Wees geobsedeerd door basiselektronica !!!!: 6 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Als we het over elektronica hebben, kan ons gesprek een groot gebied beslaan. Beginnend bij de meest primitieve vacuümbuizen (transistorbuizen) of zelfs terug naar de geleiding of beweging van elektronen en zou mogelijk kunnen eindigen met de meest geavanceerde circuits die nu zijn ingebed in een een enkele chip of een aantal daarvan weer ingebed in een andere. Maar het zal altijd ondersteunend zijn om vast te houden aan de meer basale concepten, die ons hebben geholpen om de meest veeleisende te bouwen zoals we die vandaag zien. Uit mijn observaties realiseerde ik me dat zoveel mensen die over elektronica beginnen na te denken, op de een of andere manier hun hobbyprojecten zullen beginnen met geïntegreerde schakelingen of tegenwoordig vaker, met geassembleerde modules zoals arduino-bord, Bluetooth-modules, RF-modules enz …

Vanwege deze tendens missen ze de echte PLEZIER en SPANNING van elektronica. Dus hier zal ik proberen mijn ideeën over te brengen die de lezers zouden helpen zichzelf aan te moedigen om naar elektronica in een breder perspectief te kijken.

We zouden het hebben over de twee LEGENDARISCHE en REVOLUTIONAIRE basiscomponenten van elektronica:

DE WEERSTANDEN en DE TRANSISTORS. Deze beschrijvingen zijn niet puur gebaseerd op formules of theorieën die we gewoonlijk in onze lessen op papier doen, in plaats daarvan zullen we proberen deze te koppelen aan een aantal lastige feiten in een praktische benadering, waarvan ik geloof dat ze onze vrienden zeker zullen verbazen.

Laten we beginnen met het verkennen van de leuke essentie van elektronica……..

Stap 1: De WEERSTANDEN

Weerstand is een van de beroemde componenten onder de hobbyjongens. Iedereen zou bekend zijn met weerstanden. Zoals de naam zelf al aangeeft, zijn weerstanden die componenten die weerstand zullen bieden aan de stroom die er doorheen gaat. Omdat het weerstand biedt aan de stroom en ook de de weerstandswaarde is constant, de spanning over de zal worden geleverd door de vergelijking V = IR, wat onze wonderbaarlijke wet van ohm is. Dit zijn allemaal duidelijke concepten.

Nu tijd voor een lastige analyse … gewoon voor de lol

We hebben een 9 volt radiobatterij en een weerstand van 3 ohm. Als we deze weerstand over de batterij aansluiten zoals weergegeven in de afbeelding, krijgen we zeker een stroom zoals afgebeeld. Welke hoeveelheid stroom zal er vloeien?

Ja, zonder twijfel, uit onze eigen wet van ohm zal het antwoord I=V/R=9/3=3 ampère zijn.

Wat????3 ampère stroom van een radiobatterij op 9 volt????Nee, dat kan niet.

In werkelijkheid kan de batterij slechts een kleine hoeveelheid stroom leveren bij 9 volt. Stel dat hij 100 milli ampère stroom geeft bij 9 volt. Volgens de wet van ohm moet de weerstand minimaal 90 ohm zijn om de stroom in evenwicht te brengen. Elke weerstand eronder zou de spanning over de batterij verminderen en de stroom verhogen om de wet van ohm in evenwicht te brengen. Dus als we een weerstand van 3 ohm aansluiten, zou de spanning over de batterij dalen tot V = 0,1 * 3 = 0,3 volt (waarbij 0,1 de 100 milliampère is, dwz de maximale stroomsterkte van de batterij). Dus letterlijk sluiten we de batterij kort, waardoor deze snel volledig zal ontladen en onbruikbaar wordt.

We moeten dus verder denken dan alleen vergelijkingen. GEZOND VERSTAND WERKT!!!

Stap 2: Weerstanden voor shuntmetingen

Weerstanden kunnen worden gebruikt om de hoeveelheid stroom te meten die door een belasting vloeit, als we geen ampèremeter hebben.

overweeg een circuit zoals hierboven weergegeven. De belasting is aangesloten op een 9 volt batterij. Als de belasting een apparaat met laag vermogen is, laten we aannemen dat de stroom die er doorheen stroomt 100 milli ampère (of 0,1 ampère) is. Nu om de exacte hoeveelheid te weten van de stroom die er doorheen stroomt, kunnen we een weerstand gebruiken. Zoals weergegeven in de afbeelding, wanneer een weerstand van 1 ohm in serie is aangesloten op de belasting, kunnen we door de spanningsval over de weerstand van 1 ohm te meten de exacte waarde van de stroom krijgen van de wet van ohm. Dat is de stroom I = V / R, hier R = 1 ohm. Dus I = V. Dus de spanning over de weerstand zorgt voor de stroom die door het circuit vloeit. Een ding om te onthouden is dat, wanneer we de weerstand in serie aansluiten, is er een spanningsval over de weerstand. De waarde van de weerstand is zo bepaald dat de daling niet zo hoog is om de normale werking van de belasting te beïnvloeden. Daarom moeten we een vaag idee hebben van het stroombereik dat door de belasting zou worden getrokken, wat we door oefening en gezond verstand kunnen verwerven.

We zouden deze serieweerstand ook als zekering kunnen gebruiken. Dat wil zeggen, als een weerstand van 1 ohm een vermogen van 1 watt heeft, dan betekent dit dat de maximale hoeveelheid stroom die er doorheen kan stromen 1 ampère is (uit de vermogensvergelijking (W) W = I * I * R). Dus als de belasting een maximale stroomcapaciteit van 1 ampère heeft, zal deze weerstand als een zekering werken en als er een stroom van meer dan 1 ampère in het circuit komt, zal de weerstand ontploffen en een open circuit, waardoor de belasting wordt beschermd tegen overstroomschade.

Stap 3: De TRANSISTORS

Transistors zijn superhelden in de elektronica. Ik hou heel veel van transistors. Ze zijn het belangrijkste revolutionaire onderdeel dat een revolutie teweegbracht in het hele elektronicaveld. Elke elektronicaliefhebber moet een sterke vriendschap sluiten met de transistors. Ze zijn in staat om een zeer lange lijst van elektronische functies.

Om te beginnen zou iedereen bekend zijn met de definitie dat '' Transistor overdrachtsweerstand betekent . in het invoergedeelte (meestal basis-emitterlijn).

In principe zijn er twee soorten transistors: npn-transistors en pnp-transistoren zoals weergegeven in de afbeelding.

Deze transistors, gekoppeld aan verschillende gewaardeerde weerstanden, zullen talrijke logische circuits vormen, die zelfs de stevige ruggengraat vormen van het interieurontwerp van onze moderne processorchips.

Stap 4: Npn-transistoren

Over het algemeen wordt ruwweg geleerd dat de npn-transistor AAN gaat door een positieve potentiaal (spanning) aan de basis te geven. Ja, het is waar. Maar in een breder perspectief zouden we het als volgt kunnen beschrijven.

Wanneer we de basis van de transistor op een 0,7 volt hogere potentiaal (spanning) maken ten opzichte van de emitter van de transistor, dan staat de transistor in de AAN-toestand en stroomt de stroom door het collector-emitterpad naar aarde.

Het bovenstaande punt helpt me enorm bij het oplossen van bijna alle veel voorkomende logische transistorschakelingen. Dit is weergegeven in de bovenstaande afbeelding. De polariteit en het stroompad zullen voor veel vriendelijker voor onze transistor zorgen.

Wanneer we deze 0,7 volt hoog aan de basis leveren, resulteert dit in een stroom van basis naar emitter en wordt de basisstroom (Ib) genoemd. Deze stroom vermenigvuldigd met de stroomversterking zorgt ervoor dat de collectorstroom vloeit.

De werking is als volgt:

Wanneer we voor het eerst een 0,7 op de basis instellen, is de transistor AAN en begint de stroom door de belasting te stromen. spanning op 0,7 zelf, maar daarentegen neemt ook de collectorstroom af en neemt de stroom die door de belasting vloeit af, in feite neemt de spanning over de belasting ook af. Dit toont aan dat wanneer de spanning aan de basis wordt verhoogd, de spanning over de belasting zou afnemen en dus onthult dit de inverterende aard van transistorschakeling.

Evenzo, als de spanning afneemt (maar boven 0,7), dan zou de stroom aan de basis toenemen en dus op zijn beurt toenemen bij de collector en door de belasting, waardoor de spanning over de belasting toeneemt. Een verlaging van de basis zal dus leiden tot een verhoogde spanning aan de uitgang, die ook het inverterende karakter van transistorschakeling onthult.

Kortom het streven van de basis om zijn 0,7 spanningsverschil te behouden wordt door ons gebruikt onder de naam Amplification.

Stap 5: Pnp-transistor

Net als de npn-transistor, wordt van de pnp-transistor ook vaak gezegd dat, door een negatief aan de basis te geven, de transistor AAN zal zijn.

Op een andere manier, wanneer we de basisspanning 0,7 volt lager of lager maken dan de emitterspanning, vloeit er stroom door de emittercollectorlijn en wordt de belasting gevoed met stroom. Dit wordt geïllustreerd in de afbeelding.

De pnp-transistor wordt gebruikt om positieve spanning naar de belasting te schakelen en npn-transistors worden gebruikt om aarde naar de belasting te schakelen.

Zoals in het geval van npn, zal de basisovergang ernaar streven om het verschil van 0,7 volt te behouden door de hoeveelheid stroom erdoorheen te veranderen wanneer we het verschil tussen emitter en basis vergroten.

Dus door de hoeveelheid stroom erdoor aan te passen in overeenstemming met de variatie in spanning, zou de transistor de balans tussen input en output kunnen regelen, wat ze heel speciaal maakt in toepassingen.

Stap 6: Conclusie

Alle bovenstaande ideeën zijn erg basaal en zijn bekend bij veel van mijn vrienden. Maar ik geloof dat het nuttig zou zijn voor ten minste één persoon op het gebied van elektronica. Ik voel me altijd aangetrokken tot dit soort zeer basale ideeën, die helpen mij om een aantal circuits op te lossen en te reverse-engineeren, waardoor ik denk dat we veel ervaring en plezier zouden kunnen opdoen.

Ik wens al mijn vrienden goede wensen. Dank je wel.