模拟量→开关量转换电路的应用方法

三、模拟量→开关量转换电路的应用方法

1.概述

通过模拟量→开关量转换电路就可以设计制作各种电子开关了。模拟量→开关量转换电路如图8-18所示。

图8-18　一种模拟量→开关量转换电路

图8-18的模拟量→开关量转换电路就是共集电极放大电路。共集电极放大电路又称为射极输出器、射极跟随器,由NPN三极管(T1、T2、T3,一般选择9014),及电阻器(R1、R2)、光电耦合器、小型继电器J、发光二极管(LED)等组成,通过图8-18的电路就可以将外部模拟电压量转换为开关量。

2.特点

模拟量→开关量转化电路有以下特点:

(1)输入电流小

根据图8-18,用符号R_i表示输入阻抗,有:R_i=βR_i,β是三极管9014的放大倍数,可见输入阻抗R_i很大,输入电流小,因而对外部干扰小。

(2)动作值易调整

图8-18中,通过调整电阻器R1或R2的阻值就可以实现动作值的调整了。

3.工作原理

当模拟电压V_i↑时,I₁↑,I₂↑,V(A)↑;当V(A)达到一定值时(＞3.4V),三极管T2导通,继电器J吸合,从而实现了将外部模拟电压信号V_i转变为开关量。

4.数字量输出电路

数字量输出电路如图8-19所示,在图8-18的基础上增加了一只施密特触发器,将外部模拟电压信号V_i转换为数字开关量0、1。

图8-19　数字量输出电路

CMOS施密特触发器型号为4096、40106,引脚端功能如图8-20所示。

图8-20　40106、4096施密特触发器和4066电子开关引脚功能

5.实践应用

(1)由模拟量→开关量实现的智能延时开关

由模拟量→开关量实现的智能延时开关如图8-21所示。

图8-21　一种智能延时开关

图8-21中,R_t是色敏电阻或热电阻。R_t、R₂、PNP三极管组成恒流源,R_t阻值的变化会改变A点的电压,进而改变恒流源的电流。由于恒流源的电流就是电容器C的充电电流,所以该电路能够根据光的强度大小(光敏电阻)或温度的高低(热电阻),自动调节小型继电器J2的动作时机,是一种自适应延时的时间继电器。图8-21中,WK是1/4CMOS模拟电子开关4066,CMOS4066上有4只电子开关,引脚功能如图8-20所示。

(2)电子式电压开关

电子式电压开关可用于限压、电压有无检测等场合,如图8-22所示。a、b端可以输入交流,也可以输入直流电,输入直流时a接+极,b接-极。电位器Rw用于电子式电压开关动作值的整定。由两只NPN三极管9014组成复合管,继电器J1选择4102,J2选择21F,工作原理是:当电压V_i≥11V时,继电器J1吸合,继电器J2吸合;当电压V_i≤11V时,继电器J1释放,继电器J2释放。

图8-22　电子式电压开关

(3)过零开关

过零开关如图8-23所示,要求+V₁、+V₂电气上隔离,可用于触发电路的同步信号。

图8-23　过零开关