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【回囘囬】单闪灯的动画

已有 2122 次阅读 2018-11-29 23:43 |个人分类:电子电工技术|系统分类:科研笔记| 单闪灯, 动画, 波形, 电路, 仿真

上面这幅3D动画较大,可能需要等一段时间才会显示。如果看不到,可以按F5刷新一下页面,或者重新打开这个网页。

下方投影是电路图,Z轴表示电位大小。电阻用倾斜板表示,垂直板描述了PN结的电位差,长方体支架描述了电容间的电位差以及PN结导通所需要的电位差。三极管分成了cbe三块,bce之间,很窄,ce的高度表示UcbUbeUbe也是PN结,需要达到0.7V左右才导通。

电路中LED亮灯时间很短,但电流是mA级别的,其他支路电流是μA级别的,两者大小相差太大,所以没有在图中画出其他支路的电流。

两次突变间隔较短是因为电容充电时间或者说LED亮灯时间较短。灭灯时间较长,这段时间内LED的长方体支架比较明显,意味着电压不够亮灯。两个三极管发射极的长方体支架灭灯时也能看到,意味着电压不够打开发射结。

dsd001.png

这两个电路图显然是一样的。我觉得画成矩形框更方便连线,每个元件位于一条边,中间再插两个三极管就可以了。电路里很多字母都有特别的含义,随便给电位点标字母很容易引起误解,例如:BCE代表了三极管的三个极,L、C代表电感,D代表二极管,P、N代表PN结,这些字母最好不要用。

 

电位分析:

G为地。

A点电位最高,由于LED亮灯时两端电压会超过1.5V,所以电路取两节电池,A点电位3V

M电位可变,由于MA之间有PN结,A电位为3VPN结带来0V-1V的压降,所以M电位应在2V-3V之间。实际数据下限有可能更低。

F电位可变,电位越高LED越亮。一般的红LED导通电压1.8V,所以可以估计亮灯时FG点高1.8V,电位太低则灭灯,F的电位估计在1V-2V之间。

H电位可变,由于与G之间有PN结,所以H电位应在0V-1V之间,实际数据下限有可能更低。

F电位比H高,使用电解电容时,正极需放在在F处。

 

仿真波形

2H2222A2SA1015仿真,充电时间约0.8ms,放电时间约4ms。相差约5倍。但闪得太快了,真实的模型里肉眼应该分辨不出是否有闪烁。仿真时结合现实的模型考虑了的电池内阻。

dsd002.png

绿色波形为F,黄色为HF电位较高时LED亮灯,此时H电位也较高,但逐渐下降,说明电容在充电。F电位较低时LED灭灯,此时H电位也较低,但逐渐上升,说明电容在放电。

F的电位变化不大的原因在于LED的伏安特性是非线性的,电流越小电阻越大。电容放电时的电流很小,波形中H的电位从0.2V上升至0.4V,利用位于H3V之间的200kΩ电阻可算出,所以,电容放电电流在4ms内从14μA降到了13μA

dsd003.png


紫色波形为A,蓝色为MLED亮灯电流较大,A的电位下降至了2.6V,利用的内阻可以估算出亮灯时电流达到了200mA。至于M的电位为什么下降这么多,可能与三极管的型号有关,也可能是PNP进入饱和状态了。

dsd004.png


详细的分析下篇博文再说。

参考文献:

分析一个简单好玩儿的闪烁灯电路 2017.8.6 张先森的馆藏 http://www.360doc.cH/mip/677081176.htmF3



http://blog.sciencenet.cn/blog-729147-1149047.html

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