Perustiedot elektronisista piireistä - Aloittelijan opas elektroniikkaan

Alla olevassa artikkelissa käsitellään kattavasti kaikkia perustietoja, teorioita ja tietoja yhteisten elektronisten komponenttien, kuten vastusten, kondensaattoreiden, transistoreiden, MOSFETien, UJT: n, triakkien, SCR: ien, toiminnasta ja käytöstä.

Tässä selitettyjä erilaisia ​​pieniä elektronisia peruspiirejä voidaan käyttää tehokkaasti rakennuspalikoita tai moduulit monivaiheisten piirien luomiseksi integroimalla mallit toisiinsa.

Aloitamme opetusohjelmat vastuksilla ja yritämme ymmärtää niiden toimintaa ja sovelluksia.

Mutta ennen kuin aloitamme, tiivistetään nopeasti elektroniset symbolit, joita tässä artikkelikaaviossa käytetään.

Kuinka vastukset toimivat

vastusten toiminta on tarjota vastustusta virran virtaukselle. Vastusyksikkö on Ohm.

Kun 1 V: n potentiaaliero syötetään 1 Ohmin vastuksen yli, 1 Ampeerin virta pakotetaan läpi Ohmin lain mukaisesti.

Jännite (V) toimii kuin potentiaaliero vastuksen (R) yli

Virta (I) muodostaa elektronien virtauksen vastuksen (R) läpi.

Jos tiedämme kahden näiden kolmen elementin V, I ja R arvot, kolmannen tuntemattoman elementin arvo voidaan helposti laskea käyttämällä seuraavaa Ohmin lakia:

V = I x R tai I = V / R tai R = V / I

Kun virta virtaa vastuksen läpi, se haihtaa tehon, joka voidaan laskea seuraavilla kaavoilla:

P = V X I tai P = I^kaksix R

Yllä olevan kaavan tulos on watteina, eli tehoyksikkö on wattia.

Aina on tärkeää varmistaa, että kaikki kaavan elementit ilmaistaan ​​standardiyksiköillä. Esimerkiksi, jos käytetään millivoltia, niin se on muunnettava voltteihin, samalla tavalla miliampeerit tulisi muuntaa ampeereiksi ja milliohmit tai kiloOhm muunnetaan ohmeiksi samalla kun syötät arvot kaavaan.

Useimmissa sovelluksissa vastuksen teho on 1/4 wattia 5%, ellei toisin mainita erityistapauksissa, joissa virta on poikkeuksellisen suuri.

Vastukset sarja- ja rinnakkaisliitännöissä

Vastusarvot voidaan säätää erilaisiksi räätälöityiksi arvoiksi lisäämällä valikoituja arvoja sarja- tai rinnakkaisverkoissa. Tällaisten verkkojen tuloksena olevat arvot on kuitenkin laskettava tarkasti seuraavien kaavojen avulla:

Kuinka käyttää vastuksia

Vastus on yleensä tottunut rajavirta sarjakuormituksen, kuten lampun, LED: n, audiojärjestelmän, transistorin jne. kautta näiden haavoittuvien laitteiden suojaamiseksi ylivirralta.

Yllä olevassa esimerkissä LED-valon kautta voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakia. LED ei kuitenkaan voi alkaa syttyä kunnolla ennen kuin sen minimijännitetaso on saavutettu, mikä voi olla missä tahansa välillä 2 V - 2,5 V (PUNAISELLE LED-valolle), joten kaava, jota voidaan käyttää virran laskemiseen LEDin kautta, toimii olla

I = (6 - 2) / R

Mahdollinen jakaja

Vastuksia voidaan käyttää mahdolliset jakajat , syöttöjännitteen pienentämiseksi halutulle alemmalle tasolle seuraavan kaavion mukaisesti:

Tällaisia ​​resistiivisiä jakajia voidaan kuitenkin käyttää referenssijännitteiden muodostamiseen vain korkean impedanssin lähteille. Lähtöä ei voida käyttää suoraan kuorman käyttämiseen, koska mukana olevat vastukset tekisivät virran huomattavasti matalaksi.

Wheatstonen sillan piiri

Vehnäkivisilta-verkko on piiri, jota käytetään vastusarvojen mittaamiseen suurella tarkkuudella.

Wheatsone-sillaverkon peruspiiri on esitetty alla:

Vehnäkivisillan työskentely yksityiskohdat ja kuinka löytää tarkkoja tuloksia tämän verkon avulla, selitetään yllä olevassa kaaviossa.

Tarkka Wheatstone -sillan piiri

Viereisessä kuvassa esitetty vehnäkivisiltapiiri antaa käyttäjälle mahdollisuuden mitata tuntemattoman vastuksen (R3) arvoa erittäin tarkasti. Tätä varten myös tunnettujen vastusten R1 ja R2 luokituksen on oltava tarkka (tyyppi 1%). R4: n tulee olla potentiometri, joka voidaan kalibroida tarkasti aiottuja lukemia varten. R5 voi olla esiasetus, joka on sijoitettu virran stabilointilaitteeksi virtalähteestä. Vastus R6 ja kytkin S1 toimivat kuten shuntiverkko, jotta varmistetaan mittarin M1 riittävä suojaus. Testimenettelyn aloittamiseksi käyttäjän on säädettävä R4, kunnes mittari M1 saa nollalukeman. Ehtona on, että R3 on yhtä suuri kuin R4: n säätö. Jos R1 ei ole identtinen R2: n kanssa, seuraavaa kaavaa voidaan käyttää R3: n arvon määrittämiseen. R3 = (R1 x R4) / R2

Kondensaattorit

Kondensaattorit toimivat varastoimalla sähkövaraus muutamaan sisäiseen levyyn, jotka myös muodostavat elementin päätejohdot. Kondensaattoreiden mittayksikkö on Farad.

Kondensaattori, jonka nimellisarvo on 1 Farad, kun se on kytketty 1 voltin virtalähteeseen, pystyy varastoimaan 6,28 x 10: n varauksen¹⁸elektronit.

Faradien kondensaattoreita pidetään kuitenkin käytännön elektroniikassa liian suurina, eikä niitä koskaan käytetä. Sen sijaan käytetään paljon pienempiä kondensaattoriyksiköitä, kuten pikofaradi (pF), nanofaradi (nF) ja mikrofaradi (uF).

Edellä mainittujen yksiköiden välinen suhde voidaan ymmärtää seuraavasta taulukosta, ja tätä voidaan käyttää myös yksikön muuntamiseen toiseen.

• 1 Farad = 1 F
• 1 mikrofarad = 1 uF = 10^-6F
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9F
• 1 pikofaradi = 1 pF = 10^-12F
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

Kondensaattorin lataaminen ja purkaminen

Kondensaattori latautuu heti, kun sen johtimet on kytketty asianmukaisen jännitesyötön yli.

latausprosessi voidaan viivästyttää tai hidastaa lisäämällä vastus sarjaan syöttötulon kanssa, kuten yllä olevissa kaavioissa on esitetty.

Poistoprosessi on myös samanlainen, mutta päinvastoin. Kondensaattori purkautuu heti, kun sen johtimet ovat oikosulussa. Purkausprosessia voitaisiin hidastaa suhteellisesti lisäämällä vastus sarjaan johtimien kanssa.

Kondensaattori sarjassa

Kondensaattoreita voidaan lisätä sarjaan liittämällä niiden johdot toisiinsa alla olevan kuvan mukaisesti. Polarisoiduille kondensaattoreille yhteyden tulisi olla sellainen, että yhden kondensaattorin anodi yhdistää toisen kondensaattorin katodiin, ja niin edelleen. Ei-polaarisille kondensaattoreille johtimet voidaan liittää mihin tahansa suuntaan.

Sarjaan kytkettynä kapasitanssiarvo pienenee, esimerkiksi kun kaksi 1 uF-kondensaattoria kytketään sarjaan, tuloksena olevasta arvosta tulee 0,5 uF. Tämä näyttää olevan vastakohta vastuksille.

Sarjayhteyteen kytkettynä se lisää kondensaattoreiden jänniteluokituksen tai rikkoutumisjännitteen arvot. Esimerkiksi kun kaksi 25 V: n nimelliskondensaattoria kytketään sarjaan, niiden jännitetoleranssialue kasvaa ja kasvaa 50 V: iin

Kondensaattorit rinnakkain

Kondensaattorit voidaan liittää myös rinnakkain liittämällä niiden johtimet yhteisesti, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty. Polarisoiduille kondensaattoreille vastaavien napojen liittimet on kytkettävä toisiinsa, ei-polaarisille kannoille tämä rajoitus voidaan jättää huomioimatta. Rinnakkain kytkettynä kondensaattoreiden tuloksena oleva kokonaisarvo kasvaa, mikä on vastakkaista vastusten tapauksessa.

Tärkeä: Varattu kondensaattori pystyy pitämään varauksen napojensa välillä huomattavan pitkään. Jos jännite on riittävän korkea alueella 100 V ja korkeampi, se voi aiheuttaa tuskallisen iskun johtoihin kosketettaessa. Pienemmillä jännitteillä voi olla tarpeeksi tehoa jopa sulattaa pieni metallipala, kun metalli viedään kondensaattorin johtimien väliin.

Kuinka käyttää kondensaattoreita

Signaalin suodatus : Kondensaattoria voidaan käyttää suodatusjännitteet muutamalla tavalla. Kun se on kytketty verkkovirtaan, se voi vaimentaa signaalia maadoittamalla osan sisällöstä ja sallimalla lähdössä keskimääräisen hyväksyttävän arvon.

DC-esto: Kondensaattoria voidaan käyttää sarjayhteydessä tasajännitteen estämiseksi ja vaihtovirta- tai sykkivän DC-sisällön siirtämiseksi sen läpi. Tämän ominaisuuden avulla audiolaitteet voivat käyttää kondensaattoreita tulo- / lähtöliitännöissään audiotaajuuksien kulkemisen mahdollistamiseksi ja estääkseen ei-toivotun tasajännitteen pääsyn vahvistinlinjaan.

Virtalähteen suodatin: Kondensaattorit toimivat myös DC-syöttösuodattimet virtalähteessä. Virtalähteessä vaihtosignaalin tasaamisen jälkeen tuloksena oleva DC voi olla täynnä aaltoiluja. Tämän arvoisen jännitteen yli kytketty suuriarvoinen kondensaattori johtaa merkittävään määrään suodatusta, joka saa aikaan vaihtelevan DC: n muuttumisen vakiona DC: ksi, kun aaltoilut on pienennetty kondensaattorin arvon määräämään määrään.

Kuinka tehdä integraattori

Kokonaislukijapiirin tehtävänä on muodostaa neliöaaltosignaali kolmion aaltomuodoksi vastuksen, kondensaattorin tai RC-verkko , kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Täällä voimme nähdä, että vastus on tulopuolella, ja se on kytketty sarjaan linjan kanssa, kun taas kondensaattori on kytketty lähtöpuolelle, vastuksen ulostulopään ja maadoitusjohdon poikki.

RC-komponentit toimivat piirin aikavakioelementtinä, jonka tulon on oltava 10 kertaa suurempi kuin tulosignaalin jakso. Muuten se voi aiheuttaa lähtökolmion aallon amplitudin pienenemisen. Tällaisissa olosuhteissa piiri toimii kuin alipäästösuodatin, joka estää korkean taajuuden tulot.

Kuinka erottaa

Erotinpiirin tehtävänä on muuntaa neliöaallon tulosignaali piikkiseksi aaltomuodoksi, jolla on jyrkkä nouseva ja hitaasti laskeva aaltomuoto. RC-aikavakion arvon on tällöin oltava 1/10 tulosykleistä. Erotinpiirejä käytetään yleensä lyhyiden ja terävien liipaisupulssien tuottamiseen.

Diodien ja tasasuuntaajien ymmärtäminen

Diodit ja tasasuuntaajat luokitellaan puolijohdelaitteet , jotka on suunniteltu kuljettamaan virtaa vain yhteen määritettyyn suuntaan estäen vastakkaiseen suuntaan. Diodi- tai diodipohjaiset moduulit eivät kuitenkaan aloita virran kulkemista tai johtamista, ennen kuin tarvittava vähimmäisjännitetaso saavutetaan. Esimerkiksi piidiodi johtaa vain, kun käytetty jännite on yli 0,6 V, kun taas germaaniumdiodi johtaa vähintään 0,3 V: n jännitteellä. Jos kaksi kahta diodia on kytketty sarjaan, myös tämä lähtöjännitevaatimus kaksinkertaistuu arvoon 1,2 V, ja niin edelleen.

Diodien käyttö jännitepisarana

Kuten edellisessä kappaleessa keskustelimme, diodit tarvitsevat noin 0,6 V: n johtamisen aloittamiseksi, mikä tarkoittaa myös sitä, että diodi pudottaisi tämän jännitetason ulostulonsa ja maansa yli. Esimerkiksi, jos 1 V käytetään, diodi tuottaa 1 - 0,6 = 0,4 V katodissaan.

Tämän ominaisuuden avulla diodeja voidaan käyttää muodossa jännitteen pudotin . Mikä tahansa haluttu jännitehäviö voidaan saavuttaa kytkemällä vastaava määrä diodeja sarjaan. Siksi, jos 4 diodia kytketään sarjaan, se tuottaa 0,6 x 4 = 2,4 V: n kokonaisvähennyksen lähdössä ja niin edelleen.

Tämän laskentakaava on annettu alla:

Lähtöjännite = Tulojännite - (diodien lukumäärä x 0,6)

Diodin käyttö jännitteen säätimenä

Eteenpäin suuntautuvan jännitteen pudotusominaisuudesta johtuvia diodeja voidaan käyttää myös vakaiden referenssijännitteiden tuottamiseen, kuten viereisessä kaaviossa esitetään. Lähtöjännite voidaan laskea seuraavan kaavan avulla:

R1 = (Vin - Vout) / I

Varmista, että käytät D1- ja R1-komponenttien teholuokitusta kuorman tehon mukaan. Ne on mitoitettava vähintään kaksi kertaa enemmän kuin kuorma.

Kolmiosta siniaaltoon muunnin

Diodit voivat toimia myös kolmion aalto siniaalto-muuntimeen , kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty. Lähtyvän siniaallon amplitudi riippuu sarjassa D1 ja D2 olevien diodien lukumäärästä.

Huippulukeman jännitemittari

Diodit voidaan konfiguroida myös huippujännitteen lukemisen saamiseksi volttimittarilla. Tässä diodi toimii kuin puoliaallon tasasuuntaaja, jolloin taajuuden puoli jaksoa voi ladata kondensaattorin C1 tulojännitteen huippuarvoon. Sitten mittari näyttää tämän huippuarvon taipumansa kautta.

Käänteisen napaisuuden suoja

Tämä on yksi hyvin yleisistä diodisovelluksista, joka käyttää diodia suojaamaan piiriä vahingossa tapahtuvalta taaksepäin tulevalta syöttöliitännältä.

Takana EMF ja Transient Protector

Kun induktiivinen kuormitus kytketään transistoriohjaimen tai IC: n kautta, induktanssiarvostaan ​​riippuen, tämä induktiivinen kuormitus voi tuottaa korkeajännitteisen takaisin EMF: n, jota kutsutaan myös käänteisiksi transienteiksi ja jolla voi olla mahdollisuudet aiheuttaa kuljettajatransistorin välitön tuhoutuminen tai IC. Kuorman rinnalle sijoitettu diodi voi helposti kiertää tämän tilanteen. Diodit tämän tyyppisessä kokoonpanossa tunnetaan nimellä vapaakäyntidiodi.

Transienttisuojasovelluksessa diodi on normaalisti kytketty induktiivisen kuorman yli, jotta käänteinen transientti voidaan ohittaa induktiivisesta kytkennästä diodin läpi.

Tämä neutraloi piikin tai transientin oikosulkemalla sen diodin läpi. Jos diodia ei käytetä, takana oleva EMF-transientti kulkisi kuljettajan transistorin tai piirin läpi vastakkaiseen suuntaan aiheuttaen välitöntä vahinkoa laitteelle.

Mittarin suojus

Liikkuva kelamittari voi olla erittäin herkkä instrumentti, joka voi vahingoittua vakavasti, jos syöttövirta on päinvastainen. Rinnakkain kytketty diodi voi suojata mittaria tältä tilanteelta.

Aaltomuotoinen leikkuri

Diodia voidaan käyttää aaltomuodon piikkien pilkkomiseen ja leikkaamiseen, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty, ja luomaan ulostulo, jolla on pienempi keskiarvon aaltomuoto. Vastus R2 voi olla potti leikkaustason säätämiseksi.

Täysi aalto Clipper

Ensimmäisellä leikkauspiirillä on kyky leikata aaltomuodon positiivinen osa. Syöttöaaltomuodon molempien päiden leikkaamisen mahdollistamiseksi kahta diodia voitaisiin käyttää rinnakkain vastakkaisen napaisuuden kanssa, kuten yllä on esitetty.

Puoliaallon tasasuuntaaja

Kun diodia käytetään puoliaallon tasasuuntaajana AC-tulolla, se estää puoliksi taaksepäin tulevan AC-jakson ja sallii vain toisen puoliskon kulkea sen läpi luoden puoliaaltosyklin lähdöt, joten nimi puoliaaltosuuntaaja.

Koska diodi irrottaa vaihtovirran puolisyklin, ulostulosta tulee tasavirta ja piiriä kutsutaan myös puoliaallon DC-muunninpiiriksi. Ilman suodatinkondensaattoria lähtö on sykkivä puoliaaltojännite.

Edellistä kaaviota voidaan muokata kahdella diodilla, jolloin saadaan kaksi erillistä lähtöä, joissa vaihtovirran vastakkaiset puolikkaat on tasoitettu vastaaviksi tasavirtapolarituksiksi.

Täyden aallon tasasuuntaaja

Täyden aallon tasasuuntaaja tai a sillan tasasuuntaaja on piiri, joka on rakennettu käyttämällä 4 tasasuuntaajadiodia silloitetussa kokoonpanossa, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Tämän sillan tasasuuntaajapiirin erikoisuus on, että se pystyy muuntamaan sekä positiivisen että negatiivisen puolisyklin sisäänmenoksi täysiaaltojännitteeksi.

Sillan ulostulossa sykkivällä DC: llä on taajuus kaksi kertaa tulon AC: stä johtuen negatiivisten ja positiivisten puolijaksopulssien sisällyttämisestä yhteen positiiviseen pulssiketjuun.

Jännitteen kaksinkertaistinmoduuli

Diodit voidaan toteuttaa myös nimellä jännite kaksinkertainen kaskadilla pari diodia parilla elektrolyyttikondensaattoreilla. Tulon tulisi olla sykkivän tasavirta tai vaihtovirta, mikä saa lähdön tuottamaan noin kaksi kertaa enemmän jännitettä kuin tulo. Tulon sykkivä taajuus voi olla a: sta IC 555 -oskillaattori .

Jännitteen kaksinkertaistin sillan tasasuuntaajalla

DC-DC-jännitteen kaksinkertaistin voitaisiin toteuttaa myös käyttämällä siltasuuntaajaa ja pari elektrolyyttisuodatinkondensaattoria, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty. Sillan tasasuuntaajan käyttö johtaa kaksinkertaisen vaikutuksen tehokkuuteen virran suhteen verrattuna edelliseen kaskadoituun kaksinkertaistimeen.

Jännite nelinkertainen

Edellä selitetty jännitteen kerroin piirit on suunniteltu tuottamaan 2 kertaa enemmän lähtöä kuin sisääntulon huipputasot, mutta jos sovellus tarvitsee vielä korkeammat kertolaskut 4 kertaa suuremmalla jännitteellä, niin tätä jännitteen nelinkertaista piiri voidaan käyttää.

Tässä piiri tehdään käyttämällä neljää lukua kaskadiodiodeja ja kondensaattoreita, jotta saadaan neljä kertaa enemmän jännitettä lähtöön kuin tulotaajuushuippuun.

Diodi TAI portti

Diodit voidaan kytkeä jäljittelemään TAI-logiikkaporttia käyttämällä piiriä yllä esitetyllä tavalla. Viereinen totuustaulukko näyttää lähtölogiikan vastauksena kahden loogisen tulon yhdistelmään.

NOR Gate käyttää diodeja

Aivan kuten OR-portti, NOR-portti voidaan kopioida myös muutamalla diodilla, kuten yllä on esitetty.

JA Gate NAND-portti diodien avulla

Voi olla myös mahdollista toteuttaa muita logiikkaportteja, kuten AND-portti ja NAND-portti, käyttämällä diodeja, kuten yllä olevissa kaavioissa on esitetty. Kaavioiden vieressä olevat totuustaulukot antavat tarkan vaaditun logiikkavasteen asetuksista.

Zener-diodipiirimoduulit

Tasasuuntaajan ja zener-diodi tasasuuntaajan diodi estää aina käänteisen tasavirtapotentiaalin, kun taas zener-diodi estää vastaavan DC-potentiaalin vain, kunnes sen rikkoutumiskynnys (zener-jännitteen arvo) on saavutettu, ja sitten se kytkeytyy kokonaan päälle ja antaa tasavirran kulkea läpi sen kokonaan.

Eteenpäin suunnattu zener toimii samalla tavoin kuin tasasuuntaajan diodi ja antaa jännitteen johtaa, kun pienin eteenpäin suuntautuva jännite on 0,6 V. Täten zener-diodi voidaan määritellä jänniteherkäksi kytkimeksi, joka johtaa ja kytkeytyy päälle, kun tietty jännitekynnys on saavutettu määritettynä zenerin hajoamisarvolla.

Esimerkiksi 4,7 V: n zener alkaa toimia päinvastaisessa järjestyksessä heti, kun 4,7 V on saavutettu, kun taas eteenpäin suuntaan se tarvitsee vain 0,6 V: n potentiaalin. Alla oleva kaavio tiivistää selityksen nopeasti sinulle.

Zener-jännitteen säädin

Zener-diodia voidaan käyttää luomiseen stabiloidut jännitelähdöt kuten viereisessä kaaviossa on esitetty, käyttämällä rajoittavaa vastusta. Rajoitusvastus R1 rajoittaa zenerin suurinta sallittua virtaa ja suojaa sitä ylivirran aiheuttamalta palamiselta.

Jännitteen osoitinmoduuli

Koska zener-diodeja on saatavana useilla eri jännitetasoilla, laitetta voitaisiin käyttää tehokasta mutta yksinkertaista tekemiseen jännitteen ilmaisin käyttämällä asianmukaista zener-luokitusta yllä olevan kaavion mukaisesti.

Jännitteensiirtäjä

Zener-diodeja voidaan käyttää myös jännitetason siirtämiseen jollekin muulle tasolle käyttämällä sopivia zener-diodiarvoja sovelluksen tarpeiden mukaan.

Jännitteenleikkuri

Zener-diodeja, jotka ovat jänniteohjattu kytkin, voidaan käyttää vaihtamaan vaihtovirta-aaltomuodon amplitudi alemmalle halutulle tasolle sen hajoamisluokituksen mukaan, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty.

Bipolaarisen liitostransistorin (BJT) piirimoduulit

Bipolaariset liitostransistorit tai BJT: t ovat yksi tärkeimmistä puolijohdelaitteista elektronisten komponenttien perheessä, ja se muodostaa rakennuspalikat melkein kaikille elektronisille piireille.

BJT: t ovat monipuolisia puolijohdelaitteita, jotka voidaan konfiguroida ja mukauttaa minkä tahansa halutun elektronisen sovelluksen toteuttamiseksi.

Seuraavissa kappaleissa on koottu BJT-sovelluspiirejä, joita voidaan käyttää piirimoduuleina lukemattomien erilaisten räätälöityjen piirisovellusten rakentamiseksi käyttäjän vaatimusten mukaisesti.

Keskustellaan niistä yksityiskohtaisesti seuraavien mallien avulla.

TAI porttimoduuli

Parin BJT: n ja joidenkin vastusten avulla OR-portin nopea suunnittelu voitaisiin tehdä OR: n toteuttamiseksi logiikkalähdöt vastauksena erilaisiin syöttölogiikkayhdistelmiin yllä olevassa kaaviossa esitetyn totuustaulukon mukaisesti.

NOR-porttimoduuli

Joillakin sopivilla muunnoksilla yllä selitetty TAI-porttikokoonpano voitaisiin muuttaa NOR-porttipiiriksi määritettyjen NOR-logiikkatoimintojen toteuttamiseksi.

JA porttimoduuli

Jos sinulla ei ole nopeaa pääsyä AND-portti-logiikka-IC: hen, voit todennäköisesti konfiguroida pari BJT: tä AND-logiikkaportti-piirin tekemiseksi ja yllä mainittujen JA-logiikkatoimintojen suorittamiseksi.

NAND-porttimoduuli

BJT: n monipuolisuus antaa BJT: lle mahdollisuuden tehdä haluamasi logiikkatoimintapiiri ja a NAND-portti sovellus ei ole poikkeus. Jälleen käyttämällä muutamaa BJT: tä voit nopeasti rakentaa ja toteuttaa NAND-logiikkaporttipiirin, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty.

Transistori kytkiminä

Kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty, a BJT: tä voidaan käyttää yksinkertaisesti DC-kytkimenä sopivan mitoitetun kuorman kytkemiseksi päälle / pois. Esitetyssä esimerkissä mekaaninen kytkin S1 jäljittelee loogista korkeaa tai matalaa tuloa, mikä saa BJT: n kytkemään kytketyn LEDin päälle / pois päältä. Koska NPN-transistori on esitetty, S1: n positiivinen kytkentä aiheuttaa BJT-kytkimen PÄÄLLE vasemman piirin LED: n, kun taas oikeanpuoleisessa piirissä LED sammuu, kun S1 on kytkimen positiivisissa nesteissä.

Jännitemuuntaja

BJT-kytkin, kuten edellisessä kappaleessa on selitetty, voidaan myös kytkeä jännitemuuntajana, mikä tarkoittaa lähtövasteen luomista sisääntulovastetta vastapäätä. Yllä olevassa esimerkissä lähtö-LED syttyy, jos jännitettä ei ole kohdassa A, ja sammuu, kun jännite on pisteessä A.

BJT-vahvistinmoduuli

BJT voidaan konfiguroida yksinkertaiseksi jännitteeksi / virraksi vahvistin pienen tulosignaalin vahvistamiseksi paljon korkeammalle tasolle, joka vastaa käytettyä syöttöjännitettä. Kaavio on esitetty seuraavassa kaaviossa

BJT-releohjaimen moduuli

transistorivahvistin Edellä selitettyä voidaan käyttää esimerkiksi a-sovelluksiin releohjain , jossa korkeamman jännitteen rele voidaan laukaista pienen tulosignaalin jännitteen avulla, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty. Rele voidaan laukaista vastauksena tulosignaaliin, joka vastaanotetaan tietyltä matalan signaalin anturilta tai ilmaisimelta, kuten LDR , Mikrofoni, SILTA , LM35 , termistori, ultraääni- jne.

Releohjausmoduuli

Vain kaksi BJT: tä voidaan kytkeä kuten a releen vilkkuvalo kuten alla olevassa kuvassa näkyy. Piiri sykkii releen PÄÄLLE / POIS tietyllä nopeudella, jota voidaan säätää kahdella muuttuvalla vastuksella R1 ja R4.

Vakiovirran LED-ohjainmoduuli

Jos etsit halpaa, mutta erittäin luotettavaa virtasäädinpiiriä, voit rakentaa sen nopeasti käyttämällä kahta transistorin kokoonpanoa, kuten seuraavassa kuvassa näkyy.

3 V: n äänivahvistinmoduuli

Tämä 3 V: n äänivahvistin voidaan käyttää lähtötasona mille tahansa äänijärjestelmälle, kuten radioille, mikrofonille, mikserille, hälytykselle jne. Tärkein aktiivinen elementti on transistori Q1, kun taas tulolähdemuuntajat toimivat kuin täydentävät vaiheet korkean vahvistuksen äänivahvistimen muodostamiseksi.

Kaksivaiheinen äänenvahvistinmoduuli

Suurempaa vahvistustasoa varten voidaan käyttää kahta transistorivahvistinta, kuten tässä kaaviossa on esitetty. Tässä ylimääräinen transistori on tulopuolella, vaikka tulomuuntaja on eliminoitu, mikä tekee piiristä pienemmän ja tehokkaamman.

MIC-vahvistinmoduuli

Alla olevassa kuvassa näkyy a perusesivahvistin piirimoduuli, jota voidaan käyttää minkä tahansa standardin kanssa elektretti MIC sen pienen 2 mV: n signaalin nostamiseksi kohtuullisesti korkeammalle 100 mV: n tasolle, joka voi olla vain sopiva integroitavaksi tehovahvistimeen.

Audio Mixer -moduuli

Jos sinulla on sovellus, jossa kaksi erilaista audiosignaalia on sekoitettava ja sekoitettava yhteen lähtöön, seuraava piiri toimii hyvin. Se käyttää yhtä BJT: tä ja muutamia vastuksia toteutusta varten. Kaksi muuttuvaa vastusta tulopuolella määrittävät signaalin määrän, joka voidaan sekoittaa kahden lähteen yli vahvistusta varten halutuilla suhteilla.

Yksinkertainen oskillaattorimoduuli

An oskillaattori on itse asiassa taajuusgeneraattori, jota voidaan käyttää musiikkisävyn tuottamiseen kaiuttimen yli. Yksinkertaisin versio tällaisesta oskillaattoripiiristä on esitetty alla vain parilla BJT: llä. R3 ohjaa oskillaattorin taajuuslähtöä, joka myös muuttaa kaiuttimen äänen sävyä.

LC-oskillaattorimoduuli

Yllä olevassa esimerkissä opimme RC-pohjaisen transistorioskillaattorin. Seuraava kuva selittää yksinkertaisen yksittäisen transistorin, LC-pohjainen tai induktanssi, kapasitanssipohjainen oskillaattoripiirimoduuli. Induktorin yksityiskohdat on esitetty kaaviossa. Esiasetettua R1: tä voidaan käyttää äänitaajuuden muuttamiseen oskillaattorista.

Metronomipiiri

Olemme jo tutkineet muutamia metronomi aiemmin verkkosivustolla, alla on esitetty yksinkertainen kahden transistorin metronomipiiri.

Looginen koetin

TO logiikkapääpiiri on tärkeä laite tärkeiden piirilevyvian vianmäärityksessä. Yksikkö voidaan rakentaa käyttämällä vähintään yhtä transistoria ja muutamaa vastusta. Koko malli on esitetty seuraavassa kaaviossa.

Säädettävä sireenipiirimoduuli

Erittäin hyödyllinen ja voimakas sireenipiiri voidaan luoda seuraavan kaavion mukaisesti. Piiri käyttää vain kahta transistoria a: n muodostamiseksi nousevan ja laskevan sireenin ääni , joka voidaan vaihtaa S1: n avulla. Kytkin S2 valitsee äänen taajuusalueen, korkeampi taajuus tuottaa siroavan äänen kuin matalat taajuudet. R4 antaa käyttäjälle mahdollisuuden muuttaa ääntä entisestään valitulla alueella.

Valkoinen kohinan generaattori

Valkoinen melu on äänitaajuus, joka tuottaa matalataajuista sihisevää ääntä, esimerkiksi äänen, joka kuuluu jatkuvan rankkasateen aikana, virittämättömältä FM-asemalta tai televisiosta, jota ei ole kytketty kaapeliliitäntään, nopea tuuletin jne.

Yllä oleva yksittäinen transistori tuottaa samanlaisen valkoisen kohinan, kun sen lähtö on kytketty sopivaan vahvistimeen.

Kytke debouncer-moduuli

Tätä kytkimen virrankatkaisijaa voidaan käyttää painikekytkimen kanssa varmistaakseen, että painikkeella ohjattava piiri ei koskaan kolise tai häiritse kytkimen vapauttamisen aikana syntyvien jännitetransienttien takia. Kun kytkintä painetaan, lähtöstä tulee 0 V heti ja kun se vapautetaan, lähtö kääntyy korkealle hitaassa tilassa aiheuttamatta ongelmia liitettyihin piirivaiheisiin.

Pieni AM-lähetinmoduuli

Tämä yksi transistori, pieni langaton AM-lähetin, voi lähettää taajuussignaalin AM-radio piti jonkin matkan päässä laitteesta. Käämi voi olla mikä tahansa tavallinen AM / MW-antennikäämi, joka tunnetaan myös nimellä loopstick-antennikäämi.

Taajuusmittarin moduuli

Melko tarkka analoginen taajuusmittari moduuli voitaisiin rakentaa käyttämällä yllä esitettyä yksittäistä transistoripiiriä. Tulotaajuuden tulisi olla 1 V huipusta huippuun. Taajuusalue voidaan säätää käyttämällä eri arvoja C1: lle ja asettamalla R2-potti asianmukaisesti.

Pulssigeneraattorimoduuli

Vain pari BJT: tä ja muutama vastus tarvitaan käyttökelpoisen pulssigeneraattoripiirimoduulin luomiseen, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty. Pulssin leveyttä voidaan säätää eri arvoilla C1: lle, kun taas R3: ta voidaan käyttää pulssitaajuuden säätämiseen.

Mittarin vahvistinmoduuli

Tätä ampeerimittovahvistinmoduulia voidaan käyttää mittaamaan erittäin pieniä virran voimakkuuksia mikroampeerien alueella luettavaksi ulostuloksi 1 mA: n ampeerimittarissa.

Valokytketty vilkkumoduuli

LED alkaa vilkkua määritetyllä tavalla heti, kun ympäröivän valon tai ulkoisen valon havaitaan kiinnitetyn valoanturin yli. Tämän valoherkän salaman käyttö voi olla monipuolista ja hyvin mukautettavissa käyttäjän mieltymyksistä riippuen.

Pimeys laukaisi salaman

Melko samanlainen, mutta vastakkaisilla vaikutuksilla kuin yllä oleva sovellus, tämä moduuli alkaa vilkkuu LED heti kun ympäristön valotaso laskee melkein pimeään tai R1, R2-potentiaalijakajaverkon asettaman tason mukaan.

Suuritehoinen vilkku

TO suuritehoinen vilkku moduuli voidaan rakentaa käyttämällä vain pari transistoria, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty. Yksikkö vilkkuu tai vilkkuu kytketty hehku- tai halogeenilamppu kirkkaasti, ja tämän lampun tehoa voidaan parantaa päivittämällä Q2: n tekniset tiedot sopivasti.

LED-valolähettimen / -vastaanottimen kaukosäädin

Voimme huomata kaksi piirimoduulia yllä olevassa kaaviossa. Vasemmanpuoleinen moduuli toimii kuin LED-taajuuslähetin, kun taas oikeanpuoleinen moduuli toimii kuten valotaajuusvastaanotin / ilmaisinpiiri. Kun lähetin kytketään PÄÄLLE ja kohdistetaan vastaanottimen valonilmaisimeen Q1, vastaanotinpiiri havaitsee lähettimen taajuuden ja liitetty pietsosummeri alkaa väristä samalla taajuudella. Moduulia voidaan muokata monin eri tavoin erityisvaatimusten mukaisesti.

FET-piirimoduulit

FET tarkoittaa Kenttätransistorit joita pidetään monin tavoin erittäin tehokkaina transistoreina verrattuna BJT: iin.

Seuraavassa esimerkkipiireissä opitaan monista mielenkiintoisista FET-pohjaisista piirimoduuleista, jotka voidaan integroida toistensa yli luomaan monia erilaisia ​​innovatiivisia piirejä henkilökohtaisiksi käytetyiksi ja sovelluksiksi.

FET-kytkin

Aikaisemmissa kappaleissa opimme käyttämään BJT: tä kytkimenä, aivan samalla tavalla, FET: ää voidaan käyttää myös kuin DC ON / OFF -kytkin.

Yllä olevassa kuvassa on FET, joka on konfiguroitu kytkimen tavoin LEDin päälle / pois kytkemiseksi vasteena portin 9V- ja 0V-tulosignaaleille.

Toisin kuin BJT, joka voi kytkeä lähtökuorman päälle / pois vastauksena vain 0,6 V: n tulosignaaliin, FET tekee saman, mutta tulosignaalin ollessa noin 9 V - 12 V. Kuitenkin BJT: n 0,6 V on virrasta riippuvainen ja virran, jonka jännite on 0,6 V, on oltava vastaavasti korkea tai matala kuormavirtaan nähden. Päinvastoin, FET: n tuloportin käyttövirta ei ole kuormasta riippuvainen ja se voi olla niinkin pieni kuin mikroamperi.

FET-vahvistin

Aivan kuten BJT, voit myös kytkeä FET: n erittäin matalavirtaisten tulosignaalien vahvistamiseksi vahvistettuun suurivirtaiseen suurjännitelähtöön, kuten yllä olevassa kuvassa on esitetty.

Korkean impedanssin MIC-vahvistinmoduuli

Jos mietit kuinka kenttätransistoria käytetään Hi-Z- tai korkean impedanssin MIC-vahvistinpiirin rakentamiseen, yllä selitetty rakenne voi auttaa sinua saavuttamaan tavoitteen.

FET-audosekoitinmoduuli

FET: ää voidaan käyttää myös äänisignaalin sekoittimena, kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty. Kaksi pisteiden A ja B kautta syötettyä audiosignaalia sekoitetaan FET: n kautta ja yhdistetään lähdössä C4: n kautta.

FET Delay ON -piirimoduuli

Kohtuullisen korkea viive ON-ajastinpiiri voidaan määrittää alla olevan kaavion avulla.

Kun S1 työnnetään PÄÄLLE, syöttö varastoidaan C1-kondensaattorin sisälle ja jännite kytkee myös FET-virran päälle. Kun S1 vapautetaan, C1: n sisällä oleva varastoitu varaus pitää FET-toiminnon päällä.

Kuitenkin, jos FET on korkean impedanssin syöttölaite, se ei salli C1: n purkautumista nopeasti ja siksi FET pysyy kytkettynä melko kauan. Sillä välin, kunhan FET Q1 pysyy PÄÄLLÄ, liitetty BJT Q2 pysyy kytkettynä pois päältä FET: n käänteisen toiminnan vuoksi, joka pitää Q2-alustan maadoitettuna.

Tilanne pitää myös summerin pois päältä. Lopulta ja vähitellen C1 purkautuu pisteeseen, jossa FET ei pysty pysymään päällä. Tämä palauttaa Q1: n pohjan tilan, joka nyt kytkeytyy päälle ja aktivoi liitetyn summerihälytyksen.

Viivästetty OFF-ajastinmoduuli

Tämä muotoilu on täysin samanlainen kuin yllä oleva käsite, paitsi käänteinen BJT-vaihe, jota ei ole täällä. Tästä syystä FET toimii kuin viivästetty POIS-ajastin. Tämä tarkoittaa, että lähtö pysyy aluksi PÄÄLLÄ, kun kondensaattori C1 purkautuu, ja FET kytketään PÄÄLLE, ja lopulta, kun C1 on täysin purkautunut, FET sammuu ja summeri soi.

Yksinkertainen tehovahvistinmoduuli

Vain muutaman FET: n käyttäminen voi olla mahdollista saavuttaa kohtuullisesti tehokas äänivahvistin noin 5 wattia tai jopa korkeampi.

Kaksois-LED-vilkkumoduuli

Tämä on hyvin yksinkertainen FET-tasainen piiri, jota voidaan käyttää vuorotellen kahden LEDin vilkkumiseen MOSFET-laitteiden kahden viemärin poikki. Tämän hämmästyttävän hyvä puoli on, että LEDit kytkeytyvät hyvin määritellyllä terävällä ON / OFF-nopeudella ilman himmennystä tai hidas haalistuminen ja nousu . Vilkkumisnopeutta voitiin säätää kattilan R3 kautta.

UJT-oskillaattoripiirimoduulit

UJT tai Yksiristeinen transistori , on erityinen transistorityyppi, joka voidaan konfiguroida joustavaksi oskillaattoriksi ulkoista RC-verkkoa käyttämällä.

Elektroniikan perussuunnittelu UJT-pohjainen oskillaattori voidaan nähdä seuraavasta kaaviosta. RC-verkko R1 ja C1 määrittelee UJT-laitteen lähtötaajuuden. Joko R1: n tai C1: n arvojen korottaminen vähentää taajuusnopeutta ja päinvastoin.

UJT-äänitehosgeneraattorimoduuli

Mukava pieni ääniefektigeneraattori voitaisiin rakentaa käyttämällä pari UJT-oskillaattoria ja yhdistämällä niiden taajuudet. Koko piirikaavio on esitetty alla.

Yhden minuutin ajastinmoduuli

Erittäin hyödyllinen minuutin ON / OFF-ajastin piiri voidaan rakentaa yhdellä UJT: llä alla olevan kuvan mukaisesti. Se on itse asiassa oskillaattoripiiri, joka käyttää korkeita RC-arvoja ON / OFF-taajuuden hidastamiseksi 1 minuutiksi.

Tätä viivettä voitaisiin lisätä edelleen lisäämällä R1- ja C1-komponenttien arvoja.

Piezo-anturin moduulit

Piezo-anturit ovat erityisesti luotuja laitteita, jotka käyttävät pietsomateriaalia, joka on herkkä ja reagoiva sähkövirtaan.

Pietsomuuntimen sisällä oleva pietsomateriaali reagoi sähkökentään aiheuttaen sen rakenteessa vääristymiä, jotka aiheuttavat tärinää laitteessa, mikä johtaa äänen syntymiseen.

Päinvastoin, kun laskettu mekaaninen rasitus kohdistetaan pietsomuuntajaan, se vääristää mekaanisesti pietsomateriaalia laitteen sisällä, mikä johtaa suhteellisen määrän sähkövirtaa muuntimen liittimien yli.

Kun käytetään kuten DC-summeri , pietsomuuntaja on kiinnitettävä oskillaattorilla tärinämelulähdön luomiseksi, koska nämä laitteet voivat vastata vain taajuuteen.

Kuvassa näkyy a yksinkertainen pietsosummeri liitäntä virtalähteeseen. Tässä summerissa on sisäinen oskillaattori vastaamaan syöttöjännitteeseen.

Piezo-summereja voidaan käyttää osoittamaan logiikan korkeat tai matalat olosuhteet piirissä seuraavan esitetyn piirin kautta.

Piezo-äänigeneraattorimoduuli

Pietsomuunnin voidaan konfiguroida tuottamaan jatkuva matalan äänenvoimakkuuden ulostulo seuraava kytkentäkaavio. Pietsolaitteen tulisi olla 3-päätelaite.

Muuttuva ääni Piezo-summerimoduuli

Seuraava alla oleva kuva esittää pari summerikonseptia, joissa käytetään pietsomuuntajia. Pietsoelementtien oletetaan olevan 3-johtimisia. Vasemmassa sivukaaviossa on esitetty resistiivinen muoto värähtelyjen pakottamiseksi pietsomuuntajassa, kun taas oikeanpuoleisessa kaaviossa on induktiivinen käsite. Induktori- tai kelapohjainen muotoilu indusoi värähtelyt takaisinkytkennän kautta.

SCR-piirimoduulit

SCR: t tai tyristorit ovat puolijohdelaitteita, jotka käyttäytyvät kuin tasasuuntausdiodit, mutta helpottavat sen johtamista ulkoisen DC-signaalitulon kautta.

Niiden ominaisuuksien mukaan SCR: t on taipumus tarttua, kun kuorman syöttö on tasavirtaa. Seuraava kuva esittää yksinkertaista kokoonpanoa, joka hyödyntää tätä laitteen salpaominaisuutta kuorman RL kytkemiseksi päälle ja pois päältä vasteena kytkinten S1 ja S2 painamiseen. S1 kytkee kuorman päälle, kun taas S2 kytkee kuorman pois päältä.

Valokytketty relemoduuli

Yksinkertainen valo aktivoitu rele moduuli voitaisiin rakentaa käyttämällä SCR, ja a fototransistori , kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

Heti kun fototransistorin valotaso ylittää asetetun SCR: n laukaisukynnyksen, SCR laukaisee ja lukittuu, kytke rele päälle. Salpa pysyy ennallaan, kunnes nollauskytkintä S1 painetaan riittävän pimeänä tai virta kytketään pois päältä ja sitten päälle.

Rentoutusoskillaattori Triac-moduulin avulla

Yksinkertainen rentoutumisoskillaattoripiiri voidaan rakentaa käyttämällä SCR: ää ja RC-verkkoa, kuten alla olevassa kaaviossa on esitetty.

Oskillaattorin taajuus tuottaa matalan taajuuden äänen liitetyn kaiuttimen yli. Tämän rentoutumisoskillaattorin äänitaajuutta voidaan säätää muuttuvan vastuksen R1 ja R2 sekä kondensaattorin C1 kautta.

Triac AC -moottorin nopeudensäädinmoduuli

UJT tunnetaan normaalisti luotettavista värähtelytoiminnoista. Samaa laitetta voidaan kuitenkin käyttää myös triacin kanssa 0: n sallimiseksi AC-moottoreiden täysi nopeuden säätö .

Vastus R1 toimii kuten taajuusohjauksen säätö UJT-taajuudelle. Tämä vaihteleva taajuuslähtö kytkee triacin eri ON / OFF-nopeuksilla R1-säätöjen mukaan.

Tämä triacin vaihteleva kytkentä puolestaan ​​aiheuttaa suhteellisen määrän vaihteluita kytketyn moottorin nopeudessa.

Triac Gate -puskurimoduuli

Yllä oleva kaavio osoittaa kuinka yksinkertaisesti a triac voidaan kytkeä PÄÄLLE POIS PÄÄLLE / POIS -kytkimellä ja varmistaa myös triacin turvallisuus käyttämällä itse kuormaa puskurivaiheena. R1 rajoittaa virran triac-porttiin, kun taas kuorma tarjoaa lisäksi triac-portin suojan äkillisiltä ON-transienteilta ja antaa triac-laitteen kytkeytyä päälle pehmeällä käynnistystilalla.

Triac / UJT-vilkku UJT-moduuli

UJT-oskillaattori voidaan toteuttaa myös AC-lampun himmennin kuten yllä olevassa kaaviossa on esitetty.

Pottia R1 käytetään värähtelynopeuden tai taajuuden säätämiseen, mikä puolestaan ​​määrittää triacin ja liitetyn lampun ON / OFF-kytkentänopeuden.

Koska kytkentätaajuus on liian korkea, lamppu näyttää olevan jatkuvasti päällä, vaikka sen intensiteetti vaihtelee sen keskimääräisen jännitteen vuoksi, joka vaihtelee UJT-kytkennän mukaisesti.

Johtopäätös

Edellä mainituissa osioissa keskustelimme monista elektroniikan peruskäsitteistä ja teorioista ja opimme kuinka konfiguroida pienet piirit käyttämällä diodeja, transistoreita, FET: itä jne.

Näillä peruskomponenteilla voidaan tosiasiallisesti luoda lukemattomia määriä piirimoduuleja minkä tahansa halutun piiriidean toteuttamiseksi annettujen spesifikaatioiden mukaisesti.

Kun kaikki nämä perussuunnitelmat tai piirimoduulit ovat perehtyneet, kuka tahansa arkistoitava uusi tulokas voi sitten oppia integroimaan nämä moduulit keskenään saadakseen lukuisia muita mielenkiintoisia piirejä tai suorittamaan erikoistuneen piirisovelluksen.

Jos sinulla on kysyttävää näistä elektroniikan peruskäsitteistä tai siitä, miten liittyä näihin moduuleihin erityistarpeita varten, voit kommentoida ja keskustella aiheista.