הסבירו מעגלים אלקטרוניים בסיסיים - מדריך למתחילים לאלקטרוניקה

המאמר שלהלן דן באופן מקיף בכל העובדות הבסיסיות, התיאוריות והמידע הנוגעים לעבודה ולשימוש ברכיבים אלקטרוניים נפוצים כגון נגדים, קבלים, טרנזיסטורים, MOSFET, UJT, triacs, SCR.

ניתן ליישם ביעילות את המעגלים האלקטרוניים הבסיסיים הקטנים שהוסברו כאן אבני בניין או מודולים ליצירת מעגלים רב-שלביים, על ידי שילוב העיצובים זה בזה.

נתחיל בהדרכות עם נגדים וננסה להבין לגבי העבודה והיישומים שלהם.

אך לפני שנתחיל נסכם במהירות את הסמלים האלקטרוניים השונים שישמשו בתרשימים של מאמר זה.

כיצד פועלים נגדים

ה פונקציה של נגדים היא להציע התנגדות לזרימת הזרם. יחידת ההתנגדות היא אוהם.

כאשר מוחל הפרש פוטנציאלי של 1 וולט על פני נגן 1 אוהם, נאלץ לעבור זרם של 1 אמפר, כחוק אוהם.

מתח (V) פועל כמו ההבדל הפוטנציאלי על פני הנגד (R)

זרם (I) מהווה את זרימת האלקטרונים דרך הנגד (R).

אם אנו מכירים את הערכים של שניים משלושת היסודות הללו V, I ו- R, ניתן לחשב את הערך של האלמנט הלא ידוע השלישי בקלות באמצעות החוק הבא של אוהם:

V = I x R, או I = V / R, או R = V / I

כאשר הזרם זורם דרך הנגד, הוא יפיץ את הכוח, אשר עשוי להיות מחושב באמצעות הנוסחאות הבאות:

P = V X I, או P = I^שתייםx R

התוצאה מהנוסחה שלעיל תהיה בוואטס, כלומר יחידת הכוח היא וואט.

תמיד חשוב לוודא שכל האלמנטים בנוסחה מתבטאים ביחידות סטנדרטיות. לדוגמא, אם משתמשים במיליוולט, יש להמיר אותו לוולט, באופן דומה יש להמיר מילימפר לאמפר, ולהמיר המיליום או קילו-אוהם לאום תוך כדי הזנת הערכים בנוסחה.

במרבית היישומים, הספק הנגד הוא ב 1/4 וואט 5% אלא אם כן צוין אחרת במקרים מיוחדים בהם הזרם גבוה במיוחד.

נגדים בחיבורי סדרות ומקבילים

ניתן להתאים את ערכי הנגד לערכים מותאמים אישית שונים על ידי הוספת ערכים שונים ברשתות סדרות או מקבילות. עם זאת, יש לחשב את הערכים שהתקבלו של רשתות כאלה במדויק באמצעות נוסחאות כמפורט להלן:

כיצד להשתמש בנגדים

בדרך כלל משתמשים בנגד להגביל את הזרם באמצעות עומס סדרתי כגון מנורה, נורית LED, מערכת שמע, טרנזיסטור וכו 'על מנת להגן על מכשירים פגיעים אלה מפני מצבים יתר על המידה.

בדוגמה שלעיל, הנוכחי אם כי LED ניתן לחשב על פי חוק אוהם. עם זאת, ייתכן שהנורית לא תתחיל להאיר כראוי עד להחלת רמת המתח המינימלית קדימה, שעשויה להיות בין 2 וולט ל -2.5 וולט (עבור נורית אדומה), ולכן הנוסחה שניתן להחיל לחישוב הזרם דרך הנורית לִהיוֹת

אני = (6 - 2) / R.

מחלק פוטנציאלי

נגדים יכולים לשמש כ מפרידים פוטנציאליים , להפחתת מתח האספקה ​​לרמה נמוכה יותר רצויה, כמוצג בתרשים הבא:

עם זאת, ניתן להשתמש במחיצות התנגדות כאלה ליצירת מתח התייחסות, רק למקורות עכבה גבוהה. לא ניתן להשתמש בפלט להפעלת עומס ישירות, מכיוון שהנגדים המעורבים יהפכו את הזרם לנמוך משמעותית.

מעגל גשר ויטסטון

רשת גשר חיטה היא מעגל המשמש למדידת ערכי נגדים בדיוק רב.

המעגל הבסיסי של רשת גשר מחטט מוצג להלן:

פרטי העבודה של גשר אבן החיטה וכיצד למצוא תוצאות מדויקות באמצעות רשת זו מוסברים בתרשים לעיל.

מעגל גשר וויטסטון מדויק

מעגל גשר החיטה המוצג באיור הסמוך מאפשר למשתמש למדוד את ערך הנגד הלא ידוע (R3) בדיוק גבוה מאוד. לשם כך, גם דירוג הנגדים הידועים R1 ו- R2 צריך להיות מדויק (סוג 1%). R4 צריך להיות פוטנציומטר, שניתן לכייל במדויק לקריאות המיועדות. R5 יכול להיות קבוע מראש, הממוקם כמייצב זרם ממקור החשמל. הנגד R6 והמתג S1 עובדים כמו רשת shunt כדי להבטיח הגנה נאותה על מד M1. כדי להתחיל את הליך הבדיקה, על המשתמש להתאים את R4 עד לקבלת קריאה אפסית על מד M1. התנאי הוא, R3 יהיה שווה להתאמה של R4. במקרה R1 אינו זהה ל- R2, ניתן להשתמש בנוסחה הבאה לקביעת הערך של R3. R3 = (R1 x R4) / R2

קבלים

קבלים עובדים על ידי אחסון מטען חשמלי בתוך כמה לוחות פנימיים, המהווים גם את המוליכים המסופיים של האלמנט. יחידת המידה של הקבלים היא פאראד.

קבלים המדורגים ב- Farad 1 כאשר הם מחוברים על פני אספקה ​​של 1 וולט יוכלו לאחסן מטען של 6.28 x 10¹⁸אלקטרונים.

עם זאת, באלקטרוניקה מעשית, קבלים בפראדס נחשבים גדולים מדי ולעולם אינם בשימוש. במקום נעשה שימוש ביחידות קבלים קטנות בהרבה כמו פיקופרד (pF), ננו-פרד (nF) ומיקרופראד (uF).

ניתן להבין את הקשר בין היחידות לעיל מהטבלה הבאה, וניתן להשתמש בזה גם להמרת יחידה אחת לאחרת.

• פאראד = 1 F
• 1 microfarad = 1 uF = 10^-6F
• 1 ננופרד = 1 nF = 10^-9F
• 1 picofarad = 1 pF = 10^-12F
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

טעינה ופריקה של קבלים

קבל יטען באופן מיידי כאשר החוטים שלו מחוברים על פני ספק מתח מתאים.

ה תהליך טעינה יכול להתעכב או להפוך לאט יותר על ידי הוספת נגד בסדרה עם קלט האספקה, כמתואר בתרשימים לעיל.

גם תהליך הפריקה דומה אך באופן הפוך. הקבל יתפרק באופן מיידי כאשר המוליכים שלו יהיו קצרים יחד. ניתן להאט באופן פרופורציונלי את תהליך הפריקה על ידי הוספת נגד בסדרה עם המוליכים.

קבלים בסדרה

ניתן להוסיף קבלים בסדרה על ידי חיבור הפניות שלהם זה לזה, כמוצג להלן. עבור קבלים מקוטבים, החיבור צריך להיות כזה שהאנודה של קבל אחד מתחברת לקתודה של הקבל השני, וכן הלאה. עבור קבלים שאינם קוטביים ניתן לחבר את הלידים בכל כיוון.

כאשר מחברים אותם בסדרה ערך הקיבול יורד, למשל כאשר מחברים שני קבלים של 1 uF בסדרה, הערך המתקבל הופך ל 0.5 uF. נראה שזה בדיוק ההפך מנגדים.

כאשר הוא מחובר בחיבור סדרתי, זה מוסיף את דירוג המתח או את ערכי מתח הפירוק של הקבלים. לדוגמא, כאשר שני קבלים בעלי דירוג 25 וולט מחוברים בסדרה, טווח הסובלנות שלהם מתח מצטבר ועולה ל 50 וולט

קבלים במקביל

ניתן לחבר קבלים גם במקביל על ידי חיבור המוליכים שלהם במשותף, כפי שמוצג בתרשים לעיל. עבור קבלים מקוטבים, המסופים עם הקטבים הדומים חייבים להיות מחוברים זה לזה, עבור מכסים לא קוטביים ניתן להתעלם מהגבלה זו. כאשר הם מחוברים במקביל, הערך הכולל המתקבל של הקבלים עולה, וזה בדיוק ההפך במקרה של נגדים.

חָשׁוּב: קבל טעון יכול להחזיק את המטען בין המסופים שלו לאורך זמן משמעותי. אם המתח מספיק גבוה בטווח של 100 וולט ומעלה יכול לגרום לזעזוע כואב אם נגעים במוליכים. לרמות מתח קטנות יותר יכול להיות מספיק כוח אפילו להמיס חתיכת מתכת קטנה כאשר המתכת מובאת בין מובילי הקבל.

כיצד להשתמש בקבלים

סינון אותות : ניתן להשתמש בקבל מתח סינון בכמה דרכים. כאשר הוא מחובר לאספקת זרם חילופין הוא יכול להחליש את האות על ידי הארקת חלק מתוכנו, ומאפשר ערך ממוצע מקובל ביציאה.

חסימת DC: ניתן להשתמש בקבל בחיבור סדרתי לחסימת מתח DC ולהעביר דרכו תוכן AC או פועם. תכונה זו מאפשרת לציוד שמע להשתמש בקבלים בחיבורי הקלט / הפלט שלהם כדי לאפשר מעבר תדרי השמע, ולמנוע ממתח DC הלא רצוי להיכנס לקו ההגברה.

מסנן אספקת חשמל: קבלים עובדים גם כ מסנני אספקת DC במעגלי אספקת חשמל. באספקת חשמל, לאחר תיקון האות AC, זרם ה- DC שהתקבל עשוי להיות מלא בתנודות אדווה. קבלים בעלי ערך גדול המחוברים על פני מתח אדווה זה מביאים לסינון כמות משמעותי שגורם לזרם הסיבוב המסתובב להפוך לזרם זרם קבוע עם אדוות מופחתות לכמות כפי שנקבע על ידי ערך הקבל.

כיצד ליצור אינטגרטור

תפקידו של מעגל אינטגרטור הוא לעצב אות גל מרובע לצורת גל משולשת, דרך נגד, קבלים או רשת RC , כפי שמוצג באיור לעיל. כאן אנו יכולים לראות כי הנגד נמצא בצד הקלט, ומחובר בסדרה עם הקו, בעוד הקבל מחובר בצד הפלט, על פני קצה פלט הנגד וקו הקרקע.

רכיבי ה- RC מתנהגים כמו אלמנט קבוע בזמן במעגל, שתוצרו חייב להיות גבוה פי 10 מתקופת אות הכניסה. אחרת, זה עלול לגרום להפחתת המשרעת של גל משולש הפלט. בתנאים כאלה המעגל יתפקד כמו פילטר מעבר נמוך החוסם כניסות בתדר גבוה.

איך לעשות בידול

תפקידו של מעגל מבדיל הוא להמיר אות קלט גל מרובע לצורת גל מחודדת בעלת עלייה חדה וצורת גל נופלת איטית. הערך של קבוע הזמן RC במקרה זה חייב להיות 1/10 ממחזורי הקלט. מעגלי בידול משמשים בדרך כלל ליצירת פעימות הדק קצרות וחדות.

הבנת דיודות ומיישרים

דיודות ומיישרים מסווגים תחת התקני מוליכים למחצה , אשר נועדו להעביר זרם רק בכיוון אחד מוגדר תוך חסימה מהכיוון ההפוך. עם זאת, דיודות או מודולים מבוססי דיודות לא יתחילו לעבור זרם או התנהלות עד לקבלת רמת המתח המינימלית הנדרשת. לדוגמא דיודת סיליקון תתנהל רק כאשר המתח המופעל הוא מעל 0.6 וולט, ואילו דיודת גרמניום תתנהל במינימום 0.3 וולט. אם שתי דיודות מחוברות בסדרה אז גם דרישת המתח הקדמי הזו תכפיל את עצמה ל -1.2 וולט, וכן הלאה.

שימוש בדיודות כטפטפת מתח

כפי שדנו בפסקה הקודמת, דיודות דורשות כ- 0.6 וולט להתחיל בניצוח, זה גם אומר שהדיודה תוריד את רמת המתח הזו על פני הפלט והקרקע שלה. לדוגמא, אם מוחל 1 וולט, הדיודה תייצר 1 - 0.6 = 0.4 וולט בקתודה שלה.

תכונה זו מאפשרת להשתמש בדיודות כ- טפטפת מתח . ניתן להשיג כל ירידת מתח רצויה על ידי חיבור המספר המתאים של דיודות בסדרה. לכן אם 4 דיודות מחוברות בסדרה, זה ייצור ניכוי כולל של 0.6 x 4 = 2.4 V בפלט וכן הלאה.

הנוסחה לחישוב זה מובאת להלן:

מתח יציאה = מתח כניסה - (מספר דיודות x 0.6)

שימוש בדיודה כווסת מתח

דיודות עקב תכונת ירידת המתח הקדמית שלהם יכולות לשמש גם ליצירת מתח ייחוס יציב, כפי שמוצג בתרשים הסמוך. ניתן לחשב את מתח המוצא באמצעות הנוסחה הבאה:

R1 = (Vin - Vout) / I

הקפד להשתמש בדירוג הספק נכון עבור רכיבי D1 ו- R1 לפי הספק העומס. הם חייבים להיות מדורגים לפחות פי שניים מהעומס.

ממיר משולש לגל סינוס

דיודות יכולות לעבוד גם כ ממיר גל משולש לגל סינוס , כפי שצוין בתרשים לעיל. המשרעת של גל הסינוס המוצא תלויה במספר הדיודות בסדרות עם D1 ו- D2.

מד מתח קריאה שיא

ניתן להגדיר דיודות גם לקבלת קריאת מתח שיא במד מתח. כאן, הדיודה עובדת כמו מיישר חצי גל, ומאפשר לחצי מחזורים של התדר להטעין את הקבל C1 לערך השיא של מתח הכניסה. לאחר מכן, המונה מראה את ערך השיא הזה באמצעות סטיה.

מגן קוטביות הפוך

זהו אחד היישומים הנפוצים ביותר של דיודה, המשתמשת בדיודה כדי להגן על מעגל מפני חיבור אספקה ​​לאחור בשוגג.

גב EMF ומגן חולף

כאשר עומס אינדוקטיבי מועבר דרך נהג טרנזיסטור או IC, תלוי בערך ההשראות שלו, עומס אינדוקטיבי זה יכול ליצור EMF מתח גבוה, הנקרא גם ארעיים לאחור, שעלול להיות בעל פוטנציאל לגרום להרס מיידי של טרנזיסטור הנהג או ה- IC. דיודה המוצבת במקביל לעומס יכולה לעקוף מצב זה בקלות. דיודות בסוג תצורה זה מכונות דיודה חופשית.

ביישום מגן חולף, דיודה מחוברת בדרך כלל על פני עומס אינדוקטיבי כדי לאפשר עקיפה של מעבר לאחור מהמעבר האינדוקטיבי דרך הדיודה.

זה מנטרל את הספייק, או את הארעי על ידי קצר במעגל הדיודה. אם לא משתמשים בדיודה, חולף ה- EMF האחורי יעבור דרך טרנזיסטור הנהג או במעגל בכיוון ההפוך, ויגרם נזק מיידי למכשיר.

מגן מד

מד סליל נע יכול להיות פיסת מכשיר רגישה מאוד, שעלולה להיפגע קשות אם קלט האספקה ​​הפוך. דיודה המחוברת במקביל יכולה להגן על המונה מפני מצב זה.

גוזז צורת גל

ניתן להשתמש בדיודה כדי לקצץ ולקצץ את פסגות צורת הגל, כפי שמוצג בתרשים לעיל, וליצור פלט עם צורת גל נמוכה בערך הממוצע. הנגד R2 יכול להיות סיר להתאמת רמת הגזירה.

קליפר גל מלא

למעגל הקוצץ הראשון יכולת לגזוז את החלק החיובי של צורת הגל. כדי לאפשר חיתוך של שני הקצוות של צורת גל קלט, ניתן להשתמש בשתי דיודות במקביל לקוטביות הפוכה, כפי שמוצג לעיל.

מיישר חצי גל

כאשר דיודה משמשת כמיישר חצי גל עם כניסת AC, היא חוסמת את חצי מחזורי ה- AC של כניסת ההפוך ומאפשרת רק לחצי השני לעבור דרכה, ויוצרת יציאות מחצית גל, ומכאן השם מיישר חצי גל.

מכיוון שהדיודה מסירים את מחזור החילופין AC, הפלט הופך ל DC והמעגל נקרא גם מעגל ממיר DC חצי גל. ללא קבלים פילטר, הפלט יהיה DC גל חצי פועם.

ניתן לשנות את התרשים הקודם באמצעות שתי דיודות, לקבלת שתי יציאות נפרדות עם חצאים מנוגדים של זרם ה- AC מתוקנים לקוטבי DC המתאימים.

מיישר גל מלא

מיישר גל מלא, או א מיישר גשר הוא מעגל הבנוי באמצעות 4 דיודות מיישר בתצורה מגושרת, כמתואר באיור לעיל. המומחיות של מעגל מיישר גשר זה היא שהוא מסוגל להמיר את מחזורי המחזור החיוביים ושליליים של הקלט לפלט DC גל מלא.

ל- DC הפועם ביציאת הגשר יהיה תדר פעמיים מה- AC של הכניסה עקב הכללת הפולסים השליליים וחצי המחזור החיובי לשרשרת דופק חיובית אחת.

מודול מתח כפול מתח

ניתן ליישם דיודות גם כ- מתח כפול על ידי מפלת דיודות זוגיות עם כמה קבלים אלקטרוליטיים. הקלט צריך להיות בצורה של DC פועם או AC, מה שגורם ליציאה לייצר מתח כפול יותר מהכניסה. תדר פעימות הקלט יכול להיות מ- מתנד IC 555 .

מכפיל מתח באמצעות מיישר גשר

ניתן ליישם גם מכפיל מתח DC ל DC באמצעות מיישר גשר וכמה קבלים מסננים אלקטרוליטיים, כפי שמוצג בתרשים לעיל. שימוש במיישר גשר יביא ליעילות גבוהה יותר של אפקט ההכפלה מבחינת הזרם בהשוואה לכפל המדורג הקודם.

מתח ארבע

האמור לעיל הוסבר מכפיל מתח מעגלים מתוכננים לייצר פלט גדול פי שניים מרמות שיא הקלט, אולם אם יישום זקוק לרמות כפל גבוהות עוד יותר בסדר גודל של פי 4 יותר מתח אז ניתן ליישם את מעגל ארבע המתח הזה.

כאן המעגל נעשה באמצעות 4 מספרים של דיודות וקבלים מדורגים לקבלת מתח רב פי 4 ביציאה ואז בשיא תדר הקלט.

דיודה או שער

ניתן לחבר דיודות כדי לחקות שער לוגי או באמצעות המעגל כמוצג לעיל. טבלת האמת הצמודה מציגה את לוגיקת הפלט בתגובה לשילוב של שתי תשומות לוגיות.

NOR שער באמצעות דיודות

בדיוק כמו שער OR, ניתן לשכפל גם שער NOR באמצעות כמה דיודות כפי שמוצג לעיל.

AND Gate NAND Gate באמצעות דיודות

יתכן ויהיה ניתן ליישם גם שערי לוגיקה אחרים כגון AND שער ושער NAND באמצעות דיודות כפי שמוצג בתרשימים לעיל. טבלאות האמת המוצגות לצד התרשימים מספקות את תגובת ההיגיון הנדרשת בדיוק מההגדרות.

מודולי מעגל דיודות זנר

ההבדל בין מיישר ל דיודת זנר היא שדיודת מיישר תחסום תמיד את פוטנציאל DC ההפוך, ואילו דיודת ה- zener תחסום את פוטנציאל ה- DC ההפוך רק עד אשר יגיע סף הפירוק שלו (ערך מתח הזנר) ואז הוא יופעל באופן מלא ויאפשר לעבור ל- DC דרכו לחלוטין.

בכיוון קדימה, זנר יפעל בדומה לדיודת מיישר ויאפשר למתח להתנהל ברגע שמגיעים למתח הקדימה המינימלי של 0.6 וולט. לפיכך, ניתן להגדיר דיודת זנר כמתג רגיש למתח, המוליך ומופעל כאשר מגיעים לסף מתח ספציפי כפי שנקבע על ידי ערך הפירוק של הזנר.

לדוגמא זנר 4.7 וולט יתחיל להתנהל בסדר הפוך ברגע שמגיעים ל -4.7 וולט, בעוד שכיוון קדימה הוא יצטרך פוטנציאל של 0.6 וולט בלבד. הגרף שלמטה מסכם את ההסבר במהירות עבורכם.

רגולטור מתח זנר

ניתן ליצור דיודת זנר יציאות מתח מיוצבות כפי שמוצג בתרשים הסמוך, באמצעות נגד מגביל. הנגד המגביל R1 מגביל את הזרם המרבי הסובל עבור הזנר ומגן עליו מפני שריפה בגלל זרם יתר.

מודול מחוון מתח

מכיוון שדיודות זנר זמינות עם מגוון של רמות מתח פירוק, ניתן ליישם את המתקן להכנת יעיל אך פשוט מחוון מתח באמצעות דירוג זנר מתאים כמתואר בתרשים לעיל.

ממתח מתח

דיודות זנר יכולות לשמש גם להעברת רמת מתח לרמה אחרת, על ידי שימוש בערכי דיודות זנר מתאימים, בהתאם לצרכי היישום.

גוזז מתח

ניתן להחיל דיודות זנר המהוות מתג מבוקר מתח כדי לקצץ את המשרעת של צורת גל AC לרמה רצויה נמוכה יותר בהתאם לדירוג הפירוק שלה, כפי שמוצג בתרשים לעיל.

טרנזיסטור צומת דו קוטבי (BJT)

טרנזיסטורים של צומת דו קוטבי או BJT הם אחד ממכשירי המוליכים למחצה החשובים ביותר במשפחת הרכיבים האלקטרוניים, והוא מהווה את אבני הבניין כמעט לכל המעגלים המבוססים על אלקטרונים.

BJTs הם מכשירים מוליכים למחצה רב-תכליתיים שניתן להגדיר ולהתאים אותם ליישום כל יישום אלקטרוני רצוי.

בפסקאות הבאות אוסף של מעגלי יישומי BJT אשר יכולים לשמש כמודולי מעגל לבניית אינספור יישומי מעגלים שונים בהתאמה אישית, בהתאם לדרישת המשתמש.

בואו נדון בהם בפרטים באמצעות העיצובים הבאים.

או מודול שער

באמצעות כמה BJTs וכמה נגדים, ניתן לבצע עיצוב שער OR מהיר ליישום ה- OR תפוקות לוגיות בתגובה לשילובי לוגיקה קלטיים שונים לפי טבלת האמת המוצגת בתרשים לעיל.

מודול שער NOR

בעזרת כמה שינויים מתאימים ניתן היה להפוך את תצורת השער או הסביר לעיל למעגל NOR לצורך יישום פונקציות ה- NOR הלוגיות שצוינו.

ומודול שער

אם אין לך גישה מהירה למעגל לוגיקה של AND, סביר להניח שתוכל להגדיר כמה BJT ליצירת מעגל שער AND לוגיקה ולביצוע פונקציות ה- AND וההיגיון שצוינו לעיל.

מודול שער NAND

הרבגוניות של BJT מאפשרת ל- BJT לבצע כל מעגל פונקציה לוגי רצוי, ו- שער NAND יישום אינו יוצא מן הכלל. שוב, באמצעות כמה BJTs אתה יכול לבנות ולאכוף במהירות מעגל שער לוגי NAND כפי שמתואר באיור לעיל.

טרנזיסטור כמתגים

כפי שצוין בתרשים לעיל א ניתן להשתמש ב- BJT פשוט כמתג DC להפעלת עומס בעל דירוג מתאים ON / OF. בדוגמה המוצגת, המתג המכני S1 מחקה קלט לוגי גבוה או נמוך, הגורם ל- BJT להדליק / לכבות את הנורית המחוברת. מכיוון שמוצג טרנזיסטור NPN, החיבור החיובי של S1, גורם למתג BJT להדליק את ה- LED במעגל השמאלי, ואילו במעגל הצד הימני נורית ה- LED כבויה כאשר ה- S1 ממוקם בחיובי המתג.

מהפך מתח

מתג BJT כמוסבר בפסקה הקודמת יכול להיות מחובר גם כמהפך מתח, כלומר ליצירת תגובת פלט הפוכה מתגובת הקלט. בדוגמה שלמעלה, נורית הפלט תידלק בהעדר מתח בנקודה A, ותכבה בנוכחות מתח בנקודה A.

מודול מגבר BJT

ניתן להגדיר BJT כמתח / זרם פשוט מַגבֵּר להגברת אות קלט קטן לרמה גבוהה בהרבה, שווה ערך למתח האספקה ​​המשמש. התרשים מוצג בתרשים הבא

מודול מנהל התקן ממסר BJT

ה מגבר טרנזיסטור המוסבר לעיל יכול לשמש ליישומים כמו a נהג ממסר , שבו ניתן להפעיל ממסר מתח גבוה יותר באמצעות מתח אות קלט זעיר כפי שמוצג בתמונה הנתונה למטה. הממסר יכול להיות מופעל בתגובה לאות קלט המתקבל מחיישן אות נמוך או מכשיר גלאי ספציפי, כמו LDR , מיקרופון, הגשר , LM35 , תרמיסטור, אולטרסאונד וכו '

מודול בקר ממסר

ניתן לחבר רק שני BJT כמו ממסר כפי שמוצג בתמונה למטה. המעגל יפעל את הממסר ON / OFF בקצב מסוים שניתן לכוונן באמצעות שני הנגד המשתנה R1 ו- R4.

מודול מנהל התקן LED זרם קבוע

אם אתם מחפשים מעגל בקר זרם זול אך אמין במיוחד עם ה- LED שלכם, תוכלו לבנות אותו במהירות באמצעות תצורת שני הטרנזיסטורים כפי שמוצג בתמונה הבאה.

מודול מגבר שמע 3V

זֶה מגבר שמע 3 וולט יכול להיות מיושם כשלב הפלט לכל מערכת סאונד כמו מכשירי רדיו, מיקרופון, מערבל, אזעקה וכו '. האלמנט הפעיל העיקרי הוא הטרנזיסטור Q1, בעוד שנאי פלט הקלט פועלים כמו שלבים משלימים ליצירת מגבר שמע בעל רווח גבוה.

מודול מגבר אודיו דו-שלבי

לרמת הגברה גבוהה יותר, ניתן להשתמש במגבר שני טרנזיסטורים כמוצג בתרשים זה. כאן כלול טרנזיסטור נוסף בצד הקלט, אם כי שנאי הקלט בוטל, מה שהופך את המעגל לקומפקטי ויעיל יותר.

מודול מגבר MIC

התמונה למטה מציגה א מגבר מקדים בסיסי מודול מעגל, אשר יכול לשמש עם כל תקן MIC אלקטרונית להעלאת האות הקטן שלו של 2 mV לרמה גבוהה יחסית של 100 mV, שעשויה להתאים בדיוק לשילוב עם מגבר כוח.

מודול מיקסר שמע

אם יש לך יישום שבו צריך לערבב ולשלב שני אותות שמע שונים לכדי פלט יחיד, אז המעגל הבא יעבוד יפה. היא מעסיקה BJT יחיד וכמה נגדים ליישום. שני הנגדים המשתנים בצד הקלט קובעים את כמות האות שניתן לערבב בין שני המקורות לצורך הגברה ביחסים הרצויים.

מודול מתנד פשוט

An מַתנֵד הוא למעשה מחולל תדרים, אשר יכול לשמש ליצירת טון מוזיקלי מעל רמקול. הגרסה הפשוטה ביותר של מעגל מתנד כזה מוצגת להלן תוך שימוש בכמה BJT בלבד. R3 שולט בתפוקת התדרים מהמתנד, שמשנה גם את צליל השמע ברמקול.

מודול מתנד LC

בדוגמה שלעיל למדנו מתנד טרנזיסטור מבוסס RC. התמונה הבאה מסבירה טרנזיסטור יחיד פשוט, מבוסס LC או אינדוקציה, מודול מעגל מתנד מבוסס קיבול. הפרטים של המשרן מופיעים בתרשים. ניתן להשתמש ב- R1 מוגדר מראש לשינוי תדר הטון מהמתנד.

מעגל מטרונום

כבר למדנו כמה מֶטרוֹנוֹם במעגלים מוקדם יותר באתר, מוצג להלן מעגל מטרונום טרנזיסטורי פשוט.

הגיון בדיקה

ל מעגל בדיקת לוגיקה הוא ציוד חשוב לפתרון בעיות בתקלות מכריעות במעגל. ניתן לבנות את היחידה תוך שימוש מינימלי כטרנזיסטור בודד וכמה נגדים. העיצוב השלם מוצג בתרשים הבא.

מודול מעגל סירנה מתכוונן

מאוד שימושי ו מעגל צפירה חזק ניתן ליצור כפי שמתואר בתרשים הבא. המעגל משתמש בשני טרנזיסטורים בלבד ליצירת a צליל צפירה מסוג עולה ויורד , שניתן להחליף באמצעות ה- S1. המתג S2 בוחר את טווח התדרים של הטון, תדר גבוה יותר יפיק צליל מצמרר מאשר התדרים הנמוכים יותר. ה- R4 מאפשר למשתמש לשנות את הטון עוד יותר בטווח שנבחר.

מודול מחולל רעש לבן

רעש לבן הוא תדר קול המפיק צליל שריקה בתדר נמוך, למשל הצליל שנשמע במהלך גשמים כבדים מתמידים, או מתחנת FM לא מכוונת, או ממכשיר טלוויזיה שאינו מחובר לחיבור כבלים, מאוורר במהירות גבוהה וכו '.

הטרנזיסטור היחיד לעיל ייצר סוג דומה של רעש לבן, כאשר הפלט שלו מחובר למגבר מתאים.

החלף מודול ניתוק

ניתן להשתמש במתג משדר מתג זה באמצעות מתג כפתור לחיצה על מנת להבטיח כי המעגל הנשלט על ידי כפתור הלחיצה לעולם אינו משקשק או מופרע בגלל מעברי מתח הנוצרים בזמן שחרור המתג. כאשר לוחצים על המתג הפלט הופך ל 0 וולט. באופן מיידי וכאשר הוא משוחרר הפלט הופך גבוה במצב איטי מבלי לגרום לבעיות בשלבי המעגל המצורף.

מודול משדר AM קטן

טרנזיסטור אחד, משדר AM אלחוטי אלחוטי קטן יכול לשלוח אות תדר רדיו AM הרחק מרחק מהיחידה. הסליל יכול להיות כל סליל אנטנה AM / MW רגיל, הידוע גם בשם סליל אנטנה לוליסטיק.

מודול מד תדרים

די מדויק מד תדרים אנלוגי ניתן לבנות באמצעות מעגל טרנזיסטור יחיד המוצג לעיל. תדר הקלט צריך להיות 1 וולט לשיא. ניתן לכוונן את טווח התדרים על ידי שימוש בערכים שונים עבור C1, ועל ידי הגדרת סיר R2 בצורה נכונה.

מודול מחולל דופק

רק כמה BJTs וכמה נגדים נדרשים כדי ליצור מודול מעגל מחולל דופק שימושי כפי שמוצג באיור לעיל. ניתן לכוונן את רוחב הדופק באמצעות ערכים שונים עבור C1, בעוד שניתן להשתמש ב- R3 להתאמת תדירות הדופק.

מודול מגבר מד

ניתן להשתמש במודול מגבר מד זרם זה למדידת גודל זרם קטן במיוחד בטווח המיקרו-אמפר, לפלט קריא על פני מד זרם 1 mA.

מודול פלאש מופעל לאור

נורית LED תתחיל להבהב במצוין ברגע שמתגלה אור הסביבה או אור חיצוני מעל חיישן תא מחובר. היישום של פלאש רגיש לאור זה עשוי להיות מגוון וניתן להתאמה אישית רבה, בהתאם להעדפות המשתמש.

החושך הניע פלאש

די דומה, אך עם השפעות הפוכות ליישום הנ'ל, מודול זה יתחיל מהבהב נורית ברגע שרמת האור הסביבתי יורדת לכמעט חושך, או כפי שנקבעה על ידי רשת המחלקים הפוטנציאלית R1, R2.

נצנץ גבוה

ל נפץ עוצמה גבוהה ניתן לבנות את המודול באמצעות רק כמה טרנזיסטורים כפי שמוצג בתרשים הנ'ל. היחידה תמצמצ או תבהב מנורת ליבון או הלוגן מחוברת בצורה בהירה, וניתן לשדרג את עוצמתה של מנורה זו על ידי שדרוג מתאים למפרט ה- Q2.

משדר / מקלט אור LED שלט רחוק

אנו יכולים להבחין בשני מודולי מעגל בתרשים הנ'ל. מודול הצד השמאלי עובד כמו משדר תדרי LED, ואילו המודול הימני פועל כמו מקלט / מקלט גלאי תדר האור. כאשר המשדר מופעל וממוקד בגלאי האור של המקלט Q1, התדר מהמשדר מתגלה על ידי מעגל המקלט וזמזם הפיזו המצורף מתחיל לרטוט באותה תדר. ניתן לשנות את המודול בדרכים רבות ושונות, בהתאם לדרישה ספציפית.

מודולי מעגל FET

FET מייצג טרנזיסטורים לאפקט שדה הנחשבים לטרנזיסטורים יעילים ביותר בהשוואה ל- BJT, בהיבטים רבים.

במעגלים לדוגמה הבאים נלמד על מודולי מעגלים מעניינים רבים המבוססים על FET שניתן לשלב זה את זה ליצירת מעגלים חדשניים רבים, לשימושים ויישומים בהתאמה אישית.

מתג FET

בפסקאות הקודמות למדנו כיצד להשתמש ב- BJT כמתג, באופן די דומה, ניתן ליישם גם FET כמו מתג DC ON / OFF.

האיור לעיל מראה, FET מוגדר כמו מתג להחלפת LED ON / OFF בתגובה לאות כניסה 9V ו- 0V בשערו.

בשונה מ- BJT שיכול להפעיל / לכבות עומס יציאה בתגובה לאות קלט נמוך מ- 0.6 וולט, FET יעשה את אותו הדבר אך עם אות כניסה של סביב 9 וולט עד 12 וולט. עם זאת, ה- 0.6 וולט עבור BJT תלוי זרם והזרם עם 0.6 וולט צריך להיות גבוה או נמוך בהתאמה ביחס לזרם העומס. בניגוד לכך, זרם כונן שער הכניסה עבור FET אינו תלוי בעומס ויכול להיות נמוך כמו מיקרו-אמפר.

מגבר FET

ממש כמו BJT, אתה יכול גם לחבר FET להגברת אותות קלט של זרם נמוך במיוחד ליציאת מתח גבוה זרם גבוה מוגבר, כפי שצוין באיור לעיל.

מודול מגבר MIC בעל עכבה גבוהה

אם אתה תוהה כיצד להשתמש בטרנזיסטור אפקט שדה לבניית Hi-Z או מעגל מגבר MIC בעל עכבה גבוהה, אז העיצוב המוסבר לעיל עשוי לעזור לך להשיג את המטרה.

FET Audo Mixer Module

ניתן להשתמש ב- FET גם כמיקסר אותות שמע, כפי שמודגם בתרשים לעיל. שני אותות שמע המוזנים על פני נקודות A ו- B מעורבים יחד על ידי ה- FET וממוזגים ביציאה באמצעות C4.

FET Delay ON Circuit Module

גבוה למדי עיכוב מעגל טיימר ניתן לקבוע את התצורה באמצעות הסכמה הבאה.

כאשר S1 מופעל, האספקה ​​נשמרת בתוך קבלים C1, והמתח מפעיל גם את ה- FET. כאשר S1 משוחרר, המטען המאוחסן בתוך C1 ממשיך לשמור על ה- FET דולק.

עם זאת, ה- FET שהוא מכשיר קלט בעל עכבה גבוהה אינו מאפשר ל- C1 להתפרק במהירות ולכן ה- FET נשאר מופעל לזמן ממושך למדי. בינתיים, כל עוד ה- FET Q1 נשאר פעיל, ה- BJT Q2 המצורף נשאר כבוי, עקב פעולת ההיפוך של ה- FET השומר על בסיס Q2 מקורקע.

המצב גם מפסיק את הבאזר. בסופו של דבר, ובהדרגה ה- C1 משתחרר לנקודה בה ה- FET אינו מסוגל להישאר מופעל. זה מחזיר את המצב בבסיס Q1, שמופעל כעת ומפעיל את אזעקת הזמזם המחוברת.

עיכוב מודול הטיימר OFF

עיצוב זה דומה בדיוק למושג לעיל, למעט שלב ה- BJT ההפוך, שאינו קיים כאן. מסיבה זו, ה- FET מתנהג כמו טיימר OFF כבוי. כלומר, הפלט נשאר פעיל בזמן שהקבל C1 מתפרק, וה- FET מופעל ובסופו של דבר כאשר ה- C1 משוחרר לחלוטין, ה- FET מכבה והמזמזם נשמע.

מודול מגבר כוח פשוט

בעזרת כמה FETs ניתן לבצע זאת בצורה סבירה מגבר שמע חזק של מסביב 5 וואט או אפילו גבוה יותר.

מודול פלאש LED כפול

זה מעגל FET פשוט מאוד שיכול לשמש להבהוב לסירוגין של שתי נוריות על פני שני הניקוזים של ה- MOSFET. ההיבט הטוב של ייצוג זה הוא שהנוריות יתחלפו בקצב הפעלה / כיבוי חד ומוגדר היטב ללא כל אפקט עמעום או לאט לדעוך ולעלות . ניתן לכוון את קצב ההבזק דרך הסיר R3.

מודולי מעגל מתנד UJT

UJT או עבור טרנזיסטור Unijunction , הוא סוג מיוחד של טרנזיסטור אשר ניתן להגדיר כמתנד גמיש באמצעות רשת RC חיצונית.

העיצוב הבסיסי של מכשיר אלקטרוני מתנד מבוסס UJT ניתן לראות בתרשים הבא. רשת RC R1 ו- C1 קובעת את תפוקת התדרים ממכשיר UJT. הגדלת הערכים של R1 או C1 מפחיתה את קצב התדרים ולהיפך.

מודול מחולל אפקטים קוליים של UJT

מחולל אפקטים קוליים נחמד יכול להיבנות באמצעות כמה מתנדים של UJT ועל ידי שילוב התדרים שלהם. תרשים המעגל השלם מוצג להלן.

מודול טיימר דקה אחד

שימושי מאוד טיימר עיכוב של הפעלה / כיבוי של דקה ניתן לבנות מעגל באמצעות UJT יחיד כמוצג להלן. זהו למעשה מעגל מתנד המשתמש בערכי RC גבוהים על מנת להאט את קצב תדר ההפעלה / כיבוי לדקה אחת.

ניתן להגדיל את העיכוב הזה על ידי הגדלת הערכים של רכיבי R1 ו- C1.

מודולי מתמר פייזו

מתמרים פייזו הם מכשירים שנוצרו במיוחד המשתמשים בחומר פיזו הרגיש ומגיב לזרם חשמלי.

חומר הפיזו בתוך מתמר הפיזו מגיב לשדה חשמלי וגורם לעיוותים במבנהו מה שמוליד רעידות במכשיר, וכתוצאה מכך נוצר צליל.

לעומת זאת, כאשר מוחל על מתמר פיזו זן מכני מחושב, הוא מעוות את חומר הפיזו בתוך המכשיר וכתוצאה מכך נוצר כמות פרופורציונאלית של זרם חשמלי על פני מסופי המתמר.

כאשר משתמשים כמו זמזם DC , יש לחבר את מתמר הפיזו באמצעות מתנד ליצירת תפוקת רעש הרטט, מכיוון שהתקנים אלה יכולים להגיב רק לתדר.

התמונה מראה א זמזם פייזו פשוט חיבור עם מקור אספקה. לזמזם זה יש מתנד פנימי לתגובה למתח האספקה.

ניתן להשתמש בזמזמי פיזו לציון היגיון בתנאים גבוהים או נמוכים במעגל באמצעות המעגל הבא.

מודול מחולל טונר פייזו

ניתן להגדיר מתמר פיזו ליצירת פלט רציף של טון נפח נמוך בתרשים המעגל הבא. מכשיר הפיזו צריך להיות מכשיר 3 קצה.

מודול זמזם Piezo Tone משתנה

האיור הבא שלהלן מציג כמה מושגי זמזם באמצעות מתמרים של פייזו. אלמנטים הפיזו אמורים להיות אלמנטים בעלי 3 חוטים. התרשים בצד שמאל מציג תכנון התנגדות לאילוץ תנודות במתמר הפיזו, בעוד שתרשים הצד הימני מציג מושג אינדוקטיבי. המשרן או הסליל המבוסס על סליל גורם לתנודות באמצעות קוצי משוב.

מודולי מעגל SCR

SCRs או תיריסטורים הם התקני מוליכים למחצה שמתנהגים כמו דיודות מיישר אך מקלים על הולכתם באמצעות קלט אות DC חיצוני.

עם זאת, בהתאם למאפייניהם, SCRs יש נטייה להיאחז כאשר אספקת העומס היא DC. האיור הבא מציין מערך פשוט המנצל את תכונת התפס הזו של המכשיר כדי להפעיל ולכבות RL עומס בתגובה ללחיצה על המתגים S1 ו- S2. S1 מפעיל את העומס ואילו S2 מכבה את העומס.

מודול ממסר מופעל אור

פשוט אור מופעל ניתן לבנות מודול ממסר באמצעות SCR ו- פוטו טרנזיסטור , כפי שמודגם באיור להלן.

ברגע שרמת האור בפוטו-טרנזיסטור חורגת מרמת סף הפעלה מוגדרת של ה- SCR, ה- SCR מפעיל ומתפס, מפעיל את הממסר. התפס נשאר כמו שהוא עד שלוחצים על מתג האיפוס S1 כחושך מספיק, או שהכוח נכבה ואז פועל ..

מתנד הרפיה באמצעות מודול טריאק

ניתן לבנות מעגל מתנד הרפיה פשוט באמצעות SCR ורשת RC כפי שמוצג בתרשים להלן.

תדר המתנד יפיק צליל בתדר נמוך מעל הרמקול המחובר. ניתן לכוונן את תדירות הטון של מתנד הרפיה זה באמצעות הנגד המשתנה R1 ו- R2, וגם את הקבל C1.

מודול בקרת מהירות מנוע AC של Triac

UJT בדרך כלל ידוע בפונקציות תנודה אמינות שלו. עם זאת, אותו מכשיר יכול לשמש גם עם טריאק להפעלת 0 עד בקרת מהירות מלאה של מנועי זרם .

הנגד R1 מתפקד כמו התאמת בקרת תדרים לתדר UJT. פלט תדרים משתנה זה מחליף את הטריאק בשיעורי הפעלה / כיבוי שונים בהתאם להתאמות R1.

מיתוג משתנה זה של הטריאק בתורו גורם לכמות פרופורציונאלית של שינויים במהירות המנוע המחובר.

מודול חוצץ שער Triac

התרשים שלמעלה מראה כמה פשוט a טריאק ניתן לכבות אותו באמצעות מתג הפעלה / כיבוי וגם להבטיח בטיחות לטריאק באמצעות העומס עצמו כשלב חיץ. ה- R1 מגביל את הזרם לשער הטריאק, בעוד שהעומס מספק בנוסף הגנה על שער הטריאק מפני מעברי הפעלה פתאומיים, ומאפשר לטריאק להפעיל אותו במצב התחלה רכה.

Triac / UJT Flasher UJT Module

מתנד UJT יכול להיות מיושם גם כ- מנורת AC עמומה כפי שמוצג בתרשים לעיל.

הסיר R1 משמש להתאמת קצב התנודה או התדר, שקובע בתורו את קצב ההפעלה / כיבוי של הטריאק והמנורה המחוברת.

תדר המיתוג גבוה מדי, נראה שהמנורה אינה דולקת לצמיתות, אם כי עוצמתה משתנה עקב המתח הממוצע שמעליה משתנה בהתאם למיתוג UJT.

סיכום

בחלקים שלעיל דנו במושגים בסיסיים ותיאוריות אלקטרוניות ולמדנו כיצד להגדיר מעגלים קטנים באמצעות דיודות, טרנזיסטורים, FET וכו '.

למעשה יש אין ספור מספר רב יותר של מודולי מעגלים שניתן ליצור באמצעות רכיבים בסיסיים אלה ליישום כל רעיון מעגל רצוי, בהתאם למפרט הנתון.

לאחר היכרות עם כל העיצובים הבסיסיים או המודולים המעגליים הללו, כל חדש בתיק יכול ללמוד לשלב מודולים אלה זה בזה כדי להשיג מעגלים מעניינים רבים אחרים או ליישום יישום מעגלים מיוחד.

אם יש לך שאלות נוספות בנוגע למושגי יסוד אלה של אלקטרוניקה או לגבי אופן ההצטרפות למודולים אלה לצרכים ספציפיים, אל תהסס להגיב ולדון בנושאים.