Grundlæggende elektroniske kredsløb forklaret - Begyndervejledning til elektronik

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Artiklen nedenfor diskuterer udførligt alle de grundlæggende fakta, teorier og information vedrørende bearbejdning og brug af almindelige elektroniske komponenter såsom modstande, kondensatorer, transistorer, MOSFET'er, UJT'er, triacer, SCR'er.

De forskellige små basale elektroniske kredsløb, der er forklaret her, kan effektivt anvendes som byggesten eller moduler til oprettelse af flertrins kredsløb ved at integrere designene med hinanden.



Vi begynder selvstudierne med modstande og prøver at forstå med hensyn til deres arbejde og applikationer.

Men inden vi begynder, lad os hurtigt opsummere de forskellige elektroniske symboler, der vil blive brugt i denne artikelskemaer.



Sådan fungerer modstande

Det modstandernes funktion er at tilbyde modstand mod strømmen af ​​strøm. Modstandsenheden er Ohm.

Når der anvendes en potentiel forskel på 1 V over en 1 Ohm modstand, vil en strøm på 1 Ampere blive tvunget igennem i henhold til Ohms lov.

Spænding (V) fungerer som den potentielle forskel over en modstand (R)

Strøm (I) udgør strømmen af ​​elektroner gennem modstanden (R).

Hvis vi kender værdierne for to af disse 3 elementer V, I og R, kunne værdien af ​​det 3. ukendte element let beregnes ved hjælp af følgende Ohms lov:

V = I x R eller I = V / R eller R = V / I

Når strøm strømmer gennem en modstand, vil den sprede strøm, som kan beregnes ved hjælp af følgende formler:

P = V X I eller P = Itox R

Resultatet fra ovenstående formel vil være i watt, hvilket betyder, at kraftenheden er watt.

Det er altid afgørende at sikre, at alle elementerne i formlen udtrykkes med standardenheder. For eksempel, hvis vi bruger millivolt, skal det konverteres til volt, ligeledes skal miliampe konverteres til Ampere, og milliohm eller kiloOhm skal konverteres til ohm, mens de indtaster værdierne i formlen.

For de fleste applikationer er modstandens watt i 1/4 watt 5%, medmindre andet er angivet i særlige tilfælde, hvor strømmen er usædvanlig høj.

Modstande i serie- og parallelforbindelser

Modstandsværdier kan justeres til forskellige tilpassede værdier ved at tilføje forskellige værdier i serie- eller parallelle netværk. Imidlertid skal de resulterende værdier af sådanne netværk beregnes nøjagtigt ved hjælp af formler som angivet nedenfor:

Sådan bruges modstande

En modstand er normalt vant til begræns strøm gennem en seriebelastning såsom en lampe, en LED, et lydsystem, en transistor osv. for at beskytte disse sårbare enheder mod overstrømsituationer.

I eksemplet ovenfor er strøm gennem LED kunne beregnes ved hjælp af Ohms lov. Lysdioden begynder dog muligvis ikke at lyse ordentligt, før dets minimale fremadspændingsniveau er påført, hvilket kan være et sted mellem 2 V og 2,5 V (for RØD LED), derfor vil formlen, der kan anvendes til beregning af strømmen gennem LED'en være

I = (6 - 2) / R.

Potentiel skillevæg

Modstande kan bruges som potentielle skillevægge til reduktion af forsyningsspændingen til et ønsket lavere niveau som vist i følgende diagram:

Sådanne resistive skillevægge kan dog kun bruges til at generere referencespændinger til kilder med høj impedans. Outputtet kan ikke bruges til at betjene en belastning direkte, da de involverede modstande ville gøre strømmen betydeligt lav.

Wheatstone Bridge Circuit

Et hvedestenbro-netværk er et kredsløb, der bruges til at måle modstandsværdier med stor nøjagtighed.

Det grundlæggende kredsløb for et wheatsone bridge-netværk er vist nedenfor:

Arbejdsdetaljerne for hvedestensbroen og hvordan man finder præcise resultater ved hjælp af dette netværk er forklaret i diagrammet ovenfor.

Precision Wheatstone Bridge Circuit

Hvedestenbro-kredsløbet vist i den tilstødende figur gør det muligt for brugeren at måle værdien af ​​en ukendt modstand (R3) med meget høj præcision. Til dette skal klassificeringen af ​​de kendte modstande R1 og R2 også være præcis (1% type). R4 skal være et potentiometer, som kan kalibreres nøjagtigt til de tilsigtede målinger. R5 kan være en forudindstilling, der er placeret som en strømstabilisator fra strømkilden. Modstand R6 og switch S1 fungerer som shuntnetværk for at sikre tilstrækkelig beskyttelse af måleren M1. For at starte testproceduren skal brugeren justere R4, indtil der opnås en nulaflæsning på måleren M1. Betingelsen er, at R3 er lig med justeringen af ​​R4. Hvis R1 ikke er identisk med R2, kan følgende formel bruges til at bestemme værdien af ​​R3. R3 = (R1 x R4) / R2

Kondensatorer

Kondensatorer fungerer ved at opbevare en elektrisk ladning i et par indvendige plader, som også danner elementets terminalledninger. Måleenheden for kondensatorer er Farad.

En kondensator, der er klassificeret til 1 Farad, når den er forbundet over en forsyning på 1 volt, kan lagre en opladning på 6,28 x 1018elektroner.

Imidlertid betragtes kondensatorer i Farads i praktisk elektronik for store og bruges aldrig. I stedet bruges meget mindre kondensatorenheder såsom picofarad (pF), nanofarad (nF) og microfarad (uF).

Forholdet mellem ovenstående enheder kan forstås fra følgende tabel, og dette kan også bruges til at konvertere en enhed til en anden.

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

Opladning og afladning af kondensator

En kondensator oplades med det samme, når dens ledninger er forbundet over en passende spændingsforsyning.

Det opladningsproces kan forsinkes eller gøres langsommere ved at tilføje en modstand i serie med forsyningsindgangen som vist i ovenstående diagrammer.

Udladningsprocessen er også ens, men på den modsatte måde. Kondensatoren aflades øjeblikkeligt, når dens ledninger kortsluttes. Udladningsprocessen kunne bremses forholdsmæssigt ved at tilføje en modstand i serie med ledningerne.

Kondensator i serie

Kondensatorer kan tilføjes i serie ved at forbinde deres ledninger med hinanden som vist nedenfor. For polariserede kondensatorer skal forbindelsen være sådan, at en kondensators anode forbinder med katoden på den anden kondensator osv. For ikke-polære kondensatorer kan ledningerne tilsluttes rundt.

Ved serieforbindelse falder kapacitansværdien, for eksempel når to 1 uF kondensatorer er tilsluttet i serie, bliver den resulterende værdi 0,5 uF. Dette ser ud til at være det modsatte af modstande.

Når den er tilsluttet i serieforbindelse, tilføjer den spændingsværdien eller kondensatorernes nedbrydningsspændingsværdier. For eksempel, når to 25 V nominelle kondensatorer er tilsluttet i serie, tilføjer deres spændingstoleranceområde sig og øges til 50 V.

Kondensatorer i parallel

Kondensatorer kan også forbindes parallelt ved at forbinde deres ledninger til fælles, som vist i ovenstående diagram. For polariserede kondensatorer skal terminalerne med lignende poler være forbundet med hinanden, for ikke-polære hætter kan denne begrænsning ignoreres. Når de er forbundet parallelt, øges den resulterende samlede værdi af kondensatorer, hvilket er lige det modsatte i tilfælde af modstande.

Vigtig: En opladet kondensator kan holde opladningen mellem sine terminaler i betydelig lang tid. Hvis spændingen er høj nok i området 100 V og højere, kan det medføre smertefuldt stød, hvis ledningerne berøres. Mindre spændingsniveauer kan have nok strøm til endda at smelte et lille stykke metal, når metallet bringes mellem kondensatorens ledninger.

Sådan bruges kondensatorer

Signalfiltrering : En kondensator kan bruges til filtreringsspændinger på et par måder. Når den er tilsluttet via en vekselstrømsforsyning, kan den dæmpe signalet ved at jorde noget af dets indhold og tillade en gennemsnitlig acceptabel værdi ved udgangen.

DC-blokering: En kondensator kan bruges i serieforbindelse til at blokere en jævnstrømsspænding og føre et vekselstrøms- eller pulserende jævnstrømsindhold gennem den. Denne funktion tillader lydudstyr at bruge kondensatorer ved deres input / output-forbindelser for at muliggøre passage af lydfrekvenserne og forhindre, at den uønskede DC-spænding kommer ind i forstærkningslinjen.

Strømforsyningsfilter: Kondensatorer fungerer også som DC forsyningsfiltre i strømforsyningskredsløb. I en strømforsyning kan den resulterende DC efter udbedring af vekselstrømsignalet være fuld af krusningsudsving. En kondensator med stor værdi forbundet over denne krusningsspænding resulterer i en betydelig mængde filtrering, der får den svingende DC til at blive en konstant DC med krusninger reduceret til en mængde som bestemt af kondensatorens værdi.

Hvordan man laver en integrator

Funktionen af ​​et integatorkredsløb er at forme et firkantbølgesignal til en trekantbølgeform gennem en modstand, kondensator eller RC-netværk som vist i ovenstående figur. Her kan vi se, at modstanden er på indgangssiden og er forbundet i serie med linjen, mens kondensatoren er forbundet på udgangssiden over modstandsudgangsenden og jordledningen.

RC-komponenterne fungerer som et tidskonstantelement i kredsløbet, hvis produkt skal være 10 gange højere end indgangssignalets periode. Ellers kan det medføre, at amplitude af output-trekantsbølgen reduceres. Under sådanne forhold fungerer kredsløbet som et lavpasfilter, der blokerer højfrekvente indgange.

Hvordan man laver en differentiator

Funktionen af ​​et differentieringskredsløb er at konvertere et firkantbølgeindgangssignal til en spidset bølgeform med en kraftig stigende og en langsomt faldende bølgeform. Værdien af ​​RC-tidskonstanten skal i dette tilfælde være 1/10 af indgangscyklusserne. Differentieringskredsløb bruges normalt til at generere korte og skarpe triggerimpulser.

Forståelse af dioder og ensrettere

Dioder og ensrettere er kategoriseret under halvlederindretninger , som kun er designet til at passere strøm i en bestemt retning, mens de blokerer fra den modsatte retning. En diode- eller diodebaseret modul begynder dog ikke at passere strøm eller ledning, før det nødvendige minimum fremadspændingsniveau er opnået. For eksempel vil en siliciumdiode kun lede, når den påførte spænding er over 0,6 V, mens en germaniumdiode vil lede ved mindst 0,3 V. Hvis to to dioder er forbundet i serie, vil dette fremadspændingsbehov også fordoble til 1,2 V, og så videre.

Brug af dioder som spændingsdropper

Som vi diskuterede i det foregående afsnit, kræver dioder omkring 0,6 V for at begynde at lede, dette betyder også, at dioden ville falde dette spændingsniveau over dets output og jord. Hvis der f.eks. Anvendes 1 V, vil dioden producere 1 - 0,6 = 0,4 V ved sin katode.

Denne funktion gør det muligt at bruge dioder som spændingsdropper . Ethvert ønsket spændingsfald kan opnås ved at forbinde det tilsvarende antal dioder i serie. Derfor, hvis 4 dioder er tilsluttet i serie, vil det skabe et samlet fradrag på 0,6 x 4 = 2,4 V ved udgangen og så videre.

Formlen til beregning af dette er givet nedenfor:

Udgangsspænding = Indgangsspænding - (antal dioder x 0,6)

Brug af diode som spændingsregulator

Dioder på grund af deres fremadgående spændingsfaldfunktion kan også bruges til at generere stabile referencespændinger, som vist i det tilstødende diagram. Udgangsspændingen kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

R1 = (Vin - Vout) / I

Sørg for at bruge korrekt wattstyrke for D1- og R1-komponenterne i henhold til belastningens wattforbrug. De skal vurderes mindst to gange mere end belastningen.

Trekant til sinusbølgekonverterer

Dioder kan også fungere som trekantbølge til sinusbølgeomformer som angivet i ovenstående diagram. Amplituden af ​​udgangssinusbølgen vil afhænge af antallet af dioder i serie med D1 og D2.

Peak Reading Voltmeter

Dioder kan også konfigureres til at få peak spændingsaflæsning på et voltmeter. Her fungerer dioden som en halvbølger ensretter, hvilket tillader halvcykler af frekvensen at oplade kondensatoren C1 til spidsværdien af ​​indgangsspændingen. Måleren viser derefter denne spidsværdi gennem sin afbøjning.

Omvendt polaritetsbeskytter

Dette er en af ​​de meget almindelige anvendelser af diode, der bruger en diode til at beskytte et kredsløb mod utilsigtet omvendt forsyningsforbindelse.

Ryg EMF og Transient Protector

Når en induktiv belastning skiftes gennem en transistordriver eller en IC, afhængigt af dens induktansværdi, kan denne induktive belastning generere højspændings-back EMF, også kaldet reverse transients, som kan have potentialet til at forårsage en øjeblikkelig ødelæggelse af drivertransistoren eller IC. En diode placeret parallelt med belastningen kan let omgå denne situation. Dioder i denne type konfiguration kaldes frihjulsdiode.

I en transient beskyttelsesapplikation er en diode normalt forbundet over en induktiv belastning for at muliggøre omgåelse af en omvendt transient fra den induktive omskiftning gennem dioden.

Dette neutraliserer spidsen eller transienten ved at kortslutte den gennem dioden. Hvis dioden ikke bruges, vil den bageste EMF-transient passere gennem drivertransistoren eller kredsløbet i omvendt retning og forårsage øjeblikkelig skade på enheden.

Målerbeskytter

En bevægelig spolemåler kan være et meget følsomt instrument, som kan blive alvorligt beskadiget, hvis forsyningsindgangen vendes. En diode, der er tilsluttet parallelt, kan beskytte måleren mod denne situation.

Waveform Clipper

En diode kan bruges til at hugge og klippe af spidserne for en bølgeform, som vist i ovenstående diagram, og skabe et output med reduceret gennemsnitsværdi bølgeform. Modstanden R2 kan være en gryde til justering af klipningsniveauet.

Fuldbølge Clipper

Det første clipper kredsløb har evnen til at klippe den positive sektion af bølgeformen. For at muliggøre klipning af begge ender af en indgangsbølgeform kunne to dioder bruges parallelt med modsat polaritet, som vist ovenfor.

Halvbølge-ensretter

Når en diode bruges som en halvbølge-ensretter med en AC-indgang, blokerer den de halve omvendte indgangs-AC-cyklusser og tillader kun den anden halvdel at passere gennem den, hvilket skaber halvbølge-cyklusudgange, deraf navnet halvbølge-ensretter.

Da vekselstrømshalvcyklen fjernes af dioden, bliver udgangen jævnstrøm, og kredsløbet kaldes også halvbølge jævnstrømsomformerkreds. Uden en filterkondensator vil output være en pulserende halvbølge DC.

Det foregående diagram kan ændres ved hjælp af to dioder til at få to separate udgange med modsatte halvdele af vekselstrøm rettet til tilsvarende jævnstrøms polariteter.

Full Wave-ensretter

En fuldbølget ensretter, eller en bro ensretter er et kredsløb bygget ved hjælp af 4 ensretterdioder i en brokonfiguration, som vist i ovenstående figur. Specialiteten ved dette bro-ensretterkredsløb er, at det er i stand til at konvertere både de positive og de negative halvcykler af indgangen til en fuldbølge DC-udgang.

Den pulserende jævnstrøm ved udgangen af ​​broen vil have en frekvens to gange af indgangsstrømmen på grund af inklusionen af ​​de negative og de positive halvcyklusimpulser i en enkelt positiv pulskæde.

Spændingsdobler-modul

Dioder kan også implementeres som spænding dobbelt ved at kaskade et par dioder med et par elektrolytiske kondensatorer. Indgangen skal være i form af pulserende jævnstrøm eller en vekselstrøm, hvilket får udgangen til at generere cirka to gange mere spænding end indgangen. Den pulserende indgangsfrekvens kan være fra a IC 555 oscillator .

Spændingsdobler ved hjælp af Bridge-ensretter

En DC til DC spændingsdobler kan også implementeres ved hjælp af en bro ensretter og et par elektrolytiske filterkondensatorer, som vist i ovenstående diagram. Brug af en bro ensretter vil resultere i højere effektivitet af fordoblingseffekten med hensyn til strøm sammenlignet med den tidligere kaskadeforstærker.

Spænding firdoblet

Ovenstående forklaret spændingsmultiplikator kredsløb er designet til at generere 2 gange mere output end input-spidsniveauerne, men hvis en applikation har brug for endnu højere niveauer af multiplikation i størrelsesordenen 4 gange mere spænding, kunne dette spændingsfyrdobler kredsløb anvendes.

Her er kredsløbet lavet ved hjælp af 4 antal kaskadede dioder og kondensatorer til at få 4 gange mere spænding ved udgangen end indgangsfrekvensens top.

Diode ELLER port

Dioder kan kobles til at efterligne en ELLER logisk gate ved hjælp af kredsløbet som vist ovenfor. Den tilstødende sandhedstabel viser outputlogikken som reaktion på en kombination af to logiske input.

NOR Gate ved hjælp af dioder

Ligesom en ELLER-port kan en NOR-port også replikeres ved hjælp af et par dioder som vist ovenfor.

AND Gate NAND Gate ved hjælp af dioder

Det kan også være muligt at implementere andre logiske porte såsom AND gate og NAND gate ved hjælp af dioder som vist i ovenstående diagrammer. Sandhedstabellerne vist ved siden af ​​diagrammerne giver det nøjagtige krævede logiske svar fra opsætningerne.

Zener-diode-kredsløbsmoduler

Forskellen mellem en ensretter og zener-diode er, at en ensretterdiode altid vil blokere omvendt jævnstrømspotentiale, mens a zenerdioden kun vil blokere det omvendte jævnstrømspotentiale, indtil dens nedbrydningstærskel (zeners spændingsværdi) er nået, og derefter tænder den helt og tillader jævnstrømmen at passere gennem det helt.

I fremadgående retning vil en zener virke svarende til en ensretterdiode og tillade spændingen at lede, når den mindste fremadspænding på 0,6 V er nået. Således kan en zenerdiode defineres som en spændingsfølsom switch, der leder og tænder, når en specifik spændingstærskel er nået som bestemt af zenererens nedbrydningsværdi.

For eksempel begynder en 4,7 V zener at lede i omvendt rækkefølge, så snart 4.7 V er nået, mens den i fremadgående retning kun har brug for et potentiale på 0,6 V. Grafen nedenfor opsummerer forklaringen hurtigt for dig.

Zener spændingsregulator

En zenerdiode kan bruges til at skabe stabiliserede spændingsudgange som vist i det tilstødende diagram ved hjælp af en begrænsende modstand. Begrænsningsmodstanden R1 begrænser den maksimale tolerante strøm for zeneren og beskytter den mod forbrænding på grund af overstrøm.

Spændingsindikatormodul

Da zenerdioder er tilgængelige med forskellige nedbrydningsspændingsniveauer, kan anlægget anvendes til at gøre en effektiv, men alligevel enkel spændingsindikator ved hjælp af passende zener-klassificering som vist i ovenstående diagram.

Spændingsskifter

Zener-dioder kan også bruges til at flytte et spændingsniveau til et andet niveau ved at bruge egnede zener-diodeværdier, alt efter applikationens behov.

Spændingsklipper

Zener-dioder, der er en spændingsstyret switch, kan anvendes til at klippe amplituden af ​​en AC-bølgeform til et lavere ønsket niveau afhængigt af dens nedbrydningsgrad, som vist i diagrammet ovenfor.

Bipolar Junction Transistor (BJTs) kredsløbsmoduler

Bipolære forbindelsestransistorer eller BJT'er er et af de vigtigste halvlederanordninger i den elektroniske komponentfamilie, og det danner byggestenene til næsten alle elektronisk baserede kredsløb.

BJT'er er alsidige halvlederindretninger, der kan konfigureres og tilpasses til implementering af enhver ønsket elektronisk applikation.

I de følgende afsnit er en samling af BJT-applikationskredsløb, som kunne anvendes som kredsløbsmoduler til konstruktion af utallige forskellige tilpassede kredsløbsprogrammer, alt efter brugerens krav.

Lad os diskutere dem detaljeret gennem følgende designs.

ELLER portmodul

Ved hjælp af et par BJT'er og nogle modstande kunne der laves et hurtigt ELLER gate-design til implementering af OR logiske udgange som svar på forskellige inputlogiske kombinationer i henhold til sandhedstabellen vist i diagrammet ovenfor.

NOR-portmodul

Med nogle passende ændringer kunne den ovenfor forklarede ELLER gate-konfiguration omdannes til et NOR gate-kredsløb til implementering af de specificerede NOR-logiske funktioner.

OG portmodul

Hvis du ikke har hurtig adgang til en AND gate-logik IC, kan du sandsynligvis konfigurere et par BJT'er til at oprette et AND-logisk gate-kredsløb og til at udføre de ovenfor angivne AND-logiske funktioner.

NAND-portmodul

Alsidigheden af ​​BJT'er gør det muligt for BJT'er at foretage ethvert ønsket logisk funktions kredsløb, og a NAND-port ansøgning er ingen undtagelse. Igen ved hjælp af et par BJT'er kan du hurtigt opbygge og håndhæve et NAND-logikportkredsløb som vist i figuren ovenfor.

Transistor som afbrydere

Som angivet i diagrammet ovenfor a BJT kan simpelthen bruges som en DC-switch til at slå ON / OF til en passende nominel belastning. I det viste eksempel efterligner den mekaniske afbryder S1 en logisk høj eller lav indgang, som får BJT til at tænde / slukke for den tilsluttede LED. Da der vises en NPN-transistor, forårsager den positive forbindelse af S1 BJT-kontakten TIL LED'en i det venstre kredsløb, mens i højre side er LED'en slukket, når S1 er placeret ved kontaktenes positive ens.

Spændingsomformer

En BJT-switch som forklaret i det foregående afsnit kan også forbindes som spændingsinverter, hvilket betyder at skabe outputrespons modsat inputresponset. I eksemplet ovenfor tænder output-LED'en TIL i fravær af en spænding ved punkt A og slukker i nærvær af en spænding ved punkt A.

BJT forstærkermodul

En BJT kan konfigureres som en simpel spænding / strøm forstærker til forstærkning af et lille indgangssignal til meget højere niveau svarende til den anvendte forsyningsspænding. Diagrammet er vist i det følgende diagram

BJT Relæ Driver Module

Det transistorforstærker forklaret ovenfor kan bruges til applikationer som en relædriver , hvor et højere spændingsrelæ kunne udløses gennem en lille indgangssignalspænding som vist i nedenstående billede. Relæet kunne udløses som svar på et indgangssignal modtaget fra en specifik lavsignalsensor eller detektorenhed, som en LDR , Mikrofon, BROEN , LM35 , termistor, ultralyd etc.

Relæcontroller-modul

Kun to BJT'er kan forbindes som en relæblinker som vist på billedet nedenfor. Kredsløbet vil pulsere relæet ON / OFF med en bestemt hastighed, som kan justeres ved hjælp af de to variable modstande R1 og R4.

Konstant strøm LED-drivermodul

Hvis du er på udkig efter et billigt, men ekstremt pålideligt strømkontrolkredsløb, din LED, kan du hurtigt opbygge det ved hjælp af de to transistorkonfigurationer som vist i det følgende billede.

3V lydforstærkermodul

Det her 3 V lydforstærker kan anvendes som udgangstrin til ethvert lydsystem såsom radioer, mikrofon, mixer, alarm osv. Det vigtigste aktive element er transistoren Q1, mens input-outputtransformatorerne fungerer som komplementære trin til generering af en højforstærker-lydforstærker.

To-trins lydforstærkermodul

For højere forstærkningsniveau kan en to-transistorforstærker anvendes som vist i dette diagram. Her er en ekstra transistor inkluderet på indgangssiden, selvom indgangstransformatoren er elimineret, hvilket gør kredsløbet mere kompakt og effektivt.

MIC forstærker modul

Billedet nedenfor viser en grundlæggende forforstærker kredsløbsmodul, som kan bruges med enhver standard electret MIC til at hæve sit lille 2 mV signal til et rimeligt højere 100 mV niveau, som muligvis bare er velegnet til integration til en effektforstærker.

Audio Mixer-modul

Hvis du har et program, hvor to forskellige lydsignaler skal blandes og blandes sammen til en enkelt udgang, fungerer det følgende kredsløb pænt. Den anvender en enkelt BJT og et par modstande til implementeringen. De to variable modstande på indgangssiden bestemmer mængden af ​​signal, der kan blandes på tværs af de to kilder til forstærkning ved de ønskede forhold.

Simpel oscillatormodul

En oscillator er faktisk en frekvensgenerator, som kan bruges til at generere en musikalsk tone over en højttaler. Den enkleste version af et sådant oscillatorkredsløb vises nedenfor ved hjælp af blot et par BJT'er. R3 styrer frekvensudgangen fra oscillatoren, som også varierer lyden på højttaleren.

LC-oscillatormodul

I ovenstående eksempel lærte vi en RC-baseret transistoroscillator. Det følgende billede forklarer en enkel enkelt transistor, LC-baseret eller induktans, kapacitansbaseret oscillatorkredsløbsmodul. Induktoren er angivet i diagrammet. Forudindstillet R1 kan bruges til at variere tonefrekvensen fra oscillatoren.

Metronome kredsløb

Vi har allerede studeret nogle få metronom kredsløb tidligere på hjemmesiden, vises enkle to transistormetronomkredsløb nedenfor.

Logisk sonde

TIL logisk sonde kredsløb er et vigtigt udstyr til fejlfinding af vigtige printkortfejl. Enheden kan konstrueres ved hjælp af mindst som en enkelt transistor og et par modstande. Det komplette design er vist i det følgende diagram.

Justerbart sirenekredsløbsmodul

En meget nyttig og kraftfuld sirenekreds kan oprettes som vist i det følgende diagram. Kredsløbet bruger kun to transistorer til at generere en stigende og faldende sirenelyd , som kan skiftes ved hjælp af S1. Omskifteren S2 vælger toneens frekvensområde, højere frekvens genererer skrillerlyd end de lavere frekvenser. R4 giver brugeren mulighed for at variere tonen yderligere inden for det valgte interval.

Hvid støjgenerator modul

En hvid støj er en lydfrekvens, der genererer en lavfrekvent hvæsende lydtype, for eksempel den lyd, der høres under en konstant kraftig nedbør, eller fra en ujusteret FM-station eller fra et tv, der ikke er tilsluttet en kabelforbindelse, en højhastigheds blæser osv.

Ovenstående enkelt transistor genererer den samme slags hvid støj, når dens output er forbundet til en passende forstærker.

Skift debouncer-modul

Denne switch debouncer switch kan bruges med en trykknapkontakt for at sikre, at kredsløbet, der styres af trykknappen, aldrig rasles eller forstyrres på grund af spændingstransienter, der genereres, mens kontakten frigøres. Når der trykkes på kontakten, bliver udgangen 0 V øjeblikkeligt, og når den frigives, bliver output højt i langsom tilstand uden at forårsage nogen problemer med de vedhæftede kredsløbstrin.

Lille AM-sendermodul

Denne ene transistor, lille trådløs AM-sender kan sende et frekvenssignal til en AM-radio holdes et stykke væk fra enheden. Spolen kan være en hvilken som helst almindelig AM / MW-antennespole, også kendt som loopstick-antennespole.

Frekvensmåler-modul

En ret nøjagtig analog frekvensmåler modul kunne bygges ved hjælp af det enkelte transistorkredsløb vist ovenfor. Indgangsfrekvensen skal være 1 V top til top. Frekvensområdet kan justeres ved at bruge forskellige værdier for C1 og ved at indstille R2-potten korrekt.

Pulsgeneratormodul

Kun et par BJT'er og et par modstande er nødvendige for at oprette et nyttigt pulsgenerator kredsløbsmodul som vist i figuren ovenfor. Impulsbredden kan justeres ved hjælp af forskellige værdier for C1, mens R3 kan bruges til at justere pulsfrekvensen.

Meter forstærker modul

Dette amperemeterforstærkermodul kan bruges til måling af ekstremt små strømstyrker i området for mikroampere, til læsbar udgang over et 1 mA amperemeter.

Lysaktiveret blinkmodul

En LED begynder at blinke med en specificeret, så snart der registreres et omgivende lys eller et eksternt lys over en tilsluttet lyssensor. Anvendelsen af ​​denne lysfølsomme blitz kan være forskellig og meget tilpasselig afhængigt af brugernes præferencer.

Darkness Triggered Flasher

Helt ens, men med modsatte effekter til ovenstående applikation, begynder dette modul blinker en LED så snart det omgivende lysniveau falder til næsten mørke, eller som indstillet af R1, R2 potentielt skillelinjenetværk.

Blinker med høj effekt

TIL højeffekt blinker modul kan konstrueres ved hjælp af blot et par transistor som vist i ovenstående skematisk. Enheden blinker eller blinker en tilsluttet glødelampe eller halogenlampe stærkt, og kraften i denne lampe kan opgraderes ved passende at opgradere specifikationerne for Q2.

LED-lyssender / modtager fjernbetjening

Vi kan bemærke to kredsløbsmoduler i ovenstående skema. Venstre sidemodul fungerer som en LED-frekvenssender, mens højre sidemodul fungerer som lysfrekvensmodtager / detektorkredsløb. Når senderen tændes og fokuseres på modtagerens lysdetektor Q1, detekteres frekvensen fra senderen af ​​modtagerens kredsløb, og den vedhæftede piezo-summer begynder at vibrere med samme frekvens. Modulet kan ændres på mange forskellige måder, alt efter specifikke krav.

FET-kredsløbsmoduler

FET står for Felteffekt-transistorer som i mange aspekter betragtes som meget effektive transistorer sammenlignet med BJT'er.

I de følgende eksempler på kredsløb vil vi lære om mange interessante FET-baserede kredsløbsmoduler, som kan integreres på tværs af hinanden for at skabe mange forskellige innovative kredsløb, til personlig brug og applikationer.

FET-switch

I de tidligere afsnit lærte vi, hvordan man bruger en BJT som switch, ligesom en FET også kan anvendes som en DC ON / OFF-switch.

Ovenstående figur viser, en FET konfigureret som en switch til at skifte en LED TIL / FRA som svar på et 9V og 0V indgangssignal ved porten.

I modsætning til en BJT, der kan tænde / slukke for en udgangsbelastning som reaktion på et indgangssignal så lavt som 0,6 V, vil en FET gøre det samme, men med et indgangssignal på omkring 9V til 12 V. Imidlertid vil 0,6 V for en BJT er strømafhængig, og strømmen med 0,6 V skal være tilsvarende høj eller lav i forhold til belastningsstrømmen. I modsætning til dette er input gate-drevstrømmen for en FET ikke belastningsafhængig og kan være så lav som en mikroampere.

FET forstærker

Ligesom en BJT kan du også tilslutte en FET til at forstærke ekstremt lave strømindgangssignaler til en forstærket højstrømsspændingsudgang, som angivet på figuren ovenfor.

MIC-forstærkermodul med høj impedans

Hvis du spekulerer på, hvordan du bruger en felteffekttransistor til at konstruere et Hi-Z- eller et højimpedans-MIC-forstærkerkredsløb, kan det ovenfor forklarede design måske hjælpe dig med at nå målet.

FET Audo mixermodul

En FET kan også bruges som en lydsignalblander, som illustreret i diagrammet ovenfor. To lydsignaler, der føres over punkterne A og B, blandes sammen af ​​FET og flettes sammen ved udgangen via C4.

FET Delay ON Circuit Module

En rimelig høj forsinkelse TIL timer-kredsløb kunne konfigureres ved hjælp af skemaet nedenfor.

Når S1 skubbes TIL, lagres forsyningen inde i C1-kondensatoren, og spændingen tænder også FET. Når S1 frigives, fortsætter den lagrede opladning inde i C1 med at holde FET ON.

FET, der er en højimpedansinputenhed, tillader dog ikke, at C1 aflades hurtigt, og derfor forbliver FET tændt i temmelig lang tid. I mellemtiden forbliver den vedhæftede BJT Q2, så længe FET Q1 forbliver tændt, slukket på grund af FET's inverterende handling, der holder Q2-basen jordforbundet.

Situationen holder også summeren slukket. Til sidst og gradvist aflades C1 til et punkt, hvor FET ikke er i stand til at forblive tændt. Dette gendanner tilstanden ved bunden af ​​Q1, som nu tænder og aktiverer den tilsluttede summeralarm.

Forsink OFF-timermodul

Dette design svarer nøjagtigt til ovenstående koncept undtagen det inverterende BJT-trin, som ikke er til stede her. Af denne grund fungerer FET som en forsinket OFF-timer. Betydning, output forbliver oprindeligt TIL, mens kondensatoren C1 aflades, og FET er tændt, og i sidste ende når C1 er fuldt afladet, slukker FET, og summeren lyder.

Simpelt forstærkermodul

Ved hjælp af kun et par FET'er kan det være muligt at opnå en rimelig kraftfuld lydforstærker omkring 5 watt eller endnu højere.

Dual LED Blinkermodul

Dette er et meget simpelt FET-astabelt kredsløb, der kan bruges til skiftevis at blinke to lysdioder over de to afløb i MOSFET'erne. Det gode aspekt ved denne forbløffende er, at lysdioderne skifter med en veldefineret skarp ON / OFF-hastighed uden nogen dæmpningseffekt eller langsomt falmer og stiger . Blinkhastigheden kunne justeres gennem potten R3.

UJT Oscillator Circuit Modules

UJT eller for Unijunction Transistor , er en speciel type transistor, der kan konfigureres som en fleksibel oscillator ved hjælp af et eksternt RC-netværk.

Det grundlæggende design af en elektronik UJT-baseret oscillator kan ses i det følgende diagram. RC-netværket R1 og C1 bestemmer frekvensoutputtet fra UJT-enheden. Forøgelse af værdierne på enten R1 eller C1 reducerer frekvenshastigheden og omvendt.

UJT Sound Effect Generator Module

En dejlig lille lydeffektgenerator kunne bygges ved hjælp af et par UJT-oscillatorer og ved at kombinere deres frekvenser. Det komplette kredsløbsdiagram er vist nedenfor.

Et minut timer modul

En meget nyttig et minut TÆND / SLUK forsinkelsestimer kredsløb kan bygges ved hjælp af en enkelt UJT som vist nedenfor. Det er faktisk et oscillatorkredsløb, der bruger høje RC-værdier for at bremse ON / OFF-frekvenshastigheden til 1 minut.

Denne forsinkelse kunne øges yderligere ved at øge værdierne for R1- og C1-komponenterne.

Piezo-transducermoduler

Piezo transducere er specielt oprettede enheder, der bruger piezo-materiale, der er følsomt og reagerer på elektrisk strøm.

Piezo-materialet inde i en piezo-transducer reagerer på et elektrisk felt, der forårsager forvrængninger i dets struktur, hvilket giver anledning til vibrationer på enheden, hvilket resulterer i lydgenerering.

Omvendt, når en beregnet mekanisk belastning påføres en piezo-transducer, forvrider den mekanisk piezo-materialet inde i enheden, hvilket resulterer i dannelsen af ​​en proportionel mængde elektrisk strøm på tværs af transducerterminalerne.

Når det bruges som DC-summer , skal piezo-transduceren være fastgjort med en oscillator for at skabe vibrationsstøjoutput, fordi disse enheder kun kan reagere på en frekvens.

Billedet viser en simpel piezo-summer forbindelse med en forsyningskilde. Denne summer har en intern oscillator til at reagere på forsyningsspændingen.

Piezo-summer kan bruges til at indikere en logisk høj eller lav tilstand i kredsløb gennem det følgende viste kredsløb.

Piezo Tone Generator Module

En piezo-transducer kan konfigureres til at generere kontinuerlig lavvolumen toneoutput følgende kredsløbsdiagram. Piezo-enheden skal være en 3 terminalenhed.

Variabel tone Piezo Buzzer Module

Den næste figur nedenfor viser et par summer koncepter ved hjælp af piezo transducere. Piezoelementerne formodes at være 3-lederelementer. Venstre sidediagram viser et resistivt design til at tvinge svingninger i piezo-transduceren, mens diagrammet til højre viser et induktivt koncept. Induktoren eller den spolebaserede deign inducerer svingningerne gennem feedback-spidser.

SCR kredsløbsmoduler

SCR'er eller tyristorer er halvlederindretninger, der opfører sig som ensretterdioder, men letter dets ledning gennem en ekstern DC-signalindgang.

Men ifølge deres egenskaber, SCR'er har tendens til at låse op, når belastningen er jævnstrøm. Følgende figur angiver et simpelt opsætning, der udnytter denne låsefunktion i enheden til at tænde og slukke for en belastnings-RL som reaktion på tryk på afbryderne S1 og S2. S1 tænder for lasten, mens S2 slukker for lasten.

Lysaktiveret relæmodul

En simpel lys aktiveret relæmodul kunne bygges ved hjælp af en SCR, og en fototransistor som illustreret i nedenstående figur.

Så snart lysniveauet på fototransistoren overstiger et indstillet udløsende tærskelniveau for SCR, udløses og låses SCR, TÆND relæet. Låsen forbliver som den er, indtil reset-kontakten S1 trykkes ned i tilstrækkelig mørke, eller strømmen slukkes og derefter ON.

Afslapningsoscillator ved hjælp af Triac-modul

Et simpelt afslapningsoscillatorkredsløb kan konstrueres ved hjælp af et SCR og et RC-netværk som vist i diagrammet nedenfor.

Oscillatorfrekvensen producerer en lavfrekvent tone over den tilsluttede højttaler. Tonefrekvensen for denne afslapningsoscillator kan justeres gennem variabel modstand R1 og R2 og også kondensatoren Cl.

Triac AC-motorhastighedsreguleringsmodul

En UJT er normalt kendt for sine pålidelige oscillerende funktioner. Den samme enhed kan dog også bruges med triac til at aktivere en 0 til fuld hastighedskontrol af vekselstrømsmotorer .

Modstanden R1 fungerer som en justering af frekvensstyring til UJT-frekvensen. Denne variable frekvensudgang skifter triac ved forskellige ON / OFF-hastigheder afhængigt af R1-justeringerne.

Denne variable skift af triacen forårsager igen en forholdsmæssig mængde variationer på den tilsluttede motors hastighed.

Triac Gate Buffer Module

Diagrammet ovenfor viser, hvordan simpelthen a triac kan TÆNDES FRA via en TÆND / SLUK-kontakt og også sikre triac-sikkerheden ved hjælp af selve belastningen som buffertrin. R1 begrænser strømmen til triac-porten, mens belastningen derudover giver triac-portbeskyttelse mod pludselige ON-transienter, og tillader triac at tænde med en blød starttilstand.

Triac / UJT Flasher UJT-modul

En UJT-oscillator kan også implementeres som en AC-lampe dæmper som vist i diagrammet ovenfor.

Potten R1 bruges til at justere oscilleringshastigheden eller frekvensen, som igen bestemmer ON / OFF-koblingshastigheden for triac og den tilsluttede lampe.

Omskifterfrekvensen er for høj, lampen ser ud til at være TÆNDT permanent, selvom intensiteten varierer på grund af den gennemsnitlige spænding over den, der varierer i overensstemmelse med UJT-skiftet.

Konklusion

I ovenstående afsnit diskuterede vi mange grundlæggende begreber og teorier om elektronik og lærte, hvordan man konfigurerer små kredsløb ved hjælp af dioder, transistorer, FET'er osv.

Der er faktisk utallige flere antal kredsløbsmoduler, der kan oprettes ved hjælp af disse grundlæggende komponenter til implementering af en hvilken som helst ønsket kredsløbside, som angivet i specifikationer.

Efter at være fortrolig med alle disse grundlæggende design eller kredsløbsmoduler, kan enhver nybegynder i det arkiverede lære at integrere disse moduler på tværs af hinanden for at få adskillige andre interessante kredsløb eller til at udføre en specialiseret kredsløbsapplikation.

Hvis du har yderligere spørgsmål vedrørende disse grundlæggende begreber inden for elektronik eller om, hvordan du kan deltage i disse moduler til specifikke behov, er du velkommen til at kommentere og diskutere emnerne.




Forrige: Simple Line Follower Vehicle Circuit ved hjælp af Op Amps Næste: Brug af MOSFET-kropsdioder til at oplade batteri i omformere