Vysvětlení základních elektronických obvodů - Průvodce elektronikou pro začátečníky

Následující článek komplexně pojednává o všech základních faktech, teoriích a informacích týkajících se práce a používání běžných elektronických součástek, jako jsou rezistory, kondenzátory, tranzistory, MOSFET, UJT, triaky, SCR.

Zde vysvětlené různé malé základní elektronické obvody lze efektivně použít jako stavební bloky nebo moduly pro vytváření vícestupňových obvodů vzájemnou integrací návrhů.

Výuky začneme rezistory a pokusíme se porozumět jejich fungování a aplikacím.

Ale než začneme, pojďme rychle shrnout různé elektronické symboly, které budou použity v tomto článku schémata.

Jak rezistory fungují

The funkce rezistorů je nabídnout odpor proti proudu. Jednotkou odporu je Ohm.

Pokud je na odpor 1 Ohm aplikován potenciální rozdíl 1 V, bude podle Ohmova zákona protlačen proud 1 Ampér.

Napětí (V) funguje jako rozdíl potenciálů na rezistoru (R)

Proud (I) představuje tok elektronů přes rezistor (R).

Pokud známe hodnoty kteréhokoli ze dvou těchto 3 prvků V, I a R, lze hodnotu třetího neznámého prvku snadno vypočítat pomocí následujícího Ohmova zákona:

V = I x R nebo I = V / R nebo R = V / I

Když proud protéká odporem, rozptýlí výkon, který lze vypočítat pomocí následujících vzorců:

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

Výsledek z výše uvedeného vzorce bude ve wattech, což znamená, že jednotka výkonu je watt.

Vždy je zásadní zajistit, aby všechny prvky ve vzorci byly vyjádřeny standardními jednotkami. Například pokud použijeme millivolt, musí být převeden na volty, podobně by měly být miliampy převedeny na Ampér a miliohm nebo kiloOhm by měly být převedeny na Ohms při zadávání hodnot do vzorce.

Z většiny aplikací je příkon rezistoru v 1/4 wattu 5%, pokud není uvedeno jinak pro zvláštní případy, kdy je proud výjimečně vysoký.

Rezistory v sériovém a paralelním zapojení

Hodnoty rezistorů lze upravit na různé přizpůsobené hodnoty přidáním nejrůznějších hodnot do sériových nebo paralelních sítí. Výsledné hodnoty těchto sítí je však třeba přesně vypočítat pomocí níže uvedených vzorců:

Jak používat rezistory

Rezistor se obvykle používá mezní proud prostřednictvím sériového zatížení, jako je lampa, LED, audio systém, tranzistor atd., aby byla tato zranitelná zařízení chráněna před nadproudovými situacemi.

Ve výše uvedeném příkladu je proud přes LED lze vypočítat pomocí Ohmova zákona. LED však nemusí začít správně svítit, dokud nebude použita minimální úroveň dopředného napětí, která může být kdekoli mezi 2 V až 2,5 V (pro ČERVENOU LED), proto vzorec, který lze použít pro výpočet proudu přes LED, bude být

I = (6 - 2) / R.

Potenciální dělič

Rezistory lze použít jako potenciální děliče , pro snížení napájecího napětí na požadovanou nižší úroveň, jak ukazuje následující diagram:

Tyto odporové děliče však lze použít pro generování referenčních napětí, pouze pro zdroje s vysokou impedancí. Výstup nelze použít pro přímé ovládání zátěže, protože zapojené rezistory by výrazně snížily proud.

Wheatstone Bridge Circuit

Síť pšeničného mostu je obvod, který se používá k měření hodnot rezistorů s velkou přesností.

Základní obvod sítě Wheatsone Bridge je uveden níže:

Pracovní podrobnosti mostu z pšeničného kamene a jak najít přesné výsledky pomocí této sítě jsou vysvětleny ve výše uvedeném diagramu.

Přesný Wheatstone Bridge Circuit

Obvod mostu z pšeničného kamene zobrazený na sousedním obrázku umožňuje uživateli měřit hodnotu neznámého rezistoru (R3) s velmi vysokou přesností. Za tímto účelem musí být také přesné hodnocení známých rezistorů R1 a R2 (typ 1%). R4 by měl být potenciometr, který lze přesně kalibrovat pro zamýšlené hodnoty. R5 může být předvolba, umístěná jako stabilizátor proudu ze zdroje energie. Rezistor R6 a přepínač S1 fungují jako směšovací síť pro zajištění odpovídající ochrany měřiče M1. Pro zahájení postupu testování musí uživatel upravit R4, dokud nebude na měřiči M1 dosaženo nulové hodnoty. Podmínkou je, že R3 se bude rovnat úpravě R4. V případě, že R1 není totožný s R2, lze pro stanovení hodnoty R3 použít následující vzorec. R3 = (R1 x R4) / R2

Kondenzátory

Kondenzátory fungují uložením elektrického náboje do několika vnitřních desek, které také tvoří koncové vodiče prvku. Jednotkou měření kondenzátorů je Farad.

Kondenzátor dimenzovaný na 1 Farad, když je připojen k napájení 1 volt, bude schopen uložit náboj 6,28 x 10¹⁸elektrony.

V praktické elektronice jsou však kondenzátory ve Faradech považovány za příliš velké a nikdy se nepoužívají. Místo toho se používají mnohem menší kondenzátorové jednotky, jako je picofarad (pF), nanofarad (nF) a mikrofarad (uF).

Vztah mezi výše uvedenými jednotkami lze pochopit z následující tabulky a lze jej také použít pro převod jedné jednotky na druhou.

• 1 Farad = 1 F
• 1 mikrofarad = 1 uF = 10^-6F
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9F
• 1 pikofarad = 1 pF = 10^-12F
• 1 uF = 1000 nF = 10 000 000 pF

Nabíjení a vybíjení kondenzátoru

Kondenzátor se okamžitě nabije, když jsou jeho vodiče připojeny přes odpovídající zdroj napětí.

The proces nabíjení lze zpozdit nebo zpomalit přidáním rezistoru do série s napájecím vstupem, jak je znázorněno na výše uvedených diagramech.

Proces vybíjení je také podobný, ale opačným způsobem. Kondenzátor se okamžitě vybije, když jsou jeho vodiče zkratovány dohromady. Proces vybíjení lze proporcionálně zpomalit přidáním rezistoru do série s vodiči.

Kondenzátor v sérii

Kondenzátory lze přidávat do série vzájemným propojením vodičů, jak je znázorněno níže. U polarizovaných kondenzátorů by připojení mělo být takové, aby se anoda jednoho kondenzátoru spojila s katodou druhého kondenzátoru atd. U nepolárních kondenzátorů mohou být vodiče připojeny libovolně.

Při sériovém zapojení se hodnota kapacity snižuje, například když jsou zapojeny dva kondenzátory 1 uF do série, výsledná hodnota bude 0,5 uF. Zdá se, že jde o pravý opak odporů.

Při sériovém zapojení sčítá jmenovité napětí nebo hodnoty poruchového napětí kondenzátorů. Například pokud jsou dva kondenzátory s jmenovitým napětím 25 V zapojeny do série, jejich rozsah tolerance napětí se sčítá a zvyšuje na 50 V

Kondenzátory paralelně

Kondenzátory lze také připojit paralelně společným spojením jejich vodičů, jak je znázorněno na výše uvedeném schématu. U polarizovaných kondenzátorů musí být svorky s podobnými póly navzájem propojeny, u nepolárních čepic lze toto omezení ignorovat. Při paralelním připojení se výsledná celková hodnota kondenzátorů zvyšuje, což je v případě rezistorů pravý opak.

Důležité: Nabitý kondenzátor může držet náboj mezi svými svorkami po značně dlouhou dobu. Pokud je napětí dostatečně vysoké v rozsahu 100 V a vyšší, může při dotyku vodičů způsobit bolestivý šok. Menší úrovně napětí mohou mít dostatek energie, aby dokonce roztavily malý kousek kovu, když je kov přiveden mezi vodiče kondenzátoru.

Jak používat kondenzátory

Filtrování signálu : Lze použít kondenzátor pro filtrační napětí několika způsoby. Když je připojen přes napájecí zdroj, může zeslabit signál uzemněním části jeho obsahu a povolením průměrné přijatelné hodnoty na výstupu.

Blokování DC: K sériovému zapojení lze použít kondenzátor, který zablokuje stejnosměrné napětí a prochází ním střídavý nebo pulzující stejnosměrný obsah. Tato funkce umožňuje audio zařízení používat na svých vstupních / výstupních připojeních kondenzátory, které umožňují průchod zvukových frekvencí a zabraňují vstupu nežádoucího stejnosměrného napětí do zesilovací linky.

Filtr napájecího zdroje: Kondenzátory také fungují jako DC napájecí filtry v napájecích obvodech. U napájecího zdroje může být po usměrnění střídavého signálu výsledný stejnosměrný proud plný kolísání zvlnění. Kondenzátor velké hodnoty připojený přes toto zvlněné napětí má za následek filtraci významného množství, což způsobí, že se z kolísajícího stejnosměrného proudu stane konstantní stejnosměrný proud s zvlněním sníženým na hodnotu určenou hodnotou kondenzátoru.

Jak udělat integrátora

Funkcí integrátorového obvodu je tvarování signálu obdélníkového průběhu do tvaru trojúhelníku, a to přes odpor, kondenzátor nebo RC síť , jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku. Zde vidíme, že rezistor je na vstupní straně a je zapojen do série s linkou, zatímco kondenzátor je připojen na výstupní straně, přes výstupní konec rezistoru a zemnicí linku.

RC komponenty fungují jako prvek časové konstanty v obvodu, jehož součin musí být 10krát vyšší než doba vstupního signálu. Jinak to může způsobit snížení amplitudy vlny výstupního trojúhelníku. Za takových podmínek bude obvod fungovat jako dolní propust blokující vysokofrekvenční vstupy.

Jak rozlišit

Funkce diferenciálního obvodu je převést vstupní signál obdélníkové vlny na špičatý průběh, který má ostrý stoupající a pomalu klesající průběh. Hodnota časové konstanty RC v tomto případě musí být 1/10 vstupních cyklů. K generování krátkých a ostrých spouštěcích pulzů se obvykle používají diferenciální obvody.

Porozumění diodám a usměrňovačům

Diody a usměrňovače jsou zařazeny do kategorie polovodičová zařízení , které jsou navrženy tak, aby procházely proudem pouze v jednom určeném směru, zatímco blokují z opačného směru. Dioda nebo moduly založené na diodách však nezačnou procházet proudem nebo chovat, dokud nezískáte nezbytnou minimální úroveň dopředného napětí. Například křemíková dioda bude fungovat pouze tehdy, když je přivedené napětí vyšší než 0,6 V, zatímco germaniová dioda bude vést minimálně 0,3 V. Pokud jsou zapojeny dvě dvě diody v sérii, pak se tento požadavek na dopředné napětí také zdvojnásobí na 1,2 V, a tak dále.

Použití diod jako kapátka napětí

Jak jsme diskutovali v předchozím odstavci, diody vyžadují pro zahájení vedení přibližně 0,6 V, což také znamená, že dioda by poklesla tuto úroveň napětí na svém výstupu a zemi. Například pokud je použito 1 V, dioda bude na své katodě produkovat 1 - 0,6 = 0,4 V.

Tato funkce umožňuje použití diod jako kapátko napětí . Jakéhokoli požadovaného poklesu napětí lze dosáhnout připojením odpovídajícího počtu diod v sérii. Pokud jsou tedy 4 diody zapojeny do série, vytvoří se na výstupu celkový odpočet 0,6 x 4 = 2,4 V atd.

Vzorec pro výpočet je uveden níže:

Výstupní napětí = vstupní napětí - (počet diod x 0,6)

Použití diody jako regulátoru napětí

Diody v důsledku jejich funkce poklesu napětí vpřed lze také použít pro generování stabilních referenčních napětí, jak je znázorněno v sousedním schématu. Výstupní napětí lze vypočítat podle následujícího vzorce:

R1 = (Vin - Vout) / I.

Ujistěte se, že používáte vhodný příkon pro komponenty D1 a R1 podle příkonu zátěže. Musí být dimenzovány nejméně dvakrát více než zatížení.

Převaděč trojúhelníku na sinusové vlny

Diody mohou také fungovat jako převodník trojúhelníkových vln na sinusové vlny , jak je uvedeno ve výše uvedeném diagramu. Amplituda výstupní sinusové vlny bude záviset na počtu diod v sérii s D1 a D2.

Špičkový čtecí voltmetr

Diody mohou být také konfigurovány pro získávání špičkového napětí na voltmetru. Zde dioda funguje jako poloviční vlnový usměrňovač, který umožňuje polovičním cyklům frekvence nabíjet kondenzátor C1 na špičkovou hodnotu vstupního napětí. Měřič poté ukazuje tuto špičkovou hodnotu prostřednictvím své výchylky.

Chránič reverzní polarity

Jedná se o jednu z velmi běžných aplikací diody, která pomocí diody chrání obvod před náhodným připojením zpětného napájení.

Zpět EMF a přechodový chránič

Když je indukční zátěž přepínána přes tranzistorový budič nebo IC, v závislosti na hodnotě její indukčnosti by tato indukční zátěž mohla generovat zpětné EMF vysokého napětí, nazývané také reverzní přechodové jevy, které mohou mít potenciál způsobit okamžité zničení tranzistoru budiče nebo IC. Dioda umístěná paralelně se zátěží může tuto situaci snadno obejít. Diody v tomto typu konfigurace jsou známé jako volnoběžná dioda.

V aplikaci přechodových chráničů je dioda normálně připojena přes indukční zátěž, aby umožnila přemostění reverzního přechodového jevu z indukčního přepínání diodou.

To neutralizuje hrot nebo přechodový jev zkratem přes diodu. Pokud se dioda nepoužívá, přechodový přechod EMF by prošel budícím tranzistorem nebo obvodem v opačném směru, což by způsobilo okamžité poškození zařízení.

Meter Protector

Měřič s pohyblivou cívkou může být velmi citlivý nástroj, který se při obrácení napájecího vstupu může vážně poškodit. Dioda zapojená paralelně může chránit měřič před touto situací.

Waveform Clipper

Dioda může být použita k useknutí a oříznutí špiček křivky, jak je znázorněno na výše uvedeném diagramu, a k vytvoření výstupu se křivkou se sníženou průměrnou hodnotou. Rezistor R2 může být hrnec pro nastavení úrovně oříznutí.

Plná vlna Clipper

První obvod clipperu má schopnost ořezávat kladnou část tvaru vlny. Pro umožnění oříznutí obou konců vstupního tvaru vlny lze použít dvě diody paralelně s opačnou polaritou, jak je uvedeno výše.

Usměrňovač poloviční vlny

Když se dioda používá jako polovodičový usměrňovač se vstupem střídavého proudu, blokuje střídavé cykly polovičního reverzního vstupu a umožňuje průchod pouze druhou polovinou, čímž vytváří výstupy polovičního vlnového cyklu, tedy název polovodičového usměrňovače.

Vzhledem k tomu, že poloviční cyklus střídavého proudu je diodou odstraněn, výstup se stává stejnosměrným proudem a obvod se také nazývá obvod polovodičového stejnosměrného převodníku. Bez filtračního kondenzátoru bude výstup pulzující půlvlnný stejnosměrný proud.

Předchozí schéma lze upravit pomocí dvou diod pro získání dvou samostatných výstupů s opačnými polovinami střídavého proudu usměrněných do odpovídajících stejnosměrných polarit.

Usměrňovač plné vlny

Usměrňovač plné vlny nebo můstkový usměrňovač je obvod sestavený pomocí 4 usměrňovacích diod v přemostěné konfiguraci, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku. Specialitou tohoto obvodu můstkového usměrňovače je to, že je schopen převést pozitivní i negativní poloviční cykly vstupu na stejnosměrný výstup s plnou vlnou.

Pulzující stejnosměrný proud na výstupu můstku bude mít frekvenci dvojnásobek vstupního střídavého proudu v důsledku zahrnutí záporných a kladných půlcyklových pulzů do jednoho pozitivního řetězce pulsů.

Modul zdvojovače napětí

Diody lze také implementovat jako napětí dvojnásobné kaskádováním několika diod s několika elektrolytickými kondenzátory. Vstup by měl být ve formě pulzujícího stejnosměrného nebo střídavého proudu, což způsobí, že výstup bude generovat přibližně dvojnásobné napětí než vstup. Vstupní pulzující frekvence může být od a Oscilátor IC 555 .

Zdvojovač napětí pomocí mostového usměrňovače

Zdvojovač napětí DC na DC lze také implementovat pomocí můstkového usměrňovače a několika kondenzátorů elektrolytického filtru, jak je znázorněno na výše uvedeném diagramu. Použití můstkového usměrňovače bude mít za následek vyšší účinnost zdvojnásobujícího efektu z hlediska proudu ve srovnání s předchozím kaskádovým zdvojovačem.

Čtyřnásobné napětí

Výše uvedené vysvětleno multiplikátor napětí obvody jsou navrženy tak, aby generovaly 2krát více výstupu než vstupní špičkové úrovně, avšak pokud aplikace potřebuje ještě vyšší úrovně násobení v řádu 4krát většího napětí, mohl by být použit tento napěťový čtyřnásobný obvod.

Zde je obvod vytvořen pomocí 4 čísel kaskádových diod a kondenzátorů pro získání 4krát více napětí na výstupu než na špičce vstupní frekvence.

Dioda NEBO brána

Diody mohou být zapojeny tak, aby napodobovaly logickou bránu NEBO pomocí obvodu, jak je uvedeno výše. Sousední pravdivostní tabulka ukazuje výstupní logiku v reakci na kombinaci dvou logických vstupů.

Brána NOR využívající diody

Stejně jako brána OR může být brána NOR replikována také pomocí několika diod, jak je uvedeno výše.

AND Gate NAND Gate pomocí diod

Je také možné implementovat další logická hradla, jako je brána AND a brána NAND, pomocí diod, jak je uvedeno ve výše uvedených diagramech. Tabulky pravdy zobrazené vedle diagramů poskytují přesnou požadovanou logickou odezvu od nastavení.

Zenerovy diodové obvodové moduly

Rozdíl mezi usměrňovačem a Zenerova dioda je to, že usměrňovací dioda bude vždy blokovat reverzní stejnosměrný potenciál, zatímco zenerova dioda bude blokovat reverzní stejnosměrný potenciál pouze do dosažení prahové hodnoty pro rozpad (hodnota zenerova napětí) a poté se plně zapne a umožní průchod stejnosměrného proudu skrz to úplně.

Ve směru dopředu bude zener fungovat podobně jako usměrňovací dioda a umožní, aby napětí vedlo, jakmile bude dosaženo minimálního dopředného napětí 0,6 V. Zenerovu diodu lze tedy definovat jako napěťově citlivý spínač, který vede a zapíná se, když je dosažena specifická prahová hodnota napětí, jak je určeno hodnotou průrazu zenerovy.

Například 4,7 V zener začne dirigovat v opačném pořadí, jakmile je dosaženo 4,7 V, zatímco ve směru dopředu bude potřebovat pouze potenciál 0,6 V. Níže uvedený graf shrnuje vysvětlení pro vás rychle.

Zenerův regulátor napětí

K vytvoření lze použít zenerovu diodu stabilizované napěťové výstupy jak je znázorněno na sousedním schématu, pomocí omezovacího odporu. Omezovací odpor R1 omezuje maximální přípustný proud pro zener a chrání jej před spálením v důsledku nadproudu.

Modul indikátoru napětí

Vzhledem k tomu, že zenerovy diody jsou k dispozici s různými úrovněmi průrazného napětí, lze zařízení použít pro efektivní, ale přesto jednoduché indikátor napětí pomocí vhodného Zenerova hodnocení, jak je znázorněno na výše uvedeném diagramu.

Posuvník napětí

Zenerovy diody lze také použít k posunutí úrovně napětí na jinou úroveň pomocí vhodných hodnot zenerových diod podle potřeb aplikace.

Clipper napětí

Zenerovy diody, které jsou napěťově řízeným spínačem, lze použít k oříznutí amplitudy křivky střídavého proudu na nižší požadovanou úroveň v závislosti na stupni jejího rozpadu, jak je znázorněno na obrázku výše.

Obvodové moduly bipolárního spojovacího tranzistoru (BJT)

Bipolární spojovací tranzistory nebo BJT jsou jedním z nejdůležitějších polovodičových zařízení v rodině elektronických součástek a tvoří stavební kameny téměř všech elektronických obvodů.

BJT jsou univerzální polovodičová zařízení, která lze konfigurovat a přizpůsobit pro implementaci jakékoli požadované elektronické aplikace.

V následujících odstavcích kompilace aplikačních obvodů BJT, které by mohly být použity jako obvodové moduly pro konstrukci nesčetných různých přizpůsobených obvodových aplikací podle požadavků uživatele.

Pojďme o nich podrobně diskutovat prostřednictvím následujících návrhů.

NEBO modul brány

Pomocí několika BJT a některých rezistorů by bylo možné provést rychlý návrh brány OR pro implementaci OR logické výstupy v reakci na různé kombinace logiky vstupu podle tabulky pravdivosti zobrazené na obrázku výše.

Gate modul NOR

S některými vhodnými úpravami by mohla být výše vysvětlená konfigurace brány OR transformována na obvod brány NOR pro implementaci specifikovaných logických funkcí NOR.

AND Gate Module

Pokud nemáte rychlý přístup k IC logice brány AND, pak pravděpodobně můžete nakonfigurovat několik BJT pro vytváření obvodu logické brány AND a pro provádění výše uvedených logických funkcí AND.

Gate modul NAND

Všestrannost BJT umožňuje BJT vytvořit libovolný požadovaný obvod logické funkce a Brána NAND aplikace není výjimkou. Opět pomocí několika BJT můžete rychle vytvořit a vynutit obvod logické brány NAND, jak je znázorněno na obrázku výše.

Tranzistor jako spínače

Jak je uvedeno ve výše uvedeném diagramu a BJT lze jednoduše použít jako stejnosměrný spínač pro zapnutí / vypnutí vhodně dimenzované zátěže. V zobrazeném příkladu mechanický spínač S1 napodobuje logický vysoký nebo nízký vstup, který způsobí, že BJT zapne / vypne připojenou LED. Protože je zobrazen tranzistor NPN, kladné připojení S1 způsobí zapnutí BJT LED v levém obvodu, zatímco v obvodu na pravé straně LED zhasne, když je S1 umístěn na kladném pólu spínače.

Střídač napětí

Přepínač BJT, jak je vysvětleno v předchozím odstavci, lze také zapojit jako měnič napětí, což znamená vytvoření výstupní odezvy proti vstupní odezvě. Ve výše uvedeném příkladu se výstupní LED rozsvítí při absenci napětí v bodě A a zhasne při přítomnosti napětí v bodě A.

Modul zesilovače BJT

BJT lze konfigurovat jako jednoduché napětí / proud zesilovač pro zesílení malého vstupního signálu na mnohem vyšší úroveň, ekvivalentní použitému napájecímu napětí. Schéma je znázorněno na následujícím schématu

Modul ovladače BJT relé

The tranzistorový zesilovač výše vysvětleno lze použít pro aplikace jako a ovladač relé , ve kterém může být relé vysokého napětí spuštěno malým napětím vstupního signálu, jak je znázorněno na níže uvedeném obrázku. Relé může být spuštěno v reakci na vstupní signál přijatý od konkrétního senzoru nízkého signálu nebo detektorového zařízení, jako je LDR , Mikrofon, MOST , LM35 , termistor, ultrazvukové atd.

Řídicí modul relé

Jen dva BJT mohou být zapojeny jako blikač relé jak je znázorněno na obrázku níže. Obvod bude pulzovat relé ON / OFF určitou rychlostí, kterou lze nastavit pomocí dvou proměnných rezistorů R1 a R4.

Modul ovladače LED s konstantním proudem

Pokud hledáte levný, ale extrémně spolehlivý proudový obvod vaší LED, můžete jej rychle sestavit pomocí konfigurace dvou tranzistorů, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

3V modul audio zesilovače

Tento 3 V audio zesilovač lze použít jako výstupní stupeň pro jakýkoli zvukový systém, jako jsou rádia, mikrofon, směšovač, alarm atd. Hlavním aktivním prvkem je tranzistor Q1, zatímco vstupní výstupní transformátory fungují jako doplňkové stupně pro generování zvukového zesilovače s vysokým ziskem.

Dvoustupňový modul zesilovače zvuku

Pro vyšší úroveň zesílení lze použít zesilovač se dvěma tranzistory, jak je znázorněno na tomto diagramu. Zde je na vstupní straně zahrnut další tranzistor, ačkoli vstupní transformátor byl vyloučen, což činí obvod kompaktnějším a efektivnějším.

Modul zesilovače MIC

Na následujícím obrázku je a základní předzesilovač obvodový modul, který lze použít s jakýmkoli standardem elektretový MIC pro zvýšení jeho malého signálu 2 mV na rozumně vyšší úroveň 100 mV, což může být vhodné pro integraci do výkonového zesilovače.

Modul audio mixéru

Pokud máte aplikaci, ve které je třeba smíchat a smíchat dva různé zvukové signály do jednoho výstupu, bude následující obvod fungovat dobře. Pro implementaci využívá jeden BJT a několik rezistorů. Dva proměnné odpory na vstupní straně určují množství signálu, které lze smíchat napříč dvěma zdroji pro zesílení v požadovaných poměrech.

Jednoduchý modul oscilátoru

An oscilátor je ve skutečnosti frekvenční generátor, který lze použít pro generování hudebního tónu přes reproduktor. Nejjednodušší verze takového obvodu oscilátoru je zobrazena níže s použitím pouze několika BJT. R3 řídí frekvenční výstup z oscilátoru, který také mění tón zvuku na reproduktoru.

Modul LC oscilátoru

Ve výše uvedeném příkladu jsme se naučili RC tranzistorový oscilátor. Následující obrázek vysvětluje jednoduchý jednoduchý tranzistor, LC založené nebo indukční, kapacitní modul oscilátoru. Podrobnosti o induktoru jsou uvedeny v diagramu. Předvolbu R1 lze použít pro změnu frekvence tónu z oscilátoru.

Obvod metronomu

Několik jsme již studovali metronom obvody dříve na webu, níže je uveden jednoduchý obvod s dvěma tranzistorovými metronomy.

Logická sonda

NA obvod logické sondy je důležitým vybavením pro řešení zásadních poruch obvodové desky. Jednotku lze zkonstruovat pomocí minimálně jednoho tranzistoru a několika rezistorů. Kompletní design je uveden v následujícím diagramu.

Nastavitelný obvod sirény

Velmi užitečné a silný obvod sirény lze vytvořit, jak je znázorněno v následujícím diagramu. Obvod používá pouze dva tranzistory pro generování a zvuk sirény stoupajícího a klesajícího typu , které lze přepínat pomocí S1. Přepínač S2 vybírá frekvenční rozsah tónu, vyšší frekvence bude generovat zmenšující se zvuk než nižší frekvence. R4 umožňuje uživateli ještě více měnit tón ve zvoleném rozsahu.

Modul generátoru bílého šumu

Bílý šum je zvuková frekvence, která generuje nízkofrekvenční syčivý typ zvuku, například zvuk, který je slyšet za neustálých silných dešťů, nebo z nevyladěné stanice FM nebo z televizoru, který není připojen ke kabelovému připojení, vysokorychlostní ventilátor atd.

Výše uvedený jediný tranzistor bude generovat podobný druh bílého šumu, pokud je jeho výstup připojen k vhodnému zesilovači.

Přepněte modul debouncer

Tento přepínač debounceru spínače lze použít s tlačítkovým spínačem, aby bylo zajištěno, že obvod, který je ovládán tlačítkem, nebude nikdy chrastit nebo rušen kvůli přechodovým napětím generovaným při uvolnění spínače. Při stisknutí spínače se výstup stane 0 V okamžitě a po uvolnění se výstup v pomalém režimu otočí vysoko, aniž by došlo k problémům s připojenými stupni obvodu.

Malý modul vysílače AM

Tento jeden tranzistorový, malý bezdrátový AM vysílač může posílat frekvenční signál do AM rádio udržovali určitou vzdálenost od jednotky. Cívkou může být jakákoli běžná AM / MW anténní cívka, známá také jako smyčková anténní cívka.

Modul měřiče frekvence

Docela přesné analogový měřič frekvence modul lze postavit pomocí výše uvedeného obvodu s jedním tranzistorem. Vstupní frekvence by měla být 1 V mezi špičkami. Frekvenční rozsah lze upravit pomocí různých hodnot pro C1 a vhodným nastavením potenciometru R2.

Modul generátoru impulzů

K vytvoření užitečného modulu obvodu generátoru impulsů je zapotřebí pouze pár BJT a několik rezistorů, jak je znázorněno na obrázku výše. Šířku pulzu lze upravit pomocí různých hodnot pro C1, zatímco R3 lze použít pro nastavení frekvence pulzu.

Modul zesilovače měřiče

Tento modul zesilovače ampérmetru lze použít k měření extrémně malých proudových velikostí v rozsahu mikroamperů na čitelný výstup přes ampérmetr 1 mA.

Světelně aktivovaný blikač

LED dioda začne blikat v zadanou dobu, jakmile je na připojeném světelném senzoru detekováno okolní světlo nebo externí světlo. Použití této světelné houkačky může být různorodé a velmi přizpůsobitelné v závislosti na preferencích uživatele.

Flasher spustil temnotu

Docela podobný, ale s opačnými účinky než výše uvedená aplikace, tento modul začne blikající LED jakmile úroveň okolního světla klesne téměř do temnoty, nebo jak je nastaveno sítí děliče potenciálů R1, R2.

Vysokovýkonný blikač

NA blikač s vysokým výkonem modul lze zkonstruovat pouze pomocí několika tranzistorů, jak je znázorněno ve výše uvedeném schématu. Jednotka jasně bliká nebo bliká připojenou žárovkou nebo halogenovou žárovkou a výkon této žárovky lze vylepšit vhodným upgradem specifikací Q2.

Dálkové ovládání LED vysílače / přijímače

Ve výše uvedeném schématu si můžeme všimnout dvou obvodových modulů. Modul na levé straně funguje jako vysílač frekvence LED, zatímco modul na pravé straně funguje jako obvod přijímače / detektoru světelné frekvence. Když je vysílač zapnut a zaměřen na detektor světla Q1 přijímače, je frekvence přijímače detekována obvodem přijímače a připojený piezo bzučák začne vibrovat na stejné frekvenci. Modul lze podle konkrétního požadavku upravit mnoha různými způsoby.

Moduly obvodů FET

FET znamená Tranzistory s efektem pole které jsou v mnoha ohledech považovány za vysoce účinné tranzistory ve srovnání s BJT.

V následujících příkladech obvodů se dozvíme o mnoha zajímavých obvodových modulech založených na FET, které lze navzájem integrovat pro vytváření mnoha různých inovativních obvodů pro osobní použití a aplikace.

Přepínač FET

V předchozích odstavcích jsme se naučili, jak používat BJT jako přepínač, podobně lze FET použít také jako DC ON / OFF spínač.

Obrázek výše ukazuje, FET nakonfigurovaný jako spínač pro přepínání LED ZAP / VYP v reakci na vstupní signál 9V a 0V na jeho bráně.

Na rozdíl od BJT, který může zapnout / vypnout výstupní zátěž v reakci na vstupní signál 0,6 V, provede FET totéž, ale se vstupním signálem kolem 9 V až 12 V. 0,6 V pro BJT je závislá na proudu a proud 0,6 V musí být odpovídajícím způsobem vysoký nebo nízký vzhledem k proudu zátěže. Naproti tomu proud pohonu vstupní brány pro FET nezávisí na zatížení a může být tak nízký jako mikroampér.

Zesilovač FET

Docela jako BJT můžete také zapojit FET pro zesílení vstupních signálů s extrémně nízkým proudem na zesílený vysokonapěťový vysokonapěťový výstup, jak je uvedeno na obrázku výše.

Modul zesilovače MIC s vysokou impedancí

Pokud vás zajímá, jak použít tranzistor s efektem pole pro konstrukci obvodu zesilovače Hi-Z nebo MIC s vysokou impedancí, pak vám může výše uvedený návrh pomoci při dosahování cíle.

Modul FET Audo Mixer

FET lze také použít jako směšovač zvukových signálů, jak je znázorněno na obrázku výše. Dva zvukové signály vedené přes body A a B jsou smíchány dohromady pomocí FET a sloučeny na výstupu přes C4.

FET zpožděný obvodový modul

Přiměřeně vysoká zpožděný obvod časovače zapnutí lze konfigurovat pomocí níže uvedeného schématu.

Když je S1 stisknuto ON, napájení se uloží uvnitř kondenzátoru C1 a napětí také zapne FET. Když se uvolní S1, uložený náboj uvnitř C1 nadále udržuje FET ZAPNUTÝ.

FET, který je vstupním zařízením s vysokou impedancí, však neumožňuje rychlé vybití C1, a proto FET zůstává zapnutý po docela dlouhou dobu. Mezitím, dokud FET Q1 zůstane zapnutý, připojený BJT Q2 zůstane vypnutý, kvůli invertující akci FET, která udržuje základnu Q2 uzemněnou.

Situace také udržuje vypnutý bzučák. Nakonec a postupně se C1 vybije do bodu, kdy FET nemůže zůstat zapnutý. Tím se vrátí stav na základně Q1, který se nyní zapne a aktivuje alarm připojeného bzučáku.

Časový modul zpoždění vypnutí

Tento design je přesně podobný výše uvedenému konceptu, s výjimkou invertující fáze BJT, která zde není k dispozici. Z tohoto důvodu funguje FET jako časovač zpoždění vypnutí. To znamená, že výstup zůstane zpočátku ZAPNUTÝ, zatímco se kondenzátor C1 vybíjí, a FET je zapnutý, a nakonec, když je C1 zcela vybitý, FET se vypne a zazní bzučák.

Jednoduchý modul zesilovače výkonu

Použitím pouze několika FETů je možné dosáhnout rozumně výkonný audio zesilovač kolem 5 wattů nebo dokonce vyšší.

Duální LED blikač

Jedná se o velmi jednoduchý astabilní obvod FET, který lze použít ke střídavému blikání dvou LED diod přes dva odtoky MOSFETů. Dobrým aspektem tohoto neuvěřitelného je to, že LED diody se budou přepínat přesně definovanou ostrou rychlostí ZAP / VYP bez jakéhokoli stmívání nebo pomalu mizí a stoupá . Rychlost blikání mohla být nastavena pomocí hrnce R3.

Moduly obvodů oscilátoru UJT

UJT nebo pro Unijunkční tranzistor , je speciální typ tranzistoru, který lze konfigurovat jako flexibilní oscilátor pomocí externí RC sítě.

Základní konstrukce elektroniky Oscilátor založený na UJT je vidět na následujícím schématu. RC síť R1 a C1 určuje frekvenční výstup ze zařízení UJT. Zvýšení hodnot buď R1 nebo C1 snižuje frekvenční frekvenci a naopak.

Modul generátoru zvukových efektů UJT

Pěkný malý generátor zvukových efektů lze vytvořit pomocí několika oscilátorů UJT a kombinací jejich frekvencí. Kompletní schéma zapojení je uvedeno níže.

Jednominutový modul časovače

Velmi užitečné minutový časovač zpoždění zapnutí / vypnutí obvod lze postavit pomocí jediného UJT, jak je znázorněno níže. Je to vlastně oscilátorový obvod využívající vysoké RC hodnoty, aby zpomalil frekvenci zapnutí / vypnutí na 1 minutu.

Toto zpoždění lze dále zvýšit zvýšením hodnot složek R1 a C1.

Moduly piezoelektrických snímačů

Piezoelektrické měniče jsou speciálně vytvořená zařízení používající piezo materiál, který je citlivý a reaguje na elektrický proud.

Piezoelektrický materiál uvnitř piezoelektrického měniče reaguje na elektrické pole a způsobuje narušení jeho struktury, což vede k vibracím na zařízení, což má za následek generování zvuku.

Naopak, když je na piezoelektrický měnič aplikováno vypočítané mechanické napětí, mechanicky to deformuje piezoelektrický materiál uvnitř zařízení, což má za následek generování proporcionálního množství elektrického proudu přes svorky měniče.

Při použití jako DC bzučák , musí být piezoelektrický snímač připojen k oscilátoru pro vytváření výstupu vibrací, protože tato zařízení mohou reagovat pouze na frekvenci.

Obrázek ukazuje a jednoduchý piezoelektrický bzučák spojení se zdrojem napájení. Tento bzučák má interní oscilátor pro reakci na napájecí napětí.

Piezoelektrické bzučáky lze použít k indikaci logické vysoké nebo nízké podmínky v obvodu prostřednictvím následujícího zobrazeného obvodu.

Modul generátoru piezo tónů

Piezoelektrický měnič lze konfigurovat tak, aby generoval nepřetržitý výstup nízkého hlasitosti tónu podle následujícího schématu zapojení. Piezo zařízení by mělo být 3 koncovým zařízením.

Piezoelektrický bzučák s proměnným tónem

Následující obrázek níže ukazuje několik konceptů bzučáků využívajících piezoelektrické převodníky. Piezoelektrické prvky mají být 3vodičové. Diagram na levé straně ukazuje odporový design pro vynucení oscilací v piezoelektrickém měniči, zatímco diagram na pravé straně vykazuje induktivní koncept. Návrh na induktoru nebo cívce indukuje oscilace pomocí zpětnovazebních hrotů.

SCR obvodové moduly

SCR nebo tyristory jsou polovodičová zařízení, která se chovají jako usměrňovací diody, ale usnadňují jeho vedení prostřednictvím vstupu externího stejnosměrného signálu.

Podle jejich vlastností však SCR mají tendenci blokovat, když je napájecí zdroj stejnosměrný. Následující obrázek ukazuje jednoduché nastavení, které využívá tuto blokovací funkci zařízení k zapnutí a vypnutí zátěže RL v reakci na stisknutí spínačů S1 a S2. S1 zapne zátěž, zatímco S2 vypne zátěž.

Světlo aktivovaný reléový modul

Jednoduchý světlo aktivováno reléový modul lze postavit pomocí SCR a fototranzistor , jak je znázorněno na obrázku níže.

Jakmile úroveň světla na fototranzistoru překročí nastavenou prahovou úroveň SCR, SCR se aktivuje a zablokuje, zapne relé. Západka zůstane tak, jak je, dokud nestisknete resetovací spínač S1 jako dostatečnou tmu, nebo dokud se napájení nevypne a poté nezapne.

Relaxační oscilátor pomocí modulu Triac

Jednoduchý relaxační oscilátorový obvod lze zkonstruovat pomocí SCR a RC sítě, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

Frekvence oscilátoru bude produkovat nízkofrekvenční tón přes připojený reproduktor. Tónová frekvence tohoto relaxačního oscilátoru může být nastavena pomocí proměnného odporu R1 a R2 a také kondenzátoru C1.

Modul regulátoru otáček triakového motoru

UJT je obvykle známý pro své spolehlivé oscilační funkce. Stejné zařízení však lze použít také s triakem pro povolení 0 až plné řízení střídavých motorů .

Rezistor R1 funguje jako úprava řízení frekvence pro frekvenci UJT. Tento výstup s proměnnou frekvencí přepíná triak při různých rychlostech ON / OFF v závislosti na nastavení R1.

Toto variabilní přepínání triaku zase způsobuje úměrné množství variací rychlosti připojeného motoru.

Vyrovnávací modul brány Triac

Výše uvedený diagram ukazuje, jak jednoduše a triak lze zapnout a vypnout pomocí vypínače ZAP / VYP a také zajistit bezpečnost triaku použitím samotné zátěže jako vyrovnávacího stupně. R1 omezuje proud do triakové brány, zatímco zátěž navíc poskytuje ochranu triakové brány před náhlými přechodovými událostmi zapnutí a umožňuje triaku zapnout režim měkkého spuštění.

Modul UJT blikače Triac / UJT

Oscilátor UJT lze také implementovat jako Stmívač AC lampy jak je znázorněno na obrázku výše.

Hrnec R1 se používá k nastavení oscilační frekvence nebo frekvence, což zase určuje rychlost zapnutí / vypnutí triaku a připojené lampy.

Spínací frekvence je příliš vysoká, zdá se, že lampa trvale svítí, i když se její intenzita mění v důsledku průměrného napětí, které se mění v závislosti na přepínání UJT.

Závěr

V předchozích částech jsme probrali mnoho základních konceptů a teorií elektroniky a naučili jsme se, jak konfigurovat malé obvody pomocí diod, tranzistorů, FET atd.

Ve skutečnosti existuje nespočet většího počtu obvodových modulů, které lze vytvořit pomocí těchto základních komponent pro implementaci jakékoli požadované myšlenky obvodu, podle daných specifikací.

Poté, co se dobře orientuje ve všech těchto základních konstrukcích nebo obvodových modulech, může se každý nově příchozí v poli naučit tyto moduly navzájem integrovat, aby získal řadu dalších zajímavých obvodů nebo dosáhl specializované obvodové aplikace.

Pokud máte další dotazy týkající se těchto základních konceptů elektroniky nebo ohledně toho, jak se připojit k těmto modulům pro specifické potřeby, neváhejte komentovat a diskutovat o tématech.