Grundlegende elektronische Schaltkreise erklärt - Leitfaden für Anfänger in der Elektronik

In dem folgenden Artikel werden alle grundlegenden Fakten, Theorien und Informationen zur Funktionsweise und Verwendung gängiger elektronischer Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, MOSFETs, UJTs, Triacs und SCRs ausführlich erläutert.

Die verschiedenen hier erläuterten kleinen elektronischen Grundschaltungen können effektiv angewendet werden als Bausteine oder Module zum Erstellen mehrstufiger Schaltungen durch Integrieren der Entwürfe miteinander.

Wir werden die Tutorials mit Widerständen beginnen und versuchen, deren Funktionsweise und Anwendung zu verstehen.

Bevor wir beginnen, lassen Sie uns kurz die verschiedenen elektronischen Symbole zusammenfassen, die in diesem Artikelschema verwendet werden.

Wie Widerstände funktionieren

Das Funktion von Widerständen soll dem Stromfluss Widerstand bieten. Die Widerstandseinheit ist Ohm.

Wenn eine Potentialdifferenz von 1 V an einen 1-Ohm-Widerstand angelegt wird, wird ein Strom von 1 Ampere gemäß dem Ohmschen Gesetz durchgedrückt.

Die Spannung (V) wirkt wie die Potentialdifferenz über einem Widerstand (R)

Der Strom (I) bildet den Elektronenfluss durch den Widerstand (R).

Wenn wir die Werte von zwei dieser drei Elemente V, I und R kennen, könnte der Wert des dritten unbekannten Elements leicht unter Verwendung des folgenden Ohmschen Gesetzes berechnet werden:

V = I x R oder I = V / R oder R = V / I.

Wenn Strom durch einen Widerstand fließt, wird Strom verbraucht, der mit den folgenden Formeln berechnet werden kann:

P = V X I oder P = I.^zweix R.

Das Ergebnis der obigen Formel wird in Watt angegeben, was bedeutet, dass die Leistungseinheit Watt ist.

Es ist immer wichtig sicherzustellen, dass alle Elemente in der Formel mit Standardeinheiten ausgedrückt werden. Wenn zum Beispiel Millivolt verwendet wird, muss es in Volt umgewandelt werden, ähnlich sollten Miliampere in Ampere umgewandelt werden, und Milliohm oder Kiloohm sollten in Ohm umgewandelt werden, während die Werte in die Formel eingegeben werden.

Bei den meisten Anwendungen beträgt die Leistung des Widerstands 1/4 Watt 5%, sofern in besonderen Fällen, in denen der Strom außergewöhnlich hoch ist, nichts anderes angegeben ist.

Widerstände in Reihen- und Parallelschaltung

Widerstandswerte können durch Hinzufügen verschiedener Werte in seriellen oder parallelen Netzwerken an verschiedene benutzerdefinierte Werte angepasst werden. Die resultierenden Werte solcher Netzwerke müssen jedoch genau durch die folgenden Formeln berechnet werden:

Verwendung von Widerständen

Ein Widerstand wird normalerweise verwendet, um Grenzstrom durch eine Serienlast wie eine Lampe, eine LED, ein Audiosystem, einen Transistor usw., um diese anfälligen Geräte vor Überstromsituationen zu schützen.

Im obigen Beispiel ist die Strom durch die LED könnte nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden. Die LED beginnt jedoch möglicherweise erst dann richtig zu leuchten, wenn ihr minimaler Durchlassspannungspegel angelegt ist, der zwischen 2 V und 2,5 V (für ROTE LED) liegen kann. Daher wird die Formel verwendet, die zur Berechnung des Stroms durch die LED angewendet werden kann Sein

I = (6 - 2) / R.

Potentieller Teiler

Widerstände können als verwendet werden potenzielle Teiler , um die Versorgungsspannung auf einen gewünschten niedrigeren Wert zu reduzieren, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Solche Widerstandsteiler können jedoch zur Erzeugung von Referenzspannungen nur für hochohmige Quellen verwendet werden. Der Ausgang kann nicht für den direkten Betrieb einer Last verwendet werden, da die beteiligten Widerstände den Strom erheblich verringern würden.

Wheatstone Bridge Circuit

Ein Wheatstone-Brückennetz ist eine Schaltung, mit der Widerstandswerte mit großer Genauigkeit gemessen werden.

Die grundlegende Schaltung eines Wheatsone-Brückennetzwerks ist unten dargestellt:

Die Arbeitsdetails der Wheatstone-Brücke und das Ermitteln präziser Ergebnisse mit diesem Netzwerk werden in der obigen Abbildung erläutert.

Präzisions-Wheatstone-Brückenschaltung

Die in der nebenstehenden Abbildung gezeigte Wheatstone-Brückenschaltung ermöglicht es dem Benutzer, den Wert eines unbekannten Widerstands (R3) mit sehr hoher Präzision zu messen. Dazu muss auch die Nennleistung der bekannten Widerstände R1 und R2 genau sein (Typ 1%). R4 sollte ein Potentiometer sein, das genau auf die vorgesehenen Messwerte kalibriert werden kann. R5 kann eine Voreinstellung sein, die als Stromstabilisator von der Stromquelle positioniert ist. Der Widerstand R6 und der Schalter S1 arbeiten wie ein Nebenschlussnetz, um einen angemessenen Schutz des Messgeräts M1 zu gewährleisten. Um den Testvorgang einzuleiten, muss der Benutzer R4 einstellen, bis am Messgerät M1 ein Nullwert erreicht wird. Die Bedingung ist, dass R3 gleich der Einstellung von R4 ist. Wenn R1 nicht mit R2 identisch ist, kann die folgende Formel verwendet werden, um den Wert von R3 zu bestimmen. R3 = (R1 × R4) / R2

Kondensatoren

Kondensatoren funktionieren durch Speichern einer elektrischen Ladung in ein paar inneren Platten, die auch die Anschlussleitungen des Elements bilden. Die Maßeinheit für Kondensatoren ist Farad.

Ein Kondensator mit einer Nennleistung von 1 Farad kann bei Anschluss an eine Versorgung von 1 Volt eine Ladung von 6,28 x 10 speichern¹⁸Elektronen.

In der praktischen Elektronik werden Kondensatoren in Farad jedoch als zu groß angesehen und niemals verwendet. Stattdessen werden viel kleinere Kondensatoreinheiten wie Picofarad (pF), Nanofarad (nF) und Mikrofarad (uF) verwendet.

Die Beziehung zwischen den obigen Einheiten kann aus der folgenden Tabelle verstanden werden, und dies kann auch zum Umwandeln einer Einheit in eine andere verwendet werden.

• 1 Farad = 1 F.
• 1 Mikrofarad = 1 uF = 10^-6F.
• 1 Nanofarad = 1 nF = 10^-9F.
• 1 Picofarad = 1 pF = 10^-12F.
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

Laden und Entladen des Kondensators

Ein Kondensator wird sofort aufgeladen, wenn seine Leitungen an eine geeignete Spannungsversorgung angeschlossen werden.

Das Ladevorgang kann verzögert oder verlangsamt werden, indem ein Widerstand in Reihe mit dem Versorgungseingang geschaltet wird, wie in den obigen Diagrammen dargestellt.

Der Entladevorgang ist ebenfalls ähnlich, jedoch in umgekehrter Weise. Der Kondensator entlädt sich sofort, wenn seine Leitungen kurzgeschlossen werden. Der Entladevorgang könnte durch Hinzufügen eines Widerstands in Reihe mit den Leitungen proportional verlangsamt werden.

Kondensator in Reihe

Kondensatoren können in Reihe geschaltet werden, indem ihre Leitungen wie unten gezeigt miteinander verbunden werden. Bei polarisierten Kondensatoren sollte die Verbindung so erfolgen, dass die Anode eines Kondensators mit der Kathode des anderen Kondensators verbunden ist, und so weiter. Bei unpolaren Kondensatoren können die Leitungen beliebig angeschlossen werden.

Bei Reihenschaltung nimmt der Kapazitätswert ab, wenn beispielsweise zwei 1 uF-Kondensatoren in Reihe geschaltet werden, wird der resultierende Wert 0,5 uF. Dies scheint genau das Gegenteil von Widerständen zu sein.

Bei Reihenschaltung addiert es die Nennspannung oder die Durchbruchspannungswerte der Kondensatoren. Wenn beispielsweise zwei Kondensatoren mit einer Nennspannung von 25 V in Reihe geschaltet werden, summiert sich ihr Spannungstoleranzbereich auf 50 V.

Kondensatoren parallel

Kondensatoren können auch parallel geschaltet werden, indem ihre Leitungen gemeinsam verbunden werden, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Bei polarisierten Kondensatoren müssen die Anschlüsse mit gleichen Polen miteinander verbunden werden, bei unpolaren Kappen kann diese Einschränkung ignoriert werden. Bei Parallelschaltung steigt der resultierende Gesamtwert der Kondensatoren an, was bei Widerständen genau umgekehrt ist.

Wichtig: Ein geladener Kondensator kann die Ladung sehr lange zwischen seinen Anschlüssen halten. Wenn die Spannung im Bereich von 100 V und höher hoch genug ist, kann dies zu schmerzhaften Stößen führen, wenn die Leitungen berührt werden. Kleinere Spannungspegel können genug Leistung haben, um sogar ein kleines Stück Metall zu schmelzen, wenn das Metall zwischen die Leitungen des Kondensators gebracht wird.

Verwendung von Kondensatoren

Signalfilterung : Ein Kondensator kann für verwendet werden Filtern von Spannungen in einigen Punkten. Wenn es über eine Wechselstromversorgung angeschlossen wird, kann es das Signal dämpfen, indem es einen Teil seines Inhalts erdet und einen durchschnittlich akzeptablen Wert am Ausgang zulässt.

DC-Blockierung: Ein Kondensator kann in Reihenschaltung verwendet werden, um eine Gleichspannung zu blockieren und einen Wechselstrom- oder pulsierenden Gleichstrominhalt durch diese zu leiten. Mit dieser Funktion können Audiogeräte Kondensatoren an ihren Eingangs- / Ausgangsanschlüssen verwenden, um den Durchgang der Audiofrequenzen zu ermöglichen und zu verhindern, dass unerwünschte Gleichspannung in die Verstärkungsleitung gelangt.

Netzteilfilter: Kondensatoren arbeiten auch als DC-Versorgungsfilter in Stromversorgungskreisen. In einer Stromversorgung kann nach der Gleichrichtung des Wechselstromsignals der resultierende Gleichstrom voller Welligkeitsschwankungen sein. Ein Kondensator mit großem Wert, der über diese Welligkeitsspannung angeschlossen ist, führt zu einer signifikanten Filtrationsmenge, wodurch der schwankende Gleichstrom zu einem konstanten Gleichstrom wird, wobei die Welligkeiten auf einen Betrag reduziert werden, der durch den Wert des Kondensators bestimmt wird.

Wie erstelle ich einen Integrator?

Die Funktion einer Integatorschaltung besteht darin, ein Rechtecksignal durch einen Widerstand, einen Kondensator oder eine Dreieckwellenform in eine Dreieckswellenform zu formen RC-Netzwerk , wie in der obigen Abbildung gezeigt. Hier sehen wir, dass sich der Widerstand auf der Eingangsseite befindet und in Reihe mit der Leitung geschaltet ist, während der Kondensator auf der Ausgangsseite über das Widerstandsausgangsende und die Erdungsleitung geschaltet ist.

Die RC-Komponenten wirken wie ein zeitkonstantes Element in der Schaltung, dessen Produkt zehnmal höher sein muss als die Periode des Eingangssignals. Andernfalls kann die Amplitude der Ausgangsdreieckwelle verringert werden. Unter solchen Bedingungen funktioniert die Schaltung wie ein Tiefpassfilter, der Hochfrequenzeingänge blockiert.

Wie man ein Unterscheidungsmerkmal macht

Die Funktion einer Differenzierungsschaltung besteht darin, ein Rechteckwellen-Eingangssignal in eine Spitzenwellenform mit einer stark ansteigenden und einer langsam abfallenden Wellenform umzuwandeln. Der Wert der RC-Zeitkonstante muss in diesem Fall 1/10 der Eingangszyklen betragen. Differenzierschaltungen werden normalerweise zur Erzeugung kurzer und scharfer Triggerimpulse verwendet.

Dioden und Gleichrichter verstehen

Dioden und Gleichrichter sind unter kategorisiert Halbleiterbauelemente , die so ausgelegt sind, dass sie nur Strom in eine bestimmte Richtung leiten, während sie aus der entgegengesetzten Richtung blockieren. Eine Diode oder diodenbasierte Module beginnen jedoch erst dann, Strom zu leiten oder zu leiten, wenn der erforderliche minimale Durchlassspannungspegel erreicht ist. Beispielsweise leitet eine Siliziumdiode nur, wenn die angelegte Spannung über 0,6 V liegt, während eine Germaniumdiode bei mindestens 0,3 V leitet. Wenn zwei zwei Dioden in Reihe geschaltet sind, verdoppelt sich diese Vorwärtsspannungsanforderung ebenfalls auf 1,2 V, und so weiter.

Verwenden von Dioden als Spannungsabfall

Wie wir im vorherigen Absatz besprochen haben, benötigen Dioden etwa 0,6 V, um mit dem Leiten zu beginnen. Dies bedeutet auch, dass die Diode diesen Spannungspegel über ihren Ausgang und Masse abfallen würde. Wenn beispielsweise 1 V angelegt wird, erzeugt die Diode an ihrer Kathode 1 - 0,6 = 0,4 V.

Mit dieser Funktion können Dioden als verwendet werden Spannungsabfall . Jeder gewünschte Spannungsabfall kann erreicht werden, indem die entsprechende Anzahl von Dioden in Reihe geschaltet wird. Wenn daher 4 Dioden in Reihe geschaltet sind, wird am Ausgang ein Gesamtabzug von 0,6 x 4 = 2,4 V usw. erzeugt.

Die Formel zur Berechnung ist unten angegeben:

Ausgangsspannung = Eingangsspannung - (Anzahl der Dioden x 0,6)

Diode als Spannungsregler verwenden

Dioden können aufgrund ihrer Vorwärtsspannungsabfallfunktion auch zur Erzeugung stabiler Referenzspannungen verwendet werden, wie im nebenstehenden Diagramm gezeigt. Die Ausgangsspannung kann nach folgender Formel berechnet werden:

R1 = (Vin - Vout) / I.

Stellen Sie sicher, dass für die Komponenten D1 und R1 die richtige Nennleistung gemäß der Leistung der Last verwendet wird. Sie müssen mindestens zweimal so hoch sein wie die Last.

Dreieck-Sinus-Wandler

Dioden können auch als arbeiten Dreieckwellen-Sinus-Wandler , wie im obigen Diagramm angegeben. Die Amplitude der Ausgangssinuswelle hängt von der Anzahl der Dioden in Reihe mit D1 und D2 ab.

Voltmeter mit Spitzenwert

Dioden können auch konfiguriert sein, um die Spitzenspannungsmessung an einem Voltmeter zu erhalten. Hier arbeitet die Diode wie ein Halbwellengleichrichter, wodurch Halbzyklen der Frequenz den Kondensator C1 auf den Spitzenwert der Eingangsspannung aufladen können. Das Messgerät zeigt diesen Spitzenwert dann durch seine Auslenkung an.

Verpolungsschutz

Dies ist eine der sehr häufigen Anwendungen von Dioden, die eine Diode verwenden, um eine Schaltung vor versehentlichem Rückversorgungsanschluss zu schützen.

EMF und Transient Protector zurück

Wenn eine induktive Last abhängig von ihrem Induktivitätswert durch einen Transistortreiber oder einen IC geschaltet wird, kann diese induktive Last eine Hochspannungs-Gegen-EMK erzeugen, die auch als Sperrtransienten bezeichnet wird und möglicherweise eine sofortige Zerstörung des Treibertransistors oder verursacht der IC. Eine parallel zur Last angeordnete Diode kann diese Situation leicht umgehen. Dioden in dieser Art von Konfiguration sind bekannt als Freilaufdiode.

Bei einer Transientenschutzanwendung wird normalerweise eine Diode über eine induktive Last geschaltet, um das Umgehen eines Rücktransienten vom induktiven Schalten durch die Diode zu ermöglichen.

Dies neutralisiert die Spitze oder den Übergang, indem sie durch die Diode kurzgeschlossen wird. Wenn die Diode nicht verwendet wird, würde der Gegen-EMK-Transient in umgekehrter Richtung durch den Treibertransistor oder die Schaltung laufen und das Gerät sofort beschädigen.

Messgeräteschutz

Ein Moving-Coil-Meter kann ein sehr empfindliches Instrument sein, das bei umgekehrter Versorgungseingabe schwer beschädigt werden kann. Eine parallel geschaltete Diode kann das Messgerät vor dieser Situation schützen.

Wellenform-Clipper

Eine Diode kann verwendet werden, um die Spitzen einer Wellenform zu hacken und abzuschneiden, wie im obigen Diagramm gezeigt, und um einen Ausgang mit einer Wellenform mit reduziertem Durchschnittswert zu erzeugen. Der Widerstand R2 kann ein Topf zum Einstellen des Clipping-Pegels sein.

Vollwellen-Clipper

Die erste Clipper-Schaltung hat die Fähigkeit, den positiven Abschnitt der Wellenform zu clippen. Um das Abschneiden beider Enden einer Eingangswellenform zu ermöglichen, könnten zwei Dioden parallel mit entgegengesetzter Polarität verwendet werden, wie oben gezeigt.

Halbwellengleichrichter

Wenn eine Diode als Halbwellengleichrichter mit Wechselstromeingang verwendet wird, blockiert sie die Wechselstromzyklen mit halbem Rückwärtsgang und lässt nur die andere Hälfte durch, wodurch Halbwellenzyklusausgänge entstehen, daher der Name Halbwellengleichrichter.

Da die AC-Halbwelle durch die Diode entfernt wird, wird der Ausgang zu DC und die Schaltung wird auch als Halbwellen-DC-Wandlerschaltung bezeichnet. Ohne Filterkondensator ist der Ausgang eine pulsierende Halbwelle DC.

Das vorherige Diagramm kann unter Verwendung von zwei Dioden modifiziert werden, um zwei separate Ausgänge mit entgegengesetzten Hälften des Wechselstroms zu erhalten, die in entsprechende Gleichstrompolaritäten gleichgerichtet werden.

Vollweggleichrichter

Ein Vollwellengleichrichter oder a Brückengleichrichter ist eine Schaltung, die unter Verwendung von 4 Gleichrichterdioden in einer überbrückten Konfiguration aufgebaut ist, wie in der obigen Abbildung dargestellt. Die Besonderheit dieser Brückengleichrichterschaltung besteht darin, dass sie sowohl die positive als auch die negative Halbwelle des Eingangs in einen Vollwellen-Gleichstromausgang umwandeln kann.

Der pulsierende Gleichstrom am Ausgang der Brücke hat aufgrund der Einbeziehung der negativen und der positiven Halbzyklusimpulse in eine einzelne positive Impulskette eine Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die des Eingangswechselstroms.

Spannungsverdopplungsmodul

Dioden können auch als implementiert werden Spannung doppelt durch Kaskadieren einiger Dioden mit einigen Elektrolytkondensatoren. Der Eingang sollte in Form eines pulsierenden Gleichstroms oder eines Wechselstroms vorliegen, wodurch der Ausgang ungefähr zweimal mehr Spannung als der Eingang erzeugt. Die pulsierende Eingangsfrequenz kann von a sein Oszillator IC 555 .

Spannungsverdoppler mit Brückengleichrichter

Ein DC / DC-Spannungsverdoppler könnte auch unter Verwendung eines Brückengleichrichters und einiger Elektrolytfilterkondensatoren implementiert werden, wie in dem obigen Diagramm gezeigt. Die Verwendung eines Brückengleichrichters führt zu einer höheren Effizienz des Verdopplungseffekts in Bezug auf den Strom im Vergleich zum vorherigen kaskadierten Verdoppler.

Spannungsvierfach

Das oben erklärte Spannungsvervielfacher Schaltungen sind so ausgelegt, dass sie 2-mal mehr Ausgang als die Eingangsspitzen erzeugen. Wenn eine Anwendung jedoch noch höhere Multiplikationspegel in der Größenordnung von 4-mal mehr Spannung benötigt, kann diese Spannungsquadruplerschaltung angewendet werden.

Hier wird die Schaltung unter Verwendung von 4 Anzahlen von kaskadierten Dioden und Kondensatoren hergestellt, um 4-mal mehr Spannung am Ausgang als die Eingangsfrequenzspitze zu erhalten.

Diode ODER Gate

Dioden können verdrahtet werden, um ein ODER-Logikgatter unter Verwendung der oben gezeigten Schaltung zu imitieren. Die nebenstehende Wahrheitstabelle zeigt die Ausgangslogik als Reaktion auf eine Kombination von zwei Logikeingängen.

NOR-Gatter mit Dioden

Genau wie ein ODER-Gatter kann auch ein NOR-Gatter wie oben gezeigt mit ein paar Dioden repliziert werden.

UND-Gatter NAND-Gatter mit Dioden

Es kann auch möglich sein, andere Logikgatter wie ein UND-Gatter und ein NAND-Gatter unter Verwendung von Dioden zu implementieren, wie in den obigen Diagrammen gezeigt. Die neben den Diagrammen gezeigten Wahrheitstabellen liefern die genau erforderliche logische Antwort von den Einstellungen.

Zener-Dioden-Schaltungsmodule

Der Unterschied zwischen einem Gleichrichter und Zenerdiode ist, dass eine Gleichrichterdiode immer das umgekehrte Gleichstrompotential blockiert, während eine Zenerdiode das umgekehrte Gleichstrompotential nur blockiert, bis ihre Durchbruchschwelle (Zenerspannungswert) erreicht ist, und dann vollständig einschaltet und den Gleichstrom durchlässt vollständig durch.

In Durchlassrichtung wirkt ein Zener ähnlich wie eine Gleichrichterdiode und lässt die Spannung leiten, sobald die minimale Durchlassspannung von 0,6 V erreicht ist. Somit kann eine Zenerdiode als ein spannungsempfindlicher Schalter definiert werden, der leitet und einschaltet, wenn eine bestimmte Spannungsschwelle erreicht wird, die durch den Durchschlagwert des Zeners bestimmt wird.

Zum Beispiel beginnt ein 4,7-V-Zener in umgekehrter Reihenfolge zu leiten, sobald 4,7 V erreicht sind, während er in Vorwärtsrichtung nur ein Potential von 0,6 V benötigt. Die folgende Grafik fasst die Erklärung schnell für Sie zusammen.

Zenerspannungsregler

Zum Erstellen kann eine Zenerdiode verwendet werden stabilisierte Spannungsausgänge wie im nebenstehenden Diagramm gezeigt, unter Verwendung eines Begrenzungswiderstands. Der Begrenzungswiderstand R1 begrenzt den maximal tolerierbaren Strom für den Zener und schützt ihn vor Verbrennungen durch Überstrom.

Spannungsanzeigemodul

Da Zenerdioden mit einer Vielzahl von Durchbruchspannungspegeln erhältlich sind, könnte die Einrichtung zur Herstellung einer effektiven und dennoch einfachen Anwendung eingesetzt werden Spannungsanzeige Verwenden Sie die entsprechende Zener-Bewertung, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

Spannungsschieber

Zenerdioden können auch zum Verschieben eines Spannungspegels auf einen anderen Pegel verwendet werden, indem geeignete Zenerdiodenwerte gemäß den Anforderungen der Anwendung verwendet werden.

Spannungsschneider

Zenerdioden, die ein spannungsgesteuerter Schalter sind, können angewendet werden, um die Amplitude einer Wechselstromwellenform abhängig von ihrer Durchschlagleistung auf einen niedrigeren gewünschten Pegel zu reduzieren, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

Bipolar Junction Transistor (BJTs) Schaltungsmodule

Bipolartransistoren oder BJTs sind eines der wichtigsten Halbleiterbauelemente in der Familie der elektronischen Bauteile und bilden die Bausteine ​​für fast alle Schaltungen auf elektronischer Basis.

BJTs sind vielseitige Halbleiterbauelemente, die für die Implementierung jeder gewünschten elektronischen Anwendung konfiguriert und angepasst werden können.

In den folgenden Absätzen eine Zusammenstellung von BJT-Anwendungsschaltungen, die als Schaltungsmodule zum Aufbau unzähliger verschiedener kundenspezifischer Schaltungsanwendungen gemäß den Anforderungen des Benutzers verwendet werden können.

Lassen Sie uns sie anhand der folgenden Entwürfe ausführlich besprechen.

ODER Gate-Modul

Unter Verwendung einiger BJTs und einiger Widerstände könnte ein schnelles ODER-Gatter-Design zur Implementierung des ODER erstellt werden logische Ausgänge als Reaktion auf verschiedene Eingangslogikkombinationen gemäß der im obigen Diagramm gezeigten Wahrheitstabelle.

NOR-Gate-Modul

Mit einigen geeigneten Modifikationen könnte die oben erläuterte ODER-Gatterkonfiguration in eine NOR-Gatterschaltung zum Implementieren der spezifizierten NOR-Logikfunktionen umgewandelt werden.

UND-Gate-Modul

Wenn Sie keinen schnellen Zugriff auf einen UND-Gatter-Logik-IC haben, können Sie wahrscheinlich einige BJTs konfigurieren, um eine UND-Logik-Gatter-Schaltung herzustellen und die oben angegebenen UND-Logikfunktionen auszuführen.

NAND-Gate-Modul

Die Vielseitigkeit von BJTs ermöglicht es BJTs, jede gewünschte Logikfunktionsschaltung herzustellen, und a NAND-Tor Anwendung ist keine Ausnahme. Auch hier können Sie mit ein paar BJTs schnell eine NAND-Logikgatterschaltung aufbauen und erzwingen, wie in der obigen Abbildung dargestellt.

Transistor als Schalter

Wie in der Abbildung oben angegeben a BJT kann einfach als DC-Schalter verwendet werden zum Ein- und Ausschalten einer entsprechend bemessenen Last. In dem gezeigten Beispiel ahmt der mechanische Schalter S1 einen logischen High- oder Low-Eingang nach, wodurch der BJT die angeschlossene LED ein- und ausschaltet. Da ein NPN-Transistor gezeigt ist, bewirkt die positive Verbindung von S1, dass der BJT-Schalter die LED im linken Stromkreis einschaltet, während im rechten Stromkreis die LED ausgeschaltet wird, wenn der S1 an den positiven Stellen des Schalters positioniert ist.

Spannungswechselrichter

Ein BJT-Schalter, wie im vorherigen Absatz erläutert, kann auch als Spannungsinverter verdrahtet werden, was bedeutet, dass eine Ausgangsantwort entgegengesetzt zur Eingangsantwort erzeugt wird. Im obigen Beispiel schaltet sich die Ausgangs-LED bei fehlender Spannung am Punkt A ein und bei vorhandener Spannung am Punkt A aus.

BJT-Verstärkermodul

Ein BJT kann als einfache Spannung / Strom konfiguriert werden Verstärker zum Verstärken eines kleinen Eingangssignals auf einen viel höheren Pegel, der der verwendeten Versorgungsspannung entspricht. Das Diagramm ist im folgenden Diagramm dargestellt

BJT-Relaistreibermodul

Das Transistorverstärker Das oben erläuterte kann für Anwendungen wie a verwendet werden Relaistreiber , bei dem ein Relais mit höherer Spannung durch eine winzige Eingangssignalspannung ausgelöst werden könnte, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Das Relais könnte als Reaktion auf ein Eingangssignal ausgelöst werden, das von einem bestimmten Sensor oder Detektor mit niedrigem Signal empfangen wird, wie z LDR , Mikrofon, DIE BRÜCKE , LM35 , Thermistor, Ultraschall- usw.

Relais-Controller-Modul

Nur zwei BJTs können wie ein verdrahtet werden Relaisblinker wie im Bild unten gezeigt. Die Schaltung schaltet das Relais mit einer bestimmten Rate ein / aus, die mit den beiden variablen Widerständen R1 und R4 eingestellt werden kann.

Konstantstrom-LED-Treibermodul

Wenn Sie nach einer billigen, aber äußerst zuverlässigen Stromreglerschaltung für Ihre LED suchen, können Sie diese mithilfe der Konfiguration mit zwei Transistoren schnell aufbauen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

3V Audio-Verstärkermodul

Dies 3 V Audioverstärker kann als Ausgangsstufe für jedes Soundsystem wie Radios, Mikrofon, Mischpult, Alarm usw. verwendet werden. Das aktive Hauptelement ist der Transistor Q1, während die Eingangsausgangstransformatoren wie komplementäre Stufen zur Erzeugung eines Audioverstärkers mit hoher Verstärkung wirken.

Zweistufiges Audioverstärkermodul

Für einen höheren Verstärkungspegel kann ein Zwei-Transistor-Verstärker verwendet werden, wie in diesem Diagramm gezeigt. Hier ist ein zusätzlicher Transistor auf der Eingangsseite enthalten, obwohl der Eingangstransformator weggelassen wurde, wodurch die Schaltung kompakter und effizienter wird.

MIC-Verstärkermodul

Das Bild unten zeigt a grundlegender Vorverstärker Schaltungsmodul, das mit jedem Standard verwendet werden kann Elektret MIC zum Erhöhen seines kleinen 2-mV-Signals auf einen vernünftig höheren 100-mV-Pegel, der möglicherweise nur zur Integration in einen Leistungsverstärker geeignet ist.

Audio-Mixer-Modul

Wenn Sie eine Anwendung haben, in der zwei verschiedene Audiosignale gemischt und zu einem einzigen Ausgang zusammengefügt werden müssen, funktioniert die folgende Schaltung einwandfrei. Für die Implementierung werden ein einziger BJT und einige Widerstände verwendet. Die zwei variablen Widerstände auf der Eingangsseite bestimmen die Signalmenge, die zur Verstärkung bei den gewünschten Verhältnissen zwischen den beiden Quellen gemischt werden kann.

Einfaches Oszillatormodul

Ein Oszillator ist eigentlich ein Frequenzgenerator, der zum Erzeugen eines Musiktons über einen Lautsprecher verwendet werden kann. Die einfachste Version einer solchen Oszillatorschaltung wird unten mit nur ein paar BJTs gezeigt. R3 steuert die vom Oszillator ausgegebene Frequenz, wodurch auch der Ton des Audios am Lautsprecher variiert wird.

LC-Oszillatormodul

Im obigen Beispiel haben wir einen RC-basierten Transistoroszillator gelernt. Das folgende Bild erklärt einen einfachen Einzeltransistor. LC basiert oder ein kapazitätsbasiertes Oszillatorschaltungsmodul mit Induktivität. Die Details des Induktors sind im Diagramm angegeben. Die Voreinstellung R1 kann zum Variieren der Tonfrequenz vom Oszillator verwendet werden.

Metronomschaltung

Wir haben bereits einige studiert Metronom Schaltungen früher auf der Website, einfache Zwei-Transistor-Metronom-Schaltung ist unten gezeigt.

Logiksonde

ZU Logiksondenschaltung ist ein wichtiges Gerät zur Fehlerbehebung bei wichtigen Leiterplattenfehlern. Die Einheit kann mit mindestens einem einzelnen Transistor und einigen Widerständen aufgebaut werden. Das vollständige Design ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Einstellbares Sirenenschaltungsmodul

Eine sehr nützliche und leistungsstarke Sirenenschaltung kann wie in der folgenden Abbildung dargestellt erstellt werden. Die Schaltung verwendet nur zwei Transistoren zur Erzeugung von a steigender und fallender Sirenenton , die mit dem S1 umgeschaltet werden kann. Der Schalter S2 wählt den Frequenzbereich des Tons aus. Eine höhere Frequenz erzeugt einen schrilleren Klang als die niedrigeren Frequenzen. Mit dem R4 kann der Benutzer den Ton innerhalb des ausgewählten Bereichs noch weiter variieren.

White Noise Generator Modul

Ein weißes Rauschen ist eine Schallfrequenz, die einen niederfrequenten, zischenden Schall erzeugt, beispielsweise den Schall, der während eines ständigen starken Regens oder von einem nicht abgestimmten UKW-Sender oder von einem Fernsehgerät, das nicht an eine Kabelverbindung angeschlossen ist, gehört wird. A. Hochgeschwindigkeitslüfter usw.

Der obige einzelne Transistor erzeugt die ähnliche Art von weißem Rauschen, wenn sein Ausgang mit einem geeigneten Verstärker verbunden ist.

Debouncer-Modul wechseln

Dieser Schalter-Entprellschalter kann mit einem Druckknopfschalter verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Stromkreis, der vom Druckknopf gesteuert wird, niemals aufgrund von Spannungsspitzen, die beim Loslassen des Schalters erzeugt werden, klappert oder gestört wird. Wenn der Schalter gedrückt wird, wird der Ausgang 0 V. Sofort und nach dem Loslassen wird der Ausgang im langsamen Modus hoch, ohne dass die angeschlossenen Schaltungsstufen Probleme verursachen.

Kleines AM-Sendermodul

Dieser kleine drahtlose AM-Sender mit einem Transistor kann ein Frequenzsignal an einen senden AM Radio Abstand zum Gerät halten. Die Spule kann jede gewöhnliche AM / MW-Antennenspule sein, die auch als Loopstick-Antennenspule bekannt ist.

Frequenzmessermodul

Eine ziemlich genaue analoger Frequenzmesser Das Modul könnte unter Verwendung der oben gezeigten Einzeltransistorschaltung aufgebaut werden. Die Eingangsfrequenz sollte 1 V von Spitze zu Spitze betragen. Der Frequenzbereich kann eingestellt werden, indem verschiedene Werte für C1 verwendet werden und der R2-Poti entsprechend eingestellt wird.

Impulsgeneratormodul

Es sind nur ein paar BJTs und einige Widerstände erforderlich, um ein nützliches Impulsgeneratorschaltungsmodul zu erstellen, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Die Impulsbreite kann mit verschiedenen Werten für C1 eingestellt werden, während R3 zum Einstellen der Impulsfrequenz verwendet werden kann.

Messverstärkermodul

Dieses Amperemeter-Verstärkermodul kann zum Messen extrem kleiner Stromstärken im Bereich von Mikroampere in einen lesbaren Ausgang über ein 1-mA-Amperemeter verwendet werden.

Lichtaktiviertes Blinkmodul

Eine LED beginnt an einer bestimmten Stelle zu blinken, sobald ein Umgebungslicht oder ein externes Licht über einem angeschlossenen Lichtsensor erkannt wird. Die Anwendung dieses lichtempfindlichen Blinkers kann je nach Benutzerpräferenzen vielfältig und sehr anpassbar sein.

Durch Dunkelheit ausgelöster Blinker

Ganz ähnlich, aber mit entgegengesetzten Effekten zur obigen Anwendung, beginnt dieses Modul LED blinkt sobald der Umgebungslichtpegel fast dunkel wird oder wie durch das potenzielle Teilernetzwerk R1, R2 eingestellt.

Hochleistungsblinker

ZU Hochleistungsblinker Das Modul kann mit nur wenigen Transistoren aufgebaut werden, wie im obigen Schema gezeigt. Das Gerät blinkt oder blinkt eine angeschlossene Glühlampe oder Halogenlampe hell, und die Leistung dieser Lampe kann durch geeignete Aktualisierung der technischen Daten des Q2 verbessert werden.

LED Licht Sender / Empfänger Fernbedienung

Im obigen Schema sind zwei Schaltungsmodule zu sehen. Das linke Modul funktioniert wie ein LED-Frequenzsender, während das rechte Modul wie die Lichtfrequenzempfänger- / Detektorschaltung funktioniert. Wenn der Sender eingeschaltet und auf den Lichtdetektor Q1 des Empfängers fokussiert ist, wird die Frequenz des Senders von der Empfängerschaltung erfasst und der angeschlossene Piezo-Summer beginnt mit derselben Frequenz zu vibrieren. Das Modul kann je nach Anforderung auf viele verschiedene Arten modifiziert werden.

FET-Schaltungsmodule

FET steht für Feldeffekttransistoren die in vielerlei Hinsicht als hocheffiziente Transistoren im Vergleich zu den BJTs angesehen werden.

In den folgenden Beispielschaltungen lernen wir viele interessante FET-basierte Schaltungsmodule kennen, die übereinander integriert werden können, um viele verschiedene innovative Schaltungen für personalisierte Anwendungen und Anwendungen zu erstellen.

FET-Schalter

In den vorherigen Abschnitten haben wir gelernt, wie man einen BJT als Schalter verwendet. Ganz ähnlich kann ein FET auch wie ein DC-EIN / AUS-Schalter angewendet werden.

Die obige Abbildung zeigt einen FET, der wie ein Schalter zum Ein- und Ausschalten einer LED als Reaktion auf ein 9-V- und 0-V-Eingangssignal an seinem Gate konfiguriert ist.

Im Gegensatz zu einem BJT, der eine Ausgangslast als Reaktion auf ein Eingangssignal von nur 0,6 V ein- und ausschalten kann, macht ein FET dasselbe, jedoch mit einem Eingangssignal von etwa 9 V bis 12 V. Allerdings sind es 0,6 V für einen BJT ist stromabhängig und der Strom mit 0,6 V muss in Bezug auf den Laststrom entsprechend hoch oder niedrig sein. Im Gegensatz dazu ist der Eingangs-Gate-Ansteuerstrom für einen FET nicht lastabhängig und kann so niedrig wie ein Mikroampere sein.

FET-Verstärker

Ähnlich wie bei einem BJT können Sie auch einen FET zur Verstärkung von Eingangssignalen mit extrem niedrigem Strom an einen verstärkten Hochspannungsausgang mit hohem Strom anschließen, wie in der obigen Abbildung dargestellt.

Hochohmiges MIC-Verstärkermodul

Wenn Sie sich fragen, wie Sie einen Feldeffekttransistor zum Aufbau einer Hi-Z- oder einer hochohmigen MIC-Verstärkerschaltung verwenden können, kann Ihnen das oben erläuterte Design dabei helfen, das Ziel zu erreichen.

FET Audo Mixer Modul

Ein FET kann auch als Audiosignalmischer verwendet werden, wie in der obigen Abbildung dargestellt. Zwei über die Punkte A und B eingespeiste Audiosignale werden vom FET zusammengemischt und am Ausgang über C4 zusammengeführt.

FET Delay ON Circuit Module

Ein einigermaßen hoher Verzögerung EIN Timer-Schaltung könnte mit dem folgenden Schema konfiguriert werden.

Wenn S1 eingeschaltet wird, wird die Versorgung im Kondensator C1 gespeichert und die Spannung schaltet auch den FET ein. Wenn S1 freigegeben wird, hält die gespeicherte Ladung in C1 den FET weiterhin eingeschaltet.

Da der FET jedoch ein hochohmiges Eingangsgerät ist, kann sich der C1 nicht schnell entladen, und daher bleibt der FET ziemlich lange eingeschaltet. In der Zwischenzeit bleibt der angeschlossene BJT Q2 aufgrund der invertierenden Wirkung des FET, der die Q2-Basis geerdet hält, ausgeschaltet, solange der FET Q1 eingeschaltet bleibt.

Die Situation hält auch den Summer ausgeschaltet. Schließlich und allmählich entlädt sich der C1 bis zu einem Punkt, an dem der FET nicht mehr eingeschaltet bleiben kann. Dies kehrt den Zustand an der Basis von Q1 zurück, der nun einschaltet und den angeschlossenen Summeralarm aktiviert.

Verzögerung AUS Timer-Modul

Dieses Design ähnelt genau dem obigen Konzept, mit Ausnahme der invertierenden BJT-Stufe, die hier nicht vorhanden ist. Aus diesem Grund wirkt der FET wie ein Delay-OFF-Timer. Das heißt, der Ausgang bleibt anfangs eingeschaltet, während sich der Kondensator C1 entlädt und der FET eingeschaltet ist. Wenn der C1 vollständig entladen ist, schaltet sich der FET aus und der Summer ertönt.

Einfaches Leistungsverstärkermodul

Mit nur wenigen FETs kann möglicherweise eine vernünftige Leistung erzielt werden leistungsstarker Audioverstärker von um 5 Watt oder noch höher.

Dual LED Flasher Modul

Dies ist eine sehr einfache FET-stabile Schaltung, die zum abwechselnden Blinken von zwei LEDs über die beiden Drains der MOSFETs verwendet werden kann. Das Gute an diesem Astable ist, dass die LEDs mit einer genau definierten scharfen EIN / AUS-Rate ohne Dimmwirkung oder schalten langsam verblassen und steigen . Die Blinkrate kann über den Topf R3 eingestellt werden.

UJT-Oszillatorschaltungsmodule

UJT oder für Unijunction-Transistor ist ein spezieller Transistortyp, der unter Verwendung eines externen RC-Netzwerks als flexibler Oszillator konfiguriert werden kann.

Das grundlegende Design einer Elektronik UJT-basierter Oszillator ist im folgenden Diagramm zu sehen. Das RC-Netzwerk R1 und C1 bestimmen die vom UJT-Gerät ausgegebene Frequenz. Durch Erhöhen der Werte von R1 oder C1 wird die Frequenz verringert und umgekehrt.

UJT-Soundeffektgeneratormodul

Ein netter kleiner Soundeffektgenerator könnte mit ein paar UJT-Oszillatoren und durch Kombinieren ihrer Frequenzen gebaut werden. Das vollständige Schaltbild ist unten dargestellt.

Ein-Minuten-Timer-Modul

Ein sehr nützlicher 1 Minute EIN / AUS-Verzögerungstimer Die Schaltung kann mit einem einzelnen UJT wie unten gezeigt aufgebaut werden. Es ist eigentlich eine Oszillatorschaltung, die hohe RC-Werte verwendet, um die EIN / AUS-Frequenzrate auf 1 Minute zu verlangsamen.

Diese Verzögerung könnte durch Erhöhen der Werte der Komponenten R1 und C1 weiter erhöht werden.

Piezo-Wandlermodule

Piezo-Wandler sind speziell entwickelte Geräte aus Piezomaterial, das empfindlich ist und auf elektrischen Strom reagiert.

Das Piezomaterial in einem Piezo-Wandler reagiert auf ein elektrisches Feld und verursacht Verzerrungen in seiner Struktur, die zu Vibrationen am Gerät führen und zur Erzeugung von Schall führen.

Wenn umgekehrt eine berechnete mechanische Dehnung auf einen Piezo-Wandler angewendet wird, verzerrt sie mechanisch das Piezo-Material innerhalb der Vorrichtung, was zur Erzeugung einer proportionalen Menge an elektrischem Strom über die Wandleranschlüsse führt.

Bei Verwendung wie DC-Summer Der Piezo-Wandler muss mit einem Oszillator verbunden sein, um das Vibrationsrauschen zu erzeugen, da diese Geräte nur auf eine Frequenz reagieren können.

Das Bild zeigt a einfacher Piezo-Summer Verbindung mit einer Versorgungsquelle. Dieser Summer verfügt über einen internen Oszillator, der auf die Versorgungsspannung reagiert.

Piezo-Summer können verwendet werden, um einen logischen hohen oder niedrigen Zustand in der Schaltung durch die folgende gezeigte Schaltung anzuzeigen.

Piezo-Tongeneratormodul

Ein Piezo-Wandler kann konfiguriert werden, um einen kontinuierlichen Tonausgang mit geringer Lautstärke gemäß dem folgenden Schaltplan zu erzeugen. Das Piezo-Gerät sollte ein 3-Terminal-Gerät sein.

Piezo-Summer-Modul mit variablem Ton

Die folgende Abbildung zeigt einige Summerkonzepte mit Piezo-Wandlern. Die Piezoelemente sollen 3-Draht-Elemente sein. Das Diagramm auf der linken Seite zeigt ein Widerstandsdesign zum Erzwingen von Schwingungen im Piezo-Wandler, während das Diagramm auf der rechten Seite ein induktives Konzept zeigt. Die Induktivität auf Induktor- oder Spulenbasis induziert die Schwingungen durch Rückkopplungsspitzen.

SCR-Schaltungsmodule

SCRs oder Thyristoren sind Halbleiterbauelemente, die sich wie Gleichrichterdioden verhalten, jedoch ihre Leitung über einen externen Gleichstromsignaleingang erleichtern.

Aufgrund ihrer Eigenschaften SCRs neigen dazu, sich zu verriegeln, wenn die Lastversorgung Gleichstrom ist. Die folgende Abbildung zeigt eine einfache Einrichtung, die diese Verriegelungsfunktion des Geräts ausnutzt, um eine Last RL als Reaktion auf das Drücken der Schalter S1 und S2 ein- und auszuschalten. S1 schaltet die Last ein, während S2 die Last ausschaltet.

Lichtaktiviertes Relaismodul

Eine einfache Licht aktiviert Relaismodul könnte mit einem SCR gebaut werden, und a Fototransistor , wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Sobald der Lichtpegel am Fototransistor einen eingestellten Auslöseschwellenwert des SCR überschreitet, wird der SCR ausgelöst und verriegelt. Schalten Sie das Relais ein. Die Verriegelung bleibt unverändert, bis der Rücksetzschalter S1 bei ausreichender Dunkelheit gedrückt wird oder die Stromversorgung aus- und wieder eingeschaltet wird.

Entspannungsoszillator mit Triac-Modul

Eine einfache Relaxationsoszillatorschaltung kann unter Verwendung eines SCR- und eines RC-Netzwerks aufgebaut werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Oszillatorfrequenz erzeugt einen niederfrequenten Ton über dem angeschlossenen Lautsprecher. Die Tonfrequenz dieses Relaxationsoszillators kann über die variablen Widerstände R1 und R2 sowie den Kondensator C1 eingestellt werden.

Triac AC Motor Drehzahlregler-Modul

Ein UJT ist normalerweise für seine zuverlässigen Schwingungsfunktionen bekannt. Das gleiche Gerät kann jedoch auch mit Triac verwendet werden, um eine 0 zu aktivieren volle Drehzahlregelung von Wechselstrommotoren .

Der Widerstand R1 funktioniert wie eine Frequenzregelung für die UJT-Frequenz. Dieser Ausgang mit variabler Frequenz schaltet den Triac abhängig von den R1-Einstellungen mit unterschiedlichen EIN / AUS-Raten.

Dieses variable Schalten des Triac verursacht wiederum eine proportionale Anzahl von Schwankungen der Drehzahl des angeschlossenen Motors.

Triac Gate Buffer Modul

Das obige Diagramm zeigt, wie einfach a Triac kann über einen EIN / AUS-Schalter ein- und ausgeschaltet werden und gewährleistet die Sicherheit des Triacs, indem die Last selbst als Pufferstufe verwendet wird. Der R1 begrenzt den Strom zum Triac-Gate, während die Last zusätzlich den Triac-Gate-Schutz vor plötzlichen Einschalttransienten bietet und es dem Triac ermöglicht, mit einem Softstart-Modus einzuschalten.

Triac / UJT Flasher UJT-Modul

Ein UJT-Oszillator kann auch als implementiert werden AC Lampendimmer wie in der obigen Abbildung gezeigt.

Der Topf R1 dient zum Einstellen der Schwingungsrate oder -frequenz, die wiederum die EIN / AUS-Schaltrate des Triac und der angeschlossenen Lampe bestimmt.

Da die Schaltfrequenz zu hoch ist, scheint die Lampe permanent eingeschaltet zu sein, obwohl ihre Intensität aufgrund der durchschnittlichen Spannung über ihr variiert, die gemäß der UJT-Schaltung variiert.

Fazit

In den obigen Abschnitten haben wir viele grundlegende Konzepte und Theorien der Elektronik diskutiert und gelernt, wie kleine Schaltungen mit Dioden, Transistoren, FETs usw. konfiguriert werden.

Es gibt tatsächlich unzählige weitere Schaltungsmodule, die mit diesen Grundkomponenten erstellt werden können, um jede gewünschte Schaltungsidee gemäß den angegebenen Spezifikationen zu implementieren.

Nachdem sich jeder Neuling in der Liste mit all diesen grundlegenden Designs oder Schaltungsmodulen vertraut gemacht hat, kann er lernen, diese Module übereinander zu integrieren, um zahlreiche andere interessante Schaltungen zu erhalten oder eine spezielle Schaltungsanwendung durchzuführen.

Wenn Sie weitere Fragen zu diesen grundlegenden Konzepten der Elektronik haben oder wissen möchten, wie Sie diese Module für bestimmte Anforderungen verbinden können, können Sie die Themen gerne kommentieren und diskutieren.