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【自学嵌入式:模电】 38. 三极管的放大特性

绘纵 9 小时前
38. 三极管的放大特性

三极管应用案例:非接触式电笔

一、案例功能与市场信息


  • 名称:拼多多非接触式电笔
  • 核心功能

    • 非接触式感应检测(无需直接接触电线,通过电场/磁场识别带电状态)
    • 零火线识别(区分电路中的火线与零线)
    • 线路通断检测(判断导线、开关等是否导通)

  • 市场信息

    • 售价约 29.9 元,成本预估仅 2 元左右(低成本得益于简化电路与通用元件)

二、工作原理详解(基于电磁感应 + 三极管多级放大)

1.png

1. 核心感应结构:金属片 J1 的作用


  • J1 是一块小金属片,等效为“电容的一极”(与火线、空气形成简易电容结构)。
  • 当 J1 靠近火线时,利用火线的交流电特性触发感应(下文详述)。
2. 电磁感应触发微弱信号

火线是 50Hz 交流电(电流方向/大小随时间周期性变化):

  • 电流变化 → 周围磁场同步变化 → 磁场变化使 J1 感应出微弱的电压和电流(因“电容耦合”与“电磁感应”效应)。
3. 三极管多级放大电路(Q1、Q2、Q3 的作用)

感应出的电流极其微弱(无法直接驱动 LED),需通过三级三极管(Q1、Q2、Q3)逐步放大

  • 第一级(Q1):J1 感应的微弱电流输入 Q1 基极 → Q1 对电流初次放大。
  • 第二级(Q2):Q1 放大后的电流输入 Q2 基极 → Q2 二次放大电流。
  • 第三级(Q3):Q2 放大后的电流输入 Q3 基极 → Q3 三次放大电流。
通过三级放大,最终输出约 20mA 电流(满足点亮 LED 的基本需求)。
4. 结果:驱动 LED 发光

放大后的 20mA 电流流经 LED(LED1),使其发光,实现“检测到带电”的可视化提示。
三、原理总结(简化流程)

火线交流电 → 磁场变化 → J1 感应微弱电信号 → 三极管三级放大(Q1→Q2→Q3) → 输出 20mA 电流 → 点亮 LED
该案例体现了三极管“小信号放大” 的核心价值:通过多级放大,将极微弱的感应电流转化为可驱动负载(LED)的实用电流,实现低成本、非接触式的电信号检测。

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