常用电子元器件(3)

1、第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用(3) (3) 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.6 2.6 光电耦合器光电耦合器 v2.6.1 “2.6.1 “地地”电流的影响电流的影响 电子系统的电子系统的“地地”通常有三类：通常有三类：1 1工作地工作地 独立的公共接点独立的公共接点“浮地浮地”2 2安全地安全地 外壳接大地外壳接大地3 3屏蔽地屏蔽地 屏蔽层接大地屏蔽层接大地第第2 2

2、章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用1工作地工作地第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.6.2 2.6.2 通用光电耦合器通用光电耦合器 v1 1特性特性 光电耦合器又称光隔离器（光电耦合器又称光隔离器（OptoisolatorsOptoisolators），它是），它是利用电利用电- -光光- -电转换作用的半导体器件。电转换作用的半导体器件。它的功能是通过电光和光电转换传递信号，同时在它的功能是通过电光和光电转换传递信号，同时在电气上隔离信号的发送端和接收端。电气上隔离信号的发送端和接收端。由于光电耦合器具有有隔离作用，能有效地抑制系由于光电耦合器具有有隔离

3、作用，能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰，响应速度较快，寿统噪声，消除接地回路的干扰，响应速度较快，寿命长，体积小，耐冲击等优点，使其在强命长，体积小，耐冲击等优点，使其在强- -弱电接口，弱电接口，特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。用。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用6第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用6第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2 2多重光

4、电耦合器多重光电耦合器（1 1）PC817PC817系列系列 （2 2）TLP521TLP521系列系列 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用3 3通用光电耦合器的应用通用光电耦合器的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.6.3 2.6.3 线性光电耦合器线性光电耦合器v和普通光电耦合器开关型应用不同，线性和普通光电耦合器开关型应用不同，线性应用时，二次侧晶体管工作于放大状态，应用时，二次侧晶体管工作于放大状态，希望驱动一次侧希望驱动一次侧LED LED 的电流与二次侧晶体的电流与二次侧晶体管的输出电压在一定范围内为线性关系。管的输出电压在一定范围

5、内为线性关系。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用普通光耦当做线性光耦的问题普通光耦当做线性光耦的问题v利用普通光电耦合器当做线性光电耦合器使利用普通光电耦合器当做线性光电耦合器使用时，存在如下四个问题：用时，存在如下四个问题：（1 1）LED LED 的死区电压使其输入电压在小于的死区电压使其输入电压在小于V VF F时，时，LED LED 不导通。即小于不导通。即小于V VF F 的输入电压在输出端不能的输入电压在输出端不能反映。反映。（2 2）光电耦合器的）光电耦合器的CTR CTR 并非是常数，图并非是常数，图2.5.72.5.7为为PC817APC817ACTR

6、 CTR 随随I IF F 变化的曲线。这就变化的曲线。这就使输出电压与使输出电压与I IF F 之间难以保持线性关系。之间难以保持线性关系。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用普通光耦当做线性光耦的问题普通光耦当做线性光耦的问题v（3 3）CTR CTR 受温度的影响较大，即线性度受温度的影响较大，即线性度也要受温度影响。也要受温度影响。v（4 4）I IF F与与LED LED 的发光亮度并非线性关系。的发光亮度并非线性关系。利用配对的利用配对的LED LED 构成一个进行线性补偿的负构成一个进行线性补偿的负反馈坏以改善线性是线性光电耦合器芯片所反馈坏以改善线性是线性光

7、电耦合器芯片所采用的方法。采用的方法。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用线性光电耦合器线性光电耦合器TIL300TIL300的典型应用电路的典型应用电路 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.6.9 2.6.9 TILTIL300A300A应用电路应用电路 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.7 2.7 继电器继电器 v常用的继电器常用的继电器主要有电磁式继电器、干簧式继主要有电磁式继电器、干簧式继电器、磁保持湿簧式继电器、步进继电器和固电器、磁保持湿簧式继电器、步进继电器和固态继电器等。态继电器等。v电磁式继电器电磁式

8、继电器又分为交流电磁继电器、直流电又分为交流电磁继电器、直流电磁继电器、大电流电磁继电器、小型电磁继电磁继电器、大电流电磁继电器、小型电磁继电器、常开型电磁继电器、常闭型电磁继电器、器、常开型电磁继电器、常闭型电磁继电器、极化继电器、双稳态继电器、逆流继电器、缓极化继电器、双稳态继电器、逆流继电器、缓吸继电器、缓放继电器、快速继电器等多种。吸继电器、缓放继电器、快速继电器等多种。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.7 2.7 继电器继电器 v电磁式继电器电磁式继电器v固态继电器固态继电器又分为直流型固态继电器、交流型又分为直流型固态继电器、交流型固态继电器、功率固态继电

9、器、高灵敏度固态固态继电器、功率固态继电器、高灵敏度固态继电器、多功能开关型固态继电路、固态时间继电器、多功能开关型固态继电路、固态时间继电器、参数固态继电器、无源固态温度继电继电器、参数固态继电器、无源固态温度继电器、双向传输固态继电器等。其中的交流固态器、双向传输固态继电器等。其中的交流固态继电器应用最为普遍。继电器应用最为普遍。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.7.1 2.7.1 电磁继电器电磁继电器v1 1电磁继电器的基本特征电磁继电器的基本特征 电磁继电器是一种利用电磁力来切换触点的开关型电磁继电器是一种利用电磁力来切换触点的开关型电子器件。其典型结构示意

10、于图电子器件。其典型结构示意于图2.7.12.7.1（a a）。它由）。它由一个带软铁铁芯的线圈一个带软铁铁芯的线圈J J、簧片、弹簧及若干对合金、簧片、弹簧及若干对合金触点构成：在线圈未通电时，触点触点构成：在线圈未通电时，触点1-21-2是闭合的，称是闭合的，称常闭触点。常闭触点。1-31-3触点是断开的，称常开触点。继电器触点是断开的，称常开触点。继电器可以只带一对常闭触点，用字母可以只带一对常闭触点，用字母H H表示。也可以带一表示。也可以带一开一闭二个触点，用字母开一闭二个触点，用字母Z Z表示。线圈得电后则表示。线圈得电后则1-31-3接通，接通，1-21-2断开。断开。1-2-3

11、1-2-3三个触点为一组，继电器可三个触点为一组，继电器可以带多达以带多达7 7组触点。组触点。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v2 2JQX-14FJQX-14F（41244124）小型大功率继电器）小型大功率继电器第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v3 3DS2YDS2Y型小型电磁继电器型小型电磁继电器 v4 4小型干簧式继电器小型干簧式继电器 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v5 5电磁继电器设计要点电磁继

12、电器设计要点（1 1）电磁继电器的线圈分无极性与有极）电磁继电器的线圈分无极性与有极性两种。有极性线圈必须按正确方向施加性两种。有极性线圈必须按正确方向施加吸合电压，继电器才能动作。吸合电压，继电器才能动作。（2 2）继电器线圈的吸合电流一般为几十）继电器线圈的吸合电流一般为几十毫安，故必须使用双极性晶体管、毫安，故必须使用双极性晶体管、MOSMOS管管或晶体管、或晶体管、MOS MOS 管阵列驱动。管阵列驱动。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（3 3）电磁继电器吸合和释放都需要十几毫）电磁继电器吸合和释放都需要十几毫秒的时间，系统运行时，这一时间必须考秒的时间，系统

13、运行时，这一时间必须考虑在内。例如，利用电磁继电器自动切换虑在内。例如，利用电磁继电器自动切换DVM DVM 量程，切换后必须等待继电器吸合或量程，切换后必须等待继电器吸合或释放才能启动释放才能启动ADCADC。（4 4）和模拟开关比较，电磁继电器也是双）和模拟开关比较，电磁继电器也是双向的，但其导通过触点电阻向的，但其导通过触点电阻0.1,0.1,远比模远比模拟开关低；它允许大幅度的交直流信号直拟开关低；它允许大幅度的交直流信号直通，但开关速度就无法和模拟开关相抗衡通，但开关速度就无法和模拟开关相抗衡了。了。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（5 5）为了减少导通时的

14、触点电阻和耐触点）为了减少导通时的触点电阻和耐触点动作时的火花腐蚀，多用白金触点。尽量如动作时的火花腐蚀，多用白金触点。尽量如此，火花的氧化作用，还是容易使触点烧损此，火花的氧化作用，还是容易使触点烧损（发黑），触点电阻亦随之增加，影响使用（发黑），触点电阻亦随之增加，影响使用寿命。为此，触点侧参数应充分减额，有时寿命。为此，触点侧参数应充分减额，有时在触点并在触点并RCRC回路对减小火花也有作用。回路对减小火花也有作用。继电器的火花会对数字系统产生严重干扰，继电器的火花会对数字系统产生严重干扰，应采取屏蔽等措施。应采取屏蔽等措施。（6 6）电磁继电器的触点可以并联使用，以）电磁继电器的触点可

15、以并联使用，以提高触点电流、改进可靠性。提高触点电流、改进可靠性。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.7.2 2.7.2 固态继电器固态继电器 v1 1交流固态继电器的内部结构交流固态继电器的内部结构图图2.6.42.6.4是一种典型交流固态继电器的内部电路。是一种典型交流固态继电器的内部电路。它由输入电路、光电耦合器隔离级、驱动级、晶闸它由输入电路、光电耦合器隔离级、驱动级、晶闸管管TRICTRIC以及以及RCRC抑制元件等组成。抑制元件等组成。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v2 2固态继电器的特点固态继电器的特点（1 1）内部的光电耦合

16、器完善地实现了强）内部的光电耦合器完善地实现了强- -弱电的隔离，抗干扰能力强。弱电的隔离，抗干扰能力强。（2 2）无机械电磁继电器的触点，动作速）无机械电磁继电器的触点，动作速度快（度快（10107 710101010秒），无火花或电弧，秒），无火花或电弧，无机械磨损，寿命长，干扰小。无机械磨损，寿命长，干扰小。（3 3）驱动功率小，可低至）驱动功率小，可低至10103 310108 8 W W，驱动灵敏度高。输入端通常与驱动灵敏度高。输入端通常与TTLTTL电平兼电平兼容，可采用直流或脉冲驱动方式。容，可采用直流或脉冲驱动方式。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（4

17、 4）体积小、重量轻。）体积小、重量轻。（5 5）交流固态继电器又可分为）交流固态继电器又可分为“零压型零压型”和和“调相型调相型”两类。两类。（6 6）接通电阻较电磁继电器大，而断开）接通电阻较电磁继电器大，而断开电阻较电磁继电器小。电阻较电磁继电器小。（7 7）价格较电磁继电器高。）价格较电磁继电器高。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v3.3.交流固态继电器的几个典型应用交流固态继电器的几个典型应用图图2.6.52.6.5交流固态继电器的几个典型应用电路交流固态继电器的几个典型应用电路图（图（a a）为）为TTLTTL、LSTTLLSTTL、MCUMCU等器件利用

18、输出等器件利用输出低电平驱动低电平驱动SSRSSR的接法。的接法。图（图（b b）为）为CMOSCMOS器件通过晶体管器件通过晶体管T T驱动驱动SSRSSR，图，图中中820820限流电阻是否需要应根据限流电阻是否需要应根据SSRSSR输入要求输入要求来决定。来决定。图（图（c c）为用三只）为用三只SSRSSR驱动三相交流感应电机驱动三相交流感应电机的接法。电机三个绕组既可接成的接法。电机三个绕组既可接成“Y”Y”形也可形也可以接成以接成“”形。形。图（图（d d）为小功率）为小功率SSRSSR的扩展功率的接法。的扩展功率的接法。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用

19、利用输出利用输出低电平驱低电平驱动动SSR的的接法。接法。CMOS器件通器件通过晶体管过晶体管T驱驱动动SSR，图中，图中820是否需要是否需要由由SSR定。定。用三只用三只SSR驱驱动三相动三相交流感交流感应电机应电机的接法的接法小功率小功率SSR的扩展功率的接法的扩展功率的接法3.3.交流固态继电器的几个典型应用交流固态继电器的几个典型应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v4 4固态继电器应用要点固态继电器应用要点（1 1）首先应根据功率负载选择相应的固态继）首先应根据功率负载选择相应的固态继电器（电器（直流直流/ /交流、负载大小等交流、负载大小等）。）。（2 2

20、）器件的发热）器件的发热 P=VP=VI ISSRSSR在导通态时，元件将承受的热耗散功率在导通态时，元件将承受的热耗散功率P P为为: :其中其中V V和和I I分别为饱和压降和工作电流的有效值，分别为饱和压降和工作电流的有效值，这时需依据实际工作环境条件，严格参照额定工这时需依据实际工作环境条件，严格参照额定工作电流时允许外壳温升，合理选用散热器尺寸或作电流时允许外壳温升，合理选用散热器尺寸或降低电流使用，否则将因过热引起失控，甚至造降低电流使用，否则将因过热引起失控，甚至造成器件损坏。成器件损坏。在线路板上使用，在线路板上使用，10A10A以下可采用散热条件良好以下可采用散热条件良好的仪

21、器底板散热。的仪器底板散热。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（3 3）输入端的驱动）输入端的驱动SSRSSR按输入控制方式可分为电阻型，恒流按输入控制方式可分为电阻型，恒流源型和交流输入控制型三类。源型和交流输入控制型三类。SSRSSR输入端可并联或串联驱动，串联使用输入端可并联或串联驱动，串联使用时，若一个时，若一个SSRSSR按按4V4V电压考虑，电压考虑，12V12V电压可电压可驱动三只驱动三只SSRSSR。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用SSRSSR属于电流型输入器件。属于电流型输入器件。当输入端光耦可控硅充分导通后（微秒数当输入端光

22、耦可控硅充分导通后（微秒数量级），触发功率可控硅导通。量级），触发功率可控硅导通。当激励不足或斜坡式的触发电压，有可能当激励不足或斜坡式的触发电压，有可能造成功率可控硅处于临界导通边缘，并造造成功率可控硅处于临界导通边缘，并造成主负载电流流经触发回路引起的损坏。成主负载电流流经触发回路引起的损坏。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用SSRSSR属于电流型输入器件（续）属于电流型输入器件（续）例如基本性能测试电路，输入为可调电压源，例如基本性能测试电路，输入为可调电压源，测试负载使用测试负载使用100W100W灯泡。输入触发信号应为阶灯泡。输入触发信号应为阶跃逻辑电平，强触发

23、方式。跃逻辑电平，强触发方式。国外厂家提供的器件标准电流为国外厂家提供的器件标准电流为100mA100mA，考虑，考虑到全温度工作范围（到全温度工作范围（40407070）、发光效）、发光效率稳定和抗干扰能力，推荐最佳直流触发工作率稳定和抗干扰能力，推荐最佳直流触发工作电流在电流在12mA12mA25mA25mA范围。范围。一般器件例如一般器件例如74047404，0505，0606，0707，244244，MC1413MC1413或晶体管能满足要求。控制回路上电后，或晶体管能满足要求。控制回路上电后，可测试一下驱动电路指标无误后再加负载交流可测试一下驱动电路指标无误后再加负载交流电源。电源。

24、第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（4 4）RC RC 吸收回路与截止漏电流吸收回路与截止漏电流SSRSSR产品内部一般装有产品内部一般装有RC RC 吸收回路，吸收回路吸收回路，吸收回路的主要作用是浪涌电压吸收和提高的主要作用是浪涌电压吸收和提高dv/dtdv/dt，但这，但这会增加截止态的漏电流。会增加截止态的漏电流。在小电流负载情况下，应在负载两端并联电阻在小电流负载情况下，应在负载两端并联电阻减少这一影响。减少这一影响。应该指出应该指出RCRC时间常数应与负载功率因数匹配。时间常数应与负载功率因数匹配。例如控制洗衣机电机所用例如控制洗衣机电机所用SSRSSR内部的

25、电容是内部的电容是0.010.01 F F，外部应增加一个，外部应增加一个0.10.1 F F的电容和一只数的电容和一只数十欧姆的电阻。十欧姆的电阻。实用中也可用示波器观察输出波型来选择最佳实用中也可用示波器观察输出波型来选择最佳的补偿。的补偿。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用 （5 5）干扰问题）干扰问题 （6 6）过流）过流/ /过压保护过压保护 （7 7）关于负载的考虑）关于负载的考虑 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.8 2.8 功率驱动功率驱动 v1 1发光二极管发光二极管LEDLED 2.8.1 2.8.1 几种常见的功率负载几种

26、常见的功率负载第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v2 2继电器继电器 2.8.1 2.8.1 几种常见的功率负载几种常见的功率负载第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v3 3电声元件电声元件 （1 1）电动扬声器）电动扬声器 （2 2）蜂鸣器）蜂鸣器2.8.12.8.1第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v4 4直流电动机驱动直流电动机驱动 PWM控制脉冲可以由单片机定时器比较容控制脉冲可以由单片机定时器比较容易实现。可根据系统设计时是否使用单片机易实现。可根据系统设计时是否使用单片机的资源利用率等情况来考虑使用那种方式产的资源利用

27、率等情况来考虑使用那种方式产生脉冲信号，这种方法存在的缺点就是驱动生脉冲信号，这种方法存在的缺点就是驱动能力远远不够，均需要加功率放大电路才能能力远远不够，均需要加功率放大电路才能驱动小车的正常工作。驱动小车的正常工作。驱动功率放大采用驱动功率放大采用H型功率放大电路。型功率放大电路。2.8.12.8.1第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用 在选择用于功率放大的功率管时，必须使三极管达在选择用于功率放大的功率管时，必须使三极管达到电机的工作时的额定功率。这里选用的功率管为到电机的工作时的额定功率。这里选用的功率管为H7

28、72和和H882，H772是是PNP管，管，H882是是NPN管，二者管，二者在常温时的最大集电极功耗为在常温时的最大集电极功耗为10W。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.8.2 2.8.2 常用数字器件的输出特性常用数字器件的输出特性 器件类型器件类型输出特性输出特性TTLTTLLSTLSTTLTLCMOSCMOS(4000,(4000,4500)4500)7474HCHC7474HCTHCTMCUMCU(AT89(AT89C5X)C5X)电源电压电源电压(V)(V)4.754.755.255.254.754.755.255.253 318182 26 64.54.

29、55.55.54 46 6输出高电平输出高电平V VOHOH（V V）2.42.43.43.42.72.73.43.4V VDDDDV VDDDDV VDDDD0.750.75V VDDDD输出高电平输出高电平电流电流I IOHOH(mA)(mA)0.40.40.40.40.50.54 44 40.30.3输出低电平输出低电平V VOLOL（V V）0.20.20.40.40.30.35 50.50.50 00 00 00.450.45输出低电平输出低电平电流电流I IOLOL(mA)(mA)16168 80.50.54 44 41010第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用

30、2.8.3 2.8.3 功率驱动设计功率驱动设计 v1 1输出高电平驱动输出高电平驱动 （1 1）直接驱动）直接驱动 （2 2）利用上拉电阻增加高电平驱动能力）利用上拉电阻增加高电平驱动能力 （3 3）利用）利用OC/ODOC/OD门提高高电平驱动能力门提高高电平驱动能力 （4 4）直接利用带缓冲器的器件高电平驱动负载）直接利用带缓冲器的器件高电平驱动负载 （5 5）数字器件加驱动晶体管或）数字器件加驱动晶体管或MOSMOS管管 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2 2输出低电平驱动输出低电平驱动第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.8.4 2.8.

31、4 电动扬声器的驱动电动扬声器的驱动 vLM386LM386是一款低电压音频功率放大器。是一款低电压音频功率放大器。该芯片的电源电压为该芯片的电源电压为4 412V12V或或5 518V18V（LM386N-4LM386N-4）。）。静态电流静态电流4mA4mA。电源电压。电源电压V VS S=6V=6V，扬声器阻抗为，扬声器阻抗为88，总谐波失真为总谐波失真为10%10%时的输出功为时的输出功为325mW325mW。在在V VS S=6V=6V，信号频率为，信号频率为1kHz1kHz时的电压增益约为时的电压增益约为2020或或200200（1 1脚和脚和8 8脚接脚接1010 F F电容）。

32、电容）。A=20A=20时的带宽为时的带宽为300KHz300KHz。总的谐波失真为。总的谐波失真为0.2%0.2%（V VS S=6V=6V，R RL L=8=8，P Poutout=125mW=125mW，f f=1kHz=1kHz，A A=20=20）。）。v图图2.8.102.8.10为其为其A=20A=20和和A=200A=200时的典型应用电路时的典型应用电路 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.9 2.9 显示器件显示器件v显示器件按显示体可分为段位式（常见为显示器件按显示体可分为段位式（常见为7 7

33、段位和若干特殊段位）、点阵式（点阵、段位和若干特殊段位）、点阵式（点阵、点字字符和点阵图形）两大类。点字字符和点阵图形）两大类。v按其结构可分为独立的显示器和组合按其结构可分为独立的显示器和组合（如（如计数器计数器+ +译码器译码器+ +驱动器驱动器+LCD+LCD）两大类。两大类。v其次还可以按显示体的颜色、结构尺寸、其次还可以按显示体的颜色、结构尺寸、封装形式等分类。封装形式等分类。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.9.1 LED2.9.1 LED发光二极管发光二极管v1. LED1. LED有如下特点：有如下特点：（1 1）与白炽灯相比，小电流可获得较高）与白

34、炽灯相比，小电流可获得较高的亮度。一般在零点几毫安开始发光，通的亮度。一般在零点几毫安开始发光，通常工作电流为几毫安。常工作电流为几毫安。（2 2）正向导通压降）正向导通压降VFVF视半导体材料等因视半导体材料等因素而不同，一般在素而不同，一般在1.5V1.5V2.3V2.3V之间。其中之间。其中红色红色LED LED 较绿色较绿色LED LED 的的VF VF 为低。为低。（3 3）发光响应速度快，约）发光响应速度快，约10107 710108 8 s s。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（4 4）体积小、高可靠、耐振动、耐冲击、）体积小、高可靠、耐振动、耐冲击、发热

35、少、功耗低。发热少、功耗低。（5 5）驱动电路简单，适宜于和集成电路配）驱动电路简单，适宜于和集成电路配合。合。（6 6）亮度可随电流在较大范围内变化，而）亮度可随电流在较大范围内变化，而波长几乎不变。波长几乎不变。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2 2LEDLED驱动的设计要点驱动的设计要点 v（1 1）常用）常用LEDLED的驱动电路如图的驱动电路如图2.8.22.8.2所示。所示。v（2 2）L LF F的取值在的取值在0.50.510mA10mA之间，高亮和超高亮之间，高亮和超高亮LEDLED在在0.5mA0.5mA时已有明显的显示。不能无限制增大时已有明显的

36、显示。不能无限制增大I IF F来提高亮来提高亮度，必须考虑度，必须考虑I IFmaxFmax和最大功耗。和最大功耗。 图图2.9.2第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用 2.9.2 LED 2.9.2 LED数码管及其驱动数码管及其驱动v1 1LEDLED数码管的分类数码管的分类LEDLED数码管按亮度可分为：数码管按亮度可分为：（1 1）普通亮度（已趋于淘汰）普通亮度（已趋于淘汰）（2 2）高亮度（市场上及应用上最常见）高亮度（市场上及应用上最常见）（3 3）超高亮度（广告牌、照明等使用）超高亮度（广告牌、照明等使用）按显示体结构可分为：按显示体结构可分为：（1 1）七

37、段位（最常用）七段位（最常用）; ; （2 2）十段位）十段位（3 3）五段位（只能显示十、一、）五段位（只能显示十、一、）（4 4）十七段位）十七段位按电极连接形可分为：按电极连接形可分为：（1 1）共阴极（高电平驱动）共阴极（高电平驱动）; ; （2 2）共阳极（低电平驱动）共阳极（低电平驱动）. . 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用共阴极共阴极LED共阳极共阳极LED第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v2 2LEDLED数码管的静态驱动数码管的静态驱动（1 1）译码器直接驱动）译码器直接驱动 （2 2）MCU I/OMCU I/O口并口直接驱

38、动口并口直接驱动 （3 3）MCUMCU串口加移位寄存器静态驱动串口加移位寄存器静态驱动 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.9.5 2.9.5 译码器直接驱动译码器直接驱动 图图2.9.6 MCU I/O2.9.6 MCU I/O口直接驱动口直接驱动第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.9.7 MCU2.9.7 MCU串口加位移位寄存器静态驱动电路串口加位移位寄存器静态驱动电路第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v3 3LEDLED数码管的动态驱动数码管的动态驱动（1 1）典型动态）典型动态LEDLED数码管驱动电路数

39、码管驱动电路 （2 2）一种最简单的动态扫描电路）一种最简单的动态扫描电路 （3 3）专用）专用LED LED 动态扫描驱动芯片动态扫描驱动芯片 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.9.8 2.9.8 典型典型LEDLED数码管动态扫描电路数码管动态扫描电路第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.9.9 2.9.9 一种最简单的动态扫描电路一种最简单的动态扫描电路 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v4 4LED LED 数码管限流电路的设计数码管限流电路的设计（1 1）分段单独限流）分段单独限流 （2 2）分管限流方式

40、）分管限流方式 （3 3）公共限流方式）公共限流方式 （4 4）无需限流电阻）无需限流电阻 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v5 5LEDLED数码管小数驱动数码管小数驱动（1 1）与笔段同时由芯片直接驱动）与笔段同时由芯片直接驱动如图如图2.9.62.9.6、图、图2.9.72.9.7、图、图2.9.82.9.8、图、图2.9.92.9.9均可由均可由MCUMCU或芯片直接驱动，小数点显示灵活、方便。或芯片直接驱动，小数点显示灵活、方便。（2 2）小数点位单独驱动）小数点位单独驱动七段译码七段译码驱动芯片不能直接驱动小数点，如图驱动芯片不能直接驱动小数点，如图2.9.

41、52.9.5所示。这时小数点或者固定点亮某一位或所示。这时小数点或者固定点亮某一位或者由控制电路决定哪一位的者由控制电路决定哪一位的LEDLED数码小数点点亮。数码小数点点亮。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用v6 6前零消隐前零消隐数字量显示的高位零最好消隐，这样比较符合人数字量显示的高位零最好消隐，这样比较符合人们的习惯。们的习惯。（1 1）硬件消隐）硬件消隐（2 2）软件前零消隐）软件前零消隐对于如图对于如图2.8.72.8.7之类由之类由MCUMCU控制的显示电路，可以控制的显示电路，可以很容易地用程序来完成前零消隐任务。很容易地用程序来完成前零消隐任务。 第第

42、2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用图图2.9.10 2.9.10 硬件前零消隐电路硬件前零消隐电路第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2.9.3 LCD2.9.3 LCD显示器及其驱动显示器及其驱动 v1 1液晶显示器原理液晶显示器原理 液晶是一种在一定温度范围内既有液体的流动液晶是一种在一定温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的光学性质的有机化合性和连续性，又有晶体的光学性质的有机化合物，又称为液态晶件。这类物质在电场和温度物，又称为液态晶件。这类物质在电场和温度的作用下能产生各种特殊的电光效应和热光效的作用下能产生各种特殊的电光效应和热光效应，

43、利用这些效应可达到显示的目的。应，利用这些效应可达到显示的目的。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用液晶显示器实物液晶显示器实物第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用液晶显示器的主要特点如下液晶显示器的主要特点如下 v（1 1）低电压（）低电压（3 35V5V），微功耗（），微功耗（0.30.3 W W100100 W W）。同等显示面积，其功耗比一般）。同等显示面积，其功耗比一般LEDLED数码数码管小数百倍。宜于和管小数百倍。宜于和CMOSCMOS器件配合使用。器件配合使用。v（2 2）它是一种被动发光器件。外界光愈强，对比）它是一种被动发光器件。外

44、界光愈强，对比度愈高，显示愈清晰。但在黑暗中无法显示，必度愈高，显示愈清晰。但在黑暗中无法显示，必须加背光光源。常见的背光光源有须加背光光源。常见的背光光源有LEDLED、CCFLCCFL（冷（冷阴极荧光灯）等。阴极荧光灯）等。v（3 3）体积小，外形薄，如手表用）体积小，外形薄，如手表用LCDLCD的厚度仅为的厚度仅为1.21.21.6mm1.6mm。其引出线可用斑马形导电橡胶引出，。其引出线可用斑马形导电橡胶引出，也可用标准也可用标准DIPDIP尺寸硬脚引出。尺寸硬脚引出。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用液晶显示器的主要特点如下液晶显示器的主要特点如下( (续续)

45、) v（4 4）显示面积、字形大小和位数在一定范围内不）显示面积、字形大小和位数在一定范围内不受限制。受限制。v（5 5）寿命长，一般数万小时以上。）寿命长，一般数万小时以上。v（6 6）响应（上升）时间和余辉较长。）响应（上升）时间和余辉较长。v（7 7）因为电极间若加直流电压，则液晶材料会电）因为电极间若加直流电压，则液晶材料会电解而丧失其性能，故必须用交流方波电压驱动，解而丧失其性能，故必须用交流方波电压驱动，且要求方波电压严格对称，直流分量为零，至少且要求方波电压严格对称，直流分量为零，至少要小于要小于100mV100mV。这就使。这就使LCDLCD的驱动电路和的驱动电路和LEDLED

46、数码管数码管不同。不同。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用LCDLCD的主要参数的主要参数v（1 1）工作电压。）工作电压。v（2 2）工作电流或功耗。）工作电流或功耗。v（3 3）阈值电压：扭曲）阈值电压：扭曲- -向列型阈值电压的定义可向列型阈值电压的定义可参见参见图图2.9.122.9.12的电光效应曲线。的电光效应曲线。v（4 4）响应时间：从电压加上到光透过率达到饱和）响应时间：从电压加上到光透过率达到饱和值值90%90%所需的时间。所需的时间。v（5 5）余辉：脉冲方波驱动电压消除到光透过率减）余辉：脉冲方波驱动电压消除到光透过率减到到10%10%所需的时间

47、。所需的时间。v（6 6）视角。）视角。v（7 7）对比度。）对比度。 LV白底黑字白底黑字 黑底白字黑底白字0 V/2 V第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用2 2LCDLCD的静态驱动原理的静态驱动原理 -20111012-20111012v LCDLCD需由交流方波驱动，其静态驱动常用异或门完成，图需由交流方波驱动，其静态驱动常用异或门完成，图2.9.132.9.13（a a）所示。图中）所示。图中A A为显示控制信号，为显示控制信号，B B为驱动方波，由方波发生为驱动方波，由方波发生器提供。器提供。S S为异或门为异或门G G的输出，也是的输出，也是LCDLCD的某

48、一笔段，的某一笔段，COMCOM为为LCDLCD所所有段位的公共（衬底）电极。有段位的公共（衬底）电极。v S S的波形如图（的波形如图（b b）所示。）所示。LCD SLCD S笔段的显示与否取决于笔段的显示与否取决于S S与与COMCOM之之间的电位差。由图可见，当间的电位差。由图可见，当A=0A=0时，时，S SCOM=0COM=0，液晶，液晶S S笔段不显笔段不显示。示。A=1A=1，S SCOMCOM为交流方波，液晶为交流方波，液晶S S笔段显示。笔段显示。 BABAS 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用 v笔划式笔划式LCDLCD一般均由一般均由BCDBCD七

49、段七段LCDLCD译码芯片如译码芯片如40554055、45434543、45444544等驱动。也可用等驱动。也可用MSIMSI的的ICM7211ICM7211等四位等四位LCDLCD显示驱动芯片驱动。这类显示驱动芯片驱动。这类LCDLCD译码驱动器和译码驱动器和LEDLED译码器不同处在于芯片内部有异或门，并且有驱动译码器不同处在于芯片内部有异或门，并且有驱动方波输入端（方波输入端（PhPh）。）。v由于由于LCDLCD为容性负载，驱动信号工作频率与功耗成为容性负载，驱动信号工作频率与功耗成正比，且频率太高对比度会下降。太低则产生闪烁。正比，且频率太高对比度会下降。太低则产生闪烁。对于静态

50、驱动而言，工作频率在对于静态驱动而言，工作频率在3030100Hz100Hz之间为之间为宜，对下述的动态驱动，工作频率在宜，对下述的动态驱动，工作频率在1001002000Hz2000Hz之间。之间。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用3 3点阵字符型点阵字符型LCDLCD驱动驱动v 图图2.9.142.9.14（a a）为一个）为一个2 22 LCD2 LCD点阵，可控制图中四个点的明点阵，可控制图中四个点的明暗，其中暗，其中A A、B B为点阵列引出线，为点阵列引出线，C C和和D D为行出线。为行出线。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用点阵字符

51、型点阵字符型LCDLCD驱动（续）驱动（续）v如欲显示点阵中的如欲显示点阵中的ACAC交叉点，则交叉点，则A A、D D施加幅度为施加幅度为V/2V/2的交流驱动脉冲，的交流驱动脉冲，B B列为列为0 0电平，电平，C C行施加行施加V/2V/2信信号，如图（号，如图（b b）所示。）所示。A-CA-C点称为点称为“选择点选择点”，A-DA-D、B-CB-C称为称为“半选择点半选择点”，B-DB-D称为非选择点。点阵四个称为非选择点。点阵四个交叉点的信号波形如图（交叉点的信号波形如图（c c）所示。其中）所示。其中A-DA-D为为0 0电平，电平，B-CB-C、B-DB-D分别为反相、幅度分别

52、为反相、幅度V/2V/2交流方波。只有交流方波。只有A-DA-D是是幅度为幅度为V V的交流方波。若设计使的交流方波。若设计使LCDLCD显示的阈电压在显示的阈电压在V/2V/2和和V V之间，则只有之间，则只有A-DA-D对应点显示，其余三点不显对应点显示，其余三点不显示。上述这种方法又称时分示。上述这种方法又称时分1/21/2偏压法。除此之外常偏压法。除此之外常用的还有用的还有1/31/3、1/41/4等偏压法。等偏压法。1/31/3偏和偏和1/41/4偏电平为分偏电平为分三和四个等级。三和四个等级。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用点阵字符型点阵字符型LCDLCD

53、驱动（续）驱动（续）v动态驱动法中加入了偏压法使其更加完善，动态驱动法中加入了偏压法使其更加完善，它不仅广泛用于点阵型液晶显示器件的驱动，它不仅广泛用于点阵型液晶显示器件的驱动，也适应多背电极排布的笔段型液晶显示器件也适应多背电极排布的笔段型液晶显示器件的驱动，此时也被称为多路寻址驱动法。的驱动，此时也被称为多路寻址驱动法。v当扫描行数当扫描行数N=1N=1时，动态驱动法就等于静态驱时，动态驱动法就等于静态驱动法，换句话说，静态驱动法是动态驱动法动法，换句话说，静态驱动法是动态驱动法的行数为的行数为1 1时的特例。由于静态驱动法没有交时的特例。由于静态驱动法没有交叉效应，所以也就没有偏压法的应

54、用。叉效应，所以也就没有偏压法的应用。第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用点阵字符型点阵字符型LCDLCD驱动（续）驱动（续）v若不采用上述偏压法，而仅在选择点在第（若不采用上述偏压法，而仅在选择点在第（i i，j j）上施反相的方波电压，而其它行、列不加）上施反相的方波电压，而其它行、列不加电压，则选择点固然可以显示，非选择点不电压，则选择点固然可以显示，非选择点不会显示，而其余的半选择点也有正或负方波会显示，而其余的半选择点也有正或负方波电压存在，也有一点显示。这明显地降低了电压存在，也有一点显示。这明显地降低了LCDLCD的对比度（对比度的对比度（对比度= =显示点亮

55、度显示点亮度/ /非显示点非显示点亮度），此称为亮度），此称为“效叉效应效叉效应”。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用点阵字符型点阵字符型LCDLCD驱动（续）驱动（续）v双频驱动法是解决交叉效应的又一种方法。双频驱动双频驱动法是解决交叉效应的又一种方法。双频驱动法利用了液晶介电常数与驱动电压频率的相互关系。法利用了液晶介电常数与驱动电压频率的相互关系。当驱动电压频率远低于介电转换频率时可使液晶分子当驱动电压频率远低于介电转换频率时可使液晶分子稳定在一种取向上；当驱动电压频率远高于介电转换稳定在一种取向上；当驱动电压频率远高于介电转换频率时可使液晶分子稳定在另一种取向上

56、。这样我们频率时可使液晶分子稳定在另一种取向上。这样我们可以使用两种不同的驱动电压频率来改变液晶显示器可以使用两种不同的驱动电压频率来改变液晶显示器件上各显示像素的分子取向，使其达到显示的效果。件上各显示像素的分子取向，使其达到显示的效果。当使用低频驱动电压作为显示选择的驱动频率的双频当使用低频驱动电压作为显示选择的驱动频率的双频驱动法称之为低频选择的双频驱动法。此时高频驱动驱动法称之为低频选择的双频驱动法。此时高频驱动电压则是用来消除背景显示影响。电压则是用来消除背景显示影响。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用液晶模块与液晶模块与MCUMCU的接口电路的接口电路 v图

57、图2.9.15 2.9.15 为点阵字符为点阵字符LCDLCD与与MCUMCU的硬件接口的硬件接口电路。图中电路。图中W W为对比度调节。运行为对比度调节。运行LCDLCD时必须时必须先将先将W W调至适当位置，字符才能正常显示。调至适当位置，字符才能正常显示。 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用UC-162-03 LCDUC-162-03 LCD相应的子程序相应的子程序v根据时序要求、指令表、接口电路，根据时序要求、指令表、接口电路，UC-UC-162-03 LCD162-03 LCD相应的子程序以下：相应的子程序以下：v（1 1）初始化子程序）初始化子程序vDMLCD

58、DMLCD：CLRCLRP1.0P1.0；RS=0RS=0vCLRCLRP1.1P1.1；R/W=0R/W=0，写指令准备，写指令准备vMOVMOVDPTRDPTR，#8000H#8000H ；液晶模块地址液晶模块地址vMOVMOVA A，#30H#30HvMOVXMOVX DPTR DPTR，A A；功能设置功能设置vCALL D5MSCALL D5MS ；延时延时5ms5ms第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用UC-162-03 LCDUC-162-03 LCD相应的子程序相应的子程序vMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvCALLCALL D100 D100;

59、 ;再设一次功能再设一次功能, ,延时延时100100s svMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvACALLACALL D100 D100; ;再设一次功能再设一次功能, ,延时延时100100S SvMOVMOVA A，#38H#38H; ;功能功能设置设置:8:8位位, ,双行双行,5X7,5X7点阵点阵vMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvCALLCALL JBUSY JBUSY; ;检查忙标志检查忙标志 第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用UC-162-03 LCDUC-162-03 LCD相应的子程序相应的子程序vMOVMOVA A，#0EH#

60、0EHvMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvCALLCALL JBUSY JBUSY；开显示、开光标、不闪烁开显示、开光标、不闪烁vMOVMOVA A，#01H#01HvMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvCALLCALL JUBSY JUBSY；清屏清屏vMOVMOVA A，#06H#06HvMOVXMOVX DPTR DPTR，A AvCALLCALL JBUSY JBUSY；输入方式设置，模块初始输入方式设置，模块初始化至此完成化至此完成vRETRET第第2 2章章 常用电子元器件的应用常用电子元器件的应用（2 2）显示子程序）显示子程序 vDISPDISP：CLR