Objaśnienie podstawowych obwodów elektronicznych - przewodnik dla początkujących po elektronice

Poniższy artykuł kompleksowo omawia wszystkie podstawowe fakty, teorie i informacje dotyczące działania i użytkowania typowych elementów elektronicznych, takich jak rezystory, kondensatory, tranzystory, MOSFETy, UJT, triaki, SCR.

Różne małe podstawowe układy elektroniczne wyjaśnione tutaj mogą być skutecznie stosowane jako cegiełki lub moduły do ​​tworzenia obwodów wielostopniowych poprzez integrację projektów ze sobą.

Rozpoczniemy samouczki od rezystorów i postaramy się zrozumieć ich działanie i zastosowania.

Ale zanim zaczniemy, podsumujmy szybko różne symbole elektroniczne, które będą używane w schematach tego artykułu.

Jak działają rezystory

Plik funkcja rezystorów polega na staniu oporu dla przepływu prądu. Jednostką oporu jest Ohm.

Gdy różnica potencjałów 1 V zostanie przyłożona do rezystora 1 Ohm, zostanie przepuszczony prąd o wartości 1 Ampera, zgodnie z prawem Ohma.

Napięcie (V) działa jak różnica potencjałów na rezystorze (R)

Prąd (I) stanowi przepływ elektronów przez rezystor (R).

Jeśli znamy wartości dowolnych dwóch tych trzech elementów V, I i R, wartość trzeciego nieznanego elementu można łatwo obliczyć, korzystając z następującego prawa Ohma:

V = I x R lub I = V / R lub R = V / I

Gdy prąd przepływa przez rezystor, rozprasza moc, którą można obliczyć za pomocą następujących wzorów:

P = V X I lub P = I^dwax R

Wynik z powyższego wzoru będzie wyrażony w watach, co oznacza, że ​​jednostką mocy jest wat.

Zawsze należy się upewnić, że wszystkie elementy wzoru są wyrażone za pomocą standardowych jednostek. Na przykład, jeśli użyjemy miliwoltów, to należy je przeliczyć na wolty, podobnie miliamperów należy zamienić na amper, a miliomy lub kiloomy należy zamienić na omy podczas wprowadzania wartości do wzoru.

W większości zastosowań moc rezystora wynosi 1/4 wata 5%, chyba że określono inaczej dla specjalnych przypadków, w których prąd jest wyjątkowo wysoki.

Rezystory w połączeniach szeregowych i równoległych

Wartości rezystorów można dostosować do różnych niestandardowych wartości, dodając różne wartości w sieciach szeregowych lub równoległych. Jednak wynikowe wartości takich sieci należy dokładnie obliczyć za pomocą poniższych wzorów:

Jak używać rezystorów

Rezystor jest zwykle używany do ograniczenie prądu poprzez obciążenie szeregowe, takie jak lampa, dioda LED, system audio, tranzystor itp. w celu ochrony tych wrażliwych urządzeń przed nadmiernym prądem.

W powyższym przykładzie prąd przez diodę LED można obliczyć na podstawie prawa Ohma. Jednak dioda LED może nie zacząć świecić prawidłowo, dopóki nie zostanie zastosowany minimalny poziom napięcia przewodzenia, który może wynosić od 2 V do 2,5 V (dla CZERWONEJ diody LED), dlatego wzór, który można zastosować do obliczenia prądu przez diodę LED, będzie być

I = (6 - 2) / R

Potencjalny dzielnik

Rezystory mogą być używane jako potencjalne dzielniki do obniżenia napięcia zasilania do pożądanego niższego poziomu, jak pokazano na poniższym schemacie:

Jednak takie dzielniki rezystancyjne mogą być używane do generowania napięć odniesienia, tylko dla źródeł o wysokiej impedancji. Wyjście nie może być używane do bezpośredniego sterowania obciążeniem, ponieważ zastosowane rezystory spowodowałyby, że prąd byłby znacznie niski.

Obwód mostka Wheatstone'a

Sieć mostka Wheatstone'a to obwód używany do pomiaru wartości rezystorów z dużą dokładnością.

Poniżej przedstawiono podstawowy obwód sieci mostu wheatsone:

Szczegóły robocze mostka z kamienia pszenicznego oraz sposób znajdowania dokładnych wyników za pomocą tej sieci wyjaśniono na powyższym schemacie.

Precyzyjny obwód mostka Wheatstone'a

Obwód mostka Wheatstone'a pokazany na sąsiednim rysunku umożliwia użytkownikowi pomiar wartości nieznanego rezystora (R3) z bardzo dużą dokładnością. W tym celu ocena znanych rezystorów R1 i R2 również musi być dokładna (typ 1%). R4 powinien być potencjometrem, który można precyzyjnie skalibrować do zamierzonych odczytów. R5 może być zaprogramowanym ustawieniem, ustawionym jako stabilizator prądu ze źródła zasilania. Rezystor R6 i przełącznik S1 działają jak bocznik, zapewniając odpowiednią ochronę miernika M1. Aby rozpocząć procedurę testowania, użytkownik musi wyregulować R4, aż do uzyskania odczytu zerowego na mierniku M1. Warunkiem jest to, że R3 będzie równe korekcie R4. W przypadku, gdy R1 nie jest identyczne z R2, wówczas do określenia wartości R3 można zastosować następujący wzór. R3 = (R1 x R4) / R2

Kondensatory

Kondensatory działają poprzez gromadzenie ładunku elektrycznego w kilku wewnętrznych płytkach, które również tworzą wyprowadzenia końcowe elementu. Jednostką miary dla kondensatorów jest Farad.

Kondensator o wartości 1 Farada po podłączeniu do źródła 1 V będzie w stanie przechowywać ładunek 6,28 x 10¹⁸elektrony.

Jednak w praktycznej elektronice kondensatory w Faradach są uważane za zbyt duże i nigdy nie są używane. Zamiast tego stosowane są znacznie mniejsze jednostki kondensatorów, takie jak pikofarad (pF), nanofarad (nF) i mikrofarad (uF).

Zależność między powyższymi jednostkami można zrozumieć z poniższej tabeli i można ją również wykorzystać do konwersji jednej jednostki na inną.

• 1 Farad = 1 F.
• 1 mikrofarada = 1 μF = 10^-6fa
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9fa
• 1 pikofarad = 1 pF = 10^-12fa
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

Ładowanie i rozładowywanie kondensatorów

Kondensator zostanie natychmiast naładowany, gdy jego przewody zostaną podłączone do odpowiedniego źródła napięcia.

Plik proces ładowania można opóźnić lub spowolnić poprzez dodanie rezystora szeregowo z wejściem zasilania, jak pokazano na powyższych schematach.

Proces rozładowywania jest również podobny, ale w odwrotny sposób. Kondensator natychmiast się rozładuje, gdy jego przewody zostaną zwarte. Proces rozładowywania można proporcjonalnie spowolnić, dodając rezystor szeregowo z przewodami.

Kondensator szeregowo

Kondensatory można dodawać szeregowo, łącząc ze sobą ich przewody, jak pokazano poniżej. W przypadku kondensatorów spolaryzowanych połączenie powinno być takie, aby anoda jednego kondensatora łączyła się z katodą drugiego kondensatora i tak dalej. W przypadku kondensatorów niepolarnych przewody można podłączyć w dowolny sposób.

Przy połączeniu szeregowym wartość pojemności spada, na przykład gdy dwa kondensatory 1 uF są połączone szeregowo, otrzymana wartość wynosi 0,5 uF. Wydaje się, że jest to przeciwieństwo rezystorów.

Po podłączeniu szeregowym sumuje napięcie znamionowe lub wartości napięcia przebicia kondensatorów. Na przykład, gdy dwa kondensatory o napięciu znamionowym 25 V są połączone szeregowo, ich zakres tolerancji napięcia sumuje się i wzrasta do 50 V.

Kondensatory równolegle

Kondensatory można również łączyć równolegle, łącząc ich przewody razem, jak pokazano na powyższym schemacie. W przypadku kondensatorów spolaryzowanych zaciski z takimi samymi biegunami muszą być połączone ze sobą, w przypadku kołpaków niepolarnych ograniczenie to można zignorować. Przy połączeniu równoległym wypadkowa sumaryczna wartość kondensatorów wzrasta, co jest odwrotne w przypadku rezystorów.

Ważny: Naładowany kondensator może utrzymywać ładunek między swoimi zaciskami przez znacznie długi czas. Jeśli napięcie jest dostatecznie wysokie w zakresie 100 V i więcej, może spowodować bolesny wstrząs w przypadku dotknięcia przewodów. Mniejsze poziomy napięć mogą mieć wystarczającą moc, aby nawet stopić mały kawałek metalu, gdy metal jest wprowadzany między przewody kondensatora.

Jak korzystać z kondensatorów

Filtrowanie sygnałów : Można użyć kondensatora filtrowanie napięć na kilka sposobów. Po podłączeniu do źródła prądu przemiennego może osłabić sygnał, uziemiając część jego zawartości i dopuszczając średnią dopuszczalną wartość na wyjściu.

Blokowanie prądu stałego: Kondensator może być używany w połączeniu szeregowym do blokowania napięcia stałego i przepuszczania przez niego zawartości prądu przemiennego lub pulsującego prądu stałego. Ta funkcja umożliwia sprzętowi audio stosowanie kondensatorów na połączeniach wejścia / wyjścia w celu umożliwienia przejścia częstotliwości audio i zapobiegania przedostawaniu się niepożądanego napięcia prądu stałego do linii wzmacniającej.

Filtr zasilania: Kondensatory działają również jako Filtry zasilające DC w obwodach zasilania. W zasilaczu, po wyprostowaniu sygnału AC, wypadkowy DC może być pełen fluktuacji tętnień. Kondensator o dużej wartości podłączony do tego napięcia tętnienia powoduje znaczną filtrację, powodując, że fluktuujący prąd stały staje się stałym prądem stałym z tętnieniami zredukowanymi do wielkości określonej przez wartość kondensatora.

Jak zrobić integratora

Funkcją obwodu całkującego jest kształtowanie sygnału prostokątnego w trójkątny przebieg przez rezystor, kondensator lub Sieć RC , jak pokazano na powyższym rysunku. Tutaj widzimy, że rezystor znajduje się po stronie wejściowej i jest połączony szeregowo z linią, podczas gdy kondensator jest podłączony po stronie wyjściowej, w poprzek końca wyjściowego rezystora i linii masy.

Składniki RC działają jak stały czasowy element w obwodzie, którego iloczyn musi być 10 razy większy niż okres sygnału wejściowego. W przeciwnym razie może to spowodować zmniejszenie amplitudy wyjściowej fali trójkątnej. W takich warunkach obwód będzie działał jak filtr dolnoprzepustowy blokujący wejścia wysokiej częstotliwości.

Jak zrobić wyróżnik

Funkcją układu różnicującego jest przekształcenie sygnału wejściowego o przebiegu prostokątnym na przebieg z kolcami, mający kształt fali o ostrym narastaniu i powolnym opadaniu. Wartość stałej czasowej RC w tym przypadku musi wynosić 1/10 cyklu wejściowego. Obwody różnicowe są zwykle używane do generowania krótkich i ostrych impulsów wyzwalających.

Zrozumienie diod i prostowników

Diody i prostowniki są podzielone na kategorie urządzenia półprzewodnikowe , które są zaprojektowane tak, aby przepuszczać prąd tylko w jednym określonym kierunku, a blokować z kierunku przeciwnym. Jednak moduły oparte na diodzie lub diodzie nie zaczną przepuszczać prądu ani przewodzić, dopóki nie zostanie osiągnięty wymagany minimalny poziom napięcia przewodzenia. Na przykład dioda krzemowa będzie przewodzić tylko wtedy, gdy przyłożone napięcie jest powyżej 0,6 V, podczas gdy dioda germanowa będzie przewodzić przy co najmniej 0,3 V.Jeśli dwie dwie diody są połączone szeregowo, to wymagane napięcie przewodzenia również podwoi się do 1,2 V, i tak dalej.

Używanie diod jako spadku napięcia

Jak omówiliśmy w poprzednim akapicie, diody wymagają około 0,6 V, aby rozpocząć przewodzenie, co oznacza również, że dioda zmniejszyłaby ten poziom napięcia na wyjściu i masie. Na przykład, jeśli przyłożone jest 1 V, dioda będzie wytwarzać 1 - 0,6 = 0,4 V na swojej katodzie.

Ta funkcja umożliwia używanie diod jako spadek napięcia . Dowolny spadek napięcia można osiągnąć, łącząc szeregowo odpowiednią liczbę diod. Dlatego jeśli 4 diody są połączone szeregowo, spowoduje to całkowite odliczenie 0,6 x 4 = 2,4 V na wyjściu i tak dalej.

Wzór na obliczenie tego podano poniżej:

Napięcie wyjściowe = napięcie wejściowe - (liczba diod x 0,6)

Używanie diody jako regulatora napięcia

Diody ze względu na ich zdolność spadku napięcia do przodu mogą być również używane do generowania stabilnych napięć odniesienia, jak pokazano na załączonym schemacie. Napięcie wyjściowe można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

R1 = (Vin - Vout) / I

Upewnij się, że używasz odpowiedniej mocy znamionowej dla komponentów D1 i R1, zgodnie z mocą obciążenia. Muszą być oceniane co najmniej dwa razy więcej niż obciążenie.

Konwerter trójkąta na sinusoidę

Diody mogą również działać jako konwerter fali trójkątnej na sinusoidalną , jak pokazano na powyższym schemacie. Amplituda wyjściowej fali sinusoidalnej będzie zależeć od liczby diod połączonych szeregowo z D1 i D2.

Woltomierz odczytu wartości szczytowej

Diody można również skonfigurować tak, aby odczytywały napięcie szczytowe na woltomierzu. Tutaj dioda działa jak prostownik półokresowy, pozwalając na połowę cykli częstotliwości na ładowanie kondensatora C1 do wartości szczytowej napięcia wejściowego. Miernik następnie pokazuje tę wartość szczytową poprzez jej odchylenie.

Ochrona przed odwrotną polaryzacją

Jest to jedno z bardzo powszechnych zastosowań diody, która wykorzystuje diodę do ochrony obwodu przed przypadkowym odwrotnym podłączeniem zasilania.

Back EMF and Transient Protector

Gdy obciążenie indukcyjne jest przełączane przez sterownik tranzystora lub układ scalony, w zależności od jego wartości indukcyjności, to obciążenie indukcyjne może generować wysokie napięcie wsteczne EMF, zwane również odwrotnymi przejściami przejściowymi, które mogą mieć potencjały powodujące natychmiastowe zniszczenie tranzystora sterownika lub IC. Dioda umieszczona równolegle do obciążenia może łatwo obejść tę sytuację. Diody w tego typu konfiguracji są znane jako dioda gasząca.

W zastosowaniu zabezpieczenia przejściowego dioda jest zwykle podłączona do obciążenia indukcyjnego, aby umożliwić obejście zwrotnego stanu przejściowego z przełączania indukcyjnego przez diodę.

To neutralizuje kolec lub stan przejściowy poprzez zwarcie go przez diodę. Jeśli dioda nie jest używana, przejściowy sygnał zwrotny EMF przejdzie przez tranzystor sterownika lub obwód w odwrotnym kierunku, powodując natychmiastowe uszkodzenie urządzenia.

Ochrona miernika

Miernik z ruchomą cewką może być bardzo czułym elementem przyrządu, który może ulec poważnemu uszkodzeniu, jeśli wejście zasilania zostanie odwrócone. Dioda połączona równolegle może uchronić miernik przed taką sytuacją.

Waveform Clipper

Dioda może być używana do odcinania i odcinania szczytów przebiegu, jak pokazano na powyższym schemacie, i tworzenia wyjścia o zredukowanym kształcie fali średniej wartości. Rezystor R2 może być potencjometrem do regulacji poziomu przesterowania.

Clipper z pełną falą

Pierwszy obwód obcinacza ma możliwość obcinania dodatniej części przebiegu. Aby umożliwić obcinanie obu końców przebiegu wejściowego, można zastosować dwie diody równolegle z przeciwną polaryzacją, jak pokazano powyżej.

Prostownik półfalowy

Kiedy dioda jest używana jako prostownik półokresowy z wejściem AC, blokuje ona półokresowe cykle wejściowe prądu przemiennego i pozwala tylko drugiej połowie przejść przez nią, tworząc wyjścia półokresowe, stąd nazwa prostownik półokresowy.

Ponieważ półokres AC jest usuwany przez diodę, wyjście staje się prądem stałym, a obwód jest również nazywany obwodem półfalowej przetwornicy DC. Bez kondensatora filtrującego wyjście będzie pulsującym półfalowym prądem stałym.

Poprzedni schemat można zmodyfikować za pomocą dwóch diod, aby uzyskać dwa oddzielne wyjścia z przeciwnymi połówkami prądu przemiennego wyprostowanego do odpowiednich polaryzacji prądu stałego.

Prostownik pełnookresowy

Prostownik pełnookresowy lub a mostek prostowniczy to obwód zbudowany z 4 diod prostowniczych w układzie mostkowym, jak pokazano na powyższym rysunku. Specjalnością tego obwodu prostownika mostkowego jest to, że jest on w stanie przekształcić zarówno dodatnie, jak i ujemne półcykle wejścia w pełnookresowe wyjście prądu stałego.

Pulsujący prąd stały na wyjściu mostka będzie miał częstotliwość dwukrotnie większą od wejściowego prądu przemiennego z powodu włączenia ujemnych i dodatnich impulsów półcyklu w jeden dodatni łańcuch impulsów.

Moduł podwajacza napięcia

Diody można również zaimplementować jako podwójne napięcie przez kaskadowanie kilku diod z kilkoma kondensatorami elektrolitycznymi. Wejście powinno mieć postać pulsującego prądu stałego lub przemiennego, co powoduje, że na wyjściu generowane jest około dwa razy większe napięcie niż napięcie wejściowe. Częstotliwość pulsacji wejściowej może pochodzić od a Oscylator IC 555 .

Podwajacz napięcia za pomocą prostownika mostkowego

Podwajacz napięcia DC do DC można również zaimplementować za pomocą prostownika mostkowego i kilku elektrolitycznych kondensatorów filtrujących, jak pokazano na powyższym schemacie. Użycie prostownika mostkowego spowoduje wyższą wydajność efektu podwojenia prądu w porównaniu z poprzednim podwajaczem kaskadowym.

Napięcie czterokrotnie

Powyższe wyjaśniono mnożnik napięcia Obwody są zaprojektowane tak, aby generować 2 razy większą moc wyjściową niż wejściowe poziomy szczytowe, jednak jeśli aplikacja wymaga nawet wyższych poziomów mnożenia rzędu 4 razy większego napięcia, można zastosować ten obwód czterokrotnie napięcia.

Tutaj obwód jest wykonany przy użyciu 4 kaskadowych diod i kondensatorów, aby uzyskać 4 razy większe napięcie na wyjściu niż szczyt częstotliwości wejściowej.

Dioda LUB bramka

Diody można podłączyć tak, aby imitowały bramkę logiczną OR, używając obwodu, jak pokazano powyżej. Sąsiednia tabela prawdy przedstawia logikę wyjściową w odpowiedzi na kombinację dwóch wejść logicznych.

Bramka NOR wykorzystująca diody

Podobnie jak bramka OR, bramka NOR może być również replikowana za pomocą kilku diod, jak pokazano powyżej.

Bramka AND Bramka NAND korzystająca z diod

Możliwe jest również zaimplementowanie innych bramek logicznych, takich jak bramka AND i bramka NAND przy użyciu diod, jak pokazano na powyższych schematach. Tabele prawdy pokazane obok diagramów zapewniają dokładną wymaganą odpowiedź logiczną z konfiguracji.

Moduły obwodów diody Zenera

Różnica między prostownikiem a Dioda Zenera polega na tym, że dioda prostownika zawsze będzie blokować odwrócony potencjał DC, podczas gdy dioda Zenera będzie blokować odwrócony potencjał DC tylko do momentu osiągnięcia progu przebicia (wartość napięcia Zenera), a następnie włączy się całkowicie i pozwoli na przejście DC przez to całkowicie.

W kierunku do przodu, Zener będzie działał podobnie do diody prostowniczej i pozwoli na przewodzenie napięcia po osiągnięciu minimalnego napięcia przewodzenia 0,6 V. Zatem diodę Zenera można zdefiniować jako przełącznik wrażliwy na napięcie, który przewodzi i włącza się, gdy zostanie osiągnięty określony próg napięcia określony przez wartość przebicia Zenera.

Na przykład zener 4,7 V zacznie działać w odwrotnej kolejności zaraz po osiągnięciu 4,7 V, podczas gdy w kierunku do przodu będzie potrzebował tylko potencjału 0,6 V. Poniższy wykres szybko podsumowuje wyjaśnienie.

Regulator napięcia Zenera

Do tworzenia można użyć diody Zenera stabilizowane wyjścia napięciowe jak pokazano na sąsiednim schemacie, używając rezystora ograniczającego. Rezystor ograniczający R1 ogranicza maksymalny dopuszczalny prąd dla Zenera i chroni go przed spaleniem w wyniku przetężenia.

Moduł wskaźnika napięcia

Ponieważ diody Zenera są dostępne z różnymi poziomami napięcia przebicia, tę funkcję można zastosować do stworzenia skutecznego, ale prostego wskaźnik napięcia używając odpowiedniej oceny Zenera, jak pokazano na powyższym schemacie.

Przesuwnik napięcia

Diody Zenera można również wykorzystać do przesunięcia poziomu napięcia na inny poziom, stosując odpowiednie wartości diody Zenera, zgodnie z potrzebami aplikacji.

Obcinacz napięcia

Diody Zenera będące przełącznikiem sterowanym napięciem można zastosować w celu obcinania amplitudy przebiegu prądu przemiennego do niższego pożądanego poziomu w zależności od jego wartości znamionowej przebicia, jak pokazano na powyższym schemacie.

Moduły obwodów tranzystora bipolarnego (BJT)

Tranzystory bipolarne lub BJT są jednym z najważniejszych elementów półprzewodnikowych w rodzinie elementów elektronicznych i stanowią elementy składowe prawie wszystkich obwodów elektronicznych.

BJT to wszechstronne urządzenia półprzewodnikowe, które można konfigurować i dostosowywać do implementacji dowolnej aplikacji elektronicznej.

W kolejnych akapitach zestawienie obwodów aplikacji BJT, które można wykorzystać jako moduły obwodów do konstruowania niezliczonych różnych niestandardowych aplikacji obwodów, zgodnie z wymaganiami użytkownika.

Omówmy je szczegółowo za pomocą poniższych projektów.

LUB Moduł bramy

Używając kilku BJT i ​​niektórych rezystorów, można wykonać projekt szybkiej bramki OR do implementacji OR wyjścia logiczne w odpowiedzi na różne kombinacje logiki wejściowej, zgodnie z tabelą prawdy pokazaną na powyższym schemacie.

Moduł bramy NOR

Po zastosowaniu odpowiednich modyfikacji, opisana powyżej konfiguracja bramki OR może zostać przekształcona w obwód bramki NOR w celu implementacji określonych funkcji logicznych NOR.

Moduł bramki AND

Jeśli nie masz szybkiego dostępu do układu logicznego bramki AND, prawdopodobnie możesz skonfigurować kilka BJT do tworzenia obwodu bramki logicznej AND i wykonywania wyżej wskazanych funkcji logicznych AND.

Moduł bramki NAND

Wszechstronność BJT pozwala BJT na tworzenie dowolnego pożądanego obwodu funkcji logicznej, a Brama NAND aplikacja nie jest wyjątkiem. Ponownie, używając kilku BJT, możesz szybko zbudować i wymusić obwód bramki logicznej NAND, jak pokazano na powyższym rysunku.

Tranzystor jako przełączniki

Jak pokazano na powyższym schemacie a BJT może być po prostu używany jako przełącznik DC do włączania / wyłączania odpowiedniego obciążenia znamionowego. W pokazanym przykładzie przełącznik mechaniczny S1 imituje stan logiczny wysokiego lub niskiego poziomu, co powoduje, że BJT włącza / wyłącza podłączoną diodę LED. Ponieważ pokazany jest tranzystor NPN, dodatnie połączenie S1 powoduje włączenie przełącznika BJT do diody LED w lewym obwodzie, podczas gdy w prawym obwodzie dioda LED jest wyłączona, gdy S1 jest ustawiony na dodatniej stronie przełącznika.

Falownik napięcia

Przełącznik BJT, jak wyjaśniono w poprzednim akapicie, można również podłączyć jako falownik napięcia, co oznacza tworzenie odpowiedzi wyjściowej przeciwnej do odpowiedzi wejściowej. W powyższym przykładzie wyjściowa dioda LED zaświeci się w przypadku braku napięcia w punkcie A i wyłączy się w przypadku obecności napięcia w punkcie A.

Moduł wzmacniacza BJT

BJT można skonfigurować jako proste napięcie / prąd wzmacniacz do wzmacniania małego sygnału wejściowego na znacznie wyższy poziom, równoważny zastosowanemu napięciu zasilania. Schemat przedstawiono na poniższym schemacie

Moduł sterownika przekaźnika BJT

Plik wzmacniacz tranzystorowy wyjaśnione powyżej mogą być używane do aplikacji takich jak sterownik przekaźnika , w którym przekaźnik wyższego napięcia może być wyzwalany przez niewielkie napięcie sygnału wejściowego, jak pokazano na poniższym obrazku. Przekaźnik może być wyzwalany w odpowiedzi na sygnał wejściowy otrzymany z określonego czujnika niskiego sygnału lub urządzenia wykrywającego, takiego jak LDR Mikrofon, MOST , LM35 termistor, ultradźwiękowy itp.

Moduł sterownika przekaźnika

Tylko dwa BJT można podłączyć tak, jak migacz przekaźnika jak pokazano na poniższym obrazku. Obwód będzie impulsowo włączał / wyłączał przekaźnik z określoną częstotliwością, którą można regulować za pomocą dwóch zmiennych rezystorów R1 i R4.

Moduł sterownika LED ze stałym prądem

Jeśli szukasz taniego, ale niezwykle niezawodnego obwodu kontrolera prądu swojej diody LED, możesz szybko zbudować go za pomocą konfiguracji dwóch tranzystorów, jak pokazano na poniższym obrazku.

Moduł wzmacniacza audio 3 V.

To Wzmacniacz audio 3 V. może być stosowany jako stopień wyjściowy dla dowolnego systemu dźwiękowego, takiego jak radia, mikrofon, mikser, alarm itp. Głównym elementem aktywnym jest tranzystor Q1, podczas gdy transformatory wejściowe działają jak uzupełniające stopnie do generowania wzmacniacza audio o dużym wzmocnieniu.

Moduł dwustopniowego wzmacniacza audio

Aby uzyskać wyższy poziom wzmocnienia, można zastosować wzmacniacz z dwoma tranzystorami, jak pokazano na tym schemacie. Tutaj dodatkowy tranzystor jest dołączony po stronie wejściowej, chociaż transformator wejściowy został wyeliminowany, dzięki czemu obwód jest bardziej zwarty i wydajny.

Moduł wzmacniacza MIC

Poniższy obraz przedstawia plik podstawowy przedwzmacniacz moduł obwodu, który może być używany z dowolnym standardem elektretowy MIC do podniesienia jego małego sygnału 2 mV do rozsądnie wyższego poziomu 100 mV, który może być odpowiedni do integracji ze wzmacniaczem mocy.

Moduł miksera audio

Jeśli masz aplikację, w której dwa różne sygnały audio muszą zostać zmiksowane i połączone w jedno wyjście, następujący obwód będzie działał dobrze. Do realizacji wykorzystuje pojedynczy BJT i ​​kilka rezystorów. Dwa zmienne rezystory po stronie wejściowej określają ilość sygnału, który można miksować w dwóch źródłach w celu wzmocnienia w żądanych proporcjach.

Prosty moduł oscylatora

Na oscylator jest w rzeczywistości generatorem częstotliwości, którego można użyć do generowania tonu muzycznego przez głośnik. Najprostsza wersja takiego obwodu oscylatora jest pokazana poniżej przy użyciu zaledwie kilku BJT. R3 steruje częstotliwością wyjściową z oscylatora, który również zmienia ton dźwięku w głośniku.

Moduł oscylatora LC

W powyższym przykładzie poznaliśmy oscylator tranzystorowy oparty na RC. Poniższy obraz wyjaśnia prosty pojedynczy tranzystor, Oparty na LC lub indukcyjność, moduł obwodu oscylatora oparty na pojemności. Szczegóły cewki indukcyjnej podano na schemacie. Preset R1 może być użyty do zmiany częstotliwości tonu z oscylatora.

Obwód metronomu

Kilka już zbadaliśmy metronom obwody wcześniej na stronie internetowej, poniżej pokazano prosty obwód metronomu z dwoma tranzystorami.

Sonda logiczna

DO obwód sondy logicznej jest ważnym elementem wyposażenia do rozwiązywania problemów z krytycznymi usterkami na płytce drukowanej. Jednostka może być zbudowana przy użyciu co najmniej jednego tranzystora i kilku rezystorów. Kompletny projekt przedstawiono na poniższym schemacie.

Regulowany moduł obwodu syreny

Bardzo przydatne i potężny obwód syreny można utworzyć zgodnie z poniższym diagramem. Obwód wykorzystuje tylko dwa tranzystory do generowania wznoszący się i opadający dźwięk syreny , które można przełączać za pomocą S1. Przełącznik S2 wybiera zakres częstotliwości tonu, wyższa częstotliwość generuje ostrzejszy dźwięk niż niższe częstotliwości. R4 pozwala użytkownikowi jeszcze bardziej zmieniać ton w wybranym zakresie.

Moduł generatora szumu białego

Biały szum to częstotliwość dźwięku, która generuje syczący dźwięk o niskiej częstotliwości, na przykład dźwięk, który słychać podczas ciągłych ulewnych opadów, z niestrojonej stacji FM lub z telewizora niepodłączonego do kabla, a wentylator o dużej prędkości itp.

Powyższy pojedynczy tranzystor będzie generował podobny rodzaj białego szumu, gdy jego wyjście zostanie podłączone do odpowiedniego wzmacniacza.

Przełącz moduł Debouncer

Ten przełącznik odbłyśnika może być używany z przełącznikiem przyciskowym, aby zapewnić, że obwód, który jest sterowany za pomocą przycisku, nigdy nie będzie grzechotał ani zakłócany z powodu stanów nieustalonych napięcia generowanych podczas zwalniania przełącznika. natychmiast, a po zwolnieniu wyjście zmienia stan na wysoki w trybie spowolnienia, nie powodując żadnych problemów z dołączonymi stopniami obwodu.

Mały moduł nadajnika AM

Ten jeden tranzystorowy, mały bezprzewodowy nadajnik AM może wysyłać sygnał częstotliwości do Radio AM zachował pewną odległość od urządzenia. Cewka może być zwykłą cewką antenową AM / MW, znaną również jako cewka anteny pętlowej.

Moduł miernika częstotliwości

Dość dokładne analogowy miernik częstotliwości moduł można zbudować za pomocą pokazanego powyżej obwodu pojedynczego tranzystora. Częstotliwość wejściowa powinna wynosić 1 V od szczytu do szczytu. Zakres częstotliwości można regulować, stosując różne wartości C1 i odpowiednio ustawiając potencjometr R2.

Moduł generatora impulsów

Tylko kilka BJT i ​​kilka rezystorów jest wymaganych do utworzenia użytecznego modułu obwodu generatora impulsów, jak pokazano na powyższym rysunku. Szerokość impulsu można regulować za pomocą różnych wartości dla C1, natomiast R3 może służyć do regulacji częstotliwości impulsów.

Moduł wzmacniacza miernika

Ten moduł wzmacniacza amperomierza może być używany do pomiaru bardzo małych wartości prądu w zakresie mikroamperów, na czytelnym wyjściu przez amperomierz 1 mA.

Moduł migacza aktywowanego światłem

Dioda LED zacznie migać o określonej godzinie, gdy tylko przez podłączony czujnik światła zostanie wykryte światło otoczenia lub światło zewnętrzne. Zastosowanie tego światłoczułego migacza może być różnorodne i bardzo konfigurowalne, w zależności od preferencji użytkownika.

Flasher wyzwalany przez ciemność

Całkiem podobnie, ale z efektami przeciwnymi do powyższej aplikacji, ten moduł się rozpocznie miganie diody LED gdy tylko poziom światła otoczenia spadnie prawie do ciemności lub zgodnie z ustawieniami sieci rozdzielacza potencjału R1, R2.

Flasher dużej mocy

DO migacz dużej mocy moduł można zbudować przy użyciu zaledwie kilku tranzystorów, jak pokazano na powyższym schemacie. Urządzenie będzie jasno migać lub błyskać podłączoną żarówką lub lampą halogenową, a moc tej lampy można zwiększyć, odpowiednio aktualizując specyfikacje Q2.

Pilot zdalnego sterowania nadajnika / odbiornika światła LED

Na powyższym schemacie możemy zauważyć dwa moduły obwodów. Moduł po lewej stronie działa jak nadajnik częstotliwości LED, podczas gdy moduł po prawej stronie działa jak obwód odbiornika / detektora częstotliwości światła. Gdy nadajnik jest włączony i zogniskowany na detektorze światła Q1 odbiornika, obwód odbiornika wykrywa częstotliwość z nadajnika i dołączony brzęczyk piezoelektryczny zaczyna wibrować z tą samą częstotliwością. Moduł można modyfikować na wiele różnych sposobów, zgodnie z określonymi wymaganiami.

Moduły obwodów FET

FET oznacza Tranzystory polowe które są uważane za wysoce wydajne tranzystory w porównaniu do BJT, w wielu aspektach.

W poniższym przykładzie obwodów dowiemy się o wielu interesujących modułach obwodów opartych na FET, które można zintegrować ze sobą w celu tworzenia wielu różnych innowacyjnych obwodów do spersonalizowanych zastosowań i zastosowań.

Przełącznik FET

We wcześniejszych akapitach dowiedzieliśmy się, jak używać BJT jako przełącznika, całkiem podobnie, FET można również zastosować jak przełącznik DC ON / OFF.

Powyższy rysunek pokazuje, że tranzystor FET skonfigurowany jak przełącznik do włączania / wyłączania diody LED w odpowiedzi na sygnał wejściowy 9 V i 0 V na jego bramce.

W przeciwieństwie do BJT, który może włączać / wyłączać obciążenie wyjściowe w odpowiedzi na sygnał wejściowy tak niski, jak 0,6 V, FET zrobi to samo, ale z sygnałem wejściowym około 9 V do 12 V. Jednak 0,6 V dla BJT jest zależny od prądu, a prąd przy 0,6 V musi być odpowiednio duży lub niski w stosunku do prądu obciążenia. W przeciwieństwie do tego, wejściowy prąd sterujący bramką dla tranzystora FET nie jest zależny od obciążenia i może wynosić zaledwie mikroamper.

Wzmacniacz FET

Całkiem jak BJT, można również podłączyć tranzystor FET do wzmacniania sygnałów wejściowych o bardzo niskim natężeniu prądu do wzmocnionego wysokoprądowego wyjścia wysokiego napięcia, jak pokazano na rysunku powyżej.

Moduł wzmacniacza mikrofonowego o wysokiej impedancji

Jeśli zastanawiasz się, jak użyć tranzystora polowego do budowy obwodu wzmacniacza o wysokiej impedancji lub wysokiej impedancji MIC, to wyjaśniony powyżej projekt może pomóc w osiągnięciu celu.

Moduł miksera FET Audo

FET może być również używany jako mikser sygnału audio, jak pokazano na powyższym schemacie. Dwa sygnały audio podawane przez punkty A i B są miksowane razem przez FET i łączone na wyjściu przez C4.

Moduł obwodu FET Delay ON

Dość wysoki opóźnienie włączenia obwodu czasowego można skonfigurować za pomocą poniższego schematu.

Gdy S1 jest włączony, zasilanie jest przechowywane wewnątrz kondensatora C1, a napięcie włącza również FET. Kiedy S1 jest zwolniony, ładunek zgromadzony wewnątrz C1 nadal utrzymuje FET WŁĄCZONY.

Jednak FET będący urządzeniem wejściowym o wysokiej impedancji nie pozwala na szybkie rozładowanie C1 i dlatego FET pozostaje włączony przez dość długi czas. W międzyczasie, tak długo, jak tranzystor FET Q1 pozostaje WŁĄCZONY, podłączony BJT Q2 pozostaje WYŁĄCZONY z powodu działania odwracającego tranzystora FET, który utrzymuje podstawę Q2 w stanie uziemienia.

Sytuacja powoduje również wyłączenie brzęczyka. W końcu i stopniowo C1 rozładowuje się do punktu, w którym tranzystor FET nie może pozostać włączony. Powoduje to przywrócenie stanu u podstawy Q1, który teraz włącza się i aktywuje podłączony alarm dźwiękowy.

Moduł timera opóźnienia wyłączenia

Ten projekt działa dokładnie podobnie do powyższej koncepcji, z wyjątkiem odwracającego stopnia BJT, którego tutaj nie ma. Z tego powodu FET działa jak timer opóźnienia wyłączenia. Oznacza to, że wyjście pozostaje włączone początkowo, gdy kondensator C1 jest rozładowywany, a FET jest włączony, a ostatecznie, gdy C1 jest całkowicie rozładowany, FET wyłącza się i rozlega się brzęczyk.

Prosty moduł wzmacniacza mocy

Używając zaledwie kilku tranzystorów FET, można osiągnąć rozsądne wyniki potężny wzmacniacz audio około 5 watów lub nawet wyżej.

Moduł podwójnego migacza LED

Jest to bardzo prosty, stabilny obwód FET, którego można użyć do naprzemiennego migania dwóch diod LED na dwóch drenach tranzystorów MOSFET. Dobrym aspektem tego astabilnego jest to, że diody LED będą przełączać się z dobrze zdefiniowaną, ostrą częstotliwością włączania / wyłączania bez żadnego efektu ściemniania lub powolne zanikanie i wzrost . Szybkość migania można było regulować za pomocą potencjometru R3.

Moduły obwodów oscylatora UJT

UJT lub dla Tranzystor jednozłączowy , jest specjalnym typem tranzystora, który można skonfigurować jako elastyczny oscylator za pomocą zewnętrznej sieci RC.

Podstawowy projekt elektroniki Oscylator oparty na UJT można zobaczyć na poniższym schemacie. Sieć RC R1 i C1 określa częstotliwość wyjściową z urządzenia UJT. Zwiększenie wartości R1 lub C1 zmniejsza współczynnik częstotliwości i odwrotnie.

Moduł generatora efektów dźwiękowych UJT

Przy użyciu kilku oscylatorów UJT i kombinacji ich częstotliwości można zbudować ładny generator efektów dźwiękowych. Pełny schemat obwodu przedstawiono poniżej.

Moduł jednominutowego timera

Bardzo przydatne minuta opóźnienia włączenia / wyłączenia obwód można zbudować za pomocą pojedynczego UJT, jak pokazano poniżej. W rzeczywistości jest to obwód oscylatora wykorzystujący wysokie wartości RC w celu spowolnienia częstotliwości włączania / wyłączania do 1 minuty.

To opóźnienie można jeszcze bardziej zwiększyć, zwiększając wartości składowych R1 i C1.

Moduły przetworników piezoelektrycznych

Przetworniki piezo to specjalnie stworzone urządzenia wykorzystujące materiał piezo, który jest wrażliwy i reagujący na prąd elektryczny.

Materiał piezoelektryczny znajdujący się wewnątrz przetwornika piezoelektrycznego reaguje na pole elektryczne powodując zniekształcenia jego struktury, co powoduje drgania urządzenia, powodujące generowanie dźwięku.

I odwrotnie, gdy obliczone naprężenie mechaniczne jest przyłożone do przetwornika piezoelektrycznego, mechanicznie odkształca materiał piezoelektryczny wewnątrz urządzenia, powodując generowanie proporcjonalnej ilości prądu elektrycznego na zaciskach przetwornika.

Kiedy jest używany jak Brzęczyk DC przetwornik piezoelektryczny musi być połączony z oscylatorem w celu wytworzenia dźwięku wibracyjnego, ponieważ urządzenia te mogą reagować tylko na częstotliwość.

Obraz przedstawia plik prosty brzęczyk piezoelektryczny połączenie ze źródłem zasilania. Ten brzęczyk ma wewnętrzny oscylator reagujący na napięcie zasilania.

Brzęczyki piezoelektryczne mogą być używane do wskazywania stanów logicznych wysokiego lub niskiego stanu w obwodzie za pośrednictwem pokazanego poniżej obwodu.

Moduł generatora tonów piezoelektrycznych

Przetwornik piezoelektryczny można skonfigurować tak, aby generował ciągły dźwięk o niskiej głośności zgodnie z następującym schematem obwodu. Urządzenie piezo powinno być urządzeniem z 3 końcówkami.

Moduł brzęczyka piezoelektrycznego o zmiennym tonie

Poniższy rysunek przedstawia kilka koncepcji brzęczyka wykorzystujących przetworniki piezoelektryczne. Elementy piezo mają być elementami 3-przewodowymi. Schemat po lewej stronie przedstawia konstrukcję rezystancyjną do wymuszania oscylacji w przetworniku piezoelektrycznym, podczas gdy schemat po prawej stronie przedstawia koncepcję indukcyjną. Konstrukcja oparta na cewce lub cewce indukuje oscylacje poprzez impulsy sprzężenia zwrotnego.

Moduły obwodów SCR

SCR lub tyrystory są urządzeniami półprzewodnikowymi, które zachowują się jak diody prostownicze, ale ułatwiają ich przewodzenie przez zewnętrzne wejście sygnału DC.

Jednak zgodnie z ich cechami, SCR mają tendencję do blokowania się, gdy obciążenie jest zasilane prądem stałym. Poniższy rysunek przedstawia prostą konfigurację, która wykorzystuje tę cechę zatrzaskową urządzenia do włączania i wyłączania obciążenia RL w odpowiedzi na naciśnięcie przełączników S1 i S2. S1 włącza obciążenie, a S2 wyłącza obciążenie.

Moduł przekaźnika aktywowany światłem

Prosty światło aktywowane moduł przekaźnika można zbudować przy użyciu SCR, a fototranzystor , jak pokazano na poniższym rysunku.

Gdy tylko poziom światła na fototranzystorze przekroczy ustawiony próg zadziałania tyrystora, tyrystor wyzwoli się i zatrzaśnie, włącz przekaźnik. Blokowanie pozostaje niezmienione, dopóki przełącznik resetowania S1 nie zostanie naciśnięty przy dostatecznej ciemności lub zasilanie zostanie wyłączone i włączone.

Oscylator relaksacyjny wykorzystujący moduł triaka

Prosty obwód oscylatora relaksacyjnego można skonstruować przy użyciu sieci SCR i RC, jak pokazano na poniższym schemacie.

Częstotliwość oscylatora będzie generować dźwięk o niskiej częstotliwości w podłączonym głośniku. Częstotliwość tonu tego oscylatora relaksacyjnego można regulować za pomocą rezystora zmiennego R1 i R2, a także kondensatora C1.

Moduł sterownika prędkości silnika prądu przemiennego Triac

UJT zwykle słynie z niezawodnych funkcji oscylacyjnych. Jednak to samo urządzenie może być również używane z triakiem do włączania 0 do pełna kontrola prędkości silników prądu przemiennego .

Rezystor R1 działa jak regulacja częstotliwości dla częstotliwości UJT. To wyjście o zmiennej częstotliwości przełącza triak z różnymi szybkościami włączania / wyłączania w zależności od regulacji R1.

To zmienne przełączanie triaka z kolei powoduje proporcjonalną ilość zmian prędkości podłączonego silnika.

Moduł bufora bramki triaka

Powyższy diagram pokazuje, jak prosty plik triak można wyłączyć za pomocą przełącznika ON / OFF, a także zapewnić bezpieczeństwo triaka, wykorzystując samo obciążenie jako stopień buforowy. R1 ogranicza prąd do bramki triaka, podczas gdy obciążenie dodatkowo zapewnia ochronę bramki triaka przed nagłym załączeniem stanów nieustalonych i umożliwia włączenie triaka w trybie miękkiego startu.

Moduł Triac / UJT Flasher UJT

Oscylator UJT można również zaimplementować jako plik Ściemniacz lampy AC jak pokazano na powyższym schemacie.

Potencjometr R1 służy do regulacji częstotliwości oscylacji lub częstotliwości, która z kolei określa częstotliwość włączania / wyłączania triaka i podłączonej lampy.

Ponieważ częstotliwość przełączania jest zbyt wysoka, lampa wydaje się świecić na stałe, chociaż jej intensywność zmienia się ze względu na średnie napięcie na niej zmieniające się zgodnie z przełączaniem UJT.

Wniosek

W powyższych sekcjach omówiliśmy wiele podstawowych pojęć i teorii elektroniki oraz dowiedzieliśmy się, jak konfigurować małe obwody za pomocą diod, tranzystorów, tranzystorów FET itp.

W rzeczywistości istnieje niezliczona liczba modułów obwodów, które można utworzyć przy użyciu tych podstawowych komponentów do realizacji dowolnego pomysłu na obwód, zgodnie z podanymi specyfikacjami.

Po dokładnym zapoznaniu się ze wszystkimi tymi podstawowymi projektami lub modułami obwodów, każdy nowicjusz w tym polu może następnie nauczyć się integrować te moduły ze sobą w celu uzyskania wielu innych interesujących obwodów lub wykonania specjalistycznej aplikacji obwodu.

Jeśli masz dalsze pytania dotyczące tych podstawowych koncepcji elektroniki lub sposobu dołączenia do tych modułów w przypadku określonych potrzeb, prosimy o komentarze i omówienie tematów.