清狗电路分析
2012-02-03 21:08
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该电路是典型的清看门狗电路的一部分,图中CLRWD为单片机发出来的方波脉冲信号,高电平为3.2,低电平为0,频率在100KHZ
图(1)是简单的半波整流电容滤波电路。简单地说,在交流输入的正半周期中,信号源经二极管对电容充电同时也有部分电流流过负载R,在交流输入的负半周期二极管截止,电容通过负载R放电。
如果信号源内阻可以忽略,二极管压降也忽略,在电阻R和电容C乘积远大于信号源周期情况下,负载R两端电压近似输入信号正峰值。这是电源基础知识。
图(1)
如果将二极管与电容位置对调一下,电路将如何工作?
由图(2)中可以看到,在正半周期信号源经二极管对电容充电,电容两端电压方向左正右负,电容充电电压可达信号负峰值,R两端电压为零。正半周期R两端电压为电源电压与电容两端电压叠加,R两端电压上负下正。
可以看出,这仍然是个整流电路。同时可以看出,电容C两端存在电压,当电容C与电阻R乘积远大于信号周期时,电容两端电压近似不变,大致上就是信号峰值。
同时应该看到:因为电容C不能通过直流,信号源S的直流成份不能施加到负载R上。亦即信号正负不对称也没有关系,甚至信号中直流成份大于交流成份峰值也并不影响结论。这一点与图(1)不同。
图(2)
问题再复杂化一些。如果电路中存在上拉电阻R1,并且二极管存在内阻R2,电路如何工作?
对交流而言,R1和R是并联关系。所以只要R1和R都足够大,对电路工作就没有什么影响,因为仍满足“电容C和电阻R乘积远大于信号周期”的条件。对直流来说,因为R1和电源电压存在,二极管中存在偏置电流,但因R1相当大,故偏置电流比较小,二极管工作点仅稍微偏离零点。
至于电阻R2,显然R2影响电容充电速度。只要R2远小于R1与R并联值,C充电速度就远大于C放电速度,因此前述结论仍然成立,只不过电路达到稳态的时间要随R2数值的增加而变慢,同时C两端电压没有R2为零时那么大,会稍微低一些,低多少要看R2与R1//R的比值。
图(3)
图(4)是楼主贴出来的实际电路。该电路与前面几幅图比较,负载R为无穷大,故不必画出。其中Vcc为4V,R1为10kΩ,R2为1kΩ,R3为10kΩ,C为10uF。
三极管的集电极施加有电源电压,也有负载电阻R3。三极管在集电极并非开路状态而是施加了电压状态下,其输入电压电流关系与集电极开路时稍有不同,但差别很小。对信号源和R2及电容C来说,工作状态与集电极开路大体相同。
由此,可以得出结论:就三极管发射结来说,这仍然是个整流电路。电路达到稳定时,电容C两端在输入信号和发射结作用下两端仍存在电压(就此图来说是左负右正),其值略小于输入信号峰值。如果用示波器同时看电容C两端信号,可以发现电容C两端信号仅差一个直流电压,其它完全相同(这才是电容两端电压不能突变的意思)。如果用直流电压表测量电容C左端对地电压,将发现与没有输入信号时相比要负一些。如果用直流电流表测量三极管集电极电流,将发现与没有输入信号时相比要小一些。
顺便说一句:有时我们不需要三极管发射结的整流作用,希望把这种整流作用取消。这可以与三极管发射结反并联一支二极管来实现。
图(4)
图(1)是简单的半波整流电容滤波电路。简单地说,在交流输入的正半周期中,信号源经二极管对电容充电同时也有部分电流流过负载R,在交流输入的负半周期二极管截止,电容通过负载R放电。
如果信号源内阻可以忽略,二极管压降也忽略,在电阻R和电容C乘积远大于信号源周期情况下,负载R两端电压近似输入信号正峰值。这是电源基础知识。
图(1)
如果将二极管与电容位置对调一下,电路将如何工作?
由图(2)中可以看到,在正半周期信号源经二极管对电容充电,电容两端电压方向左正右负,电容充电电压可达信号负峰值,R两端电压为零。正半周期R两端电压为电源电压与电容两端电压叠加,R两端电压上负下正。
可以看出,这仍然是个整流电路。同时可以看出,电容C两端存在电压,当电容C与电阻R乘积远大于信号周期时,电容两端电压近似不变,大致上就是信号峰值。
同时应该看到:因为电容C不能通过直流,信号源S的直流成份不能施加到负载R上。亦即信号正负不对称也没有关系,甚至信号中直流成份大于交流成份峰值也并不影响结论。这一点与图(1)不同。
图(2)
问题再复杂化一些。如果电路中存在上拉电阻R1,并且二极管存在内阻R2,电路如何工作?
对交流而言,R1和R是并联关系。所以只要R1和R都足够大,对电路工作就没有什么影响,因为仍满足“电容C和电阻R乘积远大于信号周期”的条件。对直流来说,因为R1和电源电压存在,二极管中存在偏置电流,但因R1相当大,故偏置电流比较小,二极管工作点仅稍微偏离零点。
至于电阻R2,显然R2影响电容充电速度。只要R2远小于R1与R并联值,C充电速度就远大于C放电速度,因此前述结论仍然成立,只不过电路达到稳态的时间要随R2数值的增加而变慢,同时C两端电压没有R2为零时那么大,会稍微低一些,低多少要看R2与R1//R的比值。
图(3)
图(4)是楼主贴出来的实际电路。该电路与前面几幅图比较,负载R为无穷大,故不必画出。其中Vcc为4V,R1为10kΩ,R2为1kΩ,R3为10kΩ,C为10uF。
三极管的集电极施加有电源电压,也有负载电阻R3。三极管在集电极并非开路状态而是施加了电压状态下,其输入电压电流关系与集电极开路时稍有不同,但差别很小。对信号源和R2及电容C来说,工作状态与集电极开路大体相同。
由此,可以得出结论:就三极管发射结来说,这仍然是个整流电路。电路达到稳定时,电容C两端在输入信号和发射结作用下两端仍存在电压(就此图来说是左负右正),其值略小于输入信号峰值。如果用示波器同时看电容C两端信号,可以发现电容C两端信号仅差一个直流电压,其它完全相同(这才是电容两端电压不能突变的意思)。如果用直流电压表测量电容C左端对地电压,将发现与没有输入信号时相比要负一些。如果用直流电流表测量三极管集电极电流,将发现与没有输入信号时相比要小一些。
顺便说一句:有时我们不需要三极管发射结的整流作用,希望把这种整流作用取消。这可以与三极管发射结反并联一支二极管来实现。
图(4)
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