Sii OSSESSIONATO dall'elettronica di base!!!!!: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Quando parliamo di elettronica, il nostro discorso potrebbe abbracciare una vasta area. A partire dai tubi a vuoto più primitivi (tubi a transistor) o anche indietro alla conduzione o al movimento degli elettroni e potrebbe finire con i circuiti più sofisticati che ora sono incorporati in un singolo chip o un gruppo di essi di nuovo incorporato in un altro. Ma sarà sempre utile attenersi ai concetti più basilari, che ci hanno aiutato a costruire quelli più impegnativi come vediamo oggi. Dalle mie osservazioni, mi sono reso conto che così tante persone che iniziano a pensare all'elettronica, inizieranno in qualche modo i loro progetti hobby con circuiti integrati o più comunemente al giorno d'oggi, con moduli assemblati come schede arduino, moduli Bluetooth, moduli RF ecc…

A causa di questa tendenza, mancano loro il vero DIVERTIMENTO ed EMOZIONE dell'elettronica. Quindi, cercherò di trasmettere le mie idee che aiuterebbero i lettori a incoraggiarsi a guardare l'elettronica in una prospettiva più ampia.

Parleremmo dei due componenti base LEGGENDARI e RIVOLUZIONARI dell'elettronica:

LE RESISTENZE e I TRANSISTORI. Queste descrizioni non sono puramente basate su formule o teorie che di solito facciamo nelle nostre classi su carta, ma cercheremo di collegarle con alcuni fatti spinosi nell'approccio pratico, che credo stupiranno sicuramente i nostri amici.

Iniziamo ad esplorare l'essenza divertente dell'elettronica……..

Fase 1: I RESISTORI

Il resistore è uno dei componenti famosi tra i ragazzi dell'hobby. Tutti avrebbero familiarità con i resistori. Come è chiaro dal nome stesso, i resistori sono quei componenti che resistono al flusso di corrente attraverso di essi. Poiché resistono al flusso di corrente e anche ai suoi essendo il valore della resistenza costante, la tensione ai capi sarà fornita dall'equazione V=IR che è la nostra meravigliosa legge di ohm. Tutti questi sono concetti ben chiari.

Ora è tempo di analisi complicate… solo per divertimento

Abbiamo una batteria radio da 9 volt e un resistore da 3 ohm. Quando colleghiamo questo resistore attraverso la batteria come mostrato nella figura, sicuramente otteniamo un flusso di corrente come illustrato. quale quantità di corrente scorrerà?

Sì, senza dubbio, dalla nostra legge di ohm la risposta sarà I=V/R=9/3=3 ampere.

Cosa????3 ampere di corrente da una batteria radio a 9 volt????No, non è possibile.

In realtà, la batteria è in grado di fornire solo una piccola quantità di corrente a 9 volt. Diciamo che darà 100 milliampere di corrente a 9 volt. Dalla legge degli ohm il resistore deve essere di almeno 90 ohm per bilanciare il flusso. Qualsiasi resistenza inferiore ridurrebbe la tensione attraverso la batteria e aumenterebbe la corrente in modo da bilanciare la legge degli ohm. Quindi, quando colleghiamo un resistore da 3 ohm, la tensione attraverso la batteria scenderebbe a V=0.1*3=0.3 volt (dove 0,1 sono i 100 milliampere, cioè la corrente massima della batteria). Quindi, letteralmente stiamo cortocircuitando la batteria che la scaricherà completamente presto e la renderà inutile.

Quindi, dobbiamo pensare oltre le semplici equazioni. FUNZIONA DI BUON SENSO!!!

Passaggio 2: resistori per misurazioni shunt

I resistori possono essere utilizzati per misurare la quantità di corrente che scorre attraverso un carico, se non abbiamo un amperometro.

considerare un circuito come mostrato sopra. Il carico è collegato a una batteria da 9 volt. Se il carico è un dispositivo a bassa potenza, supponiamo che la corrente che lo attraversa sia di 100 milli ampere (o 0,1 ampere). Ora per conoscere la quantità esatta di corrente che lo attraversa potremmo usare un resistore. Come mostrato in figura, quando un resistore da 1 ohm è collegato in serie al carico, misurando la caduta di tensione ai capi del resistore da 1 ohm potremmo ottenere il valore esatto della corrente dalla legge di ohm. Quella è la corrente sarà I = V / R, qui R = 1 ohm. Quindi I = V. Quindi, la tensione attraverso il resistore fornirà la corrente che scorre attraverso il circuito. Una cosa da ricordare è che, quando colleghiamo il resistore in serie, si verifica una caduta di tensione ai capi del resistore. Il valore del resistore è determinato in modo tale che la caduta non sia così elevata da influire sul normale funzionamento del carico. Ecco perché dobbiamo avere una vaga idea del range di corrente che verrebbe assorbito dal carico, che possiamo acquisire con la pratica e il buon senso.

Inoltre potremmo usare questo resistore in serie come fusibile. Cioè, se un resistore da 1 ohm ha una potenza nominale di 1 watt, significa che la quantità massima di corrente che potrebbe fluire attraverso di esso sarà 1 ampere (dall'equazione della potenza (W) W=I*I*R). Pertanto, se il carico ha una capacità di corrente massima di 1 ampere, questo resistore fungerà da fusibile e se una corrente superiore a 1 ampere entra nel circuito, il resistore esploderà e si aprirà circuito, proteggendo così il carico da danni da sovracorrente.

Fase 3: I TRANSISTORI

I transistor sono super eroi nell'elettronica. Amo molto i transistor. Sono il principale componente rivoluzionario che ha rivoluzionato l'intero campo dell'elettronica. Ogni amante dell'elettronica deve stringere una forte amicizia con i transistor. Sono in grado di creare una lunga lista di varietà elettroniche funzioni.

Per cominciare, tutti avrebbero familiarità con la definizione che "transistor significa resistenza di trasferimento". Questa è la straordinaria capacità dei transistor. Possono trasferire la resistenza nella sezione di uscita (comunemente linea collettore-emettitore) quando cambiamo la corrente nella sezione di ingresso (comunemente linea base-emettitore).

Fondamentalmente ci sono due tipi di transistor: transistor npn e transistor pnp come mostrato in figura.

Questi transistor associati a vari resistori di valore formeranno numerosi circuiti logici, che costituiscono anche la solida spina dorsale della progettazione interna dei nostri chip di processori moderni.

Passaggio 4: transistor Npn

Generalmente viene insegnato approssimativamente che, il transistor npn si accende dando un potenziale positivo (tensione) alla base. Sì, è vero. Ma in una prospettiva più ampia potremmo descriverlo come segue.

Quando rendiamo la base del transistor a un potenziale (tensione) di 0,7 volt più alto rispetto all'emettitore del transistor, il transistor sarà nello stato ON e la corrente scorrerà attraverso il percorso collettore-emettitore verso terra.

Il punto sopra mi aiuta molto a risolvere quasi tutti i circuiti logici a transistor comunemente trovati. Questo è raffigurato nella figura sopra. La polarità e il percorso del flusso di corrente garantiranno molta più cordialità al nostro transistor.

Quando forniamo questo 0,7 volt alto alla base, questo si traduce in un flusso di corrente dalla base all'emettitore ed è chiamato corrente di base (Ib). Questa corrente moltiplicata con il guadagno di corrente fornirà il flusso di corrente del collettore.

Il funzionamento è il seguente:

Quando impostiamo per la prima volta uno 0.7 alla base, il transistor è acceso e la corrente inizia a fluire attraverso il carico. Se in qualche modo viene aumentata la tensione attraverso la base e l'emettitore, per compensare che il transistor farà fluire meno corrente di base mantenendo così il tensione a 0.7 stessa, ma al contrario diminuisce anche la corrente del collettore e diminuisce la corrente che scorre attraverso il carico, in effetti diminuisce anche la tensione ai capi del carico. Questo mostra che quando la tensione alla base viene aumentata la tensione ai capi del carico diminuirà e quindi questo rivela la natura invertente della commutazione dei transistor.

Allo stesso modo se la tensione diminuisce (ma sopra 0,7), la corrente aumenterebbe alla base e quindi a sua volta aumenterà al collettore e attraverso il carico aumentando così la tensione attraverso il carico. Quindi una diminuzione nella base porterà ad un aumento della tensione al uscita, che rivela anche la natura invertente sulla commutazione del transistor.

In breve, lo sforzo della base per mantenere la sua differenza di tensione di 0,7 viene utilizzato da noi sotto il nome di Amplificazione.

Passaggio 5: transistor Pnp

Come il transistor npn, anche il transistor pnp si dice comunemente che dando un negativo alla base il transistor sarà ON.

In un altro modo, quando rendiamo la tensione di base di 0,7 volt inferiore o inferiore alla tensione dell'emettitore, la corrente scorre attraverso la linea del collettore dell'emettitore e il carico viene alimentato con corrente. Ciò è illustrato nella figura.

Il transistor pnp viene utilizzato per commutare la tensione positiva al carico e i transistor npn vengono utilizzati per commutare la massa al carico.

Come nel caso di npn, quando aumentiamo la differenza tra emettitore e base, la giunzione di base si sforzerà di mantenere la differenza di 0,7 volt modificando la quantità di corrente che la attraversa.

Pertanto, regolando la quantità di corrente che lo attraversa in base alla variazione di tensione, il transistor potrebbe regolare l'equilibrio tra ingresso e uscita, il che li rende molto speciali nelle applicazioni.

Passaggio 6: conclusione

Tutte le idee di cui sopra sono molto basilari e sono note a molti dei miei amici. Ma credo che sarebbe utile per almeno una persona nel campo dell'elettronica. Sono sempre attratto da questo tipo di idee molto basilari, che aiutano risolvere e decodificare una serie di circuiti, attraverso i quali credo che potremmo acquisire molta esperienza e divertimento.

Auguro a tutti i miei amici gli auguri. Grazie.