Elektronik üzerine mikro eğitim programı. Bölüm 2.

Şoklar, indüktörler.

Bir kondansatör gibi bir bobin (indüktör), enerji depolayabilir, ancak neredeyse sınırsız bir süre boyunca depolayabilen bir kondansatörün aksine, bir indüktör bunu yapamaz, besleme voltajından sonra kesmeye enerji verir. kaldırıldı. Sadece tam tersi davranıyorlar. İndüktörün ana özelliği, Henry (H) cinsinden ölçülen endüktanstır.

İndüktöre bir miktar voltaj uygulanırsa (KL1 Şekil 6 a’da kapalıdır), o zaman T1 noktasında bir akım belirecektir, bu hızla artacaktır (akım artış hızı, indüktörün endüktansı ile ters orantılıdır).

Bkz. 6b)


Pirinç . 6.

Bu nedenle, eğer akım kapasitörden yalnızca değişen bir voltajla akarsa, akım indüktörden yalnızca sabit (veya yavaş değişen) bir voltajla akacaktır. Gerilimdeki hızlı bir değişiklikle akım akmaz. Bobinin başka bir ilginç özelliği daha vardır – bobin neredeyse anında enerji verebilir (bir kapasitör gibi), ancak bir kondansatörün aksine, besleme voltajı bobinden çıkarılırsa (açık KL1), bobin hemen biriken tüm enerjiyi vermeye çalışacaktır. (T2 noktasında büyük bir kısa süreli, negatif voltaj darbesi olacaktır (Şekil 6 c) İdeal olarak, bu sonsuz büyük bir darbe olacaktır.

Devreyi düşünün (Şekil 7 b)).


Şekil 7.

Girişte (Vin), gerilim dalga formu Şekil 7 a)’da siyah bir grafik olarak gösterilmektedir. Vout – kırmızı. İndüktörün neredeyse değişken bileşeni geçmediği, ancak sabiti geçtiği görülebilir. Daha da iyi filtreleme için (değişken bileşenin çıkarılması), genellikle indüktörden sonra, Vout ile 0 arasına değişken bileşeni ek olarak filtreleyen ek bir kapasitör yerleştirilir.

Bir kapasitör ve bir bobini paralel bağlarsak, bir salınım devresi elde ederiz.

Örneğin, bir bobin ve bir kondansatörü paralel bağlayıp aralarına bir anahtar (açık) koyarsanız, kapasitörü şarj eder, ardından anahtarı kapatırsanız, kapasitörde depolanan enerji bobine aktarılacaktır (Akımdan geçen akım). bobin artacak, kapasitör üzerindeki voltaj düşecek (enerjisindeki azalma nedeniyle), daha sonra bobin kapasitöre biriktirdiği enerjiyi vermeye başlayacak, kapasitör negatif (ters) ile şarj olmaya başlayacaktır. voltaj (zaten bobinin enerjisinden dolayı), vb.)

Enerji kayıplarının olmadığı durumda devrede w0 = 1/kv doğal frekanslı sönümsüz salınımlar gözlenecektir. kök( L * C). Gerçekte, her zaman enerji kayıpları vardır, bunun sonucunda sadece biraz daha düşük frekanslı, w=kv olan sönümlü periyodik salınımlar olacaktır. root(w0^2-b^2), burada b(betta) zayıflama katsayısıdır, yani her zaman w0>w. Devrenin kendisindeki enerji kayıpları nedeniyle söneceklerdir.

Transformatör.

Bir çekirdeğe birkaç bağımsız sargı sararsanız, bir transformatör elde edersiniz. Her bir sargı bir jikle (indüktör) gibi davranacaktır, ancak sargılar arasında bir bağlantı olacaktır. Bir (ilk) sargının terminallerine voltaj uygulanırsa, diğer tüm sargılarda da bir voltaj farkı görünecektir ve bu farkın değeri, ilk sargıdan kaç kat daha fazla olacaktır. bu sargıda ilkinden daha fazla döner.

Bazen sargının yönü bir rol oynar. Çıkış voltajının polaritesi (daha doğrusu faz) buna bağlıdır. Diyagramlarda, sargının başlangıcı bir nokta ile gösterilir. Bazen transformatörün sargıları seri bağlanırken, sargıların yönüne bağlı olarak toplam voltaj eklenir (sargılar bir yönde ise) ve çıkarılır (zıt yönlerde sarılırsa).

Transformatör hem voltaj değerini değiştirmek için (dönüş sayısı oranını değiştirerek) hem de galvanik izolasyon için (sargılar birbirine elektriksel olarak bağlı değildir, aralarında sadece manyetik bir bağlantı vardır, yani sadece Bir sargıdaki voltaj farkı diğer sargıdaki voltaj farkına bağlıdır.) Bir transformatörün önemli bir özelliği, bir sargıya uygulanan gücün diğer sargıya verilen güce eşit olmasıdır. Şunlar. P1=P2 = U1 * I1=U2 * I2. Böylece, ikinci sargıdaki voltaj daha azsa, akım daha büyük olacaktır. Transformatöre sadece alternatif voltaj sağlanabilir, çünkü. sargılarında, herhangi bir indüktör gibi, sabit voltaj olamaz (aksi takdirde akım uygunsuz bir şekilde büyürdü).

Transformatör, bazı yaklaşımlarda, bir kolun bir sargı olduğu, ikinci kolun ikinci sargı olduğu bir kaldıraç olarak temsil edilebilir. İkiden fazla sargıya sahip transformatörler bulmak nadir değildir. Diyotlar, Schottky diyotlar, zener diyotlar.

Diyot, akımın uygulanan voltaja doğrusal olarak bağlı olmadığı bir cihazdır.

İleri yönde bağlanan bir diyotun (akım-gerilim) akım-voltaj karakteristiğini (CVC) göz önünde bulundurun (Şekil 8a)).


Pirinç. sekiz.

Gerilim 0’dan u1’e yükseldikçe akım çok küçüktür, ancak gerilim u2 ve u3’e yükseldikçe akım önemli ölçüde artar (gerilimin karesiyle orantılı olarak). Yeterince yüksek akımlarda, diyot bir iletken olarak kabul edilebilir, çünkü. diyot üzerindeki voltaj düşüşü, yüksek akımda bile küçük olacaktır. Schottky diyotlarda akım daha da hızlı büyür, bu nedenle Schottky diyotlarındaki voltaj düşüşü daha da küçüktür, bu da yüksek akımlı cihazlarda kullanılmalarına izin verir.

Ardından diyota negatif voltaj uygulayın (Şekil 8 b)). u1 voltajına kadar, diyottan geçen akım pratik olarak mevcut olmayacaktır. Ancak u1’in altındaki negatif voltajda, akım hızla artarken diyotta bir bozulma meydana gelir. Bu etki Zener diyotları tarafından kullanılır (sıradan insanlarda – zener diyotları (Şekil 8 c)). Şunlar. Ters Zener diyotundaki voltaj >u2 artırılırsa, akım hızla artacaktır. Böylece, voltajda (u1 – u2) küçük bir değişiklik olsa bile, akım önemli ölçüde değişecektir. Seri olarak bir direnç ve bir zener diyotu bağlarsanız (Şekil 8 c)) ve Vin’e (u4’ten büyük) bir voltaj uygularsanız, zener diyotundan bir akım geçer ve bu direnç boyunca voltaj düşmesine neden olur, ve Vin’deki voltaj ne kadar büyükse, akım o kadar büyük ve düşüş o kadar büyük olur. Sonuç olarak, direnç üzerindeki voltajdan bağımsız olarak, diyot üzerindeki voltaj neredeyse değişmez (Vout’ta u2 – u4 aralığında değişecektir).

Bu nedenle, bir diyot, ileri yöndeki akımın, ters yöndeki akımdan çok daha büyük olduğu bir cihazdır. bipolar transistör.

Bipolar transistör, akımı yükseltebilen bir cihazdır.

Bazı yaklaşımlarda, transistör, seri bağlı 2 diyot (baz-verici ve baz-toplayıcı) ve bağlantıyı (kanal) verici-toplayıcıyı (kırmızı ile çizilmiş) açma yeteneği olarak düşünülebilir.

Bipolar bir npn transistörünün çalışmasını düşünün (Şekil 9).


Şekil 9.

Yayıcıyı toprağa (0V), toplayıcıyı – +12V pozitif güç kaynağına bağlayalım.

Böyle bir bağlantıda, koşullu diyot d2 ters yönde açılır, üzerinden akım geçmez, bu nedenle akım da d1 üzerinden akmaz. Bu durumda, transistör kapalıdır (verici-toplayıcı kanalı kapalıdır) ve içinden akım geçmez. Yayıcı-toplayıcı kanalını açmak için akımın d1’den geçmesi gerekir. Bu durumda, kanaldan geçen akım, temel akımla (d1’den geçen akım) doğru orantılı, ancak k kat daha fazla olacaktır. k, transistörün kazancıdır (tipik olarak 50 ila 300), yani. tabandaki küçük bir akım bile emitör-toplayıcı kanalında büyük bir akıma (yüz kattan fazla) neden olabilir, asıl mesele bu akımı enerji kaynağından (yani transistör yapabilir) uzak tutmanızdır. d1’den geçen akım (diğer adıyla temel akım), geleneksel bir diyotla aynı yasaları takip eder (bkz. Şekil 8a). Tabandaki voltaj lineer olarak değiştirilirse, akım lineer olmayan bir şekilde değişecektir (Şekil 8a), bu nedenle emitör-taban kanalından geçen akım da lineer olmayan bir şekilde değişecektir. Şunlar. Bir transistör voltajı değil akımı yükseltir.

Pnp transistörü ile söz konusu transistör arasındaki fark, d1 ve d2’nin ters bağlantısıdır, sonuç olarak kollektöre negatif bir besleme voltajı uygulanmalıdır. Diyagramda, emitördeki ok ters yöne yönlendirilmiştir. Alan etkili transistörler, MOSFET’ler.

Alan etkili transistörler ile bipolar transistörler arasındaki fark, kanalın akımla değil voltajla kontrol edilmesidir. Direnci kapı voltajına bağlı olan değişken bir direnç direnci olarak düşünülebilir. Alan etkili transistörlerin birçok türü vardır.

Şekil 10.


Bir alan etkili transistörün çalışmasını düşünün (Şekil 10 a)). Drenaj kaynağı kanalının direnci (kırmızı ile çizilmiş, diğer adıyla R1), kapı ile kaynak arasındaki voltaj tarafından belirlenir. Ayrıca, kapıdan geçen akım pratik olarak sıfırdır. Böylece çok küçük akımlarda bile direnci değiştirmek mümkündür, bu da çok büyük akımların kontrolüne yol açabilir.

Yüksek akımların gerekli olduğu durumlarda, güçlü alan etkili transistörler (MOSFET’ler) kullanılır.

Şekil 10 b) bir N-kanallı MOSFET’i göstermektedir.

İçinde de, drenaj kaynağı direnci, kapı ile kaynak arasındaki voltaja bağlıdır. Bu voltaj düşükse, kanal direnci (R1) çok yüksektir, üzerinden akım geçmez. Ancak, R1 direnci önemli ölçüde düştüğü ve önemli bir akım akabileceği için kontrol voltajını (geçit kaynağı voltajı) artırmaya değer.

Yapısal olarak, bu transistörler, ters yönde bağlanmış yerleşik bir diyot (d1) ile yapılır. P-kanalı ile yukarıda tartışılan arasındaki fark, diyot d1’in ters yönde açılması, şematik olarak zıt yönde bir ok çizilmesidir.

devam

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published.