In qualsiasi circuito elettronico, ci imbattiamo in due tipi di componenti elettronici: Uno che risponde al flusso di energia elettrica e immagazzinare o dissipare energia. Questi sono i componenti passivi. Possono essere componenti lineari con una risposta lineare all'energia elettrica o componenti non lineari con una risposta non lineare all'energia elettrica.

Uno che fornisce energia o controlla il flusso di energia. Questi sono i componenti attivi. Richiedono una fonte di alimentazione esterna per essere attivato e sono generalmente utilizzati per amplificare un segnale elettrico. Vediamo in dettaglio ogni componente.

3 componenti lineari passivi:

Resistore: Un resistore è un componente elettronico che viene utilizzato per resistere al flusso di corrente e causare una riduzione del potenziale. È costituito da un componente a bassa conduttività unito da fili conduttori ad entrambe le estremità. Quando la corrente scorre attraverso il resistore, l'energia elettrica viene assorbita dal resistore e dissipata sotto forma di calore. Il resistore offre quindi una resistenza o un'opposizione al flusso di corrente. La resistenza è data come

R = V / I, dove V è la caduta di tensione attraverso la resistenza e I è la corrente che scorre attraverso la resistenza. La potenza dissipata è data da:

P = VI.

Leggi di resistenza:

La resistenza 'R' offerta da un materiale dipende da vari fattori

Varia direttamente sulla sua lunghezza, l
Varia inversamente sulla sua area della sezione trasversale, A
Dipende dalla natura del materiale specificato dalla sua resistività o resistenza specifica, ρ
Dipende anche dalla temperatura
Supponendo che la temperatura sia costante, la resistenza (R) può essere espressa come R = ρl / A, dove R è la resistenza in ohm (Ω), l è la lunghezza in metri, A è un'area in metri quadrati e ρ è specifica Resistenza in Ω-mts

Il valore di un resistore viene calcolato in termini di resistenza. La resistenza è l'opposizione al flusso della corrente.

Due metodi per misurare i valori di resistenza:

Utilizzo del codice colore: ogni resistenza è costituita da una banda di 4 o 5 colori sulla sua superficie. I primi tre (due) colori rappresentano il valore del resistore, mentre il 4^th(terzo) il colore rappresenta il valore del moltiplicatore e l'ultimo rappresenta la tolleranza.
Utilizzo del multimetro: un modo semplice per misurare la resistenza è utilizzare un multimetro per misurare il valore di resistenza in ohm.

Resistenze nei circuiti elettronici

2 tipi di resistori:

Resistenze fisse : Resistori il cui valore di resistenza è fisso e vengono utilizzati per fornire un'opposizione al flusso di corrente.
- Possono essere resistori a composizione di carbonio costituiti da una miscela di carbonio e ceramica.
- Possono essere resistori a film di carbonio che consistono in film di carbonio depositati su un substrato isolante.
Una resistenza al carbonio
- Possono essere resistori a film metallico che consiste in una piccola asta di ceramica rivestita con metallo o ossido di metallo, con il valore di resistenza controllato dallo spessore del rivestimento.
Resistenze metalliche
- Possono essere un resistore a filo avvolto costituito da una lega avvolta attorno a un'asta di ceramica e isolata.
- Possono essere resistori a montaggio superficiale costituiti da materiale resistivo come l'ossido di stagno depositato su un chip di ceramica.
Resistori variabili : Forniscono una variazione del loro valore di resistenza. Sono generalmente utilizzati nella divisione di tensione. Possono essere potenziometri o preset. La resistenza può essere variata controllando il movimento del tergicristallo. Il resistore variabile o resistenza variabile, che consiste di tre connessioni. Generalmente utilizzato come partitore di tensione regolabile. È una resistenza con un elemento mobile posizionato da una manopola o leva manuale. L'elemento mobile è anche chiamato tergicristallo crea un contatto con una striscia resistiva in qualsiasi punto che viene selezionato dal controllo manuale.

Potenziometro

Il potenziometro divide la tensione in diverse proporzioni a seconda delle sue posizioni mobili. Viene utilizzato in diversi circuiti in cui è richiesta una tensione inferiore a quella della sorgente.

Applicazione pratica di resistori variabili:

A volte è necessario progettare un circuito di polarizzazione cc variabile che dovrebbe essere in grado di ottenere con molta precisione una tensione specifica, ad esempio 1,5 volt. Pertanto un divisore di potenziale con un resistore variabile viene scelto in modo tale da poter variare la tensione da 1 volt a 2 volt da una batteria a 12 volt CC. Non da 0 a 2 volt ma da 1 a 2 volt per un motivo specifico Si può usare un potenziometro da 10k su un voltaggio da 12 volt cc e può ottenere quel voltaggio, ma diventa molto difficile regolare il potenziometro poiché l'angolo dell'arco completo è di circa 300 gradi . Ma se uno segue un circuito sottostante può ottenere facilmente quella tensione perché l'intero 300 gradi è disponibile per essere regolato solo da 1 volt a 2 volt. Mostrato nel circuito al di sotto di 1,52 volt. In questo modo otteniamo una risoluzione migliore. Questi resistori variabili impostati una volta sono chiamati preset.

Potenziometro pratico 3 Potenziometro pratico 1

Condensatori : Un condensatore è un componente passivo lineare utilizzato per immagazzinare una carica elettrica. Un condensatore generalmente fornisce reattanza al flusso di corrente. Un condensatore è costituito da una coppia di elettrodi tra i quali è presente un materiale dielettrico isolante.

La carica immagazzinata è data da

Q = CV dove C è la reattanza capacitiva e V è la tensione applicata. Poiché la corrente è la velocità del flusso di carica. Pertanto, la corrente attraverso un condensatore è:

I = C dV / dt.

Quando un condensatore è collegato in un circuito CC, o quando scorre una corrente costante, che è costante nel tempo (frequenza zero), il condensatore immagazzina semplicemente l'intera carica e si oppone al flusso di corrente. Quindi un condensatore blocca la CC.

Quando un condensatore è collegato in un circuito CA o un segnale variabile nel tempo scorre attraverso di esso (con frequenza diversa da zero), il condensatore inizialmente immagazzina la carica e successivamente offre una resistenza al flusso di carica. Può quindi essere utilizzato come limitatore di tensione nel circuito CA. La resistenza offerta è proporzionale alla frequenza del segnale.

2 tipi di condensatori

Condensatori fissi : Offrono una reattanza fissa al flusso di corrente. Possono essere il condensatore di mica che consiste di mica come materiale isolante. Possono essere condensatori ceramici non polarizzati costituiti da piastre ceramiche rivestite di argento. Possono essere condensatori elettrolitici polarizzati e utilizzati laddove è richiesto un valore elevato di capacità.

Condensatori fissi

Condensatori variabili : Offrono capacità che possono essere variate variando la distanza tra le piastre. Possono essere condensatori a traferro o condensatori a vuoto.

Il valore della capacità può essere letto direttamente sul condensatore o può essere decodificato utilizzando il codice fornito. Per i condensatori ceramici, il 1^stdue lettere indicano il valore della capacità. La terza lettera indica il numero di zeri e l'unità è in Pico Farad e la lettera indica il valore di tolleranza.

Induttori : Un induttore è un componente elettronico passivo che immagazzina energia sotto forma di campo magnetico. Generalmente è costituito da una bobina conduttrice, che offre una resistenza alla tensione applicata. Funziona sul principio di base della legge di induttanza di Faraday, secondo la quale si crea un campo magnetico quando la corrente scorre attraverso il filo e la forza elettromotrice sviluppata si oppone alla tensione applicata. L'energia immagazzinata è data da:

E = LI ^ 2. Dove L è l'induttanza misurata in Henries e I è la corrente che la attraversa.

Bobine dell'induttore

Può essere utilizzato come induttanza per offrire resistenza alla tensione applicata e immagazzinare l'energia o utilizzato in combinazione con un condensatore per formare un circuito sintonizzato, utilizzato per le oscillazioni. Nei circuiti CA, la tensione precede la corrente poiché la tensione imposta richiede del tempo per accumulare la corrente nella bobina a causa dell'opposizione.

2 componenti passivi non lineari:

Diodi: Un diodo è un dispositivo che limita il flusso di corrente in una sola direzione. Un diodo è generalmente una combinazione di due regioni drogate diversamente che formano una giunzione all'intersezione in modo tale che la giunzione controlli il flusso di carica attraverso il dispositivo.

6 tipi di diodi:

Diodo di giunzione PN : Un semplice diodo a giunzione PN è costituito da un semiconduttore di tipo p montato su un semiconduttore di tipo n in modo tale da formare una giunzione tra i tipi pe n. Può essere utilizzato come raddrizzatore che consente il flusso di corrente in una direzione attraverso una corretta connessione.

Un diodo a giunzione PN

Diodo Zener : È un diodo costituito da una regione p fortemente drogata rispetto alla regione n, in modo tale che non solo consente il flusso di corrente in una direzione ma consente anche il flusso di corrente nella direzione opposta, applicando una tensione sufficiente. Viene generalmente utilizzato come regolatore di tensione.

Un diodo Zener

Diodo a tunnel : È un diodo a giunzione PN fortemente drogato in cui la corrente diminuisce all'aumentare della tensione diretta. La larghezza della giunzione si riduce con l'aumento della concentrazione di impurità. È fatto di germanio o arseniuro di gallio.

Un diodo a tunnel

Diodo ad emissione luminosa : È un tipo speciale di diodo a giunzione PN costituito da semiconduttori come l'arseniuro di gallio, che emette luce quando viene applicata una tensione adeguata. La luce emessa dal LED è monocromatica, cioè di un unico colore, corrispondente ad una particolare frequenza nella banda visibile dello spettro elettromagnetico.

Un LED

Fotodiodo : È un tipo speciale di diodo a giunzione PN la cui resistenza diminuisce quando la luce lo colpisce. È costituito da un diodo a giunzione PN posto all'interno di una plastica.

Un fotodiodo

Interruttori : Gli interruttori sono dispositivi che consentono il flusso di corrente ai dispositivi attivi. Sono dispositivi binari, che quando completamente accesi, consentono il flusso di corrente e quando completamente spenti, bloccano il flusso di corrente. Può essere un semplice interruttore a levetta che può essere un interruttore a 2 o 3 contatti o un interruttore a pulsante.

2 componenti elettronici attivi:

Transistor : I transistor sono dispositivi che generalmente trasformano la resistenza da una parte all'altra del circuito. Possono essere controllati in tensione o controllati in corrente. Un transistor può funzionare come amplificatore o come interruttore.

2 tipi di transistor:

BJT o transistor a giunzione bipolare : Un BJT è un dispositivo controllato in corrente costituito da uno strato di materiale semiconduttore di tipo n inserito tra due strati di materiale semiconduttore di tipo p. Consiste di tre terminali: emettitore, base e collettore. La giunzione collettore-base è meno drogata rispetto alla giunzione emettitore-base. La giunzione emettitore-base è polarizzata in avanti mentre la giunzione collettore-base è polarizzata inversamente nel normale funzionamento del transistor.

Un transistor a giunzione bipolare

FET o transistor ad effetto di campo : Un FET è un dispositivo controllato in tensione. I contatti ohmici sono presi dai due lati della barra di tipo n. Consiste di tre terminali: Gate, Drain e Source. La tensione applicata ai terminali Gate-Source e Drain-Source controlla il flusso di corrente attraverso il dispositivo. È generalmente un dispositivo ad alta resistenza. Può essere JFET (junction Field effect transistor) che consiste in un substrato di tipo n, sul lato del quale è depositata una barra di tipo opposto oppure un MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) costituito da uno strato isolante di ossido di silicio tra il contatto Gate metallico e il substrato.

MOSFET

TRIACS o SCR : Un raddrizzatore controllato da SCR o silicio è un dispositivo a tre terminali che viene generalmente utilizzato come interruttore elettronica di potenza . È una combinazione di due diodi back to back con 3 giunzioni. La corrente attraverso l'SCR scorre a causa della tensione applicata all'anodo e al catodo ed è controllata dalla tensione applicata ai capi del terminale Gate. Viene anche utilizzato come raddrizzatore nei circuiti CA.

Un SCR

Quindi questi sono alcuni dei componenti importanti in qualsiasi circuito elettronico. Oltre a questi componenti attivi e passivi, c'è un altro componente, che è di vitale importanza nel circuito. Questo è il circuito integrato.

Cos'è un circuito integrato?

Un DIP IC

Un circuito integrato è un chip o un microchip su cui sono fabbricati migliaia di transistor, condensatori, resistori. Può essere un IC amplificatore, un IC timer, un IC generatore di forme d'onda, un IC di memoria o un IC microcontrollore. Può essere un IC analogico con un'uscita variabile continua o un IC digitale che opera su pochi livelli definiti. Gli elementi costitutivi fondamentali dei circuiti integrati digitali sono le porte logiche.

Può essere disponibile in diversi pacchetti come Dual in Line Package (DIP) o Small Outline Package (SOP) ecc.

Un'applicazione pratica di resistori - Potenziali divisori

I potenziali divisori sono spesso utilizzati nei circuiti elettronici. Pertanto è auspicabile che una conoscenza approfondita degli stessi aiuti notevolmente nella progettazione di circuiti elettronici. Invece di derivare matematicamente le tensioni applicando la legge di Ohm, nel seguente esempio valutando in modo proporzionale, si sarebbe in grado di ottenere rapidamente la tensione approssimativa mentre si tiene conto della natura di ricerca e sviluppo del lavoro.

Quando due resistori di uguale valore (ad esempio 6K entrambi per R1 e R2) sono collegato attraverso una fornitura , la stessa corrente scorrerà attraverso di loro. Se un misuratore viene posizionato attraverso l'alimentazione mostrata nel diagramma, registrerà 12v rispetto a terra. Se lo strumento viene quindi posizionato tra la massa (0v) e la metà delle due resistenze leggerà 6v. La tensione della batteria viene quindi divisa a metà. Quindi la tensione su R2 per massa = 6v

Potenziale divisore 1

Allo stesso modo

2. Se i valori della resistenza vengono modificati in 4K (R1) e 8K (R2), la tensione al centro sarà 8v per la massa.

Potenziale divisore 2

3. Se i valori della resistenza vengono modificati in 8K (R1) e 4K (R2), la tensione al centro sarà 4v per la massa.

Potenziale divisore 3

La tensione al centro è meglio determinata dal rapporto tra i due valori di resistenza, anche se si può usare la legge di Ohm per calcolare per arrivare allo stesso valore. Case-1 il rapporto era 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, Case-2 ratio 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v e Case-3 ratio 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

Conclusione : -In un divisore di potenziale, se il valore della resistenza superiore viene abbassato, la tensione al centro aumenta (rispetto alla massa). Se il valore della resistenza inferiore viene abbassato, la tensione al centro diminuisce.

Matematicamente ma la tensione al centro può sempre essere determinata dal rapporto dei due valori di resistenza che richiede tempo ed è dato dalla famosa formula della legge di Ohm V = IR

Vediamo l'esempio 2

V = {tensione di alimentazione / (R₁+ R_Due)} X R2

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

= (12/12000) x 8000

V = 8v