שימו לב לאלקטרוניקה בסיסית !!!!!: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

כשאנחנו מדברים על אלקטרוניקה, הדיבור שלנו יכול להתפרש על פני שטח רחב: החל מצינורות הוואקום הפרימיטיביים ביותר (צינורות טרנזיסטורים) או אפילו חזרה להולכה או לתנועה של אלקטרונים ואולי יסתיים במעגלים המתוחכמים ביותר המוטמעים כעת בתוך שבב יחיד או חבורה מהם שוב מוטמעים בתוך אחד אחר.אבל זה תמיד יהיה תומך לדבוק במושגים הבסיסיים יותר, שעזרו לנו לבנות את התובעניים ביותר כפי שאנו רואים כיום. מהתצפיות שלי, הבנתי שכל כך הרבה אנשים שמתחילים לחשוב על אלקטרוניקה, איכשהו יתחילו את פרויקטי התחביב שלהם עם מעגלים משולבים או יותר נפוץ בימינו, עם מודולים מורכבים כמו לוח ארדואינו, מודולי בלוטות ', מודולי RF וכו' …

בשל נטייה זו, הם חסרים את הכיף וההתרגשות האמיתית של האלקטרוניקה. אז כאן אנסה להעביר את הרעיונות שלי שיעזרו לקוראים לעודד את עצמם להסתכל על האלקטרוניקה בפרספקטיבה רחבה יותר.

היינו מדברים על שני מרכיבי היסוד האגדיים והמהפכניים של האלקטרוניקה:

הנגדים והטרנזיסטורים. תיאורים אלה אינם מבוססים אך ורק על נוסחאות או תיאוריות שאנו עושים בדרך כלל בשיעורים שלנו על נייר, במקום זאת ננסה לקשר בין אלה עם כמה עובדות מסובכות בגישה מעשית, שלדעתי בוודאי ידהים את חברינו.

נתחיל לחקור את המהות המהנה של האלקטרוניקה ……..

שלב 1: הנגדים

הנגד הוא אחד המרכיבים המפורסמים בקרב חובבי התחביב. כולם מכירים נגדים. כפי שזה ברור משמו עצמו, נגדים הם אותם רכיבים שיתנגדו לזרימה הנוכחית דרכם. כפי שהם מתנגדים לזרימה הנוכחית וגם שלה ערך ההתנגדות קבוע, המתח על פני הצוואה יסופק על ידי המשוואה V = IR שהיא חוק האום המופלא שלנו. כל אלה מושגים ברורים היטב.

עכשיו הזמן לניתוח מסובך … רק בשביל הכיף

יש לנו סוללת רדיו 9 וולט ונגד של 3 אוהם. כאשר אנו מחברים נגד זה על פני הסוללה כפי שמוצג באיור, בוודאי נקבל זרימת זרם כפי שמתואר. איזו כמות זרם תזרום?

כן, אין ספק, מחוק אוהם שלנו התשובה תהיה I = V/R = 9/3 = 3 אמפר.

מה ???? 3 זרם אמפר מסוללת רדיו ב -9 וולט ???? לא, זה לא אפשרי.

במציאות, הסוללה מסוגלת לספק רק כמות קטנה של זרם ב -9 וולט. נניח שהיא תיתן זרם של 100 מילי אמפר ב -9 וולט. מחוק אוהם הנגד חייב להיות של 90 אוהם לפחות כדי לאזן את הזרימה. כל התנגדות שמתחתיה תפחית את המתח על פני הסוללה ותגדיל את הזרם כדי לאזן את חוק האוהם. אז כאשר נחבר נגד 3 אוהם, המתח על פני הסוללה יירד ל- V = 0.1*3 = 0.3 וולט (כאשר 0.1 הוא 100 מילי אמפר כלומר, הזרם המרבי של הסוללה).אז, פשוטו כמשמעו, אנו מקצרים את הסוללה אשר תפרק אותה בקרוב ותהפוך אותה לחסרת תועלת.

לכן, עלינו לחשוב מעבר למשוואות גרידא.עובדה שבשגרה נפשית !!!

שלב 2: נגדים למדידות Shunt

ניתן להשתמש בנגדים כדי למדוד את כמות הזרם הזורם בעומס, אם אין לנו מד.

שקול מעגל כפי שמוצג לעיל. העומס מחובר לסוללה של 9 וולט. אם העומס הוא מכשיר בעל הספק נמוך, אפשר להניח שהזרם הזורם בו הוא 100 מילי אמפר (או 0.1 אמפר). עכשיו לדעת את הכמות המדויקת. הזרם הזורם דרכו נוכל להשתמש בנגד. כפי שמוצג באיור, כאשר הנגד של 1 אוהם מחובר בסדרה לעומס, על ידי מדידת ירידת המתח על הנגד של 1 אוהם נוכל לקבל את הערך המדויק של הזרם. מחוק אוהם. זהו הזרם יהיה I = V/R, כאן R = 1 אוהם. אז I = V. לכן המתח על הנגד יספק את הזרם הזורם במעגל. דבר אחד שיש לזכור הוא ש, כאשר אנו מחברים את הנגד בסדרה, יש ירידה במתח על הנגד. ערך הנגד כל כך נחוש שהירידה אינה כה גבוהה כדי להשפיע על הפעולה הרגילה של העומס. לכן עלינו לקבל מושג מעורפל לגבי טווח הזרמים שיימשך על ידי העומס, אותו אנו יכולים לרכוש על אף תרגול ושכל ישר.

כמו כן, נוכל להשתמש בנגד מסדרה זו כפיוז. כלומר, אם נגד של 1 אוהם הוא בעל הספק של 1 וואט, המשמעות היא שכמות הזרם המרבית שיכולה לזרום דרכו תהיה 1 אמפר (ממשוואת הכוח (W) W = I*I*R). כך שאם העומס הוא בעל קיבולת זרם מקסימלית של 1 אמפר הנגד הזה ישמש כפיוז ואם כל זרם של יותר מ 1 אמפר ייכנס למעגל הנגד יתפוצץ ויהפוך לפתוח מעגל, ובכך להגן על העומס מפני נזקי יתר.

שלב 3: הטרנזיסטורים

טרנזיסטורים הם גיבורי על באלקטרוניקה. אני מאוד אוהב טרנזיסטורים. הם המרכיב המהפכני העיקרי שחולל מהפכה בכל תחום האלקטרוניקה. כל חובב אלקטרוניקה חייב להגיע לידידות חזקה עם הטרנזיסטורים. הם מסוגלים ליצור רשימה ארוכה מאוד של מגוון אלקטרוניקה פונקציות.

בתור התחלה, כולם יכירו את ההגדרה '' טרנזיסטור פירושו התנגדות העברה ''. זוהי היכולת המדהימה של טרנזיסטורים. הם יכולים להעביר את ההתנגדות בקטע הפלט (בדרך כלל קו אספן-פולט) כאשר אנו משנים את הזרם בחלק הקלט (בדרך כלל קו פולט בסיס).

בעיקרון ישנם שני סוגים של טרנזיסטורים: טרנזיסטורים npn וטרנזיסטורים pnp כפי שמוצג באיור.

טרנזיסטורים אלה הקשורים לנגדים מוערכים שונים יהוו מעגלי לוגיקה רבים, אשר אפילו יהוו את העצם האחורית המוצקה של עיצוב הפנים של שבב המעבד בימינו.

שלב 4: טרנזיסטורים Npn

בדרך כלל מלמדים בערך כי, טרנזיסטור npn נדלק על ידי מתן פוטנציאל חיובי (מתח) בבסיס. כן, זה נכון. אבל בפרספקטיבה רחבה יותר נוכל לתאר את זה כך.

כאשר אנו יוצרים את בסיס הטרנזיסטור בפוטנציאל גבוה יותר (מתח) של 0.7 וולט ביחס לפולט של הטרנזיסטור, הטרנזיסטור יהיה במצב ON וזרם הזרם דרך נתיב-פולט אספן לקרקע.

הנקודה לעיל עוזרת לי רבות לפתור כמעט את כל מעגלי הלוגיקה הטרנזיסטורים הנפוצים. זה מתואר באיור לעיל. הקוטביות ונתיב הזרימה הנוכחי יבטיחו הרבה יותר ידידותיות לטרנזיסטור שלנו.

כאשר אנו מספקים את 0.7 וולט זה גבוה בבסיס, הדבר גורם לזרימת זרם מבסיס לפולט ונקרא זרם הבסיס (Ib). זרם זה מוכפל עם הרווח הנוכחי יספק את זרם הקולט.

העבודה היא כדלקמן:

כאשר הגדרנו לראשונה 0.7 בבסיס אז הטרנזיסטור פועל והזרם מתחיל לזרום דרך העומס. אם כמה המתח על פני הבסיס והפולט גדל כך לפצות שהטרנזיסטור יגרום פחות זרם בסיס לזרום ובכך לשמור על המתח ב -0.7 עצמו, אך לעומת זאת זרם הקולט גם יורד והזרם הזורם בעומס יורד, למעשה המתח על פני העומס גם יורד. זה מראה שכאשר המתח בבסיס יגדל המתח על פני העומס יירד. וכך זה חושף את אופיו ההפוך של מיתוג טרנזיסטור.

באופן דומה אם המתח יורד (אך מעל 0.7) אז הזרם יגדל בבסיס ובכך בתורו יגדל באספן ודרך העומס ובכך יגדיל את המתח על פני העומס. כך ירידה בבסיס תוביל להגברת המתח בקו פלט, החושף גם את הטבע ההפוך במתג טרנזיסטור.

בקיצור החתירה של הבסיס לשמור על הפרש המתח של 0.7 מנוצלת על ידינו בשם Amplification.

שלב 5: טרנזיסטור Pnp

כמו טרנזיסטור npn, גם טרנזיסטור pnp נהוג לומר כי על ידי מתן שלילי לבסיס הטרנזיסטור יהיה מופעל.

בדרך אחרת, כאשר אנו עושים את מתח הבסיס 0.7 וולט למטה או פחות מהמתח הפולט, אז הזרם זורם דרך קו אספן הפולט והעומס מוזרם בזרם. זה מוצג באיור.

הטרנזיסטור pnp משמש להעברת מתח חיובי לעומס וטרנזיסטורים npn משמשים להעברת הקרקע לעומס.

כמו במקרה של npn, כאשר אנו מגדילים את ההבדל בין פולט לבסיס, צומת הבסיס ישאף לשמור על ההפרש של 0.7 וולט על ידי שינוי כמות הזרם דרכו.

כך על ידי התאמת כמות הזרם דרכו בהתאם לשינוי המתח הטרנזיסטור יכול לווסת את האיזון בין קלט ופלט, מה שהופך אותם למיוחדים מאוד ביישומים.

שלב 6: מסקנה

כל הרעיונות הנ ל הם בסיסיים מאוד וידועים לרבים מחבריי. אך אני מאמין שזה יעזור לאדם אחד לפחות בתחום האלקטרוניקה. אני תמיד נמשך לרעיונות מאוד בסיסיים כאלה, שעוזרים לי לפתור ולהנדס לאחור מספר מעגלים, שבאמצעותם אני מאמין שנוכל לצבור הרבה ניסיון וכיף.

אני מאחל לכל החברים שלי איחולים טובים. תודה.