Σε οποιοδήποτε ηλεκτρονικό κύκλωμα, συναντάμε δύο τύπους ηλεκτρονικών εξαρτημάτων: Ένα που ανταποκρίνεται στη ροή του ηλεκτρική ενέργεια και αποθηκεύστε ή διαλύστε ενέργεια. Αυτά είναι τα παθητικά συστατικά. Μπορούν να είναι γραμμικά στοιχεία με γραμμική απόκριση στην ηλεκτρική ενέργεια ή μη γραμμικά στοιχεία με μη γραμμική απόκριση στην ηλεκτρική ενέργεια.

Αυτό που παρέχει ενέργεια ή ελέγχει τη ροή της ενέργειας. Αυτά είναι τα ενεργά στοιχεία. Απαιτούν την ενεργοποίηση μιας εξωτερικής πηγής ισχύος και χρησιμοποιούνται γενικά για την ενίσχυση ενός ηλεκτρικού σήματος. Ας δούμε κάθε στοιχείο λεπτομερώς.

3 παθητικά γραμμικά στοιχεία:

Αντίσταση: Η αντίσταση είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που χρησιμοποιείται για να αντισταθεί στη ροή του ρεύματος και να προκαλέσει μείωση του δυναμικού. Αποτελείται από ένα χαμηλό αγώγιμο εξάρτημα που συνδέεται με τη διεξαγωγή καλωδίων και στα δύο άκρα. Όταν το ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης, η ηλεκτρική ενέργεια απορροφάται από την αντίσταση και διαλύεται με τη μορφή θερμότητας. Η αντίσταση προσφέρει έτσι μια αντίσταση ή αντίθεση στη ροή του ρεύματος. Η αντίσταση δίνεται ως

R = V / I, όπου V είναι η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης και I είναι το ρεύμα που ρέει μέσω της αντίστασης. Η ισχύς που απορρίπτεται δίνεται από:

Ρ = VI.

Νόμοι της αντίστασης:

Η αντίσταση «R» που προσφέρεται από ένα υλικό εξαρτάται από διάφορους παράγοντες

Διαφέρει άμεσα στο μήκος του, l
Διαφέρει αντίστροφα στην περιοχή διατομής του, Α
Εξαρτάται από τη φύση του υλικού που καθορίζεται από την Ανθεκτικότητα ή την Ειδική του Αντοχή, ρ
Εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία
Υποθέτοντας ότι η θερμοκρασία είναι σταθερή, η αντίσταση (R) μπορεί να εκφραστεί ως R = ρl / A, όπου το R είναι αντίσταση σε ohms (Ω), l είναι το μήκος σε μέτρα, το Α είναι μια περιοχή σε τετραγωνικά μέτρα και το ρ είναι συγκεκριμένο Αντίσταση σε Ω-mts

Η τιμή μιας αντίστασης υπολογίζεται με βάση την αντίσταση της. Η αντίσταση είναι η αντίθεση στη ροή του ρεύματος.

Δύο μέθοδοι μέτρησης τιμών αντίστασης:

Χρήση κωδικού χρώματος: Κάθε αντίσταση αποτελείται από μια ζώνη χρώματος 4 ή 5 στην επιφάνειά της. Τα πρώτα τρία (δύο) χρώματα αντιπροσωπεύουν την τιμή της αντίστασης, ενώ τα 4^ου(τρίτο) χρώμα αντιπροσωπεύει την τιμή πολλαπλασιαστή και το τελευταίο αντιπροσωπεύει την ανοχή.
Χρήση πολυμέτρου: Ένας απλός τρόπος μέτρησης της αντίστασης είναι η χρήση ενός πολύμετρου για τη μέτρηση της τιμής αντίστασης σε ωμ.

Αντίσταση σε ηλεκτρονικά κυκλώματα

2 τύποι αντιστάσεων:

Διορθώθηκαν αντιστάσεις : Αντιστάσεις των οποίων η τιμή αντίστασης είναι σταθερή και χρησιμοποιούνται για να παρέχουν αντίσταση στη ροή του ρεύματος.
- Μπορούν να είναι αντιστάσεις σύνθεσης άνθρακα που αποτελούνται από ένα μείγμα άνθρακα και κεραμικού.
- Μπορούν να είναι αντιστάσεις μεμβράνης άνθρακα που αποτελούνται από φιλμ άνθρακα που εναποτίθεται σε μονωτικό υπόστρωμα.
Αντίσταση άνθρακα
- Μπορούν να είναι μεταλλική αντίσταση μεμβράνης που αποτελείται από μικρή κεραμική ράβδο επικαλυμμένη με μέταλλο ή οξείδιο μετάλλου, με την τιμή αντίστασης να ελέγχεται από το πάχος της επικάλυψης.
Αντίσταση μετάλλων
- Μπορούν να είναι μια αντίσταση καλωδίων που αποτελείται από ένα κράμα τυλιγμένο γύρω από μια κεραμική ράβδο και μονωμένη.
- Μπορούν να είναι επιφανειακές αντιστάσεις που αποτελούνται από ανθεκτικό υλικό όπως οξείδιο κασσίτερου που εναποτίθεται σε κεραμικό τσιπ.
Μεταβλητές αντιστάσεις : Παρέχουν μια διακύμανση στην τιμή αντίστασης τους. Χρησιμοποιούνται γενικά στη διαίρεση τάσης. Μπορούν να είναι ποτενσιόμετρα ή προεπιλογές. Η αντίσταση μπορεί να ποικίλει ελέγχοντας την κίνηση του υαλοκαθαριστήρα. Η μεταβλητή αντίσταση ή μεταβλητή αντίσταση, η οποία αποτελείται από τρεις συνδέσεις. Γενικά χρησιμοποιείται ως ρυθμιζόμενο διαχωριστικό τάσης. Είναι μια αντίσταση με ένα κινητό στοιχείο τοποθετημένο από ένα χειροκίνητο κουμπί ή μοχλό. Το κινητό στοιχείο καλείται επίσης ως υαλοκαθαριστήρας που δημιουργεί μια επαφή με μια αντίσταση ταινίας σε οποιοδήποτε σημείο που επιλέγεται από το χειροκίνητο χειριστήριο.

Ποτενσιόμετρο

Το ποτενσιόμετρο διαιρεί την τάση σε διαφορετικές αναλογίες ανάλογα με τις κινητές θέσεις του. Χρησιμοποιείται σε διαφορετικά κυκλώματα όπου απαιτούμε λιγότερη τάση από την τάση πηγής.

Πρακτική εφαρμογή μεταβλητών αντιστάσεων:

Μερικές φορές είναι απαραίτητο να σχεδιαστεί ένα κύκλωμα μεταβλητής dc bias που θα πρέπει να μπορεί να λάβει με ακρίβεια κάποια συγκεκριμένη τάση, για παράδειγμα 1,5 volt. Έτσι επιλέγεται ένας δυνητικός διαχωριστής με μεταβλητή αντίσταση ώστε να μπορεί να μεταβληθεί η τάση από 1 volt σε 2 volt από μια μπαταρία DC 12 volt. Όχι από 0 έως 2 βολτ αλλά 1 έως 2 βολτ για έναν συγκεκριμένο λόγο Κάποιος μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα δοχείο 10k σε 12 volt dc και μπορεί να πάρει αυτήν την τάση, αλλά γίνεται πολύ δύσκολο να ρυθμιστεί το δοχείο ως γωνία πλήρους τόξου περίπου 300 μοίρες . Αλλά αν κάποιος ακολουθήσει ένα κύκλωμα παρακάτω μπορεί να πάρει εύκολα αυτή την τάση, διότι είναι διαθέσιμος ολόκληρος ο βαθμός 300 για ρύθμιση μόνο 1Volt έως 2 Volt. Εμφανίζεται στο κύκλωμα κάτω από 1,52 βολτ. Έτσι έχουμε καλύτερη ανάλυση. Αυτές οι μεταβλητές αντιστάσεις που ονομάζονται προκαταρκτικά ονομάζονται προκαθορισμένες.

Ποτενσιόμετρο Πρακτικό 3 Ποτενσιόμετρο Πρακτικό 1

Πυκνωτές : Ένας πυκνωτής είναι ένα γραμμικό παθητικό στοιχείο που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ηλεκτρικού φορτίου. Ένας πυκνωτής παρέχει γενικά αντίδραση στην ροή του ρεύματος. Ένας πυκνωτής αποτελείται από ένα ζεύγος ηλεκτροδίων μεταξύ των οποίων υπάρχει μονωτικό διηλεκτρικό υλικό.

Η αποθηκευμένη χρέωση δίνεται από

Q = CV όπου το C είναι η χωρητική αντίδραση και το V είναι η εφαρμοζόμενη τάση. Δεδομένου ότι το ρεύμα είναι ο ρυθμός ροής του φορτίου. Επομένως, το ρεύμα μέσω ενός πυκνωτή είναι:

I = C dV / dt.

Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε ένα κύκλωμα DC, ή όταν ένα συνεχές ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, το οποίο είναι σταθερό με το χρόνο (μηδενική συχνότητα), ο πυκνωτής αποθηκεύει απλώς ολόκληρη τη φόρτιση και αντιτίθεται στη ροή του ρεύματος. Έτσι ένας πυκνωτής αποκλείει DC.

Όταν ένας πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος ή ένα σήμα μεταβαλλόμενο από το χρόνο ρέει μέσω αυτού (με μη μηδενική συχνότητα), ο πυκνωτής αρχικά αποθηκεύει τη φόρτιση και αργότερα προσφέρει αντίσταση στη ροή φόρτισης. Μπορεί έτσι να χρησιμοποιηθεί ως περιοριστής τάσης στο κύκλωμα AC. Η αντίσταση που προσφέρεται είναι ανάλογη με τη συχνότητα του σήματος.

2 Τύποι πυκνωτών

Σταθεροί πυκνωτές : Προσφέρουν μια σταθερή αντίδραση στη ροή του ρεύματος. Μπορούν να είναι ο πυκνωτής Mica που αποτελείται από μίκα ως μονωτικό υλικό. Μπορούν να είναι μη πολωμένοι κεραμικοί πυκνωτές που αποτελούνται από κεραμικές πλάκες επικαλυμμένες με ασήμι. Μπορούν να είναι πυκνωτές ηλεκτρολυτών που είναι πολωμένοι και χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται υψηλή τιμή χωρητικότητας.

Σταθεροί πυκνωτές

Μεταβλητοί πυκνωτές : Προσφέρουν χωρητικότητα που μπορεί να ποικίλλει μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των πλακών. Μπορούν να είναι πυκνωτές διακένου αέρα ή πυκνωτές κενού.

Η τιμή χωρητικότητας μπορεί είτε να διαβάζεται απευθείας στον πυκνωτή είτε να αποκωδικοποιείται χρησιμοποιώντας τον δεδομένο κωδικό. Για κεραμικούς πυκνωτές, το 1^αγδύο γράμματα υποδηλώνουν την τιμή χωρητικότητας. Το τρίτο γράμμα δηλώνει τον αριθμό μηδενικών και η μονάδα είναι στο Pico Farad και το γράμμα υποδηλώνει την τιμή ανοχής.

Επαγωγείς : Ένας επαγωγέας είναι ένα παθητικό ηλεκτρονικό στοιχείο που αποθηκεύει ενέργεια με τη μορφή μαγνητικού πεδίου. Συνήθως αποτελείται από ένα πηνίο αγωγού, το οποίο προσφέρει αντίσταση στην εφαρμοζόμενη τάση. Λειτουργεί με τη βασική αρχή του νόμου της επαγωγής της Faraday, σύμφωνα με την οποία δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο όταν το ρεύμα ρέει μέσω του σύρματος και η δύναμη ηλεκτροκινητήρα που αναπτύσσεται αντιτίθεται στην εφαρμοζόμενη τάση. Η αποθηκευμένη ενέργεια δίνεται από:

E = LI ^ 2. Όπου L μετριέται η αυτεπαγωγή στα Henries και I είναι το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό.

Επαγωγικά πηνία

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τσοκ για να προσφέρει αντίσταση στην εφαρμοζόμενη τάση και να αποθηκεύει την ενέργεια ή να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με έναν πυκνωτή για να σχηματίσει συντονισμένο κύκλωμα, που χρησιμοποιείται για ταλαντώσεις. Στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, η τάση οδηγεί το ρεύμα καθώς η επιβαλλόμενη τάση διαρκεί λίγο χρόνο για την αύξηση του ρεύματος στο πηνίο λόγω αντίθεσης.

2 παθητικά μη γραμμικά στοιχεία:

Δίοδοι: Η δίοδος είναι μια συσκευή που περιορίζει τη ροή ρεύματος σε μία μόνο κατεύθυνση. Μια δίοδος είναι γενικά ένας συνδυασμός δύο διαφορετικώς ενισχυμένων περιοχών που σχηματίζουν μια διασταύρωση στη διασταύρωση έτσι ώστε η σύνδεση να ελέγχει τη ροή φορτίου μέσω της συσκευής.

6 τύποι διόδων:

Δίοδος διακλάδωσης PN : Μια απλή δίοδος διακλάδωσης PN αποτελείται από έναν ημιαγωγό τύπου p τοποθετημένο σε έναν ημιαγωγό τύπου n έτσι ώστε να σχηματίζεται μια σύνδεση μεταξύ των τύπων p και n. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτής που επιτρέπει τη ροή ρεύματος προς μία κατεύθυνση μέσω σωστής σύνδεσης.

Δίοδος διασταύρωσης PN

Δίοδος Ζένερ : Είναι μια δίοδος που αποτελείται από βαριά ενισχυμένη περιοχή p σε σύγκριση με την περιοχή n, έτσι ώστε όχι μόνο να επιτρέπει τη ροή ρεύματος σε μία κατεύθυνση αλλά και να επιτρέπει τη ροή ρεύματος προς την αντίθετη κατεύθυνση, με την εφαρμογή επαρκούς τάσης. Χρησιμοποιείται γενικά ως ρυθμιστής τάσης.

Μια δίοδος Zener

Δίοδος σήραγγας : Είναι μια δίοδος διασταύρωσης PN με μεγάλη πρόσμιξη, όπου το ρεύμα μειώνεται με την αύξηση της τάσης προς τα εμπρός. Το πλάτος σύνδεσης μειώνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης ακαθαρσιών. Είναι κατασκευασμένο από γερμάνιο ή Gallium Arsenide.

Δίοδος σήραγγας

Δίοδος εκπομπής φωτός : Είναι ένας ειδικός τύπος διόδου σύνδεσης PN κατασκευασμένος από ημιαγωγούς όπως το Gallium Arsenide, το οποίο εκπέμπει φως όταν εφαρμόζεται κατάλληλη τάση. Το φως που εκπέμπεται από το LED είναι μονοχρωματικό, δηλαδή ενός χρώματος, που αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη συχνότητα στην ορατή ζώνη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Ένα LED

Φωτογραφία Δίοδος : Είναι ένας ειδικός τύπος διόδου σύνδεσης PN, του οποίου η αντίσταση μειώνεται όταν πέφτει φως. Αποτελείται από μια δίοδο σύνδεσης PN τοποθετημένη μέσα σε ένα πλαστικό.

Μια φωτοδίοδος

Διακόπτες : Οι διακόπτες είναι συσκευές που επιτρέπουν τη ροή ρεύματος στις ενεργές συσκευές. Είναι δυαδικές συσκευές, οι οποίες όταν είναι πλήρως ενεργοποιημένες, επιτρέπουν τη ροή ρεύματος και όταν είναι εντελώς απενεργοποιημένες, εμποδίζουν τη ροή ρεύματος. Μπορεί να είναι ένας απλός διακόπτης εναλλαγής που μπορεί να είναι ένας διακόπτης 2 επαφών ή 3 επαφών ή ένας διακόπτης με μπουτόν.

2 ενεργά ηλεκτρονικά εξαρτήματα:

Τρανζίστορ : Τα τρανζίστορ είναι συσκευές που μετασχηματίζουν γενικά αντίσταση από το ένα μέρος του κυκλώματος στο άλλο. Μπορούν να ελεγχθούν τάσεις ή να ελεγχθούν ρεύματα. Ένα τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει ως ενισχυτής ή ως διακόπτης.

2 τύποι τρανζίστορ:

Τρανζίστορ BJT ή διπολικής σύνδεσης : Το BJT είναι μια τρέχουσα ελεγχόμενη συσκευή που αποτελείται από ένα στρώμα υλικού ημιαγωγών τύπου-n που έχει στρωθεί μεταξύ δύο στρωμάτων υλικού ημιαγωγών τύπου p. Αποτελείται από τρία τερματικά - Ο πομπός, η βάση και ο συλλέκτης. Η σύνδεση συλλέκτη-βάσης είναι λιγότερο πρόσκρουση σε σύγκριση με τη σύνδεση βάσης πομπού. Η διασταύρωση βάσης εκπομπού είναι μεροληπτική προς τα εμπρός, ενώ η διασταύρωση βάσης συλλέκτη είναι αντίστροφη προκατειλημμένη κατά την κανονική λειτουργία τρανζίστορ.

Ένα διπολικό τρανζίστορ σύνδεσης

Τρανζίστορ FET ή Field Effect : Το FET είναι μια συσκευή ελεγχόμενη από τάση. Οι ωμικές επαφές λαμβάνονται από τις δύο πλευρές της γραμμής τύπου-n. Αποτελείται από τρία τερματικά - Πύλη, Αποστράγγιση και Πηγή. Η τάση που εφαρμόζεται κατά μήκος του Gate-Source και του Drain-Source terminal ελέγχει τη ροή του ρεύματος μέσω της συσκευής. Είναι γενικά μια συσκευή υψηλής αντίστασης. Μπορεί να είναι JFET (τρανζίστορ φαινομένου διασταύρωσης) που αποτελείται από ένα υπόστρωμα τύπου n, στην πλευρά του οποίου εναποτίθεται μια ράβδος του αντίθετου τύπου ή ένα MOSFET (Μεταλλικός Οξείδιο Ημιαγωγός FET) που αποτελείται από ένα μονωτικό στρώμα οξειδίου του πυριτίου μεταξύ της μεταλλικής επαφής πύλης και του υποστρώματος.

MOSFET

TRIACS ή SCR : Ένας ελεγκτής SCR ή Silicon Controlled Rectifier είναι μια συσκευή τριών ακροδεκτών που χρησιμοποιείται γενικά ως διακόπτης εισόδου ηλεκτρονικά ισχύος . Είναι ένας συνδυασμός δύο διόδων πλάτης-πλάτης με 3 συνδέσεις. Το ρεύμα μέσω του SCR ρέει λόγω της τάσης που εφαρμόζεται κατά μήκος της ανόδου και της καθόδου και ελέγχεται από την τάση που εφαρμόζεται κατά μήκος του τερματικού πύλης. Χρησιμοποιείται επίσης ως ανορθωτής στα κυκλώματα AC.

Ένα SCR

Αυτά είναι λοιπόν μερικά από τα σημαντικά στοιχεία σε οποιοδήποτε ηλεκτρονικό κύκλωμα. Εκτός από αυτά τα ενεργά και παθητικά στοιχεία, υπάρχει ένα ακόμη συστατικό, το οποίο έχει ζωτική χρήση στο κύκλωμα. Αυτό είναι το ολοκληρωμένο κύκλωμα.

Τι είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα;

Ένα DIP IC

Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα τσιπ ή ένα μικροτσίπ στο οποίο κατασκευάζονται χιλιάδες τρανζίστορ, πυκνωτές, αντιστάσεις. Μπορεί να είναι ένα IC ενισχυτή, ένα IC χρονοδιακόπτη, ένα IC γεννήτριας κυματομορφής, ένα IC μνήμης ή ένα IC μικροελεγκτή. Μπορεί να είναι ένα αναλογικό IC με συνεχή μεταβλητή έξοδο ή ψηφιακό IC που λειτουργεί σε μερικά καθορισμένα επίπεδα. Τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία των Ψηφιακών IC είναι οι λογικές πύλες.

Μπορεί να είναι διαθέσιμο σε διαφορετικά πακέτα όπως Dual in Line Package (DIP) ή Small Outline Package (SOP) κ.λπ.

Πρακτική εφαρμογή αντιστάσεων - Πιθανοί διαχωριστές

Τα δυνητικά διαχωριστικά χρησιμοποιούνται συχνά σε ηλεκτρονικά κυκλώματα. Ως εκ τούτου, είναι επιθυμητή η ενδελεχής κατανόηση του ίδιου να βοηθήσει σημαντικά στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Αντί να αντλεί μαθηματικά τις τάσεις εφαρμόζοντας το νόμο του Ohm, το ακόλουθο παράδειγμα, αξιολογώντας με αναλογία τον τρόπο, κάποιος θα μπορούσε να πάρει γρήγορα την κατά προσέγγιση τάση ενώ παρακολουθούσε τη φύση της Ε & Α της εργασίας.

Όταν δύο αντιστάσεις ίσης τιμής (π.χ. 6K και οι δύο για R1 & R2) είναι συνδεδεμένο σε μια προμήθεια , το ίδιο ρεύμα θα ρέει μέσω αυτών. Εάν ένας μετρητής τοποθετηθεί κατά μήκος της τροφοδοσίας που φαίνεται στο διάγραμμα, θα καταγράφει 12v σχετικά με το έδαφος. Εάν ο μετρητής τοποθετηθεί τότε μεταξύ του εδάφους (0v) και του μέσου των δύο αντιστάσεων, θα διαβάσει 6v. Η τάση της μπαταρίας χωρίζεται στη συνέχεια στο μισό. Έτσι, τάση σε R2 για γείωση = 6v

Πιθανός διαχωριστής 1

Ομοίως

2. Εάν οι τιμές της αντίστασης αλλάξουν σε 4K (R1) και 8K (R2), η τάση στο κέντρο θα είναι 8v για τη γείωση.

Πιθανός διαχωριστής 2

3. Εάν οι τιμές της αντίστασης αλλάξουν σε 8K (R1) και 4K (R2), η τάση στο κέντρο θα είναι 4v για τη γείωση.

Πιθανός διαχωριστής 3

Η τάση στο κέντρο καθορίζεται καλύτερα από την αναλογία των δύο τιμών αντίστασης, αν και μπορεί κανείς να ακολουθήσει τον νόμο Ohms για να υπολογίσει για να φτάσει στην ίδια τιμή. Περίπτωση-1 ο λόγος ήταν 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, Case-2 ratio 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v και Case-3 ratio 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

συμπέρασμα : -Σε ένα πιθανό διαχωριστικό, εάν η τιμή της άνω αντίστασης μειωθεί τότε η τάση στο κέντρο ανεβαίνει (σχετικά με τη γείωση). Εάν η χαμηλότερη τιμή αντίστασης μειωθεί τότε η τάση στο κέντρο πέφτει.

Μαθηματικά αλλά η τάση στο κέντρο μπορεί πάντα να προσδιοριστεί από την αναλογία των δύο τιμών αντίστασης που είναι χρονοβόρα και δίνεται από τον περίφημο τύπο νόμου Ohms V = IR

Ας δούμε το παράδειγμα-2

V = {τάση τροφοδοσίας / (R₁+ Ρ_δύο)} X R2

V = {12v / (4K + 8K)} R2

= (12/12000) x 8000

V = 8v