集和2N2222A极电集之间的脉冲(0V)。 这个电路好象很是坏2N2222A管子,我已经烧坏了4个啦,手头已经没有这样的了,只好用2N3019来代替,结果又烧了一个。 看来这个电磁阀的阻抗不同于普通的电阻,我决定还是到公司订一个产品吧。问了一下价,四通道带延时器差不多5500美刀。如果自己做成脉冲放大,还得有一个STANFORD DG-535延时器,也要差不多4000刀呢。

波形图应该不是同时存储下而是配到一起的?输出波形在横坐标上移动了半个周期,显得有些古怪。
对于纯阻性负载来说电路工作得很好。为了保护第一个管子,可以在它的C极加接一个500Ω/2W电阻限流。
要确定电磁阀的阻抗特性很简单,不要理会它动不动作,按我上次说的用它代替50欧电阻做负载再测量一次输出波形来看看就是了(那条黄色的线不必要测)。好象你已经测过了?难道输出波形是基本一样的?连幅度都是?最好给我看看与这张图类似的实测波形。
另外将输入直接接5V直流电压,还是用电磁阀做负载,在它和BU406的C极间串联一个直流电流表,告诉我电流表的读数。
有一个问题本来是不需要问的,但如果在这事上有问题那就笑话大了!你试过不要任何电路,直接用你现在的24V直流电压源接在电磁阀上么?它能不能动?!不管它动不动,也串接电流表看看读数吧!

COOL!!! I did it!

You know what? the applied voltage is too low to drive the solenoid. It works when I increased the voltage up to 30V.