Giải thích các mạch điện tử cơ bản - Hướng dẫn cho người mới bắt đầu về điện tử

Bài viết dưới đây thảo luận toàn diện tất cả các sự kiện, lý thuyết và thông tin cơ bản liên quan đến cách làm việc và sử dụng các linh kiện điện tử phổ biến như điện trở, tụ điện, bóng bán dẫn, MOSFET, UJT, triac, SCR.

Các mạch điện tử cơ bản nhỏ khác nhau được giải thích ở đây có thể được áp dụng hiệu quả như khu nhà hoặc các mô-đun để tạo mạch nhiều tầng, bằng cách tích hợp các thiết kế với nhau.

Chúng tôi sẽ bắt đầu các hướng dẫn với điện trở và cố gắng hiểu về cách làm việc và ứng dụng của chúng.

Nhưng trước khi chúng ta bắt đầu, hãy nhanh chóng tóm tắt các ký hiệu điện tử khác nhau sẽ được sử dụng trong các sơ đồ bài viết này.

Cách hoạt động của điện trở

Các chức năng của điện trở là cung cấp khả năng chống lại dòng điện. Đơn vị của điện trở là Ohm.

Khi đặt hiệu điện thế 1 V qua điện trở 1 Ohm, dòng điện 1 Ampe sẽ bị cưỡng bức chạy qua, theo định luật Ohm.

Điện áp (V) hoạt động giống như hiệu điện thế trên một điện trở (R)

Dòng điện (I) tạo thành dòng chuyển động của các electron qua điện trở (R).

Nếu chúng ta biết giá trị của 3 phần tử V, I và R bất kỳ, thì giá trị của phần tử chưa biết thứ 3 có thể dễ dàng tính được bằng cách sử dụng định luật Ôm sau:

V = I x R, hoặc I = V / R, hoặc R = V / I

Khi dòng điện chạy qua một điện trở, nó sẽ tiêu tán công suất, có thể được tính theo công thức sau:

P = V X I hoặc P = I^haix R

Kết quả từ công thức trên sẽ là Watts, có nghĩa là đơn vị công suất là watt.

Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng tất cả các phần tử trong công thức được biểu thị bằng các đơn vị tiêu chuẩn. Ví dụ, nếu chúng ta sử dụng milivolt, thì nó phải được chuyển đổi thành vôn, tương tự miliampe phải được chuyển đổi thành Ampe và miliohm hoặc kiloOhm phải được chuyển đổi thành Ohms trong khi nhập các giá trị trong công thức.

Đối với hầu hết các ứng dụng, công suất của điện trở là 1/4 watt 5% trừ khi có quy định khác cho các trường hợp đặc biệt khi dòng điện đặc biệt cao.

Điện trở trong kết nối nối tiếp và song song

Giá trị điện trở có thể được điều chỉnh thành các giá trị tùy chỉnh khác nhau bằng cách thêm các giá trị khác nhau trong mạng nối tiếp hoặc song song. Tuy nhiên, các giá trị kết quả của các mạng này phải được tính toán chính xác thông qua các công thức như dưới đây:

Cách sử dụng điện trở

Một điện trở thường được sử dụng để giới hạn hiện tại thông qua tải nối tiếp như đèn, đèn LED, hệ thống âm thanh, bóng bán dẫn, v.v. để bảo vệ các thiết bị dễ bị tổn thương này khỏi các tình huống quá dòng.

Trong ví dụ trên, hiện tại mặc dù đèn LED có thể được tính toán bằng cách sử dụng định luật Ohm. Tuy nhiên, đèn LED có thể không bắt đầu sáng đúng cách cho đến khi áp dụng mức điện áp thuận tối thiểu của nó, có thể nằm trong khoảng từ 2 V đến 2,5 V (đối với đèn LED ĐỎ), do đó, công thức có thể được áp dụng để tính dòng điện qua đèn LED sẽ là

I = (6 - 2) / R

Dải phân cách tiềm năng

Điện trở có thể được sử dụng như ngăn cách tiềm năng , để giảm điện áp cung cấp xuống mức thấp hơn mong muốn, như thể hiện trong sơ đồ sau:

Tuy nhiên, các bộ chia điện trở như vậy có thể được sử dụng để tạo điện áp chuẩn, chỉ dành cho các nguồn trở kháng cao. Đầu ra không thể được sử dụng cho tải vận hành trực tiếp, vì các điện trở liên quan sẽ làm cho dòng điện thấp đáng kể.

Mạch cầu Wheatstone

Mạng cầu mì đá là một mạch được sử dụng để đo các giá trị điện trở với độ chính xác cao.

Mạch cơ bản của mạng cầu mìsone được trình bày dưới đây:

Chi tiết hoạt động của cầu đá mì và cách tìm kết quả chính xác bằng mạng này được giải thích trong sơ đồ trên.

Mạch cầu Wheatstone chính xác

Mạch cầu bằng đá mì được hiển thị trong hình bên cạnh cho phép người dùng đo giá trị của một điện trở không xác định (R3) với độ chính xác rất cao. Đối với điều này, đánh giá của các điện trở đã biết R1 và R2 cũng cần phải chính xác (loại 1%). R4 phải là một chiết áp, có thể được hiệu chuẩn chính xác cho các số đọc dự định. R5 có thể là một giá trị đặt trước, được định vị như một bộ ổn định dòng điện từ nguồn điện. Điện trở R6 và công tắc S1 hoạt động giống như mạng shunt để đảm bảo bảo vệ đầy đủ cho đồng hồ M1. Để bắt đầu quy trình thử nghiệm, người dùng phải điều chỉnh R4 cho đến khi thu được số đọc 0 trên đồng hồ M1. Điều kiện là, R3 sẽ bằng điều chỉnh của R4. Trong trường hợp R1 không giống với R2, thì công thức sau có thể được sử dụng để xác định giá trị của R3. R3 = (R1 x R4) / R2

Tụ điện

Tụ điện hoạt động bằng cách lưu trữ điện tích trong một vài tấm bên trong, chúng cũng tạo thành các dây dẫn đầu cuối của phần tử. Đơn vị đo của tụ điện là Farad.

Tụ điện được đánh giá ở 1 Farad khi được kết nối qua nguồn cung cấp 1 vôn sẽ có thể lưu trữ điện tích 6,28 x 10¹⁸các electron.

Tuy nhiên, trong thực tế điện tử, tụ điện trong Farads được coi là quá lớn và không bao giờ được sử dụng. Thay vào đó, các đơn vị tụ điện nhỏ hơn nhiều được sử dụng như picofarad (pF), nanofarad (nF) và microfarad (uF).

Mối quan hệ giữa các đơn vị trên có thể được hiểu từ bảng sau và điều này cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi đơn vị này thành đơn vị khác.

• 1 Farad = 1 F
• 1 microfarad = 1 uF = 10^-6F
• 1 nanofarad = 1 nF = 10^-9F
• 1 picofarad = 1 pF = 10^-12F
• 1 uF = 1000 nF = 1000000 pF

Sạc và Xả tụ điện

Tụ điện sẽ ngay lập tức sạc khi các dây dẫn của nó được kết nối với nguồn điện áp thích hợp.

Các quá trình sạc có thể bị trì hoãn hoặc làm chậm hơn bằng cách thêm một điện trở nối tiếp với đầu vào nguồn cung cấp, như được mô tả trong các sơ đồ trên.

Quá trình phóng điện cũng diễn ra tương tự nhưng theo cách ngược lại. Tụ điện sẽ ngay lập tức phóng điện khi các dây dẫn của nó được nối tắt với nhau. Quá trình phóng điện có thể được làm chậm lại tương ứng bằng cách thêm một điện trở mắc nối tiếp với các dây dẫn.

Tụ điện trong loạt

Các tụ điện có thể được thêm nối tiếp bằng cách kết nối các dây dẫn của chúng với nhau như hình dưới đây. Đối với tụ điện phân cực, kết nối phải sao cho cực dương của tụ điện này kết nối với cực âm của tụ điện kia, v.v. Đối với tụ điện không phân cực, các dây dẫn có thể được nối theo bất kỳ cách nào.

Khi mắc nối tiếp, giá trị điện dung giảm, ví dụ khi mắc nối tiếp hai tụ điện 1 uF, giá trị kết quả trở thành 0,5 uF. Điều này dường như chỉ ngược lại với điện trở.

Khi mắc nối tiếp, nó sẽ cộng thêm định mức điện áp hoặc giá trị điện áp đánh thủng của các tụ điện. Ví dụ, khi hai tụ điện định mức 25 V được mắc nối tiếp, phạm vi chịu đựng điện áp của chúng cộng lại và tăng lên 50 V

Tụ điện song song

Các tụ điện cũng có thể được kết nối song song bằng cách nối chung các dây dẫn của chúng, như thể hiện trong sơ đồ trên. Đối với tụ điện phân cực, các đầu nối có cực tương tự phải được kết nối với nhau, đối với nắp không phân cực có thể bỏ qua hạn chế này. Khi mắc song song, tổng giá trị của tụ điện tăng lên, điều này ngược lại trong trường hợp điện trở.

Quan trọng: Tụ điện tích điện có thể giữ điện tích giữa các cực của nó trong một thời gian dài. Nếu điện áp đủ cao trong khoảng 100 V và cao hơn có thể gây sốc nếu chạm vào dây dẫn. Các mức điện áp nhỏ hơn có thể có đủ công suất để làm tan chảy một miếng kim loại nhỏ khi kim loại được đưa vào giữa các dây dẫn của tụ điện.

Cách sử dụng tụ điện

Lọc tín hiệu : Một tụ điện có thể được sử dụng để lọc điện áp theo một số cách. Khi được kết nối qua nguồn AC, nó có thể làm suy giảm tín hiệu bằng cách nối đất một số nội dung của nó và cho phép giá trị trung bình chấp nhận được ở đầu ra.

Chặn DC: Một tụ điện có thể được sử dụng trong kết nối nối tiếp để chặn điện áp một chiều và truyền nội dung xoay chiều hoặc một chiều xung qua nó. Tính năng này cho phép thiết bị âm thanh sử dụng tụ điện tại các kết nối đầu vào / đầu ra của chúng để cho phép truyền các tần số âm thanh và ngăn điện áp DC không mong muốn đi vào đường khuếch đại.

Bộ lọc nguồn điện: Tụ điện cũng hoạt động như Bộ lọc nguồn DC trong các mạch cung cấp điện. Trong nguồn điện, sau khi chỉnh lưu tín hiệu AC, DC kết quả có thể chứa đầy dao động gợn sóng. Một tụ điện có giá trị lớn được kết nối qua điện áp gợn sóng này dẫn đến việc lọc một lượng đáng kể làm cho DC dao động trở thành DC không đổi với các gợn sóng giảm xuống một lượng như được xác định bởi giá trị của tụ điện.

Cách tạo người tích hợp

Chức năng của mạch tích phân là định hình tín hiệu sóng vuông thành dạng sóng tam giác, thông qua điện trở, tụ điện hoặc Mạng RC , như trong hình trên. Ở đây chúng ta có thể thấy điện trở ở phía đầu vào, và được kết nối nối tiếp với đường dây, trong khi tụ điện được kết nối ở phía đầu ra, qua đầu ra điện trở và đường nối đất.

Các thành phần RC hoạt động giống như một phần tử không đổi thời gian trong mạch, mà tích của nó phải cao hơn 10 lần so với chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Nếu không, nó có thể làm giảm biên độ của sóng tam giác đầu ra. Trong điều kiện như vậy, mạch sẽ hoạt động giống như một bộ lọc thông thấp chặn các đầu vào tần số cao.

Cách tạo ra sự khác biệt

Chức năng của mạch phân biệt là chuyển đổi tín hiệu đầu vào dạng sóng vuông thành dạng sóng nhọn có dạng sóng tăng mạnh và dạng sóng giảm chậm. Giá trị của hằng số thời gian RC trong trường hợp này phải bằng 1/10 chu kỳ đầu vào. Các mạch phân biệt thường được sử dụng để tạo ra các xung kích hoạt ngắn và sắc nét.

Hiểu điốt và bộ chỉnh lưu

Điốt và bộ chỉnh lưu được phân loại theo Thiết bị bán dẫn , được thiết kế để chỉ truyền dòng điện theo một hướng xác định trong khi chặn dòng điện từ hướng ngược lại. Tuy nhiên, một diode hoặc mô-đun dựa trên diode sẽ không bắt đầu truyền dòng điện hoặc dẫn điện cho đến khi đạt được mức điện áp thuận tối thiểu cần thiết. Ví dụ, một diode silicon sẽ chỉ dẫn điện khi điện áp đặt trên 0,6 V, trong khi một diode germani sẽ dẫn điện ở mức tối thiểu là 0,3 V. Nếu hai điốt được nối nối tiếp thì yêu cầu điện áp thuận này cũng sẽ tăng gấp đôi lên 1,2 V, và như thế.

Sử dụng điốt làm giọt điện áp

Như chúng ta đã thảo luận trong phần trước, điốt cần khoảng 0,6 V để bắt đầu dẫn điện, điều này cũng có nghĩa là điốt sẽ giảm mức điện áp này trên đầu ra và mặt đất của nó. Ví dụ, nếu 1 V được áp dụng, điốt sẽ tạo ra 1 - 0,6 = 0,4 V tại cực âm của nó.

Tính năng này cho phép điốt được sử dụng như ống nhỏ giọt điện áp . Bất kỳ sự sụt giảm điện áp mong muốn nào đều có thể đạt được bằng cách kết nối số lượng điốt tương ứng trong chuỗi. Do đó, nếu 4 điốt được mắc nối tiếp, nó sẽ tạo ra tổng trừ 0,6 x 4 = 2,4 V ở đầu ra, v.v.

Công thức tính điều này được đưa ra dưới đây:

Điện áp đầu ra = Điện áp đầu vào - (không có điốt x 0,6)

Sử dụng Diode làm bộ điều chỉnh điện áp

Điốt do tính năng giảm điện áp thuận của chúng cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện áp chuẩn ổn định, như thể hiện trong sơ đồ liền kề. Điện áp đầu ra có thể được tính theo công thức sau:

R1 = (Vin - Vout) / I

Đảm bảo sử dụng xếp hạng công suất thích hợp cho các thành phần D1 và R1 theo công suất của tải. Chúng phải được đánh giá cao hơn ít nhất hai lần so với tải.

Bộ chuyển đổi sóng hình tam giác sang hình sin

Điốt cũng có thể hoạt động như bộ chuyển đổi sóng tam giác sang sóng sin , như được chỉ ra trong sơ đồ trên. Biên độ của sóng sin đầu ra sẽ phụ thuộc vào số lượng điốt mắc nối tiếp với D1 và D2.

Vôn kế đọc đỉnh

Điốt cũng có thể được cấu hình để đọc điện áp đỉnh trên vôn kế. Ở đây, diode hoạt động giống như một bộ chỉnh lưu nửa sóng, cho phép một nửa chu kỳ tần số sạc tụ điện C1 đến giá trị đỉnh của điện áp đầu vào. Máy đo sau đó hiển thị giá trị đỉnh này thông qua độ lệch của nó.

Bảo vệ phân cực ngược

Đây là một trong những ứng dụng rất phổ biến của diode, nó sử dụng một diode để bảo vệ mạch khỏi kết nối nguồn cung cấp ngược ngẫu nhiên.

Back EMF và Bộ bảo vệ thoáng qua

Khi tải cảm ứng được chuyển qua trình điều khiển bóng bán dẫn hoặc IC, tùy thuộc vào giá trị điện cảm của nó, tải cảm ứng này có thể tạo ra điện áp cao trở lại EMF, còn được gọi là quá độ ngược, có thể có tiềm năng gây ra sự phá hủy tức thời của bóng bán dẫn trình điều khiển hoặc vi mạch. Một diode đặt song song với tải có thể dễ dàng tránh được tình huống này. Điốt trong loại cấu hình này được gọi là điốt tự do.

Trong ứng dụng bộ bảo vệ thoáng qua, một diode thường được kết nối qua tải cảm ứng để cho phép bỏ qua quá độ ngược từ chuyển mạch cảm ứng qua diode.

Điều này làm vô hiệu hóa xung đột, hoặc quá độ bằng cách làm ngắn mạch nó qua diode. Nếu diode không được sử dụng, quá độ EMF phía sau sẽ đi qua bóng bán dẫn điều khiển hoặc mạch theo hướng ngược lại, gây ra hư hỏng ngay lập tức cho thiết bị.

Bảo vệ đồng hồ

Máy đo cuộn dây chuyển động có thể là một thiết bị rất nhạy cảm, có thể bị hỏng nặng nếu đầu vào nguồn cung cấp bị đảo ngược. Một diode được kết nối song song có thể bảo vệ đồng hồ khỏi tình huống này.

Máy cắt dạng sóng

Một diode có thể được sử dụng để cắt và cắt các đỉnh của dạng sóng, như thể hiện trong sơ đồ trên, và tạo ra một đầu ra với dạng sóng có giá trị trung bình giảm. Điện trở R2 có thể là một cái nồi để điều chỉnh mức cắt.

Full wave Clipper

Mạch clipper đầu tiên có khả năng cắt phần tích cực của dạng sóng. Để cho phép cắt cả hai đầu của dạng sóng đầu vào, hai điốt có thể được sử dụng song song với cực tính đối diện, như được hiển thị ở trên.

Bộ chỉnh lưu nửa sóng

Khi một diode được sử dụng làm bộ chỉnh lưu nửa sóng với đầu vào AC, nó chặn nửa chu kỳ ngược chiều AC đầu vào và chỉ cho phép nửa kia đi qua nó, tạo ra đầu ra nửa chu kỳ sóng, do đó có tên là bộ chỉnh lưu nửa sóng.

Vì nửa chu kỳ AC bị diode loại bỏ, đầu ra trở thành DC và mạch còn được gọi là mạch chuyển đổi DC nửa sóng. Nếu không có tụ lọc, đầu ra sẽ là một nửa sóng DC.

Sơ đồ trước có thể được sửa đổi bằng cách sử dụng hai điốt, để có được hai đầu ra riêng biệt với các nửa đối diện của AC được chỉnh lưu thành các cực DC tương ứng.

Bộ chỉnh lưu toàn sóng

Công cụ trực tuyến toàn sóng hoặc chỉnh lưu cầu là một mạch được xây dựng bằng cách sử dụng 4 điốt chỉnh lưu trong một cấu hình bắc cầu, như được mô tả trong hình trên. Điểm đặc biệt của mạch chỉnh lưu cầu này là nó có thể chuyển đổi cả nửa chu kỳ dương và âm của đầu vào thành đầu ra một chiều toàn sóng.

DC tạo xung ở đầu ra của cây cầu sẽ có tần số gấp đôi tần số của AC đầu vào do bao gồm các xung nửa chu kỳ âm và dương thành một chuỗi xung dương duy nhất.

Mô-đun bộ nhân đôi điện áp

Điốt cũng có thể được thực hiện như điện áp gấp đôi bằng cách ghép nối tiếp một vài điốt với một vài tụ điện. Đầu vào phải ở dạng xung DC hoặc xoay chiều, điều này khiến đầu ra tạo ra điện áp nhiều hơn đầu vào khoảng hai lần. Tần số xung đầu vào có thể từ IC 555 dao động .

Bộ tách đôi điện áp sử dụng bộ chỉnh lưu cầu

Bộ nghi ngờ điện áp một chiều đến một chiều cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ chỉnh lưu cầu và một vài tụ điện lọc, như thể hiện trong sơ đồ trên. Sử dụng bộ chỉnh lưu cầu sẽ mang lại hiệu quả cao hơn về hiệu ứng nhân đôi về dòng điện so với bộ lưỡng lưu nối tầng trước đây.

Điện áp bốn lần

Ở trên đã giải thích nhân điện áp Các mạch được thiết kế để tạo ra đầu ra nhiều hơn gấp 2 lần so với mức đỉnh đầu vào, tuy nhiên, nếu một ứng dụng cần các mức nhân thậm chí cao hơn theo thứ tự điện áp nhiều hơn 4 lần thì có thể áp dụng mạch bốn mạch điện áp này.

Ở đây, mạch được thực hiện bằng cách sử dụng 4 số điốt xếp tầng và tụ điện để nhận được điện áp ở đầu ra gấp 4 lần so với đỉnh tần số đầu vào.

Diode HOẶC Cổng

Điốt có thể được nối dây để bắt chước cổng logic HOẶC bằng cách sử dụng mạch như hình trên. Bảng sự thật liền kề hiển thị logic đầu ra đáp ứng với sự kết hợp của hai đầu vào logic.

Cổng NOR sử dụng Điốt

Cũng giống như cổng OR, cổng NOR cũng có thể được tái tạo bằng cách sử dụng một vài điốt như hình trên.

Cổng AND Cổng NAND sử dụng Điốt

Cũng có thể thực hiện các cổng logic khác như cổng AND và cổng NAND bằng cách sử dụng điốt như được trình bày trong các sơ đồ trên. Các bảng sự thật được hiển thị bên cạnh các sơ đồ cung cấp phản hồi logic được yêu cầu chính xác từ các thiết lập.

Mô-đun mạch điốt Zener

Sự khác biệt giữa bộ chỉnh lưu và điốt zener nghĩa là, một diode chỉnh lưu sẽ luôn chặn điện thế DC ngược, trong khi một diode zener sẽ chỉ chặn điện thế DC ngược cho đến khi đạt đến ngưỡng đánh thủng của nó (giá trị điện áp zener), sau đó nó sẽ chuyển sang BẬT hoàn toàn và cho phép DC đi qua thông qua nó hoàn toàn.

Theo chiều thuận, một zener sẽ hoạt động tương tự như một diode chỉnh lưu và sẽ cho phép điện áp dẫn khi đạt đến điện áp thuận tối thiểu là 0,6 V. Do đó, diode zener có thể được định nghĩa là một công tắc nhạy cảm với điện áp, dẫn và chuyển ON khi đạt đến ngưỡng điện áp cụ thể như được xác định bởi giá trị đánh thủng của zener.

Ví dụ, một zener 4,7 V sẽ bắt đầu tiến hành theo thứ tự ngược lại ngay sau khi đạt đến 4,7 V, trong khi theo chiều thuận, nó sẽ chỉ cần một điện thế 0,6 V. Biểu đồ dưới đây tóm tắt nhanh chóng giải thích cho bạn.

Bộ điều chỉnh điện áp Zener

Một diode zener có thể được sử dụng để tạo đầu ra điện áp ổn định như thể hiện trong sơ đồ liền kề, bằng cách sử dụng một điện trở giới hạn. Điện trở giới hạn R1 giới hạn dòng tối đa có thể chịu được cho zener và bảo vệ nó khỏi bị cháy do quá dòng.

Mô-đun chỉ báo điện áp

Vì điốt zener có sẵn với nhiều mức điện áp đánh thủng khác nhau, nên cơ sở này có thể được áp dụng để tạo ra một thiết bị hiệu quả nhưng đơn giản chỉ thị điện áp sử dụng định mức zener thích hợp như trong sơ đồ trên.

Bộ dịch chuyển điện áp

Điốt Zener cũng có thể được sử dụng để chuyển mức điện áp sang một số mức khác, bằng cách sử dụng các giá trị điốt zener phù hợp, theo nhu cầu của ứng dụng.

Clipper điện áp

Điốt Zener là một công tắc điều khiển điện áp có thể được áp dụng để cắt biên độ của dạng sóng AC xuống mức mong muốn thấp hơn tùy thuộc vào đánh giá sự cố của nó, như thể hiện trong sơ đồ trên.

Mô-đun mạch bán dẫn kết nối lưỡng cực (BJTs)

Bóng bán dẫn mối nối lưỡng cực hoặc BJT là một trong những thiết bị bán dẫn quan trọng nhất trong họ linh kiện điện tử, và nó tạo thành nền tảng cho hầu hết tất cả các mạch điện tử.

BJT là thiết bị bán dẫn đa năng có thể được cấu hình và điều chỉnh để thực hiện bất kỳ ứng dụng điện tử mong muốn nào.

Trong các đoạn sau đây là phần tổng hợp các mạch ứng dụng BJT có thể được sử dụng như các mô-đun mạch để xây dựng vô số ứng dụng mạch tùy chỉnh khác nhau, theo yêu cầu của người dùng.

Hãy cùng thảo luận chi tiết về chúng qua các thiết kế sau đây.

HOẶC Mô-đun cổng

Sử dụng một vài BJT và một số điện trở, một thiết kế cổng OR nhanh chóng có thể được thực hiện để triển khai OR đầu ra logic để đáp ứng với các kết hợp logic đầu vào khác nhau theo bảng sự thật được hiển thị trong sơ đồ trên.

Mô-đun cổng NOR

Với một số sửa đổi phù hợp, cấu hình cổng OR được giải thích ở trên có thể được chuyển đổi thành mạch cổng NOR để thực hiện các chức năng logic NOR được chỉ định.

Mô-đun cổng AND

Nếu bạn không có quyền truy cập nhanh vào IC logic cổng AND, thì có thể bạn có thể cấu hình một vài BJT để tạo mạch cổng logic AND và để thực hiện các chức năng logic AND được chỉ ra ở trên.

Mô-đun cổng NAND

Tính linh hoạt của BJT cho phép BJT tạo ra bất kỳ mạch chức năng logic mong muốn nào và Cổng NAND ứng dụng cũng không ngoại lệ. Một lần nữa, sử dụng một vài BJT, bạn có thể nhanh chóng xây dựng và thực thi một mạch cổng logic NAND như được mô tả trong hình trên.

Transistor làm công tắc

Như được chỉ ra trong sơ đồ trên a BJT có thể được sử dụng đơn giản như một công tắc DC để chuyển đổi ON / OF tải định mức phù hợp. Trong ví dụ minh họa, công tắc cơ học S1 bắt chước đầu vào logic cao hoặc thấp, điều này khiến BJT chuyển BẬT / TẮT đèn LED được kết nối. Vì một bóng bán dẫn NPN được hiển thị, kết nối tích cực của S1, làm cho công tắc BJT BẬT đèn LED ở mạch bên trái, trong khi ở mạch bên phải LED TẮT khi S1 được đặt ở vị trí tích cực của công tắc.

Biến tần điện áp

Một công tắc BJT như đã giải thích trong đoạn trước cũng có thể được nối dây như bộ nghịch lưu điện áp, nghĩa là để tạo ra phản ứng đầu ra ngược với phản ứng đầu vào. Trong ví dụ trên, đèn LED đầu ra sẽ BẬT khi không có điện áp tại điểm A và sẽ TẮT khi có điện áp tại điểm A.

Mô-đun Khuếch đại BJT

Một BJT có thể được cấu hình như một điện áp / dòng điện đơn giản bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu đầu vào nhỏ thành mức cao hơn nhiều, tương đương với điện áp nguồn được sử dụng. Sơ đồ được thể hiện trong sơ đồ sau

Mô-đun trình điều khiển chuyển tiếp BJT

Các bộ khuếch đại bóng bán dẫn giải thích ở trên có thể được sử dụng cho các ứng dụng như người lái xe tiếp sức , trong đó một rơ le điện áp cao hơn có thể được kích hoạt thông qua một điện áp tín hiệu đầu vào nhỏ như thể hiện trong hình ảnh cho trước. Rơ le có thể được kích hoạt để đáp ứng với tín hiệu đầu vào nhận được từ một thiết bị phát hiện hoặc cảm biến tín hiệu thấp cụ thể, như LDR , Cái mic cờ rô, CÂY CẦU , LM35 , nhiệt điện trở, siêu âm Vân vân.

Mô-đun điều khiển rơ le

Chỉ cần hai BJT có thể được kết nối như một tiếp sức chớp như trong hình dưới đây. Mạch sẽ xung relay ON / OFF ở một tốc độ cụ thể có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng hai biến trở R1 và R4.

Mô-đun điều khiển LED hiện tại không đổi

Nếu bạn đang tìm kiếm một mạch điều khiển dòng điện giá rẻ nhưng cực kỳ đáng tin cậy cho đèn LED của mình, bạn có thể nhanh chóng chế tạo nó bằng cách sử dụng cấu hình hai bóng bán dẫn như trong hình sau.

Mô-đun Khuếch đại âm thanh 3V

Điều này Bộ khuếch đại âm thanh 3 V có thể được áp dụng làm giai đoạn đầu ra cho bất kỳ hệ thống âm thanh nào như radio, micrô, máy trộn, báo động, v.v. Phần tử hoạt động chính là bóng bán dẫn Q1, trong khi các biến áp đầu ra đầu vào hoạt động giống như các giai đoạn bổ sung để tạo ra bộ khuếch đại âm thanh có độ lợi cao.

Mô-đun khuếch đại âm thanh hai giai đoạn

Để có mức khuếch đại cao hơn, có thể sử dụng bộ khuếch đại hai bóng bán dẫn như trong sơ đồ này. Ở đây, một bóng bán dẫn phụ được bao gồm ở phía đầu vào, mặc dù biến áp đầu vào đã được loại bỏ, giúp mạch điện trở nên nhỏ gọn và hiệu quả hơn.

Mô-đun Khuếch đại MIC

Hình ảnh dưới đây cho thấy một bộ tiền khuếch đại cơ bản mô-đun mạch, có thể được sử dụng với bất kỳ tiêu chuẩn nào điện tử MIC để nâng tín hiệu 2 mV nhỏ của nó lên mức 100 mV cao hơn hợp lý, có thể chỉ thích hợp để tích hợp với bộ khuếch đại công suất.

Mô-đun trộn âm thanh

Nếu bạn có một ứng dụng trong đó hai tín hiệu âm thanh khác nhau cần được trộn và kết hợp với nhau thành một đầu ra duy nhất, thì mạch sau sẽ hoạt động tốt. Nó sử dụng một BJT duy nhất và một vài điện trở để thực hiện. Hai điện trở biến đổi ở phía đầu vào xác định lượng tín hiệu có thể được trộn qua hai nguồn để khuếch đại ở các tỷ lệ mong muốn.

Mô-đun dao động đơn giản

An dao động thực sự là một bộ tạo tần số, có thể được sử dụng để tạo ra một giai điệu âm nhạc qua loa. Phiên bản đơn giản nhất của mạch dao động như vậy được trình bày dưới đây chỉ sử dụng một vài BJT. R3 điều khiển đầu ra tần số từ bộ dao động, điều này cũng thay đổi âm sắc của âm thanh trên loa.

Mô-đun dao động LC

Trong ví dụ trên, chúng ta đã học một bộ tạo dao động bóng bán dẫn RC. Hình ảnh sau đây giải thích một bóng bán dẫn đơn đơn giản, Dựa trên LC hoặc điện cảm, môđun mạch dao động dựa trên điện dung. Các chi tiết của cuộn cảm được cho trong sơ đồ. Cài đặt trước R1 có thể được sử dụng để thay đổi tần số âm từ bộ dao động.

Mạch nhịp

Chúng tôi đã nghiên cứu một vài máy đếm nhịp trước đó trong trang web, mạch nhịp hai bóng bán dẫn đơn giản được hiển thị bên dưới.

Thăm dò logic

ĐẾN mạch thăm dò logic là một phần thiết bị quan trọng để khắc phục sự cố bảng mạch quan trọng. Đơn vị có thể được xây dựng bằng cách sử dụng tối thiểu một bóng bán dẫn và một vài điện trở. Thiết kế hoàn chỉnh được thể hiện trong sơ đồ sau.

Mô-đun mạch còi báo động có thể điều chỉnh

Một rất hữu ích và mạch còi báo động mạnh mẽ có thể được tạo như mô tả trong sơ đồ sau. Mạch chỉ sử dụng hai bóng bán dẫn để tạo ra một tăng và giảm âm thanh còi báo động , có thể được bật tắt bằng S1. Công tắc S2 chọn dải tần của âm sắc, tần số cao hơn sẽ tạo ra âm thanh chói tai hơn các tần số thấp hơn. R4 cho phép người dùng thay đổi âm sắc hơn nữa trong phạm vi đã chọn.

Mô-đun tạo tiếng ồn trắng

Tiếng ồn trắng là tần số âm thanh tạo ra loại âm thanh rít tần số thấp, ví dụ như âm thanh được nghe thấy trong một trận mưa lớn liên tục, hoặc từ đài FM không được điều chỉnh hoặc từ TV không được kết nối với kết nối cáp, quạt tốc độ cao, v.v.

Bóng bán dẫn đơn ở trên sẽ tạo ra loại tiếng ồn trắng tương tự, khi đầu ra của nó được kết nối với một bộ khuếch đại phù hợp.

Chuyển đổi mô-đun Debouncer

Công tắc gỡ lỗi công tắc này có thể được sử dụng với công tắc nút nhấn để đảm bảo rằng mạch đang được điều khiển bằng nút nhấn không bao giờ bị rung hoặc nhiễu do quá độ điện áp tạo ra trong khi nhả công tắc. Khi nhấn công tắc, đầu ra trở thành 0 V ngay lập tức và khi được giải phóng, đầu ra chuyển sang mức cao ở chế độ chậm mà không gây ra bất kỳ vấn đề nào cho các giai đoạn mạch kèm theo.

Mô-đun máy phát AM nhỏ

Một bóng bán dẫn, máy phát AM không dây nhỏ này có thể gửi tín hiệu tần số đến một Đài AM giữ một khoảng cách xa đơn vị. Cuộn dây có thể là bất kỳ cuộn dây ăng ten AM / MW thông thường nào, còn được gọi là cuộn dây ăng ten que đo vòng.

Mô-đun đo tần số

Một khá chính xác máy đo tần số tương tự mô-đun có thể được xây dựng bằng cách sử dụng mạch bóng bán dẫn đơn được hiển thị ở trên. Tần số đầu vào phải là đỉnh 1 V đến đỉnh. Dải tần số có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các giá trị khác nhau cho C1 và bằng cách đặt nồi R2 thích hợp.

Mô-đun tạo xung

Chỉ cần một vài BJT và một vài điện trở để tạo ra một mô-đun mạch tạo xung hữu ích như trong hình trên. Độ rộng xung có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng các giá trị khác nhau cho C1, trong khi R3 có thể được sử dụng để điều chỉnh tần số xung.

Mô-đun khuếch đại đồng hồ

Mô-đun bộ khuếch đại ampe kế này có thể được sử dụng để đo cường độ dòng điện cực nhỏ trong phạm vi microampe, thành đầu ra có thể đọc được trên ampe kế 1 mA.

Mô-đun Flasher được kích hoạt nhẹ

Đèn LED sẽ bắt đầu nhấp nháy ở một mức cụ thể ngay khi phát hiện thấy ánh sáng xung quanh hoặc ánh sáng bên ngoài qua cảm biến ánh sáng được gắn. Ứng dụng của đèn nháy nhạy sáng này có thể đa dạng và rất nhiều tùy biến, tùy thuộc vào sở thích của người dùng.

Darkness Triggered Flasher

Khá giống, nhưng với các tác động ngược lại với ứng dụng trên, mô-đun này sẽ bắt đầu nhấp nháy đèn LED ngay khi mức ánh sáng xung quanh giảm xuống gần như tối, hoặc như được thiết lập bởi mạng phân chia tiềm năng R1, R2.

Công suất cao Flasher

ĐẾN đèn flash công suất cao mô-đun có thể được xây dựng chỉ bằng một vài bóng bán dẫn như trong sơ đồ trên. Thiết bị sẽ nhấp nháy hoặc nhấp nháy sáng đèn sợi đốt hoặc đèn halogen được kết nối và sức mạnh của đèn này có thể được nâng cấp bằng cách nâng cấp phù hợp các thông số kỹ thuật của Q2.

Điều khiển từ xa bộ phát / thu đèn LED

Chúng ta có thể nhận thấy hai mô-đun mạch trong sơ đồ trên. Mô-đun bên trái hoạt động giống như một máy phát tần số LED, trong khi mô-đun bên phải hoạt động giống như mạch thu / dò tần số ánh sáng. Khi máy phát được BẬT và tập trung vào bộ dò ánh sáng Q1 của máy thu, tần số từ máy phát được phát hiện bởi mạch máy thu và bộ rung piezo kèm theo bắt đầu rung ở cùng tần số. Mô-đun có thể được sửa đổi theo nhiều cách khác nhau, theo yêu cầu cụ thể.

Mô-đun mạch FET

FET là viết tắt của Bóng bán dẫn hiệu ứng trường được coi là bóng bán dẫn hiệu quả cao so với BJT, ở nhiều khía cạnh.

Trong các mạch ví dụ sau, chúng ta sẽ tìm hiểu về nhiều mô-đun mạch dựa trên FET thú vị có thể được tích hợp với nhau để tạo ra nhiều mạch cải tiến khác nhau, cho các ứng dụng và sử dụng được cá nhân hóa.

FET Switch

Trong các đoạn trước, chúng ta đã học cách sử dụng BJT làm công tắc, tương tự như vậy, FET cũng có thể được áp dụng giống như công tắc BẬT / TẮT DC.

Hình trên cho thấy, một FET được cấu hình giống như một công tắc để bật / tắt đèn LED BẬT / TẮT để đáp ứng với tín hiệu đầu vào 9V và 0V tại cổng của nó.

Không giống như BJT có thể BẬT / TẮT tải đầu ra để đáp ứng với tín hiệu đầu vào thấp đến 0,6 V, FET sẽ làm tương tự nhưng với tín hiệu đầu vào khoảng 9V đến 12 V. Tuy nhiên, 0,6 V đối với BJT là dòng phụ thuộc và dòng điện với 0,6 V phải cao hoặc thấp tương ứng đối với dòng tải. Trái ngược với điều này, dòng truyền động cổng đầu vào cho FET không phụ thuộc vào tải và có thể thấp bằng một microampere.

Bộ khuếch đại FET

Tương tự như BJT, bạn cũng có thể đấu dây FET để khuếch đại tín hiệu đầu vào dòng điện cực thấp sang đầu ra điện áp cao dòng điện cao được khuếch đại, như được chỉ ra trong hình trên.

Mô-đun Khuếch đại MIC trở kháng cao

Nếu bạn đang tự hỏi cách sử dụng Transistor hiệu ứng trường để xây dựng mạch khuếch đại MIC trở kháng cao hoặc Hi-Z, thì thiết kế giải thích ở trên có thể giúp bạn hoàn thành mục tiêu.

Mô-đun trộn Audo FET

FET cũng có thể được sử dụng như một bộ trộn tín hiệu âm thanh, như được minh họa trong sơ đồ trên. Hai tín hiệu âm thanh được cung cấp qua các điểm A và B được FET trộn với nhau và được hợp nhất ở đầu ra qua C4.

Mô-đun mạch FET Delay ON

A cao hợp lý trễ mạch hẹn giờ ON có thể được cấu hình bằng cách sử dụng sơ đồ bên dưới.

Khi S1 được đẩy ON, nguồn cung cấp được lưu trữ bên trong tụ điện C1, và điện áp cũng chuyển ON FET. Khi S1 được giải phóng, điện tích được lưu trữ bên trong C1 tiếp tục giữ FET ON.

Tuy nhiên, FET là thiết bị đầu vào trở kháng cao không cho phép C1 xả nhanh và do đó FET vẫn ở trạng thái BẬT trong một thời gian khá dài. Trong khi đó, miễn là FET Q1 vẫn BẬT, BJT Q2 đi kèm vẫn ở trạng thái TẮT, do hoạt động đảo ngược của FET giữ cho chân đế Q2 tiếp đất.

Tình huống này cũng khiến bộ rung TẮT. Cuối cùng, và dần dần C1 phóng điện đến một điểm mà FET không thể tiếp tục BẬT. Điều này sẽ hoàn nguyên tình trạng ở chân Q1, lúc này sẽ BẬT và kích hoạt cảnh báo còi được kết nối.

Mô-đun hẹn giờ TẮT trễ

Thiết kế này hoàn toàn tương tự với khái niệm trên, ngoại trừ giai đoạn BJT đảo ngược, không có ở đây. Do lý do này, FET hoạt động giống như một bộ hẹn giờ TẮT trễ. Có nghĩa là, đầu ra vẫn BẬT ban đầu trong khi tụ điện C1 đang xả, và FET được BẬT, và cuối cùng khi C1 được xả hoàn toàn, FET sẽ TẮT và còi phát ra âm thanh.

Mô-đun Khuếch đại Công suất Đơn giản

Chỉ cần sử dụng một vài FET là có thể đạt được một bộ khuếch đại âm thanh mạnh mẽ khoảng 5 watt hoặc thậm chí cao hơn.

Mô-đun đèn LED kép

Đây là một mạch ổn định FET rất đơn giản có thể được sử dụng để nhấp nháy luân phiên hai đèn LED trên hai cống của MOSFET. Khía cạnh tốt của điều này là các đèn LED sẽ chuyển đổi ở tốc độ BẬT / TẮT được xác định rõ ràng mà không có bất kỳ hiệu ứng mờ hoặc chậm dần và tăng lên . Tốc độ nhấp nháy có thể được điều chỉnh thông qua nồi R3.

Mô-đun mạch dao động UJT

UJT hoặc cho Transistor kết hợp , là một loại bóng bán dẫn đặc biệt có thể được cấu hình như một bộ dao động linh hoạt bằng cách sử dụng mạng RC bên ngoài.

Thiết kế cơ bản của điện tử Bộ dao động dựa trên UJT có thể được nhìn thấy trong sơ đồ sau đây. Mạng RC R1 và C1 xác định đầu ra tần số từ thiết bị UJT. Tăng giá trị của R1 hoặc C1 sẽ làm giảm tần số và ngược lại.

Mô-đun tạo hiệu ứng âm thanh UJT

Một bộ tạo hiệu ứng âm thanh nhỏ xinh có thể được chế tạo bằng cách sử dụng một vài bộ dao động UJT và bằng cách kết hợp tần số của chúng. Sơ đồ mạch hoàn chỉnh được hiển thị bên dưới.

Mô-đun hẹn giờ một phút

Rất hữu ích hẹn giờ trễ một phút BẬT / TẮT mạch có thể được xây dựng bằng cách sử dụng một UJT như hình dưới đây. Nó thực sự là một mạch dao động sử dụng các giá trị RC cao để làm chậm tốc độ tần số BẬT / TẮT xuống còn 1 phút.

Độ trễ này có thể được tăng thêm bằng cách tăng giá trị của các thành phần R1 và C1.

Mô-đun đầu dò Piezo

Đầu dò Piezo là những thiết bị được tạo ra đặc biệt bằng vật liệu piezo nhạy và phản ứng với dòng điện.

Vật liệu piezo bên trong bộ chuyển đổi piezo phản ứng với điện trường gây ra sự biến dạng trong cấu trúc của nó, làm phát sinh rung động trên thiết bị, dẫn đến việc tạo ra âm thanh.

Ngược lại, khi một biến dạng cơ học được tính toán được áp dụng trên đầu dò piezo, nó làm biến dạng cơ học vật liệu piezo bên trong thiết bị, dẫn đến việc tạo ra một lượng dòng điện tỷ lệ qua các đầu nối của đầu dò.

Khi sử dụng như DC buzzer , đầu dò piezo phải được gắn với một bộ dao động để tạo ra đầu ra tiếng ồn rung động, vì các thiết bị này chỉ có thể đáp ứng với một tần số.

Hình ảnh cho thấy một piezo buzzer đơn giản kết nối với nguồn cung cấp. Bộ rung này có một bộ dao động bên trong để đáp ứng với điện áp cung cấp.

Bộ rung Piezo có thể được sử dụng để chỉ ra điều kiện logic cao hoặc thấp trong mạch thông qua mạch được hiển thị sau đây.

Mô-đun tạo giai điệu Piezo

Một bộ chuyển đổi piezo có thể được cấu hình để tạo ra âm thanh âm lượng thấp liên tục như sơ đồ mạch sau. Thiết bị piezo phải là thiết bị 3 đầu cuối.

Mô-đun Bộ rung âm thanh Piezo có thể thay đổi

Hình tiếp theo dưới đây cho thấy một vài khái niệm về bộ rung sử dụng đầu dò piezo. Các phần tử piezo được cho là phần tử 3 dây. Sơ đồ bên trái cho thấy thiết kế điện trở để cưỡng bức dao động trong bộ chuyển đổi piezo, trong khi sơ đồ bên phải thể hiện khái niệm quy nạp. Cảm biến dựa trên cuộn cảm hoặc cuộn dây tạo ra dao động thông qua các gai phản hồi.

Mô-đun mạch SCR

SCR hoặc thyristor là các thiết bị bán dẫn hoạt động giống như điốt chỉnh lưu nhưng tạo điều kiện dẫn truyền thông qua đầu vào tín hiệu DC bên ngoài.

Tuy nhiên, theo đặc điểm của chúng, SCR có xu hướng chốt lại khi nguồn cung cấp tải là DC. Hình dưới đây chỉ ra một cách thiết lập đơn giản khai thác tính năng chốt này của thiết bị để BẬT và TẮT một RL tải theo cách nhấn của các công tắc S1 và S2. S1 chuyển BẬT tải, trong khi S2 TẮT tải.

Mô-đun chuyển tiếp được kích hoạt nhẹ

Một đơn giản ánh sáng được kích hoạt mô-đun chuyển tiếp có thể được xây dựng bằng cách sử dụng SCR và phototransistor , như minh họa trong hình bên dưới.

Ngay khi mức ánh sáng trên phototransistor vượt quá mức ngưỡng kích hoạt đã đặt của SCR, SCR sẽ kích hoạt và chốt ON, chuyển tiếp BẬT. Việc chốt giữ nguyên như vậy cho đến khi nhấn công tắc khởi động lại S1 khi đủ độ tối hoặc nguồn được TẮT rồi BẬT ..

Bộ dao động thư giãn sử dụng mô-đun Triac

Một mạch dao động thư giãn đơn giản có thể được xây dựng bằng cách sử dụng SCR và mạng RC như được trình bày trong sơ đồ dưới đây.

Tần số dao động sẽ tạo ra âm tần số thấp qua loa được kết nối. Tần số âm của bộ dao động thư giãn này có thể được điều chỉnh thông qua biến trở R1, R2 và tụ điện C1.

Mô-đun điều khiển tốc độ động cơ AC Triac

Một UJT thường được biết đến với các chức năng dao động đáng tin cậy của nó. Tuy nhiên, cùng một thiết bị cũng có thể được sử dụng với triac để bật số 0 đến kiểm soát tốc độ đầy đủ của động cơ AC .

Điện trở R1 có chức năng giống như một bộ điều chỉnh tần số cho tần số UJT. Đầu ra tần số thay đổi này sẽ chuyển triac ở các tỷ lệ BẬT / TẮT khác nhau tùy thuộc vào điều chỉnh R1.

Sự chuyển đổi biến đổi này của triac lần lượt gây ra một lượng biến đổi tương ứng về tốc độ của động cơ được kết nối.

Mô-đun đệm cổng Triac

Sơ đồ trên cho thấy cách đơn giản triac có thể được BẬT TẮT thông qua công tắc BẬT / TẮT và cũng đảm bảo an toàn cho triac bằng cách sử dụng chính tải làm tầng đệm. R1 giới hạn dòng điện đến cổng triac, trong khi tải bổ sung cung cấp bảo vệ cổng triac khỏi quá trình chuyển đổi BẬT đột ngột và cho phép triac BẬT với chế độ khởi động mềm.

Mô-đun UJT Triac / UJT Flasher

Một bộ dao động UJT cũng có thể được thực hiện như một Điều chỉnh độ sáng đèn AC như trong sơ đồ trên.

Nồi R1 được sử dụng để điều chỉnh tốc độ hoặc tần số dao động, từ đó xác định tốc độ chuyển đổi BẬT / TẮT của triac và đèn được kết nối.

Tần số chuyển đổi quá cao, đèn dường như luôn BẬT vĩnh viễn, mặc dù cường độ của nó thay đổi do điện áp trung bình trên nó thay đổi theo quy tắc chuyển đổi UJT.

Phần kết luận

Trong các phần trên, chúng ta đã thảo luận về nhiều khái niệm và lý thuyết cơ bản về điện tử và học cách cấu hình các mạch nhỏ bằng cách sử dụng điốt, bóng bán dẫn, FET, v.v.

Trên thực tế, có vô số mô-đun mạch khác có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các thành phần cơ bản này để thực hiện bất kỳ ý tưởng mạch mong muốn nào, theo thông số kỹ thuật nhất định.

Sau khi đã thành thạo với tất cả các thiết kế hoặc mô-đun mạch cơ bản này, bất kỳ người mới nào trong hồ sơ sau đó đều có thể học cách tích hợp các mô-đun này với nhau để có được nhiều mạch thú vị khác hoặc để hoàn thành một ứng dụng mạch chuyên biệt.

Nếu bạn có thêm bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến các khái niệm cơ bản về điện tử hoặc về cách tham gia các mô-đun này cho các nhu cầu cụ thể, vui lòng bình luận và thảo luận về các chủ đề.