كن مهووسًا بالإلكترونيات الأساسية !!!!!: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

عندما نتحدث عن الإلكترونيات ، يمكن أن يمتد حديثنا إلى مساحة واسعة ، بدءًا من الأنابيب المفرغة الأكثر بدائية (أنابيب الترانزستور) أو حتى العودة إلى التوصيل أو حركة الإلكترونات ويمكن أن ينتهي بأكثر الدوائر تعقيدًا والتي أصبحت الآن جزءًا لا يتجزأ من شريحة واحدة أو مجموعة منها مدمجة مرة أخرى داخل شريحة أخرى ، ولكن سيكون دائمًا داعمًا للالتزام بالمفاهيم الأساسية ، مما ساعدنا على بناء أكثرها تطلبًا كما نراه اليوم. من خلال ملاحظاتي ، أدركت أن الكثير من الأشخاص الذين بدأوا في التفكير في الإلكترونيات ، سيبدأون بطريقة ما مشاريع هوايتهم بدوائر متكاملة أو بشكل أكثر شيوعًا في الوقت الحاضر ، مع وحدات مجمعة مثل لوحة اردوينو ووحدات Bluetooth ووحدات RF وما إلى ذلك …

بسبب هذا الاتجاه ، فإنهم يفتقرون إلى المتعة الحقيقية والإثارة للإلكترونيات ، لذا سأحاول هنا نقل أفكاري التي من شأنها مساعدة القراء على تشجيع أنفسهم على النظر إلى الإلكترونيات من منظور أوسع.

سنتحدث عن المكونين الأساسيين الأسطوري والثوري للإلكترونيات:

المقاومات والمترانزستورات: هذه الأوصاف لا تستند فقط إلى الصيغ أو النظريات التي عادة ما نقوم بها في فصولنا على الورق ، وبدلاً من ذلك سنحاول ربطها ببعض الحقائق المخادعة في نهج عملي ، والتي أعتقد أنها ستدهش أصدقاءنا بالتأكيد.

لنبدأ في استكشاف الجوهر الممتع للإلكترونيات ……..

الخطوة 1: المقاومات

المقاوم هو أحد المكونات المشهورة بين هواة الهوايات ، سيكون الجميع على دراية بالمقاومات ، كما يتضح من اسمها نفسه ، المقاومات هي تلك المكونات التي تقاوم التدفق الحالي من خلالها ، فهي تقاوم التدفق الحالي وأيضًا مقاومته. كون قيمة المقاومة ثابتة ، سيتم توفير الجهد عبر المعادلة V = IR وهو قانون أوم الرائع لدينا ، كل هذه مفاهيم واضحة تمامًا.

حان الوقت الآن لبعض التحليل المخادع …. من أجل المتعة فقط

لدينا بطارية راديو 9 فولت ومقاوم 3 أوم ، وعندما نقوم بتوصيل هذا المقاوم عبر البطارية كما هو موضح في الشكل ، بالتأكيد نحصل على تدفق تيار كما هو موضح. ما مقدار التيار الذي سيتدفق؟

نعم ، لا شك ، من قانون أوم الخاص بنا ، ستكون الإجابة I = V / R = 9/3 = 3 ampere.

ماذا ؟؟؟؟ تيار 3 أمبير من بطارية راديو بجهد 9 فولت ؟؟؟؟ لا ، هذا غير ممكن.

في الواقع ، البطارية قادرة فقط على توفير كمية صغيرة من التيار عند 9 فولت ، لنفترض أنها ستعطي 100 ملي أمبير من التيار عند 9 فولت ، وفقًا لقانون أوم ، يجب أن يكون المقاوم 90 أوم على الأقل لموازنة التدفق. أي مقاومة أقل من ذلك ستقلل الجهد عبر البطارية وتزيد من التيار لموازنة قانون أوم ، لذلك عندما نقوم بتوصيل المقاوم 3 أوم ، سينخفض الجهد عبر البطارية إلى V = 0.1 * 3 = 0.3 فولت (حيث 0.1 هو 100 ملي أمبير ، أي الحد الأقصى للتيار للبطارية). لذلك ، نحن حرفيًا نقوم بتقصير البطارية مما يؤدي إلى تفريغها بالكامل قريبًا وجعلها عديمة الفائدة.

لذا ، يجب أن نفكر فيما وراء مجرد المعادلات.

الخطوة 2: مقاومات التحويلة

يمكن استخدام المقاومات لقياس كمية التيار المتدفق خلال الحمل ، إذا لم يكن لدينا مقياس التيار الكهربائي.

ضع في اعتبارك دائرة كما هو موضح أعلاه ، الحمل متصل ببطارية 9 فولت ، إذا كان الحمل عبارة عن جهاز منخفض الطاقة ، فلنفترض أن التيار المتدفق عبره هو 100 ملي أمبير (أو 0.1 أمبير). من التيار المتدفق من خلاله يمكننا استخدام المقاوم. كما هو موضح في الشكل ، عندما يتم توصيل المقاوم 1 أوم في سلسلة بالحمل ، من خلال قياس انخفاض الجهد عبر المقاوم 1 أوم يمكننا الحصول على القيمة الدقيقة للتيار من قانون أوم ، هذا هو التيار الذي سيكون I = V / R ، هنا R = 1 أوم ، لذلك أنا = V ، وبالتالي ، فإن الجهد عبر المقاوم سيوفر التيار المتدفق عبر الدائرة ، والشيء الوحيد الذي يجب تذكره هو ذلك عندما نقوم بتوصيل المقاوم في سلسلة ، يحدث انخفاض في الجهد عبر المقاوم. يتم تحديد قيمة المقاوم بحيث لا يكون الانخفاض مرتفعًا جدًا للتأثير على التشغيل العادي للحمل. لهذا السبب يجب أن يكون لدينا فكرة غامضة عن نطاق التيار الذي يمكن أن يرسمه الحمل ، والذي يمكننا اكتسابه من خلال الممارسة والفطرة السليمة.

يمكننا أيضًا استخدام سلسلة المقاومة هذه كمصهر ، أي إذا كان المقاوم 1 أوم من تصنيف الطاقة 1 واط ، فهذا يعني أن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتدفق خلاله سيكون 1 أمبير (من معادلة القوة (W) W = I * I * R) ، وبالتالي إذا كان الحمل بسعة تيار قصوى تبلغ 1 أمبير ، سيعمل هذا المقاوم كصهر ، وإذا دخل أي تيار يزيد عن 1 أمبير في الدائرة ، فسوف ينفجر المقاوم ويصبح مفتوحًا الدائرة الكهربية ، وبالتالي حماية الحمل من الأضرار الزائدة الحالية.

الخطوة 3: الترانزستورات

تعتبر الترانزستورات من الأبطال الخارقين في مجال الإلكترونيات ، فأنا أحب الترانزستورات كثيرًا ، فهي المكون الثوري الرئيسي الذي أحدث ثورة في مجال الإلكترونيات بأكمله ، ويجب على كل محب للإلكترونيات تحقيق صداقة قوية مع الترانزستورات ، فهم قادرون على عمل قائمة طويلة جدًا من التنوع الإلكتروني المهام.

بادئ ذي بدء ، سيكون كل شخص على دراية بالتعريف القائل بأن "الترانزستور يعني مقاومة النقل" ، وهذه هي القدرة المذهلة للترانزستورات ، حيث يمكنهم نقل المقاومة في قسم الإخراج (عادةً خط المجمع-الباعث) عندما نغير التيار في قسم الإدخال (عادةً خط القاعدة الباعث).

يوجد نوعان أساسيان من الترانزستورات: الترانزستورات npn و pnp الترانزستورات كما هو موضح في الشكل.

ستشكل هذه الترانزستورات المرتبطة بالعديد من المقاومات القيمة العديد من الدوائر المنطقية ، والتي تشكل حتى العمود الفقري الثابت للتصميم الداخلي لشريحة المعالج الحديثة.

الخطوة 4: Npn الترانزستورات

يُدرس عمومًا تقريبًا أن الترانزستور npn يحصل على التشغيل عن طريق إعطاء جهد إيجابي (جهد) في القاعدة ، نعم ، هذا صحيح ، لكن من منظور أوسع يمكننا وصفه على النحو التالي.

عندما نصنع قاعدة الترانزستور بجهد أعلى بمقدار 0.7 فولت (جهد) فيما يتعلق بباعث الترانزستور ، فسيكون الترانزستور في حالة التشغيل ويتدفق التيار عبر مسار المجمع-الباعث إلى الأرض.

تساعدني النقطة أعلاه كثيرًا في حل جميع دوائر منطق الترانزستور الشائعة تقريبًا ، وهذا موضح في الشكل أعلاه ، وسيضمن القطبية ومسار التدفق الحالي مزيدًا من التوافق مع الترانزستور لدينا.

عندما نوفر هذا الارتفاع البالغ 0.7 فولت في القاعدة ، ينتج عن ذلك تدفق للتيار من القاعدة إلى الباعث ويسمى تيار القاعدة (Ib). هذا التيار مضروبًا مع الكسب الحالي سيوفر تدفق تيار المجمع.

العمل على النحو التالي:

عندما نضع 0.7 عند القاعدة لأول مرة ، يكون الترانزستور في وضع التشغيل ويبدأ التيار في التدفق خلال الحمل. إذا تم زيادة الجهد عبر القاعدة والباعث ، للتعويض عن أن الترانزستور سوف يجعل تيار القاعدة أقل للتدفق وبالتالي الحفاظ على الجهد عند 0.7 نفسه ، ولكن على النقيض من ذلك ، ينخفض أيضًا تيار المجمع ويقل التيار المتدفق عبر الحمل ، وبالتالي ينخفض أيضًا الجهد عبر الحمل ، وهذا يوضح أنه عندما يزداد الجهد عند القاعدة ، فإن الجهد عبر الحمل سيتلاشى وبالتالي فإن هذا يكشف عن الطبيعة العكسية لتبديل الترانزستور.

وبالمثل ، إذا انخفض الجهد (ولكن أعلى من 0.7) ، فإن التيار سيزداد عند القاعدة وبالتالي يزداد عند المجمع ومن خلال الحمل وبالتالي يزيد الجهد عبر الحمل ، وبالتالي فإن انخفاض القاعدة سيؤدي إلى زيادة الجهد عند الناتج ، والذي يكشف أيضًا عن الطبيعة المقلوبة عند تبديل الترانزستور.

باختصار ، سعي القاعدة إلى الحفاظ على فرق الجهد 0.7 الذي نستخدمه من قبلنا تحت اسم Amplification.

الخطوة 5: Pnp الترانزستور

مثل الترانزستور npn ، يُقال أيضًا بشكل شائع عن ترانزستور pnp أنه من خلال إعطاء سالب للقاعدة ، سيكون الترانزستور قيد التشغيل.

بطريقة أخرى ، عندما نجعل الجهد الأساسي 0.7 فولت أقل من جهد المرسل أو أقل منه ، يتدفق التيار عبر خط تجميع الباعث ويتم تغذية الحمل بالتيار ، وهذا موضح في الشكل.

يتم استخدام الترانزستور pnp لتحويل الجهد الموجب إلى الحمل ويتم استخدام الترانزستورات npn لتبديل الأرض إلى الحمل.

كما في حالة npn ، عندما نزيد الفرق بين الباعث والقاعدة ، فإن الوصلة القاعدية ستسعى جاهدة للحفاظ على فرق 0.7 فولت عن طريق تغيير مقدار التيار من خلاله.

وبالتالي ، من خلال ضبط كمية التيار من خلاله وفقًا للتغير في الجهد ، يمكن للترانزستور أن ينظم التوازن بين المدخلات والمخرجات ، مما يجعلها مميزة جدًا في التطبيقات.

الخطوة السادسة: الخاتمة

جميع الأفكار المذكورة أعلاه أساسية للغاية ومعروفة للعديد من أصدقائي ، لكنني أعتقد أنها ستكون مفيدة لشخص واحد على الأقل في مجال الإلكترونيات ، فأنا دائمًا منجذب إلى هذا النوع من الأفكار الأساسية للغاية ، والتي تساعد لي لحل وهندسة عكسية لعدد من الدوائر ، والتي من خلالها أعتقد أننا يمكن أن نكتسب الكثير من الخبرة والمرح.

أتمنى لجميع أصدقائي التمنيات الطيبة.