上面的图就是此电路原理图。在这里,我们以5v电压作为电源电压来解析一下工作原理。 下面上解析配套图。
上面这张图显示的是默认情况下各节点的电压情况。默认情况下,整个电路只有r1和r5在消耗电流。加之r1的阻值很大,使得消耗的电流极小,基本可以忽略不计,所以可以长时间的应用在电路中而不用担心电路的耗电问题。r1和r5组成一个典型的分压电路,中心点电压为1.193v。此时,这个电压会对c1进行充电,充电回路为5v-r1-c1-r7-gnd。此时,c1上被充有左正右负的1.193v的电压。其他地方则通通=0v。
当我们按下按键后,由于c1上是一个左正右负的电压,这时,因为按键被按下,c1有了放电回路,c1就会开始放电。放电回路为c1-key1-r6/c2/q2-c1。其中r6、c2、q2在电路中有并联关系,则电流会同时经过这三个器件。c1放电的结果是在r6上产生一个上正下负的电压信号,这个电压信号会导致q2开始导通,c2的介入是为了提高q2导通的稳定性(短暂存储这个电压信号,保证有效导通)。当q2导通后,q1也会开始导通。q1的输出端电压会通过r3返送一个电信号至q2基极,此时,整个电路处于一个稳定的开启的状态。电路会输出一个大于4v的稳定的电压信号。
那么为什么说巧妙呢?巧妙之处在于利用了电位差的翻转来控制晶体管的导通与否。上面说到,c1本来是左正右负的电压。按下按键后开始放电,q2导通。那么,q2导通后,会在r7电阻上有电流通过,流过的电流会在r7上产生一个电压。这个电压会大于4v。那么,此时c1会被左低右高的电位差形势充电成为左低右高的状态。这也是为什么这个电容器要用无极性电容器的原因。电解电容器虽然容量大,但是因为有极性,所以是不适合用在这里的,会导致状态翻转不稳定。再一个,容量过大也会导致充电缓慢,使得开关切换速度下降。当我们再次按键后,c1再次开始放电,不过因为充电极性的问题,此时的放电回路反转,成为右正左负,放电回路为c1-r6-key1-c1。这个放电回路会在r6上产生一个上负下正的电压信号。由于这次c1的充电电压较高,则放电产生的电压信号也会较高,这个反向的电压信号会使得q2跳出导通的状态,直接返回到截止的状态。然后整个电路返回到了初始状态。 电路中,工作的关键在于灵活使用了电容充放电流向。使得电压信号来回翻转,继而控制了后级的晶体管导通或者截止。 留一个问题,如果按键一直按着,那么这个电路会是什么工作状态呢?是一直导通还是一直截止还是不停的开启关闭?
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