Как настроить резисторы, конденсаторы и транзисторы в электронных схемах

В этом посте мы пытаемся оценить, как настроить или подключить электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, в электронных схемах, путем правильного расчета.

Пожалуйста, прочтите мой предыдущий пост о что такое напряжение и ток , чтобы более эффективно понять изложенные ниже основные электронные факты.

Что такое резистор

- Это электронный компонент, используемый для сопротивления потоку электронов или току. Он используется для защиты электронных компонентов, ограничивая прохождение тока при повышении напряжения. Для светодиодов по той же причине требуются резисторы, включенные последовательно, чтобы они могли работать при напряжениях выше указанных. Другие активные компоненты, такие как транзисторы, МОП-транзисторы, симисторы, тиристоры, также включают резисторы по тем же причинам.

Что такое конденсатор

Это электронный компонент, который хранит определенное количество электрического заряда или просто приложенного напряжения / тока, когда его выводы подключены к соответствующим точкам питания. Компонент в основном рассчитан на несколько единиц, микрофарады и напряжение. «Микрофарада» определяет количество тока, которое он может хранить, а напряжение определяет, какое максимальное напряжение может быть приложено к нему или сохранено в нем. Номинальное напряжение критично, если оно превысит маркировку, конденсатор просто взорвется.

Способность этих компонентов к накоплению означает, что накопленная энергия становится пригодной для использования, поэтому они используются в качестве фильтров, где накопленное напряжение используется для заполнения пустых пространств или понижений напряжения в источнике питания, тем самым заполняя или сглаживая канавы в линии.

Сохраненная энергия также становится применимой, когда она медленно высвобождается через ограничивающий компонент, такой как резистор. Здесь время, затрачиваемое конденсатором на полную зарядку или полную разрядку, становится идеальным для приложений таймера, где величина конденсатора определяет временной диапазон устройства. Поэтому они используются в таймерах, осцилляторах и т. Д.

Еще одна особенность заключается в том, что как только конденсатор полностью заряжен, он отказывается пропускать больше тока / напряжения и останавливает ток через свои выводы, то есть приложенный ток проходит через его выводы только в процессе зарядки и блокируется после зарядки. процесс завершен.

Эта функция используется для моментального переключения определенного активного компонента. Например, если пусковое напряжение подается на базу транзистора через конденсатор, он будет активироваться только на определенный промежуток времени, пока конденсатор не станет полностью заряженным, после чего транзистор перестанет проводить. То же самое можно наблюдать и со светодиодом, когда он запитан через конденсатор, он загорается на долю секунды, а затем гаснет.

Что такое транзистор

Это полупроводниковый компонент с тремя выводами. Ветви могут быть подключены таким образом, что одна ветвь становится общей розеткой для напряжения, приложенного к двум другим ножкам. Общая ножка называется эмиттером, а две другие ножки называются основанием и коллектором. База получает триггер переключения относительно эмиттера, что позволяет передавать относительно большое напряжение и ток от коллектора к эмиттеру.

Такое расположение заставляет его работать как переключатель. Следовательно, любая нагрузка, подключенная к коллектору, может быть включена или выключена с относительно небольшими потенциалами в основании устройства.

Напряжения, приложенные к базе и коллектору, наконец, достигают общего назначения через эмиттер. Эмиттер подключен к земле для транзисторов типа NPN и к плюсу для транзисторов типа PNP. NPN и PNP дополняют друг друга и работают точно так же, но с использованием противоположных направлений или полярностей с напряжениями и токами.

Что такое диод:

Пожалуйста, обратитесь Эта статья для полной информации.

Что такое SCR:

Его вполне можно сравнить с транзистором, а также использовать в качестве переключателя в электронных схемах. Три вывода или ножки определены как затвор, анод и катод. Катод - это общий вывод, который становится приемным трактом для напряжений, приложенных к затвору и аноду устройства. Затвор - это точка срабатывания, которая переключает мощность, подключенную к аноду, через общую ножку катода.

Однако, в отличие от транзисторов, затвор SCR требует более высокого напряжения и тока, и, кроме того, устройство можно использовать для переключения исключительно переменного тока через его анод и катод. Следовательно, он становится полезным для переключения нагрузок переменного тока в ответ на триггеры, полученные на его затворе, но затвору потребуется чисто постоянный потенциал для реализации операций.

Реализация вышеперечисленных компонентов в практической схеме:

Как настроить резисторы, конденсаторы и транзисторы в электронных схемах ...?

Практическое использование и реализация электронных компонентов в электронных схемах - это высшая вещь, которую любой любитель электроники намерен изучить и освоить. Хотя это легче сказать, чем сделать, следующие несколько примеров помогут вам понять, как можно настроить резисторы, конденсаторы, транзисторы для построения конкретной прикладной схемы:

Поскольку тема может быть слишком большой и может занимать много места, мы будем обсуждать только одну схему, состоящую из транзистора, конденсатора, резисторов и светодиода.

В основном активный компонент занимает центральное место в электронной схеме, в то время как пассивные компоненты выполняют вспомогательную роль.

Допустим, мы хотим сделать схему датчика дождя. Поскольку транзистор является основным активным компонентом, он должен занять центральное место. Поэтому мы помещаем его прямо в центр схемы.

Три вывода транзисторов разомкнуты и требуют настройки через пассивные части.

Как объяснялось выше, эмиттер - это общий выход. Поскольку мы используем транзистор типа NPN, эмиттер должен идти на землю, поэтому мы подключаем его к земле или отрицательной шине питания схемы.

База является основным датчиком или пусковым входом, поэтому этот вход необходимо подключить к чувствительному элементу. Чувствительным элементом здесь является пара металлических клемм.

Один из выводов подключен к положительному источнику питания, а другой вывод должен быть подключен к базе транзистора.

Датчик используется для обнаружения дождевой воды. В момент, когда начинается дождь, капли воды соединяют два терминала. Поскольку вода имеет низкое сопротивление, через ее выводы начинает течь положительное напряжение на базу транзистора.

Это напряжение утечки питает базу транзистора и в процессе достигает земли через эмиттер. В тот момент, когда это происходит, согласно свойству устройства, оно открывает ворота между коллектором и эмиттером.

Это означает, что теперь, если мы подключим к коллектору положительный источник напряжения, он сразу же будет подключен к земле через свой эмиттер.

Поэтому мы подключаем коллектор транзистора к плюсу, однако мы делаем это через нагрузку, чтобы нагрузка работала с переключением, и это именно то, что мы ищем.

Быстро смоделировав описанную выше операцию, мы видим, что положительный источник питания протекает через металлические клеммы датчика, касается основания и продолжает свой путь, наконец, достигая земли, замыкая цепь базы, однако эта операция мгновенно подтягивает напряжение коллектора к земле. через эмиттер, включив нагрузку, которая здесь является зуммером. Звучит зуммер.

Эта настройка является базовой, однако она требует многих исправлений, а также может быть изменена многими различными способами.

Глядя на схему, мы обнаруживаем, что в схеме нет базового резистора, потому что вода сама действует как резистор, но что произойдет, если контакты датчика случайно закорочены, весь ток будет сброшен на базу транзистора, что приведет к его поджариванию. немедленно.

Поэтому из соображений безопасности мы добавляем резистор к базе транзистора. Однако величина базового резистора определяет, какой ток срабатывания может пройти через выводы базы / эмиттера, и, следовательно, в свою очередь влияет на ток коллектора. И наоборот, базовый резистор должен быть таким, чтобы пропускать достаточный ток от коллектора к эмиттеру, обеспечивая идеальное переключение нагрузки коллектора.

Для упрощения расчетов, как правило, мы можем предположить, что номинальное сопротивление базового резистора в 40 раз больше, чем сопротивление нагрузки коллектора.

Итак, в нашей схеме, предполагая, что нагрузка коллектора представляет собой зуммер, мы измеряем сопротивление зуммера, которое составляет, скажем, 10 кОм. 40 умножить на 10 кОм означает, что сопротивление базы должно быть где-то около 400 кОм, однако мы находим, что водонепроницаемость составляет около 50 кОм, поэтому вычитая это значение из 400 кОм, мы получаем 350 кОм, то есть номинал базового резистора, который нам нужно выбрать.

Теперь предположим, что мы хотим подключить к этой цепи светодиод вместо зуммера. Мы не можем подключить светодиод напрямую к коллектору транзистора, потому что светодиоды также уязвимы и потребуют резистора, ограничивающего ток, если рабочее напряжение выше указанного прямого напряжения.

Поэтому мы подключаем светодиод последовательно с резистором 1 кОм через коллектор и плюс вышеуказанной схемы, заменяя зуммер.

Теперь резистор, включенный последовательно со светодиодом, можно рассматривать как сопротивление нагрузки коллектора.

Таким образом, теперь сопротивление базы должно быть в 40 раз больше этого значения, что составляет 40 кОм, однако само сопротивление воды составляет 150 кОм, что означает, что сопротивление базы уже слишком велико, а это означает, что когда дождевая вода перекрывает датчик, транзистор не сможет включите светодиод ярко, он будет светиться очень тускло.

Так как же решить эту проблему?

Нам нужно сделать транзистор более чувствительным, поэтому мы подключаем другой транзистор, чтобы помочь существующему в конфигурации Дарлингтона. При таком расположении пара транзисторов становится очень чувствительной, по крайней мере в 25 раз более чувствительной, чем предыдущая схема.

В 25 раз большая чувствительность означает, что мы можем выбрать базовое сопротивление, которое может быть в 25 + 40 = от 65 до 75 раз больше сопротивления коллектора, мы получаем максимальный диапазон от 75 до 10 = 750 кОм, поэтому это можно принять как общее значение базы. резистор.

Вычитая водонепроницаемость 150 кОм из 750 кОм, мы получаем 600 кОм, так что это значение базового резистора, которое мы можем выбрать для данной конфигурации. Помните, что резистор корпуса может иметь любое значение, если он удовлетворяет двум условиям: он не нагревает транзистор и помогает удовлетворительно переключать нагрузку коллектора. Вот и все.

Теперь предположим, что мы добавляем конденсатор между базой транзистора и землей. Конденсатор, как объяснено выше, изначально будет накапливать некоторый ток, когда начинается дождь из-за утечек через клеммы датчика.

Теперь, после того, как дождь прекратится и утечка в мосту датчиков отключится, транзистор по-прежнему проводит звук зуммера… как? Сохраненное внутри конденсатора напряжение теперь питает базу транзистора и поддерживает его включенным до тех пор, пока оно не разрядится ниже напряжения переключения базы. Это показывает, как конденсатор может служить в электронной схеме.