Basis elektronische schakelingen uitgelegd - Beginnersgids voor elektronica

Het onderstaande artikel bespreekt uitvoerig alle basisfeiten, theorieën en informatie over de werking en het gebruik van veelgebruikte elektronische componenten zoals weerstanden, condensatoren, transistors, MOSFET's, UJT's, triacs, SCR's.

De verschillende kleine elektronische basiscircuits die hier worden uitgelegd, kunnen effectief worden toegepast als bouw blokken of modules voor het creëren van meertraps circuits, door de ontwerpen met elkaar te integreren.

We beginnen de tutorials met weerstanden en proberen hun werking en toepassingen te begrijpen.

Maar laten we, voordat we beginnen, snel de verschillende elektronische symbolen samenvatten die in de schema's van dit artikel zullen worden gebruikt.

Hoe weerstanden werken

De functie van weerstanden is weerstand bieden aan de stroom van stroom. De eenheid van weerstand is Ohm.

Wanneer een potentiaalverschil van 1 V wordt aangelegd over een weerstand van 1 Ohm, wordt een stroom van 1 Ampère geforceerd, volgens de wet van Ohm.

Spanning (V) werkt als het potentiaalverschil over een weerstand (R)

Stroom (I) vormt de stroom van elektronen door de weerstand (R).

Als we de waarden van twee van deze drie elementen V, I en R kennen, kan de waarde van het derde onbekende element gemakkelijk worden berekend met behulp van de volgende wet van Ohm:

V = ik x R, of ik = V / R, of R = V / I

Wanneer er stroom door een weerstand vloeit, zal het vermogen dissiperen, dat kan worden berekend met behulp van de volgende formules:

P = V X I, of P = I^tweex R

Het resultaat van de bovenstaande formule is in watt, wat betekent dat de eenheid van vermogen watt is.

Het is altijd cruciaal om ervoor te zorgen dat alle elementen in de formule worden uitgedrukt in standaardeenheden. Als we bijvoorbeeld millivolt gebruiken, moet het worden omgezet in volt, op dezelfde manier moeten miliampère worden geconverteerd naar ampère en milliohm of kiloOhm moeten worden geconverteerd naar ohm tijdens het invoeren van de waarden in de formule.

Bij de meeste toepassingen is het wattage van de weerstand 1/4 watt 5%, tenzij anders aangegeven voor speciale gevallen waarin de stroom uitzonderlijk hoog is.

Weerstanden in serie en parallelle verbindingen

Weerstandswaarden kunnen worden aangepast aan verschillende aangepaste waarden door verschillende waarden toe te voegen in series of parallelle netwerken. De resulterende waarden van dergelijke netwerken moeten echter nauwkeurig worden berekend met behulp van onderstaande formules:

Weerstanden gebruiken

Een weerstand wordt normaal gesproken gebruikt limiet stroom door een seriële belasting zoals een lamp, een led, een audiosysteem, een transistor enz. om deze kwetsbare apparaten te beschermen tegen overstroomsituaties.

In het bovenstaande voorbeeld is de stroom door de LED kan worden berekend met behulp van de wet van Ohm. Het is echter mogelijk dat de LED niet goed begint te branden totdat het minimale voorwaartse spanningsniveau is toegepast, dat ergens tussen 2 V en 2,5 V kan liggen (voor RODE LED), daarom zal de formule die kan worden toegepast voor het berekenen van de stroom door de LED worden

Ik = (6 - 2) / R

Potentiële verdeler

Weerstanden kunnen worden gebruikt als potentiële verdelers , voor het verlagen van de voedingsspanning tot een gewenst lager niveau, zoals weergegeven in het volgende diagram:

Dergelijke resistieve delers kunnen echter worden gebruikt voor het genereren van referentiespanningen, alleen voor bronnen met hoge impedantie. De uitgang kan niet worden gebruikt om direct een belasting te laten werken, omdat de betrokken weerstanden de stroom aanzienlijk laag zouden maken.

Wheatstone Bridge Circuit

Een Wheatstone Bridge-netwerk is een schakeling die wordt gebruikt om weerstandswaarden met grote nauwkeurigheid te meten.

Het fundamentele circuit van een Wheatsone-brugnetwerk wordt hieronder weergegeven:

De details van de werking van de Wheatstone-brug en hoe u met dit netwerk nauwkeurige resultaten kunt vinden, wordt uitgelegd in het bovenstaande diagram.

Precisie Wheatstone Bridge Circuit

Met het tarwesteenbrugcircuit dat in de volgende afbeelding wordt weergegeven, kan de gebruiker de waarde van een onbekende weerstand (R3) met zeer hoge precisie meten. Hiervoor moet de classificatie van de bekende weerstanden R1 en R2 ook nauwkeurig zijn (1% type). R4 moet een potentiometer zijn, die nauwkeurig kan worden gekalibreerd voor de beoogde metingen. R5 kan een preset zijn, gepositioneerd als een stroomstabilisator van de stroombron. Weerstand R6 en schakelaar S1 werken als een shuntnetwerk om voldoende bescherming van de meter M1 te garanderen. Om de testprocedure te starten, moet de gebruiker R4 aanpassen totdat een nulwaarde wordt verkregen op de meter M1. De voorwaarde is dat R3 gelijk is aan de aanpassing van R4. Als R1 niet identiek is aan R2, kan de volgende formule worden gebruikt om de waarde van R3 te bepalen. R3 = (R1 x R4) / R2

Condensatoren

Condensatoren werken door een elektrische lading op te slaan in een paar interne platen, die ook de aansluitklemmen van het element vormen. De meeteenheid voor condensatoren is Farad.

Een condensator met een nominaal vermogen van 1 Farad bij aansluiting op een voeding van 1 volt kan een lading van 6,28 x 10 opslaan¹⁸elektronen.

In praktische elektronica worden condensatoren in Farads echter als te groot beschouwd en worden ze nooit gebruikt. In plaats daarvan worden veel kleinere condensatoreenheden gebruikt, zoals picofarad (pF), nanofarad (nF) en microfarad (uF).

De relatie tussen de bovenstaande eenheden kan worden begrepen uit de volgende tabel, en deze kan ook worden gebruikt om de ene eenheid om te bouwen naar een andere.

• 1 Farad = 1 F.
• 1 microfarad = 1 uF = 10^-6F.
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9F.
• 1 picofarad = 1 pF = 10^-12F.
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

Condensator opladen en ontladen

Een condensator wordt onmiddellijk opgeladen wanneer de kabels zijn aangesloten op een geschikte voedingsspanning.

De laadproces kan worden vertraagd of langzamer gemaakt door een weerstand in serie met de voedingsingang toe te voegen, zoals weergegeven in de bovenstaande diagrammen.

Het ontladingsproces is ook vergelijkbaar, maar andersom. De condensator zal onmiddellijk ontladen wanneer de draden met elkaar worden kortgesloten. Het ontladingsproces kan proportioneel worden vertraagd door een weerstand in serie met de draden toe te voegen.

Condensator in serie

Condensatoren kunnen in serie worden toegevoegd door hun kabels met elkaar te verbinden zoals hieronder getoond. Voor gepolariseerde condensatoren moet de verbinding zodanig zijn dat de anode van de ene condensator wordt verbonden met de kathode van de andere condensator, enzovoort. Bij niet-polaire condensatoren kunnen de kabels willekeurig worden aangesloten.

Bij in serie geschakelde capaciteit neemt de capaciteitswaarde af, bijvoorbeeld wanneer twee 1 uF condensatoren in serie worden geschakeld, wordt de resulterende waarde 0,5 uF. Dit lijkt precies het tegenovergestelde te zijn van weerstanden.

Bij aansluiting in serieschakeling worden de nominale spanning of de doorslagspanningswaarden van de condensatoren opgeteld. Wanneer bijvoorbeeld twee condensatoren van 25 V nominaal in serie zijn geschakeld, wordt hun spanningstolerantiebereik opgeteld en vergroot tot 50 V.

Condensatoren parallel

Condensatoren kunnen ook parallel worden aangesloten door hun draden gemeenschappelijk te verbinden, zoals weergegeven in het bovenstaande diagram. Voor gepolariseerde condensatoren moeten de klemmen met gelijke polen met elkaar worden verbonden, voor niet-polaire kappen kan deze beperking worden genegeerd. Bij parallel schakelen neemt de resulterende totale waarde van condensatoren toe, wat precies het tegenovergestelde is in het geval van weerstanden.

Belangrijk: Een opgeladen condensator kan de lading aanzienlijk lang tussen zijn aansluitingen houden. Als de spanning hoog genoeg is in het bereik van 100 V en hoger, kan dit een pijnlijke schok veroorzaken als de kabels worden aangeraakt. Kleinere spanningsniveaus kunnen voldoende vermogen hebben om zelfs een klein stukje metaal te smelten wanneer het metaal tussen de draden van de condensator wordt gebracht.

Hoe condensatoren te gebruiken

Signaal filteren : Een condensator kan worden gebruikt voor filterspanningen op een paar manieren. Bij aansluiting op een AC-voeding kan het het signaal verzwakken door een deel van de inhoud te aarden en een gemiddeld acceptabele waarde aan de uitgang toe te staan.

DC-blokkering: Een condensator kan in serieschakeling worden gebruikt om een ​​DC-spanning te blokkeren en er een AC- of pulserende DC-inhoud doorheen te sturen. Met deze functie kan audioapparatuur condensatoren gebruiken op hun ingangs- / uitgangsaansluitingen om de doorgang van de audiofrequenties mogelijk te maken en te voorkomen dat de ongewenste gelijkspanning de versterkingslijn binnendringt.

Voedingsfilter: Condensatoren werken ook als DC-voedingsfilters in voedingscircuits. In een voeding kan na rectificatie van het AC-signaal de resulterende DC vol rimpelfluctuaties zijn. Een condensator met grote waarde die over deze rimpelspanning is aangesloten, resulteert in een aanzienlijke hoeveelheid filtratie, waardoor de fluctuerende gelijkstroom een ​​constante gelijkstroom wordt met rimpelingen die worden verminderd tot een hoeveelheid zoals bepaald door de waarde van de condensator.

Hoe u een integrator maakt

De functie van een integatorcircuit is om een ​​blokgolfsignaal in een driehoeksgolfvorm te vormen, via een weerstand, condensator of RC-netwerk , zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Hier kunnen we zien dat de weerstand zich aan de ingangszijde bevindt en in serie is geschakeld met de lijn, terwijl de condensator aan de uitgangszijde is aangesloten, over het uitgangsuiteinde van de weerstand en de aardingslijn.

De RC-componenten werken als een tijdconstante-element in het circuit, waarvan het product 10 keer hoger moet zijn dan de periode van het ingangssignaal. Anders kan dit ertoe leiden dat de amplitude van de uitgangsdriehoekgolf wordt verminderd. In dergelijke omstandigheden zal het circuit functioneren als een laagdoorlaatfilter dat hoogfrequente ingangen blokkeert.

Hoe maak je een onderscheidende factor?

De functie van een differentiatorcircuit is het omzetten van een blokgolfingangssignaal in een puntige golfvorm met een scherpe stijgende en een langzaam dalende golfvorm. De waarde van de RC-tijdconstante moet in dit geval 1/10 van de invoercycli zijn. Differentiatorcircuits worden normaal gesproken gebruikt voor het genereren van korte en scherpe triggerpulsen.

Diodes en gelijkrichters begrijpen

Diodes en gelijkrichters zijn gecategoriseerd onder halfgeleiderinrichtingen , die zijn ontworpen om stroom alleen in een bepaalde richting door te geven terwijl ze vanuit de tegenovergestelde richting blokkeren. Een op diode of diode gebaseerde modules zullen echter pas stroom gaan doorgeven of geleiden als het noodzakelijke minimale voorwaartse spanningsniveau is verkregen. Een siliciumdiode zal bijvoorbeeld alleen geleiden als de aangelegde spanning hoger is dan 0,6 V, terwijl een germaniumdiode met een minimum van 0,3 V zal geleiden. Als twee twee diodes in serie zijn geschakeld, zal deze voorwaartse spanningseis ook verdubbelen tot 1,2 V, enzovoort.

Diodes gebruiken als spanningsdruppelaar

Zoals we in de vorige paragraaf hebben besproken, hebben diodes ongeveer 0,6 V nodig om te beginnen met geleiden, dit betekent ook dat de diode dit spanningsniveau over zijn uitgang en aarde zou verlagen. Als bijvoorbeeld 1 V wordt toegepast, zal de diode 1 - 0,6 = 0,4 V aan zijn kathode produceren.

Met deze functie kunnen diodes worden gebruikt als spanningsdruppelaar ​Elke gewenste spanningsval kan worden bereikt door het overeenkomstige aantal diodes in serie te schakelen. Als er dus 4 diodes in serie zijn geschakeld, ontstaat er een totale aftrek van 0,6 x 4 = 2,4 V aan de uitgang enzovoort.

De formule om dit te berekenen is hieronder gegeven:

Uitgangsspanning = ingangsspanning - (aantal diodes x 0,6)

Diode gebruiken als spanningsregelaar

Diodes kunnen vanwege hun voorwaartse spanningsvalfunctie ook worden gebruikt voor het genereren van stabiele referentiespanningen, zoals weergegeven in het aangrenzende diagram. De uitgangsspanning kan worden berekend met de volgende formule:

R1 = (Vin - Vout) / I

Zorg ervoor dat u het juiste wattage gebruikt voor de D1- en R1-componenten volgens het wattage van de belasting. Ze moeten minimaal twee keer zo hoog zijn als de belasting.

Driehoek naar sinusomvormer

Diodes kunnen ook werken als driehoeksgolf naar sinusomvormer , zoals aangegeven in het bovenstaande diagram. De amplitude van de uitgangssinusgolf hangt af van het aantal diodes in serie met D1 en D2.

Piekaflezing voltmeter

Diodes kunnen ook worden geconfigureerd om de piekspanning op een voltmeter te lezen. Hier werkt de diode als een halfgolf-gelijkrichter, waardoor halve cycli van de frequentie de condensator C1 kunnen opladen tot de piekwaarde van de ingangsspanning. De meter toont deze piekwaarde vervolgens door zijn afbuiging.

Bescherming tegen omgekeerde polariteit

Dit is een van de meest voorkomende toepassingen van een diode, die een diode gebruikt om een ​​circuit te beschermen tegen onbedoelde omgekeerde voedingsaansluiting.

Rug-EMF en tijdelijke beschermer

Wanneer een inductieve belasting wordt geschakeld via een transistordriver of een IC, kan deze inductieve belasting, afhankelijk van de inductantiewaarde, hoogspannings-tegen-EMF genereren, ook wel omgekeerde transiënten genoemd, die de potentie kunnen hebben om een ​​onmiddellijke vernietiging van de stuurtransistor of het IC. Een diode die parallel aan de belasting is geplaatst, kan deze situatie gemakkelijk omzeilen. Diodes in dit type configuratie staan ​​bekend als vrijloopdiode.

In een transiënte beveiligingstoepassing is een diode normaal verbonden over een inductieve belasting om het omzeilen van een omgekeerde transiënt van de inductieve schakeling door de diode mogelijk te maken.

Dit neutraliseert de piek of de transiënt door deze door de diode kort te sluiten. Als de diode niet wordt gebruikt, zou de achter-EMF-transiënt door de stuurtransistor of het circuit in omgekeerde richting gaan, waardoor het apparaat onmiddellijk beschadigd raakt.

Meter beschermer

Een moving coil meter kan een zeer gevoelig instrument zijn, dat ernstig beschadigd kan raken als de voedingsingang wordt omgekeerd. Een parallel geschakelde diode kan de meter tegen deze situatie beschermen.

Golfvorm Clipper

Een diode kan worden gebruikt om de pieken van een golfvorm af te snijden en af ​​te knippen, zoals weergegeven in het bovenstaande diagram, en om een ​​uitvoer te creëren met een golfvorm met een gereduceerde gemiddelde waarde. De weerstand R2 kan een pot zijn om het clipniveau aan te passen.

Volledige golf Clipper

Het eerste clippercircuit heeft de mogelijkheid om het positieve gedeelte van de golfvorm af te knippen. Om het knippen van beide uiteinden van een ingangsgolfvorm mogelijk te maken, kunnen twee diodes parallel worden gebruikt met tegengestelde polariteit, zoals hierboven weergegeven.

Halve golf gelijkrichter

Wanneer een diode wordt gebruikt als een halfgolfgelijkrichter met een wisselstroomingang, blokkeert deze de wisselstroomcycli van de halve omgekeerde ingang en laat alleen de andere helft erdoorheen, waardoor uitgangen met een halve golfcyclus worden gecreëerd, vandaar de naam halfgolfgelijkrichter.

Aangezien de AC-halve cyclus wordt verwijderd door de diode, wordt de uitgang gelijkstroom en wordt het circuit ook wel halfgolf-DC-omzettercircuit genoemd. Zonder filtercondensator zal de output een pulserende halve golf gelijkstroom zijn.

Het vorige diagram kan worden gewijzigd met behulp van twee diodes, om twee afzonderlijke uitgangen te krijgen met tegenovergestelde helften van de AC gelijkgericht in overeenkomstige DC-polariteiten.

Gelijkrichter met volledige golf

Een full wave rectfier, of een brug gelijkrichter is een circuit gebouwd met behulp van 4 gelijkrichterdiodes in een overbrugde configuratie, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De specialiteit van deze bruggelijkrichterschakeling is dat het in staat is om zowel de positieve als de negatieve halve cycli van de ingang om te zetten in een volledige gelijkstroomuitgang.

De pulserende DC aan de uitgang van de brug zal een frequentie hebben die tweemaal zo hoog is als de ingang AC vanwege de opname van de negatieve en de positieve halve cycluspulsen in een enkele positieve pulsketen.

Spanningsverdubbelingsmodule

Diodes kunnen ook worden geïmplementeerd als spanning dubbel door een paar diodes in cascade te plaatsen met een paar elektrolytische condensatoren. De ingang moet de vorm hebben van pulserende gelijkstroom of wisselstroom, waardoor de uitgang ongeveer twee keer meer spanning genereert dan de ingang. De pulserende ingangsfrequentie kan zijn van a IC 555-oscillator ​

Spanningsverdubbelaar met behulp van bruggelijkrichter

Een DC naar DC spanningsverdubbelaar kan ook worden geïmplementeerd met behulp van een bruggelijkrichter en een paar elektrolytische filtercondensatoren, zoals weergegeven in het bovenstaande diagram. Het gebruik van een bruggelijkrichter resulteert in een hogere efficiëntie van het verdubbelingseffect in termen van stroom in vergelijking met de vorige gecascadeerde verdubbelaar.

Spanning viervoudig

Het bovenstaande uitgelegd spanningsvermenigvuldiger schakelingen zijn ontworpen om 2 keer meer output te genereren dan de inputpiekniveaus, maar als een toepassing zelfs nog hogere vermenigvuldigingsniveaus nodig heeft in de orde van 4 keer meer spanning, dan zou de deze spanningsviervoudigerschakeling kunnen worden toegepast.

Hier wordt het circuit gemaakt met behulp van 4 nummers in cascade geschakelde diodes en condensatoren om 4 keer meer spanning aan de uitgang te krijgen dan de ingangsfrequentiepiek.

Diode OF poort

Diodes kunnen worden bedraad om een ​​OF-logische poort te imiteren met behulp van het circuit zoals hierboven weergegeven. De aangrenzende waarheidstabel toont de uitgangslogica als reactie op een combinatie van twee logische ingangen.

NOR-poort met behulp van diodes

Net als een OF-poort, kan een NOR-poort ook worden gerepliceerd met behulp van een paar diodes, zoals hierboven weergegeven.

EN Gate NAND Gate met behulp van Diodes

Het kan ook mogelijk zijn om andere logische poorten zoals EN-poort en NAND-poort te implementeren met behulp van diodes, zoals weergegeven in de bovenstaande diagrammen. De waarheidstabellen die naast de diagrammen worden weergegeven, geven de exacte vereiste logische respons van de instellingen weer.

Zener Diode Circuit Modules

Het verschil tussen een gelijkrichter en Zener diode is dat een gelijkrichterdiode altijd de omgekeerde DC-potentiaal blokkeert, terwijl de a zenerdiode de omgekeerde DC-potentiaal alleen blokkeert totdat de doorslagdrempel (zenerspanningswaarde) is bereikt, en dan zal hij volledig AAN gaan en de DC doorlaten er helemaal doorheen.

In voorwaartse richting zal een zener op dezelfde manier werken als een gelijkrichterdiode en de spanning laten geleiden zodra de minimale voorwaartse spanning van 0,6 V is bereikt. Aldus kan een zenerdiode worden gedefinieerd als een spanningsgevoelige schakelaar, die geleidt en AAN schakelt wanneer een specifieke spanningsdrempel wordt bereikt, zoals bepaald door de doorslagwaarde van de zener.

Een zener van 4,7 V zal bijvoorbeeld in omgekeerde volgorde beginnen te geleiden zodra de 4,7 V is bereikt, terwijl hij in voorwaartse richting slechts een potentiaal van 0,6 V nodig heeft. De onderstaande grafiek vat de uitleg snel voor u samen.

Zener-spanningsregelaar

Een zenerdiode kan worden gebruikt om gestabiliseerde spanningsuitgangen zoals weergegeven in het diagram hiernaast, door een beperkende weerstand te gebruiken. De beperkende weerstand R1 beperkt de maximaal toelaatbare stroom voor de zener en beschermt deze tegen verbranding door overstroom.

Spanningsindicatormodule

Aangezien zenerdiodes beschikbaar zijn met een verscheidenheid aan doorslagspanningsniveaus, zou de faciliteit kunnen worden toegepast om een ​​effectief en toch eenvoudig te maken spanningsindicator met behulp van de juiste zener-classificatie zoals weergegeven in het bovenstaande diagram.

Spanningsverschuiver

Zenerdiodes kunnen ook worden gebruikt om een ​​spanningsniveau naar een ander niveau te verschuiven, door geschikte zenerdiodewaarden te gebruiken, afhankelijk van de behoeften van de toepassing.

Spanning Clipper

Zenerdiodes die een spanningsgestuurde schakelaar zijn, kunnen worden toegepast om de amplitude van een AC-golfvorm naar een lager gewenst niveau te knippen, afhankelijk van de doorslagwaarde, zoals weergegeven in het bovenstaande diagram.

Bipolaire Junction Transistor (BJTs) Circuit Modules

Bipolaire junctie-transistors of BJT's zijn een van de belangrijkste halfgeleidercomponenten in de familie van elektronische componenten, en het vormt de bouwstenen voor bijna alle elektronische schakelingen.

BJT's zijn veelzijdige halfgeleiderapparaten die kunnen worden geconfigureerd en aangepast voor het implementeren van elke gewenste elektronische toepassing.

In de volgende paragrafen een compilatie van BJT-applicatiecircuits die kunnen worden gebruikt als circuitmodules voor het construeren van talloze verschillende aangepaste circuittoepassingen, volgens de vereisten van de gebruiker.

Laten we ze in detail bespreken via de volgende ontwerpen.

OF Poortmodule

Met behulp van een paar BJT's en enkele weerstanden zou een snel OF-poortontwerp kunnen worden gemaakt voor het implementeren van de OR logische uitgangen in reactie op verschillende inputlogica-combinaties volgens de waarheidstabel in het bovenstaande diagram.

NOR-poortmodule

Met enkele geschikte modificaties zou de hierboven toegelichte OF-poortconfiguratie kunnen worden getransformeerd in een NOR-poortschakeling voor het implementeren van de gespecificeerde logische NOR-functies.

EN-poortmodule

Als je geen snelle toegang hebt tot een EN-poortlogica-IC, dan kun je waarschijnlijk een aantal BJT's configureren voor het maken van een EN-logisch-poortcircuit en voor het uitvoeren van de hierboven aangegeven EN-logische functies.

NAND-poortmodule

Door de veelzijdigheid van BJT's kunnen BJT's elk gewenst logicafunctiecircuit maken, en een NAND-poort applicatie is geen uitzondering. Nogmaals, met behulp van een paar BJT's kun je snel een NAND-logisch poortcircuit bouwen en afdwingen, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding.

Transistor als schakelaars

Zoals aangegeven in het bovenstaande diagram a BJT kan eenvoudig als DC-schakelaar worden gebruikt voor het AAN / UIT schakelen van een geschikte nominale belasting. In het getoonde voorbeeld imiteert de mechanische schakelaar S1 een logisch hoge of lage input, waardoor de BJT de aangesloten LED AAN / UIT schakelt. Aangezien een NPN-transistor wordt getoond, zorgt de positieve aansluiting van S1 ervoor dat de BJT de LED in het linker circuit AAN schakelt, terwijl in het rechter circuit LED wordt uitgeschakeld wanneer de S1 op de positieve ens van de schakelaar staat.

Spanningsomvormer

Een BJT-schakelaar zoals uitgelegd in de vorige paragraaf kan ook worden bedraad als spanningsomvormer, wat betekent dat een uitgangsrespons wordt gecreëerd die tegengesteld is aan de ingangsrespons. In het bovenstaande voorbeeld zal de output-LED AAN gaan als er geen spanning is op punt A, en zal UIT gaan als er een spanning is op punt A.

BJT Versterker Module

Een BJT kan worden geconfigureerd als een eenvoudige spanning / stroom versterker voor het versterken van een klein ingangssignaal naar een veel hoger niveau, gelijk aan de gebruikte voedingsspanning. Het diagram wordt weergegeven in het volgende diagram

BJT Relay Driver Module

De transistor versterker hierboven uitgelegd kan worden gebruikt voor toepassingen zoals een relaisstuurprogramma , waarin een hoger spanningsrelais zou kunnen worden geactiveerd via een kleine ingangssignaalspanning zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het relais zou kunnen worden geactiveerd als reactie op een ingangssignaal dat wordt ontvangen van een specifieke laagsignaalsensor of detectorapparaat, zoals een LDR , Microfoon, DE BRUG ​ LM35 , thermistor, ultrasoon enz.

Relais controller module

Slechts twee BJT's kunnen worden bedraad als een relais knipperlicht zoals weergegeven in de afbeelding hieronder. Het circuit zal het relais AAN / UIT pulseren met een bepaalde snelheid die kan worden aangepast met behulp van de twee variabele weerstanden R1 en R4.

Constante stroom LED-stuurprogrammamodule

Als u op zoek bent naar een goedkope maar uiterst betrouwbare stroomcontroller voor uw LED, kunt u deze snel bouwen met behulp van de twee transistorconfiguraties zoals weergegeven in de volgende afbeelding.

3V audioversterker module

Dit 3 V audioversterker kan worden toegepast als de eindtrap voor elk geluidssysteem zoals radio's, microfoon, mixer, alarm enz. Het belangrijkste actieve element is de transistor Q1, terwijl de ingangstransformatoren werken als complementaire trappen voor het genereren van een audioversterker met hoge versterking.

Tweetraps audioversterkermodule

Voor een hoger versterkingsniveau kan een versterker met twee transistoren worden gebruikt, zoals weergegeven in dit diagram. Hier is een extra transistor opgenomen aan de ingangszijde, hoewel de ingangstransformator is weggelaten, waardoor de schakeling compacter en efficiënter wordt.

MIC Versterker Module

De onderstaande afbeelding toont een basis voorversterker circuitmodule, die met elke standaard kan worden gebruikt electret MIC voor het verhogen van het kleine 2 mV-signaal naar een redelijk hoger niveau van 100 mV, wat misschien net geschikt is voor integratie in een eindversterker.

Audiomixermodule

Als je een applicatie hebt waarin twee verschillende audiosignalen moeten worden gemixt en gemengd tot een enkele uitgang, dan werkt het volgende circuit goed. Het maakt gebruik van een enkele BJT en een paar weerstanden voor de implementatie. De twee variabele weerstanden aan de ingangszijde bepalen de hoeveelheid signaal die over de twee bronnen kan worden gemengd voor versterking met de gewenste verhoudingen.

Eenvoudige oscillatormodule

Een oscillator is eigenlijk een frequentiegenerator, die kan worden gebruikt om een ​​muzikale toon over een luidspreker te genereren. De eenvoudigste versie van zo'n oscillatorcircuit wordt hieronder getoond met slechts een paar BJT's. R3 regelt de frequentie-uitvoer van de oscillator, die ook de toon van de audio op de luidspreker varieert.

LC-oscillatormodule

In het bovenstaande voorbeeld hebben we een op RC gebaseerde transistoroscillator geleerd. De volgende afbeelding legt een eenvoudige enkele transistor uit, LC gebaseerd of inductantie, capaciteit gebaseerde oscillator circuit module. De details van de inductor worden gegeven in het diagram. Preset R1 kan worden gebruikt om de toonfrequentie van de oscillator te variëren.

Metronoom Circuit

We hebben er al een paar bestudeerd metronoom circuits eerder op de website, wordt hieronder een eenvoudig metronoomcircuit met twee transistoren getoond.

Logische sonde

NAAR logische sonde circuit is een belangrijk apparaat voor het oplossen van cruciale fouten in de printplaat. De unit kan worden opgebouwd met minimaal een enkele transistor en enkele weerstanden. Het volledige ontwerp wordt getoond in het volgende diagram.

Instelbare Sirene Circuit Module

Een zeer nuttige en krachtig sirene circuit kunnen worden gemaakt zoals weergegeven in het volgende diagram. Het circuit gebruikt slechts twee transistors voor het genereren van een stijgend en dalend type sirene geluid , die kan worden omgeschakeld met behulp van de S1. De schakelaar S2 selecteert het frequentiebereik van de toon, een hogere frequentie zal een schriller geluid genereren dan de lagere frequenties. Met de R4 kan de gebruiker de toon nog verder variëren binnen het geselecteerde bereik.

Witte ruisgeneratormodule

Een witte ruis is een geluidsfrequentie die een laagfrequent sissend geluid genereert, bijvoorbeeld het geluid dat te horen is tijdens een constante zware regenval, of van een niet-afgestemd FM-station, of van een tv die niet is aangesloten op een kabelverbinding, een hoge snelheid ventilator etc.

De bovenstaande enkele transistor genereert dezelfde soort witte ruis als de uitgang is aangesloten op een geschikte versterker.

Schakel de Debouncer-module

Deze switch debouncer switch kan worden gebruikt met een drukknop om ervoor te zorgen dat het circuit dat wordt bestuurd door de drukknop nooit wordt gerammeld of gestoord door spanningspieken die worden gegenereerd tijdens het loslaten van de schakelaar. Wanneer de schakelaar wordt ingedrukt, wordt de uitgang 0 V onmiddellijk en wanneer losgelaten, wordt de uitvoer hoog in langzame modus zonder problemen te veroorzaken met de aangesloten circuittrappen.

Kleine AM-zendermodule

Deze ene transistor, kleine draadloze AM-zender kan een frequentiesignaal naar een AM-radio op enige afstand van het apparaat gehouden. De spoel kan elke gewone AM / MW-antennespoel zijn, ook wel bekend als loopstick-antennespoel.

Frequentie Meter Module

Een redelijk nauwkeurig analoge frequentiemeter module kan worden gebouwd met behulp van het hierboven getoonde enkele transistorcircuit. De ingangsfrequentie moet 1 V van piek tot piek zijn. Het frequentiebereik kan worden aangepast door verschillende waarden voor C1 te gebruiken en door de R2-pot op de juiste manier in te stellen.

Pulsgeneratormodule

Er zijn slechts een paar BJT's en een paar weerstanden nodig om een ​​bruikbare pulsgeneratorcircuitmodule te maken, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De pulsbreedte kan worden aangepast met verschillende waarden voor C1, terwijl R3 kan worden gebruikt voor het aanpassen van de pulsfrequentie.

Meter versterker module

Deze ampèremeter-versterkermodule kan worden gebruikt voor het meten van extreem kleine stroomsterkten in het bereik van micro-ampèremeters, in een leesbare output over een ampèremeter van 1 mA.

Door licht geactiveerde knipperlichtmodule

Een LED begint te knipperen zodra een omgevingslicht of een extern licht wordt gedetecteerd via een aangesloten lichtsensor. De toepassing van deze lichtgevoelige flitser kan divers en zeer aanpasbaar zijn, afhankelijk van de gebruikersvoorkeuren.

Darkness Triggered Flasher

Vrij gelijkaardig, maar met tegengestelde effecten als de bovenstaande applicatie, zal deze module beginnen knippert een LED zodra het omgevingslicht bijna donker wordt, of zoals ingesteld door het R1, R2 potentiaalverdelingsnetwerk.

Krachtige flitser

NAAR krachtige flitser module kan worden geconstrueerd met slechts een paar transistor, zoals weergegeven in het bovenstaande schema. De eenheid zal een aangesloten gloeilamp of halogeenlamp helder knipperen of flitsen, en het vermogen van deze lamp kan worden opgewaardeerd door de specificaties van de Q2 op passende wijze te upgraden.

LED-lichtzender / ontvanger afstandsbediening

We kunnen twee circuitmodules opmerken in het bovenstaande schema. De linkermodule werkt als een LED-frequentiezender, terwijl de rechtermodule werkt als het lichtfrequentieontvanger / detectorcircuit. Wanneer de zender is ingeschakeld en gefocust op de lichtdetector Q1 van de ontvanger, wordt de frequentie van de zender gedetecteerd door het ontvangercircuit en begint de aangesloten piëzo-zoemer met dezelfde frequentie te trillen. De module kan op veel verschillende manieren worden aangepast, afhankelijk van de specifieke vereisten.

FET-circuitmodules

FET staat voor Veldeffecttransistors die in veel opzichten worden beschouwd als zeer efficiënte transistors in vergelijking met de BJT's.

In de volgende voorbeeldcircuits zullen we leren over vele interessante FET-gebaseerde circuitmodules die in elkaar kunnen worden geïntegreerd om veel verschillende innovatieve circuits te creëren, voor persoonlijk gebruik en toepassingen.

FET-schakelaar

In de eerdere paragrafen hebben we geleerd hoe je een BJT als schakelaar kunt gebruiken, op dezelfde manier kan een FET ook worden toegepast als een DC AAN / UIT-schakelaar.

De bovenstaande afbeelding toont een FET die is geconfigureerd als een schakelaar om een ​​LED AAN / UIT te schakelen als reactie op een 9V- en 0V-ingangssignaal bij de poort.

In tegenstelling tot een BJT die een uitgangsbelasting AAN / UIT kan schakelen in reactie op een ingangssignaal van slechts 0,6 V, doet een FET hetzelfde, maar dan met een ingangssignaal van ongeveer 9 V tot 12 V. De 0,6 V voor een BJT is stroomafhankelijk en de stroom met 0,6 V moet overeenkomstig hoog of laag zijn met betrekking tot de belastingsstroom. In tegenstelling hiermee is de stuurstroom van de ingangspoort voor een FET niet belastingsafhankelijk en kan deze zo laag zijn als een microampère.

FET-versterker

Net als bij een BJT kunt u ook een FET aansluiten voor het versterken van ingangssignalen met extreem lage stroomsterkte naar een versterkte uitgang voor hoge stroomsterkte met hoge spanning, zoals aangegeven in de bovenstaande afbeelding.

MIC-versterkermodule met hoge impedantie

Als u zich afvraagt ​​hoe u een veldeffecttransistor kunt gebruiken voor het construeren van een Hi-Z- of een MIC-versterkercircuit met hoge impedantie, dan kan het hierboven beschreven ontwerp u helpen bij het bereiken van het doel.

FET Audo Mixer Module

Een FET kan ook worden gebruikt als een audiosignaalmixer, zoals geïllustreerd in het bovenstaande diagram. Twee audiosignalen die over de punten A en B worden gevoerd, worden door de FET met elkaar gemengd en via C4 aan de uitgang samengevoegd.

FET-vertraging AAN circuitmodule

Een redelijk hoog vertraging AAN timer circuit kan worden geconfigureerd met behulp van het onderstaande schema.

Wanneer S1 wordt ingedrukt, wordt de voeding opgeslagen in de C1-condensator en schakelt de spanning ook de FET in. Wanneer S1 wordt losgelaten, blijft de opgeslagen lading in C1 de FET AAN houden.

Omdat de FET een invoerapparaat met hoge impedantie is, kan de C1 echter niet snel ontladen en daarom blijft de FET vrij lang ingeschakeld. In de tussentijd, zolang de FET Q1 AAN blijft, blijft de aangesloten BJT Q2 UIT, vanwege de inverterende actie van de FET die de Q2-basis geaard houdt.

De situatie houdt ook de zoemer UIT. Uiteindelijk, en geleidelijk, ontlaadt de C1 tot een punt waarop de FET niet ingeschakeld kan blijven. Dit keert de toestand aan de basis van Q1 terug, die nu AAN gaat en het aangesloten zoemeralarm activeert.

Vertraging UIT-timermodule

Dit ontwerp doet precies hetzelfde als het bovenstaande concept, behalve de inverterende BJT-trap, die hier niet aanwezig is. Om deze reden werkt de FET als een vertraging UIT-timer. Dit betekent dat de uitgang aanvankelijk AAN blijft terwijl de condensator C1 ontlaadt, en de FET wordt ingeschakeld, en uiteindelijk wanneer de C1 volledig ontladen is, schakelt de FET UIT en klinkt de zoemer.

Eenvoudige eindversterkermodule

Met slechts een paar FET's is het wellicht mogelijk om een ​​redelijk krachtige audioversterker van rond 5 watt of zelfs hoger.

Dubbele LED-knipperlichtmodule

Dit is een zeer eenvoudige, stabiele FET-schakeling die kan worden gebruikt voor het afwisselend knipperen van twee LED's over de twee drains van de MOSFET's. Het goede aspect van deze astable is dat de leds met een goed gedefinieerde scherpe AAN / UIT-snelheid schakelen zonder enig dimeffect of langzaam vervagen en stijgen ​De flitssnelheid kan worden aangepast via de pot R3.

UJT-oscillatorcircuitmodules

UJT of voor Unijunction-transistor , is een speciaal type transistor dat kan worden geconfigureerd als een flexibele oscillator met behulp van een extern RC-netwerk.

Het basisontwerp van een elektronische UJT-gebaseerde oscillator is te zien in het volgende diagram. Het RC-netwerk R1 en C1 bepaalt de frequentie-uitvoer van het UJT-apparaat. Door de waarden van R1 of C1 te verhogen, wordt de frequentiesnelheid verlaagd en vice versa.

UJT Geluidseffectgeneratormodule

Een leuke kleine geluidseffectgenerator zou kunnen worden gebouwd met behulp van een paar UJTs-oscillatoren en door hun frequenties te combineren. Het volledige schakelschema wordt hieronder weergegeven.

Een minuut-timermodule

Een erg handig één minuut AAN / UIT vertragingstimer circuit kan worden gebouwd met behulp van een enkele UJT, zoals hieronder weergegeven. Het is eigenlijk een oscillatorcircuit dat hoge RC-waarden gebruikt om de AAN / UIT-frequentie te vertragen tot 1 minuut.

Deze vertraging kan verder worden vergroot door de waarden van de R1- en C1-componenten te verhogen.

Piëzo-transducermodules

Piëzo-transducers zijn speciaal gemaakte apparaten met piëzo-materiaal dat gevoelig is en reageert op elektrische stroom.

Het piëzo-materiaal in een piëzo-transducer reageert op een elektrisch veld en veroorzaakt vervormingen in de structuur die trillingen op het apparaat veroorzaken, wat resulteert in het genereren van geluid.

Omgekeerd, wanneer een berekende mechanische spanning wordt uitgeoefend op een piëzo-transducer, vervormt dit mechanisch het piëzo-materiaal in het apparaat, wat resulteert in het genereren van een evenredige hoeveelheid elektrische stroom over de transduceraansluitingen.

Bij gebruik zoals DC zoemer moet de piëzo-transducer worden bevestigd met een oscillator om de output van trillingsgeluid te creëren, omdat deze apparaten alleen op een frequentie kunnen reageren.

De afbeelding toont een eenvoudige piezo-zoemer verbinding met een voedingsbron. Deze zoemer heeft een interne oscillator om op de voedingsspanning te reageren.

Piëzo-zoemers kunnen worden gebruikt voor het aangeven van logische hoge of lage condities in een circuit via het volgende getoonde circuit.

Piezo-toongeneratormodule

Een piëzo-transducer kan worden geconfigureerd om een ​​continue toonuitvoer met laag volume te genereren volgens het volgende schakelschema. Het piëzo-apparaat moet een apparaat met drie aansluitingen zijn.

Piëzo-zoemermodule met variabele toon

De volgende afbeelding hieronder toont een aantal zoemerconcepten met piëzo-transducers. De piëzo-elementen zijn bedoeld als driedraads elementen. Het diagram aan de linkerkant toont een resistief ontwerp voor het forceren van oscillaties in de piëzo-transducer, terwijl het diagram aan de rechterkant een inductief concept vertoont. De op inductor of spoel gebaseerde verwaardiging induceert de oscillaties via feedbackpieken.

SCR-circuitmodules

SCR's of thyristors zijn halfgeleiderapparaten die zich gedragen als gelijkrichterdiodes maar de geleiding ervan vergemakkelijken via een externe DC-signaalingang.

Echter, volgens hun kenmerken, SCR's hebben de neiging om vast te houden wanneer de belastingvoeding gelijkstroom is. De volgende afbeelding geeft een eenvoudige opstelling aan die gebruik maakt van deze vergrendelingsfunctie van het apparaat om een ​​belasting RL AAN en UIT te schakelen als reactie op het indrukken van de schakelaars S1 en S2. S1 schakelt de belasting AAN, terwijl S2 de belasting UITschakelt.

Lichtgeactiveerde relaismodule

Een eenvoudige licht geactiveerd relaismodule kan worden gebouwd met behulp van een SCR, en een fototransistor , zoals geïllustreerd in de onderstaande afbeelding.

Zodra het lichtniveau op de fototransistor een ingesteld activeringsdrempelniveau van de SCR overschrijdt, wordt de SCR geactiveerd en vergrendeld, schakel dan het relais in. De vergrendeling blijft ongewijzigd totdat de resetschakelaar S1 wordt ingedrukt als voldoende duisternis, of de stroom wordt uitgeschakeld en vervolgens weer ingeschakeld.

Ontspanningsoscillator met behulp van Triac-module

Een eenvoudig relaxatieoscillatorcircuit kan worden geconstrueerd met behulp van een SCR- en een RC-netwerk, zoals weergegeven in het onderstaande diagram.

De oscillatorfrequentie produceert een laagfrequente toon via de aangesloten luidspreker. De toonfrequentie van deze relaxatie-oscillator kan worden aangepast via variabele weerstand R1 en R2, en ook de condensator C1.

Triac AC Motor Snelheidsregelaar Module

Een UJT staat normaal gesproken bekend om zijn betrouwbare oscillerende functies. Hetzelfde apparaat kan echter ook met triac worden gebruikt om een ​​0 tot volledige snelheidsregeling van AC-motoren ​

De weerstand R1 functioneert als een frequentieregeling voor de UJT-frequentie. Deze uitgang met variabele frequentie schakelt de triac met verschillende AAN / UIT-snelheden, afhankelijk van de R1-aanpassingen.

Dit variabele schakelen van de triac veroorzaakt op zijn beurt een evenredig aantal variaties op het toerental van de aangesloten motor.

Triac Gate Buffer Module

Het bovenstaande diagram laat zien hoe eenvoudig een triac kan AAN / UIT worden geschakeld via een AAN / UIT-schakelaar en zorgt ook voor de veiligheid van de triac door de belasting zelf als buffertrap te gebruiken. De R1 beperkt de stroom naar de triac-poort, terwijl de belasting bovendien de triac-poortbescherming biedt tegen plotselinge AAN-transiënten, en stelt de triac in staat om AAN te schakelen met een zachte startmodus.

Triac / UJT Flasher UJT-module

Een UJT-oscillator kan ook worden geïmplementeerd als een AC lamp dimmer zoals weergegeven in het bovenstaande diagram.

De pot R1 wordt gebruikt voor het aanpassen van de oscillatiesnelheid of -frequentie, die op zijn beurt de AAN / UIT-schakelsnelheid van de triac en de aangesloten lamp bepaalt.

Omdat de schakelfrequentie te hoog is, lijkt de lamp permanent AAN te blijven, hoewel de intensiteit varieert doordat de gemiddelde spanning erover varieert in overeenstemming met de UJT-schakeling.

Gevolgtrekking

In de bovenstaande secties hebben we veel fundamentele concepten en theorieën van elektronica besproken en geleerd hoe we kleine schakelingen kunnen configureren met behulp van diodes, transistors, FET's enz.

Er zijn in feite talloze meer circuitmodules die kunnen worden gemaakt met behulp van deze basiscomponenten voor het implementeren van elk gewenst circuitidee, volgens de gegeven specificaties.

Nadat hij vertrouwd is geraakt met al deze basisontwerpen of circuitmodules, kan elke nieuwkomer in het dossier leren deze modules over elkaar heen te integreren om tal van andere interessante circuits te krijgen of om een ​​gespecialiseerde circuittoepassing te realiseren.

Als u nog vragen heeft over deze basisconcepten van elektronica of over hoe u zich bij deze modules kunt aansluiten voor specifieke behoeften, aarzel dan niet om commentaar te geven en de onderwerpen te bespreken.