Начинающим

   Основные элементы необходимые для практической схемотехники:

 

Резисторы - элементы, без которых представить схемотехнику невозможно.

 

Резистор - это электротехническое изделие, вносящее в электрическую цепь определенное сопротивление.

Основными параметрами резистора являются мощность и сопротивление. Кроме того, резистор обладает некоторой емкостью, индуктивностью, зависимостью сопротивления от температуры, собственными шумами и пр., но достаточно часто этим можно пренебречь.

На резисторе указывается его номинальное сопротивление. На практике резистор может иметь сопротивление, отличное от указанного на величину допустимого отклонения, которая измеряется в процентах: ±20%; ±10%; ±5%.

Сопротивление резистора измеряется в Омах (Ом), также применяются производные единицы: 1 кОм=103Ом, 1 мОм=106Ом. Конкретные номиналы резисторов определяютсярядами номинальных сопротивлений.

Номинальная мощность рассеяния - мощность, которую резистор может рассеивать на протяжении длительного времени без недопустимо большого перегрева, приводящего к необратимым изменениям сопротивления.

Мощность резистора, вернее мощность, которая выделяется на резисторе (Р) определяется законом Ома и может быть рассчитана по формулам:

P=I2*R - (1) или P=U2/R - (2), где

• R - сопротивление резистора

• U - напряжение на нем

• I - ток, протекающий через резистор

Обратите внимание, чтобы получить мощность в Ваттах (Вт) следует применять следующие единицы измерения:

• сопротивление - Ом,

• напряжение - Вольт (В),

• ток - Ампер (А).

На практике это бывает не всегда удобно, поэтому для формулы (1) можно использовать следующие размерности: сопротивление - кОм (1кОм=103Ом), ток - миллиампер (1 мА=10-3А).

 

ОБОЗНАЧЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ

Условные обозначения резисторов на схемах приведены на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В верхнем ряду показаны:

• общее обозначение;

• резистор мощностью 0,125 Вт;

• 0,25 Вт;

• 0,5 Вт;

• 1 Вт.

Мощность резистора 1 Вт и более на схемах указывается размещением внутри его обозначения соответствующего римского числа.

Кроме того, на схеме рядом с обозначением могут указываться (второй ряд, слева направо):

• буквенное обозначение резистора и его порядковый номер,

• номинальное значение сопротивления,

• буквенное обозначение и номинал,

• мощность резистора в комбинации со всеми перечисленными вариантами.

 

 

РЯДЫ НОМИНАЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Значения сопротивлений производимых резисторов подчиняются определенной закономерности, которая ниже приведена в таблице.

Там должно быть все ясно, поясню только, что:

• номер ряда определяет количество базовых значений сопротивлений и их допустимое отклонение,

• получив при расчете какое - либо значение, по приведенной таблице Вы можете выбрать максимально близкий номинал и его допуск.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диоды - тоже достаточно простые приборы, однако, могут находить применение в очень простых, одновременно полезных схемах. Схемотехника использует их очень часто.

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ

Полупроводниковый диод - это электронный прибор, выполненный на основе полупроводникового кристалла.

Стоит заметить, что технологий изготовления диодов достаточно много, но рассмотрение принципа работы полупроводникового диода на молекулярно - электронном уровне целью данной статьи не является.

 

 

Дело в том, что для большинства практических целей достаточно знать основные параметры, назначение, общие принципы действия различных типов диодов, схемы подключения.

Области применения полупроводниковых диодов весьма разнообразны, ниже я их конспективно перечислю, а вопросы применения наиболее распространенных типов полупроводниковых диодов подробно рассмотрю на соответствующих страницах.

 

Выпрямительные диоды обладают высоким сопротивлением при обратном включении и низким - при прямом, то есть хорошо проводят ток только в одном направлении.

 

Высокочастотные и импульсные диоды имеют схожий принцип действия с предыдущим типом полупроводниковых приборов, однако, за счет малой собственной емкости могут работать на высоких частотах, что, собственно, следует из их названия.

 

Стабилитроны - при определенных значениях обратного напряжения обратный ток стабилитрона резко увеличивается, что позволяет использовать их как стабилизатор напряжения.

 

Светодиоды (LED диоды) преобразуют электрическую энергию в световую, широко используются как индикаторы и осветительные устройства (см., например, светодиодная лента).

 

Фотодиоды преобразуют оптическое излучение в электрический заряд. Могут использоваться как источники электроэнергии (солнечные батареи), кроме того, совместно со светодиодами применяются в пультах дистанционного управления, а также могут обеспечивать гальваническую развязку в электронных схемах.

 

Варикапы обладают зависимостью своей емкости от приложенного напряжения. Являются своего рода электронно управляемыми конденсаторами переменной емкости. 

 

 

Транзисторы. Транзистор был изобретен в 50-х годах прошлого века, его появление произвело настоящий фурор - достаточно сказать, что его изобретатели получили Нобелевскую премию. 

Здесь будут рассмотрены основные типы транзисторов, принцип их работы в объеме, соответствующем основам схемотехники, поскольку начинающим тонкости работы транзистора на электронно - молекулярном уровне, на мой взгляд, ни к чему.

Технология изготовления транзисторов определяет основные их типы:

• биполярные,

• полевые.

•  

Кроме того, каждый из перечисленных типов можно классифицировать по типу проводимости, определяемой материалами, комбинациями (сочетаниями) полупроводников, используемых при их производстве.

 

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип действия, условные обозначения биполярного транзистора.

 

• Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника, называемых "база" (Б), "коллектор" (К), "эмиттер" (Э). Ток, протекающий через переход база - эмиттер (Iб) вызывает изменения сопротивления зоны эмиттер - коллектор, соответственно изменяется ток коллектора Iк, причем его значения больше нежели базового. Это основной принцип работы биполярного транзистора, его практические приложения рассмотрим позже.

• Поскольку материал транзистора полупроводник, то ток может протекать только в одном направлении, определяемом типом перехода. Соответственно этим определяется полярность подключения (тип проводимости) транзистора (прямая - p-n-p, обратная - n-p-n. Вот, собственно, вся теория, которая Вам первоначально необходима.

 

ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Полевой транзистор имеет несколько иную конструкцию. Замечу - это достаточно простой вариант, но для понимания принципа действия полевого транзистора вполне подходит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип действия, условные обозначения полевого транзистора.

 

• Выводы здесь называются "затвор" (З), "сток" (С), "исток" (И). Сток - исток соединены между собой зоной полупроводника, называемой каналом. Сопротивление этого канала зависит от величины напряжения, приложенного к затвору, значит ток, протекающий от истока к стоку (Iс) зависит от напряжения между затвором и истоком.

• В зависимости от проводимости кристалла различают полевые приборы с p каналом и n каналом.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРОВ

 

Область применения транзисторов определяется не только их типом, но также характеристиками конкретного прибора, однако можно выделить два основных режима работы:

• динамический - при нем любое входного сигнала вызывает соответствующее изменение выходного. Иначе этот режим называют усилительным.

• ключевой - при этом режиме транзистор или полностью открыт или полностью закрыт. В идеале, переходные процессы между этими состояниями должны отсутствовать. Ключевой режим позволяет применять транзистор для управления значительными нагрузками при сравнительно слабых управляющих сигналах.