Vysvetlenie základných elektronických obvodov - Sprievodca elektronikou pre začiatočníkov

Nasledujúci článok komplexne pojednáva o všetkých základných faktoch, teóriách a informáciách týkajúcich sa práce a používania bežných elektronických súčiastok, ako sú rezistory, kondenzátory, tranzistory, MOSFET, UJT, triaky, SCR.

Tu vysvetlené rôzne malé základné elektronické obvody, ktoré je možné efektívne použiť ako stavebné bloky alebo moduly na vytváranie viacstupňových obvodov vzájomnou integráciou návrhov.

Výučbu začneme rezistormi a pokúsime sa pochopiť ich fungovanie a aplikácie.

Ale skôr ako začneme, rýchlo si zhrňme rôzne elektronické symboly, ktoré sa v tomto článku budú používať.

Ako pracujú rezistory

The funkcia rezistorov je ponúknuť odpor voči prúdeniu prúdu. Jednotkou odporu je Ohm.

Ak sa na rezistor 1 Ohm použije potenciálny rozdiel 1 V, bude podľa Ohmovho zákona pretlačený prúd 1 ampér.

Napätie (V) funguje ako rozdiel potenciálov na rezistore (R)

Prúd (I) predstavuje tok elektrónov cez rezistor (R).

Ak poznáme hodnoty ktoréhokoľvek z týchto dvoch prvkov V, I a R, hodnota tretieho neznámeho prvku by sa dala ľahko vypočítať pomocou nasledujúceho Ohmovho zákona:

V = I x R alebo I = V / R alebo R = V / I

Keď prúd preteká odporom, rozptýli sa výkon, ktorý sa dá vypočítať podľa nasledujúcich vzorcov:

P = V X I alebo P = I^dvax R.

Výsledok z vyššie uvedeného vzorca bude vo wattoch, čo znamená, že jednotka výkonu je watt.

Vždy je nevyhnutné zabezpečiť, aby všetky prvky vo vzorci boli vyjadrené štandardnými jednotkami. Napríklad, ak použijeme milivolt, potom sa musí prevádzať na volty, podobne by sa mali prevádzať miliampéry na Ampér a miliohmy alebo kiloOhmy sa majú prevádzať na ohmy pri zadávaní hodnôt do vzorca.

Z väčšiny aplikácií je príkon rezistora v 1/4 wattu 5%, pokiaľ nie je uvedené inak pre špeciálne prípady, keď je prúd mimoriadne vysoký.

Rezistory v sériovom a paralelnom zapojení

Hodnoty rezistorov možno upraviť na rôzne prispôsobené hodnoty pridaním najrôznejších hodnôt do sériových alebo paralelných sietí. Výsledné hodnoty takýchto sietí sa však musia vypočítať presne pomocou vzorcov uvedených nižšie:

Ako používať rezistory

Rezistor sa zvyčajne používa medzný prúd sériovým zaťažením, ako je žiarovka, LED, zvukový systém, tranzistor atď., aby sa chránili tieto zraniteľné zariadenia pred nadprúdovými situáciami.

Vo vyššie uvedenom príklade prúd cez LED možno vypočítať pomocou Ohmovho zákona. LED však nemusí začať správne svietiť, kým nie je použitá minimálna úroveň napätia vpred, ktorá môže byť kdekoľvek medzi 2 V až 2,5 V (pre ČERVENÚ LED), preto vzorec, ktorý je možné použiť na výpočet prúdu cez LED, bude mať byť

I = (6 - 2) / R

Potenciálny rozdeľovač

Rezistory môžu byť použité ako potenciálne rozdeľovače , na zníženie napájacieho napätia na požadovanú nižšiu úroveň, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Takéto odporové rozdeľovače sa však môžu použiť na generovanie referenčných napätí, iba pre zdroje s vysokou impedanciou. Výstup nie je možné použiť na priame prevádzkovanie záťaže, pretože zapojené odpory by výrazne znížili prúd.

Obvod Wheatstone Bridge

Sieť typu Wheatstone Bridge je obvod, ktorý sa používa na meranie hodnôt odporu s vysokou presnosťou.

Základný obvod siete Wheatone Bridge je uvedený nižšie:

Pracovné podrobnosti mosta z pšeničného kameňa a spôsob, ako nájsť presné výsledky pomocou tejto siete, sú vysvetlené vo vyššie uvedenom diagrame.

Precízny obvod Wheatstone Bridge

Obvod mosta z pšeničného kameňa zobrazený na susednom obrázku umožňuje užívateľovi merať hodnotu neznámeho rezistora (R3) s veľmi vysokou presnosťou. Za týmto účelom musí byť presný aj rating známych rezistorov R1 a R2 (typ 1%). R4 by mal byť potenciometer, ktorý by sa dal presne kalibrovať na zamýšľané hodnoty. R5 môže byť predvoľba umiestnená ako stabilizátor prúdu zo zdroja energie. Rezistor R6 a prepínač S1 fungujú ako bočníková sieť na zaistenie primeranej ochrany merača M1. Na zahájenie postupu testovania musí užívateľ nastaviť R4, kým sa na merači M1 nedosiahne nulová hodnota. Podmienkou je, že R3 sa bude rovnať úprave R4. V prípade, že R1 nie je totožný s R2, potom je možné na určenie hodnoty R3 použiť nasledujúci vzorec. R3 = (R1 x R4) / R2

Kondenzátory

Kondenzátory fungujú uložením elektrického náboja do niekoľkých vnútorných platní, ktoré tiež tvoria koncové vodiče prvku. Jednotkou merania kondenzátorov je Farad.

Kondenzátor dimenzovaný na 1 Farad, keď je pripojený na napájanie 1 volt, bude schopný uchovať náboj 6,28 x 10¹⁸elektróny.

V praktickej elektronike sa však kondenzátory vo Faradoch považujú za príliš veľké a nikdy sa nepoužívajú. Namiesto toho sa používajú oveľa menšie kondenzátorové jednotky, ako napríklad pikofarad (pF), nanofarad (nF) a mikrofarad (uF).

Vzťah medzi vyššie uvedenými jednotkami je možné pochopiť z nasledujúcej tabuľky a možno ho tiež použiť na prevod jednej jednotky na druhú.

• 1 Farad = 1 F
• 1 mikrofarad = 1 uF = 10^-6F
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9F
• 1 pikofarad = 1 pF = 10^-12F
• 1 uF = 1 000 nF = 10 000 000 pF

Nabíjanie a vybíjanie kondenzátora

Kondenzátor sa okamžite nabije, keď sú jeho vodiče pripojené k príslušnému zdroju napätia.

The proces nabíjania môžu byť oneskorené alebo spomalené pridaním rezistora do série s napájacím vstupom, ako je znázornené na vyššie uvedených diagramoch.

Proces vybíjania je tiež podobný, ale opačným spôsobom. Kondenzátor sa okamžite vybije, keď sú jeho vodiče spojené skratom. Proces vybíjania by sa mohol proporcionálne spomaliť pridaním rezistora do série s vodičmi.

Kondenzátor v sérii

Kondenzátory je možné pridávať do série vzájomným prepojením ich vývodov, ako je to znázornené nižšie. V prípade polarizovaných kondenzátorov by pripojenie malo byť také, aby sa anóda jedného kondenzátora spojila s katódou druhého kondenzátora atď. Pre nepolárne kondenzátory môžu byť vodiče pripojené ľubovoľne dokola.

Pri sériovom zapojení sa hodnota kapacity zníži, napríklad keď sú do série zapojené dva kondenzátory 1 uF, výsledná hodnota bude 0,5 uF. Zdá sa, že je to pravý opak odporov.

Keď je zapojený do sériového zapojenia, sčíta sa menovité napätie alebo hodnoty prierazného napätia kondenzátorov. Napríklad keď sú dva kondenzátory s menovitým napätím 25 V zapojené do série, ich rozsah tolerancie napätia sa zvýši a zvýši na 50 V

Kondenzátory paralelne

Kondenzátory možno tiež pripojiť paralelne spoločným pripojením ich vodičov, ako je to znázornené na obrázku vyššie. Pre polarizované kondenzátory musia byť svorky s rovnakými pólmi navzájom spojené, pre nepolárne čiapky je možné toto obmedzenie ignorovať. Pri paralelnom zapojení sa výsledná celková hodnota kondenzátorov zvyšuje, čo je v prípade rezistorov pravý opak.

Dôležité: Nabitý kondenzátor dokáže udržať náboj medzi svojimi svorkami výrazne dlho. Ak je napätie dostatočne vysoké v rozmedzí 100 V a vyššie, môže pri dotyku s vodičmi spôsobiť bolestivý šok. Menšie úrovne napätia môžu mať dostatok energie na to, aby dokonca roztavili malý kúsok kovu, keď je kov privedený medzi vývody kondenzátora.

Ako používať kondenzátory

Filtrovanie signálu : Môže byť použitý kondenzátor pre filtračné napätia niekoľkými spôsobmi. Keď je pripojený k zdroju striedavého prúdu, môže zoslabiť signál uzemnením časti jeho obsahu a povolením priemernej prijateľnej hodnoty na výstupe.

Blokovanie DC: K sériovému zapojeniu je možné použiť kondenzátor na blokovanie jednosmerného napätia a prechod cez neho striedavý alebo pulzujúci jednosmerný obsah. Táto vlastnosť umožňuje audio zariadeniu používať kondenzátory na svojich vstupných / výstupných pripojeniach na umožnenie priechodu zvukových frekvencií a na zabránenie vstupu nežiaduceho jednosmerného napätia do zosilňovacej linky.

Filter napájania: Kondenzátory tiež fungujú ako DC napájacie filtre v napájacích obvodoch. V napájacom zdroji môže byť po usmernení striedavého signálu výsledný jednosmerný prúd plný kolísania zvlnenia. Kondenzátor veľkej hodnoty pripojený cez toto zvlnené napätie vedie k významnej filtrácii, ktorá spôsobí, že z kolísavého jednosmerného prúdu sa stane konštantný jednosmerný prúd s zvlnením zníženým na množstvo určené hodnotou kondenzátora.

Ako urobiť integrátora

Funkciou integračného obvodu je tvar signálu štvorcovej vlny do tvaru trojuholníka prostredníctvom odporu, kondenzátora alebo RC sieť , ako je znázornené na vyššie uvedenom obrázku. Tu môžeme vidieť, že rezistor je na vstupnej strane a je zapojený do série s linkou, zatiaľ čo kondenzátor je zapojený na výstupnej strane, cez výstupný koniec rezistora a zemnú linku.

RC komponenty fungujú ako časovo konštantné prvky v obvode, ktorých súčin musí byť 10-krát vyšší ako perióda vstupného signálu. V opačnom prípade to môže spôsobiť zníženie amplitúdy vlny výstupného trojuholníka. V takýchto podmienkach bude obvod fungovať ako dolnopriepustný filter blokujúci vysokofrekvenčné vstupy.

Ako urobiť diferenciátor

Funkciou diferenciačného obvodu je prevádzať vstupný signál s obdĺžnikovými vlnami na špičatý priebeh, ktorý má ostrý stúpajúci a pomaly klesajúci priebeh. Hodnota časovej konštanty RC v tomto prípade musí byť 1/10 zo vstupných cyklov. Diferenciálne obvody sa zvyčajne používajú na generovanie krátkych a ostrých spúšťacích impulzov.

Pochopenie diód a usmerňovačov

Diódy a usmerňovače sú kategorizované pod polovodičové zariadenia , ktoré sú určené na prechod prúdu iba v jednom určenom smere, zatiaľ čo blokujú z opačného smeru. Dióda alebo moduly založené na diódach však nezačne prechádzať prúdom alebo vedením, kým sa nezíska nevyhnutná minimálna úroveň napätia vpred. Napríklad kremíková dióda bude viesť iba vtedy, keď je aplikované napätie vyššie ako 0,6 V, zatiaľ čo germániová dióda bude viesť minimálne 0,3 V. Ak sú do série zapojené dve dve diódy, potom sa táto požiadavka na napätie vpred tiež zdvojnásobí na 1,2 V, a tak ďalej.

Používanie diód ako napäťového kvapkadla

Ako sme diskutovali v predchádzajúcom odseku, diódy vyžadujú na spustenie vedenia okolo 0,6 V, čo tiež znamená, že dióda by znížila túto úroveň napätia na svojom výstupe a zemi. Napríklad, ak sa použije 1 V, dióda na svojej katóde vytvorí 1 - 0,6 = 0,4 V.

Táto vlastnosť umožňuje použitie diód ako kvapkadlo napätia . Akýkoľvek požadovaný pokles napätia je možné dosiahnuť zapojením zodpovedajúceho počtu diód do série. Preto ak sú do série zapojené 4 diódy, vytvorí sa na výstupe celkový odpočet 0,6 x 4 = 2,4 V atď.

Vzorec na výpočet tejto hodnoty je uvedený nižšie:

Výstupné napätie = vstupné napätie - (počet diód x 0,6)

Použitie diódy ako regulátora napätia

Diódy vďaka svojej funkcii poklesu napätia vpred je možné použiť aj na generovanie stabilných referenčných napätí, ako je znázornené na susednom diagrame. Výstupné napätie možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

R1 = (Vin - Vout) / I.

Uistite sa, že používate správny príkon pre komponenty D1 a R1 podľa príkonu záťaže. Musia byť dimenzované najmenej dvakrát vyššie ako zaťaženie.

Prevodník trojuholníka na sínusovú vlnu

Diódy môžu fungovať aj ako prevodník trojuholníkových vĺn na sínusové vlny , ako je uvedené na vyššie uvedenom diagrame. Amplitúda výstupnej sínusovej vlny bude závisieť od počtu diód v sérii s D1 a D2.

Špičkový čítací voltmeter

Diódy môžu byť tiež nakonfigurované na získanie špičkového napätia na voltmetri. Dióda tu funguje ako polovodičový usmerňovač, ktorý umožňuje polovičným cyklom frekvencie nabíjať kondenzátor C1 na špičkovú hodnotu vstupného napätia. Merač potom zobrazuje túto špičkovú hodnotu prostredníctvom svojej odchýlky.

Chránič reverznej polarity

Toto je jedna z veľmi bežných aplikácií diódy, ktorá pomocou diódy chráni obvod pred náhodným pripojením reverzného napájania.

Chránič EMF a prechodový chránič

Keď sa indukčné zaťaženie prepína cez tranzistorový budič alebo IC, v závislosti od jeho hodnoty indukčnosti by toto indukčné zaťaženie mohlo generovať spätné EMF vysokého napätia, nazývané tiež reverzné prechodné javy, ktoré môžu mať potenciál spôsobiť okamžité zničenie budiaceho tranzistora alebo IC. Dióda umiestnená paralelne so záťažou môže túto situáciu ľahko obísť. Diódy v tomto type konfigurácie sú známe ako voľnobežná dióda.

V aplikácii na ochranu proti prechodným javom je dióda obvykle pripojená cez indukčné zaťaženie, aby sa umožnilo obchádzanie reverzného prechodného stavu z indukčného prepínania cez diódu.

Toto neutralizuje hrot alebo prechodový jav skratom cez diódu. Ak sa dióda nepoužije, prechodný tranzistor EMF by prešiel cez budiaci tranzistor alebo obvod v opačnom smere, čo by spôsobilo okamžité poškodenie zariadenia.

Meter Protector

Pohyblivým meračom cievky môže byť veľmi citlivý nástroj, ktorý sa môže opačným vstupom napájania vážne poškodiť. Dióda zapojená paralelne môže chrániť merač pred touto situáciou.

Zastrihovač vĺn

Dióda môže byť použitá na sekanie a odrezanie vrcholov vlnového priebehu, ako je znázornené na vyššie uvedenom diagrame, a na vytvorenie výstupu so zníženou strednou hodnotou priebehu. Rezistor R2 môže byť hrniec na nastavenie úrovne orezania.

Plná vlna Clipper

Prvý obvod strihača má schopnosť orezávať kladnú časť krivky. Na umožnenie orezania oboch koncov vstupného tvaru vlny je možné použiť dve diódy paralelne s opačnou polaritou, ako je uvedené vyššie.

Usmerňovač s polovičnou vlnou

Keď sa dióda používa ako polovodičový usmerňovač so vstupom striedavého prúdu, blokuje striedavé cykly polovičného reverzného vstupu a umožňuje jej prechod iba druhej polovici, čím sa vytvárajú výstupy polovičného vlnového cyklu, preto sa nazýva polovodičový usmerňovač.

Pretože polovičný cyklus striedavého prúdu je diódou odstránený, výstup sa stáva jednosmerným prúdom a obvod sa nazýva aj polovodičový obvod jednosmerného prevodníka. Bez filtračného kondenzátora bude výstupom pulzujúci polvlnný jednosmerný prúd.

Predchádzajúci diagram je možné upraviť pomocou dvoch diód na získanie dvoch samostatných výstupov s opačnými polovicami striedavého prúdu usmerňovaných do zodpovedajúcich jednosmerných polarít.

Usmerňovač s plnou vlnou

Usmerňovač s plnou vlnou alebo mostový usmerňovač je obvod zostavený pomocou 4 usmerňovacích diód v premostenej konfigurácii, ako je znázornené na obrázku vyššie. Špecialitou tohto obvodu mostíkového usmerňovača je, že je schopný prevádzať pozitívny aj negatívny polovičný cyklus vstupu na jednosmerný výstup s plnou vlnou.

Pulzujúci jednosmerný prúd na výstupe mostíka bude mať frekvenciu dvakrát vyššiu ako vstupný striedavý prúd v dôsledku začlenenia negatívnych a pozitívnych polcyklových impulzov do jedného pozitívneho reťazca impulzov.

Modul zdvojovača napätia

Diódy je možné implementovať aj ako napätie dvojnásobné kaskádovaním niekoľkých diód s pár elektrolytickými kondenzátormi. Vstup by mal byť vo forme pulzujúceho jednosmerného alebo striedavého prúdu, čo spôsobí, že výstup bude generovať približne dvojnásobne väčšie napätie ako vstup. Vstupná pulzujúca frekvencia môže byť od a Oscilátor IC 555 .

Zdvojovač napätia pomocou mostíkového usmerňovača

Zdvojovač napätia DC na DC sa dá implementovať aj pomocou mostíkového usmerňovača a niekoľkých kondenzátorov elektrolytického filtra, ako je znázornené na vyššie uvedenom diagrame. Použitie mostíkového usmerňovača povedie k vyššej účinnosti zdvojnásobujúceho účinku z hľadiska prúdu v porovnaní s predchádzajúcim kaskádovým zdvojovačom.

Štvornásobné napätie

Vyššie uvedené je vysvetlené multiplikátor napätia obvody sú navrhnuté tak, aby generovali 2-krát vyšší výkon ako vstupné špičkové úrovne, avšak ak aplikácia vyžaduje ešte vyššie úrovne znásobenia, rádovo 4-krát väčšie napätie, potom by sa dal použiť tento štvornásobný napäťový obvod.

Tu je obvod vyrobený pomocou 4 čísel kaskádových diód a kondenzátorov na získanie 4-krát väčšieho napätia na výstupe ako na špičke vstupnej frekvencie.

Dióda ALEBO brána

Diódy môžu byť zapojené tak, aby napodobňovali logickú bránu ALEBO pomocou obvodu, ako je uvedené vyššie. Tabuľka susednej pravdy zobrazuje výstupnú logiku ako odpoveď na kombináciu dvoch logických vstupov.

Brána NOR pomocou diód

Rovnako ako brána OR, aj brána NOR sa dá replikovať pomocou niekoľkých diód, ako je uvedené vyššie.

AND Gate NAND Gate pomocou diód

Je tiež možné implementovať ďalšie logické hradlá, ako napríklad hradlo AND a hradlo NAND, pomocou diód, ako je to znázornené na vyššie uvedených diagramoch. Tabuľky pravdy zobrazené vedľa diagramov poskytujú presnú požadovanú logickú odpoveď od nastavenia.

Zenerove diódové obvodové moduly

Rozdiel medzi usmerňovačom a zenerova dióda je to, že usmerňovacia dióda bude vždy blokovať reverzný DC potenciál, zatiaľ čo zenerova dióda bude blokovať reverzný DC potenciál iba dovtedy, kým sa nedosiahne jeho medzná hodnota (hodnota Zenerovho napätia), a potom sa úplne zapne a umožní DC prechod cez to úplne.

V doprednom smere bude zener pracovať podobne ako usmerňovacia dióda a umožní, aby napätie viedlo, akonáhle bude dosiahnuté minimálne dopredné napätie 0,6 V. Zenerova dióda môže byť teda definovaná ako spínač citlivý na napätie, ktorý vedie a zapína sa, keď sa dosiahne konkrétny prah napätia, ktorý je určený hodnotou prieniku zenera.

Napríklad zener s napätím 4,7 V začne viesť v opačnom poradí hneď po dosiahnutí 4,7 V, zatiaľ čo v smere dopredu bude potrebovať iba potenciál 0,6 V. Nasledujúci graf pre vás rýchlo zhrnie vysvetlenie.

Zenerov regulátor napätia

Na vytvorenie je možné použiť zenerovu diódu stabilizované napäťové výstupy ako je znázornené na susednom diagrame, pomocou obmedzovacieho odporu. Obmedzovací odpor R1 obmedzuje maximálny prípustný prúd pre zener a chráni ho pred spálením v dôsledku nadmerného prúdu.

Modul indikátora napätia

Pretože sú k dispozícii zenerove diódy s rôznymi úrovňami prierazného napätia, bolo možné zariadenie použiť na zaistenie efektivity a zároveň jednoduchosti indikátor napätia pomocou vhodného zenerovského hodnotenia, ako je znázornené na obrázku vyššie.

Voltage Shifter

Zenerove diódy sa môžu tiež použiť na posunutie úrovne napätia na inú úroveň pomocou vhodných hodnôt zenerovej diódy podľa potreby aplikácie.

Clipper napätia

Zenerove diódy, ktoré sú napäťovo riadeným spínačom, sa môžu použiť na uchytenie amplitúdy tvaru vlny AC na nižšiu požadovanú úroveň v závislosti od stupňa jeho poruchy, ako je to znázornené na obrázku vyššie.

Obvodové moduly bipolárneho spojovacieho tranzistora (BJT)

Bipolárne prechodové tranzistory alebo BJT sú jedným z najdôležitejších polovodičových zariadení v rodine elektronických súčiastok a tvoria stavebné kamene takmer všetkých elektronických obvodov.

BJT sú všestranné polovodičové zariadenia, ktoré je možné konfigurovať a prispôsobiť na implementáciu akejkoľvek požadovanej elektronickej aplikácie.

V nasledujúcich odsekoch kompilácia aplikačných obvodov BJT, ktoré by sa mohli použiť ako obvodové moduly na konštrukciu nespočetných rôznych prispôsobených aplikácií obvodov podľa požiadaviek používateľa.

Poďme o nich diskutovať podrobne prostredníctvom nasledujúcich návrhov.

ALEBO hradlový modul

Pomocou niekoľkých BJT a niektorých rezistorov je možné pre implementáciu OR vytvoriť rýchly návrh brány OR logické výstupy v reakcii na rôzne kombinácie vstupnej logiky podľa tabuľky pravdivosti znázornenej na obrázku vyššie.

Gate modul NOR

S niekoľkými vhodnými modifikáciami by sa vyššie vysvetlená konfigurácia brány OR mohla transformovať na obvod brány NOR na implementáciu špecifikovaných logických funkcií NOR.

AND Gate Module

Ak nemáte rýchly prístup k logickému IC brány AND, pravdepodobne budete môcť nakonfigurovať niekoľko BJT na vytvorenie obvodu logickej brány AND a na vykonávanie vyššie uvedených logických funkcií AND.

Gate modul NAND

Všestrannosť BJT umožňuje BJT vytvoriť ľubovoľný požadovaný obvod logickej funkcie a Brána NAND aplikácia nie je výnimkou. Opäť pomocou niekoľkých BJT môžete rýchlo vytvoriť a vynútiť obvod logickej brány NAND, ako je to znázornené na obrázku vyššie.

Tranzistor ako prepínače

Ako je uvedené na diagrame vyššie, a BJT sa dá jednoducho použiť ako DC prepínač na zapnutie / vypnutie vhodne dimenzovanej záťaže. V zobrazenom príklade mechanický spínač S1 napodobňuje logický vysoký alebo nízky vstup, ktorý spôsobí, že BJT zapne / vypne pripojenú LED. Pretože je zobrazený NPN tranzistor, kladné pripojenie S1 spôsobí, že spínač BJT ZAPNE LED v ľavom obvode, zatiaľ čo v obvode na pravej strane LED zhasne, keď je S1 umiestnený na kladnom póle spínača.

Menič napätia

Prepínač BJT, ako je vysvetlený v predchádzajúcom odseku, môže byť tiež zapojený ako napäťový invertor, čo znamená vytvorenie výstupnej odozvy oproti vstupnej odozve. Vo vyššie uvedenom príklade sa výstupná LED zapne, ak v bode A nie je napätie, a vypne sa v prípade, že v bode A je napätie.

Modul zosilňovača BJT

BJT je možné nakonfigurovať ako jednoduché napätie / prúd zosilňovač na zosilnenie malého vstupného signálu na oveľa vyššiu úroveň, ekvivalentnú použitému napájaciemu napätiu. Schéma je znázornená na nasledujúcom diagrame

Modul ovládača relé BJT

The tranzistorový zosilňovač vyššie vysvetlené možno použiť pre aplikácie ako a šofér relé , v ktorom môže byť relé vysokého napätia spustené malým napätím vstupného signálu, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Relé by sa mohlo spustiť v reakcii na vstupný signál prijatý od špecifického snímača nízkeho signálu alebo detektorového zariadenia, ako napríklad LDR , Mikrofón, MOST , LM35 , termistor, ultrazvukový atď.

Modul reléového ovládača

Iba dva BJT môžu byť zapojené ako blikač relé ako je znázornené na obrázku nižšie. Obvod bude impulzovať relé ZAP / VYP určitou rýchlosťou, ktorú je možné nastaviť pomocou dvoch premenných rezistorov R1 a R4.

Ovládací modul LED s konštantným prúdom

Ak hľadáte lacný, ale zároveň veľmi spoľahlivý obvod ovládača prúdu pre svoju LED, môžete ho rýchlo zostaviť pomocou konfigurácie dvoch tranzistorov, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

3V modul zosilňovača zvuku

Toto 3 V audio zosilňovač možno použiť ako výstupný stupeň pre akýkoľvek zvukový systém, ako sú rádiá, mikrofón, mixážny pult, alarm atď. Hlavným aktívnym prvkom je tranzistor Q1, zatiaľ čo vstupné výstupné transformátory fungujú ako doplnkové stupne pre generovanie zvukového zosilňovača s vysokým ziskom.

Dvojstupňový modul zosilňovača zvuku

Pre vyššiu úroveň zosilnenia je možné použiť dvoj tranzistorový zosilňovač, ako je znázornené na tomto diagrame. Tu je na vstupnej strane zahrnutý ďalší tranzistor, aj keď vstupný transformátor bol vylúčený, čo robí obvod kompaktnejším a efektívnejším.

Modul zosilňovača MIC

Na obrázku nižšie je zobrazené a základný predzosilňovač obvodový modul, ktorý je možné použiť s akýmkoľvek štandardom elektretový MIC na zvýšenie jeho malého signálu 2 mV na primerane vyššiu úroveň 100 mV, čo môže byť vhodné len na integráciu do výkonového zosilňovača.

Modul zvukového mixéra

Ak máte aplikáciu, v ktorej je potrebné zmiešať a zmiešať dva rôzne zvukové signály do jedného výstupu, nasledujúci obvod bude fungovať dobre. Na implementáciu využíva jediný BJT a niekoľko rezistorov. Dva variabilné odpory na vstupnej strane určujú množstvo signálu, ktoré je možné zmiešať cez dva zdroje na zosilnenie v požadovaných pomeroch.

Jednoduchý modul oscilátora

An oscilátor je vlastne frekvenčný generátor, ktorý je možné použiť na generovanie hudobného tónu cez reproduktor. Najjednoduchšia verzia takého obvodu oscilátora je uvedená nižšie pomocou iba niekoľkých BJT. R3 riadi frekvenčný výstup z oscilátora, ktorý tiež mení tón zvuku na reproduktore.

Modul LC oscilátora

Vo vyššie uvedenom príklade sme sa naučili tranzistorový oscilátor založený na RC. Nasledujúci obrázok vysvetľuje jednoduchý jednoduchý tranzistor, LC založené alebo indukčný, kapacitný obvodový modul oscilátora. Podrobnosti o induktore sú uvedené v diagrame. Predvolené R1 sa dá použiť na zmenu frekvencie tónov z oscilátora.

Obvod metronómu

Niektoré sme už študovali metronóm obvody skôr na webových stránkach, jednoduchý obvod s dvoma tranzistormi metronómu je zobrazený nižšie.

Logická sonda

TO obvod logickej sondy je dôležitou súčasťou vybavenia na riešenie zásadných porúch plošných spojov. Jednotka môže byť skonštruovaná s použitím minimálne ako jedného tranzistora a niekoľkých odporov. Kompletný dizajn je uvedený v nasledujúcej schéme.

Nastaviteľný obvod sirény

Veľmi užitočné a silný obvod sirény je možné vytvoriť, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame. Obvod používa iba dva tranzistory na generovanie a zvuk sirény stúpajúceho a klesajúceho typu , ktoré je možné prepínať pomocou S1. Prepínač S2 volí frekvenčný rozsah tónu, vyššia frekvencia bude generovať zmenšujúci sa zvuk ako nižšie frekvencie. R4 umožňuje užívateľovi ešte viac meniť tón v rámci zvoleného rozsahu.

Modul generátora bieleho šumu

Biely šum je zvuková frekvencia, ktorá generuje nízkofrekvenčný syčivý typ zvuku, napríklad zvuk, ktorý je počuť počas neustáleho silného dažďa, alebo z nevyladenej stanice FM alebo z televízora, ktorý nie je pripojený ku káblovému spojeniu, vysokorýchlostný ventilátor atď.

Vyššie uvedený jediný tranzistor bude generovať podobný druh bieleho šumu, keď je jeho výstup pripojený k vhodnému zosilňovaču.

Prepnite modul debouncer

Tento prepínač debouncera sa dá použiť s tlačidlovým spínačom, aby sa zabezpečilo, že obvod, ktorý je ovládaný tlačidlom, nebude nikdy rachotiť alebo rušiť v dôsledku prechodových napätí generovaných pri uvoľňovaní spínača. Po stlačení spínača sa výstup stane 0 V okamžite a po uvoľnení sa výstup v pomalom režime otočí vysoko, bez toho, aby spôsobil problémy s pripojenými stupňami obvodu.

Malý modul vysielača AM

Tento jeden tranzistor, malý bezdrôtový vysielač AM, môže vysielať frekvenčný signál do AM rádio držali v určitej vzdialenosti od jednotky. Cievkou môže byť akákoľvek bežná AM / MW anténna cievka, známa tiež ako slučková anténna cievka.

Modul merača frekvencie

Celkom presné analógový merač frekvencie modul by mohol byť zostrojený pomocou vyššie uvedeného obvodu s jedným tranzistorom. Vstupná frekvencia by mala byť 1 V medzi špičkami. Frekvenčný rozsah je možné upraviť použitím rôznych hodnôt pre C1 a príslušným nastavením potenciometra R2.

Modul generátora impulzov

Na vytvorenie užitočného modulu obvodu generátora impulzov je potrebných iba pár BJT a niekoľko rezistorov, ako je to znázornené na obrázku vyššie. Šírku impulzu je možné nastaviť pomocou rôznych hodnôt pre C1, zatiaľ čo R3 možno použiť na nastavenie frekvencie impulzu.

Modul zosilňovača merača

Tento modul zosilňovača ampérmetra sa môže použiť na meranie extrémne malých prúdových veličín v rozsahu mikroampérov na čitateľný výstup cez ampérmeter 1 mA.

Modul blikača aktivovaný svetlom

LED dióda začne blikať v zadanú dobu, akonáhle je cez pripojený svetelný senzor detekované okolité svetlo alebo vonkajšie svetlo. Aplikácia tejto svetelnej signalizácie môže byť rôznorodá a veľmi prispôsobiteľná v závislosti od preferencií používateľa.

Flasher spustený tmou

Tento modul bude dosť podobný, ale bude mať opačné účinky ako vyššie uvedená aplikácia blikanie LED akonáhle úroveň okolitého svetla klesne takmer na tmu, alebo ako je stanovené sieťou rozdeľovačov potenciálov R1, R2.

Vysoko výkonný blikač

TO vysokovýkonný blikač modul je možné zostrojiť pomocou iba niekoľkých tranzistorov, ako je to znázornené na schéme vyššie. Jednotka jasne bliká alebo bliká pripojenou žiarovkou alebo halogénovou žiarovkou a výkon tejto žiarovky je možné zvýšiť vhodným vylepšením parametrov Q2.

LED diaľkové ovládanie vysielača / prijímača

Na vyššie uvedenej schéme si môžeme všimnúť dva obvodové moduly. Modul na ľavej strane funguje ako LED frekvenčný vysielač, zatiaľ čo modul na pravej strane funguje ako obvod prijímača / detektora frekvencie svetla. Keď je vysielač zapnutý a zameraný na detektor svetla Q1 prijímača, je frekvencia z vysielača detegovaná obvodom prijímača a pripojený piezo bzučiak začne vibrovať na rovnakej frekvencii. Modul je možné modifikovať rôznymi spôsobmi, podľa konkrétnych požiadaviek.

Obvodové moduly FET

FET znamená Tranzistory s efektom poľa ktoré sa v mnohých aspektoch považujú za vysoko účinné tranzistory v porovnaní s BJT.

V nasledujúcich príkladoch obvodov sa dozvieme o mnohých zaujímavých obvodových moduloch založených na FET, ktoré je možné navzájom integrovať a vytvárať tak mnoho rôznych inovatívnych obvodov pre osobné použitie a aplikácie.

Prepínač FET

V predchádzajúcich odsekoch sme sa naučili, ako používať BJT ako prepínač, podobne je možné FET použiť aj ako prepínač DC ON / OFF.

Vyššie uvedený obrázok zobrazuje FET nakonfigurovaný ako prepínač na prepínanie LED ZAP / VYP v reakcii na vstupný signál 9 V a 0 V v jeho bráne.

Na rozdiel od BJT, ktorý dokáže ZAPNÚŤ / VYPNÚŤ výstupné zaťaženie v reakcii na vstupný signál nízky ako 0,6 V, vykoná FET to isté, ale so vstupným signálom okolo 9 V až 12 V. Avšak 0,6 V pre BJT je prúdovo závislá a prúd s 0,6 V musí byť zodpovedajúcim spôsobom vysoký alebo nízky vzhľadom na prúd záťaže. Naproti tomu prúd pohonu vstupnej brány pre FET nezávisí od zaťaženia a môže byť taký nízky ako mikroampér.

Zosilňovač FET

Celkom ako BJT môžete tiež zapojiť FET na zosilnenie vstupných signálov s extrémne nízkym prúdom na zosilnený vysokonapäťový vysokonapäťový výstup, ako je uvedené na obrázku vyššie.

Modul zosilňovača MIC s vysokou impedanciou

Ak vás zaujíma, ako použiť tranzistor s efektom poľa na konštrukciu obvodu zosilňovača Hi-Z alebo vysokoimpedančného MIC, potom vám môže vyššie uvedený návrh pomôcť pri dosahovaní cieľa.

Modul FET Audo Mixer

FET sa môže tiež použiť ako mixér zvukových signálov, ako je to znázornené na obrázku vyššie. Dva zvukové signály vedené cez body A a B sú zmiešané dohromady FET a zlúčené na výstupe cez C4.

FET oneskorený obvodový modul

Primerane vysoká časový obvod oneskorenia zapnutia je možné konfigurovať pomocou nižšie uvedenej schémy.

Keď je S1 stlačený, zdroj sa uloží do kondenzátora C1 a napätie tiež zapne FET. Keď sa uvoľní S1, uložený náboj vo vnútri C1 naďalej udržuje FET ZAPNUTÝ.

Avšak FET ako vstupné zariadenie s vysokou impedanciou neumožňuje, aby sa C1 rýchlo vybil, a preto FET zostáva zapnutý po dosť dlhú dobu. Medzitým, kým FET Q1 zostane zapnutý, pripojený BJT Q2 zostane vypnutý kvôli invertnej činnosti FET, ktorá udržuje základňu Q2 uzemnenú.

Situácia tiež udržuje vypnutý bzučiak. Nakoniec sa C1 postupne vybije do bodu, keď FET nedokáže zostať zapnutý. Toto vráti stav na základni Q1, ktorý sa teraz zapne a aktivuje alarm pripojeného bzučiaka.

Časový modul oneskorenia vypnutia

Tento dizajn je úplne podobný vyššie uvedenému konceptu, s výnimkou invertujúceho stupňa BJT, ktorý tu nie je. Z tohto dôvodu FET funguje ako časovač oneskorenia vypnutia. To znamená, že výstup zostáva pôvodne zapnutý, kým sa kondenzátor C1 vybíja, a je zapnutý FET, a nakoniec, keď je C1 úplne vybitý, FET sa vypne a zaznie bzučiak.

Jednoduchý modul zosilňovača výkonu

Je možné dosiahnuť primerane použitie iba niekoľkých FET výkonný audio zosilňovač okolo 5 wattov alebo ešte vyššie.

Duálny LED blikačový modul

Jedná sa o veľmi jednoduchý astabilný obvod FET, ktorý je možné použiť na striedavé blikanie dvoch LED diód cez dva odtoky MOSFETov. Dobrým aspektom tohto neuveriteľného je, že LED diódy sa budú prepínať presne definovanou ostrou rýchlosťou ZAPNUTIE / VYPNUTIE bez toho, aby došlo k stlmeniu pomaly slabnúť a stúpať . Rýchlosť blikania sa dala nastaviť pomocou hrnca R3.

Obvodové moduly oscilátora UJT

UJT alebo pre Unijunkčný tranzistor , je špeciálny typ tranzistora, ktorý je možné nakonfigurovať ako flexibilný oscilátor pomocou externej RC siete.

Základné prevedenie elektroniky Oscilátor založený na UJT je vidieť na nasledujúcom diagrame. RC sieť R1 a C1 určuje frekvenčný výstup zo zariadenia UJT. Zvyšovanie hodnôt buď R1, alebo C1 znižuje frekvenčnú frekvenciu a naopak.

Modul generátora zvukových efektov UJT

Pekný malý generátor zvukových efektov by sa dal zostaviť pomocou niekoľkých oscilátorov UJT a kombináciou ich frekvencií. Kompletná schéma zapojenia je uvedená nižšie.

Modul časovača jednej minúty

Veľmi užitočné časovač oneskorenia zapnutia / vypnutia jednej minúty obvod je možné zostaviť pomocou jediného UJT, ako je uvedené nižšie. Je to vlastne oscilátorový obvod využívajúci vysoké hodnoty RC, aby sa spomalila frekvencia zapnutia / vypnutia na 1 minútu.

Toto oneskorenie by sa mohlo ešte zvýšiť zvýšením hodnôt zložiek R1 a C1.

Moduly piezoelektrických meničov

Piezoelektrické meniče sú špeciálne vytvorené zariadenia používajúce piezo materiál, ktorý je citlivý a reaguje na elektrický prúd.

Piezoelektrický materiál vo vnútri piezoelektrického meniča reaguje na elektrické pole a spôsobuje narušenie jeho štruktúry, ktoré spôsobuje vibrácie zariadenia, čo vedie k vytváraniu zvuku.

Naopak, keď sa na piezoelektrický menič aplikuje vypočítané mechanické napätie, mechanicky deformuje piezoelektrický materiál vo vnútri zariadenia, čo vedie k vytváraniu proporcionálneho množstva elektrického prúdu cez svorky meniča.

Pri použití ako DC bzučiak , musí byť piezo prevodník pripevnený oscilátorom na vytváranie výstupu vibračného šumu, pretože tieto zariadenia môžu reagovať iba na frekvenciu.

Na obrázku je a jednoduchý piezoelektrický bzučiak spojenie so zdrojom napájania. Tento bzučiak má vnútorný oscilátor reagujúci na napájacie napätie.

Piezoelektrické bzučiaky je možné použiť na indikáciu logických vysokých alebo nízkych podmienok v obvode prostredníctvom nasledujúceho znázorneného obvodu.

Modul generátora piezoelektrických tónov

Piezoelektrický menič je možné nakonfigurovať tak, aby generoval nepretržitý nízkotónový tónový výstup podľa nasledujúcej schémy zapojenia. Piezo zariadenie by malo byť 3 koncové zariadenie.

Piezoelektrický bzučiak s variabilnými tónmi

Nasledujúci obrázok ukazuje niekoľko konceptov bzučiakov využívajúcich piezoelektrické meniče. Piezoelektrické prvky majú byť 3-drôtové. Diagram na ľavej strane predstavuje odporový návrh na vynútenie oscilácií v piezoelektrickom meniči, zatiaľ čo diagram na pravej strane vykazuje induktívny koncept. Návrh na báze induktora alebo cievky indukuje oscilácie prostredníctvom spätnoväzbových hrotov.

SCR obvodové moduly

SCR alebo tyristory sú polovodičové zariadenia, ktoré sa správajú ako usmerňovacie diódy, ale uľahčujú ich vedenie cez vstup externého jednosmerného signálu.

Podľa ich charakteristík však SCR majú tendenciu sa zablokovať, keď je napájací zdroj jednosmerný prúd. Nasledujúci obrázok ukazuje jednoduché nastavenie, ktoré využíva túto západkovú funkciu zariadenia na zapínanie a vypínanie záťaže RL v reakcii na stlačenie spínačov S1 a S2. S1 zapína záťaž, zatiaľ čo S2 záťaž vypína.

Svetlom aktivovaný reléový modul

Jednoduchý svetlo aktivované reléový modul by mohol byť zostavený pomocou SCR a fototranzistor , ako je to znázornené na obrázku nižšie.

Akonáhle úroveň svetla na fototranzistore prekročí nastavenú prahovú úroveň spúšťania SCR, SCR sa aktivuje a zablokuje, zapne relé. Blokovanie zostane také, aké je, kým nestlačíte resetovací spínač S1 ako dostatočnú tmu alebo kým sa napájanie nevypne a potom nezopne.

Relaxačný oscilátor pomocou modulu Triac

Jednoduchý relaxačný oscilátorový obvod je možné zostrojiť pomocou SCR a RC siete, ako je znázornené na diagrame nižšie.

Frekvencia oscilátora bude cez pripojený reproduktor produkovať nízkofrekvenčný tón. Tónová frekvencia tohto relaxačného oscilátora sa dá nastaviť pomocou variabilného odporu R1 a R2 a tiež kondenzátora C1.

Modul regulátora otáčok triakového motora

UJT je bežne známy pre svoje spoľahlivé oscilačné funkcie. Rovnaké zariadenie sa však dá použiť aj s triakom na povolenie 0 až plné riadenie otáčok striedavých motorov .

Rezistor R1 funguje ako úprava riadenia frekvencie pre frekvenciu UJT. Tento výstup s variabilnou frekvenciou prepína triak pri rôznych rýchlostiach ON / OFF v závislosti od nastavení R1.

Toto premenlivé prepínanie triaku zase spôsobuje proporcionálne množstvo variácií rýchlosti pripojeného motora.

Vyrovnávací modul brány Triac

Vyššie uvedený diagram ukazuje, ako jednoducho a triak môžu byť ZAPNUTÉ VYPNUTÉ pomocou spínača ZAPNUTÉ / VYPNUTÉ a tiež zaisťujú bezpečnosť pre triak použitím samotnej záťaže ako vyrovnávacieho stupňa. R1 obmedzuje prúd do triakovej brány, zatiaľ čo záťaž dodatočne poskytuje ochranu triakovej brány pred prechodnými rázmi pri zapnutí a umožňuje triaku zapnúť v režime mäkkého spustenia.

Modul UJT blikača triaku / UJT

Oscilátor UJT je možné implementovať aj ako Stmievač žiarovky AC ako je znázornené na schéme vyššie.

Hrniec R1 sa používa na nastavenie frekvencie alebo frekvencie kmitania, ktoré následne určujú rýchlosť spínania ZAP / VYP triaku a pripojenej žiarovky.

Spínací kmitočet je príliš vysoký, zdá sa, že žiarovka nie je trvale zapnutá, aj keď sa jeho intenzita mení v dôsledku priemerného napätia, ktoré sa mení, v závislosti od prepínania UJT.

Záver

V predchádzajúcich častiach sme diskutovali o mnohých základných konceptoch a teóriách elektroniky a naučili sme sa konfigurovať malé obvody pomocou diód, tranzistorov, FET atď.

V skutočnosti existuje nespočetné množstvo ďalších obvodových modulov, ktoré je možné vytvoriť pomocou týchto základných komponentov na implementáciu akejkoľvek požadovanej myšlienky obvodu, podľa daných špecifikácií.

Po oboznámení sa so všetkými týmito základnými návrhmi alebo obvodovými modulmi sa môže každý začiatočník v tomto odbore naučiť integrovať tieto moduly navzájom, aby získal množstvo ďalších zaujímavých obvodov alebo dosiahol špecializovanú obvodovú aplikáciu.

Ak máte ďalšie otázky týkajúce sa týchto základných pojmov elektroniky alebo týkajúce sa spôsobu pripojenia týchto modulov pre špecifické potreby, neváhajte ich komentovať a diskutovať o nich.