Miej obsesję na punkcie podstawowej elektroniki!!!!!: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Kiedy mówimy o elektronice, nasza rozmowa może obejmować szeroki obszar. Zaczynając od najbardziej prymitywnych lamp próżniowych (lamp tranzystorowych), a nawet z powrotem do przewodzenia lub ruchu elektronów i może zakończyć się najbardziej wyrafinowanymi obwodami, które są teraz osadzone w pojedynczy chip lub kilka z nich ponownie osadzonych w innym. Ale zawsze pomocne będzie trzymanie się bardziej podstawowych koncepcji, które pomogły nam zbudować najbardziej wymagające, jak widzimy dzisiaj. Z moich obserwacji zorientowałem się, że tak wiele osób, które zaczynają myśleć o elektronice, jakoś zacznie swoje hobbystyczne projekty od układów scalonych lub coraz częściej od zmontowanych modułów takich jak płytka arduino, moduły Bluetooth, moduły RF itp…

W związku z tą tendencją brakuje im prawdziwej ZABAWY i WRAŻENIA elektroniki. Dlatego tutaj postaram się przekazać moje pomysły, które pomogą czytelnikom zachęcić się do spojrzenia na elektronikę w szerszej perspektywie.

Mówilibyśmy o dwóch LEGENDARNYCH i REWOLUCYJNYCH podstawowych elementach elektroniki:

REZYSTORY I TRANZYSTORY. Te opisy nie opierają się wyłącznie na formułach lub teoriach, które zwykle robimy na naszych zajęciach na papierze, zamiast tego postaramy się połączyć je z pewnymi zawiłymi faktami w podejściu praktycznym, które, jak sądzę, z pewnością zachwycą naszych znajomych.

Zacznijmy odkrywać zabawną esencję elektroniki……..

Krok 1: REZYSTORY

Rezystor jest jednym z najbardziej znanych elementów wśród hobbystów. Rezystory znają wszyscy. Jak wynika z samej nazwy, rezystory to te elementy, które będą opierać się przepływowi przez nie prądu. Ponieważ opierają się przepływowi prądu, a także jego wartość rezystancji będąca stała, napięcie w poprzek będzie zapewnione przez równanie V = IR, które jest naszym cudownym prawem omów. Wszystko to są jasne pojęcia.

Teraz czas na trudną analizę….tylko dla zabawy

Mamy 9-woltową baterię radiową i 3 omowy rezystor. Kiedy podłączymy ten rezystor do baterii, jak pokazano na rysunku, z pewnością otrzymamy przepływ prądu, jak pokazano. Jaka ilość prądu popłynie?

Tak, nie ma wątpliwości, z naszego własnego prawa omów odpowiedź będzie I=V/R=9/3=3 ampery.

Co?

W rzeczywistości bateria jest w stanie dostarczyć tylko niewielką ilość prądu przy 9 woltach. Powiedzmy, że przy 9 woltach da 100 miliamperów prądu. Zgodnie z prawem omów rezystor musi mieć przynajmniej 90 omów, aby zrównoważyć przepływ. Każda rezystancja poniżej tej wartości obniżyłaby napięcie na akumulatorze i zwiększyła prąd, aby zrównoważyć prawo omów. Więc kiedy podłączymy rezystor 3 ohm, napięcie na akumulatorze spadnie do V = 0,1 * 3 = 0,3 wolta (gdzie 0,1 to 100 miliamperów, czyli maksymalny prąd akumulatora). Tak więc dosłownie zwieramy akumulator, co wkrótce całkowicie go rozładuje i sprawi, że stanie się bezużyteczny.

Tak więc musimy myśleć poza zwykłymi równaniami.

Krok 2: Rezystory do pomiarów bocznikowych

Rezystory można wykorzystać do pomiaru natężenia prądu przepływającego przez obciążenie, jeśli nie mamy amperomierza.

rozważ obwód, jak pokazano powyżej. Obciążenie jest podłączone do akumulatora 9 V. Jeśli obciążenie jest urządzeniem o małej mocy, załóżmy, że przepływający przez nie prąd wynosi 100 miliamperów (lub 0,1 ampera). Teraz poznaj dokładną ilość przepływającego przez niego prądu możemy użyć rezystora. Jak pokazano na rysunku, gdy rezystor 1 om jest podłączony szeregowo do obciążenia, mierząc spadek napięcia na rezystorze 1 om możemy uzyskać dokładną wartość prądu z prawa omów. Oznacza to, że prąd będzie wynosił I=V/R, tutaj R=1 om. Więc I=V. W ten sposób napięcie na rezystorze zapewni prąd płynący przez obwód. Jedną rzeczą do zapamiętania jest to, że, gdy połączymy rezystor szeregowo, następuje spadek napięcia na rezystorze. Wartość rezystora jest tak określona, że spadek nie jest tak duży, aby wpłynąć na normalne działanie obciążenia. Dlatego musimy mieć niejasne wyobrażenie o zasięgu prądu, jaki byłby pobierany przez obciążenie, które możemy nabyć poprzez praktykę i zdrowy rozsądek.

Możemy również użyć tego rezystora szeregowego jako bezpiecznika. Oznacza to, że jeśli rezystor 1 om ma moc znamionową 1 wata, oznacza to, że maksymalna ilość prądu, który może przez niego przepływać, wyniesie 1 amper (z równania mocy (W) W=I*I*R). Tak więc, jeśli obciążenie ma maksymalny prąd o wartości 1 ampera, rezystor będzie działał jak bezpiecznik, a jeśli do obwodu wejdzie jakikolwiek prąd o natężeniu większym niż 1 amper, rezystor wybuchnie i stanie się otwarty obwodu, chroniąc w ten sposób obciążenie przed uszkodzeniami spowodowanymi nadmiernym prądem.

Krok 3: TRANZYSTORY

Tranzystory to super bohaterowie w elektronice. Bardzo kocham tranzystory. Są głównym rewolucyjnym elementem, który zrewolucjonizował całą dziedzinę elektroniki. Każdy miłośnik elektroniki musi nawiązać silną przyjaźń z tranzystorami. Są w stanie stworzyć bardzo długą listę odmian elektronicznych Funkcje.

Na początek każdy byłby zaznajomiony z definicją, że „tranzystor oznacza rezystancję przenoszenia”. Jest to niesamowita zdolność tranzystorów. w sekcji wejściowej (zwykle linia bazowa-emiter).

Zasadniczo istnieją dwa rodzaje tranzystorów: tranzystory npn i tranzystory pnp, jak pokazano na rysunku.

Tranzystory te połączone z różnymi cenionymi opornikami będą tworzyć liczne obwody logiczne, które stanowią nawet twardy kręgosłup współczesnego projektowania wnętrz chipów procesora.

Krok 4: Tranzystory Npn

Ogólnie mówi się, że tranzystor npn włącza się, podając dodatni potencjał (napięcie) u podstawy. Tak, to prawda. Ale w szerszej perspektywie moglibyśmy to opisać w następujący sposób.

Gdy podstawa tranzystora jest wyższa o 0,7 V (napięcie) w stosunku do emitera tranzystora, wówczas tranzystor będzie w stanie włączonym i prąd będzie płynął ścieżką kolektor-emiter do ziemi.

Powyższy punkt bardzo mi pomaga w rozwiązaniu prawie wszystkich powszechnie spotykanych tranzystorowych obwodów logicznych. Przedstawiono to na powyższym rysunku. Polaryzacja i ścieżka przepływu prądu zapewnią znacznie bardziej przyjazność naszemu tranzystorowi.

Kiedy zapewnimy ten wysoki poziom 0,7 V u podstawy, spowoduje to przepływ prądu od podstawy do emitera i nazywa się to prądem bazy (Ib). Ten prąd pomnożony przez wzmocnienie prądu zapewni przepływ prądu kolektora.

Praca wygląda następująco:

Kiedy po raz pierwszy ustawimy 0,7 na podstawie, tranzystor jest włączony, a prąd zaczyna płynąć przez obciążenie. Jeśli w jakiś sposób napięcie na podstawie i emiterze zostanie zwiększone, aby zrekompensować, że tranzystor będzie płynął mniej prądu bazy, utrzymując w ten sposób napięcie na poziomie 0,7, ale w przeciwieństwie do tego prąd kolektora również maleje, a prąd przepływający przez obciążenie maleje, w efekcie napięcie na obciążeniu również spada. To pokazuje, że gdy napięcie na podstawie wzrośnie, napięcie na obciążeniu spadnie a zatem ujawnia to odwrotny charakter przełączania tranzystorów.

Podobnie, jeśli napięcie spadnie (ale powyżej 0,7), wówczas prąd wzrośnie przy podstawie, a tym samym wzrośnie na kolektorze i przez obciążenie, zwiększając w ten sposób napięcie na obciążeniu. Tak więc zmniejszenie w podstawie doprowadzi do wzrostu napięcia na wyjście, które ujawnia również odwróconą naturę przełączania tranzystorów.

Krótko mówiąc, dążenie bazy do utrzymania różnicy napięć 0,7 jest przez nas stosowane pod nazwą Amplification.

Krok 5: Tranzystor Pnp

Podobnie jak w przypadku tranzystora npn, o tranzystorze pnp powszechnie mówi się, że poprzez podanie ujemnej wartości bazy tranzystor będzie WŁĄCZONY.

W inny sposób, gdy napięcie bazowe jest o 0,7 wolta niższe lub mniejsze niż napięcie emitera, wtedy prąd przepływa przez linię kolektora emitera, a obciążenie jest zasilane prądem. Jest to zilustrowane na rysunku.

Tranzystor pnp służy do przełączania dodatniego napięcia na obciążenie, a tranzystory npn do przełączania masy na obciążenie.

Podobnie jak w przypadku npn, gdy zwiększymy różnicę między emiterem a podstawą, złącze podstawy będzie dążyć do utrzymania różnicy 0,7 wolta, zmieniając ilość prądu przez nią przepływającego.

W ten sposób, dostosowując ilość przepływającego przez niego prądu zgodnie ze zmianami napięcia, tranzystor może regulować równowagę między wejściem a wyjściem, co czyni je bardzo wyjątkowymi w zastosowaniach.

Krok 6: Wniosek

Wszystkie powyższe pomysły są bardzo podstawowe i znane wielu moim znajomym. Ale wierzę, że przydałoby się to przynajmniej jednej osobie z dziedziny elektroniki. Zawsze pociągają mnie takie bardzo podstawowe pomysły, które pomagają do rozwiązywania i inżynierii wstecznej wielu obwodów, dzięki którym, jak sądzę, moglibyśmy zyskać dużo doświadczenia i zabawy.

Życzę wszystkim moim przyjaciołom dobrych życzeń. Dziękuję.