原创 从51初学者到电子工程师4（待续）

2.6 三极管 <?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2.6.1三极管的4种工作状态
1) 饱和导通状态
饱和导通=0
2) 截止状态
截止状态=1
3) 线性放大状态
作为低频放大器时使用，具体的可参见有关电子线路的书籍；
4) 非线性工作状态
在无线电通信系统中，作为混频器等使用。具体的可参见有关电子线路的书籍；
愚记得南京工学院也就是现在的东南大学在80年代初期有一套《电子线路》5本，是电子专业的书籍，比较难懂；现在，即使是在电子专业的学生中，也应该降低了对三极管的哪些复杂的参数的要求了吧；在实际使用时，即使是模拟电路、非线性电路，也都是集成电路了，谁还使用三极管自己做呢？如果万一需要，现学也来得及。这套书很强的。编写人在那个年代肯定都是牛人。
学三极管这些参数很繁琐的，要是现在的非电子类的大学生或者大专生们还学这些玩意，我只能说是学校在误人子弟了。
好多学校都在扩招，很多学生念了4年下来，学了一堆过时的理论，跟实际的东西一点没有接轨，不知道7407是干什么用得，不知道三极管的几个状态；我只能无话可说。
所以，念了4年下来，跟企业的需求还有一段距离，还需要从头来过；聪明的学生赶紧抓住机会去学习，去实习，这样，还可以赶紧补上实际应用的这一课。
言归正传。
参见下图：
当单片机的口线输出电平为1时，三极管的be结导通，ce结导通，输出的电压值为0V；
当单片机的口线输出电平为0时，三极管的be结不导通，ce结截止，输出的电压值为5V；
在这种数字电路的应用中，相当于三极管是一个反相开路门。
计算是否导通，公式如下：
I＝B（放大倍数，希腊字母的贝塔）×Ibe
当Ice<I时，即为饱和导通；
相差越大，饱和程度越深，Vce越小，三极管的输出内阻越小；
这个概念要用到光电管中。
设计使用时大概算算，心里有个数；在电路板上试试，行的通，那就是它了。可以测量Vce值，至少要小于0.1V就可以了。
常用的PNP三极管是2N5551，驱动40mA的LED（电压在24V）、蜂鸣器等均没有问题。
2.6.2 三极管的具体应用
实际上，已经有象7407、ULN2003可以取代三极管在数字电路中的作用；但是，有时是受到PCB面积的制约，有时是为了降低成本，有时是因为布局方便，在1~2个输出点时，还是可以使用三极管来做驱动的。
例如：驱动一个蜂鸣器；往往系统中的蜂鸣器跟其它驱动设备，继电器等，距离较远；这时，没有必要使用一片7407，或者ULN2003来驱动；驱动的接口如下：

2.7 光电管

我这里所谓的光电管有2种：
1) 反射型光电管
2) 对射型光电管
这2种产品在市场上又可分为调理好的和没有调理好的；
这2种光电管在电子产品世界和电子技术应用杂志上都有大量的广告。随便找一本都有。
我所说的调理好的指的是内部已经加了限流电阻和输出的放大驱动电路了。它的特点是只有3根线，电源2根，输出信号一根，TTL电平的；但是，有时受到某种限制，需要使用没有调理好的，怎么办呢？
参见下图：光电管原理框图
这种没有调理好的光电管在使用时，需要做一块小的电路板，在发光管加限流电阻，在光电三极管的集电极加上拉电阻到5V，如下图所示：光电管工作框图1。
但是，在使用中我发现，输出的信号不稳定，尤其是在使用比较长的电缆传输到单片机的时候；究其原因，我认为是由于反射或者对射的红外光落在光电三极管的靶面上，光强未能导致光电三极管深度饱和，使得输出的内阻偏大，环境的噪声和电缆的干扰信号容易在线路上叠加的缘故；
为了可靠工作，仿照达林顿管的结构，在光电三极管的输出端加一个限流电阻接到NPN的B结，当无光的时候，2N5551饱和导通，输出电压为0V；实际测量小于0.1V；当有光，甚至是弱光时，2N5551截至，输出电压为5V。将3K电阻换成更大或更小的电阻，可以调整光电三极管的输出的灵敏度。
具体工作过程可以自行分析，做个实验。

2.8 电容

2.8.1电容的主要种类
电容有以下几大类：
1) 电解电容
2) 独石电容
3) 磁片电容
4) 胆（左金右旦）电解电容
5) 涤纶电容等
电容的指标是：耐压值和电容容量。例如：220u/50V，就是说，这个电解电容耐压值为50V，容量为220u。
电容的容量跟电容的介质有关。
顾名思义：
电解电容为电解质作为介质的，铝作为电极；
独石电容是使用石头作为介质的；
磁片电容是磁片作为介质的；
胆（左金右旦）电解电容使用电解质作为介质，但是，电极采用胆（左金右旦）金属。
涤纶电容采用涤纶作为介质。
有兴趣的网友可以拆一个电容看看。
2.8.2 电容的使用场合
1. 电源稳压和滤波
电解电容主要是用来稳压和低频交流滤波的；高频滤波是使用磁片电容和独石电容。
当电解电容作为稳压时，接在整流桥和三端稳压器的输出端，起到稳定电压的作用。其工作机理相当于一个水库，从上游来的带有波浪的水到了水库，就变的平滑了。
但是，铝电解电容的电解质随着时间的推移会干涸，所以在设计时需要留有余量，保证系统正常工作到它的寿命。
有些远端供电的直流电源，接到电路板的输入端时，需要在电路板的电源输入端加一个大的电解电容，通常可以是220u/25V，这样，这块电路板需要供电时，不是直接从电源处取，而是从电容中取电，可以得到稳定的电流供给；
但是，电解电容只能滤除低频的波动；对于直流电源中的高频波动，可以加一个0.1u或0.01u的独石电容或者磁片电容。
很多教科书都指出，在每一个芯片的电源和地两端接一个0.1u或0.01u的独石电容或者瓷片电容，解决芯片的供电过程中，由于电路板的走线电感产生的电源开关噪声尖峰。这种作用下的电容叫去耦电容。这是电路板的常规的设计；
2. 定时参数
对于象555这样需要外接电容产生稳定的脉冲的器件，涤纶电容是首选。可以想象，涤纶一层又一层缠绕，受到温度变化引起的涤纶的面积的变化的相对值要远远小于独石电容的介质石头受到温度变化而引起的变化值。
3. 产生其它电压
有些需要从单一电压产生其它的电压的芯片，如：max232，需要外接电容才能实现。
参见max232技术资料。 外接01.u的胆电容。

2.8.3 电容的封装
电容有直插和表面贴的不同封装。电解电容表面贴封装的通常耐压值不超出25V，电容值不超出100u。再大，就只好使用直插的了。其它的电容，磁片和独石都有表面贴封装的。