Отличие резистора от транзистора: Я радиолюбитель. Азбука схем. Введение. — Мир Антенн

Содержание

Про резисторы для начинающих заниматься электроникой

При сборке любого устройства, даже самого простейшего, у радиолюбителей часто возникают проблемы с радиодеталями, бывает что не удается достать какой то резистор определенного номинала, конденсатор или транзистор… в данной статье я хочу рассказать про замену радиодеталей в схемах, какие радиоэлементы на что можно заменять и какие нельзя, чем они различаются, какие типы элементов в каких узлах применяют и многое другое. Большинство радиодеталей могут быть заменены на аналогичные, близкие по параметрам.

Начнем пожалуй с резисторов.

Итак, вам наверное уже известно, что резисторы являются самыми основными элементами любой схемы. Без них не может быть построена ни одна схема, но что же делать, если у вас не оказалось нужных сопротивлений для вашей схемы? Рассмотрим конкретный пример, возьмем к примеру схему светодиодной мигалки, вот она перед вами:

Для того чтобы понять, какие резисторы здесь в каких пределах можно менять, нам нужно понять, на что вообще они влияют.

Начнем с резисторов R2 и R3 – они влияют (совместно с конденсаторами) на частоту мигания светодиодов, т.е.

можно догадаться, что меняя сопротивления в большую или меньшую сторону, мы будем менять частоту мигания светодиодов. Следовательно, данные резисторы в этой схеме можно заменить на близкие по номиналу, если у вас не окажется указанных на схеме. Если быть точнее, то в данной схеме можно применить резисторы ну скажем от 10кОм до 50кОм.

Что касается резисторов R1 и R4, в некоторой степени и от них тоже зависит частота работы генератора, в данной схеме их можно поставить от 250 до 470Ом.

Тут есть еще один момент, светодиоды ведь бывают на разное напряжение, если в данной схеме применяются светодиоды на напряжение 1,5вольт, а мы поставим туда светодиод на большее напряжение – они у нас будут гореть очень тускло, следовательно, резисторы R1 и R4 нам нужно будет поставить на меньшее сопротивление.

Как видите, резисторы в данной схеме можно заменить на другие, близкие номиналы.

Вообще говоря, это касается не только данной схемы, но и многих других, если у вас при сборке схемы скажем не оказалось резистора на 100кОм, вы можете заменить его на 90 или 110кОм, чем меньше будет разница – тем лучше ставить вместо 100кОм 10кОм не стоит, иначе схема будет работать некорректно или вовсе, какой либо элемент может выйти из строя. Кстати, не стоит забывать что у резисторов допустимо отклонение номинала. Прежде чем резистор менять на другой, прочитайте внимательно описание и принцип работы схемы. В точных измерительных приборах не стоит отклоняться от заданных в схеме номиналов.

Теперь что касается мощностей, чем мощнее резистор тем он толще, ставить вместо мощного 5 ваттного резистора 0,125 ватт никак нельзя, в лучшем случае он будет очень сильно греться, в худшем — просто сгорит.

А заменить маломощный резистор более мощным – всегда пожалуйста, от этого ничего не будет, только мощные резисторы они более крупные, понадобится больше места на плате, или придется его поставить вертикально.
Не забывайте про параллельное и последовательное соединение резисторов, если вам нужен резистор на 30кОм, вы можете его сделать из двух резисторов по 15кОм, соединив последовательно.

В схеме что я дал выше, присутствует подстроечный резистор. Его конечно же можно заменить переменным, разницы никакой нет, единственное, подстроечный придется крутить отверткой.

Можно ли подстроечные и переменные резисторы в схемах менять на близкие по номиналу? В общем то да, в нашей схеме его можно поставить почти любого номинала, хоть 10кОм, хоть 100кОм – просто изменятся пределы регулирования, если поставим 10кОм, вращая его мы быстрее будем менять частоту мигания светодиодов, а если поставим 100кОм.

, регулировка частоты мигания будет производиться плавнее и «длиннее» нежели с 10к. Иначе говоря, при 100кОм диапазон регулировки будет шире, чем при 10кОм.

А вот заменять переменные резисторы более дешевыми подстроечными не стоит. У них движок грубее и при частом использовании сильно царапается токопроводящий слой, после чего при вращении движка сопротивление резистора может меняться скачкообразно. Пример тому хрип в динамиках при изменении громкости.

Подробнее про виды и типы резисторов можно почитать .

Теперь поговорим про конденсаторы, они бывают разных видов, типов и конечно же емкостей. Все конденсаторы различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск. В радиоэлектронике применяют два типа конденсаторов, это полярные, и неполярные.

Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные конденсаторы нужно включать в схему строго соблюдая полярность. Конденсаторы по форме бывают радиальные, аксиальные (выводы у таких конденсаторов находятся сбоку), с резьбовыми выводами (обычно это конденсаторы большой емкости или высоковольтные), плоские и так далее.

Различают импульсные, помехоподавляющие, силовые, аудио конденсаторы, общего назначения и др.

Где какие конденсаторы применяют?
В фильтрах блоков питания применяют обычные электролитические, иногда еще ставят керамику (служат для фильтрации и сглаживания выпрямленного напряжения), в фильтрах импульсных блоков питания применяют высокочастотные электролиты, в цепях питания — керамику, в некритичных цепях тоже керамику.
На заметку!

У электролитических конденсаторов обычно большой ток утечки, а погрешность емкости может составлять 30-40%, т.е. емкость указанная на банке, в реальности может сильно отличаться.

Номинальная ёмкость таких конденсаторов уменьшается по мере их срока эксплуатации.

Самый распространённый дефект старых электролитических конденсаторов – это потеря ёмкости и повышенная утечка, такие конденсаторы не стоит эксплуатировать дальше.

Вернемся мы к нашей схеме мультивибратора (мигалки), как видите там присутствуют два электролитических полярных конденсатора, они так же влияют на частоту мигания светодиодов, чем больше емкость, тем медленнее они будут мигать, чем меньше емкость, тем быстрее будут мигать.

Во многих устройствах и приборах нельзя так «играть» емкостями конденсаторов, к примеру если в схеме стоит 470 мкФ – то надо стараться поставить 470 мкФ, или же параллельно 2 конденсатора 220 мкФ.

Но опять же, смотря в каком узле стоит конденсатор и какую роль он выполняет.

Рассмотрим пример на усилителе низкой частоты:

Как видите, в схеме присутствует три конденсатора, два из которых не полярные. Начнем с конденсаторов С1 и С2, они стоят на входе усилителя, через эти конденсаторы проходит/подается источник звука. Что будет если вместо 0.22 мкФ мы поставим 0.

01 мкФ? Во первых немного ухудшится качество звучания, во вторых звук в динамиках станет заметно тише. А если мы вместо 0.

22 мкФ поставим 1 мкФ – то на больших громкостях у нас появятся хрипы в динамиках, усилитель будет перегружаться, будет сильнее нагреваться, да и качество звука снова может ухудшиться.

Если вы глянете на схему какого нибудь другого усилителя, можете заметить, что конденсатор на входе может стоять и 1 мкФ, и даже 10 мкФ. Все зависит от каждого конкретного случая. Но в нашем случае конденсаторы 0.22 мкФ можно заменять на близкие по значению, например 0.15 мкФ или лучше 0.

33 мкФ.

Итак, дошли мы до третьего конденсатора, он у нас полярный, имеет плюс и минус, путать полярность при подключении таких конденсаторов нельзя, иначе они нагреются, что еще хуже, взорвутся.

А бабахают они очень и очень сильно, может уши заложить.

Конденсатор С3 емкостью 470 мкФ у нас стоит по цепи питания, если вы еще не в курсе, то скажу, что в таких цепях, и например в блоках питания чем больше емкость, тем лучше.

Сейчас у каждого дома имеются компьютерные колонки, может быть вы замечали, что если громко слушать музыку, колонки хрипят, а еще мигает светодиод в колонке.

Это обычно говорит как раз о том, что емкость конденсатора в цепи фильтра блока питания маленькая (+ трансформаторы слабенькие, но об этом я не буду). Теперь вернемся к нашему усилителю, если мы вместо 470 мкФ поставим 10 мкФ – это почти то же самое что конденсатор не поставить вообще.

Как я уже говорил, в таких цепях чем больше емкость, тем лучше, честно говоря в данной схеме 470 мкФ это очень мало, можно все 2000 мкФ поставить.

Ставить конденсатор на меньшее напряжение чем стоит в схеме нельзя, от этого он нагреется и взорвется, если схема работает от 12 вольт, то нужно ставить конденсатор на 16 вольт, если схема работает от 15-16 вольт, то конденсатор лучше поставить на 25 вольт.

Что делать, если в собираемой вами схеме стоит неполярный конденсатор? Неполярный конденсатор можно заменить двумя полярными, включив их последовательно в схему, плюсы соединяются вместе, при этом емкость конденсаторов должна быть в два раза больше чем указано на схеме.

Никогда не разряжайте конденсаторы замыкая их вывода! Всегда нужно разряжать через высокоомный резистор, при этом не касайтесь выводов конденсатора, особенно если он высоковольтный.

Практически на всех полярных электролитических конденсаторах на верхней части вдавлен крест, это своеобразная защитная насечка (часто называют клапаном).

Если на такой конденсатор подать переменное напряжение или превысить допустимое напряжение, то конденсатор начнет сильно греться, а жидкий электролит внутри него начнет расширяться, после чего конденсатор лопается.

Таким образом часто предотвращается взрыв конденсатора, при этом электролит вытекает наружу.

В связи с этим хочу дать небольшой совет, если после ремонта какой либо техники, после замены конденсаторов вы впервые включаете его в сеть (например в старых усилителях меняются все подряд электролитические конденсаторы), закрывайте крышку и держитесь на расстоянии, не дай бог что бабахнет.

Теперь вопрос на засыпку: можно ли включать в сеть 220вольт неполярный конденсатор на 230 вольт? А на 240? Только пожалуйста, сходу не хватайте такой конденсатор и не втыкайте его в розетку!

У диодов основными параметрами являются допустимый прямой ток, обратное напряжение и прямое падение напряжения, иногда еще нужно обратить внимание на обратный ток. Такие параметры заменяющих диодов должны быть не меньше, чем у заменяемых.

У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше чем у похожих кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости не допустима.

Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются обратное напряжение и предельно допустимый ток. Например, при токах 10А можно применять диоды Д242…Д247 и похожие, для тока 1 ампер можно КД202, КД213, из импортных это диоды серии 1N4xxx. Ставить вместо 5 амперного диода 1 амперный конечно же нельзя, наоборот можно.

В некоторых схемах, например в импульсных блоках питания нередко применяют диоды Шоттки, они работают на более высоких частотах чем обычные диоды, обычными диодами такие заменять не стоит, они быстро выйдут из строя.

Во многих простеньких схемах в качестве замены можно поставить любой другой диод, единственное, не спутайте вывода, с осторожностью стоит к этому относиться, т.к. диоды так же могут лопнуть или задымиться (в тех же блоках питания) если спутать анод с катодом.

Можно ли диоды (в т.ч.

диоды Шоттки) включать параллельно? Да можно, если два диода включить параллельно, протекающий через них ток может быть увеличен, сопротивление, падение напряжения на открытом диоде и рассеиваемая мощность уменьшаются, следовательно – диоды меньше будут греться. Параллелить диоды можно только с одинаковыми параметрами, с одной коробки или партии. Для маломощных диодов рекомендую ставить так называемый «токоуравнивающий» резистор.

Транзисторы делятся на маломощные, средней мощности, мощные, низкочастотные, высокочастотные и т.д. При замене нужно учитывать максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность, ну и коэффициент усиления.

Заменяющий транзистор, во первых, должен относиться к той же группе, что и заменяемый. Например, малой мощности низкой частоты или большой мощности средней частоты.

Затем подбирают транзистор той же структуры: р-п-р или п-р-п, полевой транзистор с р-каналом или n-каналом. Далее проверяют значения предельных параметров, у заменяющего транзистора они должны быть не меньше, чем у заменяемого.

Кремниевые транзисторы рекомендуется заменять только кремниевыми, германиевые — германиевыми, биполярные – биполярными и т.д.

Давайте вернемся к схеме нашей мигалки, там применены два транзистора структуры n-p-n, а именно КТ315, данные транзисторы спокойно можно заменить на КТ3102, или даже на старенький МП37, вдруг завалялся у кого Транзисторов, способных работать в данной схеме очень и очень много.

Как вы думаете, будут ли работать в этой схеме транзисторы КТ361? Конечно же нет, транзисторы КТ361 другой структуры, p-n-p. Кстати, аналогом транзистора КТ361 является КТ3107.

В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в каскадах управления реле, светодиодов, в логических схемах и пр… выбор транзистора не имеет большого значения, выбирайте аналогичной мощности, и близкий по параметрам.

В некоторых схемах между собой можно заменять например КТ814, КТ816, КТ818 или КТ837. Возьмем для примера транзисторный усилитель, схема его ниже.

Выходной каскад построен на транзисторах КТ837, их можно заменить на КТ818, а вот на КТ816 уже не стоит менять, он будет очень сильно нагреваться, и быстро выйдет из строя. Кроме того, уменьшится выходная мощность усилителя. Транзистор КТ315 как вы уже наверное догадались меняется на КТ3102, а КТ361 на КТ3107.

Мощный транзистор можно заменить двумя маломощными того же типа, их соединяют параллельно.

При параллельном соединении, транзисторы должны применяться с близкими значениями коэффициента усиления, рекомендуется ставить выравнивающие резисторы в эмиттерной цепи каждого, в зависимости от тока: от десятых долей ома при больших токах, до единиц ом при малых токах и мощностях. В полевых транзисторах такие резисторы обычно не ставятся, т.к. у них положительный ТКС канала.

Про резисторы для начинающих заниматься электроникой | Инвертор, преобразователь напряжения, частотный преобразователь

Продолжение статьи о начале занятий электроникой. Для тех, кто отважился начать. Рассказ о деталях.

Радиолюбительство до сего времени является одним из часто встречающихся увлечений, хобби. Если сначала собственного славного пути радиолюбительство затрагивало в главном конструирование приемников и передатчиков, то с развитием электрической техники расширялся спектр электрических устройств и круг радиолюбительских интересов.

Естественно, такие сложные устройства, как, к примеру, видеомагнитофон, проигрыватель компакт-дисков, телек либо домашний кинозал у себя дома собирать не станет даже самый квалифицированный радиолюбитель. А вот ремонтом техники промышленного производства занимаются очень многие радиолюбители, при этом довольно удачно.

Другим направлением является конструирование электрических схем либо доработка «до класса люкс» промышленных устройств.

Спектр в данном случае довольно велик.

Это устройства для сотворения «умного дома», зарядные устройства для аккумов, регуляторы оборотов электродвигателей, частотные преобразователи для трехфазных движков, преобразователи 12…220В для питания телевизоров либо звуковоспроизводящих устройств от авто аккума, разные терморегуляторы. Также очень популярны схемы фотореле для включения освещения, охранные устройства и сигнализация, также почти все другое.

Передатчики и приемники отошли на последний план, а вся техника именуется сейчас просто электроникой. И сейчас, пожалуй, следовало бы именовать радиолюбителей как-то по другому. Но исторически сложилось так, что другого наименования просто не выдумали. Потому пусть будут радиолюбители.

Составляющие электрических схем

При всем многообразии электрических устройств они состоят из радиодеталей. Все составляющие электрических схем можно поделить на два класса: активные и пассивные элементы.

Активными числятся радиодетали, которые владеют свойством усиливать электронные сигналы, т.е. владеющие коэффициентом усиления. Несложно додуматься, что это транзисторы и все, что из их делается: операционные усилители, логические микросхемы, микроконтроллеры и почти все другое.

Одним словом все те элементы, у каких маломощный входной сигнал управляет довольно массивным выходным. В таких случаях молвят, что коэффициент усиления (Кус) у их больше единицы.

К пассивным относятся такие детали, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и т.п. Одним словом все те радиоэлементы, которые имеют Кус в границах 0…1! Единицу тоже можно считать усилением: «Однако, не ослабляет». Вот поначалу и разглядим пассивные элементы.

Резисторы

Являются самыми ординарными пассивными элементами. Основное их предназначение ограничить ток в электронной цепи. Простым примером является включение светодиода, показанное на рисунке 1. При помощи резисторов также подбирается режим работы усилительных каскадов при разных схемах включения транзисторов.

Набросок 1. Схемы включения свтодиода

Характеристики резисторов

Ранее резисторы назывались сопротивлениями, это как раз их физическое свойство. Чтоб не путать деталь с ее свойством сопротивления переименовали в резисторы.

Сопротивление, как свойство присуще всем проводникам, и характеризуется удельным сопротивлением и линейными размерами проводника. Ну, приблизительно так же, как в механике удельный вес и объем.

Формула для подсчета сопротивления проводника: R = ρ*L/S, где ρ удельное сопротивление материала, L длина в метрах, S площадь сечения в мм2. Несложно узреть, что чем длиннее и тоньше провод, тем больше сопротивление.

Можно поразмыслить, что сопротивление не наилучшее свойство проводников, ну просто препятствует прохождению тока. Но в ряде всевозможных случаев как раз это препятствие является полезным.

Дело в том, что при прохождении тока через проводник на нем выделяется термическая мощность P = I2 * R. Тут P, I, R соответственно мощность, ток и сопротивление.

Эта мощность употребляется в разных нагревательных устройствах и лампах накаливания.

Резисторы на схемах

Все детали на электронных схемах показываются при помощи УГО (условных графических обозначений). УГО резисторов показаны на рисунке 2.

Набросок 2. УГО резисторов

Черточки снутри УГО обозначают мощность рассеяния резистора. Сходу следует сказать, что если мощность будет меньше требуемой, то резистор будет нагреваться, и, в конце концов, сгорит. Для подсчета мощности обычно пользуются формулой, а поточнее даже 3-мя: P = U * I, P = I2 * R, P = U2 / R.

1-ая формула гласит о том, что мощность, выделяемая на участке электронной цепи, прямо пропорциональна произведению падения напряжения на этом участке на ток через этот участок. Если напряжение выражено в Вольтах, ток в Амперах, то мощность получится в ваттах. Таковы требования системы СИ.

Рядом с УГО указывается номинальное значение сопротивления резистора и его порядковый номер на схеме: R1 1, R2 1К, R3 1,2К, R4 1К2, R5 5М1. R1 имеет номинальное сопротивление 1Ом, R2 1КОм, R3 и R4 1,2КОм (буковка К либо М может ставиться заместо запятой), R5 — 5,1МОм.

Современная маркировка резисторов

В текущее время маркировка резисторов делается при помощи цветных полос. Самое увлекательное, что цветовая маркировка упоминалась в первом послевоенном журнальчике «Радио», вышедшем в январе 1946 года. Там же было сказано, что вот, это новенькая южноамериканская маркировка. Таблица, объясняющая принцип «полосатой» маркировки показана на рисунке 3.

Набросок 3. Маркировка резисторов

На рисунке 4 показаны резисторы для поверхностного монтажа SMD, которые также именуют «чип — резистор». Для любительских целей более подходят резисторы типоразмера 1206. Они довольно большие и имеют благопристойную мощность, целых 0,25Вт.

На этом же рисунке обозначено, что наибольшим напряжением для чип резисторов является 200В. Таковой же максимум имеют и резисторы для обыденного монтажа. Потому, когда предвидится напряжение, к примеру 500В лучше поставить два резистора, соединенных поочередно.

Набросок 4. Резисторы для поверхностного монтажа SMD

Чип резисторы самых малеханьких размеров выпускаются без маркировки, так как ее просто некуда поставить. Начиная с размера 0805 на «спине» резистора ставится маркировка из 3-х цифр.

1-ые две представляют собой номинал, а 3-я множитель, в виде показателя степени числа 10.

Потому если написано, к примеру, 100, то это будет 10 * 1Ом = 10Ом, так как хоть какое число в нулевой степени равно единице 1-ые две числа нужно множить конкретно на единицу.

Если же на резисторе написано 103, то получится 10 * 1000 = 10 КОм, а надпись 474 говорит, что пред нами резистор 47 * 10 000 Ом = 470 КОм. Чип резисторы с допуском 1% маркируются сочетанием букв и цифр, и найти номинал можно только пользуясь таблицей, которую можно найти в вебе.

Зависимо от допуска на сопротивление номиналы резисторов делятся на три ряда, E6, E12, E24. Значения номиналов соответствуют цифрам таблицы, показанной на рисунке 5.

Набросок 5.

Из таблицы видно, что чем меньше допуск на сопротивление, тем больше номиналов в соответственном ряду. Если ряд E6 имеет допуск 20%, то в нем всего только 6 номиналов, в то время как ряд E24 имеет 24 позиции. Но это все резисторы общего внедрения. Есть резисторы с допуском в один процент и меньше, потому посреди их может быть отыскать хоть какой номинал.

Не считая мощности и номинального сопротивления резисторы имеют еще несколько характеристик, но о их пока гласить не будем.

Соединение резисторов

Невзирая на то, что номиналов резисторов довольно много, время от времени приходится их соединять, чтоб получить требуемую величину.

Обстоятельств этому несколько: четкий подбор при настройке схемы либо просто отсутствие подходящего номинала. В главном употребляется две схемы соединения резисторов: последовательное и параллельное.

Схемы соединения показаны на рисунке 6. Там же приводятся и формулы для расчета общего сопротивления.

Набросок 6. Схемы соединения резисторов и формулы для расчетов общего сопротивления

В случае поочередного соединения общее сопротивление равно просто сумме 2-ух сопротивлений. Это как показано на рисунке. По сути резисторов может быть и больше. Такое включение бывает в делителях напряжения. Естественно, что общее сопротивление будет больше самого большего. Если это будут 1КОм и 10Ом, то общее сопротивление получится 1,01КОм.

При параллельном соединении все как раз напротив: общее сопротивление 2-ух (и поболее резисторов) будет меньше наименьшего.

Если оба резистора имеют однообразный номинал, то общее их сопротивление будет равно половине этого номинала. Можно так соединить и десяток резисторов, тогда общее сопротивление будет как раз десятая часть от номинала.

К примеру, соединили в параллель 10 резисторов по 100 ОМ, тогда общее сопротивление 100 / 10 = 10 Ом.

Необходимо подчеркнуть, что ток при параллельном соединении согласно закону Кирхгофа разделится на 10 резисторов. Потому мощность каждого из их будет нужно в 10 раз ниже, чем для 1-го резистора.

Продолжение читайте в последующей статье.

Борис Аладышкин

P. S. Если вам нравятся наши статьи, вы сможете подписаться на нашу рассылку и все новые статьи, размещенные на веб-сайте Электрик Инфо придут на ваш электрический почтовый ящик!

Подписаться на почтовую рассылку Вы сможете перейдя по этой ссылке: /subscribe2. htm

Про резисторы для начинающих заниматься электроникой

Радиолюбители в 21 веке занимаются не столько созданием различных передатчиков, приемников, сколько усовершенствованием уже промышленно изготовленных устройств.

Создание систем «умного дома», различных зарядных устройств, регуляторов скорости, преобразователей напряжения и других физических величин – вот основное направление в конструировании и разработке в наше время.

Основой для большинства современных схем уже служат не радиоэлектронные компоненты, а различные электронные устройства (контроллеры, датчики, преобразователи). Однако развитие радиотехники начиналось именно с простейших компонентов и термин «радиолюбитель» уже нечем не заменить.

Компоненты электронных схем

Практически все компоненты радиоэлектронных схем можно разделить на активные и пассивные элементы. Активные компоненты способны усиливать электрические сигналы, а одной из основных характеристик для них является коэффициент усиления. К элементам такого типа относятся микроконтроллеры, логические микросхемы, операционные усилители. К пассивным элементам относятся резисторы, конденсаторы, диоды, т.е. элементы с коэффициентом усиления в пределах от 0 до 1. Основные характеристики и назначение резисторов рассмотрим в данной статье.

Резисторы

Назначение резистора: ограничение максимального значения тока в электрической цепи. В простейшем случае резистор включается в цепь светодиода для ограничения максимального тока (рисунок 1). Резистор представляет собой простой проводник. Основной параметр любого резистора – его сопротивление. Сопротивление проводников определяется удельным сопротивлением (зависит от материала) и линейных размеров проводника. Для определения сопротивления применяется формула:

[size=16]R = ρ*L/S

где ρ — удельное сопротивление материала, L длина в метрах, S площадь сечения в кв. мм. Сопротивление, как физический параметр, препятствует прохождению электрического тока. При этом при прохождении тока через резистор выделяется тепловая энергия, равная произведению сопротивления на квадрат силы тока – рассеиваемая мощность резистора. Как и любой элемент электрической схемы, резистор имеет свое собственное условное графической обозначение (УГО). Внутри УГО резистора нанесены черточки, обозначающие мощность рассеяния резистора. Для буквенного обозначения резистора используется латинская буква «R» с порядковым номером резистора в схеме. Рядом с резистором может указываться его номинальное сопротивление (R3 1,2K). Для обозначения основных параметров резисторов используется маркировка с помощью цветных полос (рисунок 3). Впервые на просторах бывшего СССР о цветной маркировке резисторов было упомянуто в журнале «Радио» в 1946 году. Современные электронные схемы предъявляют определенные условия к размерам элементов. Поэтому для поверхностного монтажа SMD применяются специальные «чип-резисторы» (рисунок 4). Для маркировки SMD компонентов применяется цифровой шифр из трех цифр (первые две цифры – номинальное сопротивление, третья – множитель в виде показателя степени 10). Все резисторы выпускаются согласно номинальному ряду значений сопротивлений (Е6, Е12, Е24). Для каждого из рядов существует свой допуск (±5, ±10, ±20%), однако существуют резисторы с допуском в 1%.

Схемы соединения резисторов

Ввиду достаточно ограниченного числа номинальных значений сопротивлений для резисторов часто для настройки схем приходится подбирать необходимое сопротивление, соединяя несколько элементов. Существует два способа соединения резисторов – последовательное и параллельное. Зная зависимости при параллельном и последовательном соединении резисторов можно достаточно точно подобрать требуемое значение сопротивления. Рисунок 6 Стоит отметить, что при параллельном соединении резисторов в каждой из параллельных ветвей протекает ток, а его суммарное значение разделяется на количество ветвей. Поэтому мощность подбираемых резисторов можно занижать прямо пропорционально количеству параллельных ветвей. Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]

Новости сайта ukrelektrik.com

Последние статьи ukrelektrik.com

Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Заземление, зануление rashpilek1975 Alexzhuk / 37 Электроотопление IusCoin Multiki / 68 Всё обо всём — общение 2alpilip Наде4ка / 29

Резистор

Резисторы разных размеров, типов, мощности с проволочными выводами
Почтовая марка Германии 1994 года

Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления[1], предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др.[2]. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

Схема замещения резистора чаще всего имеет вид параллельно соединённых сопротивления и ёмкости. Иногда на высоких частотах последовательно с этой цепью включают индуктивность. В схеме замещения сопротивление — основной параметр резистора, ёмкость и индуктивность — паразитные параметры.

Линейные и нелинейные резисторы

Все резисторы делятся на линейные и нелинейные.

Сопротивления линейных резисторов не зависят от приложенного напряжения или протекающего тока.

Сопротивления нелинейных резисторов изменяются в зависимости от значения приложенного напряжения или протекающего тока. Например, сопротивление осветительной лампы накаливания при отсутствии тока в 10-15 раз меньше, чем в режиме освещения. В линейных резистивных цепях форма тока совпадает с формой напряжения, вызвавшего этот ток.

Основные характеристики и параметры резисторов

Номинальное сопротивление — основной параметр.
Предельная рассеиваемая мощность.
Температурный коэффициент сопротивления.
Допустимое отклонение сопротивления от номинального значения (технологический разброс в процессе изготовления).
Предельное рабочее напряжение.
Избыточный шум.
Максимальная температура окружающей среды для номинальной мощности рассеивания.
Влагоустойчивость и термостойкость.
Коэффициент напряжения. Учитывает явление зависимости сопротивления некоторых видов резисторов от приложенного напряжения.

Определяется по формуле:

−

∗
100
%

{displaystyle K_{U}={frac {R_{1}-R_{2}}{R_{1}}}*100\%}

, где

{displaystyle R_{1}}

{displaystyle R_{2}}

— сопротивления, измеренные при напряжениях, соответствующих

10
%

{displaystyle 10\%}

-ной и

100
%

{displaystyle 100\%}

-ной номинальной мощности рассеяния резистора. [3]

Некоторые характеристики существенны при проектировании устройств, работающих на высоких и сверхвысоких частотах, это:

Паразитная ёмкость.
Паразитная индуктивность.

Обозначение резисторов на схемах

Несимметричный триггер

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат — изобретение позволяет повысить быстродействие и экономичность несимметричного триггера и улучшить форму его выходных сигналов. Несимметричный триггер содержит первый и второй транзисторы одного типа проводимости, дополнительный третий транзистор другого типа проводимости, представляющий собой динамическую нагрузку для второго транзистора, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и шесть резисторов. Экономичность несимметричного триггера обеспечивается тем, что в статических режимах один из выходных транзисторов закрыт и сквозной ток, протекающий через них от шины питания к общей шине, близок к нулю. Быстродействие обеспечивается тем, что емкость нагрузки перезаряжается через малое сопротивление открытого транзистора при формировании как переднего, так и заднего фронтов выходного импульса. Это обстоятельство обеспечивает высокую крутизну фронтов выходного импульса, а малые сопротивления каналов открытых выходных транзисторов обеспечивают приближение уровней выходных сигналов к потенциалам шины питания и общей шине. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и позволяет повысить быстродействие и экономичность несимметричного триггера, а также улучшить форму его выходных сигналов.

Известен формирователь импульсов (см. авторское свидетельство СССР №1721807, «Формирователь импульсов», О.В. Киселёв, опубликовано 23.03.92, БИ №11), содержащий в мостовом инверторе первый и второй p-n-p-транзисторы и первый и второй n-р-n-транзисторы, эмиттеры транзисторов одного типа проводимости соединены с одноименными шинами питания, коллекторы каждой пары транзисторов противоположного типа проводимости соединены с соответствующими выходными клеммами формирователя, первый и второй n-р-n-транзисторы, коллекторы которых соединены с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, базы соединены с первыми выводами третьего и четвертого резисторов соответственно, пятый, шестой, седьмой и восьмой резисторы, первые выводы которых соединены с базами соответствующих транзисторов мостового инвертора. Второй вывод третьего резистора соединен с входной клеммой формирователя. Второй вывод четвертого резистора соединен с коллектором первого n-p-n-транзисторы и вторыми выводами пятого и шестого резисторов. Вторые выводы первого и второго резисторов соединены с первой шиной питания, вторые выводы седьмого и восьмого резисторов соединены с коллектором второго n-р-n-транзисторы. Эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с шиной питания.

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, так как при пологих фронтах входного сигнала шумы и наводки могут приводить к раздвоению фронтов выходного сигнала, что связано с отсутствием петли гистерезиса в передаточной характеристике формирователя.

Известен несимметричный триггер с эмиттерной связью (см. авторское свидетельство СССР №744922, «Несимметричный триггер», К.К. Нахтигаль и В.В. Снегирёв, опубликовано 30.06.80 г., БИ №24), выполненный на двух транзисторах одного типа проводимости с непосредственной связью между коллектором входного транзистора, содержащего в коллекторной и эмиттерной цепях резисторы, и базой выходного транзистора, включенного по схеме с общим коллектором. База входного транзистора через резистор подключена к шине питания. Между эмиттерами транзисторов включен вентильный элемент, например стабилитрон, в прямом включении для тока нагрузки, а эмиттерный резистор входного транзистора подключен к общей шине.

Недостатком данного устройства является противоречие между экономичностью устройства и его быстродействием, так как уменьшение сопротивления резистора в эмиттерной цепи выходного транзистора приводит к повышению быстродействия несимметричного триггера, но одновременно приводит к повышению потребляемого устройством тока. Кроме того, устройство не обеспечивает достаточного качества формы выходных импульсов. Верхний уровень формируемых импульсов значительно ниже напряжения питания из-за падения напряжения на резисторе в коллекторной цепи входного транзистора и на базо-эмиттерном переходе выходного транзистора. Нижний уровень значительно выше напряжения на общей шине из-за падения напряжения на резисторе в эмиттерной цепи выходного транзистора, что связано с протеканием тока через вентильный элемент. Задний фронт формируемого импульса растянут, так как происходит разряд емкости нагрузки через резистор в эмиттерной цепи выходного транзистора.

Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Решаемой технической задачей является создание экономичного несимметричного триггера, обладающего при этом высоким быстродействием и формирующего выходные импульсы с крутыми фронтами и уровнями, максимально приближенными к потенциалам шин питания.

Достигаемым техническим результатом является повышение экономичности, быстродействия и качества формы выходного импульса за счет введения динамической нагрузки для выходного транзистора в виде дополнительного комплементарного транзистора. Кроме того, для повышения быстродействия в одном из вариантов несимметричного триггера входной транзистор работает в режиме с общей базой.

Для достижения технического результата в несимметричный триггер, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора соединен с входом устройства, первые выводы второго и третьего резисторов подключены, соответственно, к коллектору первого и базе второго транзисторов, первый вывод четвертого резистора соединен с базой первого транзистора, новым является то, что дополнительно введены шестой резистор и третий транзистор другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания и через шестой резистор к его базе и второму выводу второго резистора, коллекторы второго и третьего транзисторов объединены и соединены с выходом устройства и вторым выводом четвертого резистора, базы первого и второго транзисторов соединены между собой через пятый резистор, второй вывод третьего резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к общей шине, эмиттер первого транзистора подключен к входу устройства или к общей шине, а второй вывод первого резистора соединен с общей шиной или с базой первого транзистора.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет улучшить форму выходного импульса и повысить экономичность и быстродействие несимметричного триггера за счет введения третьего транзистора другого типа проводимости, представляющего собой динамическую нагрузку для второго транзистора. Третий транзистор закрыт, когда открыт второй, и открыт, когда второй закрыт. Экономичность несимметричного триггера обеспечивается тем, что в статических режимах один из выходных транзисторов закрыт и сквозной ток, протекающий через них от шины питания к общей шине близок к нулю. Быстродействие обеспечивается тем, что емкость нагрузки перезаряжается через малое сопротивление открытого транзистора при формировании как переднего так и заднего фронтов выходного импульса. Это обстоятельство обеспечивает высокую крутизну фронтов выходного импульса, а малые сопротивления каналов открытых выходных транзисторов обеспечивают приближение уровней выходных сигналов к потенциалам шины питания и общей шине.

На фиг. 1 приведен вариант схемы несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общей базой, а на фиг. 2 — вариант схемы несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общим эмиттером.

Несимметричный триггер, содержит первый 1 и второй 2 транзисторы одного типа проводимости, шину питания 3 и общую шину 4, вход 5 и выход 6 устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора 7 соединен с входом устройства 5, первые выводы второго 8 и третьего 9 резисторов подключены, соответственно, к коллектору первого 1 и базе второго 2 транзисторов, первый вывод четвертого резистора 10 соединен с базой первого транзистора 1, шестой резистор 11 и третий транзистор 12 другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания 3 и через шестой резистор 11 к его базе и второму выводу второго резистора 8, коллекторы второго 2 и третьего 3 транзисторов объединены и соединены с выходом устройства 6 и вторым выводом четвертого резистора 10, базы первого 1 и второго 2 транзисторов соединены между собой через пятый резистор 13, второй вывод третьего резистора 9 соединен с коллектором первого транзистора 1, эмиттер второго транзистора 2 подключен к общей шине 4, эмиттер первого транзистора 1 подключен к входу устройства 5 или к общей шине 4, а второй вывод первого резистора 7 соединен с общей шиной 4 или с базой первого транзистора 1.

Несимметричный триггер (см. фиг. 1) работает следующим образом.

Если при подаче напряжения питания на шину питания 3 потенциал сигнала на входе устройства 5 равен потенциалу на общей шине 4, то несимметричный триггер может установиться в любое из двух состояния (нулевое, когда на выходе 6 устройства будет присутствовать сигнал логического нуля, или единичное, когда на выходе 6 устройства будет присутствовать сигнал логической единицы). Все зависит от случайных величин: разброса параметров первого и второго транзисторов и наличия помех с положительной или отрицательной амплитудой на входе 5 устройства.

Допустим, что несимметричный триггер при подаче напряжения питания установился в нулевое состояние. Второй транзистор 2 открыт, а первый 1 — закрыт. При этом потенциал базы первого транзистора 1 ниже потенциала базы второго транзистора 2 на величину падения напряжения на пятом резисторе 13, вызванного протеканием тока с шины питания 3 через шестой 11, второй 8, третий 9, пятый 13 и четвертый 10 резисторы и открытый второй транзистор 2 в общую шину 4. Падение напряжения на пятом резисторе 13 при нулевом состоянии несимметричного триггера рассчитывается по формуле:

ΔU_R5(0)=I_R5(0)⋅R5

где I_R5(0) — ток, протекающий через пятый резистор при нулевом состоянии несимметричного триггера;

K5 — сопротивление пятого резистора.

Ток, протекающий через пятый резистор, рассчитывается по формуле:

I_R5(0)=(U_пит-U_кэ)/(R6+R2+R3+R5+R4),

где U_пит — напряжение питания несимметричного триггера;

U_кэ — падение напряжения на открытом транзисторе;

R6, R2, R3, R5, R4 — сопротивления резисторов.

Для переключения несимметричного триггера в единичное состояние необходимо на его вход 5 подать напряжение на величину ΔU_R5(0) ниже потенциала общей шины 4 (при допущении, что напряжения на базо-эмиттерных переходах первого 1 и второго 2 транзисторов равны). При этом, за счет действия положительных обратных связей с коллектора первого транзистора 1 через третий резистор 9 на базу второго транзистора 2 и с коллектора второго транзистора 2 через четвертый резистор 10 на базу первого транзистора 1, произойдет лавинообразное переключение несимметричного триггера в единичное состояние. В этом состоянии первый транзистор 1 открыт, а второй 2 — закрыт. При этом потенциал базы второго транзистора 2 ниже потенциала базы первого транзистора 1 на величину падения напряжения на пятом резисторе 13, вызванного протеканием тока с шины питания 3 через открытый третий транзистор 12 четвертый 10, пятый 13, третий 9 резисторы и открытый первый транзистор 1 в общую шину 4. Падение напряжения на пятом резисторе 13 при единичном состоянии несимметричного триггера рассчитывается по формуле:

ΔU_R5(1)=I_R5(1)⋅R5

где I_R5(1) — ток, протекающий через пятый резистор при единичном состоянии несимметричного триггера;

K5 — сопротивление пятого резистора.

Ток, протекающий через пятый резистор, рассчитывается по формуле:

I_R5(1)=(U_пит-2U_кэ)/(R4+R5+R3),

где U_пит — напряжение питания несимметричного триггера;

U_кэ — падение напряжения на открытом транзисторе;

R4, R5, R3 — сопротивления резисторов.

Для переключения несимметричного триггера в нулевое состояние необходимо на его вход 5 подать напряжение на величину ΔU_R5(1) выше потенциала общей шины 4 (при допущении, что напряжения на базо-эмиттерных переходах первого 1 и второго 2 транзисторов равны). При этом, за счет действия положительных обратных связей с коллектора первого транзистора 1 через третий резистор 9 на базу второго транзистора 2 и с коллектора второго транзистора 2 через четвертый резистор 10 на базу первого транзистора 1, произойдет лавинообразное переключение несимметричного триггера в нулевое состояние.

Таким образом ширина петли Гистерезиса несимметричного триггера ΔU_гист=ΔU_R5(1)+ΔU_R5(0). Верхний порог петли гистерезиса (напряжение срабатывания) располагается на ΔU_R5(0). выше потенциала общей шины 4, а нижний порог (напряжение отпускания) — на ΔU_R5(1) ниже потенциала общей шины 4. Если сигнал на вход 5 несимметричного триггера подается через коаксиальный кабель, то сопротивление первого резистора 7 должно быть равно волновому сопротивлению кабеля.

Вариант несимметричного триггера с первым транзистором, работающим в режиме с общим эмиттером, (см. фиг. 2) работает аналогично. Отличие заключается в том, что входной сигнал подается через первый резистор 7 на базу первого транзистора 1. Напряжение срабатывания несимметричного триггера находится на уровне U_бэ+ΔU_R1(0) (где U_бэ — напряжение на базо-эмиттерном переходе первого транзистора 1 в момент его открывания, ΔU_R1(0) — падение напряжения на первом резисторе 7 при нулевом состоянии несимметричного триггера в момент открывания первого транзистора 1. Напряжение отпускания несимметричного триггера находится на уровне U_бэ — ΔU_R1(0) (где U_бэ — напряжение на базо-эмиттерном переходе первого транзистора 1 в момент его закрывания, ΔU_R1(1) — падение напряжения на первом резисторе 7 при единичном состоянии несимметричного триггера в момент закрывания первого транзистора 1. Таким образом, в сравнении с предыдущим вариантом, уровни напряжений срабатывания и отпускания подняты над потенциалом общей шины 4 на величину U_бэ. Ширина петли гистерезиса зависит от сопротивления первого резистора 7 и может регулироваться изменением этого сопротивления.

Оба варианта несимметричного триггера преобразуют уровни входных сигналов в уровни, пригодные для подачи на входы КМОП-микросхем. При этом первый вариант (см. фиг. 1) инвертирует преобразуемые сигналы, а второй вариант (см. фиг. 2) преобразует сигналы без инверсии.

Проведено макетирование несимметричного триггера с использованием транзисторов КТ3102А, КТ3107А и резисторов серии С2-33Н. Проведено так же математическое моделирование с помощью программы АРС-Модель. Схема несимметричного триггера использована в составе автоматизированного рабочего места по контролю электрических величин электронных приборов в качестве приемника логических сигналов, передаваемых по коаксиальному кабелю. Указанные работы подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.

Несимметричный триггер, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости, шину питания и общую шину, вход и выход устройства и пять резисторов, первый вывод первого резистора соединен с входом устройства, первые выводы второго и третьего резисторов подключены соответственно к коллектору первого и базе второго транзисторов, первый вывод четвертого резистора соединен с базой первого транзистора, отличающийся тем, что дополнительно введены шестой резистор и третий транзистор другого типа проводимости, эмиттер которого подключен к шине питания и через шестой резистор к его базе и второму выводу второго резистора, коллекторы второго и третьего транзисторов объединены и соединены с выходом устройства и вторым выводом четвертого резистора, базы первого и второго транзисторов соединены между собой через пятый резистор, второй вывод третьего резистора соединен с коллектором первого транзистора, эмиттер второго транзистора подключен к общей шине, эмиттер первого транзистора подключен к входу устройства или к общей шине, а второй вывод первого резистора соединен с общей шиной или с базой первого транзистора.

Каталог радиолюбительских схем. БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

А ЧЕКАРОВ, г. Златоуст Челябинской обл.

Большинство регуляторов напряжения (мощности) выполнено на тиристорах по схеме с фазоимпульсным управлением. Как известно, подобные устройства создают заметный уровень радиопомех. Предлагаемый автором статьи регулятор свободен от этого недостатка.

Особенность предлагаемого регулятора (см. схему) — управление амплитудой переменного напряжения, при котором не искажается форма выходного сигнала, в отличие от фазоимпульсного управления. Регулирующий элемент -мощный транзистор VT1 в диагонали диодного моста VD1-VD4, включенного последовательно с нагрузкой. Основной недостаток устройства — его низкий КПД.

Когда транзистор закрыт, ток через выпрямитель и нагрузку не проходит. Если на базу транзистора подать напряжение управления, он открывается, через его участок коллектор—эмиттер, диодный мост и нагрузку начинает проходить ток. Напряжение на выходе регулятора (на нагрузке) увеличивается. Когда транзистор открыт и находится в режиме насыщения, к нагрузке приложено практически все сетевое (входное) напряжение.

Управляющий сигнал формирует маломощный блок питания, собранный на трансформаторе Т1, выпрямителе VD5 и сглаживающем конденсаторе С1. Переменным резистором R1 регулируют ток базы транзистора, а следовательно, и амплитуду выходного напряжения. При перемещении движка переменного резистора в верхнее по схеме положение напряжение на выходе уменьшается, в нижнее — увеличивается. Резистор R2 ограничивает максимальное значение тока управления.

Диод VD6 защищает узел управления при пробое коллекторного перехода транзистора.

Регулятор напряжения смонтирован на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,5 мм. Транзистор VT1 следует установить на теплоот-вод площадью не менее 200 см2. При необходимости диоды VD1-VD4 заменяют более мощными, например Д245А, и также размещают на теплоот-воде.

Если устройство собрано без ошибок, оно начинает работать сразу и практически не требует налаживания.

Необходимо лишь подобрать резистор R2.

С регулирующим транзистором КТ840Б мощность нагрузки не должна превышать 60 Вт. Его можно заменить приборами: КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ828Б с допустимой рассеиваемой мощностью 50 Вт; КТ856А -75 Вт; КТ834А, КТ834Б — 100 Вт; КТ847А-125ВТ.

Мощность нагрузки допустимо увеличить, если регулирующие транзисторы одного типа включить параллельно: коллекторы и эмиттеры соединить между собой, а базы через отдельные диоды и резисторы подключить к движку переменного резистора.

В устройстве применим малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5…8 В. Выпрямительный блок КЦ405Е можно заменить любым другим или собрать из отдельных диодов с допустимым прямым током не менее необходимого тока базы регулирующего транзистора. Эти же требования относятся и к диоду VD6.

Конденсатор С1 — оксидный, например, К50-6, К50-16 и т. д., на номинальное напряжение не менее 15 В. Переменный резистор R1 — любой с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт.

При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать меры предосторожности: элементы регулятора находятся под напряжением сети.

От редакции. Для уменьшения искажения синусоидальной формы выходного напряжения попробуйте исключить конденсатор С1.

Радио №11,1999, с.40.

Как ограничить ток в цепи постоянного тока

Infineon IRF9540N

В. И. Иволгин, г. Тамбов

Любое электронное устройство имеет источник питания, за счет энергии которого оно выполняет свои функции. И неудивительно, что в печати значительное место отводится их описаниям, рекомендациям по конструированию, рассмотрению работы отдельных узлов, предложениям по их улучшению.

Следует отметить, что современные источники питания, как правило, обладают довольно низким выходным сопротивлением. И по этой причине в нештатных ситуациях, даже при низких напряжениях на их выходе, не исключены значительные токовые перегрузки, приводящие к повреждению источника или самого устройства. В связи с этим источники питания, как правило, снабжаются системами защиты. Они достаточно разнообразны, обладают большей или меньшей автономностью относительно конструкции самого источника.

Один из вариантов такого устройства, которое можно использовать в виде самостоятельного узла, предлагается в [1]. Его принцип действия основан на ограничении потребляемого тока, в качестве датчика которого применяется низкоомный резистор, включенный последовательно в один из проводов между источником питания и нагрузкой. Напряжение с датчика, пропорциональное потребляемому току, после усиления используется для управления проходным транзистором. Изменением в нужный момент режима его работы и выполняется непосредственная защита от перегрузки.

В указанной статье в качестве прототипа приводится хорошо известная структура на двух биполярных транзисторах (Рисунок 1). Основной недостаток устройства – значительное падение напряжения на нем, которое достигает максимального значения при предельном рабочем токе. По данным автора, оно составляет примерно 1.6 В, причем на проходном транзисторе VT1 падает около 1 В, а на токовом датчике Rs – остальные 0.6 В. В связи с чем автором предлагается другая схема, которая позволяет снизить падение напряжения на нем до 0.235 В при токе ограничения в 1.3 А. Это значение достаточно мало, правда достигается оно использованием более сложной схемы, содержащей около 20 элементов [1].


Рисунок 1.	Принципиальная схема прототипа ограничителя тока.

С другой стороны, эта конструкция, по сравнению с предложенной автором, привлекает своей простотой. И в связи с этим возникает вопрос: а можно ли, оставаясь в рамках такой простой структуры, добиться снижения падения напряжения на подобном предохранителе без ее заметного усложнения? И каким образом?

Как следует из приведенных числовых данных по прототипу, наибольшее падение напряжения приходится на проходной биполярный транзистор VT1. Анализ показывает, что при подобном включении добиться его насыщения, и тем самым достичь малых значений падения напряжения, невозможно без дополнительного источника питания. Но его введение только для этой цели было бы накладным. И хотя можно было бы, наверное, предложить и какие-то другие способы уменьшения этих потерь на VT1, будет рациональнее сразу произвести замену биполярного транзистора на полевой с низким значением сопротивления канала. Это позволит уменьшить как падение напряжения на регулирующем транзисторе, так и собственное потребление ограничителя за счет снижения токов управления. Кроме того, целесообразно изменить связи между транзисторами так, чтобы преобразовать ограничитель в систему двух усилительных каскадов, вместо лишь одного в исходной структуре. В конечном итоге принципиальная схема исследуемого ограничителя будет выглядеть уже так (Рисунок 2), которую можно рассматривать и как упрощенный вариант устройства, приведенного в [2].


Рисунок 2.	Принципиальная схема преобразованного ограничителя тока.

Проверка работоспособности предлагаемого ограничителя, а также выполнение измерений, проводились на макете, в котором использовались в качестве VT1 полевой транзистор IRF9540, установленный на радиаторе, VT2 – транзистор SS8550 с β ≈ 300, R_S – резистор 1.2 Ом, R1 – 4.2 кОм, а нагрузкой являлся набор переменных проволочных резисторов необходимой мощности. Напряжение на входе ограничителя составляло 12 В. Результаты измерений приведены на Рисунке 3.


Рисунок 3.	Зависимость падений напряжения на датчике тока R_S и проходном транзисторе VT1 на начальной стадии ограничения.

Испытание ограничителя коротким замыканием показало, что при выполнении этой манипуляции ток через проходной транзистор устанавливается на уровне 0. 5 А при напряжении на токовом датчике 0.60 В. И, таким образом, подобный ограничитель тока вполне работоспособен. Можно также отметить его довольно высокое выходное сопротивление в режиме ограничения тока – при изменении напряжения на его выходе в интервале 0…11.3 В ток через нагрузку практически остается равным 0.5 А. Кроме того, в связи с известной зависимостью параметров транзисторов от температуры, была проконтролирована зависимость значения ограничения тока от нагрева VT2. Как оказалось, ее величина составила всего около –0.2% относительной погрешности на градус.

Из анализа графиков следует, что падение напряжения на проходном транзисторе этой конструкции уже достаточно мало и даже на краю токового диапазона не превышает 0.1 В. Можно так же отметить, что на графике зависимости падения напряжения на VT1 визуально можно выделить два интервала. На первом из них, при токах от 0 до 0.45 А, рост падения напряжения является его линейной функцией, что указывает на насыщение транзистора в этой части диапазона. И действительно, вычисленное по этим данным сопротивление канала транзистора составляет приблизительно 0.125 Ом, что практически совпадает с паспортными данными используемого транзистора VT1. При бóльших же токах, в интервале 0.45 – 0.5 А, происходит сначала медленный, а затем резкий нелинейный рост этой величины, связанный уже с включением механизма ограничения тока.

Таким образом, из приведенных выше данных следует, что общее падение напряжения на ограничителе заметно снизилось, и уже определяется в основном не падением напряжения на VT1, а напряжением датчика R_S. Каким же образом можно уменьшить последнюю величину?

Ответ напрашивается сам собой – нужно уменьшить значение R_S, как это и сделано в [1], а для компенсации снижения уровня сигнала датчика использовать дополнительный усилитель. Но с другой стороны, и в рассмотренной выше схеме (Рисунок 2) такой усилитель, выполненный на транзисторе VT2, уже есть. Тем не менее, его параметры не позволяют снизить падение напряжения R_S до меньших значений, хотя он и обладает достаточно высоким коэффициентом усиления. В связи с этой проблемой рассмотрим подробнее особенности работы VT2 в роли предварительного усилителя сигнала с датчика тока.

Как следует из принципиальной схемы (Рисунок 2), ограничение тока через VT1 происходит за счет изменения напряжения на его затворе, возникающего при изменении коллекторного тока транзистора VT2. Управление же его режимом осуществляется напряжением с резистора датчика тока R_S. И, как следует из данных последних измерений (Рисунок 3), выход устройства на полное ограничение тока происходит только при напряжениях около 0.6 В на его базе относительно эмиттера. Этим обстоятельством и определяется величина сопротивления резистора R_S.

Но характерно, что часть напряжения на датчике в диапазоне от 0 до 0.55 В можно считать «лишней», поскольку в этом интервале VT2 практически не «чувствует» его, а по настоящему «рабочим» для него будет только интервал 0.55 – 0.6 В. Сдвинув же нижнюю границу чувствительности усилителя, визуально составляющую 0.55 В, к нулю, можно будет решить проблему снижения значения R_S.

Технически этого результата можно достичь, например, вводом в цепь между базой VT2 и правым выводом R_S отдельного вспомогательного источника напряжением 0.55 В. Но удобнее сформировать его применением делителя из двух резисторов, включенных между общим проводом и эмиттером транзистора VT1 (резисторы R2, R3, Рисунок 4). И его параметры должны обеспечивать падение напряжения на R2, равное 0.55 В. Для меньшей зависимости этой величины от входного тока транзистора ток этого делителя желательно выдерживать в пределах 0.5 – 1 мА. При этих условиях уже незначительное напряжение на R_S переведет транзистор VT2 в активный режим начала ограничения, а полное ограничение тока произойдет при падения напряжения на R_S всего лишь немногим более 0.05 В. Понятно, что изменением этих резисторов можно будет изменять порог ограничения тока. И это будет удобнее, чем подбирать величину R_S.


Рисунок 4.	Принципиальная схема ограничителя тока со сниженным падением напряжения на резистивном датчике.

Новая редакция принципиальной схемы ограничителя, уже с учетом изложенных соображений, представлена на Рисунке 4. Его макет для испытаний был выполнен с сохранением деталей устройства предыдущей версии с изменением сопротивления R_S на 0.2 Ом, а установленные дополнительные резисторы R2 и R3 имеют значения, соответственно, 680 Ом и 15 кОм. Условия проведения испытаний и измерений сохранены теми же, что и ранее.

Основные результаты испытаний, как следует из представленных графиков (Рисунок 5), сводятся к следующему. Как и ранее, ток короткого замыкания устройства составляет 0.5 А. Точнее, реально при указанных значениях резисторов R2, R3, он составил 0.48 А, но это значение было скорректировано включением последовательно с R3 дополнительного переменного резистора. Что касается максимального значения падения напряжения на датчике R_S, то оно упало пропорционально уменьшению величины установленного R_S и составило всего около 0.1 В. График падения напряжения на регулирующем транзисторе, по сравнению с аналогичным параметром предыдущей схемы, в общем, сохранил свои черты, хотя и несколько изменился. Так, например, следует обратить внимание на то, что в этот раз область резко нелинейного роста падения напряжения на проходном транзисторе сместилась в диапазон 0.4 – 0.5 А, а в остальной – растет практически линейно. Из этого следует, что определенный резерв по снижению падения напряжения на датчике тока R_S еще есть.


Рисунок 5.	Зависимость падения напряжения на R_S и проходном транзисторе VT1.

Как уже отмечалось, незначительная коррекция тока ограничения в этой конструкции была проведена изменением сопротивления R3, но когда требуется его значительное изменение, удобнее пользоваться R2. При расчете его величины целесообразно предварительно задаться величиной максимального падения напряжения V_SM на датчике тока R_S в режиме ограничения. В принципе, это значение может быть любым из интервала от 0 до 0.6 В. Но нужно иметь в виду, что с его уменьшением ухудшается температурная стабильность предложенного решения. Так при V_SM = 0.6 В температурный коэффициент зависимости изменения предела ограничения тока в области комнатных температур не превышает значения 0.2% на градус, а при V_SM = 0.1 В этот показатель возрастает уже до 1.5% . Эта величина в ряде случаев может оказаться еще приемлемой, и ее условно можно принять за нижнюю границу интервала допустимых значений V_SM, верхняя же будет обусловлена максимальным падением напряжения на базе транзистора VT2 в режиме ограничения тока. Если для расчета выбрать V_SM равным 0.15 В, то из этого условия при заданном токе ограничения I_M, например, 1.5 А, определится величина

Далее, допустив, что в режиме ограничения сумма падений напряжения на R_S и R2 будет равняться 0.6 В, как это следует из результатов предшествующих измерений (Рисунок 3), получим уравнение:

(1),

из которого следует, что

(2).

При V_ВХ = 12 В и R3 = 15 кОм получаем, что R2 = 0.58 кОм.

При необходимости этим резистором, если его заменить на переменный, можно будет оперативно менять ток ограничения в значительных пределах, что, правда, будет сопровождаться изменением величины максимального падения напряжения V_SM и соответствующего ему изменения температурного коэффициента нестабильности.

Подводя итог обсуждению вопроса о конструкции простого ограничителя тока (Рисунок 4), можно сделать вывод о том, что изменения, внесенные в структуру прототипа (Рисунок 1), в конечном итоге, позволили снизить потери напряжения на нем до десятых долей вольта. Следует также добавить, что его работа выборочно была проверена и в других режимах, не отраженных в статье. В частности, при токах ограничения в диапазоне от 10 мА до 5 А и входных напряжениях 7, 12 и 20 В. Для адаптации к этим условиям изменялись лишь значения R_S ( 0.05, 0.2 и 1.2 Ом), а для задания тока ограничения в качестве R2 использовался переменный резистор на 1 кОм, сопротивление которого устанавливалось в соответствии с расчетом по (2). Все остальные элементы, включая и транзисторы, оставались прежними.

Infineon IRF9540N

В. И. Иволгин, г. Тамбов


Рисунок 1.	Принципиальная схема прототипа ограничителя тока.


Рисунок 2.	Принципиальная схема преобразованного ограничителя тока.


Рисунок 3.	Зависимость падений напряжения на датчике тока R_S и проходном транзисторе VT1 на начальной стадии ограничения.

Испытание ограничителя коротким замыканием показало, что при выполнении этой манипуляции ток через проходной транзистор устанавливается на уровне 0.5 А при напряжении на токовом датчике 0.60 В. И, таким образом, подобный ограничитель тока вполне работоспособен. Можно также отметить его довольно высокое выходное сопротивление в режиме ограничения тока – при изменении напряжения на его выходе в интервале 0…11.3 В ток через нагрузку практически остается равным 0.5 А. Кроме того, в связи с известной зависимостью параметров транзисторов от температуры, была проконтролирована зависимость значения ограничения тока от нагрева VT2. Как оказалось, ее величина составила всего около –0.2% относительной погрешности на градус.


Рисунок 4.	Принципиальная схема ограничителя тока со сниженным падением напряжения на резистивном датчике.


Рисунок 5.	Зависимость падения напряжения на R_S и проходном транзисторе VT1.

(1),

из которого следует, что

(2).

При V_ВХ = 12 В и R3 = 15 кОм получаем, что R2 = 0.58 кОм.

Двухвыводной компонент позволяющий ограничить постоянный ток на уровне от десятых долей миллиампера до десятков миллиампер является простым решением для множества цепей электрических схем. Компонент, о котором пойдет речь в этой статье, повышает устойчивость работы приборов, обладает низкой ценой, позволяет упростить разработку электрических схем и производство множества приборов. Полупроводниковый прибор в большинстве случаев имеет конструкцию корпуса, напоминающую диод малой мощности. Благодаря наличию всего двух выводов полупроводники этого класса упоминаются в документации производителей как диодные ограничители тока current limiting diodes, CLD встречается также наименование current regulator diodes, CRD. Внутренняя схема ограничителя тока не содержит диодов, такое название закрепилось только благодаря внешнему сходству корпуса прибора с диодом. Попытаюсь немного восполнить недостаток информации о свойствах и применении диодного ограничителя тока. Вспомним некоторые теоретические сведения для правильного применения прибора.

ВСПОМНИМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ

Источники электропитания разделяются на источники ЭДС и источники тока. Идеализированный источник ЭДС обладает внутренним сопротивлением равным нулю, напряжение на его выходе равно ЭДС и не зависит от выходного тока, обусловленного нагрузкой. Идеализированный источник тока обладает двумя бесконечно большими параметрами: внутренним сопротивлением и ЭДС, которые связаны постоянным отношением – током. При возрастании сопротивления нагрузки возрастает ЭДС, что позволяет получить требуемый ток в цепи независящий от сопротивления нагрузки. Свойство источника тока, позволяющее получить стабильное значение тока: при изменении сопротивления нагрузки изменяется ЭДС источника тока таким образом, что значение тока остается постоянным.

Существующие источники тока поддерживают ток на требуемом уровне в ограниченном диапазоне напряжения, создаваемого на нагрузке и в небольшом диапазоне сопротивления нагрузки. Идеализированный источник тока рассматривается, а реальный источник тока может работать при нулевом сопротивлении нагрузки. Одним из важных параметров любого источника тока, является диапазон сопротивления нагрузки. В реальности обеспечить ток в диапазоне сопротивления нагрузки от нуля до бесконечности невозможно и ненужно. К сопротивлению нагрузки прибавляются сопротивления контактов разъемов, проводов, сопротивление других элементов, следовательно, нагрузка с нулевым сопротивлением не существует. Бесконечно большое сопротивление означает, что нагрузка отсутствует и ток не протекает, напряжение на выходных клеммах источника тока равно максимальному значению. Режим замыкания выхода источника тока не является исключением или трудно реализуемой функцией источника тока, это один из режимов работы, в который может безболезненно перейти прибор при случайном замыкании выхода и выйти на режим работы с номинальным сопротивлением нагрузки. Свойство источника тока обеспечить постоянный ток независимо от сопротивления нагрузки является весьма ценным, благодаря этому свойству существенно повышается надежность системы, в которой он применен. На практике источник тока – прибор, имеющий в своем составе источник ЭДС. Лабораторный блок питания, аккумулятор, солнечная батарея все это источники ЭДС, поставляющие электроэнергию потребителю. Последовательно с источником ЭДС включается стабилизатор или ограничитель тока. Выход этой группы последовательно соединенных приборов рассматривается как источник тока, применяющийся для питания электродвигателей, в системах гальванического нанесения покрытий на металлах, создания постоянных магнитных полей, питания обычных, сверхярких, лазерных светодиодов и многих других целей.

Простейший источник тока можно создать, используя диодный ограничитель тока. Величина ограничения тока и точность ограничения соответствуют документации, опубликованной фирмой изготовителем.

ПРИМЕРЫ И НЕКОТОРЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Постоянство тока при изменении приложенного напряжения отражает динамическое сопротивление. Горизонтальный участок характеристики имеет небольшой наклон, который показывает отношение небольшого изменения напряжения к вызванному им небольшому изменению тока. Этот параметр носит название динамического сопротивления или дифференциального сопротивления по аналогии с законом Ома. При больших изменениях напряжения ток меняется незначительно, поэтому динамическое сопротивление диодного ограничителя тока измеряется в мегаомах. Чем выше значение этого параметра, тем лучше диодный ограничитель тока.

Диодные ограничители тока выпускаются многими производителями полупроводников.

ПРИМЕНЕНИЕ

Схемного обозначения и наименование диодных ограничителей тока в соответствии с ГОСТ найти не удалось. В схемах статьи применяется обозначение обычного диода. Ток ограничения может отклоняться от номинального тока на величину до двадцати процентов. При изменении напряжения от двух вольт до напряжения пробоя ток ограничения также меняется на пять процентов. Чем выше ток ограничения, тем больше отклонение при увеличении напряжения. При параллельном включении нескольких диодных ограничителей можно получить тот же ток ограничения, что и при использовании одного, но при этом уменьшить минимально возможное рабочее напряжение при этом диапазон напряжения, в котором работает ограничитель, увеличивается.

Сравнивая графики вольтамперных характеристик идеального источника тока и диодного ограничителя тока заметно отличие при малом напряжении на выводах. Для нормальной работы диодного ограничителя тока необходимо напряжение более некоторого значения, как правило, это более двух вольт. При возрастании напряжения от нуля до уровня около двух вольт ток возрастает от нуля до величины ограничения тока, соответствующей типу ограничителя. Эта часть вольтамперной характеристики напоминает характеристику резистора. При дальнейшем возрастании напряжения ток не увеличивается – происходит ограничение тока. Другими словами ток может принимать значения от нуля плавно возрастая до величины ограничения. Чем ниже напряжение, при котором прибор переходит в режим ограничения тока, те удобнее применять его в разрабатываемых схемах. При дальнейшем возрастании напряжения наступит пробой примерно в диапазоне напряжений от пятидесяти до ста вольт в зависимости от типа ограничителя. Горизонтальная часть характеристики имеет наклон, отражающий некоторое изменение величины ограничения тока в зависимости от напряжения. Чем больше величина напряжения на выводах, тем сильнее величина ограничения тока отличается от паспортных данных тока. Напряжение на полюсах цепи состоящей из нагрузки и диодного ограничителя тока должно быть таким, чтобы обеспечить напряжение на выводах диодного ограничителя более полутора-двух вольт. Рассмотрим цепь, состоящую из диодного ограничителя тока и светодиодов. При напряжении питания 24 вольта на светодиодах должно быть не более двадцати двух вольт, иначе яркость снизится. Если схема требует уменьшения напряжения на светодиодах до полутора вольт (допустим, что нагрузкой является один светодиод), то напряжение на диодном ограничителе составит 22,5 вольта, что позволит ему находится в нормальном режиме работы и ниже критического напряжения пробоя с запасом напряжения для скачков питания. Так как яркость и оттенок свечения светодиода зависят от протекающего тока, то при включении диодного ограничителя тока в цепь питания светодиода обеспечивается правильный режим и надежность благодаря фиксации тока на требуемом уровне и работе в диапазоне напряжений от двух до ста вольт.

Эту схему легко преобразовать в зависимости от светодиодов и напряжения питания. Один или несколько параллельно включенных диодных ограничителей тока в цепь светодиодов зададут ток светодиодов, а количество светодиодов зависит от диапазона изменения напряжения питания. С помощью диодных источников тока можно построить индикаторный или осветительный прибор, предназначенный для питания от постоянного напряжения, через выпрямитель и фильтр светодиодный светильник подключается к сети переменного напряжения.
Использование резистора в цепи питания светодиода индикатора включения системного блока персонального компьютера в сеть приводило к пробою светодиода. Применение диодного ограничителя тока позволило получить надежную работу индикатора. При этом индикатор подключается к разъему блока питания, что упрощает замену материнской платы

Диодные ограничители тока допускается включать параллельно. Требуемый режим питания нагрузок можно получить, меняя тип или включая параллельно требуемое количество этих приборов. При питании светодиода оптопары через резистор пульсации напряжения питания схемы приводят к колебаниям яркости, накладывающимся на фронт прямоугольного импульса. Применение диодного ограничителя тока в цепи питания светодиода, входящего в состав оптопары, позволяет снизить искажение цифрового сигнала, передаваемого через оптопару и увеличить надежность канала передачи информации. Применение диодного ограничителя тока задающего режим работы стабилитрона позволяет построить простой источник опорного напряжения. При изменении питающего тока на десять процентов напряжение на стабилитроне меняется на две десятых процента, а так как ток стабилен, то величина опорного напряжения стабильна при изменении питания схемы.

Влияние пульсаций питающего напряжения на выходное опорное напряжение уменьшается на сто децибел. Более дешевый источник опорного напряжения можно разработать, если заменить стабилитрон резистором. Ток фиксирован, следовательно, напряжение на резисторе изменяться не будет. При включении подстроечного резистора последовательно с постоянным резистором появляется возможность точно установить требуемую величину опорного напряжения, что нельзя сделать при использовании стабилитрона.

С помощью диодного ограничителя тока и конденсатора можно получить линейно меняющийся сигнал – напряжение, которое возрастает или убывает с постоянной скоростью. Ток, заряжающий или разряжающий конденсатор пропорционален скорости изменения напряжения на конденсаторе. Если ток фиксирован, то напряжение на конденсаторе изменяется с постоянной скоростью – линейно. Напряжение на конденсаторе U(t)=It/C, где I – ток ограничения диодного ограничителя тока, t – время протекания тока, С – емкость конденсатора. Например, если ток ограничения равен один миллиампер, а емкость конденсатора сто микрофарад то через одну секунду напряжение на конденсаторе достигнет величины в десять вольт. Линейное нарастание тока прекращается, когда напряжение на конденсаторе приближается к напряжению питания цепи с ограничителем тока. Эту времязадающую цепь применяют в схемах пилообразных и треугольных сигналов, в аналого-цифровых преобразователях, устройствах плавного пуска электроприборов и многих других.

Использование диодного ограничителя тока в схеме эмиттерного повторителя в цепи эмиттера увеличивает входное сопротивление транзистора, увеличивает усиление схемы и уменьшает рассеяние тепла при работе транзистора в критических режимах.

УСТРОЙСТВО ДИОДНОГО ОГРАНИЧИТЕЛЯ ТОКА

Основа прибора – полевой транзистор с p-n переходом и n-каналом. Напряжение затвор-исток определяет ток стока. При соединении затвора с истоком ток через транзистор равен начальному току стока, который течет при напряжении насыщения между стоком и истоком. Поэтому для нормальной работы диодного ограничителя тока напряжение, приложенное к выводам должно быть больше некоторого значения, равного напряжению насыщения полевого транзистора.

Полевые транзисторы имеют большой разброс начального тока стока, точно эту величину предсказать нельзя. Дешевые диодные ограничители тока представляют собой отобранные по току полевые транзисторы, у которых затвор соединен с истоком. Для уменьшения тока ограничения и увеличения динамического сопротивления в истоковую цепь включается резистор автоматического смещения, задающий обратное смещение затвора.

При изменении напряжения приложенного между стоком и истоком от насыщения до пробоя ток почти не изменяется. Для получения тока ограничения требуемой величины сопротивление R резистора вычисляется по формуле:

где:
Uси нас. – напряжение насыщения сток-исток
Iогр – величина ограничения тока
Icток. нач. – начальный ток стока

При разработке ограничителя тока на основе полевого транзистора напряжение насыщения сток-исток можно получить из выходной характеристики полевого транзистора, начальный ток стока – справочная величина.

Выходная характеристика полевого транзистора с p-n переходом КП312А и n-каналом.

При смене полярности напряжения диодный ограничитель тока превращается в обычный диод. Это свойство обусловлено тем, что p-n переход полевого транзистора оказывается смещенным в прямом направлении и ток течет по цепи затвор-сток. Максимальный обратный ток некоторых диодных ограничителей тока может достигать сто миллиампер.

ИСТОЧНИК ТОКА 0,5 А И БОЛЕЕ

Для стабилизации токов величиной 0,5-5 ампер и более можно применить схему, главный элемент которой мощный транзистор. Диодный ограничитель тока стабилизирует напряжение на резисторе 200 Ом и на базе транзистора. Изменение резистора R1 от 0,2 до10 Ом устанавливает ток, поступающий в нагрузку. Выбор тока стабилизации схемы ограничивает максимальный ток транзистора или максимальный ток источника питания. Применение диодного ограничителя тока с наиболее возможным номинальным током стабилизации улучшает стабильность выходного тока схемы, но при этом нельзя забывать о минимально возможном напряжении работы диодного ограничителя тока. Изменение резистора R1 на 1-2 Ом значительно меняет величину выходного тока схемы. Этот резистор должен иметь большую мощность рассеяния тепла, изменение сопротивления из-за нагрева приведет к отклонению выходного тока от заданного значения. Резистор R1 лучше собрать из нескольких параллельно включенных мощных резисторов. Резисторы, примененные в схеме должны иметь минимальное отклонение сопротивления при изменении температуры. При построении регулируемого источника стабильного тока или для точной настройки выходного тока резистор 200 Ом можно заменить переменным. Для улучшения стабильности тока транзистор усиливается вторым транзистором меньшей мощности. Транзисторы соединяются по схеме составного транзистора. При использовании составного транзистора минимальное напряжение стабилизации увеличивается.

Эту схему можно использовать для питания соленоидов, электромагнитов, обмоток шаговых двигателей, в гальванике, для зарядки аккумуляторов и других целей. Транзистор обязательно устанавливается на радиатор. Конструкция прибора должна обеспечивать достаточный теплоотвод. Если бюджет проекта позволяет увеличить затраты на один-два рубля и конструкция прибора допускает увеличение площади печатной платы, то использую параллельное объединение диодных ограничителей тока можно улучшить параметры разрабатываемого прибора. Соединенные параллельно пять компонентов схемы CDLL5305 позволят стабилизировать ток на уровне десять миллиампер, как и в случае применения одного компонента схемы СDLL257, но минимальное напряжение работы в случае пяти CDLL5305 меньше, что важно для схем с низким напряжением питания. Также к положительным свойствам CDLL5305 относится его доступность, по сравнению с приборами производителя Semitec. Замена одного ограничителя тока группой параллельно соединенных ограничителей тока позволяет снизить нагрев диодных ограничителей тока и отодвинуть верхнюю границу температурного диапазона. Платой за работу источника тока независимо от сопротивления нагрузки является мощность, выделяемая на транзисторе. В каждом случае требуется выбрать компромисс между запасом по сопротивлению нагрузки и выделяемым теплом на мощном регулирующем элементе. Для обеспечения широкого диапазона сопротивлений нагрузки нужно использовать источник питания с возможно большим напряжением. При выходном токе сто миллиампер на нагрузке в двадцать Ом напряжение составит два вольта, а падение напряжения на элементах источника тока составит 28 вольт при питании прибора напряжением тридцать вольт. Мощность 28В*100мА=2,8 ватт выделится на элементах схемы источника тока. При выборе радиатора следует не забывать о простом правиле: “Кашу маслом не испортишь”. Уменьшение максимально возможного сопротивления нагрузки позволит уменьшить напряжение питания, что снизит нагрев устройства, снизит размеры радиатора и увеличит КПД.

УВЕЛИЧЕНИЕ РАБОЧЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Для использования диодных ограничителей тока при напряжениях более напряжения пробоя последовательно с диодным ограничителем тока включается один или несколько стабилитронов, при этом область напряжений работы диодного ограничителя тока смещается на величину стабилизации напряжения стабилитроном. Схему можно использовать для грубого определения превышения порогового значения напряжения.

Разыскать отечественные диодные ограничители тока не удалось. Вероятно с течением времени ситуация с отечественными полупроводниковыми приборами этого класса изменится.

П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники.
Л. А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.
Радио №2, 1974 г.
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/124777/MICROSEMI/CDLL5305.html
http://www.datasheetarchive.com/CA500-datasheet.html
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cclm0035-5750.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/other/ec051semiconductora.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/cld_application_notes.pdf
http://www.centralsemi.com/PDFs/products/ALL_SMD_CLD_curves.pdf
http://www.centralsemi.com/product/smd/select/diodes/CLD.aspx
http://www.semitec-usa.com/downloads/crd.pdf

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

Часть 2 Печатная плата и компоненты

Резисторы, диоды и транзисторы являются неотъемлемыми частями работающей печатной платы. Без них печатная плата не смогла бы выполнять свои задачи. Каждый из этих компонентов выполняет определенную функцию.

Резисторы

Резисторы являются частью печатной платы. Резистор создает сопротивление в потоке электричества. При расчете сопротивления измерения производятся в омах. Ом — это стандарт для измерения электрического сопротивления.

Резисторы имеют различное назначение. Назначение резистора заключается в делении напряжения. Резисторы делят напряжение, когда они включены последовательно друг с другом. Еще одно предназначение резисторов — это способ генерации тепла. Резистор может генерировать тепло, преобразовывая проходящую через него электрическую энергию в тепловую. Конечная цель, которую мы опишем, — это то, как резисторы согласовываются и нагружают цепи. Большая часть выходной мощности перемещается в виде тепла в случае слишком низкого сопротивления нагрузки.Однако, если сопротивление нагрузки слишком велико, ток будет слишком низким для передачи энергии нагрузке.

Вот отличное видео с ResistorGuide.com:

Диоды

Диоды позволяют току течь только в одном направлении. Также диоды имеют два электрода. Анод и катод — это два электрода внутри диода. Анод позволяет току течь из внешней цепи. В то время как катод позволяет току течь в поляризованном устройстве.Катод тоже металлический.

Диод работает правильно, только если катод заряжен отрицательно по отношению к аноду при заданном напряжении. Следовательно, когда катод заряжен положительно, диод вообще не работает. Это также произойдет, если на катоде будет такое же напряжение, что и на аноде. Это также происходит, когда его отрицательность меньше, чем у прямого размыкающего напряжения по отношению к аноду. Направление катода очень важно для функциональности диодов.

Транзисторы

Транзисторы представляют собой трехполюсные устройства.Это трехконтактное устройство может регулировать ток или напряжение, а также действовать в качестве переключателя для сигналов электронной разновидности. Полупроводники составляют три слоя транзистора. Следовательно, каждый из этих слоев может проводить ток. Материал полупроводника находится между материалом реального проводника и изолятора. Работа транзистора заключается в усилении или переключении электронных сигналов и электроэнергии, а также в регулировании тока или напряжения в цепи, а это возможно только благодаря полупроводникам.

Оставайтесь на связи

Скоро в продаже: продолжение нашей серии статей о печатных платах и их компонентах.

Вы всегда можете посетить наш блог для получения дополнительной информации или наш сайт!

Также посетите наши Facebook, Twitter, Google+ и LinkedIn.

Цифровой транзистор ＜ Основные сведения о цифровых транзисторах ＞ | Основы электроники

Метод выбора

1) Отношение IC / IB, необходимое для насыщения транзистора, составляет 20/1
2) Входной резистор R1: ± 30%, резистор E-B R2: R2 / R1 = ± 20%
3) VBE: 0.От 55 В до 0,75 В

Уравнения, используемые для цифровых транзисторов

— Соотношение коэффициента усиления постоянного тока цифровых транзисторов

GI: усиление постоянного тока цифрового транзистора
GI = Io / Iin
hfe = Ic / IB
Io = Ic, Iin = I _B + I _R2, I _B = I _C / hfe, I _R2 = V _BE / R2
Соотношение напряжений: Vin = V _R1 + V _BE

— Связь с током коллектора:

∴ Ic = hfe × ((Vin-V _BE) / R1) — (V _BE / R2)) ・・・ (1)
Значение упомянутого здесь hfe не насыщается при VCE = 5V / IC = 1mA.
При использовании в качестве переключателя требуется коэффициент насыщения I _C / I _B = 20/1.
∴ Ic = 20 × ((Vin-V _BE) / R1) — (V _BE / R2)) ・・・ (2)
Замените hfe в (1) на 20/1.

Расчеты ведутся с учетом вариаций.
Наихудшие значения для R1 (+ 30% макс.), R2 (-20% мин.) И V _BE (0,75 В макс.) Используются в уравнении (2). Выберите R1 и R2 цифрового транзистора из приведенного ниже уравнения, чтобы превысить выходной ток Iomax.

∴ Iomax ≦ 20 ((Vin-0,75) / (1,3XR1) -0,75 / (1,04XR2))

Номер детали цифрового транзистора Описание

Разница между Io и Ic

Ic: максимальный теоретический ток, который может протекать через транзистор
Io: максимальный ток, который может использоваться для цифрового транзистора

Примечания
Цифровые транзисторы серии DTA / C поддерживают ток 100 мА. Для этих продуктов Ic определяется как 100 мА.Соединение резисторов R1 и R2 делает его цифровым транзистором. Для работы Ic = 100 мА требуется высокое входное напряжение Vin, чтобы обеспечить достаточный базовый ток IB.

Однако максимальное входное напряжение Vin (max) определяется допуском мощности (мощностью корпуса) входного резистора R1, который определяется на абсолютных максимальных номиналах. Следовательно, поскольку этот рейтинг может быть превышен при Ic = 100 мА, Io определяется как значение тока, которое может проходить через цифровые транзисторы, не превышая Vin (макс.).

Как вы, возможно, знаете, абсолютные максимальные значения предполагают, что 2 или более параметров не могут быть предоставлены одновременно, поэтому нет проблем с обозначением, использующим только Ic. Однако Io также может быть указан в соответствии с фактическими условиями использования.

Исходя из вышеизложенного, с учетом схемы, Io можно рассматривать как абсолютный максимальный рейтинг.

Разница между G

_I и h _FE

h _FE: усиление постоянного тока в транзисторах общего назначения
G _I: усиление постоянного тока в цифровых транзисторах

Примечания
GI и hFE представляют усиление постоянного тока в конфигурациях с общим эмиттером.Цифровые транзисторы — это обычные транзисторы, в состав которых входят 2 внутренних резистора.

Здесь, поскольку усиление постоянного тока = выходной ток / входной ток, усиление не уменьшается входным резистором R1. Следовательно, для типов, которые включают только входной резистор R1, коэффициент усиления представлен hFE и будет эквивалентен hFE сконфигурированного транзистора.

Однако при подключении резистора (R2) между эмиттером и базой входной ток отводится от базы и безопасно направляется к эмиттеру.В результате усиление снижается. Это значение представлено как GI.

Температурные характеристики цифрового транзистора

VBE, hFE, R1 и R1 будут различаться в зависимости от температуры окружающей среды.

hFE изменится на: 0,5% / ºC (прибл.)
BE изменится примерно на -2 мВ / ºC (в диапазоне от -1,8 до -2,4 мВ / ºC)

R1 изменится в соответствии с графиком ниже.

Выходное напряжение — характеристики выходного тока в слаботочной области

Характеристики выходного напряжения-выходного тока цифровых транзисторов измеряются с использованием следующего метода.

F Для DTC114EKA измерение выполняется с использованием Io / Ii = 20/1
i = IB + IR2 из (IR2 = VBE / 10k = 0,65V / 10k = 65uA)
Если IB = Ii-IR2 = Ii-65uA (если Ii становится менее 65uA) IB не будет течь, а Vo [VCE (sat)] увеличится. В этом случае Vo не может быть измерено в области слабого тока.

Если входной ток на базу слишком мал (например, он не может превысить 65 мкА в приведенном выше примере), то через базу не будет протекать ток, и, следовательно, транзистор никогда не будет проводить.Это вызовет повышение выходного напряжения Vo (VCE (sat)] в области низкого тока

Операция переключения цифровых транзисторов

Работа транзистора

Для работы NPN-транзистора напряжение подается, как показано на схеме 1. В этой схеме область база (B) — эмиттер (E) смещена в прямом направлении, что приводит к протеканию тока через базу. Другими словами, основание залито отверстиями.

Когда это происходит, свободные электроны в эмиттере (E) притягиваются к базе.Однако, поскольку базовая область чрезвычайно узкая, свободные электроны текут через базовую область к коллектору из-за смещения напряжения от коллектора. Из-за этого ток течет от коллектора к эмиттеру.

Операция переключения

Транзистор работает как с усилением, так и с переключением. Во время усиления течет Ic, равный hFE, умноженному на базовый ток. Выходным током в активной области можно управлять, регулируя входной ток.

Операция переключения обеспечивает условия насыщения при включении (наименьшее возможное напряжение коллектор-эмиттер). В этой области насыщения имеется чрезмерное количество отверстий, которые затем выходят через базовый вывод из базовой области. Ток коллектора течет до тех пор, пока все + отверстия не выйдут из базовой области. Время, необходимое для этого, называется tstg (время выключения). Чем быстрее отверстия выходят из базовой области, тем короче время выключения.

В цифровых транзисторах R1 и R2 действуют последовательно как путь для выхода отверстий из области базы, когда транзистор выключен.R2 следует сделать как можно меньше (с заданным фиксированным R1), чтобы минимизировать время выключения.

Терминология цифровых транзисторов

В _I (вкл.) Мин .: Минимальное входное напряжение ВКЛ.
Прямое напряжение Vo, приложенное между выводами OUT и GND — минимальное входное напряжение, необходимое для протекания выходного тока (Io). Или минимальное входное напряжение, необходимое для включения цифрового транзистора.
Следовательно, поскольку для переключения с ВКЛ на ВЫКЛ требуется напряжение ниже этого минимального входного напряжения, значение для фактических продуктов будет меньше этого.
В _I (выкл.) Макс .: Максимальное входное напряжение выключения.
Максимальное входное напряжение, полученное между контактами IN и GND при подаче напряжения питания Vcc и выходного тока Io между контактами OUT и GND. Другими словами, это максимальное входное напряжение, которое будет поддерживать состояние ВЫКЛ.
Однако, поскольку при переключении транзистора из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ требуется более высокое напряжение, значение для фактических продуктов будет выше.
В _O (вкл.): Выходное напряжение
Выходное напряжение на клеммах при любых входных условиях, не превышающих максимальные номинальные значения.Состояние, при котором переходы IN / OUT смещены в прямом направлении, а выходное напряжение уменьшается, когда через цепь усиления GND протекает достаточный входной ток. Измеряется как целая часть Ii (обычно 10-20) в Vo, Io.
I _I (макс.): Максимальный входной ток
Максимально допустимый входной ток, который может непрерывно течь на вывод IN (в то время как прямое напряжение Vi подается между выводами IN и GND.
G _I ： Коэффициент усиления постоянного тока
he Отношение Io / Ii, указанное в Vo, Io.
R1: Входное сопротивление
Сопротивление, подключенное между выводом IN и базой транзистора, с допустимым диапазоном ± 30%. Это значение будет варьироваться в зависимости от температуры.
R2 / R1: Resistance Ratio
Отношение внутреннего резистора база-эмиттер к входному резистору.

Цифровые транзисторы

транзисторов — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 79

Приложения I: Коммутаторы

Одно из самых фундаментальных применений транзистора — это его использование для управления потоком энергии к другой части схемы — использование его в качестве электрического переключателя.Управляя им либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения, транзистор может создавать двоичный эффект включения / выключения переключателя.

Транзисторные переключатели являются важными строительными блоками; они используются для создания логических вентилей, которые используются для создания микроконтроллеров, микропроцессоров и других интегральных схем. Ниже приведены несколько примеров схем.

Транзисторный переключатель

Давайте посмотрим на самую фундаментальную схему транзисторного переключателя: переключатель NPN. Здесь мы используем NPN для управления мощным светодиодом:

Наш управляющий вход проходит в базу, выход привязан к коллектору, а на эмиттере поддерживается фиксированное напряжение.

В то время как для обычного переключателя требуется физическое переключение исполнительного механизма, этот переключатель управляется напряжением на базовом выводе. Вывод микроконтроллера ввода / вывода, как и на Arduino, может быть запрограммирован на высокий или низкий уровень для включения или выключения светодиода.

Когда напряжение на базе превышает 0,6 В (или любое другое значение V _th вашего транзистора), транзистор начинает насыщаться и выглядит как короткое замыкание между коллектором и эмиттером. Когда напряжение на базе меньше 0.6 В транзистор находится в режиме отсечки — ток не течет, потому что это похоже на разрыв цепи между C и E.

Схема, приведенная выше, называется переключателем низкого уровня , потому что переключатель — наш транзистор — находится на стороне низкого (заземления) цепи. В качестве альтернативы мы можем использовать транзистор PNP для создания переключателя верхнего плеча:

Подобно схеме NPN, база — это наш вход, а эмиттер подключен к постоянному напряжению. Однако на этот раз эмиттер подключен к высокому уровню, а нагрузка подключена к транзистору со стороны земли.

Эта схема работает так же хорошо, как и коммутатор на основе NPN, но есть одно огромное отличие: для включения нагрузки база должна быть низкой. Это может вызвать осложнения, особенно если высокое напряжение нагрузки (V _CC — 12 В, подключенное к эмиттеру V _E на этом рисунке) выше, чем высокое напряжение нашего управляющего входа. Например, эта схема не будет работать, если вы попытаетесь использовать Arduino с напряжением 5 В для выключения двигателя 12 В. В этом случае было бы невозможно выключить выключателем , потому что V _B (соединение с управляющим контактом) всегда будет меньше, чем V _E.

Базовые резисторы!

Вы заметите, что каждая из этих схем использует последовательный резистор между управляющим входом и базой транзистора. Не забудьте добавить этот резистор! Транзистор без резистора на базе похож на светодиод без токоограничивающего резистора.

Напомним, что в некотором смысле транзистор — это просто пара соединенных между собой диодов. Мы смещаем диод база-эмиттер в прямом направлении, чтобы включить нагрузку. Для включения диоду требуется всего 0,6 В, большее напряжение означает больший ток.Некоторые транзисторы могут быть рассчитаны только на ток, протекающий через них не более 10–100 мА. Если вы подаете ток выше максимального номинала, транзистор может взорваться.

Последовательный резистор между нашим источником управления и базой ограничивает ток в базе . Узел база-эмиттер может получить свое счастливое падение напряжения 0,6 В, а резистор может снизить оставшееся напряжение. Значение резистора и напряжение на нем определяют ток.

Резистор должен быть достаточно большим, чтобы эффективно ограничивать ток, но достаточно маленьким, чтобы питать базу достаточно тока.Обычно достаточно от 1 мА до 10 мА, но чтобы убедиться в этом, проверьте техническое описание транзистора.

Цифровая логика

Транзисторы

можно комбинировать для создания всех наших основных логических вентилей: И, ИЛИ, и НЕ.

(Примечание: в наши дни полевые МОП-транзисторы с большей вероятностью будут использоваться для создания логических вентилей, чем биполярные транзисторы. Полевые МОП-транзисторы более энергоэффективны, что делает их лучшим выбором.)

Инвертор

Вот схема транзистора, которая реализует инвертор , или НЕ затвор:

Инвертор на транзисторах.

Здесь высокое напряжение на базе включает транзистор, который эффективно соединяет коллектор с эмиттером. Поскольку эмиттер напрямую подключен к земле, коллектор тоже будет (хотя он будет немного выше, где-то около V _{CE (sat)} ~ 0,05-0,2 В). С другой стороны, если на входе низкий уровень, транзистор выглядит как разомкнутая цепь, а выход подтянут до VCC

(На самом деле это фундаментальная конфигурация транзистора, называемая общим эмиттером .Подробнее об этом позже.)

И Ворота

Вот пара транзисторов, используемых для создания логического элемента И с двумя входами :

2-входной логический элемент И на транзисторах.

Если один из транзисторов выключен, то на выходе коллектора второго транзистора будет установлен низкий уровень. Если оба транзистора включены (на обоих базах высокий уровень), то выходной сигнал схемы также высокий.

OR Выход

И, наконец, вот логический элемент ИЛИ с двумя входами :

2-входной логический элемент ИЛИ на транзисторах.

В этой схеме, если один (или оба) A или B имеют высокий уровень, соответствующий транзистор включается и подтягивает выходной сигнал к высокому уровню. Если оба транзистора выключены, то через резистор выводится низкий уровень.

Н-образный мост

H-мост — это транзисторная схема, способная приводить двигатели как по часовой, так и против часовой стрелки . Это невероятно популярная трасса — движущая сила бесчисленных роботов, которые должны уметь двигаться как вперед на , так и на назад.

По сути, H-мост представляет собой комбинацию четырех транзисторов с двумя входными линиями и двумя выходами:

Вы можете догадаться, почему это называется Н-мостом?

(Примечание: обычно у хорошо спроектированного H-моста есть нечто большее, включая обратные диоды, базовые резисторы и триггеры Шмидта.)

Если оба входа имеют одинаковое напряжение, выходы двигателя будут иметь одинаковое напряжение, и двигатель не сможет вращаться. Но если два входа противоположны, двигатель будет вращаться в одном или другом направлении.

H-мост имеет таблицу истинности, которая выглядит примерно так:

Вход A

Вход B

Выход A

Выход B

Направление двигателя

Остановка (торможение)

По часовой стрелке

Против часовой стрелки

торможение

Осцилляторы

Генератор — это схема, которая генерирует периодический сигнал, который колеблется между высоким и низким напряжением.Генераторы используются во всевозможных схемах: от простого мигания светодиода до генерации тактового сигнала для управления микроконтроллером. Есть много способов создать схему генератора, включая кварцевые кристаллы, операционные усилители и, конечно же, транзисторы.

Вот пример колебательного контура, который мы называем нестабильным мультивибратором . Используя обратную связь , мы можем использовать пару транзисторов для создания двух дополняющих осциллирующих сигналов.

Помимо двух транзисторов, конденсаторы являются настоящим ключом к этой схеме.Колпачки поочередно заряжаются и разряжаются, в результате чего два транзистора поочередно включаются и выключаются.

Анализ работы этой схемы — отличное исследование работы конденсаторов и транзисторов. Для начала предположим, что C1 полностью заряжен (сохраняется напряжение около _CC В), C2 разряжен, Q1 включен, а Q2 выключен. Вот что происходит после этого:

Если Q1 включен, то левая пластина C1 (на схеме) подключена примерно к 0 В. Это позволит C1 разряжаться через коллектор Q1.
Пока C1 разряжается, C2 быстро заряжается через резистор меньшего номинала — R4.
Как только C1 полностью разрядится, его правая пластина будет подтянута примерно до 0,6 В, что включит Q2.
На этом этапе мы поменяли местами состояния: C1 разряжен, C2 заряжен, Q1 выключен, а Q2 включен. Теперь танцуем в другую сторону.
Q2 включен, позволяет C2 разряжаться через коллектор Q2.
Когда Q1 выключен, C1 может относительно быстро заряжаться через R1.
Как только C2 полностью разрядится, Q1 снова включится, и мы вернемся в состояние, в котором мы начали.

Может быть трудно с головой окунуться. Вы можете найти еще одну отличную демонстрацию этой схемы здесь.

Выбирая определенные значения для C1, C2, R2 и R3 (и сохраняя R1 и R4 относительно низкими), мы можем установить скорость нашей схемы мультивибратора:

Итак, при значениях для конденсаторов и резисторов, установленных на 10 мкФ и 47 кОм соответственно, частота нашего генератора будет около 1.5 Гц. Это означает, что каждый светодиод будет мигать примерно 1,5 раза в секунду.

Как вы, наверное, уже заметили, существует тонна схем, в которых используются транзисторы. Но мы почти не коснулись поверхности. Эти примеры в основном показывают, как транзистор можно использовать в режимах насыщения и отсечки в качестве переключателя, но как насчет усиления? Пришло время увидеть больше примеров!

← Предыдущая страница
Режимы работы

активных и пассивных компонентов — в чем разница между ними? — Компоненты ES

Два типа электронных устройств

Электронные элементы, составляющие цепь, соединяются вместе проводниками, образуя законченную цепь.

Активные компоненты
Пассивные компоненты

Активные компоненты

Активный компонент — это электронный компонент, который подает энергию в цепь.

Общие примеры активных компонентов включают:

Источники напряжения
Источники тока
Генераторы (например, генераторы переменного тока и генераторы постоянного тока)
Все типы транзисторов (например, транзисторы с биполярным переходом, МОП-транзисторы, полевые транзисторы и полевые транзисторы)
Диоды (например, стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки и светодиоды)

Источники напряжения

Источник напряжения является примером активного компонента в цепи.Когда ток уходит от положительной клеммы источника напряжения, в цепь подается энергия. Согласно определению активного элемента, аккумулятор также можно рассматривать как активный элемент, поскольку он непрерывно подает энергию в схему во время разряда.

Источники тока

Источник тока также считается активным компонентом. Ток, подаваемый в цепь от идеального источника тока, не зависит от напряжения в цепи. Поскольку источник тока управляет потоком заряда в цепи, он классифицируется как активный элемент.

Транзисторы

Транзисторы, хотя и не так очевидны, как источник тока или напряжения, также являются активным компонентом схемы. Это связано с тем, что транзисторы могут усиливать мощность сигнала (см. Нашу статью о транзисторах в качестве усилителя, если вы хотите точно знать, как).

Пассивные компоненты

Пассивный компонент — это электронный компонент, который может только получать энергию, которую он может рассеивать, поглощать или накапливать в электрическом поле или магнитном поле.Пассивным элементам для работы не требуется электричество.

Как следует из названия «пассивные» — пассивные устройства не обеспечивают усиления или усиления. Пассивные компоненты не могут усиливать, генерировать колебания или генерировать электрический сигнал.

Типичные примеры пассивных компонентов включают:

Резисторы
Катушки индуктивности
Конденсаторы
Трансформаторы

Резисторы

Пассивный элемент не может быть использован в качестве пассивного элемента, т.к. энергия в цепь.Вместо этого резисторы могут получать только энергию, которую они могут рассеивать в виде тепла, пока через них протекает ток.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности также считается пассивным элементом схемы, поскольку она может накапливать в ней энергию в виде магнитного поля и передавать эту энергию в цепь, но не непрерывно. Способность индуктора к поглощению и передаче энергии ограничена и носит временный характер. Поэтому индуктор взят как пассивный элемент цепи .

Конденсаторы

Конденсатор считается пассивным элементом, поскольку он может накапливать в нем энергию в виде электрического поля. Энергетическая способность конденсатора ограничена и нестационарна — он фактически не подает энергию, а сохраняет ее для дальнейшего использования.

Таким образом, он не считается активным компонентом, так как энергия не подается и не усиливается.

Трансформаторы

Трансформатор также является пассивным электронным компонентом. Хотя это может показаться удивительным, поскольку для повышения уровня напряжения часто используются трансформаторы — помните, что мощность остается постоянной.

Когда трансформаторы повышают (или понижают) напряжение, мощность и энергия на первичной и вторичной стороне остаются неизменными. Поскольку энергия фактически не усиливается, трансформатор классифицируется как пассивный элемент.

Источник: El; ectrical 4U.com

Транзисторы 101

Транзисторы 101 Изучение транзисторов
(через простую схему драйвера светодиода)

Светодиод

Светодиод — это устройство, показанное выше. Кроме того красные, они также могут быть желтыми, зелеными и синими.Буквы LED означают свет Излучающий диод. Что важно помнить о диодах (включая светодиоды) заключается в том, что ток может течь только в одном направлении.

Чтобы светодиод заработал, нужен источник питания и резистор. Если вы попытаетесь использовать светодиод без резистора, вы, вероятно, перегорите светодиод. Светодиод имеет очень маленькое сопротивление поэтому через него будет протекать большое количество тока, если вы не ограничите ток с резистором. Если вы попытаетесь использовать светодиод без источника питания, вы можете быть очень разочарованы.

Итак, в первую очередь сделаем наш Светодиод загорается при настройке схемы ниже.

Шаг 1.) Сначала вам нужно найти положительная нога светодиода. Самый простой способ сделать это — поискать нога, которая длиннее.

Шаг 2.) Как только вы узнаете, с какой стороны положительный, включите светодиод макет таким образом, положительный отрезок находится в одном ряду, а отрицательный — в другом. (На картинке ниже ряды вертикальные.)

Шаг 3.) Поместите одну ногу 220 резистор Ом (неважно, на какой ноге) в том же ряду, что и отрицательный ножка светодиода.Затем поместите другую ножку резистора в пустой ряд.

Шаг 4.) Отключите блок питания. адаптер от блока питания. Затем поместите заземляющий (черный провод) конец адаптер питания в боковом ряду с синей полосой рядом Это. Затем вставьте положительный (красный провод) конец адаптера источника питания в боковой ряд с красной полосой рядом.

Шаг 5.) Используйте короткую перемычку. (используйте красный цвет, так как он будет подключен к положительному напряжению), чтобы перейти от положительный ряд мощности (тот, рядом с которым есть красная полоса) к положительному ножка светодиода (не в том же отверстии, а в том же ряду).Использовать другой короткая перемычка (используйте черный цвет) для перехода от заземляющего ряда к резистору (нога, не подключенная к светодиоду). См. Картинку ниже если необходимо.

Макет должен выглядеть как на картинке ниже.

Теперь подключите блок питания к стену, а затем подключите другой конец к адаптеру питания и Светодиод должен загореться. Ток течет от положительной ножки светодиода. через светодиод к отрицательной ножке. Попробуйте повернуть светодиод.Должно не загорается. Ток не может течь от отрицательного полюса светодиода к положительная нога.

Люди часто думают, что резистор должен быть первым на пути от положительного к отрицательному, чтобы ограничить количество тока, протекающего через светодиод. Но ток ограничен резистор независимо от того, где находится резистор. Даже когда вы впервые включаете мощность, ток будет ограничен определенной величиной, и его можно найти используя закон Ома.

Вездесущая полезность закона Ома:
[Напряжение (вольт) = ток (амперы) X сопротивление (Ом)]

Закон Ома может использоваться с резисторами найти ток, протекающий по цепи.Закон I = V / R (где I = ток, V = напряжение на резисторе и R = сопротивление). Для В приведенной выше схеме мы можем использовать только закон Ома для резистора, поэтому мы должны использовать то что при горит светодиоде на нем падение напряжения 1.9 (Кстати: падение напряжения зависит от типа светодиода). Это означает, что если положительный вывод подключен к 5 вольт, отрицательный нога будет на 3,1 вольта (т. е. 5,0–1,9 = 3,1). Теперь, когда мы знаем напряжение на обеих сторонах резистор и может использовать закон Ома для расчета тока.Текущий (5,0-1,9) / 220 = 3,6 / 2000 = 0,0014 Ампер = 14 мА

Это ток, протекающий через путь от 5В к GND. Это означает, что через оба канала проходит 14 мА. Светодиод и резистор (так как они включены последовательно). Если мы хотим изменить ток, протекающий через светодиода (таким образом, изменяя яркость) мы можем поменять резистор. Меньший резистор пропускает больше тока, а резистор большего размера пропускает меньше текущий поток. Будьте осторожны при использовании резисторов меньшего размера, потому что они будут раздражаться.Кроме того, некоторые светодиоды будут повреждены, если вы ими воспользуетесь. за пределами их максимального номинального тока … так что не используйте резистор, который настолько мал что вы будете генерировать чрезвычайно высокий ток (примечание: наш светодиод имеет максимум рабочий ток 20 мА).

Далее мы хотим иметь возможность превратить светодиод включается и выключается без изменения схемы. Для этого мы научимся использовать другой электронный компонент, транзистор.

Транзистор

Транзисторы — основные компоненты во всей современной электронике.Это простые переключатели, которые мы можем использовать для включения и выключения. Несмотря на то, что они просты, они самый важный электрический компонент. Например, транзисторы почти единственные компоненты, используемые для построения процессора Pentium. Один Pentium 4 имеет около 55 миллионов транзисторов (именно поэтому эти микросхемы становятся такими чертовыми). горячий). Те, что в Pentium, меньше чем те, которые мы будем использовать, но они работают одинаково.

Транзисторы (2N2222), которые мы будем использовать в наших проектах, выглядят так:

Транзистор имеет три ножки, Коллектор (C), база (B) и эмиттер (E).Иногда они помечены на плоская сторона транзистора. Транзисторы обычно имеют одну круглую сторону и одна плоская сторона. Если плоская сторона обращена к вам, ножка эмиттера Слева опорная ножка находится посередине, а коллекторная ножка находится на справа (примечание: некоторые специальные транзисторы имеют другую конфигурацию контактов, чем пакет ТО-92, описанный выше).

Обозначение транзистора

В электрические схемы (схемы) для представления NPN транзистора

Базовая схема

База (B) — переключатель включения / выключения для транзистора.Если к базе идет ток, будет путь от коллектора (C) к эмиттеру (E), где может течь ток (Переключатель включен.) Если к базе не течет ток, значит, нет ток может течь от коллектора к эмиттеру. (Переключатель выключен.)

Ниже приведена базовая схема, которую мы будем использовать для всех наших транзисторов.

Чтобы построить эту схему, нам нужно только добавить транзистор и еще один резистор к схеме, которую мы построили выше для светодиода.Перед внесением любых изменений отключите блок питания от адаптера блока питания. на макете. Чтобы вставить транзистор в макет, разъедините ножки немного и поместите его на макет так, чтобы каждая ножка находилась в отдельном ряду. В коллекторная ножка должна быть в том же ряду, что и ножка резистора, который подключен к земле (с помощью черной перемычки). Затем переместите перемычку переход от земли к резистору 220 Ом к эмиттеру транзистора.

Затем поместите одну ногу 100 кОм резистор в ряду с базой транзистора и другой ножкой в пустая строка, и ваша макетная плата должна выглядеть, как на картинке ниже.

Теперь наденьте один конец желтой перемычки. провод в положительном ряду (рядом с красной линией), а другой конец — в ряд с ножкой резистора 100 кОм (конец не подключен к Основание). Снова подключите источник питания, транзистор включится и Загорится светодиод. Теперь переместите один конец желтой перемычки из положительный ряд к основному ряду (рядом с синей линией). Как только ты снимите желтую перемычку с плюса питания, есть ток не течет к базе.Это заставляет транзистор выключиться и ток не может течь через светодиод. Как мы увидим позже, очень через резистор 100 кОм протекает небольшой ток. Это очень важно потому что это означает, что мы можем контролировать большой ток в одной части цепи (ток, протекающий через светодиод) только с небольшим током от Вход.

Вернуться к закону Ома

Мы хотим использовать закон Ома, чтобы найти ток на пути от входа к базе транзистора и ток, протекающий через светодиод.Для этого нам нужно использовать два основных факты о конкретных транзисторах, которые мы используем:

1.) Если транзистор включен, тогда базовое напряжение на 0,7 вольт выше, чем напряжение эмиттера.

2.) Если транзистор включен, напряжение коллектора на 1,6 вольт выше, чем напряжение эмиттера.

Итак, когда резистор 100 кОм подключен к 5 В постоянного тока, схема будет выглядеть так:

Таким образом, ток, протекающий через резистор 100 кОм, равен (5-0.7) / 100000 = 0,000043 А = 0,043 мА.

Ток, протекающий через резистор 220 Ом, равен (3,1 — 1,6) / 220 = 0,0068 А = 6,8 мА.

Если мы хотим, чтобы ток протекал больше через светодиод мы можем использовать меньший резистор (вместо 220) и мы будет получать больше тока через светодиод без изменения величины тока который идет от входной линии к базовому резистору 100 кОм. Это означает, что мы можем контролировать вещи, которые используют большая мощность (например, электродвигатели) с дешевыми транзисторными схемами малой мощности. Скоро вы узнаете, как использовать компьютер для управления событиями в реальном мире. Несмотря на то Выходы стандартного компьютера под управлением Windows не могут обеспечить достаточный ток для включения света и двигателей включения и выключения, компьютер может включать и выключать транзисторы (поскольку для этого требуется слабый ток) и Транзисторы могут управлять большим током для ламп и двигателей. Эта концепция называется усилением и представляет собой фундаментальную концепцию компьютерного интерфейса для эксперименты в реальном мире.

Примечание :
Это руководство в значительной степени основано на том, что изначально появилось на несуществующем веб-сайте www.iguanalabs.com. (Посмертное спасибо ребятам из лаборатории игуаны).

Разница между свойствами резистора, индуктора и конденсатора

Разница между резистором, индуктором и конденсатором

Мы знаем, что есть три важных пассивных элемента, которые широко используются в электрической цепи, а также в электронной схеме: резистор, индуктор и конденсатор.Большинство электрических и электронных схем состоит из резистора, катушки индуктивности и конденсатора. В этом посте мы собираемся обсудить разницу между свойствами резистора, индуктора и конденсатора , что поможет вам узнать больше об этих компонентах. Как инженер-электрик или электронщик, вы должны хорошо разбираться в резисторе, катушке индуктивности и конденсаторе.

Сравнение свойств резистора, индуктора и конденсатора:


Резистор в основном противодействует потоку Текущий.	Индуктор в основном противостоит изменениям в ток, протекающий через него.	Конденсатор в основном хранит электрическую энергия на короткое время.
Резистор не может хранить электрическую энергию.	Индуктор может хранить электрическую энергию в виде магнитного поля.	Конденсатор может хранить электрическую энергию в виде заряда.
Резистор может блокировать как переменный, так и постоянный ток.	Индуктор может блокировать только переменный ток.	Конденсатор может блокировать только постоянный ток.
Резистор вызывает потерю электроэнергии	Индуктор не создает электрические потеря мощности.	Конденсатор не создает электрические потеря мощности.
Противодействие протеканию тока резистор не зависит от приложенной частоты.	Противодействие протеканию тока индуктор зависит от применяемой частоты.	Противодействие протеканию тока конденсатор зависит от применяемой частоты.
Резистор может выделять тепло.	Индуктор не может выделять тепло.	Конденсатор не может выделять тепло.
Резистор не имеет реактивного сопротивления.	Индуктор имеет индуктивное сопротивление. свойство.	Конденсатор имеет емкостное реактивное сопротивление. свойство.
Резистор создает единичную мощность фактор.	Индуктор создает отстающую мощность фактор.	Конденсатор создает ведущую мощность фактор.
Резистор не может создать фазу разница между током и напряжением.	Индуктор может создавать фазу разница между током и напряжением.	Конденсатор может создавать фазу разница между током и напряжением.
Единица сопротивления — Ом.	Единица индуктивности — Генри.	Единица измерения емкости — фарады.
Резистор не может улучшить мощность фактор.	Индуктор можно использовать для улучшение коэффициента мощности для емкостной нагрузки.	Конденсатор можно использовать для улучшение коэффициента мощности для индуктивной нагрузки.

Читайте также:

Свойства резистора:

Резистор — это элемент, который может противодействовать прохождению тока в электрической или электронной схеме.
Резистор называется пассивным элементом , потому что он не нуждается в источнике питания или смещении для своей работы. Активный элемент, такой как транзистор, нуждается в источнике питания или смещении для своей работы, но пассивные элементы не нуждаются в источнике питания для своей работы.
Резистор является двунаправленным элементом , поскольку он позволяет протекать через него току в обоих направлениях.
Как правило, резистор показывает свойства линейной проводимости, если температура постоянна, что означает, что если мы увеличиваем напряжение на нем, поток тока также увеличивается в соответствии с напряжением.Также доступны нелинейные резисторы .

Резистор может терять электроэнергию, выделяя тепло при подключении к электрической или электронной схеме. Свойство резистора называется сопротивлением. Действие резистора в цепи переменного тока такое же, как и в цепи постоянного тока.

Резистор не имеет свойства накапливать электрическую энергию. Напряжение и ток всегда в одной и той же фазе для чисто резистивной цепи. Резистор не создает никакого запаздывающего или опережающего коэффициента мощности, коэффициент мощности чисто резистивной цепи всегда равен единице.Поскольку резистор может выделять тепло, это свойство используется для обогрева.

Символ резистора:

Свойства индуктора:

Индуктор — это не что иное, как катушка с проволокой, которая препятствует любому изменению тока, протекающего через нее. Индуктор также является пассивным элементом, для работы которого не требуется источник питания или смещение. Индуктор представляет собой двунаправленный элемент, который позволяет току проходить через него в обоих направлениях.
В индукторе не происходит потерь электроэнергии. Свойство индуктора называется индуктивностью. Индуктор может противодействовать прохождению электрического тока, создавая самоиндукцию. В цепи постоянного тока отсутствует свойство индуктивности. Катушка индуктивности создает запаздывающий коэффициент мощности при включении в цепь переменного тока.
Ток отстает от напряжения, когда он протекает через катушку индуктивности. Катушка индуктивности может накапливать электрическую энергию в виде магнитного поля. Индуктор не может выделять тепло, как резистор.

Символ индуктора:

Свойства конденсатора:

Конденсатор — это элемент , который может накапливать электрическую энергию в течение короткого времени в виде заряда.
Конденсатор представляет собой пассивный элемент , который не требует источника питания или смещения для своей работы.
Конденсатор также является двунаправленным элементом , который позволяет протекать через него току в обоих направлениях. Конденсатор не теряет электрическую мощность.Свойство конденсатора называется емкостью. Конденсатор обеспечивает высокое сопротивление в цепи постоянного тока и низкое сопротивление в цепи переменного тока. Свойство реактивного сопротивления конденсатора зависит от частоты, приложенной к конденсатору.
Конденсатор создает опережающий коэффициент мощности при включении в цепь переменного тока. Ток опережает напряжение, когда он протекает через конденсатор. Поскольку конденсатор создает ведущий коэффициент мощности, поэтому он используется для улучшения коэффициента мощности.Конденсатор может блокировать постоянный ток, но допускает переменный ток.

Символ конденсатора:

Читайте также:

Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.
Разница между активными и пассивными компонентами
Все электронные компоненты можно условно разделить на два класса, а именно активных компонентов и пассивных компонентов. Эти компоненты диаметрально отличаются друг от друга по своим функциональным свойствам и принципу действия.В этой статье мы узнаем о различных типах активных и пассивных компонентов, а также рассмотрим разницу между активными и пассивными устройствами . Но, прежде чем понять, насколько они отличаются друг от друга, важно понять, что означает каждый компонент и как они работают, поэтому давайте начнем с активных компонентов.
Что такое активные компоненты?
Активные компоненты — это устройства , которые могут усиливать электрический сигнал и вырабатывать энергию .Любой характеристический активный компонент будет содержать генератор, транзистор или интегральную схему. Активный компонент в устройствах работает как цепь переменного тока. Это помогает устройству увеличить мощность и напряжение. Этот компонент может выполнять свои операции, потому что он питается от источника электричества. Все активные компоненты требуют некоторого источника энергии, который обычно извлекается из цепи постоянного тока.
Пример активных компонентов
Активные компоненты по своим характеристикам полагаются на внешние источники для своей работы.У них есть возможность увеличить и добавить больше мощности в схему. Ниже приведены различных типов активных компонентов .
Транзисторы:
Транзисторы
используются для усиления тока, принимая небольшое напряжение энергии и давая больший выход энергии. Это полупроводниковое устройство является одним из наиболее важных компонентов, которые можно найти во многих схемах. Самыми популярными и часто используемыми транзисторами являются BC547, 2N2222 и BC557.Они могут быть индивидуальными или упакованными вместе в зависимости от конструкции устройства. Чаще всего используются транзисторы. Они имеют множество функций, включая регулирование напряжения, усиление, регулировку сигналов и т. Д.
Выпрямители с кремниевым управлением (SCR):
Выпрямители с кремниевым управлением
или для краткости тиристоры — это тип переключателя силовой электроники. Он имеет три терминала, которые называются анодом, катодом и затвором.По умолчанию переключатель разомкнут, и ток между клеммами анода и катода SCR не течет. Когда на вывод затвора подается небольшой ток, переключатель замыкается, и между выводами анода и катода может проходить большой ток. Использование тиристора / SCR очень похоже на тиристор BJT (транзистор). Переключаемая нагрузка подключается между анодом и катодом, и тиристор можно включать или выключать, подав ток затвора на штырь затвора тиристоров.Самыми популярными и часто используемыми тиристорами являются 2N2324 и 2N1595.
Что такое пассивные компоненты?
Пассивные компоненты не могут управлять электрическим током , используя второй электрический сигнал. Некоторыми важными пассивными компонентами являются конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности и трансформаторы. Пассивным компонентам не требуется энергия для работы, исключая цепь переменного тока. В отличие от активного компонента, они не могут увеличить мощность сигнала, а также не могут его усилить.Есть в основном два типа пассивных компонентов, а именно .
С потерями или рассеиванием : Они не могут поглощать мощность от внешней цепи. Резисторы являются примером пассивных компонентов с потерями.
Lossless : У них нет входного или выходного потока чистого уровня. Несколько примеров компонентов без потерь — это катушки индуктивности, трансформаторы и гираторы.
Большинство пассивных компонентов состоят из двух клемм и обычно называются двухпортовыми клеммами .Обычно они соблюдают стандарты взаимности. Примерами двухпортовой сети являются транзисторы и электронные фильтры. В некоторых пассивных компонентах также используется схемная архитектура, такая как резисторы, катушки индуктивности, источники напряжения и тока.
Примеры пассивных компонентов С другой стороны, пассивные компоненты
не требуют для работы какого-либо внешнего источника энергии. Они рассеивают энергию внутри цепи. Ниже приведены наиболее распространенные пассивные компоненты.
Конденсаторы:
Конденсаторы могут накапливать энергию в электрическом поле, расположенном между пластинами. Они обычно используются в электронных схемах для хранения. Их также можно использовать в схемах фильтров для различения высокочастотных и низкочастотных сигналов. Конденсаторы в основном можно разделить на керамические конденсаторы, электролитические конденсаторы, майларовые конденсаторы и конденсаторы с рейтингом X. Вы также можете прочитать эту статью о конденсаторах, чтобы понять основы конденсатора, его типы и области применения.

Резисторы:
Как следует из названия, их работа заключается в сопротивлении или противодействии течению тока. Они предназначены для управления прохождением электрического тока в цепи, автоматически понижая напряжение в устройстве. Вы также можете прочитать эту статью о резисторах, чтобы понять основы резисторов, их типы и области применения.
Катушки индуктивности:
Их также можно использовать для хранения энергии и доставки заряда.В пределах параметров цепи индукторы имеют очень высокий импеданс на переменном токе и очень маленький импеданс на постоянном токе. Катушки индуктивности очень часто встречаются в цепях источников питания, таких как преобразователи переменного / постоянного тока, цепи SMPS и т. Д. Вы также можете прочитать эту статью о индукторах, чтобы понять основы индукторов, их типы и применения.

Диоды:
Диоды — это крошечные активные компоненты, которые используются для направления потока энергии в пределах схемы.Функция диода чрезвычайно важна, потому что он контролирует поток энергии, предотвращая повреждение, которое может быть вызвано плохим потоком энергии. Наиболее популярными и часто используемыми диодами являются выпрямительный диод 1N4007, стабилитрон 1N4732A 4,7 В и диод Шоттки 1N5817. Вы можете прочитать эту статью о диодах, чтобы узнать больше об основах диодов, их типах, характеристиках и т. Д.
Различия между активными и пассивными компонентами
Теперь, когда мы разобрались с активными и пассивными устройствами и их типами, давайте проведем сравнение между активными и пассивными компонентами на основе определенных параметров, как определено ниже
1) Источник энергии — Активным компонентам требуется дополнительный источник энергии.В случае пассивных компонентов для их работы не требуется дополнительных источников энергии. Резистор работает сам по себе, не требуя определенного напряжения.
2) Энергия: Активные компоненты вырабатывают энергию в виде напряжения или тока, но пассивные компоненты — это те устройства, которые накапливают энергию, например, конденсатор, накапливают ее энергию в виде электрического поля, а катушка индуктивности сохраняет свою энергию в виде магнитное поле.
3) Линейность : Пассивные компоненты линейны, а активные компоненты нелинейны.Это означает, что в пассивном компоненте, таком как резистор, падение напряжения будет линейно относительно его значения сопротивления в соответствии с законом Ома. В транзисторе или других активных компонентах выходной коэффициент усиления не будет линейным.
4) Прирост мощности: Активные компоненты могут обеспечивать прирост мощности, тогда как в случае пассивных компонентов возможность усиления мощности отсутствует.
5) Управление током : Активный компонент, как следует из названия, может легко управлять потоком тока.Та же задача не может быть выполнена пассивным компонентом.
6) Внешний источник : Активным компонентам, как было показано ранее, требуется дополнительный источник для управления и поддержки их операций, но в случае пассивных компонентов внешний источник не требуется.
Рубрика: Рубрика:Разное
Навигация по записям
« Почему мигает свет в доме: Почему моргает свет? Причины и способы их решения
Электросчетчик меркурий двухтарифный: Счетчик электроэнергии Меркурий 200.02 однофазный многотарифный, 5(60), кл.точ. 1.0, D, ЖКИ, CAN 2 Тарифа МСК (200.02 2 Тарифа МСК) »
Читайте также
Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна
Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков
Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Антенна
Настройка
Подключение
Радиолюбителям
Ремонт
Ресивер
Своими руками
Усилитель
Установка
Разное

© 2019 Мир антенн. Все права защищены.
Карта сайта