Tranzistorius rakto režimu? Koks dar raktas? Kaip šitas?
Ar gali būti taip?
Raktas nuo skrynios daugmaž panašus į tiesą, nes užrakina ir atrakina skrynią, bet vis tiek toli nuo tiesos.
Anksčiau, kai dar nebuvo itin galingų kompiuterių ir itin spartaus interneto, pranešimai buvo perduodami naudojant Morzės abėcėlę. Morzės abėcėlėje buvo naudojami trys simboliai: taškas, brūkšnys ir ... pauzė. Norint perduoti pranešimus dideliais atstumais, buvo naudojamas vadinamasis telegrafo RAKTAS.
Jie paspaudė didelę juodą pipočką - srovė bėgo, išspaudė - grandinė pasirodė esanti atvira ir srovė nustojo tekėti. VISI! Tai yra, pakeitę pip spaudimo greitį ir trukmę, galime užkoduoti bet kokį pranešimą ;-) Paspauskite pip - yra signalas, paspauskite pip - signalo nėra.
Raktas, surinktas ant tranzistoriaus, vadinamas tranzistoriaus raktas. tranzistoriaus raktas atlieka tik du operacijos: in RAKTAS eno ir tu RAKTAS eno, tarpinį režimą tarp „įjungta“ ir „išjungta“ nagrinėsime tolesniuose skyriuose. Tą pačią funkciją atlieka ir elektromagnetinė relė, tačiau jos perjungimo greitis, kalbant apie šiuolaikinę elektroniką, yra labai lėtas, o perjungimo kontaktai greitai susidėvi.
Kas yra tranzistoriaus jungiklis? Pažvelkime į tai atidžiau:
Pažįstama schema, ar ne? Čia viskas elementaru ir paprasta ;-) Pridedame reikiamo nominalo įtampą prie pagrindo ir srovė pradeda tekėti per grandinę nuo teigiamo gnybto + Bat2 ---> lemputė ---> kolektorius ---> emiteris ---> prie neigiamo gnybto Bat2 . Bat2 įtampa turi būti lygi lemputės darbinei įtampai. Jei taip, tada lemputė skleidžia šviesą. Vietoj lemputės gali būti kokia kita apkrova. Rezistorius "R" čia reikalingas, kad būtų apribota valdymo srovės vertė tranzistoriaus bazėje. Išsamiau apie tai rašiau šiame straipsnyje.
Tačiau ar viskas taip paprasta, kaip atrodo iš pirmo žvilgsnio?
Taigi, prisiminkime, kokie turėtų būti reikalavimai, norint visiškai „atidaryti“ tranzistorių? Straipsnyje perskaitome bipolinio tranzistoriaus stiprinimo principą ir prisimename:
1) Norint visiškai atidaryti tranzistorių, bazės emiterio įtampa turi būti didesnė nei 0,6–0,7 volto.
Tranzistoriaus raktas yra pagrindinis skaitmeninių elektronikos prietaisų ir daugelio galios elektronikos prietaisų elementas. Tranzistoriaus jungiklio parametrai ir charakteristikos labai didele dalimi lemia atitinkamų grandinių savybes.
Bipolinių tranzistorių klavišai . Paprasčiausias dvipolio tranzistoriaus klavišas, prijungtas pagal bendrą emiterio grandinę, ir atitinkama įvesties įtampos laiko schema parodyta fig. 14.5.
Ryžiai. 14.5. Dvipolio tranzistoriaus raktas
Apsvarstykite tranzistoriaus jungiklio veikimą pastovioje būsenoje. Iki laiko momento t 1 tranzistoriaus emiterio jungtis yra išjungta, o tranzistorius yra išjungimo režimu. Šiuo režimu i į =– i b =aš į (aš į- kolektoriaus atvirkštinė srovė), i ai≈ 0. u R b ≈u R į ≈ 0;u bae ≈ –U 2 ;u ke ≈– E į .
Per laiko tarpą t 1 …t 2 tranzistorius atidarytas. Kad įtampa per tranzistorių u ke buvo minimalus, stresas U 1 paprastai pasirenkamas taip, kad tranzistorius būtų arba soties režimu, arba kraštinio režimu, labai arti soties režimo.
Lauko tranzistorių klavišai turi mažą liekamąjį įtampą. Jie gali perjungti silpnus signalus (mikrovoltais ir mažesniais vienetais). Tai yra pasekmė to, kad lauko tranzistorių išėjimo charakteristikos eina per pradinę vietą.
Pavyzdžiui, pavaizduokime tranzistoriaus išėjimo charakteristikas su valdymo perėjimu ir kanalu p-tipo vietovėje greta ištakos (14.6 pav.).
Ryžiai. 14.6. FET su p kanalu
Atkreipkite dėmesį, kad trečiojo kvadranto charakteristikos atitinka nurodytas įtampas tarp vartų ir kanalizacijos.
Statinėje būsenoje FET jungiklis sunaudoja labai mažai valdymo srovės. Tačiau ši srovė didėja didėjant perjungimo dažniui. Labai didelė lauko efekto tranzistorių klavišų įėjimo varža iš tikrųjų užtikrina galvaninę įvesties ir išvesties grandinių izoliaciją. Tai pašalina transformatorių poreikį valdymo grandinėse.
Ant pav. 14.7 parodyta MIS tranzistoriaus su indukuotu kanalu skaitmeninio rakto schema n-tipo ir varžinė apkrova bei atitinkamos laiko diagramos.
Ryžiai. 14.7. FET skaitmeninis raktas
Diagrama rodo apkrovą NUO n, modeliuojant įrenginių, prijungtų prie tranzistoriaus jungiklio, talpą. Akivaizdu, kad kai įvesties signalas yra lygus nuliui, tranzistorius yra išjungtas ir u si =E Su. Jei įtampa uin yra didesnė už slenkstinę įtampą U z.slenkstis tranzistorius, jis atsidaro ir įtampa u si mažėja.
Loginiai elementai
Loginis elementas (loginiai vartai) yra elektroninė grandinė, kuri atlieka kokią nors paprastą loginę operaciją. Ant pav. 14.8 pateikti kai kurių loginių elementų įprastų grafinių simbolių pavyzdžiai.
Ryžiai. 14.8. Loginiai elementai
Loginis elementas gali būti įgyvendintas kaip atskiras integrinis grandynas. Dažnai integrinis grandynas turi keletą loginių elementų.
Loginiai vartai naudojami skaitmeniniuose elektronikos įrenginiuose (loginiuose įrenginiuose), kad būtų galima atlikti paprastą loginių signalų konvertavimą.
Loginių elementų klasifikacija. Išskiriamos šios loginių elementų klasės (vadinamoji logika):
rezistoriaus-tranzistoriaus logika (TRL);
diodų-tranzistorių logika (DTL);
tranzistoriaus-tranzistoriaus logika (TTL);
emiterio-tranzistoriaus logika (ESL);
tranzistorių-tranzistorių logika su Schottky diodais (TTLSh);
R(R- TIR);
MOSFET pagrindu sukurta logika su tipo kanalais n(n- TIR);
logika, pagrįsta papildomais MIS tranzistorių (CMOS, CMOS) raktais;
integrali įpurškimo logika I 2 L;
logika, pagrįsta GaAs galio arsenido puslaidininkiu.
Šiuo metu plačiausiai naudojamos šios logikos: TTL, TTLSH, CMOS, ESL. Loginiai elementai ir kiti skaitmeniniai elektroniniai prietaisai gaminami kaip mikroschemų serijos dalis: TTL - K155, KM155, K133, KM133; TTLSh – 530, KR531, KM531, KR1531, 533, K555, Km555, 1533, KR1533; ESL – 100, K500, K1500; CMOS – 564, K561, 1564, KR1554; GaAs - K6500.
Svarbiausi loginių elementų parametrai:
Našumas apibūdinamas signalo sklidimo delsos trukme t sp ir maksimalus veikimo dažnis F Maks. Vėlavimo laikas paprastai nustatomas pagal lygių skirtumus 0,5 U in ir 0,5Δ U išeiti. Maksimalus veikimo dažnis F Maks yra dažnis, kuriuo grandinė veikia.
Apkrova apibūdinama įvesties telkimo koeficientu Į apie (kartais vartojamas terminas „produkcijos telkimo faktorius“). Vertė Į apie yra loginių įvesčių skaičius, reikšmė Į kartą – maksimalus skaičius panašius loginius elementus, kuriuos galima prijungti prie šio loginio elemento išvesties. Jų tipinės reikšmės yra šios: Į apie =2…8,Į kartą= 4…10. Elementams su padidinta apkrova Į kartą =20…30.
Triukšmo atsparumas statiniu režimu apibūdinamas įtampa U pst, kuris vadinamas atsparumu statiniam triukšmui. Tai didžiausia leistina statinio triukšmo įtampa įėjime, kuriai esant loginio elemento išėjimo lygiai vis dar nesikeičia.
Energija, kurią mikroschemos suvartoja iš maitinimo šaltinio. Jei ši galia skiriasi dviem loginėms būsenoms, tada dažnai nurodomas vidutinis šių būsenų energijos suvartojimas.
Maitinimo įtampa.
Įėjimo slenkstinės įtampos aukštos ir žemas lygis U in.1 slenkstis ir U įvestis.0 slenkstis, atitinkantis loginio elemento būsenos pasikeitimą.
Aukšta ir žema išėjimo įtampa U out1 ir U out0 .
Taip pat naudojami kiti parametrai.
Įvairių logikų loginių elementų ypatumai. Konkreti mikroschemų serija pasižymi tipinio elektroninio mazgo – pagrindinio loginio elemento – naudojimu. Šis elementas yra įvairių skaitmeninių elektroninių prietaisų kūrimo pagrindas.
Pagrindinis elementas TTL yra kelių emiterių tranzistorius, atliekantis loginę IR operaciją, ir kompleksinis keitiklis (14.9 pav.).
Ryžiai. 14.9. Pagrindinis elementas TTL
Jei vienai ar abiem įėjimams vienu metu taikomas žemas įtampos lygis, tada kelių emiterių tranzistorius yra prisotintas, o tranzistorius T 2 yra uždarytas, todėl tranzistorius T 4 taip pat uždarytas, ty išėjimas turės aukštą įtampos lygį. . Jei aukšta įtampos lygis vienu metu veikia abiejuose įėjimuose, tada tranzistorius T 2 atsidaro ir pereina į prisotinimo režimą, dėl kurio atsidaro ir prisotinamas tranzistorius T 4 ir užblokuojamas tranzistorius T 3, t.y. įgyvendinama funkcija IR-NE. Norint padidinti TTL elementų greitį, naudojami tranzistoriai su diodais arba Schottky tranzistoriai.
Pagrindinis loginis elementas TTLSH (K555 serijos pavyzdyje). Kaip bazinis elementas lustų serijos K555 naudojamas elementas
IR-NE (14.10 pav., a), ir pav. 14.10 val., b parodytas Schottky tranzistoriaus grafinis vaizdas.
Ryžiai. 14.10. Loginis elementas TTLSH
Tranzistorius VT4 yra įprastas dvipolis tranzistorius. Jei abi įėjimo įtampos u in1 ir u vx2 turi aukštą lygį, tada diodai VD3 ir VD4 yra uždaryti, tranzistoriai VT1, VT5 atidaryti ir išėjimo įtampa žema. Jei bent viename įėjime yra žemo lygio įtampa, tada tranzistoriai VT1 ir VT5 yra uždaryti, o tranzistoriai VT3 ir VT4 yra atviri, o įėjime atsiranda žemo lygio įtampa. K555 serijos TTLSh mikroschemos pasižymi šiais parametrais:
maitinimo įtampa +5 AT;
žemo lygio išėjimo įtampa ne didesnė kaip 0,4 AT;
išėjimo įtampa aukštas lygis bent 2,5 AT;
atsparumas triukšmui - ne mažesnis kaip 0,3 V;
vidutinis sklidimo delsos laikas 20 ns;
maksimalus veikimo dažnis 25 MHz.
Kitų logikų bruožai. Pagrindinio ESL loginio elemento pagrindas yra srovės jungiklis, kurio grandinė yra panaši į diferencialinio stiprintuvo. ESL lustas maitinamas neigiama įtampa (-4 AT K1500 serijai). Šios mikroschemos tranzistoriai neįeina į prisotinimo režimą, o tai yra viena iš didelio ESL elementų greičio priežasčių.
Mikroschemose n-MOS ir p-MOS jungikliai atitinkamai naudojami MOSFET su n-kanalai ir dinaminė apkrova bei MOSFET su p- kanalas. Papildomi MIS loginiai elementai (CMOS arba CMOS logika) naudojami siekiant pašalinti statinio loginio elemento energijos suvartojimą.
Galio arsenido puslaidininkiu GaAs pagrįsta logika pasižymi didžiausiu greičiu, kuris yra didelio elektronų judrumo pasekmė (3...6 kartus didesnis lyginant su siliciu). Lustai, pagrįsti GaAs, gali veikti maždaug 10 dažniais GHz.
Tranzistorių klavišai, pastatyti ant dvipolių arba lauko tranzistorių, skirstomi į sočiuosius ir nesočiuosius, taip pat MOS klavišai ir lauko tranzistorių klavišai su valdymo pn jungtimi. Visi tranzistoriniai jungikliai gali veikti dviem režimais: statiniu ir dinaminiu.
Jų pagrindu TC yra pagrįstas trigerių, multivibratorių, jungiklių, blokuojančių generatorių ir daugelio kitų elementų veikimo principu. Atsižvelgiant į operacijos tikslą ir ypatybes, TC schemos gali skirtis viena nuo kitos.
TC skirtas perjungti apkrovos grandines veikiant išoriniams valdymo signalams, žr. aukščiau esančią diagramą. Bet kuris TC atlieka didelės spartos klavišo funkcijas ir turi dvi pagrindines būsenas: atidarytas, atitinka tranzistoriaus išjungimo režimą (VT - uždarytas), ir uždaras, kuriam būdingas prisotinimo režimas arba jam artimas režimas. Viso perjungimo proceso metu TC veikia aktyviu režimu.
Apsvarstykite, kaip veikia raktas, pagrįstas dvipoliu tranzistoriumi. Jei ant pagrindo nėra įtampos emiterio atžvilgiu, tranzistorius uždarytas, per jį neteka srovė, visa maitinimo įtampa yra ant kolektoriaus, t.y. maksimalus signalo lygis.
Kai tik tranzistoriaus pagrindą pasiekia valdymo elektrinis signalas, jis atsidaro, pradeda tekėti kolektoriaus-emiterio srovė ir vidinėje kolektoriaus varžoje nukrenta įtampa, tada įtampa ant kolektoriaus ir kartu su juo įtampa grandinės išėjime sumažėja iki žemo lygio.
Praktikai rinksime paprasta grandinė tranzistoriaus jungiklis ant bipolinio tranzistoriaus. Tam naudojame bipolinį tranzistorių KT817, kolektoriaus maitinimo grandinės rezistorių, kurio vardinė vertė yra 1 kOhm, o įėjime - 270 omų varžą.
Atviroje tranzistoriaus būsenoje grandinės išvestyje turime visą maitinimo šaltinio įtampą. Kai valdymo įėjime gaunamas signalas, kolektoriaus įtampa yra apribota iki minimumo, kažkur apie 0,6 volto.
Be to, TC taip pat gali būti įdiegtas lauko tranzistoriuose. Jų veikimo principas beveik tas pats, tačiau jie sunaudoja ne daug mažiau valdymo srovės, be to, užtikrina įvesties ir išvesties dalių galvaninę izoliaciją, tačiau žymiai praranda greitį, palyginti su dvipoliais. Tranzistorių klavišai naudojami beveik visuose radijo elektroniniuose įrenginiuose, analoginiuose ir skaitmeniniuose signalų jungikliuose, automatikos ir valdymo sistemose, šiuolaikinėse Buitinė technika ir taip toliau
Apkrovoms grandinėse perjungti kintamoji srovė geriausia naudoti galingus lauko tranzistorius. Šią puslaidininkių klasę atstovauja dvi grupės. Pirmasis apima hibridus: izoliuotų vartų dvipolius tranzistorius - IGBT arba. Antrasis apima klasikinius lauko (kanalo) tranzistorius. Apsvarstykite kaip atvejo analizė tinklo apkrovos jungiklio veikimas kintamoji įtampa 220 voltų ant galingo lauko VT tipo KP707
Ši konstrukcija leidžia galvaniškai atjungti valdymo grandines ir 220 voltų grandinę. TLP521 optronai buvo naudojami kaip atsiejimas. Kai įvesties gnybtuose nėra įtampos, optrono šviesos diodas užgęsta, optrono įtaisytas tranzistorius yra uždarytas ir nesujungia galingų perjungimo tranzistorių vartų. Todėl ant jų vartų yra atidarymo įtampa, lygi zenerio diodo VD1 stabilizavimo įtampos lygiui. Šiuo atveju lauko darbuotojai yra atviri ir dirba paeiliui, priklausomai nuo kintamosios įtampos periodo poliškumo esamu laiku. Tarkime, kad išėjime yra 4, o ant 3 - minusas. Tada apkrovos srovė eina iš 3 gnybto į 5, per apkrovą ir į 6, tada per vidinį apsauginį diodą VT2, per atvirą VT1 į gnybtą 4. Keičiant periodą, apkrovos srovė teka per tranzistoriaus VT1 diodą. ir atidarykite VT2. Grandinės elementai R3, R3, C1 ir VD1 yra maitinimo šaltinis be transformatoriaus. Rezistoriaus R1 vertė atitinka penkių voltų įėjimo įtampos lygį ir, jei reikia, gali būti pakeista. Kai gaunamas valdymo signalas, šviesos diodas optrone užsidega ir šuntuoja abiejų tranzistorių vartus. Apkrovai netaikoma jokia įtampa.
Tranzistorių jungiklis yra pagrindinis impulsų keitiklio technologijos komponentas. Visų schemose impulsų šaltiniai maitinimo šaltiniai, kurie beveik visiškai pakeitė transformatorinius maitinimo šaltinius, naudojami tranzistoriniai jungikliai. Tokių maitinimo šaltinių pavyzdžiai yra kompiuterių blokai maistas, įkrovimo įrenginys telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, planšetiniai kompiuteriai ir kt. Tranzistoriniai raktai pakeitė elektromagnetines reles, nes turi tokį pagrindinį pranašumą kaip mechaninių judančių dalių nebuvimas, o tai padidina rakto patikimumą ir ilgaamžiškumą. Be to, elektroninių puslaidininkinių jungiklių įjungimo ir išjungimo greitis yra daug didesnis nei elektromagnetinių relių greitis.
Taip pat tranzistoriaus jungiklis dažnai naudojamas norint įjungti / išjungti (perjungti) didelės galios apkrovą mikrovaldiklio signalu.
esmė elektroninis raktas yra valdyti jį didele galia esant mažos galios signalui.
Yra puslaidininkiniai jungikliai, kurių pagrindą sudaro tranzistoriai, tiristoriai, triacai. Tačiau šiame straipsnyje aptariamas elektroninio rakto veikimas ant bipolinio tranzistoriaus. Tolesniuose straipsniuose bus svarstomi kiti puslaidininkinių jungiklių tipai.
Priklausomai nuo puslaidininkio struktūros, bipoliniai tranzistoriai skirstomi į du tipus: p — n — p ir n — p — n tipas ( ryžių. vienas ).
Ryžiai. 1 - Bipolinių tranzistorių konstrukcijos
Grandinėse dvipoliai tranzistoriai žymimi taip, kaip parodyta ryžių. 2 . Vidurinis gnybtas vadinamas baze, gnybtas su "rodykle" yra emiteris, likęs gnybtas yra kolektorius.
Ryžiai. 2 - Tranzistorių žymėjimas grandinėse
Be to, tranzistoriai gali būti sąlygiškai pavaizduoti dviejų diodų pavidalu, kurie yra sujungti atgal, jų sandūra visada bus pagrindas ( pav.3 ).
Ryžiai. 3 - Tranzistorių pakeitimo diodais schemos
tranzistoriaus raktas. Įtraukimo schemos.
Įvairių puslaidininkinių konstrukcijų tranzistorių perjungimo grandinės parodytos ryžių. keturi . Jungtis tarp pagrindo ir emiterio vadinama emiterio sandūra, o sandūra tarp pagrindo ir kolektoriaus vadinama kolektoriaus sandūra. Norint įjungti (atidaryti) tranzistorių, būtina, kad kolektoriaus sandūra būtų pakreipta priešinga kryptimi, o emiteris - į priekį.
Ryžiai. 4 - tranzistoriaus raktas. Perjungimo schemos
Maitinimo įtampa U un taikomas kolektoriaus ir emiterio gnybtams U ke per apkrovos rezistorių R į (cm. ryžių. keturi ). Valdymo įtampa (valdymo signalas) yra tarp bazės ir emiterio U bae per srovę ribojantį rezistorių R b .
Kai tranzistorius veikia rakto režimu, jis gali būti dviejų būsenų. Pirmasis yra išjungimo režimas. Šiuo režimu tranzistorius yra visiškai uždarytas, o įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio yra lygi maitinimo šaltinio įtampai. Antroji būsena yra prisotinimo režimas. Šiuo režimu tranzistorius yra visiškai įjungtas, o įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio yra lygi įtampos kritimui p — n - perėjimai ir įvairiems tranzistoriams yra nuo šimtųjų iki dešimtųjų voltų.
Dėl apkrovos tiesioginio įėjimo tranzistoriaus statinės charakteristikos ( ryžių. 5 ) soties sritis yra segmente 1-2 ir segmento ribinę sritį 3-4 . Tarpinė sritis tarp šių segmentų yra regionas 2-3 vadinama aktyvia sritimi. Jis vadovaujasi, kai tranzistorius veikia stiprintuvo režimu.
Ryžiai. 5 – įvesties statinė tranzistoriaus charakteristika
Kad būtų lengviau atsiminti maitinimo šaltinio prijungimo poliškumą ir valdymo signalo įtampą, atkreipkite dėmesį į emiterio rodyklę. Tai rodo srovės tekėjimo kryptį ( pav.6 ).
Ryžiai. 6 - srovės tekėjimo kelias per tranzistoriaus jungiklį
Tranzistoriaus jungiklio parametrų skaičiavimas
Rakto veikimo pavyzdžiu kaip apkrovą naudosime šviesos diodą. Jo prijungimo schema parodyta ryžių. 7 . Atkreipkite dėmesį į skirtingų puslaidininkinių konstrukcijų tranzistorių maitinimo šaltinių ir šviesos diodų prijungimo poliškumą.
Ryžiai. 7 - LED prijungimo prie tranzistorių jungiklių schemos
Apskaičiuokime pagrindinius tranzistoriaus jungiklio, pagaminto ant tranzistoriaus, parametrus n — p — n tipo. Turėkime šiuos pradinius duomenis:
- įtampos kritimas per šviesos diodą Δ UVD = 2 V;
— vardinė srovė LED ašVD= 10 mA;
- maitinimo įtampa Uun(pažymėta diagramoje Uke) = 9 V;
- įvesties signalo įtampa Usaulė= 1,6 V.
Dabar dar kartą pažvelkime į diagramą, parodytą ryžių. 7 . Kaip matome, belieka nustatyti rezistorių varžą pagrindo ir kolektoriaus grandinėse. Tranzistorius gali pasirinkti bet kurią bipolinę atitinkamą puslaidininkio struktūrą. Pavyzdžiui, sovietinis tranzistorius n — p — n tipo MP111B.
Atsparumo tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje skaičiavimas
Kolektoriaus grandinės varža yra skirta apriboti srovę, tekančią per šviesos diodą. VD , taip pat paties tranzistoriaus apsaugai nuo perkrovos. Nuo tada, kai atsidaro tranzistorius, jo grandinėje srovę ribos tik šviesos diodo varža VD ir rezistorius R į .
Apibrėžkime pasipriešinimą R į . Jis lygus įtampos kritimui joje Δ U R į padalintas iš srovės kolektoriaus grandinėje aš į :
Taigi kolektorių iš pradžių nustatėme mes, tai yra vardinė šviesos diodo srovė. Ji neturi viršyti aš k=10mA .
Dabar suraskite įtampos kritimą rezistoriuje R į . Ji lygi maitinimo įtampai U un (U ke ) atėmus įtampos kritimą per šviesos diodą Δ U VD ir atėmus tranzistoriaus įtampos kritimą ΔU ke :
Šviesos diodo įtampos kritimas, taip pat maitinimo šaltinio įtampa, iš pradžių nustatomi ir yra atitinkamai 0,2 V ir 9 V. Tranzistoriaus MP111B, kaip ir kitų sovietinių tranzistorių, įtampos kritimas imamas apie 0,2 V. Šiuolaikinių tranzistorių (pvz., BC547, BC549, N2222 ir kitų) įtampos kritimas yra apie 0,05 V ir mažesnis.
Tranzistoriaus įtampos kritimą galima išmatuoti, kai jis visiškai įjungtas, tarp kolektoriaus ir emiterio gnybtų, ir toliau koreguoti skaičiavimą. Bet, kaip matysime vėliau, kolektoriaus varžą galima pasirinkti ir paprastesniu būdu.
Kolektoriaus grandinės varža yra tokia:
Tranzistoriaus bazinės grandinės varžos skaičiavimas
Dabar turime nustatyti pagrindo atsparumą R b . Jis lygus įtampos kritimui pačioje varžoje. ΔURb padalintas iš bazinės srovės aš b :
Įtampos kritimas tranzistoriaus pagrinde yra lygus įvesties signalo įtampai Uvs atėmus įtampos kritimą bazinio emiterio sandūroje ΔUbe . Įvesties signalo įtampa nustatyta pradiniuose duomenyse ir lygi 1,6 V. Įtampos kritimas tarp pagrindo ir emiterio yra apie 0,6 V.
Tada suraskite bazinę srovę Ib . Jis lygus kolektoriaus srovei Ib padalintas iš tranzistoriaus srovės stiprinimo β . Kiekvieno tranzistoriaus stiprinimas nurodytas duomenų lapuose arba žinynuose. Dar lengviau suprasti prasmę β galite naudoti multimetrą. Net ir paprasčiausias multimetras turi tokią funkciją. Šiam tranzistoriui β=30 . Šiuolaikiniams tranzistoriams β lygus maždaug 300 ... 600 vienetų.
Dabar galime rasti reikiamą pagrindo varžą.
Taigi, naudodami aukščiau pateiktą metodiką, galite lengvai nustatyti reikiamas rezistorių reikšmes pagrindo ir kolektoriaus grandinėse. Tačiau reikia atsiminti, kad apskaičiuoti duomenys ne visada leidžia tiksliai nustatyti rezistorių reikšmes. Todėl geriau eksperimentiškai atlikti tikslesnį rakto reguliavimą, o skaičiavimai reikalingi tik pirminiam įvertinimui, tai yra, jie padeda susiaurinti rezistorių reikšmių pasirinkimo diapazoną.
Norint nustatyti rezistorių reikšmes, reikia nuosekliai sujungti su pagrindo ir kolektoriaus rezistoriais kintamasis rezistorius ir pakeisti jo vertę, kad gautumėte reikiamas pagrindo ir kolektoriaus srovių vertes ( ryžių. aštuoni ).
Ryžiai. 8 - Kintamųjų rezistorių įjungimo schema
Rekomendacijos renkantis tranzistorius elektroniniams raktams
- Be to, įtampa bazėje soties režimu neturėtų būti mažesnė už minimalią vertę, kitaip tranzistoriaus jungiklis veiks nestabiliai.
Vardinė įtampa tarp kolektoriaus ir emiterio, kurią nurodo gamintojas, turi būti didesnė už maitinimo šaltinio įtampą.
Vardinė kolektoriaus srovė, kurią taip pat nurodo gamintojas, turi būti didesnė už apkrovos srovę.
Būtina užtikrinti, kad tranzistoriaus pagrindo srovė ir įtampa neviršytų leistinų verčių.
Apie kokį krūvį tu kalbi? Taip, apie bet kokį - reles, lemputes, solenoidus, variklius, kelis šviesos diodus vienu metu arba didelio galingumo LED prožektorius. Trumpai tariant, viskas, kas sunaudoja daugiau nei 15 mA ir (arba) reikalauja didesnės nei 5 voltų maitinimo įtampos.
Paimkite, pavyzdžiui, relę. Tegul tai bus BS-115C. Apvijos srovė apie 80mA, apvijos įtampa 12 voltų. Maksimali kontaktinė įtampa yra 250 V ir 10 A.
Relės prijungimas prie mikrovaldiklio yra užduotis, kurią turėjo beveik kiekvienas. Viena problema yra ta, kad mikrovaldiklis negali tiekti energijos, reikalingos normaliam ritės veikimui. Didžiausia srovė kuris gali praeiti per save, valdiklio išėjimas retai viršija 20mA ir tai vis tiek laikoma kietu - galinga išvestis. Paprastai ne daugiau kaip 10 mA. Taip, čia įtampa ne aukštesnė nei 5 voltai, o relei reikia net 12. Yra, žinoma, penkių voltų relių, bet srovės suvartojama dvigubai daugiau. Apskritai, kur estafetė nesibučiuoja - visur asilas. Ką daryti?
Pirmas dalykas, kuris ateina į galvą, yra įdėti tranzistorių. Teisingas sprendimas – tranzistorius gali būti parinktas šimtams miliamperų ar net amperų. Jei trūksta vieno tranzistoriaus, tada juos galima įjungti kaskadomis, kai silpnas atidaro stipresnį.
Kadangi padarėme prielaidą, kad 1 įjungtas, o 0 išjungtas (tai logiška, nors tai prieštarauja mano senam įpročiui, kilusiam iš AT89C51 architektūros), tada 1 tieks maitinimą, o 0 pašalins apkrovą. Paimkime bipolinį tranzistorių. Relei reikia 80mA, todel ieskome tranzistoriaus su kolektoriaus srovė daugiau nei 80 mA. Importuotuose duomenų lapuose šis parametras vadinasi I c, pas mus I k. Pirmiausia į galvą atėjo KT315 - šedevras sovietinis tranzistorius, kuris buvo naudojamas beveik visur :) Toks oranžinis. Tai kainuoja ne daugiau kaip vieną rublį. Jis taip pat veiks KT3107 su bet kokia raidžių indeksu arba importuotu BC546 (taip pat BC547, BC548, BC549). Tranzistoryje visų pirma reikia nustatyti išvadų tikslą. Kur yra kolektorius, kur yra bazė, o kur yra emiteris. Geriausia tai daryti pagal duomenų lapą arba žinyną. Štai pavyzdys iš duomenų lapo:
Jei pažvelgsite į jo priekinę pusę, tą, kurioje yra užrašai, ir nuleiskite kojas, tada iš kairės į dešinę padarysite išvadas: Emitter, Collector, Base.
Mes paimame tranzistorių ir prijungiame jį pagal šią schemą:
 |
Kolektorius į apkrovą, emiteris, tas su rodykle, į žemę. Ir pagrindas prie valdiklio išvesties.
Tranzistorius yra srovės stiprintuvas, tai yra, jei mes perduodame srovę per bazinio emiterio grandinę, tada srovė, lygi įėjimui, padaugintam iš stiprinimo h fe, gali praeiti per kolektoriaus-emiterio grandinę.
h fe šiam tranzistoriui yra keli šimtai. Kažkas apie 300, tiksliai nepamenu.
Maksimali mikrovaldiklio išėjimo įtampa, kai ji yra prijungta prie vieneto prievado, = 5 voltai (čia galima nepaisyti 0,7 volto įtampos kritimo pagrindo ir emiterio sandūroje). Bazinės grandinės varža yra 10 000 omų. Tai reiškia, kad srovė pagal Ohmo dėsnį bus lygi 5/10000=0,0005A arba 0,5mA – visiškai nereikšminga srovė, nuo kurios valdiklis net neprakaituos. Ir išvestis šiuo metu bus I c \u003d I be * h fe \u003d 0,0005 * 300 \u003d 0,150A. 150 mA yra daugiau nei 100 mA, bet tai tik reiškia, kad tranzistorius atsidarys plačiai ir išleis maksimaliai. Taigi mūsų estafetė gaus visą maistą.
Ar visi laimingi, ar visi laimingi? Bet ne, čia netvarka. Relėje ritė naudojama kaip paleidimo elementas. O ritė turi gana stiprų induktyvumą, todėl staigiai nutraukti srovės joje neįmanoma. Jei bandysite tai padaryti, tada elektromagnetiniame lauke sukaupta potenciali energija išeis kitoje vietoje. Esant nulinei pertraukos srovei, ši vieta bus įtampa - staigiai nutrūkus srovei, ant ritės atsiras galingas, šimtų voltų, įtampos padidėjimas. Jei srovė nutrūksta dėl mechaninio kontakto, tada įvyks oro gedimas - kibirkštis. Ir jei jį nupjausite tranzistoriumi, jis jį tiesiog nužudys.
Reikia kažką daryti, kur nors įdėti ritės energiją. Ne bėda, uždarykite jį įdėdami diodą. Įprasto veikimo metu diodas įjungiamas priešingai nei įtampa ir per jį neteka srovė. O išjungus įtampa per induktyvumą bus kita kryptimi ir eis per diodą.
 |
Tiesa, šie žaidimai su įtampos šuoliais bjauriai paveikia įrenginio maitinimo tinklo stabilumą, todėl prasminga įsukti rites tarp maitinimo šaltinio pliuso ir minuso. elektrolitinis kondensatoriusšimtas mikrofaradų. Jis perims dauguma pulsacijos.
Grožis! Bet jūs galite padaryti dar geriau – sumažinti vartojimą. Relės užtenka didelė srovė atitrūksta, bet armatūros laikomoji srovė mažesnė nei tris kartus. Kam rūpi, bet rupūžė mane traiško, kad pamaitinčiau ritę daugiau, nei ji nusipelnė. Galų gale, tai yra šildymo, energijos suvartojimas ir daug daugiau. Taip pat paimame ir į grandinę įdedame polinį kondensatorių keliolikai kitų mikrofaradų su rezistoriumi. Kas atsitiks dabar:
 |
Kai tranzistorius atidaromas, kondensatorius C2 dar neįkrautas, vadinasi, jo įkrovimo momentu jis yra beveik trumpas sujungimas o srovė per ritę eina be apribojimų. Neilgam, bet to pakanka, kad ištrauktų relės armatūrą iš savo vietos. Tada kondensatorius įsikraus ir virsta pertrauka. Ir relė bus maitinama per srovę ribojantį rezistorių. Rezistorius ir kondensatorius turi būti parinkti taip, kad relė veiktų aiškiai.
Tranzistoriui užsidarius, kondensatorius iškraunamas per rezistorių. Iš to seka skaitiklis zapadlo - jei nedelsdami bandysite įjungti relę, kai kondensatorius dar neišsikrovęs, srovės trūkčiojimui gali nepakakti. Taigi čia reikia galvoti, kokiu greičiu spustelės relė. Conder, žinoma, išsikraus per sekundės dalį, bet kartais tai yra daug.
Pridėkime dar vieną naujinimą.
Kai atsidaro relė, energija magnetinis laukas nuleidžiamas per diodą, tik tuo pačiu metu srovė teka ritėje, vadinasi, ji ir toliau laiko inkarą. Laikas nuo valdymo signalo pašalinimo iki kontaktinės grupės nukritimo ilgėja. Zapadlo. Būtina padaryti kliūtį srovei tekėti, bet tokią, kad ji neužmuštų tranzistoriaus. Įjungiame zenerio diodą, kurio atidarymo įtampa yra mažesnė už ribinę tranzistoriaus gedimo įtampą.
Iš duomenų lapo matyti, kad BC549 ribinė kolektoriaus bazės įtampa (kolektoriaus bazės įtampa) yra 30 voltų. Įsukame 27 voltų zenerio diodą - Pelnas!
Dėl to mes suteikiame ritės įtampos padidėjimą, tačiau jis yra valdomas ir yra žemiau kritinio gedimo taško. Taigi mes žymiai (kartais!) Sutrumpiname išjungimo delsą.
 |
Dabar galite gana pasitempti ir pradėti skausmingai krapštyti savo ropes, kaip visas šitas šiukšles sudėti ant spausdintinės plokštės... Turime ieškoti kompromisų ir palikti tik tai, ko reikia šioje grandinėje. Bet tai jau yra inžinerijos nuojauta ir ateina su patirtimi.
Žinoma, vietoj relės galite prijungti lemputę ir solenoidą, ir net variklį, jei jis praeina per srovę. Relė imama kaip pavyzdys. Ir, žinoma, lemputei nereikia viso diodo-kondensatoriaus komplekto.
Užteks kol kas. Kitą kartą pakalbėsiu apie Darlington mazgus ir MOSFET raktus.