Основные электронные схемы - Руководство по электронике для начинающих

В статье ниже всесторонне обсуждаются все основные факты, теории и информация относительно работы и использования обычных электронных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, транзисторы, полевые МОП-транзисторы, UJT, симисторы, тиристоры.

Различные небольшие базовые электронные схемы, описанные здесь, могут эффективно применяться как строительные блоки или модули для создания многокаскадных схем путем объединения конструкций друг с другом.

Мы начнем обучение с резисторов и попытаемся разобраться в их работе и применении.

Но прежде чем мы начнем, давайте быстро подведем итоги различных электронных символов, которые будут использоваться в схемах этой статьи.

Как работают резисторы

В функция резисторов должно оказывать сопротивление потоку тока. Единица сопротивления - Ом.

Когда к резистору сопротивлением 1 Ом приложена разность потенциалов 1 В, в соответствии с законом Ома будет протекать ток 1 А.

Напряжение (В) действует как разность потенциалов на резисторе (R).

Ток (I) представляет собой поток электронов через резистор (R).

Если мы знаем значения любых двух этих трех элементов V, I и R, значение 3-го неизвестного элемента можно легко вычислить, используя следующий закон Ома:

V = I x R, или I = V / R, или R = V / I

Когда ток течет через резистор, он рассеивает мощность, которую можно рассчитать по следующим формулам:

P = V X I, или P = I^двах R

Результатом приведенной выше формулы будет ватт, что означает, что единицей мощности является ватт.

Всегда важно убедиться, что все элементы формулы выражены в стандартных единицах измерения. Например, если используется милливольт, его необходимо преобразовать в вольты, аналогично миллиамперам следует преобразовать в амперы, а миллиом или килоОм следует преобразовать в Ом при вводе значений в формулу.

Для большинства применений мощность резистора составляет 1/4 Вт 5%, если иное не указано для особых случаев, когда ток исключительно высок.

Резисторы при последовательном и параллельном подключении

Значения резисторов можно настроить на различные индивидуальные значения, добавляя различные значения в последовательных или параллельных сетях. Однако результирующие значения таких сетей должны быть точно рассчитаны по формулам, приведенным ниже:

Как использовать резисторы

Резистор обычно используется для ограничить ток через последовательную нагрузку, такую ​​как лампа, светодиод, аудиосистема, транзистор и т. д., чтобы защитить эти уязвимые устройства от ситуаций перегрузки по току.

В приведенном выше примере ток через светодиод можно рассчитать по закону Ома. Однако светодиод может не начать светиться должным образом до тех пор, пока не будет приложен его минимальный уровень прямого напряжения, который может находиться в диапазоне от 2 В до 2,5 В (для КРАСНОГО светодиода), поэтому формула, которая может применяться для расчета тока через светодиод, будет быть

I = (6 - 2) / R

Потенциальный делитель

Резисторы можно использовать как потенциальные делители , для снижения напряжения питания до желаемого более низкого уровня, как показано на следующей диаграмме:

Однако такие резистивные делители можно использовать для генерации опорных напряжений только для источников с высоким импедансом. Выход не может использоваться для непосредственного управления нагрузкой, поскольку задействованные резисторы значительно снизят ток.

Схема моста Уитстона

Сеть мостов Уитстона - это схема, которая используется для измерения значений резисторов с большой точностью.

Принципиальная схема мостовой сети Wheatsone показана ниже:

Рабочие детали моста Уитстона и способы получения точных результатов с использованием этой сети объяснены на диаграмме выше.

Прецизионная схема моста Уитстона

Схема моста Уитстона, показанная на следующем рисунке, позволяет пользователю измерить номинал неизвестного резистора (R3) с очень высокой точностью. Для этого номинал известных резисторов R1 и R2 тоже должен быть точным (тип 1%). R4 должен быть потенциометром, который можно было бы точно откалибровать для предполагаемых показаний. R5 может быть предустановленным, позиционируемым как стабилизатор тока от источника питания. Резистор R6 и переключатель S1 работают как шунтирующая сеть для обеспечения адекватной защиты счетчика M1. Чтобы начать процедуру тестирования, пользователь должен регулировать R4 до тех пор, пока на измерителе M1 не будет получено нулевое показание. Условие состоит в том, что R3 будет равно настройке R4. Если R1 не идентичен R2, то для определения значения R3 можно использовать следующую формулу. R3 = (R1 x R4) / R2

Конденсаторы

Конденсаторы работают за счет накопления электрического заряда внутри пары внутренних пластин, которые также образуют выводы элемента. Единица измерения конденсаторов - Фарад.

Конденсатор номиналом 1 Фарад при подключении к источнику питания 1 В сможет хранить заряд 6,28 x 10¹⁸электроны.

Однако в практической электронике конденсаторы в Фарадах считаются слишком большими и никогда не используются. Вместо этого используются конденсаторы гораздо меньшего размера, такие как пикофарады (пФ), нанофарады (нФ) и микрофарады (мкФ).

Взаимосвязь между указанными выше блоками можно понять из следующей таблицы, и ее также можно использовать для преобразования одной единицы в другую.

• 1 Фарад = 1 Ф
• 1 мкФ = 1 мкФ = 10^-6F
• 1 нанофарад = 1 нФ = 10^-9F
• 1 пикофарад = 1 пФ = 10^-12F
• 1 мкФ = 1000 нФ = 1000000 пФ

Зарядка и разрядка конденсаторов

Конденсатор мгновенно заряжается, если его выводы подключены к соответствующему источнику напряжения.

В процесс зарядки может быть замедлен или замедлен путем добавления резистора последовательно со входом питания, как показано на диаграммах выше.

Процесс разгрузки также аналогичен, но в обратном порядке. Конденсатор мгновенно разрядится, если его выводы замкнуть вместе. Процесс разряда можно пропорционально замедлить, добавив резистор последовательно с выводами.

Конденсатор в серии

Конденсаторы можно добавлять последовательно, соединив их выводы друг с другом, как показано ниже. Для поляризованных конденсаторов соединение должно быть таким, чтобы анод одного конденсатора соединялся с катодом другого конденсатора и так далее. Для неполярных конденсаторов выводы могут быть подключены любым способом.

При последовательном соединении значение емкости уменьшается, например, когда два конденсатора емкостью 1 мкФ соединены последовательно, результирующее значение становится 0,5 мкФ. Кажется, это полная противоположность резисторам.

При последовательном подключении он суммирует номинальное напряжение или значения напряжения пробоя конденсаторов. Например, когда два конденсатора номиналом 25 В подключены последовательно, их диапазон допуска по напряжению складывается и увеличивается до 50 В.

Конденсаторы параллельно

Конденсаторы также можно подключить параллельно, соединив их общие выводы, как показано на схеме выше. Для поляризованных конденсаторов клеммы с одинаковыми полюсами должны быть соединены друг с другом, для неполярных конденсаторов это ограничение можно игнорировать. При параллельном подключении результирующая общая емкость конденсаторов увеличивается, что прямо противоположно в случае резисторов.

Важный: Заряженный конденсатор может значительно долго удерживать заряд между своими выводами. Если напряжение достаточно высокое, в диапазоне 100 В и выше может вызвать болезненный шок при прикосновении к проводам. При меньших уровнях напряжения может хватить мощности даже для расплавления небольшого куска металла, когда металл помещается между выводами конденсатора.

Как использовать конденсаторы

Фильтрация сигналов : Конденсатор можно использовать для фильтрующие напряжения несколькими способами. При подключении к источнику переменного тока он может ослабить сигнал, заземлив часть его содержимого и допустив среднее приемлемое значение на выходе.

Блокировка постоянного тока: Конденсатор может использоваться в последовательном соединении для блокировки постоянного напряжения и пропускания через него переменного или пульсирующего постоянного тока. Эта функция позволяет звуковому оборудованию использовать конденсаторы на своих входах / выходах, чтобы обеспечить прохождение звуковых частот и предотвратить попадание нежелательного постоянного напряжения в линию усиления.

Фильтр источника питания: Конденсаторы также работают как Фильтры питания постоянного тока в цепях питания. В источнике питания после выпрямления сигнала переменного тока результирующий постоянный ток может быть полон пульсаций. Конденсатор большой емкости, подключенный к этому напряжению пульсаций, приводит к значительной фильтрации, в результате чего колеблющийся постоянный ток становится постоянным постоянным током, а пульсации уменьшаются до величины, определяемой номиналом конденсатора.

Как сделать интегратор

Функция интеграторной схемы состоит в том, чтобы преобразовать прямоугольный сигнал в треугольную форму волны через резистор, конденсатор или RC сеть , как показано на рисунке выше. Здесь мы можем видеть, что резистор находится на стороне входа и подключен последовательно с линией, в то время как конденсатор подключен на стороне выхода, через выходной конец резистора и линию заземления.

RC-компоненты действуют в схеме как элемент постоянной времени, произведение которого должно быть в 10 раз больше периода входного сигнала. В противном случае это может привести к уменьшению амплитуды выходной треугольной волны. В таких условиях схема будет работать как фильтр нижних частот, блокирующий высокочастотные входы.

Как сделать дифференциатор

Функция схемы дифференциатора состоит в том, чтобы преобразовать прямоугольный входной сигнал в форму волны с пиками, имеющую резкий нарастающий и медленный спад. Значение постоянной времени RC в этом случае должно составлять 1/10 входных циклов. Цепи дифференциатора обычно используются для генерации коротких и резких импульсов запуска.

Понимание диодов и выпрямителей

Диоды и выпрямители относятся к категории полупроводниковые приборы , которые предназначены для пропускания тока только в одном указанном направлении, в то время как блокируются в противоположном направлении. Однако диодные или диодные модули не начнут пропускать ток или проводить до тех пор, пока не будет достигнут необходимый минимальный уровень прямого напряжения. Например, кремниевый диод будет проводить только тогда, когда приложенное напряжение будет выше 0,6 В, тогда как германиевый диод будет проводить минимум 0,3 В. Если два диода соединены последовательно, то это требование прямого напряжения также удвоится до 1,2 В, и так далее.

Использование диодов в качестве понижающего устройства

Как мы обсуждали в предыдущем абзаце, диодам требуется около 0,6 В, чтобы начать проводить, это также означает, что диод снизит этот уровень напряжения на своем выходе и земле. Например, если приложено 1 В, диод будет вырабатывать на своем катоде 1-0,6 = 0,4 В.

Эта особенность позволяет использовать диоды в качестве капельница напряжения . Любого желаемого падения напряжения можно добиться, последовательно подключив соответствующее количество диодов. Следовательно, если 4 диода соединены последовательно, это создаст на выходе 0,6 x 4 = 2,4 В и так далее.

Формула для расчета этого приведена ниже:

Выходное напряжение = Входное напряжение - (количество диодов x 0,6)

Использование диода в качестве регулятора напряжения

Диоды из-за их функции падения напряжения в прямом направлении также могут использоваться для генерации стабильных опорных напряжений, как показано на прилагаемой диаграмме. Выходное напряжение можно рассчитать по следующей формуле:

R1 = (Vin - Vout) / I

Убедитесь, что номинальная мощность компонентов D1 и R1 соответствует мощности нагрузки. Они должны быть рассчитаны как минимум в два раза больше нагрузки.

Конвертер треугольника в синусоиду

Диоды также могут работать как преобразователь треугольной волны в синусоидальную волну , как показано на диаграмме выше. Амплитуда выходной синусоидальной волны будет зависеть от количества диодов, включенных последовательно с D1 и D2.

Пиковый вольтметр

Диоды также могут быть настроены для получения показаний пикового напряжения на вольтметре. Здесь диод работает как полуволновой выпрямитель, позволяя полупериодам частоты заряжать конденсатор C1 до пикового значения входного напряжения. Затем измеритель показывает это пиковое значение через его отклонение.

Защита от обратной полярности

Это одно из самых распространенных применений диодов, в которых диод используется для защиты схемы от случайного обратного подключения питания.

Защита от ЭДС и переходных процессов

Когда индуктивная нагрузка переключается через драйвер транзистора или ИС, в зависимости от значения его индуктивности, эта индуктивная нагрузка может генерировать обратную ЭДС высокого напряжения, также называемую обратными переходными процессами, которые могут иметь потенциал, вызывающий мгновенное разрушение транзистора драйвера или IC. Диод, установленный параллельно нагрузке, может легко избежать этой ситуации. Диоды в этой конфигурации известны как обгонный диод.

В устройстве защиты от переходных процессов диод обычно подключается к индуктивной нагрузке, чтобы обеспечить обход обратного переходного процесса от индуктивного переключения через диод.

Это нейтрализует всплеск или переходный процесс путем короткого замыкания через диод. Если диод не используется, переходный процесс обратной ЭДС будет проходить через транзистор драйвера или схему в обратном направлении, вызывая мгновенное повреждение устройства.

Протектор счетчика

Измеритель с подвижной катушкой может быть очень чувствительным прибором, который может быть серьезно поврежден при изменении направления подачи питания. Параллельно подключенный диод может защитить счетчик от этой ситуации.

Ограничитель формы волны

Диод может использоваться для срезания и отсечения пиков формы сигнала, как показано на приведенной выше диаграмме, и создания выходного сигнала с уменьшенной формой сигнала среднего значения. Резистор R2 может быть горшком для регулировки уровня ограничения.

Полноволновой клипер

Первая схема ограничителя имеет возможность ограничивать положительную часть сигнала. Для обеспечения ограничения обоих концов входного сигнала можно использовать два диода параллельно с противоположной полярностью, как показано выше.

Полуволновой выпрямитель

Когда диод используется в качестве полуволнового выпрямителя с входом переменного тока, он блокирует половину обратных входных циклов переменного тока и позволяет только другой половине проходить через него, создавая выходы полуволнового цикла, отсюда и название полуволновой выпрямитель.

Поскольку полупериод переменного тока удаляется диодом, выход становится постоянным, и схема также называется схемой полуволнового преобразователя постоянного тока. Без фильтрующего конденсатора на выходе будет пульсирующая полуволна постоянного тока.

Предыдущая диаграмма может быть изменена с использованием двух диодов для получения двух отдельных выходов с противоположными половинами переменного тока, выпрямленного на соответствующие полярности постоянного тока.

Полноволновой выпрямитель

Двухполупериодный ректификатор или мостовой выпрямитель представляет собой схему, построенную с использованием 4 выпрямительных диодов в мостовой конфигурации, как показано на рисунке выше. Особенностью этой схемы мостового выпрямителя является то, что она способна преобразовывать как положительные, так и отрицательные полупериоды входа в полнополупериодный выход постоянного тока.

Пульсирующий постоянный ток на выходе моста будет иметь частоту вдвое больше входного переменного тока из-за включения отрицательного и положительного импульсов полупериода в одну положительную цепочку импульсов.

Модуль удвоения напряжения

Диоды также могут быть выполнены в виде двойное напряжение каскадированием пары диодов с парой электролитических конденсаторов. Вход должен быть в форме пульсирующего постоянного или переменного тока, в результате чего на выходе будет примерно в два раза больше напряжения, чем на входе. Частота пульсации на входе может быть от Генератор IC 555 .

Удвоитель напряжения с использованием мостового выпрямителя

Удвоитель напряжения постоянного тока можно также реализовать с использованием мостового выпрямителя и пары конденсаторов электролитического фильтра, как показано на приведенной выше схеме. Использование мостового выпрямителя приведет к более высокой эффективности эффекта удвоения по току по сравнению с предыдущим каскадным удвоителем.

Напряжение четырехкратное

Выше объяснено умножитель напряжения схемы спроектированы так, чтобы генерировать в 2 раза больший выходной сигнал, чем пиковые уровни входного сигнала, однако, если приложению требуются еще более высокие уровни умножения, порядка в 4 раза большего напряжения, тогда можно применить эту схему учетверения напряжения.

Здесь схема сделана с использованием 4-х каскадных диодов и конденсаторов для получения на выходе напряжения в 4 раза большего, чем пика входной частоты.

Диод ИЛИ Затвор

Диоды могут быть подключены для имитации логического элемента ИЛИ, используя схему, как показано выше. В соседней таблице истинности показана выходная логика в ответ на комбинацию двух логических входов.

NOR Gate с использованием диодов

Как и вентиль ИЛИ, вентиль ИЛИ-НЕ может быть воспроизведен с помощью пары диодов, как показано выше.

И Gate NAND Gate с использованием диодов

Также возможно реализовать другие логические элементы, такие как вентиль И и вентиль И-НЕ, с использованием диодов, как показано на приведенных выше схемах. Таблицы истинности, показанные рядом с диаграммами, обеспечивают точный требуемый логический отклик от установок.

Модули цепей на стабилитронах

Разница между выпрямителем и стабилитрон заключается в том, что выпрямительный диод всегда будет блокировать обратный потенциал постоянного тока, в то время как стабилитрон будет блокировать обратный потенциал постоянного тока только до тех пор, пока не будет достигнут его порог пробоя (значение напряжения стабилитрона), а затем он полностью включится и позволит пройти постоянному току. через это полностью.

В прямом направлении стабилитрон будет действовать так же, как выпрямительный диод, и позволит напряжению проводить, как только будет достигнуто минимальное прямое напряжение 0,6 В. Таким образом, стабилитрон можно определить как чувствительный к напряжению переключатель, который проводит и включается, когда достигается определенный порог напряжения, который определяется значением пробоя стабилитрона.

Например, стабилитрон на 4,7 В начнет работать в обратном порядке, как только будет достигнуто значение 4,7 В, в то время как в прямом направлении ему потребуется только потенциал 0,6 В. График ниже быстро подводит итог объяснения для вас.

Стабилитрон напряжения стабилизатора

Стабилитрон можно использовать для создания стабилизированные выходы напряжения как показано на прилагаемой схеме, с помощью ограничительного резистора. Ограничительный резистор R1 ограничивает максимально допустимый ток стабилитрона и защищает его от сгорания из-за перегрузки по току.

Модуль индикатора напряжения

Поскольку стабилитроны доступны с различными уровнями напряжения пробоя, это средство можно использовать для создания эффективных, но простых индикатор напряжения используя соответствующий стабилитрон, как показано на диаграмме выше.

Переключатель напряжения

Стабилитроны также могут использоваться для смещения уровня напряжения на какой-либо другой уровень с помощью подходящих значений стабилитрона в соответствии с потребностями приложения.

Ограничитель напряжения

Стабилитроны, являющиеся переключателем, управляемым напряжением, могут быть применены для ограничения амплитуды сигнала переменного тока до более низкого желаемого уровня в зависимости от его номинального значения пробоя, как показано на диаграмме выше.

Модули схем биполярных переходных транзисторов (BJT)

Биполярные переходные транзисторы или БЮТ являются одними из наиболее важных полупроводниковых устройств в семействе электронных компонентов, и они образуют строительные блоки почти для всех электронных схем.

BJT - это универсальные полупроводниковые устройства, которые можно конфигурировать и адаптировать для реализации любого желаемого электронного приложения.

В следующих параграфах представлена ​​подборка схем приложения BJT, которые могут использоваться в качестве схемных модулей для создания бесчисленных различных специализированных схемных приложений в соответствии с требованиями пользователя.

Давайте обсудим их подробно с помощью следующих дизайнов.

ИЛИ Модуль ворот

Используя пару BJT и несколько резисторов, можно быстро разработать схему логического элемента ИЛИ для реализации ИЛИ. логические выходы в ответ на различные комбинации входной логики согласно таблице истинности, показанной на диаграмме выше.

Модуль ворот NOR

С некоторыми подходящими модификациями описанная выше конфигурация логического элемента ИЛИ может быть преобразована в схему логического элемента ИЛИ-НЕ для реализации указанных логических функций ИЛИ-ИЛИ.

И Модуль ворот

Если у вас нет быстрого доступа к логической ИС логического элемента И, то, вероятно, вы можете настроить пару BJT для создания схемы логического элемента И и для выполнения вышеуказанных логических функций И.

Модуль NAND Gate

Универсальность BJT позволяет BJT создавать любую желаемую логическую функциональную схему, и Ворота NAND приложение не исключение. Опять же, используя пару BJT, вы можете быстро построить и задействовать логическую схему логического элемента NAND, как показано на рисунке выше.

Транзистор как переключатели

Как показано на диаграмме выше, BJT можно просто использовать как выключатель постоянного тока для включения / выключения соответствующей номинальной нагрузки. В показанном примере механический переключатель S1 имитирует логический высокий или низкий вход, который заставляет BJT включать / выключать подключенный светодиод. Поскольку показан NPN-транзистор, положительное соединение S1 приводит к тому, что BJT-переключатель включает светодиод в левой цепи, в то время как в правой цепи светодиод выключается, когда S1 находится в положительном положении переключателя.

Инвертор напряжения

Переключатель BJT, как объяснено в предыдущем абзаце, также может быть подключен как инвертор напряжения, то есть для создания выходной характеристики, противоположной входной. В приведенном выше примере выходной светодиод включается при отсутствии напряжения в точке A и выключается при наличии напряжения в точке A.

Модуль усилителя BJT

BJT может быть сконфигурирован как простой напряжение / ток усилитель мощности для усиления небольшого входного сигнала до гораздо более высокого уровня, эквивалентного используемому напряжению питания. Схема представлена ​​на следующей диаграмме.

Модуль драйвера реле BJT

В транзисторный усилитель объясненное выше может использоваться для таких приложений, как драйвер реле , в котором реле с более высоким напряжением может срабатывать через крошечное напряжение входного сигнала, как показано на приведенном ниже изображении. Реле может срабатывать в ответ на входной сигнал, полученный от определенного датчика или детектора низкого уровня сигнала, такого как LDR , Микрофон, МОСТ , LM35 , термистор, ультразвуковой и т.п.

Модуль контроллера реле

Всего два BJT могут быть подключены как реле мигалкой как показано на изображении ниже. Схема будет включать / выключать реле с определенной частотой, которую можно регулировать с помощью двух переменных резисторов R1 и R4.

Модуль драйвера светодиода постоянного тока

Если вы ищете дешевую, но чрезвычайно надежную схему контроллера тока для вашего светодиода, вы можете быстро построить ее, используя конфигурацию из двух транзисторов, как показано на следующем изображении.

Модуль усилителя звука 3 В

Этот Усилитель звука 3 В может применяться в качестве выходного каскада для любой звуковой системы, такой как радио, микрофон, микшер, сигнализация и т. д. Основным активным элементом является транзистор Q1, а входные выходные трансформаторы действуют как дополнительные каскады для генерации аудиоусилителя с высоким коэффициентом усиления.

Модуль двухступенчатого усилителя звука

Для более высокого уровня усиления можно использовать двухтранзисторный усилитель, как показано на этой схеме. Здесь на входной стороне включен дополнительный транзистор, хотя входной трансформатор был исключен, что сделало схему более компактной и эффективной.

Модуль усилителя микрофона

На изображении ниже показан базовый предусилитель схемный модуль, который может использоваться с любым стандартом электретный микрофон для повышения его небольшого сигнала 2 мВ до более высокого уровня 100 мВ, который может быть просто подходящим для интеграции с усилителем мощности.

Модуль аудиомикшера

Если у вас есть приложение, в котором два разных аудиосигнала необходимо смешать и объединить вместе в один выход, тогда следующая схема будет работать нормально. Для реализации он использует один BJT и несколько резисторов. Два переменных резистора на входе определяют количество сигнала, которое может быть смешано между двумя источниками для усиления с желаемым соотношением.

Модуль Simple Oscillator

An осциллятор фактически является генератором частоты, который можно использовать для создания музыкального тона через динамик. Самый простой вариант такой схемы генератора показан ниже с использованием всего лишь пары BJT. R3 управляет выходной частотой генератора, который также изменяет тон звука в динамике.

Модуль осциллятора LC

В приведенном выше примере мы изучили транзисторный генератор на основе RC. Следующее изображение объясняет простой одиночный транзистор, На базе LC или модуль цепи генератора на основе индуктивности, емкости. Детали индуктора приведены на схеме. Предустановку R1 можно использовать для изменения частоты тона от генератора.

Схема метронома

Мы уже изучили несколько метроном схемы, представленные ранее на веб-сайте, простая двухтранзисторная схема метронома показана ниже.

Логический зонд

К схема логического датчика является важным элементом оборудования для устранения серьезных неисправностей печатной платы. Устройство может быть построено с использованием как минимум одного транзистора и нескольких резисторов. Полный дизайн показан на следующей диаграмме.

Модуль цепи регулируемой сирены

Очень полезный и мощная сирена можно создать, как показано на следующей диаграмме. Схема использует всего два транзистора для генерации звук сирены нарастающего и падающего типа , который можно переключать с помощью S1. Переключатель S2 выбирает частотный диапазон тона, более высокая частота будет генерировать более резкий звук, чем более низкие частоты. R4 позволяет пользователю еще больше изменять тон в выбранном диапазоне.

Модуль генератора белого шума

Белый шум - это звуковая частота, которая генерирует низкочастотный шипящий звук, например звук, который слышен во время постоянного сильного дождя, или от ненастроенной FM-станции, или от телевизора, не подключенного к кабельному соединению, высокоскоростной вентилятор и т. д.

Вышеупомянутый одиночный транзистор будет генерировать аналогичный вид белого шума, когда его выход подключен к подходящему усилителю.

Модуль Switch Debouncer

Этот переключатель защиты от дребезга может использоваться с кнопочным переключателем, чтобы гарантировать, что цепь, которая управляется кнопкой, никогда не дребезжит или не нарушается из-за переходных процессов напряжения, генерируемых при отпускании переключателя. Когда переключатель нажат, выход становится 0 В. мгновенно и при отпускании выход становится высоким в медленном режиме, не вызывая никаких проблем для подключенных каскадов схемы.

Малый модуль передатчика AM

Этот небольшой беспроводной AM-передатчик с одним транзистором может отправлять частотный сигнал на AM радио держитесь на некотором расстоянии от устройства. Катушка может быть любой обычной антенной катушкой AM / MW, также известной как антенная катушка с рамкой.

Модуль частотомера

Достаточно точный аналоговый частотомер модуль может быть построен с использованием схемы с одним транзистором, показанной выше. Входная частота должна составлять 1 В от пика до пика. Частотный диапазон можно регулировать, используя различные значения для C1 и соответствующим образом регулируя потенциометр R2.

Модуль генератора импульсов

Для создания полезного модуля схемы генератора импульсов, как показано на рисунке выше, требуется всего пара BJT и несколько резисторов. Ширина импульса может быть отрегулирована с использованием различных значений для C1, а R3 может использоваться для регулировки частоты импульсов.

Модуль усилителя счетчика

Этот модуль усилителя амперметра может использоваться для измерения чрезвычайно малых величин тока в диапазоне микроампер на считываемом выходе через амперметр 1 мА.

Световой активированный модуль мигалки

Светодиод начнет мигать в указанное время, как только внешний свет или внешний свет будет обнаружен через подключенный датчик освещенности. Применение этой светочувствительной мигалки может быть разнообразным и очень настраиваемым, в зависимости от предпочтений пользователя.

Вспышка, вызванная тьмой

Этот модуль очень похож, но с эффектами, противоположными приведенному выше приложению. мигает светодиод как только уровень окружающего освещения упадет почти до темноты, или как установлено схемой делителя потенциалов R1, R2.

Мигалка высокой мощности

К мигалка высокой мощности модуль может быть построен с использованием всего лишь пары транзисторов, как показано на схеме выше. Устройство будет мигать или ярко мигать подключенной лампой накаливания или галогенной лампой, и мощность этой лампы можно увеличить, соответствующим образом обновив характеристики Q2.

Светодиодный передатчик / приемник дистанционного управления

На приведенной выше схеме мы можем заметить два схемных модуля. Левый модуль работает как светодиодный передатчик частоты, а правый боковой модуль работает как схема приемника / детектора световой частоты. Когда передатчик включен и сфокусирован на световом приемнике Q1 приемника, частота передатчика определяется схемой приемника, и подключенный пьезозуммер начинает вибрировать с той же частотой. Модуль можно модифицировать множеством разных способов в соответствии с конкретными требованиями.

Модули цепей на полевых транзисторах

FET означает Полевые транзисторы которые во многих отношениях считаются высокоэффективными транзисторами по сравнению с BJT.

В следующих примерах схем мы узнаем о многих интересных схемных модулях на основе полевых транзисторов, которые можно интегрировать друг с другом для создания множества различных инновационных схем для индивидуального использования и приложений.

Переключатель FET

В предыдущих абзацах мы узнали, как использовать BJT в качестве переключателя. Точно так же полевой транзистор можно использовать как переключатель включения / выключения постоянного тока.

На рисунке выше показан полевой транзистор, сконфигурированный как переключатель для включения / выключения светодиода в ответ на входной сигнал 9 В и 0 В на его затворе.

В отличие от BJT, который может включать / выключать выходную нагрузку в ответ на входной сигнал до 0,6 В, полевой транзистор будет делать то же самое, но с входным сигналом от 9 до 12 В. Однако 0,6 В для BJT зависит от тока, и ток с 0,6 В должен быть соответственно высоким или низким по отношению к току нагрузки. В отличие от этого, ток управления входным затвором для полевого транзистора не зависит от нагрузки и может составлять всего микроампер.

Усилитель на полевых транзисторах

Подобно BJT, вы также можете подключить полевой транзистор для усиления входных сигналов с очень низким током к усиленному выходу высокого напряжения с высоким током, как показано на рисунке выше.

Модуль усилителя микрофона с высоким импедансом

Если вам интересно, как использовать полевой транзистор для построения Hi-Z или схемы усилителя MIC с высоким импедансом, то описанная выше конструкция может помочь вам в достижении цели.

Модуль микшера FET Audo

Полевой транзистор также можно использовать в качестве микшера аудиосигнала, как показано на схеме выше. Два аудиосигнала, подаваемые через точки A и B, смешиваются вместе с помощью полевого транзистора и объединяются на выходе через C4.

Модуль цепи задержки включения полевого транзистора

Достаточно высокий схема таймера задержки включения можно настроить, используя схему ниже.

Когда S1 нажат, питание сохраняется внутри конденсатора C1, и напряжение также включает полевой транзистор. Когда S1 освобождается, накопленный заряд внутри C1 продолжает удерживать полевой транзистор включенным.

Однако полевой транзистор, являющийся входным устройством с высоким импедансом, не позволяет С1 быстро разряжаться, и поэтому полевой транзистор остается включенным в течение довольно долгого времени. Между тем, пока полевой транзистор Q1 остается включенным, подключенный BJT Q2 остается выключенным из-за инвертирующего действия полевого транзистора, который удерживает базу Q2 заземленной.

Ситуация также держит зуммер выключенным. В конце концов, постепенно C1 разряжается до такой степени, что полевой транзистор не может оставаться включенным. Это изменяет состояние основания Q1, который теперь включает и активирует подключенный зуммер.

Модуль таймера задержки выключения

Этот дизайн полностью аналогичен описанной выше концепции, за исключением стадии инвертирования BJT, которой здесь нет. По этой причине полевой транзистор действует как таймер задержки выключения. Это означает, что первоначально выход остается включенным, пока конденсатор C1 разряжается, а полевой транзистор включен, и в конечном итоге, когда C1 полностью разряжен, полевой транзистор выключается и раздается звуковой сигнал.

Простой модуль усилителя мощности

Используя всего пару полевых транзисторов, можно добиться разумного мощный аудиоусилитель около 5 ватт или даже выше.

Двойной светодиодный модуль мигания

Это очень простая нестабильная схема на полевых транзисторах, которую можно использовать для попеременного мигания двух светодиодов на двух стоках полевых МОП-транзисторов. Хорошим аспектом этой нестабильности является то, что светодиоды будут переключаться с четко определенной резкой скоростью включения / выключения без какого-либо эффекта затемнения или медленное исчезновение и подъем . Частоту мигания можно регулировать с помощью потенциометра R3.

Модули цепи генератора UJT

UJT или для Однопереходный транзистор , представляет собой специальный тип транзистора, который может быть сконфигурирован как гибкий генератор с использованием внешней RC-цепи.

Базовая конструкция электронного Осциллятор на основе UJT можно увидеть на следующей диаграмме. RC-сеть R1 и C1 определяет выходную частоту устройства UJT. Увеличение значений R1 или C1 снижает частоту и наоборот.

Модуль генератора звуковых эффектов UJT

Небольшой симпатичный генератор звуковых эффектов можно построить, используя пару генераторов UJT и комбинируя их частоты. Полная принципиальная схема показана ниже.

Модуль минутного таймера

Очень полезный таймер задержки включения / выключения на одну минуту Схема может быть построена с использованием одного UJT, как показано ниже. На самом деле это схема генератора, использующая высокие значения RC для замедления частоты включения / выключения до 1 минуты.

Эта задержка может быть дополнительно увеличена путем увеличения значений компонентов R1 и C1.

Модули пьезопреобразователей

Пьезоэлектрические преобразователи представляют собой специально созданные устройства с использованием пьезоматериала, чувствительного к электрическому току.

Пьезо материал внутри пьезопреобразователя реагирует на электрическое поле, вызывая искажения в его структуре, что вызывает вибрацию устройства, что приводит к возникновению звука.

И наоборот, когда к пьезоэлектрическому преобразователю прикладывается рассчитанная механическая деформация, он механически деформирует пьезоматериал внутри устройства, в результате чего на выводах преобразователя генерируется пропорциональная величина электрического тока.

При использовании как Зуммер постоянного тока пьезоэлектрический преобразователь должен быть соединен с осциллятором для создания выходного вибрационного шума, поскольку эти устройства могут реагировать только на частоту.

Изображение показывает простой пьезо-зуммер связь с источником питания. Этот зуммер имеет внутренний генератор, реагирующий на напряжение питания.

Пьезо-зуммеры могут использоваться для индикации высокого или низкого логического уровня в цепи через следующую схему.

Модуль пьезо-тонального генератора

Пьезоэлектрический преобразователь может быть настроен для генерации непрерывного тонального сигнала низкой громкости, как показано на следующей принципиальной схеме. Пьезоустройство должно быть трехполюсным.

Модуль пьезозуммера с регулируемым тоном

На следующем рисунке ниже показаны несколько концепций зуммера с использованием пьезопреобразователей. Предполагается, что пьезоэлементы будут трехпроводными. На левой диаграмме показана резистивная конструкция для создания колебаний в пьезопреобразователе, а на правой диаграмме показана индуктивная концепция. Конструкция на основе индуктора или катушки вызывает колебания через пики обратной связи.

Модули цепи SCR

SCR или тиристоры представляют собой полупроводниковые устройства, которые ведут себя как выпрямительные диоды, но способствуют прохождению через вход внешнего сигнала постоянного тока.

Однако по своим характеристикам SCR имеют тенденцию фиксироваться при питании нагрузки постоянным током. На следующем рисунке показана простая установка, которая использует эту функцию фиксации устройства для включения и выключения нагрузки RL в ответ на нажатие переключателей S1 и S2. S1 включает нагрузку, а S2 отключает нагрузку.

Релейный модуль с активированным светом

Простой свет активирован релейный модуль может быть построен с использованием SCR, а фототранзистор , как показано на рисунке ниже.

Как только уровень освещенности на фототранзисторе превышает установленный пороговый уровень срабатывания SCR, SCR срабатывает и фиксируется, включите реле. Фиксация остается неизменной до тех пор, пока переключатель сброса S1 не будет нажат в достаточной темноте, или пока питание не будет выключено, а затем включено.

Осциллятор релаксации с использованием симисторного модуля

Простая схема релаксационного генератора может быть построена с использованием SCR и RC-цепи, как показано на схеме ниже.

Частота генератора будет воспроизводить низкочастотный тон через подключенный динамик. Частоту тона этого релаксационного генератора можно регулировать с помощью переменного резистора R1 и R2, а также конденсатора C1.

Модуль регулятора скорости двигателя переменного тока симистора

UJT обычно известен своими надежными колебательными функциями. Однако то же устройство можно использовать с симистором для включения 0 в полный контроль скорости двигателей переменного тока .

Резистор R1 действует как регулятор частоты для частоты UJT. Этот частотно-регулируемый выход переключает симистор с разной скоростью включения / выключения в зависимости от настроек R1.

Это переменное переключение симистора, в свою очередь, вызывает пропорциональное количество изменений скорости подключенного двигателя.

Буферный модуль симисторного затвора

На диаграмме выше показано, как просто симистор может быть выключен с помощью переключателя ВКЛ / ВЫКЛ, а также обеспечить безопасность симистора, используя саму нагрузку в качестве буферной ступени. R1 ограничивает ток на затворе симистора, в то время как нагрузка дополнительно обеспечивает защиту затвора симистора от внезапных переходных процессов включения и позволяет симистору включиться в режиме плавного пуска.

Модуль Triac / UJT Flasher UJT

Генератор UJT также может быть реализован как Диммер лампы переменного тока как показано на диаграмме выше.

Поток R1 используется для регулировки частоты или частоты колебаний, которая, в свою очередь, определяет скорость включения / выключения симистора и подключенной лампы.

Поскольку частота переключения слишком высока, кажется, что лампа горит постоянно, хотя ее интенсивность меняется из-за изменения среднего напряжения на ней в соответствии с переключением UJT.

Заключение

В приведенных выше разделах мы обсудили многие фундаментальные концепции и теории электроники и узнали, как сконфигурировать небольшие схемы с использованием диодов, транзисторов, полевых транзисторов и т. Д.

На самом деле существует бесчисленное множество схемных модулей, которые могут быть созданы с использованием этих основных компонентов для реализации любой желаемой идеи схемы в соответствии с заданными спецификациями.

Хорошо разбираясь во всех этих базовых конструкциях или схемных модулях, любой новичок в данной области может научиться интегрировать эти модули друг с другом для получения множества других интересных схем или для выполнения специализированного приложения схемы.

Если у вас есть дополнительные вопросы относительно этих основных концепций электроники или о том, как присоединить эти модули для конкретных нужд, пожалуйста, не стесняйтесь комментировать и обсуждать темы.