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怀疑电路出问题前需要做的事情

可能是集电极开路输出的原因

大家好!我是来自38坊如何开户?开发科的宫田。在这期专栏中,我想聊聊产品设计方面的经验等。还请大家多多关照。

那么让我们开始吧,当我们将电路组装好并接通电源时,常常会遇到“诶?没有反应?为什么?”的状况。这时我们需要检查并重新配置电路的构成和元件,却怎么也找不到故障的原因。这种情况时可疑的要点是什么?这就是我们这次要谈的话题。

数字I / O,计时器,计数器很可疑

在测试系统中嵌入了数字I / O。我是将其用于集电极开路输出,但实际上它就是导致故障发生的罪魁祸首。
那时的我还没有认识到,作为数字I / O,计时器及计数器等这些设备的输出电路,大致有灌电流和拉电流可使用的设备(图1),和作为集电极开路输出(图2)或灌电流必须使用的设备这两种。
换句话说,过去我以为集电极开路输出就是如图1所示,发射极和收集极被分开输出,组成一个可以接通的电路。
因为,过去也有过设备的规格是灌电流和拉电流皆可使用的输出(图1),直接将其当作集电极开路输出来用的实例。

图1 灌电流和拉电流可使用的晶体管输出
图2 NPN晶体管(集电极开路输出方式)

图1是一个既可用于灌电流又可用于拉电流的电路,取决于连接负载的方法,针对负载而言,即可是灌电流也可是拉电流。因此,用这种输出方式,变通非常灵活(修正错误的使用)。
另一方面,图2是集电极开路输出方式,电流的流动与NPN晶体管一致,为灌电流。在集电极开路输出的情况下,内部电路在发射极接地,只能连接到集电极侧,因为只有灌电流,所以无法用NPN晶体管来驱动电路。

拉电流并不是通过集电极开路来作动的…

一开始组装的驱动电路如图3-1。

图3-1 晶体管输出的驱动电路示例(NPN)
图3-2 晶体管输出的驱动电路示例(PNP)

但是,由于实际使用的数字I / O是集电极开路输出方式(灌流型),因此规格上一直是将数字I / O的发射极端用来接地。在这种情况下,不设计成(图3-2)所示的电路,继电器将无法工作。因为我犯了这样的错误,只好把基板重做了。修改后的电路就是(图4)的样子。

图4

但是,正是由于犯过这样的错误,下次组装电路时,只要记得无论是灌电流还是拉电流,晶体管输出和开路集电极输出方式的驱动电路有图3-1和图3-2两种类型的话,(根据电路情况不同需要稍作改动)就可以知道大体上全部的信息了。在这之后,就只剩下根据要连接的晶体管能流通的电流大小和实际想要的电流大小来决定要用哪个晶体管了。

关于晶体管输出(集电极开路输出方式,灌电流,拉电流等),对经验丰富经验的人来说可能是非常基础的东西,刚刚讲的这些很多人会觉得是理所当然吧。但是,我认为设计经验较少的新员工和年轻工程师很容易犯这些错误。实际上我也像上面说的,不小心搞错了…。

电路设计中固然会出现错误。在排查错误时,出乎意料的是常常会忽略要去确认设备本来的输入输出规格。觉得有点奇怪的时候,在检查电路配置的同时也要试着检查一下这方面。

TEXT BY
宫田 将喜
38坊如何开户?开发部 38坊如何开户?开发科

[主要产品开发业绩]
定制品 AC纹波叠加电源系统
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