Spiegazione dei circuiti elettronici di base - Guida per principianti all'elettronica

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





L'articolo seguente discute in modo esaustivo tutti i fatti di base, le teorie e le informazioni riguardanti il ​​funzionamento e l'uso di componenti elettronici comuni come resistori, condensatori, transistor, MOSFET, UJT, triac, SCR.

I vari piccoli circuiti elettronici di base qui spiegati possono essere applicati efficacemente come costruzioni o moduli per la creazione di circuiti multistadio, integrando i progetti tra loro.



Inizieremo i tutorial con i resistori e cercheremo di capire il loro funzionamento e le loro applicazioni.

Ma prima di iniziare, riassumiamo rapidamente i vari simboli elettronici che verranno utilizzati negli schemi di questo articolo.



Come funzionano i resistori

Il funzione delle resistenze è offrire resistenza al flusso di corrente. L'unità di resistenza è Ohm.

Quando una differenza di potenziale di 1 V viene applicata a un resistore da 1 Ohm, verrà forzata una corrente di 1 Ampere, secondo la legge di Ohm.

La tensione (V) agisce come la differenza di potenziale su un resistore (R)

La corrente (I) costituisce il flusso di elettroni attraverso il resistore (R).

Se conosciamo i valori di due qualsiasi di questi 3 elementi V, I e R, il valore del terzo elemento sconosciuto potrebbe essere facilmente calcolato utilizzando la seguente legge di Ohm:

V = I x R, o I = V / R, o R = V / I

Quando la corrente scorre attraverso un resistore, dissiperà potenza, che può essere calcolata utilizzando le seguenti formule:

P = V X I o P = IDuex R

Il risultato della formula sopra sarà in Watt, il che significa che l'unità di potenza è watt.

È sempre fondamentale assicurarsi che tutti gli elementi nella formula siano espressi con unità standard. Ad esempio, se si utilizza millivolt, è necessario convertirlo in volt, analogamente i miliamp dovrebbero essere convertiti in Ampere e milliohm o kiloOhm dovrebbero essere convertiti in ohm durante l'immissione dei valori nella formula.

Per la maggior parte delle applicazioni, il wattaggio del resistore è di 1/4 watt 5% se non diversamente specificato per casi speciali in cui la corrente è eccezionalmente alta.

Resistori in serie e collegamenti in parallelo

I valori dei resistori possono essere regolati su diversi valori personalizzati aggiungendo valori assortiti in reti in serie o parallele. Tuttavia, i valori risultanti di tali reti devono essere calcolati precisamente mediante formule come indicato di seguito:

Come utilizzare i resistori

Normalmente viene utilizzato un resistore limitare la corrente attraverso un carico in serie come una lampada, un LED, un sistema audio, un transistor ecc. al fine di proteggere questi dispositivi vulnerabili da situazioni di sovracorrente.

Nell'esempio sopra, il corrente anche se il LED potrebbe essere calcolato utilizzando la legge di Ohm. Tuttavia, il LED potrebbe non iniziare a illuminarsi correttamente fino a quando non viene applicato il suo livello minimo di tensione diretta, che può essere compreso tra 2 V e 2,5 V (per LED ROSSO), quindi la formula che può essere applicata per calcolare la corrente attraverso il LED lo farà essere

I = (6 - 2) / R

Potenziale divisore

Le resistenze possono essere utilizzate come potenziali divisori , per ridurre la tensione di alimentazione ad un livello inferiore desiderato, come mostrato nel diagramma seguente:

Tuttavia, tali divisori resistivi possono essere utilizzati per generare tensioni di riferimento, solo per sorgenti ad alta impedenza. L'uscita non può essere utilizzata per azionare direttamente un carico, poiché i resistori coinvolti renderebbero la corrente notevolmente bassa.

Circuito del ponte di Wheatstone

Una rete a ponte di Wheatstone è un circuito utilizzato per misurare i valori dei resistori con grande precisione.

Di seguito è mostrato il circuito fondamentale di una rete di bridge wheatsone:

I dettagli di funzionamento del ponte di Wheatstone e come trovare risultati precisi utilizzando questa rete sono spiegati nel diagramma sopra.

Circuito del ponte di Wheatstone di precisione

Il circuito a ponte di Wheatstone mostrato nella figura adiacente consente all'utente di misurare il valore di un resistore sconosciuto (R3) con altissima precisione. Per questo, anche la valutazione dei resistori noti R1 e R2 deve essere accurata (tipo 1%). R4 dovrebbe essere un potenziometro, che potrebbe essere calibrato con precisione per le letture desiderate. R5 può essere un preset, posizionato come stabilizzatore di corrente dalla fonte di alimentazione. Il resistore R6 e l'interruttore S1 funzionano come una rete shunt per garantire un'adeguata protezione del contatore M1. Per avviare la procedura di test, l'utente deve regolare R4 fino a ottenere una lettura zero sul misuratore M1. La condizione è che R3 sarà uguale alla regolazione di R4. Nel caso in cui R1 non sia identico a R2, è possibile utilizzare la seguente formula per determinare il valore di R3. R3 = (R1 x R4) / R2

Condensatori

I condensatori funzionano immagazzinando una carica elettrica all'interno di una coppia di piastre interne, che costituiscono anche i conduttori terminali dell'elemento. L'unità di misura per i condensatori è Farad.

Un condensatore valutato a 1 Farad quando collegato attraverso un'alimentazione di 1 volt sarà in grado di immagazzinare una carica di 6,28 x 1018elettroni.

Tuttavia, nell'elettronica pratica, i condensatori nei Farad sono considerati troppo grandi e non vengono mai utilizzati. Invece vengono utilizzate unità di condensatori molto più piccole come picofarad (pF), nanofarad (nF) e microfarad (uF).

La relazione tra le unità di cui sopra può essere compresa dalla tabella seguente, e questa può essere utilizzata anche per convertire un'unità in un'altra.

  • 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

Carica e scarica del condensatore

Un condensatore si caricherà istantaneamente quando i suoi cavi sono collegati a un'alimentazione di tensione appropriata.

Il processo di ricarica può essere ritardato o reso più lento aggiungendo un resistore in serie all'ingresso di alimentazione, come rappresentato negli schemi sopra.

Anche il processo di scarica è simile ma in modo opposto. Il condensatore si scaricherà istantaneamente quando i suoi cavi vengono cortocircuitati insieme. Il processo di scarica potrebbe essere rallentato proporzionalmente aggiungendo un resistore in serie ai conduttori.

Condensatore in serie

I condensatori possono essere aggiunti in serie collegando i loro conduttori tra loro come mostrato di seguito. Per i condensatori polarizzati, la connessione dovrebbe essere tale che l'anodo di un condensatore si colleghi con il catodo dell'altro condensatore e così via. Per i condensatori non polari, i cavi possono essere collegati in qualsiasi modo.

Quando sono collegati in serie, il valore della capacità diminuisce, ad esempio quando due condensatori da 1 uF sono collegati in serie, il valore risultante diventa 0,5 uF. Questo sembra essere esattamente l'opposto delle resistenze.

Quando è collegato in serie, somma la tensione nominale oi valori della tensione di rottura dei condensatori. Ad esempio, quando due condensatori da 25 V nominali sono collegati in serie, il loro intervallo di tolleranza di tensione si somma e aumenta fino a 50 V.

Condensatori in parallelo

I condensatori possono anche essere collegati in parallelo unendo i loro conduttori in comune, come mostrato nello schema sopra. Per i condensatori polarizzati, i terminali con poli simili devono essere collegati tra loro, per i condensatori non polari questa restrizione può essere ignorata. Quando sono collegati in parallelo, il valore totale risultante dei condensatori aumenta, il che è esattamente l'opposto nel caso dei resistori.

Importante: Un condensatore carico può mantenere la carica tra i suoi terminali per un tempo notevolmente lungo. Se la tensione è sufficientemente alta nell'intervallo di 100 V e superiore, può provocare uno shock doloroso se i cavi vengono toccati. Livelli di tensione più piccoli possono avere una potenza sufficiente per fondere anche un piccolo pezzo di metallo quando il metallo viene portato tra i conduttori del condensatore.

Come utilizzare i condensatori

Filtraggio del segnale : È possibile utilizzare un condensatore tensioni di filtraggio in alcuni modi. Quando è collegato tramite un'alimentazione CA, può attenuare il segnale mettendo a terra parte del suo contenuto e consentendo un valore medio accettabile in uscita.

Blocco DC: Un condensatore può essere utilizzato in collegamento in serie per bloccare una tensione CC e far passare un contenuto CA o CC pulsante attraverso di essa. Questa funzione consente alle apparecchiature audio di utilizzare condensatori alle connessioni di ingresso / uscita per consentire il passaggio delle frequenze audio e impedire che la tensione CC indesiderata entri nella linea di amplificazione.

Filtro alimentazione: I condensatori funzionano anche come Filtri di alimentazione CC nei circuiti di alimentazione. In un alimentatore, dopo la rettifica del segnale CA, la CC risultante può essere piena di fluttuazioni di ondulazione. Un condensatore di grande valore collegato a questa tensione di ondulazione produce una quantità significativa di filtrazione che fa sì che la CC fluttuante diventi una CC costante con increspature ridotte a una quantità determinata dal valore del condensatore.

Come fare un integratore

La funzione di un circuito integatore è quella di modellare un segnale a onda quadra in una forma d'onda triangolare, attraverso un resistore, un condensatore o Rete RC , come mostrato nella figura sopra. Qui possiamo vedere che il resistore è sul lato di ingresso ed è collegato in serie con la linea, mentre il condensatore è collegato sul lato di uscita, attraverso l'estremità di uscita del resistore e la linea di terra.

I componenti RC agiscono come un elemento costante di tempo nel circuito, il cui prodotto deve essere 10 volte superiore al periodo del segnale di ingresso. In caso contrario, l'ampiezza dell'onda triangolare di uscita potrebbe essere ridotta. In tali condizioni il circuito funzionerà come un filtro passa basso che blocca gli ingressi ad alta frequenza.

Come fare un differenziatore

La funzione di un circuito differenziatore è quella di convertire un segnale di ingresso a onda quadra in una forma d'onda a spillo avente una forma d'onda in aumento e una caduta lenta. Il valore della costante di tempo RC in questo caso deve essere 1/10 dei cicli di input. I circuiti differenziatori sono normalmente utilizzati per generare impulsi di trigger brevi e acuti.

Comprensione di diodi e raddrizzatori

Diodi e raddrizzatori sono classificati in dispositivi semiconduttori , che sono progettati per far passare la corrente solo in una direzione specificata mentre si bloccano dalla direzione opposta. Tuttavia, un diodo o moduli basati su diodi non inizieranno a trasmettere corrente o condurre fino a quando non viene acquisito il livello di tensione diretta minimo necessario. Ad esempio un diodo al silicio condurrà solo quando la tensione applicata è superiore a 0,6 V, mentre un diodo al germanio condurrà a un minimo di 0,3 V. Se due due diodi sono collegati in serie, anche questo requisito di tensione diretta raddoppierà a 1,2 V, e così via.

Utilizzo di diodi come contagocce di tensione

Come abbiamo discusso nel paragrafo precedente, i diodi richiedono circa 0,6 V per iniziare a condurre, questo significa anche che il diodo abbasserebbe questo livello di tensione attraverso la sua uscita e terra. Ad esempio, se viene applicato 1 V, il diodo produrrà 1 - 0,6 = 0,4 V al suo catodo.

Questa funzione consente di utilizzare diodi come contagocce di tensione . Qualsiasi caduta di tensione desiderata può essere ottenuta collegando il numero corrispondente di diodi in serie. Quindi se 4 diodi sono collegati in serie, si creerà una detrazione totale di 0,6 x 4 = 2,4 V in uscita e così via.

La formula per calcolare questo dato di seguito:

Tensione di uscita = Tensione di ingresso - (numero di diodi x 0,6)

Utilizzo del diodo come regolatore di tensione

I diodi grazie alla loro caratteristica di caduta di tensione diretta possono essere utilizzati anche per generare tensioni di riferimento stabili, come mostrato nel diagramma adiacente. La tensione di uscita può essere calcolata tramite la seguente formula:

R1 = (Vin - Vout) / I

Assicurati di utilizzare la potenza nominale corretta per i componenti D1 e R1 in base alla potenza del carico. Devono essere valutati almeno due volte più del carico.

Convertitore da triangolo a onda sinusoidale

I diodi possono anche funzionare come convertitore da onda triangolare a sinusoidale , come indicato nel diagramma sopra. L'ampiezza dell'onda sinusoidale di uscita dipenderà dal numero di diodi in serie con D1 e D2.

Voltmetro di lettura di picco

I diodi possono anche essere configurati per ottenere la lettura della tensione di picco su un voltmetro. Qui, il diodo funziona come un raddrizzatore a semionda, consentendo a mezzi cicli della frequenza di caricare il condensatore C1 al valore di picco della tensione di ingresso. Lo strumento quindi mostra questo valore di picco attraverso la sua deflessione.

Protezione contro l'inversione di polarità

Questa è una delle applicazioni molto comuni del diodo, che utilizza un diodo per proteggere un circuito dal collegamento accidentale dell'alimentazione inversa.

EMF posteriore e protezione da transitori

Quando un carico induttivo viene commutato attraverso un driver a transistor o un IC, a seconda del suo valore di induttanza, questo carico induttivo potrebbe generare EMF di ritorno ad alta tensione, chiamati anche transitori inversi, che possono avere il potenziale di causare una distruzione istantanea del transistor del driver o l'IC. Un diodo posto in parallelo al carico può facilmente aggirare questa situazione. I diodi in questo tipo di configurazione sono noti come diodo a ruota libera.

In un'applicazione di protezione da transitori, un diodo è normalmente collegato attraverso un carico induttivo per consentire il bypass di un transitorio inverso dalla commutazione induttiva attraverso il diodo.

Questo neutralizza il picco o il transiente cortocircuitandolo attraverso il diodo. Se il diodo non viene utilizzato, il transitorio EMF posteriore passerebbe attraverso il transistor driver o il circuito in direzione inversa, causando un danno istantaneo al dispositivo.

Protezione del misuratore

Un misuratore a bobina mobile può essere uno strumento molto sensibile, che può subire gravi danni se l'ingresso di alimentazione viene invertito. Un diodo collegato in parallelo può proteggere lo strumento da questa situazione.

Clipper forma d'onda

Un diodo può essere utilizzato per tagliare e ritagliare i picchi di una forma d'onda, come mostrato nel diagramma sopra, e creare un'uscita con forma d'onda del valore medio ridotto. Il resistore R2 può essere un potenziometro per regolare il livello di clipping.

Clipper a onda intera

Il primo circuito clipper ha la capacità di tagliare la sezione positiva della forma d'onda. Per abilitare il clipping di entrambe le estremità di una forma d'onda di ingresso, è possibile utilizzare due diodi in parallelo con polarità opposta, come mostrato sopra.

Raddrizzatore a mezza onda

Quando un diodo viene utilizzato come raddrizzatore a semionda con un ingresso CA, blocca i cicli CA a metà ingresso inverso e consente solo all'altra metà di attraversarlo, creando uscite a ciclo a semionda, da cui il nome raddrizzatore a semionda.

Poiché il semiciclo CA viene rimosso dal diodo, l'uscita diventa CC e il circuito è anche chiamato circuito convertitore CC a semionda. Senza un condensatore di filtro, l'uscita sarà una CC a semionda pulsante.

Lo schema precedente può essere modificato utilizzando due diodi, per ottenere due uscite separate con metà opposte dell'AC raddrizzate nelle corrispondenti polarità DC.

Raddrizzatore a onda intera

Un'onda piena rettfier, o a raddrizzatore a ponte è un circuito costruito utilizzando 4 diodi raddrizzatori in una configurazione a ponte, come illustrato nella figura sopra. La particolarità di questo circuito raddrizzatore a ponte è che è in grado di convertire sia il semiciclo positivo che quello negativo dell'ingresso in un'uscita CC a onda intera.

La CC pulsante all'uscita del ponte avrà una frequenza doppia rispetto alla CA in ingresso a causa dell'inclusione degli impulsi di semiciclo negativo e positivo in una singola catena di impulsi positiva.

Modulo duplicatore di tensione

I diodi possono essere implementati anche come tensione doppia mettendo in cascata un paio di diodi con un paio di condensatori elettrolitici. L'ingresso dovrebbe essere sotto forma di corrente continua o alternata pulsante, che fa sì che l'uscita generi circa due volte più tensione rispetto all'ingresso. La frequenza di pulsazione in ingresso può provenire da a Oscillatore IC 555 .

Raddoppiatore di tensione con raddrizzatore a ponte

Un duplicatore di tensione da CC a CC potrebbe anche essere implementato utilizzando un raddrizzatore a ponte e un paio di condensatori di filtro elettrolitico, come mostrato nello schema sopra. L'utilizzo di un raddrizzatore a ponte si tradurrà in una maggiore efficienza dell'effetto di raddoppio in termini di corrente rispetto al precedente duplicatore in cascata.

Voltaggio quadruplo

Quanto sopra spiegato moltiplicatore di tensione I circuiti sono progettati per generare 2 volte più output rispetto ai livelli di picco in ingresso, tuttavia, se un'applicazione richiede livelli di moltiplicazione ancora più elevati nell'ordine di 4 volte più tensione, allora potrebbe essere applicato questo circuito quadruplicatore di tensione.

Qui, il circuito è realizzato utilizzando 4 numeri di diodi e condensatori in cascata per ottenere 4 volte più tensione in uscita rispetto al picco della frequenza di ingresso.

Diodo OR Gate

I diodi possono essere cablati per imitare una porta logica OR utilizzando il circuito come mostrato sopra. La tabella di verità adiacente mostra la logica di uscita in risposta a una combinazione di due ingressi logici.

NOR Gate utilizzando diodi

Proprio come una porta OR, anche una porta NOR può essere replicata utilizzando un paio di diodi come mostrato sopra.

AND Gate NAND Gate utilizzando diodi

Può anche essere possibile implementare altre porte logiche come la porta AND e la porta NAND utilizzando diodi come mostrato nei diagrammi precedenti. Le tabelle di verità mostrate accanto ai diagrammi forniscono l'esatta risposta logica richiesta dalle impostazioni.

Moduli di circuiti a diodi Zener

La differenza tra un raddrizzatore e diodo zener è che, un diodo raddrizzatore bloccherà sempre il potenziale CC inverso, mentre un diodo zener bloccherà il potenziale CC inverso solo fino al raggiungimento della sua soglia di rottura (valore di tensione zener), quindi si accenderà completamente e consentirà il passaggio della CC attraverso di essa completamente.

Nella direzione in avanti, uno zener agirà in modo simile a un diodo raddrizzatore e consentirà alla tensione di condurre una volta raggiunta la tensione diretta minima di 0,6 V. Pertanto, un diodo zener può essere definito come un interruttore sensibile alla tensione, che conduce e si accende quando viene raggiunta una soglia di tensione specifica determinata dal valore di rottura dello zener.

Ad esempio, uno zener da 4,7 V inizierà a condurre nell'ordine inverso non appena viene raggiunto il 4,7 V, mentre nella direzione in avanti avrà bisogno solo di un potenziale di 0,6 V. Il grafico sotto riassume rapidamente la spiegazione per te.

Regolatore di tensione Zener

Un diodo zener può essere utilizzato per creare uscite in tensione stabilizzata come mostrato nello schema a fianco, utilizzando un resistore limitatore. Il resistore di limitazione R1 limita la corrente massima tollerabile per lo zener e lo protegge dalla combustione a causa della sovracorrente.

Modulo indicatore di tensione

Poiché i diodi zener sono disponibili con una varietà di livelli di tensione di rottura, la struttura potrebbe essere applicata per rendere efficace ma semplice indicatore di tensione utilizzando un valore zener appropriato come mostrato nel diagramma sopra.

Cambio di tensione

I diodi Zener possono essere utilizzati anche per spostare un livello di tensione a un altro livello, utilizzando valori di diodi zener adatti, secondo le esigenze dell'applicazione.

Clipper di tensione

I diodi Zener, essendo un interruttore controllato in tensione, possono essere applicati per agganciare l'ampiezza di una forma d'onda CA a un livello desiderato inferiore a seconda della sua valutazione di guasto, come mostrato nel diagramma sopra.

Moduli di circuito per transistor a giunzione bipolare (BJT)

Transistor a giunzione bipolare o BJT sono uno dei dispositivi semiconduttori più importanti nella famiglia dei componenti elettronici e costituiscono gli elementi costitutivi di quasi tutti i circuiti elettronici.

I BJT sono dispositivi semiconduttori versatili che possono essere configurati e adattati per implementare qualsiasi applicazione elettronica desiderata.

Nei paragrafi seguenti una raccolta di circuiti applicativi BJT che potrebbero essere impiegati come moduli circuitali per la realizzazione di innumerevoli differenti applicazioni circuitali personalizzate, secondo le esigenze dell'utente.

Discutiamoli in dettaglio attraverso i seguenti progetti.

Modulo porta OR

Utilizzando un paio di BJT e alcuni resistori, è possibile realizzare un rapido progetto di porta OR per implementare l'OR uscite logiche in risposta a diverse combinazioni logiche di ingresso secondo la tabella di verità mostrata nel diagramma sopra.

NOR Gate Module

Con alcune opportune modifiche la configurazione di porta OR sopra spiegata potrebbe essere trasformata in un circuito di porta NOR per implementare le funzioni logiche NOR specificate.

Modulo AND Gate

Se non si ha un accesso rapido a un CI logico AND, allora probabilmente è possibile configurare un paio di BJT per realizzare un circuito con porta logica AND e per eseguire le funzioni logiche AND sopra indicate.

Modulo Gate NAND

La versatilità dei BJT consente ai BJT di realizzare qualsiasi circuito di funzione logica desiderata e a Porta NAND l'applicazione non fa eccezione. Ancora una volta, utilizzando un paio di BJT è possibile creare e applicare rapidamente un circuito di porta logica NAND come illustrato nella figura sopra.

Transistor come interruttori

Come indicato nel diagramma sopra a BJT può essere semplicemente utilizzato come interruttore CC per commutare un carico opportunamente dimensionato ON / OF. Nell'esempio mostrato, l'interruttore meccanico S1 imita un ingresso logico alto o basso, che fa sì che il BJT accenda / spenga il LED collegato. Poiché viene mostrato un transistor NPN, il collegamento positivo di S1, fa sì che l'interruttore BJT accenda il LED nel circuito di sinistra, mentre nel circuito di destra il LED si spegne quando S1 è posizionato sul lato positivo dell'interruttore.

Inverter di tensione

Un interruttore BJT come spiegato nel paragrafo precedente può anche essere cablato come inverter di tensione, ovvero per creare una risposta di uscita opposta alla risposta di ingresso. Nell'esempio sopra, il LED di uscita si accenderà in assenza di tensione al punto A, e si spegnerà in presenza di tensione al punto A.

Modulo amplificatore BJT

Un BJT può essere configurato come semplice tensione / corrente amplificatore per amplificare un piccolo segnale in ingresso a un livello molto più alto, equivalente alla tensione di alimentazione utilizzata. Il diagramma è mostrato nel diagramma seguente

Modulo driver relè BJT

Il amplificatore a transistor spiegato sopra può essere utilizzato per applicazioni come un file driver del relè , in cui un relè a tensione più elevata potrebbe essere attivato tramite una piccola tensione del segnale di ingresso come mostrato nell'immagine sotto riportata. Il relè potrebbe essere attivato in risposta a un segnale di ingresso ricevuto da uno specifico sensore di segnale basso o dispositivo rilevatore, come un LDR , Microfono, IL PONTE , LM35 , termistore, ultrasonico eccetera.

Modulo controller relè

Solo due BJT possono essere cablati come un file lampeggiatore relè come mostrato nell'immagine sottostante. Il circuito farà pulsare il relè ON / OFF a una velocità particolare che può essere regolata utilizzando i due resistori variabili R1 e R4.

Modulo driver LED a corrente costante

Se stai cercando un circuito regolatore di corrente economico ma estremamente affidabile per il tuo LED, puoi costruirlo rapidamente utilizzando la configurazione a due transistor come mostrato nell'immagine seguente.

Modulo amplificatore audio 3V

Questo Amplificatore audio da 3 V. può essere applicato come stadio di uscita per qualsiasi sistema audio come radio, microfono, mixer, allarme ecc. Il principale elemento attivo è il transistor Q1, mentre i trasformatori di ingresso uscita agiscono come stadi complementari per la generazione di un amplificatore audio ad alto guadagno.

Modulo amplificatore audio a due stadi

Per un livello di amplificazione più elevato, è possibile utilizzare un amplificatore a due transistor come mostrato in questo diagramma. Qui un transistor aggiuntivo è incluso sul lato di ingresso, sebbene il trasformatore di ingresso sia stato eliminato, rendendo il circuito più compatto ed efficiente.

Modulo amplificatore MIC

L'immagine sotto mostra un file preamplificatore di base modulo del circuito, che può essere utilizzato con qualsiasi standard elettrete MIC per aumentare il suo piccolo segnale di 2 mV a un livello ragionevolmente più alto di 100 mV, che può essere adatto solo per l'integrazione in un amplificatore di potenza.

Modulo mixer audio

Se si dispone di un'applicazione in cui due segnali audio diversi devono essere miscelati e miscelati insieme in un'unica uscita, il circuito seguente funzionerà bene. Impiega un singolo BJT e alcune resistenze per l'implementazione. I due resistori variabili sul lato di ingresso determinano la quantità di segnale che può essere miscelata tra le due sorgenti per l'amplificazione ai rapporti desiderati.

Modulo oscillatore semplice

Un oscillatore è in realtà un generatore di frequenza, che può essere utilizzato per generare un tono musicale su un altoparlante. La versione più semplice di un tale circuito oscillatore è mostrata di seguito utilizzando solo un paio di BJT. R3 controlla l'uscita in frequenza dall'oscillatore, che varia anche il tono dell'audio sull'altoparlante.

Modulo oscillatore LC

Nell'esempio sopra abbiamo imparato un oscillatore a transistor basato su RC. L'immagine seguente spiega un semplice transistor singolo, Basato su LC o induttanza, modulo del circuito dell'oscillatore basato sulla capacità. I dettagli dell'induttore sono riportati nel diagramma. Il preset R1 può essere utilizzato per variare la frequenza del tono dall'oscillatore.

Circuito metronomo

Ne abbiamo già studiati alcuni metronomo circuiti in precedenza nel sito Web, un semplice circuito metronomo a due transistor è mostrato di seguito.

Sonda logica

PER circuito della sonda logica è una parte importante dell'attrezzatura per la risoluzione dei problemi cruciali dei circuiti stampati. L'unità può essere costruita utilizzando almeno un singolo transistor e poche resistenze. Il design completo è mostrato nel diagramma seguente.

Modulo circuito sirena regolabile

Un molto utile e potente circuito della sirena può essere creato come illustrato nel diagramma seguente. Il circuito utilizza solo due transistor per generare un file suono di sirena di tipo crescente e decrescente , che può essere attivato / disattivato utilizzando S1. L'interruttore S2 seleziona la gamma di frequenza del tono, una frequenza più alta genererà un suono più acuto rispetto alle frequenze più basse. R4 consente all'utente di variare ulteriormente il tono all'interno della gamma selezionata.

Modulo generatore di rumore bianco

Un rumore bianco è una frequenza sonora che genera un tipo di suono sibilante a bassa frequenza, ad esempio il suono che si sente durante una forte pioggia costante, o da una stazione FM non sintonizzata, o da un televisore non collegato a una connessione via cavo, un ventilatore ad alta velocità ecc.

Il transistor singolo di cui sopra genererà il tipo simile di rumore bianco, quando la sua uscita è collegata ad un amplificatore adatto.

Cambia modulo antirimbalzo

Questo interruttore antirimbalzo può essere utilizzato con un interruttore a pulsante per garantire che il circuito controllato dal pulsante non venga mai scosso o disturbato a causa dei transitori di tensione generati durante il rilascio dell'interruttore.Quando l'interruttore viene premuto l'uscita diventa 0 V. istantaneamente e quando viene rilasciato l'uscita diventa alta in modalità lenta senza causare problemi agli stadi del circuito collegato.

Modulo trasmettitore AM piccolo

Questo transistor, piccolo trasmettitore AM wireless può inviare un segnale di frequenza a un Radio AM tenuto una certa distanza dall'unità. La bobina può essere qualsiasi normale bobina d'antenna AM / MW, nota anche come bobina d'antenna loopstick.

Modulo misuratore di frequenza

Un abbastanza preciso frequenzimetro analogico il modulo potrebbe essere costruito utilizzando il circuito a transistor singolo mostrato sopra. La frequenza di ingresso dovrebbe essere di 1 V da picco a picco. La gamma di frequenza può essere regolata utilizzando valori diversi per C1 e impostando il potenziometro R2 in modo appropriato.

Modulo generatore di impulsi

Sono necessari solo un paio di BJT e alcune resistenze per creare un utile modulo del circuito del generatore di impulsi, come mostrato nella figura sopra. L'ampiezza dell'impulso può essere regolata utilizzando valori diversi per C1, mentre R3 può essere utilizzato per regolare la frequenza dell'impulso.

Modulo amplificatore misuratore

Questo modulo amplificatore amperometrico può essere utilizzato per misurare intensità di corrente estremamente piccole nell'intervallo di microampere, in un'uscita leggibile su un amperometro da 1 mA.

Modulo lampeggiatore attivato dalla luce

Un LED inizierà a lampeggiare a un valore specificato non appena viene rilevata una luce ambientale o una luce esterna su un sensore di luce collegato. L'applicazione di questo lampeggiatore sensibile alla luce può essere varia e molto personalizzabile, a seconda delle preferenze dell'utente.

Oscurità innescato lampeggiatore

Abbastanza simile, ma con effetti opposti all'applicazione precedente, questo modulo inizierà lampeggiante un LED non appena il livello di luce ambientale scende quasi al buio, o come impostato dalla rete di divisori potenziali R1, R2.

Lampeggiatore ad alta potenza

PER lampeggiatore ad alta potenza il modulo può essere costruito utilizzando solo un paio di transistor come mostrato nello schema sopra. L'unità lampeggerà o lampeggerà intensamente una lampada a incandescenza o alogena collegata e la potenza di questa lampada può essere aumentata aggiornando adeguatamente le specifiche della Q2.

Telecomando del trasmettitore / ricevitore della luce LED

Possiamo notare due moduli di circuito nello schema sopra. Il modulo sul lato sinistro funziona come un trasmettitore di frequenza LED, mentre il modulo sul lato destro funziona come il circuito del ricevitore / rilevatore di frequenza della luce. Quando il trasmettitore è acceso e focalizzato sul rilevatore di luce Q1 del ricevitore, la frequenza dal trasmettitore viene rilevata dal circuito del ricevitore e il cicalino piezo collegato inizia a vibrare alla stessa frequenza. Il modulo può essere modificato in molti modi diversi, secondo le specifiche esigenze.

Moduli di circuito FET

FET sta per Transistor ad effetto di campo che sono considerati transistor altamente efficienti rispetto ai BJT, sotto molti aspetti.

Nei seguenti circuiti di esempio impareremo molti interessanti moduli circuitali basati su FET che possono essere integrati tra loro per creare molti circuiti innovativi diversi, per usi e applicazioni personalizzati.

Interruttore FET

Nei paragrafi precedenti abbiamo imparato come utilizzare un BJT come interruttore, in modo abbastanza simile, un FET può essere applicato anche come un interruttore DC ON / OFF.

La figura sopra mostra un FET configurato come un interruttore per accendere / spegnere un LED in risposta a un segnale di ingresso di 9 V e 0 V al suo gate.

A differenza di un BJT che può attivare / disattivare un carico di uscita in risposta a un segnale di ingresso a partire da 0,6 V, un FET farà lo stesso ma con un segnale di ingresso da circa 9 V a 12 V. Tuttavia, 0,6 V per un BJT dipende dalla corrente e la corrente con 0,6 V deve essere corrispondentemente alta o bassa rispetto alla corrente di carico. Contrariamente a ciò, la corrente di pilotaggio del gate di ingresso per un FET non dipende dal carico e può essere bassa come un microampere.

Amplificatore FET

Proprio come un BJT, puoi anche collegare un FET per amplificare segnali di ingresso a corrente estremamente bassa a un'uscita amplificata ad alta corrente ad alta tensione, come indicato nella figura sopra.

Modulo amplificatore MIC ad alta impedenza

Se ti stai chiedendo come utilizzare un transistor ad effetto di campo per costruire un circuito amplificatore MIC Hi-Z o ad alta impedenza, il progetto sopra spiegato potrebbe aiutarti a raggiungere l'obiettivo.

Modulo mixer FET Audo

Un FET può essere utilizzato anche come mixer del segnale audio, come illustrato nel diagramma sopra. Due segnali audio alimentati attraverso i punti A e B vengono miscelati insieme dal FET e uniti all'uscita tramite C4.

Modulo circuito ritardo attivazione FET

Un ragionevolmente alto ritardo ON circuito timer potrebbe essere configurato utilizzando lo schema seguente.

Quando S1 viene premuto su ON, l'alimentazione viene immagazzinata all'interno del condensatore C1 e la tensione attiva anche il FET. Quando S1 viene rilasciato, la carica immagazzinata all'interno di C1 continua a mantenere il FET ON.

Tuttavia, essendo il FET un dispositivo di ingresso ad alta impedenza, il C1 non si scarica rapidamente e quindi il FET rimane acceso per un tempo piuttosto lungo. Nel frattempo, finché il FET Q1 rimane ON, il BJT Q2 attaccato rimane spento, per l'azione invertente del FET che mantiene la base Q2 a terra.

La situazione mantiene anche il buzzer spento. Alla fine, e gradualmente, il C1 si scarica fino a un punto in cui il FET non è in grado di rimanere acceso. Ciò inverte la condizione alla base di Q1, che ora si accende e attiva l'allarme buzzer collegato.

Modulo timer ritardo spegnimento

Questo design è esattamente simile al concetto di cui sopra, ad eccezione dello stadio BJT invertente, che non è presente qui. Per questo motivo, il FET agisce come un timer di spegnimento ritardato. Ciò significa che l'uscita rimane inizialmente ON mentre il condensatore C1 si sta scaricando e il FET è acceso, e infine quando il C1 è completamente scarico, il FET si spegne e il cicalino suona.

Modulo amplificatore di potenza semplice

Usando solo un paio di FET potrebbe essere possibile ottenere ragionevolmente potente amplificatore audio di circa 5 watt o anche superiore.

Modulo lampeggiatore doppio LED

Questo è un circuito FET astabile molto semplice che può essere utilizzato per far lampeggiare alternativamente due LED tra i due drenaggi dei MOSFET. L'aspetto positivo di questo astable è che i LED si accenderanno a una velocità di attivazione / disattivazione nitida ben definita senza alcun effetto di attenuazione o dissolvenza lenta e aumento . La velocità di lampeggiamento può essere regolata tramite il potenziometro R3.

Moduli del circuito dell'oscillatore UJT

UJT o per Transistor unigiunzione , è un tipo speciale di transistor che può essere configurato come un oscillatore flessibile utilizzando una rete RC esterna.

Il design di base di un'elettronica Oscillatore basato su UJT può essere visto nel diagramma seguente. La rete RC R1 e C1 determina l'uscita in frequenza dal dispositivo UJT. Aumentando i valori di R1 o C1 si riduce il tasso di frequenza e viceversa.

Modulo generatore di effetti sonori UJT

Un bel generatore di effetti sonori potrebbe essere costruito utilizzando un paio di oscillatori UJT e combinando le loro frequenze. Di seguito è mostrato lo schema elettrico completo.

Modulo timer di un minuto

Molto utile timer di ritardo ON / OFF di un minuto circuito può essere costruito utilizzando un singolo UJT come mostrato di seguito. In realtà è un circuito oscillatore che utilizza valori RC elevati per rallentare la frequenza di ON / OFF a 1 minuto.

Questo ritardo potrebbe essere ulteriormente aumentato aumentando i valori delle componenti R1 e C1.

Moduli trasduttori piezoelettrici

Trasduttori piezo sono dispositivi creati appositamente che utilizzano materiale piezoelettrico sensibile e reattivo alla corrente elettrica.

Il materiale piezoelettrico all'interno di un trasduttore piezoelettrico reagisce a un campo elettrico provocando distorsioni nella sua struttura che danno luogo a vibrazioni sul dispositivo, con conseguente generazione di suono.

Al contrario, quando una deformazione meccanica calcolata viene applicata su un trasduttore piezoelettrico, distorce meccanicamente il materiale piezoelettrico all'interno del dispositivo determinando la generazione di una quantità proporzionale di corrente elettrica attraverso i terminali del trasduttore.

Quando usato come Cicalino DC , il trasduttore piezoelettrico deve essere collegato con un oscillatore per creare l'uscita del rumore di vibrazione, poiché questi dispositivi possono rispondere solo a una frequenza.

L'immagine mostra un file semplice cicalino piezo collegamento con una fonte di alimentazione. Questo buzzer ha un oscillatore interno per rispondere alla tensione di alimentazione.

I buzzer piezo possono essere usati per indicare una condizione logica alta o bassa nel circuito attraverso il circuito mostrato di seguito.

Modulo generatore di toni piezoelettrici

Un trasduttore piezoelettrico può essere configurato per generare un'uscita di tono continuo a basso volume nel seguente schema circuitale. Il dispositivo piezo dovrebbe essere un dispositivo a 3 terminali.

Modulo cicalino piezoelettrico a tono variabile

La figura seguente mostra un paio di concetti di buzzer che utilizzano trasduttori piezoelettrici. Gli elementi piezoelettrici dovrebbero essere elementi a 3 fili. Il diagramma sul lato sinistro mostra un design resistivo per forzare le oscillazioni nel trasduttore piezoelettrico, mentre il diagramma sul lato destro mostra un concetto induttivo. L'induttore o la bobina basata su deign induce le oscillazioni attraverso picchi di feedback.

Moduli di circuito SCR

SCR o tiristori sono dispositivi a semiconduttore che si comportano come diodi raddrizzatori ma ne facilitano la conduzione attraverso un ingresso di segnale DC esterno.

Tuttavia, secondo le loro caratteristiche, SCR hanno la tendenza a bloccarsi quando l'alimentazione del carico è CC. La figura seguente indica una semplice configurazione che sfrutta questa caratteristica di latch del dispositivo per accendere e spegnere un carico RL in risposta alla pressione degli interruttori S1 e S2. S1 accende il carico, mentre S2 spegne il carico.

Modulo relè attivato dalla luce

Un semplice luce attivata il modulo relè può essere costruito utilizzando un SCR e un fototransistor , come illustrato nella figura seguente.

Non appena il livello di luce sul fototransistor supera un livello di soglia di attivazione impostato dell'SCR, l'SCR si attiva e si blocca, accendere il relè. L'aggancio rimane così com'è fino a quando l'interruttore di ripristino S1 non viene premuto per un'oscurità sufficiente o l'alimentazione viene spenta e quindi riaccesa.

Oscillatore di rilassamento che utilizza il modulo Triac

Un semplice circuito oscillatore di rilassamento può essere costruito utilizzando un SCR e una rete RC come mostrato nel diagramma sottostante.

La frequenza dell'oscillatore produrrà un tono a bassa frequenza sull'altoparlante collegato. La frequenza del tono di questo oscillatore di rilassamento può essere regolata tramite i resistori variabili R1 e R2 e anche il condensatore C1.

Modulo di controllo della velocità del motore CA Triac

Un UJT normalmente è rinomato per le sue affidabili funzioni oscillatorie. Tuttavia, lo stesso dispositivo può essere utilizzato anche con triac per abilitare uno 0 a controllo completo della velocità dei motori AC .

Il resistore R1 funziona come una regolazione del controllo di frequenza per la frequenza UJT. Questa uscita a frequenza variabile commuta il triac a diverse velocità ON / OFF a seconda delle regolazioni R1.

Questa commutazione variabile del triac provoca a sua volta una quantità proporzionale di variazioni sulla velocità del motore collegato.

Modulo Triac Gate Buffer

Il diagramma sopra mostra come semplicemente un file triac può essere spento tramite un interruttore ON / OFF e garantisce anche la sicurezza al triac utilizzando il carico stesso come stadio tampone. R1 limita la corrente al gate del triac, mentre il carico fornisce inoltre la protezione del gate del triac da improvvisi transitori di accensione e consente al triac di accendersi con una modalità di avvio graduale.

Modulo UJT Flasher Triac / UJT

Un oscillatore UJT può essere implementato anche come file Dimmer per lampada AC come mostrato nel diagramma sopra.

Il potenziometro R1 viene utilizzato per regolare la frequenza o la frequenza di oscillazione, che a sua volta determina la velocità di commutazione ON / OFF del triac e della lampada collegata.

Essendo la frequenza di commutazione troppo alta, la lampada sembra accendersi permanentemente, anche se l'intensità varia a causa della tensione media ai suoi capi che varia in base alla commutazione UJT.

Conclusione

Nelle sezioni precedenti abbiamo discusso molti concetti e teorie fondamentali dell'elettronica e imparato come configurare piccoli circuiti usando diodi, transistor, FET ecc.

In realtà ci sono un numero infinito di moduli di circuito che possono essere creati utilizzando questi componenti di base per implementare qualsiasi idea di circuito desiderata, secondo le specifiche fornite.

Dopo aver acquisito familiarità con tutti questi progetti di base o moduli di circuiti, qualsiasi nuovo arrivato nel campo può quindi imparare a integrare questi moduli l'uno sull'altro per ottenere numerosi altri circuiti interessanti o per realizzare un'applicazione di circuiti specializzata.

Se hai ulteriori domande su questi concetti di base dell'elettronica o su come unirti a questi moduli per esigenze specifiche, non esitare a commentare e discutere gli argomenti.




Precedente: Circuito del veicolo Simple Line Follower utilizzando amplificatori operazionali Avanti: Utilizzo dei diodi body MOSFET per caricare la batteria negli inverter