หมกมุ่นอยู่กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน!!!!!: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

เมื่อเราพูดถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การพูดคุยของเราสามารถครอบคลุมพื้นที่กว้าง เริ่มจากหลอดสุญญากาศดั้งเดิม (หลอดทรานซิสเตอร์) ดั้งเดิมที่สุด หรือแม้แต่ย้อนกลับไปจนถึงการนำหรือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน และอาจจบลงด้วยวงจรที่ซับซ้อนที่สุดซึ่งขณะนี้ฝังอยู่ใน ชิปตัวเดียวหรือหลายตัวที่ฝังอยู่ภายในอีกอันหนึ่ง แต่มันจะสนับสนุนเสมอที่จะยึดติดกับแนวคิดพื้นฐาน ซึ่งช่วยให้เราสร้างสิ่งที่ต้องการมากที่สุดดังที่เราเห็นในทุกวันนี้ จากการสังเกตของฉัน ฉันตระหนักว่าผู้คนจำนวนมากที่เริ่มคิดเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จะเริ่มโครงการงานอดิเรกด้วยวงจรรวมหรือโดยทั่วไปในปัจจุบันนี้ ด้วยโมดูลที่ประกอบเข้าด้วยกัน เช่น บอร์ด Arduino, โมดูล Bluetooth, โมดูล RF ฯลฯ

เนื่องจากแนวโน้มนี้ พวกเขาจึงขาดความสนุกสนานและความตื่นเต้นที่แท้จริงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นในที่นี้ ฉันจะพยายามถ่ายทอดความคิดของฉันที่จะช่วยให้ผู้อ่านมีกำลังใจในการมองอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในมุมมองที่กว้างมากขึ้น

เราจะพูดถึงสององค์ประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตำนานและการปฏิวัติ:

ตัวต้านทานและทรานซิสเตอร์ คำอธิบายเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสูตรหรือทฤษฎีอย่างหมดจดที่เรามักจะทำในชั้นเรียนของเราบนกระดาษ แต่เราจะพยายามเชื่อมโยงสิ่งเหล่านี้กับข้อเท็จจริงที่ยุ่งยากในแนวทางปฏิบัติ ซึ่งฉันเชื่อว่าจะทำให้เพื่อน ๆ ของเราประหลาดใจอย่างแน่นอน.

มาเริ่มสำรวจความสนุกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กัน……..

ขั้นตอนที่ 1: ตัวต้านทาน

ตัวต้านทานเป็นหนึ่งในส่วนประกอบที่มีชื่อเสียงในหมู่พวกที่ชอบทำงานอดิเรก ทุกคนคงคุ้นเคยกับตัวต้านทานอยู่แล้ว เนื่องจากมันชัดเจนจากชื่อของมันเอง ตัวต้านทานจึงเป็นส่วนประกอบที่จะต้านทานกระแสที่ไหลผ่านได้ เนื่องจากตัวต้านทานนั้นต้านทานกระแสและ ค่าความต้านทานคงที่ แรงดันตกคร่อมจะมาจากสมการ V=IR ซึ่งเป็นกฎของโอห์มที่ยอดเยี่ยม ทั้งหมดนี้เป็นแนวคิดที่ชัดเจน

ถึงเวลาสำหรับการวิเคราะห์ที่ยุ่งยากแล้ว….เพื่อความสนุก

เรามีแบตเตอรี่วิทยุ 9 โวลต์และตัวต้านทาน 3 โอห์ม เมื่อเราเชื่อมต่อตัวต้านทานนี้กับแบตเตอรี่ดังแสดงในรูป เราจะได้กระแสไฟตามที่ปรากฎอย่างแน่นอน กระแสจะไหลเท่าใด

ใช่ ไม่ต้องสงสัยเลย จากกฎของโอห์ม คำตอบจะเป็น I=V/R=9/3=3 แอมแปร์

กระแสไฟ 3 แอมแปร์จากแบตเตอรี่วิทยุที่ 9 โวลต์คืออะไร???? ไม่ เป็นไปไม่ได้

ในความเป็นจริง แบตเตอรี่สามารถจ่ายกระแสไฟได้เพียงเล็กน้อยที่ 9 โวลต์ สมมติว่าจะให้กระแสไฟฟ้า 100 มิลลิแอมป์ที่ 9 โวลต์ จากกฎของโอห์ม ตัวต้านทานจะต้องมีค่าอย่างน้อย 90 โอห์มเพื่อปรับสมดุลการไหล ความต้านทานที่ต่ำกว่านี้จะลดแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งแบตเตอรี่และเพิ่มกระแสเพื่อให้สมดุลกฎโอห์ม ดังนั้นเมื่อเราเชื่อมต่อตัวต้านทาน 3 โอห์ม แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ V=0.1*3=0.3 โวลต์(โดยที่ 0.1 คือ 100 มิลลิแอมป์ นั่นคือกระแสสูงสุดของแบตเตอรี่) ดังนั้น แท้จริงแล้วเรากำลังลัดวงจรแบตเตอรี่ซึ่งจะคายประจุจนหมดในไม่ช้าและทำให้มันไร้ประโยชน์

ดังนั้น เราต้องคิดให้เหนือกว่าสมการ สามัญสำนึก WORKS!!!

ขั้นตอนที่ 2: ตัวต้านทานสำหรับการวัดแบบแบ่ง

ตัวต้านทานสามารถใช้วัดปริมาณกระแสที่ไหลผ่านโหลดได้ หากเราไม่มีแอมมิเตอร์

พิจารณาวงจรดังที่แสดงด้านบน โหลดต่อกับแบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ หากโหลดเป็นอุปกรณ์พลังงานต่ำ ให้ถือว่ากระแสที่ไหลผ่านเป็น 100 มิลลิแอมแปร์ (หรือ 0.1 แอมแปร์) ทีนี้มาดูปริมาณที่แน่นอน ของกระแสที่ไหลผ่านนั้น เราสามารถใช้ตัวต้านทานได้ ดังแสดงในรูป เมื่อตัวต้านทาน 1 โอห์มเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด โดยการวัดแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน 1 โอห์ม เราจะได้ค่าที่แน่นอนของกระแส จากกฎของโอห์ม นั่นคือกระแสจะเป็น I=V/R ที่นี่ R=1 โอห์ม ดังนั้น I=V ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าที่ตัดขวางตัวต้านทานจะให้กระแสไหลผ่านวงจร สิ่งหนึ่งที่ต้องจำไว้คือ เมื่อเราเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม จะมีแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน ค่าของตัวต้านทานถูกกำหนดโดยที่การดรอปไม่สูงมากจนส่งผลต่อการทำงานปกติของโหลด นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องมีแนวคิดที่คลุมเครือเกี่ยวกับพิสัยของกระแสซึ่งจะถูกดึงโดยโหลด ซึ่งเราสามารถหาได้จากการฝึกฝนและสามัญสำนึก

นอกจากนี้เรายังสามารถใช้ตัวต้านทานอนุกรมนี้เป็นฟิวส์ได้ นั่นคือถ้าตัวต้านทาน 1 โอห์มมีอัตรากำลัง 1 วัตต์ หมายความว่าจำนวนกระแสสูงสุดที่สามารถไหลผ่านได้จะเป็น 1 แอมแปร์ (จากสมการกำลังไฟฟ้า (W) W=I*I*R) ดังนั้น หากโหลดมีความจุกระแสไฟสูงสุด 1 แอมแปร์ ตัวต้านทานนี้จะทำหน้าที่เป็นฟิวส์ และหากมีกระแสเกิน 1 แอมแปร์เข้าสู่วงจร ตัวต้านทานจะระเบิดและกลายเป็นวงจรเปิด วงจรจึงป้องกันโหลดจากความเสียหายกระแสเกิน

ขั้นตอนที่ 3: ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นซุปเปอร์ฮีโร่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันรักทรานซิสเตอร์มาก พวกเขาเป็นองค์ประกอบการปฏิวัติหลักที่ปฏิวัติวงการอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด คนรักอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกคนต้องบรรลุมิตรภาพที่แข็งแกร่งกับทรานซิสเตอร์ พวกเขาสามารถสร้างรายการอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลายได้หลากหลาย ฟังก์ชั่น.

เริ่มต้นด้วย ทุกคนคงคุ้นเคยกับคำจำกัดความว่า ''ทรานซิสเตอร์หมายถึงความต้านทานการถ่ายโอน นี่คือความสามารถที่น่าทึ่งของทรานซิสเตอร์ พวกมันสามารถถ่ายโอนความต้านทานในส่วนเอาต์พุต (โดยทั่วไปคือสายสะสม - อิมิตเตอร์) เมื่อเราเปลี่ยนกระแส ในส่วนอินพุต (โดยทั่วไปคือบรรทัดฐาน - อีซีแอล)

โดยทั่วไปมีทรานซิสเตอร์สองประเภท: ทรานซิสเตอร์ npn และทรานซิสเตอร์ pnp ดังแสดงในรูป

ทรานซิสเตอร์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับตัวต้านทานที่มีค่าต่างๆ จะสร้างวงจรลอจิกจำนวนมาก ซึ่งทำให้โครงสร้างภายในของชิปประมวลผลสมัยใหม่ของเรานั้นมั่นคง

ขั้นตอนที่ 4: ทรานซิสเตอร์ Npn

มีการสอนโดยทั่วไปอย่างคร่าว ๆ ว่า ทรานซิสเตอร์ npn ถูกเปิดโดยให้ศักย์ไฟฟ้าบวก (แรงดัน) ที่ฐาน ใช่ มันเป็นเรื่องจริง แต่ในมุมมองที่กว้างกว่านั้น เราสามารถอธิบายได้ดังนี้

เมื่อเราสร้างฐานของทรานซิสเตอร์ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า 0.7 โวลต์(แรงดัน) เทียบกับอีซีแอลของทรานซิสเตอร์ จากนั้นทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสถานะเปิดและกระแสไหลผ่านเส้นทางของตัวสะสม-อิมิตเตอร์ลงกราวด์

ประเด็นข้างต้นช่วยฉันได้มากในการแก้ปัญหาเกือบทั้งหมดของวงจรลอจิกของทรานซิสเตอร์ที่พบได้ทั่วไป นี่คือภาพในรูปด้านบน ขั้วและเส้นทางการไหลในปัจจุบันจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเป็นมิตรกับทรานซิสเตอร์ของเรามากขึ้น

เมื่อเราให้ 0.7 โวลต์สูงนี้ที่ฐาน จะส่งผลให้กระแสของกระแสจากฐานไปยังอีซีแอลและเรียกว่ากระแสฐาน (Ib) กระแสนี้คูณด้วยเกนปัจจุบันจะทำให้กระแสสะสมไหล

การทำงานมีดังนี้:

เมื่อเราตั้งค่า 0.7 ที่ฐานครั้งแรก ทรานซิสเตอร์จะเปิดและกระแสเริ่มไหลผ่านโหลด ถ้าบางวิธีที่แรงดันไฟฟ้าข้ามฐานและอีซีแอลเพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยว่าทรานซิสเตอร์จะทำให้กระแสเบสไหลน้อยลงจึงทำให้ แรงดันไฟฟ้าที่ 0.7 เอง แต่ในทางกลับกัน กระแสสะสมก็ลดลงเช่นกัน และกระแสที่ไหลผ่านโหลดลดลง ส่งผลให้แรงดันตกคร่อมโหลดก็ลดลงเช่นกัน นี่แสดงว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ฐานเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมโหลดจะลดลง และด้วยเหตุนี้จึงเผยให้เห็นลักษณะการกลับด้านของการสลับทรานซิสเตอร์

ในทำนองเดียวกัน หากแรงดันไฟฟ้าลดลง (แต่สูงกว่า 0.7) กระแสจะเพิ่มขึ้นที่ฐานและทำให้เพิ่มขึ้นที่ตัวสะสมและผ่านโหลดซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าข้ามโหลด ดังนั้นการลดลงในฐานจะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นที่ เอาต์พุตซึ่งเผยให้เห็นลักษณะการกลับด้านของการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์

ในระยะสั้นความพยายามของฐานเพื่อรักษาความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า 0.7 นั้นใช้โดยเราภายใต้ชื่อการขยาย

ขั้นตอนที่ 5: Pnp ทรานซิสเตอร์

เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ npn ทรานซิสเตอร์ pnp ยังกล่าวโดยทั่วไปว่า โดยการให้ค่าลบกับฐาน ทรานซิสเตอร์จะเปิด

ในอีกทางหนึ่ง เมื่อเราสร้างแรงดันฐาน 0.7 โวลต์ต่ำกว่าหรือน้อยกว่าแรงดันอิมิตเตอร์ จากนั้นกระแสจะไหลผ่านสายตัวรวบรวมอีซีแอลและโหลดจะถูกป้อนด้วยกระแส นี่คือภาพประกอบ

ทรานซิสเตอร์ pnp ใช้เพื่อสลับแรงดันบวกเป็นโหลด และทรานซิสเตอร์ npn ใช้เพื่อสลับกราวด์เป็นโหลด

ในกรณีของ npn เมื่อเราเพิ่มความแตกต่างระหว่างอีซีแอลและเบส ทางแยกฐานจะพยายามรักษาความแตกต่าง 0.7 โวลต์โดยเปลี่ยนปริมาณของกระแสที่ไหลผ่าน

ดังนั้นโดยการปรับปริมาณกระแสที่ไหลผ่านตามความแปรผันของแรงดันไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์จึงสามารถควบคุมความสมดุลระหว่างอินพุตและเอาต์พุต ซึ่งทำให้มีความพิเศษมากในการใช้งาน

ขั้นตอนที่ 6: บทสรุป

แนวคิดทั้งหมดข้างต้นเป็นแนวคิดพื้นฐานและเป็นที่รู้จักในหมู่เพื่อน ๆ หลายคน แต่ฉันเชื่อว่าจะเป็นประโยชน์สำหรับอย่างน้อยหนึ่งคนในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ ฉันมักจะสนใจแนวคิดพื้นฐานเหล่านี้เสมอ ซึ่งช่วยได้ ฉันต้องแก้และวิศวกรรมย้อนกลับหลายวงจร ซึ่งฉันเชื่อว่าเราสามารถได้รับประสบการณ์และความสนุกสนานมากมาย

ขอให้เพื่อน ๆ ทุกคนมีความสุข ขอบคุณค่ะ