בפוסט זה אנו לומדים כיצד להשתמש בנגדים בעת תכנון מעגלים אלקטרוניים באמצעות נוריות LED, דיודות זנר או טרנזיסטורים. מאמר זה יכול להיות שימושי מאוד עבור התחביבים החדשים שבדרך כלל מתבלבלים עם ערכי הנגד שישמשו עבור רכיב ספציפי ועבור היישום הרצוי.
מה זה נגד
נגד הוא רכיב אלקטרוני פסיבי אשר עשוי להיראות די לא מרשים במעגל אלקטרוני בהשוואה לרכיבים אלקטרוניים פעילים ומתקדמים כגון BJT, mosfets, ICs, נוריות וכו '.
אולם בניגוד לתחושה זו נגדים הם אחד החלקים החשובים ביותר בכל מעגל אלקטרוני ולדמיין PCB ללא נגדים עשוי להיראות מוזר ובלתי אפשרי.
נגדים משמשים בעצם לשליטה על מתח וזרם במעגל שהופך להיות קריטי ביותר להפעלת הרכיבים הפעילים והמתוחכמים השונים.
לדוגמא, BJT כגון BC547 או דומה עשוי להזדקק לנגד מחושב כראוי על בסיס הבסיס / הפולט שלו על מנת לתפקד בצורה אופטימלית ובטוחה.
אם לא מבצעים זאת, הטרנזיסטור פשוט עלול להתפוצץ ולהיפגע.
באופן דומה ראינו כיצד נגדים הופכים כל כך חיוניים במעגלים הכוללים IC כגון 555 או 741 וכו '.
במאמר זה נלמד כיצד לחשב ולהשתמש בנגדים במעגלים תוך תכנון תצורה מסוימת.
כיצד להשתמש בנגדים להנעת טרנזיסטורים (BJT).
טרנזיסטור דורש נגד על בסיס הבסיס והפולט וזהו הקשר החשוב ביותר בין שני המרכיבים הללו.
טרנזיסטור NPN (BJT) זקוק לכמות זרם מוגדרת שתזרום מהבסיס שלה למסילה הפולטת שלה או למסילה הקרקעית כדי להפעיל (להעביר) זרם עומס כבד יותר מהקולט שלה לפולט שלה.
טרנזיסטור PNP (BJT) זקוק לכמות זרם מוגדרת שתזורם מהפולט שלו או ממעקה חיובי לבסיסו על מנת להפעיל (להעביר) זרם עומס כבד יותר מפולטו לקולטו.
על מנת לשלוט על זרם העומס בצורה אופטימלית, ל- BJT צריך להיות נגד בסיס מחושב כראוי.
ייתכן שתרצה לראות מאמר לדוגמא בנושא ביצוע שלב נהג ממסר
הנוסחה לחישוב הנגד הבסיסי של BJT ניתן לראות להלן:
R = (Us - 0.6). Hfe / עומס זרם,
כאשר R = נגד בסיס הטרנזיסטור,
Us = מקור או מתח ההדק לנגד הבסיס,
Hfe = רווח זרם קדימה של הטרנזיסטור.
הנוסחה שלעיל תספק את ערך הנגד הנכון להפעלת עומס דרך BJT במעגל.
למרות שהנוסחה שלעיל עשויה להיראות מכריעה וחובה לעיצוב מעגל באמצעות BJT ונגד, התוצאות לא צריכות להיות מדויקות כל כך.
לדוגמא נניח שאנו רוצים להניע ממסר 12 וולט באמצעות טרנזיסטור BC547, אם זרם ההפעלה של הממסר הוא סביב 30mA, מהנוסחה שלעיל, אנו עשויים לחשב את נגד הבסיס כ:
R = (12 - 0.6). 200 / 0.040 = 57000 אוהם זה שווה ל- 57K
ניתן להניח כי הערך הנ'ל הוא אופטימלי ביותר עבור הטרנזיסטור כך שהטרנזיסטור יפעיל את הממסר ביעילות מקסימאלית וללא פיזור או בזבוז עודף של זרם.
אולם באופן מעשי היית מגלה שלמעשה כל ערך בין 10K ל 60k עובד היטב עבור אותה יישום, החיסרון השולי היחיד הוא פיזור הטרנזיסטור שעשוי להיות מעט יותר, עשוי להיות סביב 5 עד 10mA, זה זניח לחלוטין ולא משנה את כל.
השיחה שלעיל מציינת כי אמנם מומלץ לחשב את ערך הטרנזיסטור, אך הוא אינו חיוני לחלוטין, מכיוון שכל ערך סביר עשוי לעשות את העבודה באותה מידה.
אבל עם זאת, נניח שבדוגמא שלעיל אם בחרתם את הנגד הבסיסי מתחת ל 10 K או מעל 60 K, אז בהחלט זה יתחיל לגרום לתופעות שליליות מסוימות.
מתחת ל -10 אלף הטרנזיסטור יתחיל להתחמם ולהתפוגג משמעותית .. ומעל 60K היית מוצא את הממסר מגמגם ולא מפעיל בחוזקה.
נגדים לנהיגה במוספטים
בדוגמה שלעיל שמנו לב כי טרנזיסטור תלוי באופן מכריע בנגד מחושב בצורה הגונה על בסיס הבסיס שלו לצורך ביצוע פעולת העומס בצורה נכונה.
הסיבה לכך היא שבסיס טרנזיסטור הוא מכשיר תלוי זרם, כאשר זרם הבסיס פרופורציונלי ישירות לזרם עומס הקולט שלו.
אם זרם העומס גדול יותר, יהיה צורך גם להגדיל את זרם הבסיס באופן יחסי.
בניגוד ל mosfets זה לקוחות שונים לחלוטין. מדובר במכשירים תלויי מתח, כלומר שער מוספט אינו תלוי בזרם אלא במתח להפעלת עומס על נקז ומקורו.
כל עוד המתח בשער שלו הוא מעל 9V או סביבו, המוספט יורה בעומס בצורה אופטימלית ללא קשר לזרם השער שלו שיכול להיות נמוך כמו 1mA.
בגלל התכונה שלעיל, נגד שער למוספט אינו דורש חישובים מכריעים.
עם זאת הנגד בשער מוספט חייב להיות נמוך ככל האפשר, אך גדול בהרבה מערך אפס, כלומר בין 10 ל 50 אוהם.
אף על פי שהמוספט עדיין יופעל כהלכה גם אם לא הוצג שום נגד בשערו, מומלץ בהחלט לערוך נגד או הגבלה של ארעיים או דוקרנים מעבר לשער / מקור המוספט.
שימוש בנגד עם נורית LED
בדיוק כמו BJT, שימוש בנגד עם נורית LED הוא חיוני וניתן לעשות זאת באמצעות הנוסחה הבאה:
R = (מתח אספקה - מתח FWD LED) / זרם LED
שוב, תוצאות הנוסחה נועדו רק להשגת תוצאות אופטימליות מוחלטות מבהירות LED.
לדוגמא נניח שיש לנו נורית LED עם מפרט של 3.3V ו- 20mA.
אנו רוצים להאיר את הנורית הזו מאספקת 12 וולט.
השימוש בנוסחה אומר לנו ש:
R = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 אוהם
זה מרמז כי נגד 435 אוהם יידרש להשגת התוצאות היעילות ביותר מ- LED.
אולם באופן מעשי היית מגלה שכל ערך בין 330 אוהם ל -1 K יביא לתוצאות משביעות רצון מהנורית, כך שזה מעט מעט ניסיון וידע מעשי ותוכל בקלות לעבור את המכשולים האלה גם ללא כל חישובים.
שימוש בנגדים עם דיודות זנר
פעמים רבות אנו מוצאים חיוני לכלול שלב דיודות זנר במעגל אלקטרוני, למשל במעגלי אופמפ בהם נעשה שימוש באופמפ כמו משווה ואנו מתכוונים להעסיק דיודת זנר לקביעת מתח ייחוס על פני אחת מתשומות הכניסה של האופמפ.
אפשר לתהות כיצד ניתן לחשב נגד זנר ??
זה בכלל לא קשה וזה פשוט זהה למה שעשינו עבור ה- LED בדיון הקודם.
פשוט השתמש בנוסחה הבאה:
R = (מתח אספקה - מתח זנר) / זרם עומס
אין צורך להזכיר כי הכללים והפרמטרים זהים כפי שהם מיושמים עבור ה- LED לעיל, לא יתקלו בבעיות קריטיות אם נגן הזנר שנבחר מעט נמוך או משמעותי מעל לערך המחושב.
כיצד להשתמש בנגדים ב- Opamps
בדרך כלל כל מכשירי ה- IC מעוצבים עם מפרט עכבה קלט גבוהה ומפרט עכבה עם תפוקה נמוכה.
משמע, הקלטים מוגנים היטב מבפנים ואינם תלויים בזרם עבור הפרמטרים התפעוליים, אך בניגוד לכך התפוקות של רוב ה- IC יהיו פגיעות לזרם וקצר.
לכן חישוב נגדים עבור קלט של IC אינו יכול להיות קריטי כלל ועיקר, אך תוך כדי קביעת תצורה של הפלט בעומס, הנגד עשוי להיות קריטי וייתכן שיהיה צורך לחשב אותו כמוסבר בשיחותינו לעיל.
שימוש בנגדים כחיישני זרם
בדוגמאות שלעיל, במיוחד עבור ה- LeD ו- BJT, ראינו כיצד ניתן להגדיר נגדים כמגבילים הנוכחיים. בואו נלמד כיצד ניתן להשתמש בנגד כחיישני זרם:
אתה יכול גם ללמוד את אותו הדבר במאמר לדוגמה זה המסביר כיצד לבנות מודולי חישה שוטפים
על פי חוק אוהם כאשר זרם דרך הנגד מועבר, מתפתח כמות יחסית של הפרש פוטנציאלי על פני הנגד הזה שניתן לחשב באמצעות הנוסחה הבאה של חוק אוהם:
V = RxI, כאשר V הוא המתח שפותח על פני הנגד, R הוא הנגד באוהם ואני הוא הזרם העובר דרך הנגד במגברים.
נניח לדוגמא, זרם של 1 אמפר מועבר דרך נגד 2 אוהם, ופתרון זה בנוסחה שלעיל נותן:
V = 2x1 = 2 V,
אם הזרם מצטמצם ל 0.5 אמפר, אז
V = 2x0.5 = 1 וולט
הביטויים שלעיל מראים כיצד ההבדל הפוטנציאלי על פני הנגד משתנה באופן ליניארי ופרופורציונלי בתגובה לזרם הזורם דרכו.
מאפיין זה של נגד מיושם ביעילות בכל מעגלי המדידה הנוכחיים או ההגנה הנוכחית.
ייתכן שתראה את הדוגמאות הבאות ללימוד התכונה הנ'ל של נגדים. כל העיצובים הללו השתמשו בנגד מחושב לצורך חישת רמות הזרם הרצויות עבור היישומים הספציפיים.
מעגל מגביל זרם LED אוניברסלי גבוה ואט - קבוע ...
זול מבוקר הנוכחי 12 וולט מעגל מטען סוללות ...
LM317 כווסת מתח משתנה ומשתנה ...
מעגל דרייבר לייזר דיודות - מבוקר זרם | תוצרת בית ...
הפוך מאה וואט LED זרקור קבוע זרם קבוע ...
שימוש בנגדים כמפריד פוטנציאלי
עד כה ראינו כיצד ניתן להחיל נגדים במעגלים להגבלת הזרם, כעת נבדוק כיצד ניתן לחווט נגדים להשגת כל רמת המתח הרצויה בתוך מעגל.
מעגלים רבים דורשים רמות מתח מדויקות בנקודות ספציפיות שהופכות להפניות מכריעות עבור המעגל לביצוע הפונקציות המיועדות.
עבור יישומים כאלה נגדים מחושבים משמשים בסדרה לקביעת רמות המתח המדויקות הנקראות גם הבדלים פוטנציאליים בהתאם לדרישת המעגל. הפניות המתח הרצויות מושגות בצומת שני הנגדים שנבחרו (ראה איור לעיל).
הנגדים המשמשים לקביעת רמות מתח ספציפיות נקראים רשתות חלוקה פוטנציאליות.
ניתן לראות את הנוסחה למציאת הנגדים והפניות המתח למטה, אם כי ניתן להשיג אותה פשוט באמצעות קביעה מוגדרת מראש או סיר ועל ידי מדידת מתח העופרת המרכזי שלה באמצעות DMM.
Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
יש לך שאלות נוספות? אנא רשום במחשבותיך באמצעות הערותיך.
קודם: מעגל מחוון זרם סוללה - טעינה מופעלת זרם מנותקת הבא: מעגל אור בלמים לד לאופנועים ולמכוניות
