天禄电子爱好者

LED（发光二极管）是现代电子设备中最常用的光源，正确的驱动电路至关重要。

1. 基本限流电阻计算

对于单个 LED，最简单的驱动方式是串联限流电阻：

示例：5V 电源驱动红色 LED（压降 2V，工作电流 20mA）

功率：P = I²R = 0.02² × 150 = 0.06W，选择 1/4W 电阻即可

2. 多 LED 连接方式

• 串联：电流相同，总电压为各 LED 压降之和
• 并联：电压相同，每个 LED 需要单独的限流电阻
• 混联：先串后并或先并后串，兼顾效率和可靠性

3. 恒流驱动

对于大功率 LED，需要使用恒流源驱动，保证亮度稳定。

使用 LM317 构成恒流源：

直流稳压电源是电子设备的基础，为电路提供稳定的工作电压。

1. 线性稳压电源组成

1. 变压器：220V 交流变低压交流（如 12V）
2. 整流桥：交流变脉动直流
3. 滤波电容：平滑波形，减小纹波
4. 稳压芯片：输出稳定直流

2. 常用三端稳压器

• 78XX 系列：正电压稳压，如 7805(5V)、7812(12V)
• 79XX 系列：负电压稳压，如 7905(-5V)
• LM317：可调输出电压（1.25V-37V）

3. LM317 应用电路

输出电压计算公式：

典型取值：R₁ = 240Ω，R₂用可调电阻，实现电压可调

4. 开关稳压电源

效率高（可达 80%-90%），但电路复杂，纹波较大。

• Buck 降压电路：输出<输入
• Boost 升压电路：输出>输入
• 常用芯片：LM2596、XL4015 等

运算放大器是模拟电路的核心器件，可以实现各种信号处理功能。

1. 反相放大器

特点：输出与输入反相，增益由电阻比值决定

应用：信号放大、电流 - 电压转换

2. 同相放大器

特点：输出与输入同相，输入阻抗高

应用：阻抗变换、缓冲器

3. 电压跟随器

同相放大器的特例（R_f=0），增益为 1。

特点：输入阻抗极高，输出阻抗极低

应用：隔离级、缓冲级

4. 加法器

多路输入信号相加（或加权相加）：

应用：音频混音、信号合成

5. 差分放大器

放大两个信号的差值：

应用：传感器信号放大、仪表测量

6. 比较器

运放开环使用，比较两个电压大小：

• U+ > U- 时，输出高电平
• U+ < U- 时，输出低电平

应用：过零检测、阈值判断

555 定时器是经典的 IC，可构成多种功能电路。

1. 单稳态触发器

有一个稳定状态和一个暂稳状态。

工作原理：触发后输出一个固定宽度的脉冲

应用：延时电路、脉冲整形、去抖动

2. 无稳态多谐振荡器

没有稳定状态，自动产生方波。

振荡周期：

应用：时钟信号、LED 闪烁、蜂鸣器驱动

3. 施密特触发器

具有滞回特性的比较器。

特点：抗干扰能力强，波形整形好

应用：波形整形、阈值检测

4. 实用电路：LED 呼吸灯

利用 555 产生 PWM 波，控制 LED 亮度渐变。

传感器将物理量转换为电信号，需要合适的接口电路进行处理。

1. 温度传感器 DS18B20

数字温度传感器，单总线接口。

• 测温范围：-55°C ~ +125°C
• 精度：±0.5°C
• 需要 4.7kΩ上拉电阻

2. 光敏电阻电路

利用分压电路将阻值变化转为电压变化。

应用：光控开关、照度计

3. 霍尔传感器

检测磁场变化，输出开关信号或模拟信号。

应用：转速测量、位置检测、电流检测

4. 超声波测距模块 HC-SR04

触发后发送超声波，接收回波，输出脉冲宽度代表距离。

量程：2cm - 400cm

5. 信号调理电路

传感器输出通常很微弱，需要：

• 放大：用运放放大到合适范围
• 滤波：滤除噪声干扰
• 偏置：调整直流工作点

三极管作为开关是数字电路和功率控制的基础。

1. NPN 三极管开关

电路结构：负载接在集电极，发射极接地。

工作状态：

• 基极高电平：三极管饱和导通，负载通电
• 基极低电平：三极管截止，负载断电

基极电阻计算：

2. PNP 三极管开关

负载接在发射极，集电极接地。

基极低电平时导通，高电平时截止。

3. MOS 管开关

电压控制，输入阻抗高，驱动电流小。

• N 沟道：栅极高电平导通
• P 沟道：栅极低电平导通

优点：导通电阻小，适合大电流应用

4. 达林顿管

两只三极管复合，β值极大（可达几千）。

应用：继电器驱动、步进电机驱动

注意：饱和压降较大（约 1.4V）

5. H 桥电路

四个开关管组成 H 形，控制电机正反转。

对角线开关同时导通，改变导通对即可改变转向。

1. 触摸开关

用手触摸金属片即可控制灯的开关。

原理：人体感应信号经三极管放大后驱动继电器或可控硅。

2. 光控夜灯

天黑自动亮，天亮自动灭。

元件：光敏电阻、三极管、LED、电池

原理：光敏电阻分压控制三极管导通与否

3. 简易收音机

使用 TA7642 等集成芯片制作 AM 收音机。

天线→调谐→检波→放大→扬声器

4. 电子门铃

使用 555 定时器构成音频振荡器。

按下按钮，555 工作，推动扬声器发声。

5. 电池电量指示器

用几个比较器或 LED 显示电池剩余电量。

不同电压点亮不同数量的 LED。