วิธีกำหนดค่าตัวต้านทานตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ในโพสต์นี้เราพยายามประเมินวิธีกำหนดค่าหรือเชื่อมต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เช่นตัวต้านทานตัวเก็บประจุโดยใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ผ่านการคำนวณที่ถูกต้อง

กรุณาอ่านโพสต์ก่อนหน้าของฉันเกี่ยวกับ แรงดันและกระแสคืออะไร เพื่อให้เข้าใจข้อเท็จจริงทางอิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐานด้านล่างนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตัวต้านทานคืออะไร

- เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้า ใช้เพื่อป้องกันชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โดย จำกัด การไหลของกระแสเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น LED ต้องการตัวต้านทานแบบอนุกรมด้วยเหตุผลเดียวกันเพื่อให้สามารถทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าพิกัดที่กำหนด ส่วนประกอบที่ใช้งานอื่น ๆ เช่นทรานซิสเตอร์มอสเฟตไตรแอค SCR ยังรวมตัวต้านทานด้วยเหตุผลเดียวกัน

Capacitor คืออะไร

เป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บประจุไฟฟ้าจำนวนหนึ่งหรือเพียงแค่แรงดัน / กระแสไฟฟ้าที่ใช้เมื่อนำไปเชื่อมต่อกับจุดจ่ายที่เกี่ยวข้องส่วนประกอบได้รับการจัดอันดับโดยทั่วไปด้วยสองหน่วยไมโครฟันและแรงดันไฟฟ้า 'microfarad' จะกำหนดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถจัดเก็บได้และแรงดันไฟฟ้าจะกำหนดว่าจะใช้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดเท่าใดหรือเก็บไว้ในนั้น ระดับแรงดันไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญหากเกินเครื่องหมายตัวเก็บประจุก็จะระเบิด

ความสามารถในการจัดเก็บของส่วนประกอบเหล่านี้หมายความว่าพลังงานที่เก็บไว้จะสามารถใช้งานได้ดังนั้นจึงใช้เป็นตัวกรองที่ใช้แรงดันไฟฟ้าที่เก็บไว้สำหรับเติมช่องว่างหรือแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายดังนั้นการเติมหรือทำให้คูน้ำในสายเรียบ

พลังงานที่เก็บไว้จะใช้งานได้เช่นกันเมื่อมันถูกปล่อยออกมาอย่างช้าๆผ่านส่วนประกอบที่ จำกัด เช่นตัวต้านทาน ที่นี่เวลาที่ตัวเก็บประจุใช้ในการชาร์จจนเต็มหรือคายประจุออกจนหมดนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานตัวจับเวลาโดยที่ค่าตัวเก็บประจุจะเป็นตัวกำหนดช่วงเวลาของหน่วย ดังนั้นจึงใช้ในตัวจับเวลาออสซิลเลเตอร์เป็นต้น

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งคือเมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จเต็มแล้วมันจะไม่ยอมส่งกระแส / แรงดันไฟฟ้าใด ๆ อีกและหยุดการไหลของกระแสข้ามสายนำซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าที่ใช้จะส่งผ่านสายนำของมันในระหว่างการชาร์จเท่านั้นและจะถูกบล็อกเมื่อชาร์จ กระบวนการเสร็จสมบูรณ์

คุณลักษณะนี้ใช้เพื่อเปิดใช้งานการสลับส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ชั่วขณะ ตัวอย่างเช่นถ้าแรงดันไฟฟ้าทริกเกอร์ถูกนำไปใช้กับฐานของทรานซิสเตอร์ผ่านตัวเก็บประจุมันจะเปิดใช้งานในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ เท่านั้นจนกว่าตัวเก็บประจุจะได้รับการชาร์จเต็มหลังจากนั้นทรานซิสเตอร์จะหยุดดำเนินการ สิ่งเดียวกันนี้อาจเห็นได้จาก LED เมื่อขับเคลื่อนผ่านตัวเก็บประจุซึ่งจะส่องสว่างเพียงเสี้ยววินาทีจากนั้นจึงดับลง

ทรานซิสเตอร์คืออะไร

เป็นส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขาหรือขาสามส่วน ขาสามารถต่อสายเพื่อให้ขาข้างหนึ่งกลายเป็นเต้าเสียบทั่วไปสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอีกสองขาขาทั่วไปเรียกว่าตัวปล่อยในขณะที่อีกสองขามีชื่อเป็นฐานและตัวเก็บรวบรวม ฐานรับทริกเกอร์สวิตชิ่งโดยอ้างอิงถึงตัวปล่อยและสิ่งนี้ช่วยให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าค่อนข้างมากสำหรับการส่งผ่านจากตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อย

การจัดเรียงนี้ทำให้การทำงานเหมือนสวิตช์ ดังนั้นโหลดใด ๆ ที่เชื่อมต่อที่ตัวเก็บรวบรวมสามารถเปิดหรือปิดได้โดยมีศักยภาพค่อนข้างน้อยที่ฐานของอุปกรณ์

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่ฐานและในที่สุดตัวสะสมก็ไปถึงปลายทางทั่วไปผ่านตัวปล่อย ตัวปล่อยเชื่อมต่อกับกราวด์สำหรับประเภท NPN และเป็นบวกสำหรับทรานซิสเตอร์ประเภท PNP NPN และ PNP เป็นส่วนเสริมซึ่งกันและกันและทำงานในลักษณะเดียวกันทุกประการ แต่ใช้ทิศทางหรือขั้วตรงกันข้ามกับแรงดันไฟฟ้าและกระแส

ไดโอดคืออะไร:

โปรดอ้างอิง บทความนี้ สำหรับข้อมูลที่สมบูรณ์

SCR คืออะไร:

สามารถเทียบได้กับทรานซิสเตอร์และยังใช้เป็นสวิตช์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ขาหรือขาทั้งสามถูกระบุเป็นประตูขั้วบวกและแคโทด แคโทดเป็นเทอร์มินัลทั่วไปซึ่งกลายเป็นเส้นทางรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ที่เกตและขั้วบวกของอุปกรณ์เกตเป็นจุดทริกเกอร์ซึ่งจะเปลี่ยนพลังงานที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกผ่านขาทั่วไปของแคโทด

อย่างไรก็ตามไม่เหมือนทรานซิสเตอร์ตรงที่ประตูของ SCR ต้องการแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นและนอกจากนี้อุปกรณ์นี้ยังสามารถใช้สำหรับการสลับเฉพาะ AC ผ่านขั้วบวกและแคโทด ดังนั้นจึงมีประโยชน์สำหรับการสลับโหลด AC เพื่อตอบสนองต่อทริกเกอร์ที่ได้รับที่เกต แต่เกตจะต้องใช้ศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงในการดำเนินการ

การใช้ส่วนประกอบข้างต้นในวงจรที่ใช้งานได้จริง:

วิธีกำหนดค่าตัวต้านทานตัวเก็บประจุและทรานซิสเตอร์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ...... ?

การใช้และการปรับใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่นักทำงานอดิเรกอิเล็กทรอนิกส์ทุกคนตั้งใจที่จะเรียนรู้และเชี่ยวชาญ แม้ว่าจะพูดง่ายกว่าทำ แต่ตัวอย่างสองสามข้อต่อไปนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจเกี่ยวกับวิธีตั้งค่าตัวต้านทานคาปาซิเตอร์ทรานซิสเตอร์สำหรับสร้างวงจรแอปพลิเคชันเฉพาะ:

เนื่องจากหัวเรื่องอาจมีขนาดใหญ่เกินไปและอาจเติมปริมาตรได้เราจะพูดถึงวงจรเดียวที่ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุตัวต้านทานและ LED

โดยทั่วไปส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่จะเป็นจุดศูนย์กลางในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่ส่วนประกอบแบบพาสซีฟทำหน้าที่สนับสนุน

สมมติว่าเราต้องการสร้างวงจรเซ็นเซอร์ปริมาณน้ำฝน เนื่องจากทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้งานอยู่จึงต้องอยู่ตรงกลาง เราจึงวางไว้ตรงกลางแผนผัง

ตัวนำทั้งสามของทรานซิสเตอร์เปิดอยู่และจำเป็นต้องมีการตั้งค่าที่จำเป็นผ่านชิ้นส่วนพาสซีฟ

ตามที่อธิบายไว้ข้างต้นตัวปล่อยเป็นเต้ารับทั่วไป เนื่องจากเราใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ตัวปล่อยจะต้องไปที่พื้นดังนั้นเราจึงเชื่อมต่อกับกราวด์หรือรางจ่ายเชิงลบของวงจร

ฐานเป็นตัวตรวจจับหลักหรืออินพุตทริกเกอร์ดังนั้นอินพุตนี้จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับองค์ประกอบเซ็นเซอร์ องค์ประกอบเซ็นเซอร์ที่นี่คือขั้วโลหะคู่หนึ่ง

ขั้วใดขั้วหนึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟบวกและอีกขั้วหนึ่งจะต้องเชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์

เซ็นเซอร์นี้ใช้เพื่อตรวจจับน้ำฝน ขณะที่ฝนเริ่มตกหยดน้ำจะเชื่อมขั้วทั้งสอง เนื่องจากน้ำมีความต้านทานต่ำจึงเริ่มรั่วแรงดันไฟฟ้าบวกข้ามขั้วไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์

แรงดันไฟฟ้าที่รั่วไหลนี้จะป้อนฐานของทรานซิสเตอร์และในสนามถึงพื้นผ่านตัวปล่อย เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นตามคุณสมบัติของอุปกรณ์มันจะเปิดประตูระหว่างตัวเก็บรวบรวมและตัวปล่อย

หมายความว่าตอนนี้ถ้าเราเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าบวกกับตัวเก็บรวบรวมมันจะเชื่อมต่อกับกราวด์ทันทีผ่านตัวปล่อยของมัน

ดังนั้นเราจึงเชื่อมต่อตัวสะสมของทรานซิสเตอร์เข้ากับขั้วบวกอย่างไรก็ตามเราทำสิ่งนี้ผ่านโหลดเพื่อให้โหลดทำงานร่วมกับสวิตช์และนั่นคือสิ่งที่เรากำลังมองหา

จากการจำลองการทำงานข้างต้นอย่างรวดเร็วเราจะเห็นว่าแหล่งจ่ายไฟบวกรั่วไหลผ่านขั้วโลหะของเซ็นเซอร์สัมผัสกับฐานและดำเนินการต่อไปจนถึงพื้นจนเสร็จสิ้นวงจรฐานอย่างไรก็ตามการดำเนินการนี้จะดึงแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมลงสู่พื้นทันที ผ่านตัวปล่อยการเปิดโหลดซึ่งเป็นเสียงกริ่งที่นี่ เสียงกริ่งดังขึ้น

การตั้งค่านี้เป็นการตั้งค่าพื้นฐาน แต่ต้องมีการแก้ไขหลายอย่างและยังสามารถแก้ไขได้หลายวิธี

เมื่อดูที่แผนผังเราพบว่าวงจรไม่มีตัวต้านทานพื้นฐานเนื่องจากน้ำทำหน้าที่เป็นตัวต้านทาน แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากขั้วเซ็นเซอร์ลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจกระแสทั้งหมดจะถูกทิ้งไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์ ทันที

ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยเราจึงเพิ่มตัวต้านทานที่ฐานของทรานซิสเตอร์ อย่างไรก็ตามค่าตัวต้านทานพื้นฐานจะเป็นตัวกำหนดว่ากระแสไฟฟ้าทริกเกอร์สามารถป้อนผ่านพินฐาน / ตัวปล่อยได้เท่าใดและส่งผลต่อกระแสของตัวเก็บรวบรวม ในทางกลับกันตัวต้านทานพื้นฐานควรเป็นแบบที่อนุญาตให้ดึงกระแสเพียงพอจากตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยเพื่อให้สามารถเปลี่ยนโหลดตัวสะสมได้อย่างสมบูรณ์แบบ

สำหรับการคำนวณที่ง่ายขึ้นตามกฎทั่วไปเราสามารถสมมติว่าค่าตัวต้านทานพื้นฐานมีค่ามากกว่าความต้านทานโหลดตัวสะสม 40 เท่า

ดังนั้นในวงจรของเราสมมติว่าโหลดตัวสะสมเป็นเสียงกริ่งเราจะวัดความต้านทานของเสียงกริ่งซึ่งมีค่าเท่ากับ 10K 40 คูณ 10K หมายถึงค่าความต้านทานพื้นฐานต้องอยู่ที่ประมาณ 400K แต่เราพบว่าความต้านทานน้ำอยู่ที่ประมาณ 50K ดังนั้นเมื่อหักค่านี้จาก 400K เราจะได้ 350K นั่นคือค่าตัวต้านทานพื้นฐานที่เราต้องเลือก

ตอนนี้สมมติว่าเราต้องการเชื่อมต่อ LED เข้ากับวงจรนี้แทนเสียงกริ่ง เราไม่สามารถเชื่อมต่อ LED โดยตรงกับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์เนื่องจาก LED มีความเสี่ยงเช่นกันและจะต้องใช้ตัวต้านทาน จำกัด กระแสหากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าที่ระบุไว้

ดังนั้นเราจึงเชื่อมต่อ LED แบบอนุกรมที่มีตัวต้านทาน 1K ข้ามคอลเลกชันและบวกของวงจรด้านบนแทนที่ออด

ตอนนี้ตัวต้านทานในอนุกรมที่มี LED อาจถือได้ว่าเป็นความต้านทานโหลดของตัวสะสม

ดังนั้นตอนนี้ความต้านทานพื้นฐานควรเป็น 40 เท่าของค่านี้ซึ่งเท่ากับ 40K อย่างไรก็ตามความต้านทานต่อน้ำอยู่ที่ 150K หมายความว่าค่าความต้านทานพื้นฐานนั้นสูงเกินไปซึ่งหมายความว่าเมื่อน้ำฝนเชื่อมเซ็นเซอร์ทรานซิสเตอร์จะไม่สามารถ เปิดไฟ LED ให้สว่าง แต่จะส่องสว่างสลัวมาก

แล้วเราจะแก้ปัญหานี้ได้อย่างไร?

เราจำเป็นต้องทำให้ทรานซิสเตอร์มีความไวมากขึ้นดังนั้นเราจึงเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์อีกตัวเพื่อช่วยให้ทรานซิสเตอร์ที่มีอยู่ในการกำหนดค่าดาร์ลิงตัน ด้วยการจัดเรียงนี้คู่ทรานซิสเตอร์จะมีความไวสูงไวกว่าวงจรก่อนหน้าอย่างน้อย 25 เท่า

ความไวที่เพิ่มขึ้น 25 เท่าหมายความว่าเราสามารถเลือกค่าความต้านทานพื้นฐานที่อาจเป็น 25 + 40 = 65 ถึง 75 เท่าของความต้านทานตัวสะสมเราได้ช่วงสูงสุดประมาณ 75 เป็น 10 = 750K ดังนั้นจึงสามารถนำมาเป็นค่ารวมของฐานได้ ตัวต้านทาน

การหักค่าความต้านทานน้ำ 150K จาก 750K เราจะได้ 600K นั่นคือค่าตัวต้านทานพื้นฐานที่เราสามารถเลือกได้สำหรับการกำหนดค่าปัจจุบัน โปรดจำไว้ว่าตัวต้านทานเคสสามารถเป็นค่าใดก็ได้ตราบเท่าที่เป็นไปตามเงื่อนไข 2 ประการคือทรานซิสเตอร์ไม่ร้อนขึ้นและช่วยให้เปลี่ยนโหลดตัวสะสมได้อย่างน่าพอใจ แค่นั้นแหละ.

สมมติว่าเราเพิ่มตัวเก็บประจุที่ฐานของทรานซิสเตอร์และกราวด์ ตัวเก็บประจุตามที่อธิบายไว้ข้างต้นจะเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ในขั้นต้นเมื่อฝนเริ่มตกจากการรั่วไหลที่ขั้วของเซ็นเซอร์

หลังจากฝนหยุดตกและการรั่วของสะพานเซ็นเซอร์ถูกตัดการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ยังคงส่งเสียงออดอยู่เสมอ…อย่างไร? ตอนนี้แรงดันไฟฟ้าที่เก็บไว้ภายในตัวเก็บประจุจะป้อนฐานทรานซิสเตอร์และเปิดสวิตช์ค้างไว้จนกว่าจะมีการคายประจุต่ำกว่าแรงดันสวิตชิ่งฐาน สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าตัวเก็บประจุสามารถทำหน้าที่ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างไร