電子回路で抵抗、コンデンサ、トランジスタを構成する方法

この投稿では、抵抗器、電子回路を備えたコンデンサなどの電子部品を正しい計算で構成または接続する方法を評価しようとしています

に関する私の以前の投稿を読んでください 電圧と電流は何ですか 、以下に説明する基本的な電子的事実をより効果的に把握するために。

抵抗器とは

–電子の流れや電流に抵抗するために使用される電子部品です。電圧が上昇したときに電流の流れを制限することで電子部品を保護するために使用されます。LEDは、指定された定格よりも高い電圧で動作できるように、同じ理由で直列の抵抗が必要です。トランジスタ、MOSFET、トライアック、SCRなどの他のアクティブコンポーネントにも、同じ理由で抵抗が組み込まれています。

コンデンサとは

これは、リード線が関連する供給ポイントに接続されている場合に、一定量の電荷または単に印加された電圧/電流を蓄積する電子コンポーネントです。コンポーネントは、基本的に、マイクロファラッドと電圧の2つの単位で評価されます。 「マイクロファラッド」は、蓄積できる電流の量を決定し、電圧は、マイクロファラッドに印加または蓄積できる最大電圧の量を定義します。定格電圧は重要です。それがマーキングを超えると、コンデンサは単に爆発します。

これらのコンポーネントの蓄積能力は、蓄積されたエネルギーが使用可能になることを意味します。したがって、これらは、蓄積された電圧がソース電源の空白スペースまたは電圧降下を埋めるために使用されるフィルターとして使用され、ラインの溝を埋めたり滑らかにします。

蓄積されたエネルギーは、抵抗器などの制限コンポーネントを介してゆっくりと放出されるときにも適用可能になります。ここで、コンデンサが完全に充電または完全に放電するのにかかる時間は、コンデンサの値がユニットのタイミング範囲を決定するタイマーアプリケーションにとって理想的です。したがって、これらはタイマー、オシレーターなどで使用されます。

もう1つの機能は、コンデンサが完全に充電されると、それ以上の電流/電圧の通過を拒否し、リード間の電流の流れを停止します。つまり、印加された電流は充電中にのみリードを通過し、充電が完了するとブロックされます。プロセスが完了しました。

この機能は、特定のアクティブコンポーネントの瞬間的な切り替えを可能にするために利用されます。たとえば、トリガー電圧がコンデンサーを介してトランジスターのベースに印加された場合、コンデンサーが完全に充電されるまで、特定の時間の断片の間だけアクティブ化され、その後、トランジスターは導通を停止します。同じことが、コンデンサを介して電力が供給されたときにLEDで目撃される場合があります。このコンデンサは、ほんの一瞬点灯してから消灯します。

トランジスタとは

これは、3本のリードまたはレッグを持つ半導体コンポーネントです。レッグは、一方のレッグが他の2つのレッグに印加される電圧の共通のコンセントになるように配線できます。共通のレッグはエミッターと呼ばれ、他の2つのレッグはベースとコレクターと呼ばれます。ベースはエミッターを基準にしてスイッチングトリガーを受け取り、これによりコレクターからエミッターに流れる比較的大きな電圧と電流が可能になります。

この配置により、スイッチのように機能します。したがって、コレクタに接続されている負荷は、デバイスのベースにある比較的小さな電位でオンまたはオフに切り替えることができます。

ベースとコレクターに印加された電圧は、最終的にエミッターを介して共通の宛先に到達します。エミッタは、NPNタイプの場合はグランドに接続され、PNPタイプのトランジスタの場合はプラスに接続されます。 NPNとPNPは互いに相補的であり、まったく同じように動作しますが、電圧と電流で反対の方向または極性を使用します。

ダイオードとは：

ご参照ください この記事 完全な情報については。

SCRとは：

トランジスタとかなり比較でき、電子回路のスイッチとしても使用されます。 3つのリードまたはレッグは、ゲート、アノード、およびカソードとして指定されています。カソードは、デバイスのゲートとアノードに印加される電圧の受信パスとなる共通端子です。ゲートは、カソードの共通レッグ全体でアノードに接続された電力を切り替えるトリガーポイントです。

ただし、トランジスタとは異なり、SCRのゲートはより多くの電圧と電流を必要とし、さらにデバイスはアノードとカソード間でACのみを切り替えるために使用できます。したがって、ゲートで受信したトリガーに応答してAC負荷を切り替えるのに役立ちますが、ゲートは操作を実装するために純粋にDC電位を必要とします。

上記のコンポーネントを実際の回路に実装する：

電子回路の抵抗、コンデンサ、トランジスタの構成方法……？

電子回路で実際に電子部品を使用して実装することは、電子愛好家が学び、習得しようとする究極のことです。言うのは簡単ですが、次の2つの例は、特定のアプリケーション回路を構築するために抵抗、コンデンサ、トランジスタを設定する方法を理解するのに役立ちます。

主題が大きすぎてボリュームがいっぱいになる可能性があるため、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、およびLEDで構成される単一の回路についてのみ説明します。

基本的に、能動部品は電子回路の中心的な役割を果たし、受動部品は補助的な役割を果たします。

雨センサー回路を作りたいとしましょう。トランジスタが主要なアクティブコンポーネントであるため、中心となる必要があります。したがって、回路図の真ん中に配置します。

トランジスタの3つのリード線は開いており、パッシブパーツを介して必要なセットアップが必要です。

上で説明したように、エミッタは共通の出口です。 NPNタイプのトランジスタを使用しているため、エミッタはグランドに接続する必要があります。そのため、エミッタをグランドまたは回路の負の電源レールに接続します。

ベースはメインセンシングまたはトリガー入力であるため、この入力はセンサーエレメントに接続する必要があります。ここでのセンサー要素は、一対の金属端子です。

一方の端子は正電源に接続し、もう一方の端子はトランジスタのベースに接続する必要があります。

センサーは雨水の存在を検出するために使用されます。雨が降り始めた瞬間、水滴が2つのターミナルを橋渡しします。水は抵抗が低いため、端子間でトランジスタのベースに正の電圧が漏れ始めます。

この漏れ電圧はトランジスタのベースに供給され、その過程でエミッタを介してグランドに到達します。これが発生した瞬間、デバイスの特性に従って、コレクターとエミッターの間のゲートが開きます。

これは、正の電圧源をコレクターに接続すると、エミッターを介してすぐにアースに接続されることを意味します。

したがって、トランジスタのコレクタを正に接続しますが、負荷を介してこれを行うため、負荷はスイッチングで動作します。これがまさに私たちが探しているものです。

上記の操作をすばやくシミュレートすると、正の電源がセンサーの金属端子から漏れ、ベースに接触してコースを進み、最終的にグラウンドに到達してベース回路が完成しますが、この操作により、コレクター電圧が即座にグラウンドに引き下げられます。エミッタを介して、ここでブザーである負荷をオンにします。ブザーが鳴ります。

この設定は基本的な設定ですが、多くの修正が必要であり、さまざまな方法で変更することもできます。

回路図を見ると、水自体が抵抗として機能するため、回路にベース抵抗が含まれていないことがわかりますが、センサー端子が誤って短絡すると、電流全体がトランジスタのベースにダンプされて揚げられます。瞬時に。

したがって、安全上の理由から、トランジスタのベースに抵抗を追加します。ただし、ベース抵抗値は、ベース/エミッタピンの両端に入るトリガー電流の量を決定するため、コレクタ電流に影響を与えます。逆に、ベース抵抗は、コレクタからエミッタに十分な電流を引き込み、コレクタ負荷の完全なスイッチングを可能にするようなものでなければなりません。

計算を簡単にするために、経験則として、ベース抵抗値はコレクタ負荷抵抗の40倍であると想定できます。

したがって、この回路では、コレクタの負荷がブザーであると仮定して、ブザーの抵抗を測定します。これは、たとえば10Kになります。 10Kの40倍は、ベース抵抗が約400Kでなければならないことを意味しますが、耐水性は約50Kであることがわかります。したがって、400Kからこの値を差し引くと、350Kが得られます。これは、選択する必要のあるベース抵抗値です。

ここで、ブザーの代わりにLEDをこの回路に接続するとします。 LEDも脆弱であり、動作電圧が指定された順方向電圧よりも高い場合は電流制限抵抗が必要になるため、LEDをトランジスタのコレクタに直接接続することはできません。

したがって、LEDをコレクターと上記の回路のプラスの両端に1K抵抗と直列に接続し、ブザーを交換します。

ここで、LEDと直列の抵抗をコレクタ負荷抵抗と見なすことができます。

したがって、ベース抵抗はこの値の40倍、つまり40Kになりますが、耐水性自体は150Kです。つまり、ベース抵抗がすでに高すぎるため、雨水がセンサーをブリッジすると、トランジスタは次のことができなくなります。 LEDを明るくオンにすると、かなり暗くなります。

では、どうすればこの問題を解決できるでしょうか。

トランジスタの感度を上げる必要があるため、ダーリントン構成の既存のトランジスタを支援するために別のトランジスタを接続します。この配置により、トランジスタペアは高感度になり、前の回路より少なくとも25倍感度が高くなります。

25倍の感度は、コレクタ抵抗の25 + 40 = 65〜75倍のベース抵抗を選択できることを意味します。最大範囲は約75〜10 = 750Kになるため、これをベースの合計値と見なすことができます。抵抗器。

750Kから150Kの耐水性を差し引くと、600Kになります。これが、現在の構成で選択できる基本抵抗値です。ケース抵抗は、トランジスタを加熱しないことと、コレクタ負荷を十分に切り替えるのに役立つことの2つの条件を満たす限り、任意の値にすることができます。それでおしまい。

ここで、トランジスタのベースとグランドの間にコンデンサを追加するとします。上で説明したように、コンデンサは、雨がセンサー端子間の漏れから始まるときに、最初にいくらかの電流を蓄えます。

雨が止み、センサーブリッジの漏れがなくなった後も、トランジスタはブザーを鳴らしながら導通し続けます…どうやって？コンデンサ内部に蓄積された電圧は、トランジスタのベースに供給され、ベースのスイッチング電圧を下回るまで放電されるまでトランジスタをオンに保ちます。これは、コンデンサが電子回路でどのように機能するかを示しています。