三極管在單片機(jī)中的應(yīng)用主要包括控制應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)應(yīng)用?。

控制應(yīng)用

三極管在單片機(jī)中常用于控制電路的通斷。例如，單片機(jī)可以通過(guò)控制三極管的基極來(lái)間接控制外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。例如，單片機(jī)控制一個(gè)小燈的亮滅，可以通過(guò)三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，三極管還可以用于不同電壓之間的轉(zhuǎn)換控制。例如，單片機(jī)的IO口電壓為5V，而某些設(shè)備需要12V電壓才能工作，通過(guò)三極管可以實(shí)現(xiàn)5V的IO口控制12V的設(shè)備，從而避免直接連接導(dǎo)致的電壓不匹配問(wèn)題?。

驅(qū)動(dòng)應(yīng)用

三極管在驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中主要用于增強(qiáng)單片機(jī)的電流輸出能力。單片機(jī)的IO口輸出電流有限，通常只有幾十到幾百微安，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)一些需要較大電流的設(shè)備，如LED燈。通過(guò)使用三極管，可以利用其電流放大作用，使三極管的集電極電流達(dá)到毫安級(jí)別，從而成功點(diǎn)亮LED燈。例如，當(dāng)單片機(jī)的IO口輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，通過(guò)其電流放大作用，可以點(diǎn)亮LED燈?。

工作原理

三極管的基本工作原理是通過(guò)控制基極電流來(lái)操控集電極電流。例如，NPN型三極管通過(guò)基極電流Ib來(lái)控制集電極電流Ic。當(dāng)基極電流較小時(shí)，集電極電流可以放大到較大的值。這種電流放大作用使得三極管在電路中具有重要作用，特別是在需要大電流驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合?。

單片機(jī)中三極管的應(yīng)用

單片機(jī)中的三極管廣泛應(yīng)用于電路中，主要起到放大、開(kāi)關(guān)和穩(wěn)壓等功能。其中，放大電路主要是將微弱的信號(hào)放大到適合于后續(xù)處理的電平，開(kāi)關(guān)電路則是通過(guò)控制三極管的導(dǎo)通和截止來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)關(guān)，而穩(wěn)壓電路則是通過(guò)三極管的調(diào)節(jié)來(lái)保證電路的穩(wěn)定性。

單片機(jī)中三極管的工作原理

三極管是一種半導(dǎo)體器件，由基極、發(fā)射極和集電極組成。當(dāng)三極管的基極接收到控制信號(hào)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，從而改變發(fā)射極和集電極之間的電流關(guān)系。在放大電路中，三極管的放大作用主要是由于基極電流的小變化會(huì)引起集電極電流的大變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。在開(kāi)關(guān)電路中，三極管的開(kāi)關(guān)作用則是由于基極電流的變化會(huì)導(dǎo)致三極管的導(dǎo)通和截止，從而實(shí)現(xiàn)電路的開(kāi)關(guān)控制。在穩(wěn)壓電路中，三極管的穩(wěn)壓作用則是通過(guò)調(diào)節(jié)三極管的電流來(lái)控制電路的穩(wěn)定性。

單片機(jī)中三極管常見(jiàn)問(wèn)題的解決方案

在單片機(jī)電路中，由于三極管的應(yīng)用范圍廣泛，常見(jiàn)的問(wèn)題也較為復(fù)雜，例如三極管的熱失效、反向漏電等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，我們可以采取一些常見(jiàn)的解決方案，例如增加散熱器、加入保護(hù)電路等，來(lái)保證電路的穩(wěn)定性和安全性。

我們首先探討接TTL器件時(shí)的情形。當(dāng)P1.0與74HC373的一個(gè)輸入引腳相連時(shí)，由于TTL器件的輸入阻抗相當(dāng)高，通常在幾百千歐到兆歐姆范圍內(nèi)。這相當(dāng)于在P1.0與地之間接入了大約500K的電阻(此處我們假設(shè)阻值為500K)。在三極管導(dǎo)通的情況下，P1.0點(diǎn)呈現(xiàn)低電平，此時(shí)0.1mA的電流會(huì)經(jīng)過(guò)Rc，再流過(guò)三極管和地，而Ri上則無(wú)電流通過(guò)。一旦三極管截止，電流便會(huì)通過(guò)Rc和Ri流向地。由于電阻的分壓作用，Rc和Ri上會(huì)產(chǎn)生一定的電壓，從而使得P1.0點(diǎn)的電壓為兩者分壓之和。

計(jì)算表明，總電流為5V除以(50K+500K)，即0.009mA。因此，P1.0點(diǎn)的電壓為0.009mA乘以500K，等于4.5V。根據(jù)TTL的規(guī)定，輸出電壓在2.4至5V之間被定義為高電平，而0.4至0V之間則被定義為低電平。因此，上述連接方式是恰當(dāng)?shù)摹?

接下來(lái)，我們將探討使用S51來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的情況。

光管需要上正下負(fù)的方向才能點(diǎn)亮，這意味著只有當(dāng)P1.0為高電平時(shí)，發(fā)光管才會(huì)被點(diǎn)亮。為了使S51的P1.0達(dá)到高電平，我們需要確保三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。在這種狀態(tài)下，電流會(huì)通過(guò)Rc流向發(fā)光管，再由發(fā)光管流向地。

為了使發(fā)光管能夠?qū)?，其兩端必須達(dá)到超過(guò)2.1V的門(mén)檻電壓。根據(jù)計(jì)算，流過(guò)發(fā)光管的電流為(5V-2.1V)÷50K = 0.058mA。這樣的電流量足以驅(qū)動(dòng)發(fā)光管嗎?

要想點(diǎn)亮發(fā)光管，P1.0必須處于低電平狀態(tài)。這意味著P1.0口的三極管必須導(dǎo)通。一旦三極管導(dǎo)通，電流會(huì)通過(guò)Rc流向三極管，再由三極管流向地。同時(shí)，發(fā)光管上的電壓降為2.1V。由于三極管的導(dǎo)通電阻非常小，幾乎無(wú)阻力地流過(guò)，而IO口的三極管最大電流限制為15mA，超過(guò)此限制將可能燒壞三極管。因此，這種接法是不正確的。

那么，如何設(shè)計(jì)一種接法，既能滿足兩種不同情形下的驅(qū)動(dòng)需求呢?請(qǐng)看下圖：

我們?cè)赑1.0端和Vcc間接上了一個(gè)電阻Ri。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，有兩路電流都會(huì)經(jīng)過(guò)它的CE極，一路是內(nèi)部R上的0.1mA電流，另一路則是Ri上的電流。為了防止三極管因過(guò)流而燒壞，我們需要確定合適的電阻值。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，Ri的電阻值為5V÷15mA=0.333K，大約等于330歐姆。這樣，流過(guò)三極管的電流大約為15mA，此時(shí)發(fā)光管是不亮的。

當(dāng)三極管截止后，這兩路電流都會(huì)轉(zhuǎn)而經(jīng)過(guò)發(fā)光管。這時(shí)，流過(guò)發(fā)光管的電流是多少呢?S51的內(nèi)部電阻上流過(guò)的電流為(5V-2.1V)÷50K=0.06mA，這個(gè)電流非常小，可以忽略不計(jì)。而流過(guò)Ri上的電流為(5V-2.1V)÷330Ω=0.0087A，也就是8.7mA，這個(gè)電流已經(jīng)足夠驅(qū)動(dòng)發(fā)光管使其較亮。

然而，這種驅(qū)動(dòng)方式有一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)發(fā)光管不亮?xí)r，所消耗的電流反而比發(fā)光管點(diǎn)亮?xí)r還要大。這對(duì)于需要驅(qū)動(dòng)多個(gè)發(fā)光管的電路來(lái)說(shuō)可能并不經(jīng)濟(jì)。

這里我們?cè)赩cc和P1.0之間與發(fā)光管串聯(lián)了一個(gè)電阻Ri。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，同樣有兩路電流通過(guò)三極管的CE極。為了確保三極管的CE極不超過(guò)15mA的電流限制，我們需要確定合適的電阻值。經(jīng)過(guò)計(jì)算，這個(gè)電阻值大約為200歐姆。這樣，流過(guò)發(fā)光管的電流大約為15mA，發(fā)光管較亮。

當(dāng)三極管截止后，由于電阻Ri的阻斷作用，這兩路電流的通路被切斷，因此不消耗電流。這個(gè)電路設(shè)計(jì)在發(fā)光管點(diǎn)亮?xí)r消耗15mA的電流，而熄滅時(shí)則不消耗任何電流，因此非常適合使用。實(shí)際上，S51直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí)也常采用這種電路設(shè)計(jì)。