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【回囘囬】双闪灯的动画

已有 5599 次阅读 2018-11-25 13:40 |个人分类:电子电工技术|系统分类:科研笔记| 双闪灯, 3D动画, 电路, 电容, 三极管

上面3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，电场用垂直板表示，电容间的电场用透明垂直长方体表示，三极管分成了c、b、e三块，b在c、e之间，很窄，c、e的高度表示Ucb和Ube。蓝色和绿色电位高度接近时电路会出现突变，只能这么展示，并不是动画卡顿。

电路中LED亮灯时，回路电流是mA级别的，其他支路电流是μA级别的，两者大小相差约50-500倍，所以没有在图中画出其他支路的电流。

用3D图可以很方便的分析节点电位的变化以及电容的充放电。

电路图

电路中电阻为50kΩ，电容为1.0μF，电源为3.0V，红LED亮灯电压1.8V左右，绿LED亮灯电压2.0V左右。三极管为2N2222A。

电位分析：

以G为地。

E点电位最高，由于LED亮灯时两端电压会超过1.5V，所以电路至少需要两节电池。两节电池时E点电位一般为3V，但如果电流太大，考虑电池内阻，E点电位会略有下降。例如：内阻2Ω，总电流50mA时，内阻分压0.1V，E点电位将降为2.9V。如果没考虑这一点，模拟的数据有可能和实际的数据不符。

K、L电位可变，电位越低LED越亮。一般的红、绿LED导通电压在2V左右，所以可以估计亮灯时K、L电位比E点电位低2V，电位太高则灭灯。若E点电位3V，K、L的电位估计在1V-2V之间，若E点电位为6V，K、L电位估计在4V-5V之间。电位有下限的原因可以通过分析电容的充放电来解释。

M、N电位可变，电位较低时，与之相连的三极管截止，电位较高时三极管导通。因为发射极有PN结，M、N电位应在0V-1V之间。该范围与电池数量无关。

K、L电位较高，使用电解电容时，正极需放在在K、L处。

电容充放电分析：

电容充电时，充电回路包括LED、电容、电容斜下方三极管的发射极。由于PN结均为正向，电阻较小，所以时间常数较小，充电时间较短。

电容放电时，放电回路包括与电容相连的电阻、电容、电容下方三级管的集电极-发射极。电阻较大时，时间常数较大，完全放电所需时间较长。

由于充电时间短，完全放电时间长，所以电容正极板电位即K、L电位有可能不会下降太多，就又开始上升了。这就是K、L电位有下限的原因。充放电转换的瞬间，电容两端的电位会突变，但电容电压不变。例如：突变前U_L=2V，U_M=1V，突变后U_L=1V，U_M=0V，虽然U_L、U_M发生了突变，但两者的差值即电容电压保持1V不变。