In jeder elektronischen Schaltung stoßen wir auf zwei Arten elektronischer Komponenten: eine, die auf den Fluss von reagiert elektrische Energie und entweder Energie speichern oder abführen. Dies sind die passiven Komponenten. Sie können lineare Komponenten mit einer linearen Antwort auf die elektrische Energie oder nichtlineare Komponenten mit einer nichtlinearen Antwort auf die elektrische Energie sein.

Eine, die Energie liefert oder den Energiefluss steuert. Dies sind die aktiven Komponenten. Sie erfordern das Auslösen einer externen Stromquelle und werden im Allgemeinen zur Verstärkung eines elektrischen Signals verwendet. Lassen Sie uns jede Komponente im Detail sehen.

3 Passive lineare Komponenten:

Widerstand: Ein Widerstand ist eine elektronische Komponente, die verwendet wird, um dem Stromfluss zu widerstehen und eine Potentialreduzierung zu bewirken. Es besteht aus einer schwach leitenden Komponente, die an beiden Enden durch leitende Drähte verbunden ist. Wenn Strom durch den Widerstand fließt, wird die elektrische Energie vom Widerstand absorbiert und in Form von Wärme abgeführt. Der Widerstand bietet somit einen Widerstand oder Widerstand gegen den Stromfluss. Der Widerstand ist gegeben als

R = V / I, Dabei ist V der Spannungsabfall über dem Widerstand und I der durch den Widerstand fließende Strom. Die Verlustleistung ist gegeben durch:

P = VI.

Widerstandsgesetze:

Der von einem Material angebotene Widerstand „R“ hängt von verschiedenen Faktoren ab

Variiert direkt auf seiner Länge, l
Variiert umgekehrt in seiner Querschnittsfläche, A.
Abhängig von der Art des Materials, angegeben durch seinen spezifischen Widerstand oder spezifischen Widerstand, ρ
Kommt auch auf die Temperatur an
Unter der Annahme, dass die Temperatur konstant ist, kann der Widerstand (R) ausgedrückt werden als R = ρl / A, wobei R der Widerstand in Ohm (Ω) ist, l die Länge in Metern ist, A eine Fläche in Quadratmetern ist und ρ spezifisch ist Widerstand in Ω-mts

Der Wert eines Widerstands wird anhand seines Widerstands berechnet. Widerstand ist der Widerstand gegen den Stromfluss.

Zwei Methoden zur Messung von Widerstandswerten:

Farbcode verwenden: Jeder Widerstand besteht aus einem 4 oder 5 Farbband auf seiner Oberfläche. Die ersten drei (zwei) Farben repräsentieren den Widerstandswert, während die 4^th(dritte) Farbe repräsentiert den Multiplikatorwert und die letzte repräsentiert die Toleranz.
Verwenden eines Multimeters: Eine einfache Methode zum Messen des Widerstands ist die Verwendung eines Multimeters zum Messen des Widerstandswerts in Ohm.

Widerstände in elektronischen Schaltkreisen

2 Arten von Widerständen:

Feste Widerstände : Widerstände, deren Widerstandswert fest ist und die dem Stromfluss entgegenwirken.
- Sie können Widerstände der Kohlenstoffzusammensetzung sein, die aus einer Mischung von Kohlenstoff und Keramik bestehen.
- Sie können Kohlenstofffilmwiderstände sein, die aus einem auf einem isolierenden Substrat abgeschiedenen Kohlenstofffilm bestehen.
Ein Kohlenstoffwiderstand
- Sie können Metallfilmwiderstände sein, die aus einem kleinen Keramikstab bestehen, der mit Metall oder Metalloxid beschichtet ist, wobei der Widerstandswert durch die Dicke der Beschichtung gesteuert wird.
Metallwiderstände
- Sie können ein drahtgewickelter Widerstand sein, der aus einer Legierung besteht, die um einen Keramikstab gewickelt und isoliert ist.
- Sie können oberflächenmontierte Widerstände sein, die aus einem Widerstandsmaterial wie Zinnoxid bestehen, das auf einem Keramikchip abgeschieden ist.
Variable Widerstände : Sie bieten eine Variation ihres Widerstandswertes. Sie werden im Allgemeinen in der Spannungsteilung verwendet. Sie können Potentiometer oder Voreinstellungen sein. Der Widerstand kann durch Steuern der Wischerbewegung variiert werden. Der variable Widerstand oder der variable Widerstand, der aus drei Anschlüssen besteht. Wird im Allgemeinen als einstellbarer Spannungsteiler verwendet. Es ist ein Widerstand mit einem beweglichen Element, das durch einen manuellen Knopf oder Hebel positioniert wird. Das bewegliche Element wird auch als Wischer bezeichnet. Es stellt an jedem Punkt, der von der manuellen Steuerung ausgewählt wird, einen Kontakt mit einem Widerstandsstreifen her.

Potentiometer

Das Potentiometer teilt die Spannung in Abhängigkeit von ihren beweglichen Positionen in verschiedene Anteile auf. Es wird in verschiedenen Schaltkreisen verwendet, in denen weniger Spannung als die Quellenspannung benötigt wird.

Praktische Anwendung variabler Widerstände:

Manchmal ist es notwendig, eine Schaltung mit variabler Gleichstromvorspannung zu entwerfen, die in der Lage sein sollte, eine bestimmte Spannung von beispielsweise 1,5 Volt sehr genau zu erhalten. Somit wird ein Potentialteiler mit einem variablen Widerstand so gewählt, dass man die Spannung von 1 Volt bis 2 Volt von einer 12 Volt Gleichstrombatterie variieren kann. Nicht von 0 bis 2 Volt, sondern von 1 bis 2 Volt aus einem bestimmten Grund Man kann einen 10k-Topf über einen 12-Volt-Gleichstrom verwenden und diese Spannung erhalten, aber es wird sehr schwierig, den Topf als vollen Bogenwinkel von etwa 300 Grad einzustellen . Wenn man jedoch einem Stromkreis darunter folgt, kann man diese Spannung leicht erhalten, da die gesamten 300 Grad für die Einstellung von nur 1 Volt bis 2 Volt verfügbar sind. Dargestellt im Stromkreis unter 1,52 Volt. So erhalten wir eine bessere Auflösung. Diese einmalig eingestellten variablen Widerstände werden als voreingestellt bezeichnet.

Potentiometer Praktisch 3 Potentiometer Praktisch 1

Kondensatoren : Ein Kondensator ist eine lineare passive Komponente, die zum Speichern einer elektrischen Ladung verwendet wird. Ein Kondensator liefert im Allgemeinen eine Reaktanz für den Stromfluss. Ein Kondensator besteht aus einem Elektrodenpaar, zwischen denen sich ein isolierendes dielektrisches Material befindet.

Die gespeicherte Ladung ist gegeben durch

Q = CV wobei C die kapazitive Reaktanz und V die angelegte Spannung ist. Da Strom ist die Geschwindigkeit des Ladungsflusses. Daher ist der Strom durch einen Kondensator:

I = C dV / dt.

Wenn ein Kondensator in einem Gleichstromkreis angeschlossen ist oder wenn ein konstanter Strom durch ihn fließt, der zeitlich konstant ist (Frequenz Null), speichert der Kondensator einfach die gesamte Ladung und wirkt dem Stromfluss entgegen. Somit blockiert ein Kondensator Gleichstrom.

Wenn ein Kondensator in einem Wechselstromkreis angeschlossen ist oder ein zeitveränderliches Signal durch ihn fließt (mit einer Frequenz ungleich Null), speichert der Kondensator zunächst die Ladung und bietet später einen Widerstand gegen den Ladungsfluss. Es kann somit als Spannungsbegrenzer im Wechselstromkreis verwendet werden. Der angebotene Widerstand ist proportional zur Frequenz des Signals.

2 Arten von Kondensatoren

Feste Kondensatoren : Sie bieten eine feste Reaktanz zum Stromfluss. Sie können der Glimmerkondensator sein, der aus Glimmer als Isoliermaterial besteht. Sie können unpolarisierte Keramikkondensatoren sein, die aus mit Silber beschichteten Keramikplatten bestehen. Dies können Elektrolytkondensatoren sein, die polarisiert sind und dort eingesetzt werden, wo ein hoher Kapazitätswert erforderlich ist.

Feste Kondensatoren

Variable Kondensatoren : Sie bieten eine Kapazität, die durch Variation des Abstands zwischen den Platten variiert werden kann. Sie können Luftspaltkondensatoren oder Vakuumkondensatoren sein.

Der Kapazitätswert kann entweder direkt am Kondensator abgelesen oder mit dem angegebenen Code decodiert werden. Für Keramikkondensatoren ist die 1^stZwei Buchstaben bezeichnen den Kapazitätswert. Der dritte Buchstabe bezeichnet die Anzahl der Nullen und die Einheit befindet sich in Pico Farad und der Buchstabe bezeichnet den Toleranzwert.

Induktivitäten : Ein Induktor ist eine passive elektronische Komponente, die Energie in Form eines Magnetfelds speichert. Es besteht im Allgemeinen aus einer Leiterspule, die einen Widerstand gegen die angelegte Spannung bietet. Es basiert auf dem Grundprinzip des Faradayschen Induktivitätsgesetzes, wonach ein Magnetfeld erzeugt wird, wenn Strom durch den Draht fließt und die entwickelte elektromotorische Kraft der angelegten Spannung entgegenwirkt. Die gespeicherte Energie ist gegeben durch:

E = LI ^ 2. Dabei ist L die in Henries gemessene Induktivität und I der durch sie fließende Strom.

Induktorspulen

Es kann als Drossel verwendet werden, um Widerstand gegen die angelegte Spannung zu bieten und die Energie zu speichern, oder in Kombination mit einem Kondensator verwendet werden, um einen abgestimmten Schaltkreis zu bilden, der für Schwingungen verwendet wird. In Wechselstromkreisen führt die Spannung den Strom an, da die angelegte Spannung aufgrund von Widerständen einige Zeit benötigt, um den Strom in der Spule aufzubauen.

2 Passive nichtlineare Komponenten:

Dioden: Eine Diode ist ein Gerät, das den Stromfluss nur in eine Richtung einschränkt. Eine Diode ist im Allgemeinen eine Kombination von zwei unterschiedlich dotierten Bereichen, die an der Kreuzung einen Übergang bilden, so dass der Übergang den Ladungsfluss durch die Vorrichtung steuert.

6 Arten von Dioden:

PN Junction Diode : Eine einfache PN-Sperrschichtdiode besteht aus einem Halbleiter vom p-Typ, der auf einem n-Halbleiter so montiert ist, dass ein Übergang zwischen dem p- und dem n-Typ gebildet wird. Es kann als Gleichrichter verwendet werden, der durch ordnungsgemäßen Anschluss einen Stromfluss in eine Richtung ermöglicht.

Eine PN-Sperrschichtdiode

Zenerdiode : Es handelt sich um eine Diode, die im Vergleich zum n-Bereich aus einem stark dotierten p-Bereich besteht, so dass bei Anlegen einer ausreichenden Spannung nicht nur ein Stromfluss in eine Richtung, sondern auch ein Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung möglich ist. Es wird im Allgemeinen als Spannungsregler verwendet.

Eine Zenerdiode

Tunneldiode : Es handelt sich um eine stark dotierte PN-Sperrschichtdiode, bei der der Strom mit zunehmender Durchlassspannung abnimmt. Die Verbindungsbreite wird mit zunehmender Verunreinigungskonzentration verringert. Es wird aus Germanium oder Galliumarsenid hergestellt.

Eine Tunneldiode

Leuchtdiode : Es handelt sich um eine spezielle Art von PN-Sperrschichtdiode aus Halbleitern wie Galliumarsenid, die bei Anlegen einer geeigneten Spannung Licht emittiert. Das von der LED emittierte Licht ist monochromatisch, d. H. Von einer einzigen Farbe, die einer bestimmten Frequenz im sichtbaren Band des elektromagnetischen Spektrums entspricht.

Eine LED

Fotodiode : Es handelt sich um eine spezielle Art von PN-Sperrschichtdiode, deren Widerstand abnimmt, wenn Licht darauf fällt. Es besteht aus einer PN-Sperrschichtdiode, die in einem Kunststoff angeordnet ist.

Eine Fotodiode

Schalter : Schalter sind Geräte, die den Stromfluss zu den aktiven Geräten ermöglichen. Es handelt sich um binäre Geräte, die bei vollständigem Einschalten den Stromfluss ermöglichen und bei vollständigem Ausschalten den Stromfluss blockieren. Es kann ein einfacher Kippschalter sein, der ein 2-Kontakt- oder ein 3-Kontakt-Schalter oder ein Druckknopfschalter sein kann.

2 aktive elektronische Komponenten:

Transistoren : Transistoren sind Geräte, die im Allgemeinen den Widerstand von einem Teil der Schaltung in einen anderen umwandeln. Sie können spannungs- oder stromgesteuert sein. Ein Transistor kann als Verstärker oder als Schalter arbeiten.

2 Arten von Transistoren:

BJT oder Bipolar Junction Transistor : Ein BJT ist eine stromgesteuerte Vorrichtung, die aus einer Schicht aus n-Halbleitermaterial besteht, die zwischen zwei Schichten aus p-Halbleitermaterial angeordnet ist. Es besteht aus drei Anschlüssen - Emitter, Basis und Kollektor. Der Kollektor-Basis-Übergang ist im Vergleich zum Emitter-Basis-Übergang weniger dotiert. Der Emitter-Basis-Übergang ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt, während der Kollektor-Basis-Übergang im normalen Transistorbetrieb in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist.

Ein Bipolartransistor

FET oder Feldeffekttransistor : Ein FET ist ein spannungsgesteuertes Gerät. Die ohmschen Kontakte werden von den beiden Seiten der n-Typ-Stange genommen. Es besteht aus drei Terminals - Gate, Drain und Source. Die an die Gate-Source- und die Drain-Source-Klemme angelegte Spannung steuert den Stromfluss durch das Gerät. Es ist im Allgemeinen ein Gerät mit hohem Widerstand. Es kann sich um einen JFET (Junction Field Effect Transistor) handeln, der aus einem Substrat vom n-Typ besteht, auf dessen Seite ein Stab des entgegengesetzten Typs abgeschieden ist, oder um einen MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET), der aus einer isolierenden Schicht aus Siliziumoxid besteht zwischen dem metallischen Gatekontakt und dem Substrat.

MOSFET

TRIACS oder SCR : Ein SCR- oder Silizium-gesteuerter Gleichrichter ist ein Gerät mit drei Anschlüssen, das im Allgemeinen als Einschaltgerät verwendet wird Leistungselektronik . Es ist eine Kombination von zwei Back-to-Back-Dioden mit 3 Übergängen. Der Strom durch den SCR fließt aufgrund der an Anode und Kathode angelegten Spannung und wird durch die an den Gate-Anschluss angelegte Spannung gesteuert. Es wird auch als Gleichrichter in Wechselstromkreisen verwendet.

Ein SCR

Dies sind also einige der wichtigen Komponenten in jeder elektronischen Schaltung. Neben diesen aktiven und passiven Komponenten gibt es noch eine weitere Komponente, die für die Schaltung von entscheidender Bedeutung ist. Das ist die integrierte Schaltung.

Was ist eine integrierte Schaltung?

Ein DIP-IC

Eine integrierte Schaltung ist ein Chip oder ein Mikrochip, auf dem Tausende von Transistoren, Kondensatoren und Widerständen hergestellt werden. Es kann ein Verstärker-IC, ein Zeitgeber-IC, ein Wellenformgenerator-IC, ein Speicher-IC oder ein Mikrocontroller-IC sein. Dies kann ein analoger IC mit einem kontinuierlich variablen Ausgang oder ein digitaler IC sein, der auf einigen definierten Schichten arbeitet. Die Grundbausteine digitaler ICs sind die Logikgatter.

Es kann in verschiedenen Paketen wie Dual-in-Line-Paket (DIP) oder Small-Outline-Paket (SOP) usw. erhältlich sein.

Eine praktische Anwendung von Widerständen - Potentialteiler

Potentielle Teiler werden häufig in elektronischen Schaltkreisen verwendet. Daher ist es wünschenswert, dass ein gründliches Verständnis derselben beim Entwurf elektronischer Schaltungen sehr hilfreich ist. Anstatt die Spannungen mathematisch durch Anwendung des Ohmschen Gesetzes abzuleiten, das folgende Beispiel durch Bewertung des Verhältnisses, könnte man schnell die ungefähre Spannung erhalten, während man sich um die F & E-Natur der Arbeit kümmert.

Wenn zwei Widerstände mit gleichem Wert (z. B. 6 K, beide für R1 und R2) sind über eine Versorgung verbunden wird der gleiche Strom durch sie fließen. Wenn ein Messgerät über die in der Abbildung gezeigte Versorgung gelegt wird, registriert es 12 V bezüglich Masse. Wenn sich das Messgerät dann zwischen Masse (0 V) und der Mitte der beiden Widerstände befindet, wird 6 V angezeigt. Die Batteriespannung wird dann in zwei Hälften geteilt. Somit ist die Spannung über R2 für Masse = 6 V.

Potentieller Teiler 1

Ähnlich

2. Wenn die Widerstandswerte auf 4 K (R1) und 8 K (R2) geändert werden, beträgt die Spannung in der Mitte 8 V für Masse.

Potentieller Teiler 2

3. Wenn die Widerstandswerte auf 8 K (R1) und 4 K (R2) geändert werden, beträgt die Spannung in der Mitte 4 V für Masse.

Potentieller Teiler 3

Die Spannung in der Mitte wird besser durch das Verhältnis der beiden Widerstandswerte bestimmt, obwohl man nach dem Ohmschen Gesetz berechnen kann, um zum gleichen Wert zu gelangen. In Fall 1 betrug das Verhältnis 6 K: 6 K = 1: 1 = 6 V: 6 V, in Fall 2 4 K: 8 K = 1: 2 = 4 V: 8 V und in Fall 3 8 K: 4 K = 2: 1 = 8 V: 4 V.

Fazit : -In einem Potentialteiler steigt die Spannung in der Mitte an (in Bezug auf Masse), wenn der obere Widerstandswert gesenkt wird. Wenn der niedrigere Widerstandswert verringert wird, fällt die Spannung in der Mitte ab.

Mathematisch Die Spannung in der Mitte kann jedoch immer durch das Verhältnis der beiden Widerstandswerte bestimmt werden, das zeitaufwändig ist und durch die berühmte Ohmsche Gesetzformel V = IR gegeben ist

Sehen wir uns das Beispiel 2 an

V = {Versorgungsspannung / (R.₁+ R._zwei)} X R2

V = {12 V / (4 K + 8 K)} R2

= (12/12000) x 8000

V = 8 V.