jimblom Oblíbené Oblíbené 77
Aplikace: Přepínače
Jeden z nejvíce základních aplikací tranzistoru používá k ovládání toku energie do jiné části obvodu-použití jako elektrický spínač. Při jízdě v režimu přerušení nebo nasycení může tranzistor vytvořit efekt binárního zapnutí / vypnutí spínače.,
tranzistorové spínače jsou kritické obvodové bloky; používají se k vytváření logických bran, které dále vytvářejí mikrokontroléry, mikroprocesory a další integrované obvody. Níže uvádíme několik příkladových obvodů.
tranzistorový spínač
podívejme se na nejzákladnější tranzistorový spínací obvod: přepínač NPN. Zde budeme používat NPN pro ovládání high-power LED:
Naši kontrolu vstupních toků do základny, výstup je vázána na kolektor a emitor je udržována na pevné napětí.,
Zatímco normální spínač by vyžadovalo servopohon být fyzicky převrácený, tento spínač je ovládán napětím na základně pin. Mikrokontrolér i / o pin, stejně jako ty na Arduino, může být naprogramován tak, aby šel vysoko nebo nízko, aby zapnul nebo vypnul LED.
Když je napětí na bázi je větší než 0,6 V (nebo cokoliv, co vaše tranzistor je Vth mohlo být), tranzistor se začne nasycení a vypadá jako zkrat mezi kolektorem a emitorem. Když je napětí na základně menší než 0.,6V tranzistor je v cutoff režim-žádný proud teče, protože to vypadá jako přerušený obvod mezi C a E.
obvod výše, je tzv. low-side switch, protože přepínač — naše tranzistor-je na nízké (zem) straně obvodu. Alternativně, můžeme použít PNP tranzistor vytvořit high-side spínače:
Podobný NPN obvodu, základna je náš vstup, a vysílač je vázána na konstantní napětí. Tentokrát je však emitor vázán vysoko a zatížení je připojeno k tranzistoru na straně země.,
tento obvod funguje stejně dobře jako přepínač založený na NPN ,ale je tu jeden obrovský rozdíl: pro zapnutí zátěže „zapnuto“ musí být základna Nízká. To může způsobit komplikace, zejména pokud je vysoké napětí zátěže (VCC je 12V připojující se k emitoru VE na tomto obrázku) vyšší než vysoké napětí našeho řídicího vstupu. Například tento obvod by nefungoval, pokud byste se snažili použít 5V pracující Arduino k vypnutí motoru 12v. V takovém případě by nebylo možné vypnout vypínač, protože VB (připojení k ovládacímu kolíku) by bylo vždy menší než VE .
základní odpory!,
všimnete si, že každý z těchto obvodů používá sériový odpor mezi řídicím vstupem a základnou tranzistoru. Nezapomeňte přidat tento odpor! Tranzistor bez odporu na základně je jako LED bez odporu omezujícího proud.
připomeňme, že tranzistor je svým způsobem jen pár vzájemně propojených diod. Předbíháme diodu emitoru, abychom zapnuli zátěž. Dioda potřebuje k zapnutí pouze 0,6 V, větší napětí než to znamená větší proud. Některé tranzistory mohou být dimenzovány pouze na maximálně 10-100mA proudu, který jimi protéká., Pokud dodáte proud nad maximální hodnotu, tranzistor může vyhodit do povětří.
sériový odpor mezi naším řídicím zdrojem a základnou omezuje proud do základny. Uzel emitoru základny může dostat svůj šťastný pokles napětí 0,6 V a odpor může snížit zbývající napětí. Hodnota odporu a napětí přes něj nastaví proud.
odpor musí být dostatečně velký, aby účinně omezit proud, ale dostatečně malé, aby krmit základna dostatečně aktuální., 1mA až 10mA bude obvykle stačit, ale zkontrolujte datový list tranzistoru, abyste se ujistili.
digitální logika
tranzistory lze kombinovat, aby vytvořily všechny naše základní logické brány: a nebo, a ne.
(Poznámka: V těchto dnech se MOSFETy častěji používají k vytváření logických bran než BJTs. MOSFETy jsou výkonnější, což z nich činí lepší volbu.)
měnič
zde je tranzistorový obvod, který implementuje měnič, nebo ne brána:
zde vysoké napětí do základny zapne tranzistor, který účinně připojí kolektor k emitoru. Vzhledem k tomu, že emitor je připojen přímo k zemi, kolektor bude také (i když bude o něco vyšší, někde kolem VCE(sat) ~ 0,05-0,2 v). Pokud na vstupu je nízká, na druhou stranu, tranzistor vypadá jako otevřený obvod, a výstup je připojen k VCC
(Toto je vlastně základní tranzistor konfigurace nazývá společným emitorem. Více o tom později.,)
Brána
Zde jsou dvojice tranzistorů používá k vytvoření 2-vstup A brány:
Pokud je některý tranzistor vypnutý, výstup na kolektoru druhého tranzistoru bude vytažen nízko. Pokud jsou oba tranzistory „zapnuté“ (základny jsou vysoké), pak je výstup obvodu také vysoký.
nebo brána
a konečně zde je 2-vstup nebo brána:
v tomto obvodu, pokud jsou buď (nebo oba) a nebo B vysoké, zapne se příslušný tranzistor a vytáhne výstup vysoko. Pokud jsou oba tranzistory vypnuty, výstup je přes odpor vytažen nízko.
H-Bridge
h-bridge je obvod založený na tranzistorech schopný řídit motory ve směru hodinových ručiček i proti směru hodinových ručiček. Je to neuvěřitelně populární okruh-hnací síla nespočetných robotů, kteří se musí umět pohybovat dopředu i dozadu.,
v Podstatě, H-můstek je kombinace čtyř tranzistorů se dvěma vstupy řádky a dva výstupy:
(poznámka: k dobře navrženému h-můstku, včetně zpětných diod, základních odporů a spouštěčů Schmidt, je obvykle docela dost.)
pokud jsou oba vstupy stejné napětí, výstupy do motoru budou mít stejné napětí a motor se nebude moci otáčet. Pokud jsou však dva vstupy opačné, motor se bude otáčet jedním nebo druhým směrem.,“>
Oscillators
An oscillator is a circuit that produces a periodic signal that swings between a high and low voltage., Oscilátory se používají ve všech druzích obvodů: od pouhého blikání LED až po výrobu hodinového signálu pro řízení mikrokontroléru. Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit obvod oscilátoru, včetně křemenných krystalů, op zesilovačů a samozřejmě tranzistorů.
zde je příklad oscilujícího obvodu, který nazýváme astabilním multivibrátorem. Pomocí zpětné vazby můžeme použít pár tranzistorů k vytvoření dvou doplňujících, oscilačních signálů.
kromě dvou tranzistorů jsou kondenzátory skutečným klíčem k tomuto obvodu., Uzávěry se alternativně nabijí a vybijí, což způsobí, že se oba tranzistory alternativně zapnou a vypnou.
Analýza provozu tohoto obvodu je vynikající studií v provozu uzávěrů i tranzistorů. Nejprve předpokládejme, že C1 je plně nabitý (ukládání napětí asi VCC), C2 je vybitý, Q1 je zapnutý a Q2 je vypnutý. Tady je to, co se potom stane:
- Pokud Q1 je na, pak C1 levé desce (na schématu) je připojeno přibližně 0V. To umožní C1 plnit přes Q1 sběratel.,
- zatímco se C1 vybíjí, C2 se rychle nabíjí přes rezistor s nižší hodnotou-R4.
- jakmile se C1 zcela vybije, jeho pravá deska bude vytažena až na 0,6 V, což zapne Q2.
- v tomto okamžiku jsme vyměnili stavy: C1 je vybitý, C2 je nabitý, Q1 je vypnutý a Q2 je zapnutý. Teď děláme stejný tanec opačně.
- Q2 je na Umožňuje C2 vybít přes Q2 kolektoru.
- zatímco Q1 je vypnutý, C1 se může nabíjet relativně rychle přes R1.
- jakmile se C2 úplně vypustí, Q1 se zapne a jsme zpět ve stavu, ve kterém jsme začali.,
může být těžké zabalit hlavu. Další vynikající demo tohoto okruhu najdete zde.
výběrem konkrétní hodnoty pro C1, C2, R2, a R3 (a držet R1 a R4 relativně nízká), můžeme nastavit rychlost našeho multivibrátor obvod:
Takže, s hodnotami, pro čepice a rezistory nastavte na 10µF a 47kΩ respektive, naše frekvence oscilátoru je asi 1,5 Hz. To znamená, že každá LED bude blikat asi 1,5 krát za sekundu.
jak již pravděpodobně vidíte, existují tuny obvodů, které využívají tranzistory., Ale sotva jsme poškrábali povrch. Tyto příklady většinou ukazují, jak lze tranzistor použít v režimech saturace a vypnutí jako spínač, ale co zesílení? Čas na další příklady!