jimblom favorit 77
program i: växlar
en av de mest grundläggande applikationerna hos en transistor använder den för att styra strömflödet till en annan del av kretsen — använder den som en elektrisk strömbrytare. Kör det i antingen cutoff eller mättnad läge, transistorn kan skapa binär on / off effekten av en strömbrytare.,
Transistorbrytare är kritiska kretsbyggstenar; de används för att göra logiska grindar, som fortsätter att skapa mikrokontroller, mikroprocessorer och andra integrerade kretsar. Nedan är några exempel kretsar.
Transistor Switch
låt oss titta på den mest grundläggande transistor-switch krets: en NPN switch. Här använder vi en NPN för att styra en HÖGEFFEKTLYSDIOD:
vår kontrollingång strömmar in i basen, utgången är knuten till kollektorn och emitteren hålls vid en fast spänning.,
medan en normal omkopplare skulle kräva att ett ställdon fysiskt vänds, styrs denna omkopplare av spänningen vid basstiftet. En mikrokontroller i / O-pin, som de på en Arduino, kan programmeras för att gå högt eller lågt för att sätta på eller stänga av lysdioden.
När spänningen vid basen är större än 0,6 V (eller vad din transistors Vth kan vara) börjar transistorn mätta och ser ut som en kortslutning mellan samlare och emitter. När spänningen vid basen är mindre än 0.,6V transistorn är i avstängningsläge – ingen ström flyter eftersom det ser ut som en öppen krets mellan C och E.
kretsen ovan kallas en låg-side switch, eftersom omkopplaren — vår transistor — är på den låga (jord) sidan av kretsen. Alternativt kan vi använda en PNP-transistor för att skapa en high-side switch:
i likhet med NPN-kretsen är basen vår ingång och emittern är knuten till en konstant spänning. Den här gången är emitteren bunden hög och lasten är ansluten till transistorn på marksidan.,
den här kretsen fungerar lika bra som den NPN-baserade omkopplaren, men det finns en stor skillnad: för att aktivera belastningen ”på” måste basen vara låg. Detta kan orsaka komplikationer, speciellt om belastningens högspänning (VCC är 12V anslutning till emitter VE i den här bilden) är högre än vår styringångens högspänning. Till exempel skulle denna krets inte fungera om du försökte använda en 5V-operativ Arduino för att stänga av en 12V-motor. I så fall skulle det vara omöjligt att stänga av strömbrytaren eftersom VB (anslutning till styrstiftet) alltid skulle vara mindre än fem .
Basmotstånd!,
Du kommer att märka att var och en av dessa kretsar använder ett seriemotstånd mellan kontrollingången och basen av transistorn. Glöm inte att lägga till detta motstånd! En transistor utan motstånd på basen är som en LED utan strömbegränsande motstånd.
minns att en transistor på ett sätt bara är ett par sammankopplade dioder. Vi förspänner basemitterdioden för att sätta på lasten. Dioden behöver bara 0,6 V för att slå på, mer spänning än det betyder mer ström. Vissa transistorer får endast märkas för högst 10-100mA ström för att strömma genom dem., Om du levererar en ström över högsta betyg kan transistorn spränga.
seriemotståndet mellan vår kontrollkälla och basgränserna strömmar in i basen. Basemitternoden kan få sitt glada spänningsfall på 0,6 V, och motståndet kan släppa den återstående spänningen. Värdet på motståndet och spänningen över det kommer att ställa in strömmen.
motståndet måste vara tillräckligt stort för att effektivt begränsa strömmen, men tillräckligt liten för att mata basen tillräckligt med ström., 1mA till 10mA kommer vanligtvis att räcka, men kolla din transistors datablad för att se till.
Digital logik
transistorer kan kombineras för att skapa alla våra grundläggande logiska grindar: och, eller, och inte.
(notera: dessa dagar MOSFETS är mer benägna att användas för att skapa logiska grindar än BJTs. MOSFETs är mer energieffektiva, vilket gör dem till det bättre valet.)
Inverter
här är en transistorkrets som implementerar en inverter, eller inte gate:
Här kommer en hög spänning i basen att aktivera transistorn, vilket effektivt kommer att ansluta kollektorn till emittern. Eftersom emittern är ansluten direkt till marken kommer samlaren också att vara (även om den blir något högre, någonstans runt VCE (sat) ~ 0.05-0.2 v). Om ingången är låg, å andra sidan, transistorn ser ut som en öppen krets, och utgången dras upp till VCC
(detta är faktiskt en grundläggande transistorkonfiguration som kallas gemensam emitter. Mer om det senare.,)
och Gate
här är ett par transistorer som används för att skapa en 2-ingång och gate:
om antingen transistorn är avstängd, kommer utmatningen vid den andra transistorns samlare att dras låg. Om båda transistorer är ” på ” (baser båda höga), är kretsens utgång också hög.
eller Gate
och slutligen, här är en 2-ingång eller gate:
i denna krets, om antingen (eller båda) a eller B är höga, kommer respektive transistor att slås på och dra utsignalen hög. Om båda transistorer är avstängda, dras utsignalen lågt genom motståndet.
H-Bridge
en H-bridge är en transistorbaserad krets som kan driva motorer både medurs och moturs. Det är en otroligt populär krets-drivkraften bakom otaliga robotar som måste kunna röra sig både framåt och bakåt.,
i grunden är en H-bridge en kombination av fyra transistorer med två ingångslinjer och två utgångar:
(Obs! Det finns vanligtvis ganska lite mer till en väldesignad H-bridge inklusive flyback-dioder, basmotstånd och Schmidt-utlösare.)
om båda ingångarna är samma spänning kommer utgångarna till motorn att vara samma spänning och motorn kommer inte att kunna snurra. Men om de två ingångarna är motsatta, kommer motorn att snurra i en riktning eller den andra.,”>
Oscillators
An oscillator is a circuit that produces a periodic signal that swings between a high and low voltage., Oscillatorer används i alla slags kretsar: från att helt enkelt blinka en LED till att producera en klocksignal för att driva en mikrokontroller. Det finns många sätt att skapa en oscillator krets inklusive kvarts kristaller, op ampere, och, naturligtvis, transistorer.
här är ett exempel oscillerande krets, som vi kallar en astabel multivibrator. Genom att använda feedback kan vi använda ett par transistorer för att skapa två kompletterande oscillerande signaler.
bortsett från de två transistorer, kondensatorerna är den verkliga nyckeln till denna krets., Kepsarna alternativt ladda och urladdning, vilket gör att de två transistorer att alternativt slå på och av.
analysera denna kretsoperation är en utmärkt studie i driften av både Kepsar och transistorer. Till att börja med antar C1 är fulladdat (lagring av en spänning på ca VCC), C2 är urladdat, Q1 är på och Q2 är avstängd. Här är vad som händer efter det:
- Om Q1 är på, är C1: s vänstra platta (på schematisk) ansluten till ca 0V. detta gör det möjligt för C1 att ladda ut genom Q1: s samlare.,
- medan C1 är urladdad laddar C2 snabbt genom det lägre värdemotståndet — r4.
- när C1 är helt urladdad kommer dess högra platta att dras upp till ca 0,6 V, vilket slår på Q2.
- vid denna tidpunkt har vi bytt tillstånd: C1 är urladdat, C2 laddas, Q1 är avstängd och Q2 är på. Nu gör vi samma dans åt andra hållet.
- Q2 att vara på tillåter C2 att ladda ut genom Q2: s samlare.
- medan Q1 är avstängd kan C1 ladda, relativt snabbt genom R1.
- när C2 helt urladdningar, Q1 kommer att slå på och vi är tillbaka i det tillstånd vi började i.,
det kan vara svårt att linda huvudet runt. Du kan hitta en annan utmärkt demo av denna krets här.
genom att välja specifika värden för C1, C2, R2 och R3 (och hålla R1 och R4 relativt låg) kan vi ställa in hastigheten på vår multivibratorkrets:
så, med värdena för Kepsar och motstånd inställda på 10µF respektive 47kΩ är vår oscillatorfrekvens ca 1,5 Hz. Det betyder att varje LED blinkar ca 1,5 gånger per sekund.
som du förmodligen redan kan se finns det massor av kretsar där ute som använder sig av transistorer., Men vi har knappt repat ytan. Dessa exempel visar oftast hur transistorn kan användas i mättnads-och avstängningslägen som omkopplare, men vad sägs om förstärkning? Dags för fler exempel!