Содержание

Электроника, основы электроники, теория, статьи по электронике, описание электронных устройств

Подробности

Старый и новый способ проверки любых конденсаторов на работоспособность. 

Раньше, когда у мастера или радиолюбителя из измерительных приборов был только обычный мультиметр типа DT830B, то конденсаторы проверялись мультиметром. Причём проверить можно было только электролитические (полярные) конденсаторы большой емкости и то весьма условно.

Проверка электролитических (полярных) конденсаторов мультиметром. Старый способ.

В настоящее время этот способ проверки конденсаторов является устаревшим. На мультиметре, в режиме измерения сопротивления выставляем значение на переключателе 2 МОм и касаемся щупами выводов конденсатора. Руками можно прикасаться только к одному выводу конденсатора с щупом, чтобы мультиметр не измерил сопротивление рук. После того как приложили щупы к выводам конденсатора, мультиметр начнет измерять сопротивление конденсатора, которое будет увеличиваться по мере заряда конденсатора от напряжения на щупах мультиметра. В какой-то момент на мультиметре появиться «1», что означает выход за пределы измеряемого диапазона мультиметра. И вот по скорости нарастания или полностью отсутствия сопротивления на мультиметре

можно косвенно дать оценку работоспособности конденсатора. Для более точной проверки желательно иметь в наличии исправный конденсатор для сравнения характера скорости нарастания сопротивления. 

В этом видео смотрите пример проверки конденсатора мультиметром:

Если с электролитическими конденсаторами более менее можно определиться с работоспособностью, то конденсаторы постоянной емкости проверить с помощью обычного мультиметра нельзя.

Можно конечно купить многофункциональный мультиметр с функцией проверки конденсаторов, но и он проверит только конденсаторы средней емкости, начиная от нескольких нанофарад. Конденсаторы малой емкости он не измеряет, следовательно их нельзя проверить таким мультиметром.

 

Как правильно проверить конденсатор

Теоретические основы электроники

Электроника – наука, изучающая взаимодействие с электромагнитными полями заряженных частиц, а также разрабатывающая методы разработки электронных устройств и приборов. Электроника вносит в жизнь людей изменения более существенные, нежели какая-либо другая техническая отрасль. Радиоприемники, аудио-видео техника, телевизоры, компьютеры – вся эта электронная техника увидела свет за счет развития электроники.

Электронные устройства и различные приборы, создаваемые на основе электроники, широко применяются в измерительной и вычислительной технике, в системах автоматики и связи, во множестве других полезных устройств.

Электроника – это отрасль современной науки и техники, которая сегодня развивается особенно бурно. Она помогает изучать физическую природу и активизировать практическое использование разнообразных электронных устройств и приборов. Успех электроники в значительной мере стимулировало развитие радиотехники.

Сегодня радиоэлектроника является системным комплексом, в который объединены сферы науки и техники, сопряженные с необходимостью выработки инновационных решений проблем приема/передачи и преобразования информации посредством электромагнитных волн и колебаний в оптическом и радиодиапазоне частот.

Основными компонентами радиотехнических устройств являются электронные приборы, определяющие важнейшие параметры и характеристики работы радиоаппаратуры.

В то же время в процессе поиска оптимальных решений многих проблем радиотехники были разработаны новые и усовершенствованы действующие электронные приборы, которые широко используются в таких сферах, как телевидение и радиосвязь, звукозапись и звуковоспроизведение, радионавигация и радиолокация, радиоизмерения и множестве других областей радиотехники.

Нынешний этап в развитии электронной техники характеризует все более активное проникновение электроники во все области деятельности человечества.

Инновации в сфере электроники обуславливают успехи в решении сложнейших научно–прикладных технических задач, повышении эффективности научных разработок, создании принципиально новых видов оборудования, машин и систем управления, получении имеющих уникальные свойства материалов, совершенствовании процесса получения и обработки информационных данных. Охватывая широчайший круг проблем научно–технического и производственного характера, электроника базируется на достижениях во множестве областей знаний.

При этом электроника, во-первых, осуществляет постановку задач перед другими сферами науками и производства, обуславливая их дальнейшее поступательное развитие, а во-вторых, обеспечивает их множеством качественно новых технических средств и методов исследования.

Сегодня практически в каждой квартире или доме можно видеть различную компьютерную и электронно-вычислительную технику.

Наша повседневная жизнь становится намного более насыщенной и динамичной именно благодаря электронике, развитие и применение которой открывает невиданные перспективы в реализации поставленных целей.

Сейчас уже никого не удивить СВЧ-печью, мощным пылесосом, реагирующими на голос приборами освещения, сигнализации и оповещения, широкоэкранными LCD и плазменными телевизионными панелями, многофункциональной бытовой техникой, объединяющей в себе множество устройств самого различного назначения.

Все эти достижения в сфере электроники – достояние человечества, которое использует их с пользой для себя и планеты.

Разработка и применение инновационных технологий позволили людям достичь принципиально новых рубежей в развитии научно-технического прогресса. Электроника – залог процветания, как в настоящее время, так и в будущем. Пройдет совсем немного времени, и на службу обществу придут такие новинки электронной техники, как вычислительные устройства нового поколения, «умная» мультимедийная техника, электромобили и многое другое.

Архив программ — Кванториум Сахалин

Архив программ

(См. также: Актуальные программы)

Дополнительная общеобразовательная программа «АЭРОКВАНТУМ: летательная робототехника и автономные полеты»

Дополнительная общеобразовательная программа «АЭРОКВАНТУМ: сборка и программирование БПЛА»

Дополнительная общеобразовательная программа «ГЕОКВАНТУМ: основы геоинформатики»

Дополнительная общеобразовательная программа «ПРОМРОБОКВАНТУМ: мехатроника и мобильная робототехника»

(базовый уровень)

Дополнительная общеобразовательная программа «ПРОМРОБОКВАНТУМ: введение в промышленную робототехнику»

Дополнительная общеобразовательная программа «ПРОМДИЗАЙНКВАНТУМ: основы скетчинга и моделирования»

(вводный уровень)

Дополнительная общеобразовательная программа «ПРОМДИЗАЙНКВАНТУМ: дизайн-проектирование» (базовый уровень)

Дополнительная общеобразовательная программа «ХАЙТЕК: изобретательство и инженерия»

Дополнительная общеобразовательная программа «IT-КВАНТУМ: основы программирования и проектирования интеллектуальных устройств»

Дополнительная общеобразовательная программа «IT-КВАНТУМ: современные тренды IT-индустрии: мобильная разработка, блокчейн, облачные технологии»

Дополнительная общеобразовательная программа «ХАЙТЕК: 3D-моделирование и лазерные технологии» (вводный уровень)

Дополнительная общеобразовательная программа «ЭНЕРДЖИКВАНТУМ: разумное использование энергии, программирование в помощь энергетику»

Дополнительная общеобразовательная программа «ЭНЕРДЖИКВАНТУМ: применение возобновляемых источников энергии, автоматизация в энергетике с использованием цифровой электроники» (базовый уровень)

Дополнительная общеобразовательная программа «ЭНЕРДЖИКВАНТУМ: многообразие форм энергии, основы электроники и программирования»

Дополнительная общеобразовательная программа «АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК»

Дополнительная общеобразовательная программа «МАТЕМАТИКА»

Дополнительная общеобразовательная программа «ШАХМАТЫ»

IT-квантум основы визуального программирования. Начала электроники и программирования микроконтроллеров (стартовый уровень)

IT-квантум основы программирования микроконтроллерных плат на Arduino. разработка прототипов автоматизированных систем (базовый уровень)

Аэроквантум беспилотные летательные аппараты и введение в проектную деятельность (стартовый уровень)

Аэроквантум знакомство с беспилотными летательными аппаратами. Мой первый квадрокоптер (стартовый )

Аэроквантум Программирование мультироторных систем. Автономные полеты с использованием Low Range FPV (базовый уровень)

Аэроквантум FPV – полеты и программирование мультироторных авиационных систем. Автономные полёты (базовый уровень)

Введение в промышленную робототехнику. Mindstorms EV3 (стартовый уровень)

Визуальное программирование (стартовый уровень)

Внешкольный курс математики (базовый уровень)

Внешкольный курс математики (стартовый уровень)

Геоквантум основы геоинформатики (стартовый уровень)

Знакомство с промышленным дизайном (стартовый уровень)

Компьютерная грамотность (стартовый уровень)

Мобильная робототехника (стартовый уровень)

Подготовка учащихся к городской конференции школьников Старт в будущее

Промробоквантум основы робототехники (стартовый уровень)

Промробоквантум. Роботизированные системы на основе Arduino (базовый уровень)

Старт в IT (стартовый уровень)

Технический английский язык (стартовый уровень)

Хайтек технологии. Знакомство сос средой моделирования Autodesk Maya 3D, фрезерными и лазерными технологиями 2D (стартовый уровень)

Хайтек технологии. Изобретательство и инженерия (базовый уровень)

Хайтек технологии. Изобретательство и инженерия (стартовый уровень)

Хайтек технологии. Разработка уникального бизиборда (базовый уровень)

Шахматы. Стратегия и логика (стартовый уровень)

Шахматы. Стратегия и тактика (базовый уровень)

Энерджиквантум введение в альтернативную энергетику (стартовый уровень)

Энерджиквантум разработка прототипов электростанций на альтернативных источниках энергии (базовый уровень)

Энерджиквантум. многообразие форм энергии, основы электроники и программирования (стартовый уровень)

Энерджиквантум. Применение возобновляемых источников энергии, автоматизация в энергетике с использованием цифровой электроники (базовый уровень)

IT — квантум Проектирование умных устройств (базовый уровень)

Энержиквантум. Основы энергетики (стартовый уровень)

Робо-помощники на производстве (стартовый уровень)

Развитие нестандартного мышления у детей (стартовый уровень)

Промышленный дизайн и основы моделирования (стартовый уровень)

Промышленная робототехника (продвинутый уровень)

Программирование роботов на базе (базовый уровень)

От кубика до Аниматронника (стартовый уровень)

Мобильная роботизация платформа на базе (стартовый уровень)

Изготовление простейшего планера (стартовый уровень)

Знакомство с промышленным дизайном

Занимательный английский язык (базовый уровень)

Введение в начала программирования и интернет вещей (стартовый уровень)

Введение в дизайн-проектирование (стартовый уровень)

Азы шахмат (стартовый уровень)

Основы электроники и электротехники – Александр Крылов

Сегодня проверял приехавшие из Китая KA78R12. И вот ведь забавно — поскольку я в вопросах электроники практически полный новичок, то завис на вопросе распиновки этой схемы. Быстрое гугление однозначного ответа не дало, а к даташитам я пока не привык. Поэтому для тех, кто тоже хочет понять, какие выходы у KA78R12 и как расположены — распишу:Берём… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Приветствую. В этой короткой статье расскажу, как поднять постоянное напряжение с 5 вольт до 9 вольт. Суть в следующем: Есть устройство, требующее батарейку типа «крона», и оно её «садит» довольно быстро. И есть куча зарядных устройств к телефонам / смартфонам, у которых выход 5 вольт. Как одно с другим состыковать? 🙂 Вот этим вопросом я… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Данный онлайн-калькулятор является частным случаем расчёта сопротивления для снижения напряжения.Онлайн-калькулятор, который позволяет рассчитать дополнительное сопротивление, для того чтобы можно было подать на нагрузку избыточное напряжение, находится вот тут: расчёт добавочной нагрузки для снижения напряжения Реостаты также применяются, для того чтобы снизить на какой-то нагрузке напряжение, а следовательно, и ток, который через эту нагрузку проходит. При использовании реостата… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Доброго времени вам.Постоянно у меня вылетает из головы, как определить падение напряжения на резисторе. В очередной раз полез в гугл, а потом решил сделать простой сервис для данного расчёта. Основой для данного расчёта стала статья Виктора Егеля, в которой он описывал, как рассчитать сопротивление, на котором упадёт напряжение с одной величины до другой. Статья находится… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Заказал себе универсальный тестер радиокомпонентов. Он питается от кроны с напряжением 9 вольт.А в наличии лежит себе универсальный блок питания на 12 вольт. Возник вопрос — как понизить напряжение с 12 вольт до 9 вольт самым простым и дешёвым образом. Исходя из того что на кремниевом диоде напряжение падает на 0,7 вольта, а стоят они… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Наткнулся на интересное видео о том, как работает транзистор. Очень наглядно. 

Раздел: Основы электроники и электротехники

Данный калькулятор будет полезен тем, кто решил сделать электрический обогреватель своими руками.Например, в случае, если вы решили сделать электрический подогрев руля на легковом автомобиле с напряжением питания 12 вольт. Как это выглядит? Берётся нихромовая проволока (продаётся в хозяйственном магазине, вы её наверняка видели в электроплитках), она обматывается вокруг рулевого колеса, а её концы присоединяются, например,… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Меня всегда интересовала тема электрического тока и электронных микросхем. И я никак не мог понять электрический ток. Ну, то есть я не мог понять, что значит вот это выражение «сила тока» или «напряжение». Что вообще значит разность потенциалов, и почему что-то куда-то от этого течёт. Искал разные аналогии, пытался читать чужие объяснения, но лишь недавно… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

Хочу купить простенький мультиметр (пытаюсь разобраться, что к чему в электротехнике), стал копать, чем они друг от друга отличаются. Итогом стала вот эта короткая статья-шпаргалкаВ таблице указаны характеристики следующих популярных мультиметров 830, 830A, 830B, 830D, 830E, 832, 837, 838, 830BL. На примере мультиметра 838 можно видеть, что подобный прибор может прозвонить провода, полупроводниковые диоды, измерить… Читать далее »

Раздел: Основы электроники и электротехники

основы ремонта электроники – KAZZUAR1




Основы ремонта электроники 

Буду писать своими словами , мне кажется так будет понятнее.

Начну с простого . Вся электроника питается от электрического тока , поэтому прежде чем заняться ремонтом обычно следует проверить питание . 

Что такое электрический ток , переменное напряжение и как это выглядит на схеме ? Ток это движение электронов (от плюса к минусу).

рис.1

переменное напряжение выглядит как на рис.1. Положительные и отрицательные полуволны меняются с определенной частотой , в электросети России эта частота примерно 50 Гц .

Для того чтобы напряжение было постоянным используются диоды рис.2 , которые пропускают одну из двух полуволн , либо положительную , либо отрицательную.

рис.2

На рис.3 видно что если ток пустить через анод тогда на выходе будут  полуволны со знаком плюс и наоборот через катод минус.

рис.3

Таким образом если собрать диодный мостик рис.4 можно разделить переменное напряжение удвоив при этом вольтаж. Допустим если напряжение было 220в. то на выходе получим 440в. Поэтому когда не работает блок питания необходимо проверить цепочку от розетки до диодов и после них.

  

рис.4

Для того чтобы сгладить и сделать напряжение более прямым используется конденсатор рис 5 который ставится после диодного моста .

рис.5

Так как напряжение удвоенно ставят конденсаторы на 400v , но из-за нестабильности наших электросетей наиболее часто выходят из строя именно конденсаторы .Обычно это заметно по вздутию оных.

Теперь хотелось бы наглядно показать это место на схеме.

рис.6

Как видно на вход x13(A9) поступает 220 вольт от туда идет на фильтр собранный из С401 , трансформатора и конденсатора С402 . Далее на диоды VD401…404 и после на конденсатор С406 емкостью 220 Мкф ,400в.Проверив напряжение на кондюке можно определить что здесь не так или все работает на данном этапе . Если напряжение ниже 400 вольт стоит проверить диоды , вероятно что один или несколько сгорело. Так же если вздулся конденсатор не мешало бы проверить опять же диоды , а уж только после этого менять кондюк.

Что же дальше ? А дальше как эти штуки выглядят на самом деле. ?!

Хочу предупредить , прежде чем разбирать что либо обязательно вытащите вилку из розетки . Если вы не уверенны лучше вообще забросить это дело .

Посмотрим на обычный блок питания DVD .

рис.7

В красной рамке отмечена та часть которую рассматриваем , она находится под опасным напряжением 220вольт поэтому будьте предельно осторожны.

рис.8

Так выглядит  диод , полоска обычно расположена со стороны катода. 


рис.9

На рисунке стрелками обозначены диоды . Диодный мост можно найти по четырем стоящим рядом.Ну и где-то там же впаян конденсатор .

рис.10


К чему я все это написал?! Для тех кто своими силами хочет что-то отремонтировать , а лучше всего все таки отнести технику в ремонтную мастерскую и не забивать голову всем этим.




Введение в базовую электронику

Если вы разрабатываете электронный продукт, но не являетесь инженером-электриком, эта статья для вас. В нем представлен обзор всех основных электронных принципов, которые вам необходимо понять, чтобы эффективно управлять запуском вашего оборудования.

Многим предпринимателям, запускающим новый электронный аппаратный продукт, не хватает инженерных навыков для разработки собственного продукта. Поэтому вместо этого они предпочитают отдавать на аутсорсинг большую часть или всю разработку.

Это, конечно, хорошо, а аутсорсинг — отличный способ заполнить любые пробелы в ваших собственных навыках. Тем не менее, я считаю, что базовое понимание электроники по-прежнему важно для любого, кто выводит электронный продукт на рынок.

Как основателю аппаратного стартапа вам не нужно знать, как делать все самому, но чтобы добиться успеха, вы должны иметь фундаментальное понимание всех различных задач, с которыми вам приходится справляться.

Как основателю аппаратного стартапа вам не нужно знать, как делать все самому, но чтобы добиться успеха, вы должны иметь фундаментальное понимание всех различных задач, которыми вы должны управлять. Нажмите, чтобы твитнуть Независимо от того, являетесь ли вы полностью нетехническим специалистом, новым производителем электроники, разработчиком программного обеспечения или инженером другого типа, эта статья будет вам полезна. Я не буду углубляться в какую-либо конкретную подтему, а вместо этого дам вам обзор основных электронных принципов.

Напряжение/ток/мощность

Все начинается с напряжения и тока. Самая распространенная аналогия для понимания напряжения и силы тока — это вода, стекающая из приподнятого резервуара вниз по трубе.

Напряжение представляет собой давление воды, которое определяется высотой резервуара для воды. Чем выше бак, тем выше давление. Однако произвольная высота резервуара не имеет значения. Вместо этого имеет значение разница между высотой резервуара и высотой земли для труб.

То же самое относится к электрическому напряжению, которое измеряется в вольтах (В). Напряжение измеряется как разница между двумя точками. Например, когда вы говорите, что что-то составляет 5 вольт, это на самом деле означает 5 вольт по отношению к напряжению земли (то есть 0 вольт).

Электрический ток, с другой стороны, эквивалентен количеству воды, протекающей по трубе, и измеряется в амперах (А). Требуется напряжение, чтобы совершить работу, чтобы создать этот ток. Чем больше напряжение приложено, тем больше ток будет произведен.

Мощность — это скорость выполнения работы, измеряемая в ваттах. Существуют различные уравнения для расчета электрической мощности, но проще всего понять, что мощность — это просто напряжение, умноженное на ток.

 


Иллюстрация напряжения, тока и сопротивления – предоставлено Build-Electronic-Circuits.com

 

Резистор

Как следует из названия, резистор сопротивляется протеканию электрического тока. Величина сопротивления измеряется в Омах. Резистор считается пассивным компонентом , потребляющим мощность, которая рассеивается в виде тепла.

 


Обозначение резистора с постоянным значением

 

Номинальная мощность резистора определяет, сколько энергии он может потреблять без перегрева.

 
Примеры различных типов постоянных резисторов

 

Резистор, несомненно, является самым простым и наиболее часто используемым электрическим компонентом. Хотя они в основном сопротивляются только протеканию тока, резисторы имеют широкое применение.

Резисторы

можно использовать для точного деления напряжения или ограничения допустимого тока. Их также можно использовать для синхронизации и фильтрации в сочетании с конденсатором или катушкой индуктивности.

Наиболее фундаментальным, основным уравнением, используемым в электрическом проектировании, является закон Ома, который определяет взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Этот закон можно записать с помощью следующего уравнения:

Ток = Напряжение / Сопротивление

Если есть только одно электрическое уравнение, вы должны помнить, что это закон Ома. В качестве примера закона Ома давайте рассмотрим простейшую схему, состоящую из источника напряжения (V) и резистора (R).

 


Простая принципиальная схема с источником напряжения и резистором

 

Предположим, что источник напряжения равен 3 В, а сопротивление резистора равно 100 Ом. Какой ток (I) будет течь в этой цепи?

Ток = Напряжение / Сопротивление = 3 В / 100 Ом = 0,03 А = 30 мА (мА = миллиампер = тысячные доли ампера)

Большинство сопротивлений имеют фиксированное постоянное значение, но также доступны переменные резисторы.Эти переменные резисторы называются потенциометрами .

Существуют также специализированные резисторы, такие как термистор , сопротивление которого зависит от температуры. Для измерения температуры можно использовать термистор.

Конденсатор

Конденсатор служит для хранения электрической энергии. Во многих отношениях вы можете рассматривать конденсатор как перезаряжаемую батарею. Конденсаторы и резисторы являются двумя наиболее часто используемыми электрическими компонентами.

 


Обозначение конденсатора

 

Емкость — это количество энергии, которое может хранить конденсатор, и измеряется в единицах, называемых фарадами (Ф).

 


Примеры различных конденсаторов

 

Конденсаторы

имеют множество целей, включая накопление энергии, фильтрацию, синхронизацию и развязку.

Одной из основных характеристик конденсаторов, которая делает их полезными для фильтрации, является их сопротивление (технически называемое импедансом), которое уменьшается с увеличением частоты.

Например, для неколеблющегося сигнала постоянного тока конденсатор выглядит как открытый переключатель с очень высоким сопротивлением.Принимая во внимание, что для высокочастотного колебательного сигнала конденсатор эквивалентен замкнутому переключателю с очень низким сопротивлением.

Развязка является одним из наиболее распространенных применений конденсаторов. Развязывающие конденсаторы размещаются рядом с выводом питания интегральных схем (ИС) для подавления связи с другими частями схемы через соединение источника питания. Эти конденсаторы служат небольшим локализованным резервуаром энергии для питания ИС током во время быстрых переходных нагрузок.

Индуктор

Катушка индуктивности — это просто катушка проволоки, и на самом деле их обычно называют катушками.Подобно конденсатору, катушка индуктивности накапливает электрическую энергию. Однако конденсатор хранит эту энергию электрически, тогда как индуктор хранит ее магнитно.

 


Символ катушки индуктивности

 

Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности представляют собой три типа пассивных электрических компонентов. Однако катушки индуктивности не так распространены, как резисторы и конденсаторы. Катушки индуктивности чаще всего используются в схемах, называемых импульсными стабилизаторами (см. ниже).Индукторы также обычно используются для фильтрации.

 


Примеры различных катушек индуктивности

 

Сопротивление (еще раз импеданс) катушки индуктивности изменяется в зависимости от частоты противоположным образом, как у конденсатора. Индуктор выглядит как замкнутый переключатель для сигнала постоянного тока и открытый переключатель для высокочастотного колебательного сигнала.

Полупроводник

Полупроводник — это материал, который находится на пороге между проводником и изолятором.Самым распространенным полупроводниковым материалом на сегодняшний день является кремний. Используя полупроводниковые материалы, можно создавать электрические устройства, которые могут работать и как проводник, и как изолятор, как переключатель.

Диоды и транзисторы являются двумя наиболее важными компонентами, созданными из полупроводниковых материалов.

Диод

Диод — это полупроводниковый прибор. Наиболее распространенной функцией диода является то, что он позволяет току течь только в одном направлении.

 


Символ диода

 

Например, если вам нужно преобразовать переменный ток (AC), который меняет направление тока, в постоянный ток (DC), вы должны использовать диод.

Особый тип диода, называемый светоизлучающим диодом (LED), также чрезвычайно распространен. В светодиоде, когда электрический ток проходит через полупроводниковый диод, он испускает фотоны света. Этот процесс во много раз эффективнее, чем свет, производимый источником света накаливания, который тратит энергию в виде тепла.

Транзистор

Пожалуй, самым важным технологическим достижением прошлого века является транзистор. Транзисторы являются основным компонентом любого современного компьютера.Транзистор — это не что иное, как электрический переключатель.

 


Символ транзистора

 

В цифровых приложениях они могут быть выключены (0) или включены (1). Соберите вместе достаточное количество этих переключателей, и они смогут хранить данные и выполнять сложные вычисления. Современный микропроцессор может содержать миллиарды транзисторных переключателей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов по разработке нового электронного оборудования .

Транзисторы также можно использовать в аналоговых приложениях, где вместо того, чтобы быть полностью включенными или выключенными, их можно использовать для управления протекающим через них током. Например, обычное аналоговое использование транзисторов для усиления сигнала.

Интегральная схема (ИС)

Хотя транзисторы являются основными строительными блоками для сложных компьютерных микросхем, на самом деле изобретение интегральной схемы (также называемой микрочипом или просто микросхемой) сделало все это возможным.

 


Примеры интегральных схем (ИС), которые также обычно называют микрочипами

 

Интегральная схема представляет собой цельный кусок полупроводникового материала (опять же, обычно кремния), который содержит различные электрические компоненты (транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы).

Вместо схемы, состоящей из отдельных компонентов, ИС объединяет их все вместе. Это позволяет сигналам между компонентами проходить гораздо быстрее без потери мощности.

Возможно, вы удивитесь, узнав, что мой бывший работодатель, Texas Instruments, изобрел интегральную схему много лет назад. Джек Килби был инженером TI, который изобрел эту технологию, изменившую мир.

Трансформатор

Трансформатор состоит из двух или более катушек индуктивности. Энергия передается от одной катушки к другой через магнитное поле. Чаще всего трансформатор используется для повышения или понижения напряжения. Чаще всего они используются в преобразователях переменного тока в постоянный.

 


Символ трансформатора

 

Линейный регулятор

Регулятор обычно относится к цепи, которая регулирует напряжение. Так, например, если у вас есть входное напряжение, которое может варьироваться от 6 до 20 В, вы можете использовать регулятор для получения постоянного выходного напряжения 5 В постоянного тока.

Существует два основных типа регуляторов: линейные и импульсные. Линейный регулятор гораздо проще для понимания и использования.

В линейном регуляторе используется транзистор, подобный крану, для контроля того, какой ток передается на выход, и, таким образом, он может регулировать напряжение на выходе.

Преимущество линейного стабилизатора в том, что он дешев, прост в использовании и обеспечивает самое чистое и бесшумное напряжение питания. Их основным недостатком является то, что в некоторых приложениях они тратят впустую неприемлемое количество энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Импульсный регулятор

По сравнению с линейными стабилизаторами импульсные регуляторы намного сложнее, требуют больше компонентов, создают больше электрических помех и стоят дороже.

Импульсные регуляторы

существуют главным образом по двум причинам: они тратят меньше энергии в большинстве приложений и позволяют делать такие изящные вещи, как повышать более низкое напряжение питания до более высокого напряжения.

Например, предположим, что ваш продукт питается от литий-ионной батареи 3,7 В, но для компонента требуется источник питания 12 В.

Вы можете сложить вместе четыре батареи, чтобы получить 4 x 3,7 В = 14,8 В, а затем снизить это напряжение до 12 В с помощью линейного регулятора. Однако в большинстве случаев лучшим решением является повышение напряжения 3,7 В до 12 В с помощью импульсного стабилизатора с режимом повышения.

 


Принципиальная схема импульсного понижающего регулятора

 

Импульсные стабилизаторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для накопления и высвобождения энергии с определенной скоростью. Изменяя коэффициент заполнения (процент времени включения по сравнению с временем выключения), они могут регулировать выходное напряжение.

Условие, при котором их энергоэффективность вступает в игру по сравнению с линейным регулятором, когда входное напряжение значительно выше, чем выходное напряжение.

В этом сценарии линейный регулятор может терять более половины потребляемой мощности, в то время как импульсный регулятор может терять только несколько процентов подаваемой мощности.

Кристалл

Кристалл — это кусок кварца, работающий по физическому принципу, известному как пьезоэлектрический эффект.Когда вы сжимаете кусок кварца, он электрически колеблется с очень точной частотой, зависящей от приложенного механического давления.

 


Символ кристалла

 

Для работы как микроконтроллеров, так и микропроцессоров требуется очень точная синхронизация. Это назначение кристалла кварца.

Когда точная синхронизация не так критична, некоторые микроконтроллеры предлагают возможность вместо этого использовать менее точный внутренний генератор, состоящий из резистора и конденсатора (называемый RC-генератором).

Блок микроконтроллера (MCU)

Для современных электронных продуктов микроконтроллер может быть наиболее важным компонентом, поскольку он служит «мозгом» продукта.

Микроконтроллер содержит центральный процессор (ЦП), память и несколько периферийных устройств, интегрированных в один кремниевый чип. Это высокоинтегрированный компьютерный чип, предназначенный для самостоятельной работы без необходимости использования внешних чипов поддержки.

Микроконтроллер превосходно взаимодействует с внешним миром с помощью датчиков, переключателей, источников света, преобразователей, реле, двигателей и т. д.Принимая во внимание, что микропроцессоры очень быстро обрабатывают огромные объемы данных.

Arduino — это семейство комплектов разработки на базе 8-битных микроконтроллеров от Atmel. Для довольно простых приложений достаточно 8-битного микроконтроллера.

Но для более сложных приложений, требующих более высокой скорости обработки и большего объема памяти, следует использовать 32-разрядный микроконтроллер. Самые популярные 32-битные микроконтроллеры основаны на архитектуре Arm Cortex-M.

Микропроцессорный блок (MPU)

Микропроцессор необходим для приложений, требующих быстрой обработки больших объемов данных.На фундаментальном уровне микропроцессор ничем не отличается от микроконтроллера, они просто быстрее, сложнее, дороже и потребляют больше энергии.

В отличие от микроконтроллера, в котором процессор и память интегрированы в одну микросхему, для микропроцессора обычно требуется отдельная микросхема для памяти. Это дает вам возможность включать столько памяти, сколько требуется для вашего приложения.

Но процессору нужен очень высокоскоростной интерфейс с любой оперативной памятью, а это существенно усложняет конструкцию печатной платы.

Другое большое различие между микропроцессором и микроконтроллером заключается в том, что микропроцессор почти всегда работает в операционной системе (Linux, Android, Windows и т. д.). С другой стороны, микроконтроллер просто выполняет код прошивки без необходимости в операционной системе.

Принципиальная схема

Схема — это концептуальная инженерная схема, показывающая, как все электронные компоненты соединяются друг с другом. Различные компоненты представлены с помощью символов, показанных в этой статье.

 


Пример принципиальной схемы

 

Печатная плата (PCB)

Схема — это всего лишь абстрактная диаграмма. Чтобы превратить его в реальный дизайн, теперь его необходимо «преобразовать» в макет печатной платы (PCB).

Тот же пакет программного обеспечения, который используется для создания принципиальной схемы, также используется для разработки топологии печатной платы. Затем это программное обеспечение выполняет все необходимые проверки, чтобы убедиться, что топология печатной платы точно соответствует принципиальной схеме.

 


Пример печатной платы (PCB)

 

Электронный модуль

Электронный модуль представляет собой автономную схему, предназначенную для выполнения определенной функции и для интеграции в существующую систему. Одним из наиболее распространенных типов электронных модулей является беспроводной модуль.

 


Пример электронного модуля

 

Например, если вы хотите добавить WiFi в свой дизайн, то у вас есть два маршрута.Вы можете самостоятельно разработать схему, необходимую для реализации WiFi. Эта схема будет построена на основе микросхемы с WiFi-радио. Другой вариант — вместо этого вы можете использовать модуль WiFi, который уже является полностью работающей схемой.

Модули

в основном используются, потому что они упрощают конструкцию. Это означает сокращение времени выхода на рынок и снижение затрат на разработку. Кроме того, для беспроводных функций можно использовать модули, чтобы снизить стоимость сертификатов, таких как сертификация FCC.

Макет

Макетная плата — это макетная плата без пайки, которая позволяет быстро и легко соединять различные электронные компоненты, включая даже довольно простые микросхемы.

 


Пример схемы, построенной на макетной плате

 

Макеты

отлично подходят для простых проектов, которые не работают на сколько-нибудь значительной скорости. Например, если вы хотите создать простую схему, которая будет мигать светодиодом при нажатии кнопки, вы можете использовать макетную плату.

Но если вы хотите спроектировать сложную микропроцессорную схему, макетная плата не подойдет.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

Мы живем в аналоговом мире, тогда как компьютеры работают в цифровом мире. Аналоговый относится к сигналам и информации, которые представлены непрерывно изменяющимися величинами.

Например, в нашем аналоговом мире вы можете сказать, что сейчас 13:00, 14:00 или любое другое значение между этими двумя временами. С другой стороны, в цифровом домене есть только два состояния: 0 (выключено) или 1 (включено).

Для того, чтобы компьютерный чип мог обрабатывать любую аналоговую величину, он должен сначала быть преобразован в серию цифровых данных. Это назначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Многие микроконтроллеры включают встроенные аналого-цифровые преобразователи или могут быть добавлены в виде внешней микросхемы.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

Противоположностью аналого-цифровому преобразователю является, как вы уже догадались, цифро-аналоговый преобразователь. Многие микроконтроллеры также включают встроенные ЦАП, хотя и не так часто, как АЦП.

Типичный пример ЦАП для аудио. Например, когда вы разговариваете по смартфону, ваш голос преобразуется из аналогового в цифровой, а затем передается по беспроводной сети в цифровом формате на принимающий телефон. Затем принимающий телефон преобразует цифровые данные обратно в аналоговый звук, который подается на динамик.

Основное преимущество передачи данных в цифровом формате по сравнению с аналоговыми данными заключается в том, что цифровые данные гораздо менее чувствительны к помехам и шумам.

UART/I2C/SPI

Вообще говоря, цифровые чипы взаимодействуют друг с другом двумя способами: последовательным или параллельным. Последовательная связь означает, что все данные передаются последовательно по проводу, в отличие от , при параллельной связи данные передаются по нескольким проводам одновременно.

Большинство микросхем взаимодействуют с использованием последовательных методов из-за необходимости меньшего количества проводов, что упрощает конструкцию.Недостатком последовательной связи является то, что обычно она не такая быстрая, как параллельная.

Например, соединение между микропроцессором и любой оперативной памятью должно быть очень быстрым, поэтому обычно требуется параллельный интерфейс.

Universal-Asynchronous-Receive-Transit (UART) — один из старейших и наиболее распространенных последовательных протоколов. Асинхронный просто означает, что тактовый сигнал не используется для целей синхронизации.

Для интерфейса UART требуется как минимум две линии: приемная и передающая.Таким образом, данные передаются только в одном направлении по каждой из двух линий данных.

I2C — популярный последовательный протокол, использующий два провода: тактовый сигнал и двунаправленную линию данных. I2C считается синхронным, поскольку он использует часы для синхронизации. I2C обычно используется для сопряжения всех видов датчиков с микроконтроллером.

SPI — еще один очень распространенный протокол последовательной связи. Как и в случае с UART, SPI использует две однонаправленные линии данных, но вместо этого синхронизируется с тактовым сигналом.

SPI, как правило, является предпочтительным выбором, когда скорость передачи данных более критична. Например, вы можете использовать SPI при подключении цветного дисплея к микроконтроллеру. Но вы, вероятно, будете использовать I2C для подключения датчика температуры к микроконтроллеру.

Заключение

Эта статья была разработана, чтобы дать вам очень краткое введение в самые фундаментальные основы электроники, включая обзор многих доступных электронных компонентов.

Тем не менее, чтобы иметь какое-либо применение, эти электронные компоненты должны быть соединены вместе для формирования электронных цепей.Поэтому обязательно прочитайте мой блог «Введение в основные электронные схемы».

Наконец, не забудьте загрузить бесплатное руководство в формате PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиум-контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.7 3 голосов

Рейтинг статьи

Изучите электронику с помощью этих 10 простых шагов

Хотите научиться электронике, чтобы создавать свои собственные гаджеты?

Существует множество ресурсов по изучению электроники — так с чего же начать?

А что тебе, собственно, нужно?

И в каком порядке?

Если вы не знаете, что вам нужно выучить, вы легко можете потратить много времени на изучение ненужных вещей.

И если вы пропустите некоторые из простых, но важных первых шагов, вы будете долго бороться даже с основными схемами.

Если ваша цель — воплотить собственные идеи с помощью электроники, то этот контрольный список для вас.

Вы хотите, чтобы этот пошаговый контрольный список в формате PDF содержал точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Если вы будете следовать приведенному ниже контрольному списку, вы быстро освоитесь, даже если у вас не было опыта.

На выполнение некоторых из этих шагов у вас могут уйти выходные, другие можно выполнить менее чем за час — если вы найдете правильный учебный материал.

Начните с прочтения всех шагов до конца, чтобы получить общее представление.

Затем решите, какой учебный материал вы будете использовать для выполнения каждого шага.

Тогда начинайте изучать электронику.

Шаг 1. Изучите замкнутый цикл

Если вы не знаете, что нужно для работы схемы, как вы можете создавать схемы?

Самое первое, что нужно выучить, это замкнутый цикл.

Очень важно, чтобы схема работала.

После завершения этого шага вы должны знать, как заставить работать простую схему. И вы должны быть в состоянии исправить одну из самых распространенных ошибок в цепи — отсутствующее соединение.

Это простое, но необходимое знание при изучении электроники.

Шаг 2. Получите базовые сведения о напряжении, токе и сопротивлении

Ток течет, сопротивление сопротивляется, напряжение нарастает.

И все они влияют друг на друга.

Это важно знать для правильного изучения электроники.

Поймите, как они работают в цепи, и вы сделаете этот шаг гвоздем.

Но углубляться в закон Ома не нужно — этому шагу можно научиться по простым мультикам.

После завершения этого шага вы сможете взглянуть на очень простую схему и понять, как течет ток и как напряжение распределяется между компонентами.

Шаг 3. Изучайте электронику, создавая схемы на основе принципиальных схем

Нет необходимости больше ждать – вы должны начать строить схемы прямо сейчас.Не только потому, что это весело, но и потому, что это то, что вы хотите научиться делать хорошо.

Если вы хотите научиться плавать, вы должны практиковаться в плавании. То же самое и с электроникой.

После завершения этого шага вы должны знать, как работают принципиальные схемы и как использовать макетную плату для построения из них схем.

В Интернете можно найти бесплатные электрические схемы почти для всего: радиоприемников, MP3-плееров, открывателей гаражей — и теперь вы сможете их собрать!

Шаг 4. Получите общее представление об этих компонентах

Наиболее распространенные компоненты, которые вы увидите в начале изучения электроники:

Вы можете быстро получить общее представление о каждом из них, если у вас есть хорошие учебные материалы.

Но обратите внимание на последнее утверждение «при условии, что у вас есть хороший учебный материал» — потому что там много ужасного учебного материала.

После выполнения этого шага вы должны знать, как работают эти компоненты и что они делают в цепи.

Вы должны уметь смотреть на простую принципиальную схему и думать:

«Ага, эта схема делает это!».

Шаг 5. Получите опыт использования транзистора в качестве переключателя

Транзистор является наиболее важным компонентом электроники.

На предыдущем шаге вы узнали, как это работает. Теперь пришло время использовать его.

Соберите несколько различных схем, в которых транзистор действует как переключатель. Как схема LDR.

После выполнения этого шага вы должны знать, как управлять такими вещами, как двигатели, зуммер или свет с помощью транзистора.

И вы должны знать, как можно использовать транзистор для определения таких вещей, как температура или свет.

Шаг 6: Научитесь паять

Прототипы на макетной плате создаются легко и быстро.Но они выглядят не очень хорошо, и соединения могут легко выпасть.

Если вы хотите создавать гаджеты, которые хорошо выглядят и служат долго, вам нужно припаять.

Пайка — это весело, и этому легко научиться.

После выполнения этого шага вы должны знать, как сделать хорошее паяное соединение, чтобы вы могли создавать свои собственные устройства, которые хорошо выглядят и прослужат долгое время.

Шаг 7. Узнайте, как ведут себя диоды и конденсаторы в цепи

К этому моменту у вас будет хорошая основа для создания схем.

Но ваши усилия по изучению электроники не должны останавливаться на достигнутом.

Теперь пришло время научиться видеть, как работают более сложные схемы.

После выполнения этого шага — если вы видите принципиальную схему с резистором, конденсатором и диодом, подключенными каким-либо образом — вы сможете увидеть, что произойдет с напряжениями и токами при подключении батареи, чтобы вы могли понять что делает схема.

Примечание. Если вы также понимаете, как работает нестабильный мультивибратор, значит, вы прошли долгий путь.Но не беспокойтесь об этом слишком сильно, большинство объяснений этой схемы ужасны.

Шаг 8. Создание схем с использованием интегральных схем

До сих пор вы использовали отдельные компоненты для создания забавных и простых схем. Но вы по-прежнему ограничены самыми основными функциями.

Как вы можете добавить в свои проекты интересные функции, такие как звук, память, интеллект и многое другое?

Тогда вам нужно научиться использовать интегральные схемы (ИС).

Эти схемы могут показаться очень сложными и трудными, но это не так сложно, если вы научитесь правильно их использовать. И это откроет для вас целый новый мир!

После выполнения этого шага вы должны знать, как использовать любую интегральную схему.

Шаг 9. Создайте собственную печатную плату

К этому моменту вы должны были построить довольно много цепей.

И вы можете оказаться немного ограниченным, потому что некоторые схемы, которые вы хотите построить, требуют большого количества соединений.

Чтобы правильно изучить электронику, вам обязательно нужно сделать этот шаг.

Пришло время узнать, как создать собственную печатную плату (PCB)!

Спроектировать печатную плату проще, чем вы думаете. А производство печатных плат стало настолько дешевым, что возиться с травлением уже нет смысла.

Я создал пошаговое руководство, которое вы можете прочитать в Интернете или скачать в формате PDF под названием «Создайте свою первую печатную плату».

Учебник проведет вас через все этапы. Он показывает вам все, на что вам нужно нажать, чтобы перейти от ничего не зная к созданию собственной печатной платы.

И вам не нужно разбираться в схеме, чтобы построить ее. Не стесняйтесь найти интересную схему для сборки из любого места в Интернете и спроектировать для нее собственную печатную плату.

После выполнения этого шага вы должны знать, как спроектировать печатную плату на компьютере и как заказать дешевые прототипы печатных плат вашей конструкции в Интернете.

Шаг 10. Научитесь использовать микроконтроллеры в своих проектах

С помощью интегральных схем и собственного дизайна печатной платы вы можете многое сделать.

Но тем не менее, если вы действительно хотите иметь возможность создавать все, что захотите, вам нужно научиться использовать микроконтроллеры. Это действительно выведет ваши проекты на новый уровень.

Научитесь использовать микроконтроллер, и вы сможете создать расширенную функциональность с помощью нескольких строк кода вместо того, чтобы использовать для этого огромную схему компонентов.

После завершения этого шага вы должны знать, как использовать микроконтроллер в проекте, и вы будете знать, где найти дополнительную информацию.

Вы хотите, чтобы этот пошаговый контрольный список в формате PDF содержал точные шаги, которые я рекомендую для изучения электроники с нуля?
Щелкните здесь, чтобы загрузить контрольный список сейчас >>

Нужна помощь с любым из шагов?

С помощью этого контрольного списка вы можете самостоятельно изучить электронику. Вы можете найти свой собственный учебный материал из любого места.

Вы можете найти информацию в книгах, статьях и курсах, которые помогут вам в вашем путешествии.

Я рекомендую найти кого-то, чей стиль преподавания вам нравится, и избегать тех, кто преподает так, как вам не нравится.

Мне нравится учить простым и практичным способом. Стараюсь объяснять как можно проще, чтобы понял даже ребенок. На самом деле, я также написал Electronics For Kids — книгу по электронике для детей.

Если вам нравится мой стиль преподавания, вы можете изучить все эти шаги и многое другое — и стать частью сообщества, полного энтузиастов, изучающих электронику, присоединившись к моему членскому сайту Ohmify.

Базовая электроника для начинающих [Краткий справочник 2022]

Привет! Изучаю базовую электронику для начинающих. Тогда эта статья поможет вам и направит вас. Я предполагаю, что вы полный новичок и ничего не знаете об электронике.

Если мое предположение верно, то я приветствую и призываю вас прочитать всю статью. Потому что в этой статье я пытаюсь дать вам представление о том, что такое электроника. Я начну с основного определения электроники и проведу вас через все термины и концепции до вашего собственного первого светодиодного проекта.

Вы взволнованы этим приключением для начинающих электронщиков?

Начнем с основ истории электроники.

Нынешнюю современную технологическую эру невозможно представить без достижений в области электроники. Электроника играет ключевую роль почти во всех сферах жизни, от здравоохранения до армии, от сельского хозяйства до космических станций.

Электроника сейчас повсюду, и их история начинается еще в 1897 году с изобретения вакуумного диода. Вакуумный диод произвел революцию в промышленности в то время, пока не началась Вторая мировая война.

В 1948 году изобретен транзистор, который знаменует собой начало мира, о котором раньше никто и не мечтал. И в мире происходят замечательные изменения, которые я сам никогда бы не вообразил, если бы не родился в нынешнее время. История электроники сама по себе — удивительная тема для изучения, но мы здесь, чтобы попробовать некоторые основы электроники для начинающих.

Изучение основ электроники для начинающих — это не то, что можно ожидать за несколько секунд, часов или даже дней.Это прекрасное путешествие, где вы можете постоянно узнавать что-то новое. Это океан без конца. Как бы сильно вы ни жаждали этого, вы никогда не будете удовлетворены своим обучением.

И никогда нельзя быть довольным своей ученостью, как говорится, когда ты удовлетворен, ты перестаешь учиться новому.

Знакомство с электроникой для начинающих

Давайте начнем наше путешествие по электронике для начинающих.

Чего ожидать

Несомненно, вы не должны рассчитывать, что прочитаете одну эту статью и станете экспертом.Настоящая статья является основным постом, из которого вы можете получить общую картину того, что вы собираетесь узнать на протяжении всего вашего путешествия по электронике. Моя цель здесь – дать вам представление об электронике начального уровня, чтобы любой, кто интересуется созданием проектов в области электроники, мог взяться за дело.

В итоге вы сможете:

  • Определение электроники
  • Иметь краткое представление об основных понятиях электроники, т. е. о напряжении, токе и сопротивлении
  • Закон Ома
  • Краткое введение в основные компоненты
  • Определение схем, основные концепции схем i.е. открытые и короткие, последовательные и параллельные.
  • Чтение основных схем
  • Знакомство с основными измерительными электронными приборами
  • Выполните несколько небольших проектов по базовой электронике.

Определение электроники

Лично я считаю, что прежде чем перейти к определению электроники, нам сначала нужно понять несколько вещей, начиная с того, что такое электричество?

Каждому электронному устройству для работы требуется электричество. Без электричества, без энергии, без электроники.

Итак, что такое электричество?

Электричество определяется как движение электронов (электрических зарядов) из одной точки в другую в материале. Таким образом, мы можем сказать, что электричество есть не что иное, как поток электрических зарядов, то есть электронов. В зависимости от потока электронов материалы делятся на следующие три типа:

  • Проводники: материалы, пропускающие электричество по ним
  • Изолятор: материалы, которые в любом случае не пропускают электричество
  • Полупроводники: они находятся в середине как изоляторов, так и проводников.Они частично пропускают поток электронов, электричество, а частично блокируют.

Теперь мне нужно, чтобы вы поняли, что полупроводники – наша главная забота здесь. Потому что мы определяем электронику как изучение потока электронов через полупроводниковые устройства, устройства, изготовленные из полупроводниковых материалов.

Электроника – это изучение потока электронов через полупроводниковые устройства

Самое замечательное в полупроводниках то, что мы можем управлять потоком электронов, а значит, и электричеством. Благодаря этому свойству мы можем создавать современные высокоскоростные компьютеры и процессоры.

Под контролем я подразумеваю, что мы можем разрешить протекание некоторой части электричества и заблокировать остальное, усилить его или, в некоторых случаях, полностью заблокировать его прохождение через устройство.

Хорошо!

Итак, электроника — это не что иное, как изучение потока электроники через полупроводниковые устройства. Работа инженера-электронщика состоит в том, чтобы расположить эти полупроводниковые устройства в виде схемы, которая решает проблему на благо человечества.

Основные положения и законы в электронике

Следующими важными вещами в понимании и изучении электроники для начинающих являются фундаментальные термины, то есть напряжение и ток. Эти термины будут следовать за вами, как тень, везде, где бы вы ни находились вокруг электроники. Я называю их азбукой электроники.

Можно представить их как номинальные параметры электричества. Проще говоря, они представляют электричество.

Напряжение

Мы определили электричество как поток электронов.Если мы представим поток электронов как поток воды, мы узнаем, что вода течет только от верхней точки к нижней.

То же самое и с электричеством, оно течет от сильно заряженной точки к более низкой. А напряжение есть не что иное, как разница между этими двумя высоко и низко заряженными точками.

Напряжение часто рассматривается как давление воды, чем выше давление, тем выше поток, чем выше разность потенциалов, тем выше будет течь электричество.

Единицей напряжения в системе СИ является «Вольт», названный в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. В уравнениях и схемах он обозначается буквой «V». Иногда мы также называем напряжение сигналом напряжения.

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками заряда, обозначаемая как В

Теперь, чтобы иметь доход, нам нужен источник дохода. Итак, чтобы иметь напряжение, нам нужен источник напряжения.Автомобильные аккумуляторы, генераторы и домашние розетки являются примерами источников напряжения. Батарея рассчитана по напряжению. Возможно, вы видели номинальное напряжение на его корпусе, то есть батарея 9 В.

Выше приведены схемные обозначения источников напряжения. Мы используем схемные символы для графического представления электрического устройства или количества. Например, вместо того, чтобы рисовать автомобильный аккумулятор, мы можем использовать для этого приведенные выше символы. Напряжение может быть переменного и постоянного характера, о чем я объясню далее в этой статье.Но вы можете думать об электричестве, поступающем из домашней розетки, как о переменном напряжении и токе, а об электричестве, поступающем от батареи, как о постоянном напряжении и токе.

Текущий

Следующим термином для начинающих электронщиков является электрический ток. Электрический ток — это скорость потока электронов в полной цепи. До сих пор я говорил, что электричество — это поток электронов. Но на самом деле под этим я технически подразумевал реальный электрический ток.

Итак, теперь вы можете себе представить, в электронике есть разница напряжений, из-за которой через устройство начинает течь электрический ток, и в результате устройство получает питание.

Единицей тока в СИ является «Ампер», обозначаемый буквой А. Просто для справки, иногда мы также называем ток сигналом тока.

Существует очень известная аналогия для понимания концепции тока, некоторые из которых я уже объяснял в разделе, посвященном напряжению.

Ток – это скорость потока электронов в полной цепи, обозначаемая I

Представьте себе резервуар для воды, представьте количество воды в резервуаре как количество зарядов в проводящих материалах, представьте, что напряжение — это давление воды, а ток — это расход воды.

Таким образом, чем больше количество воды в резервуаре, тем выше количество заряда в проводящем материале.

Чем выше высота резервуара, тем выше давление на конце, то есть чем выше разница между двумя заряженными точками, тем выше напряжение.

Чем выше давление воды, тем выше скорость потока воды, а это означает, что чем выше разность напряжений, тем больше ток будет течь в полной цепи.

Батарея рассчитана по напряжению и току.Возможно, вы видели на его крышке надпись «9 В, 500 мАч». (m означает милли, т.е. 10exp-3, а Ah означает Ампер в час, т.е. указанная батарея способна отдавать ток 500 мА за час работы)

Электрическое сопротивление

Другим фундаментальным термином в изучении электроники новичком или любителем является электрическое сопротивление. Когда мы подаем напряжение на устройство, ток начинает течь по металлическим проводникам, если цепь замкнута. Электрическое сопротивление – это сопротивление протеканию электрического тока в металлических проводниках, обозначаемое буквой «R».Иногда мы, люди, сопротивляемся изменениям. Именно так обстоит дело с кондукторами. Им не нравится, когда поток тока меняет их состояние по умолчанию, поэтому они сопротивляются ему.

Единицей электрического сопротивления в системе СИ является Ом, обозначаемый буквой Ω.

Мы используем тот же символ для резистора, потому что этот парень также препятствует протеканию тока в полной цепи. Чем выше сопротивление материала, тем выше сопротивление, которое он оказывает потоку электрического тока.

Сопротивление – это сопротивление металлического проводника протеканию электрического тока в замкнутой цепи, обозначаемое R.

Существуют некоторые факторы, от которых зависит сопротивление материала. Ниже приведен список, который вы можете использовать, чтобы улучшить свое понимание электрического сопротивления.

  • Длина (L): Сопротивление прямо пропорционально длине металлического проводника, то есть чем больше длина металлического проводника (например, медного провода), тем выше будет значение сопротивления.
  • Площадь (A): Сопротивление обратно пропорционально площади металлического проводника, что означает, что большая площадь поперечного сечения медного провода будет иметь низкое значение сопротивления.

Таким образом, от требований вашего проекта зависит, как вы можете найти компромисс между этими значениями, чтобы получить требуемое значение сопротивления. Помните, что в большинстве случаев нам нужно низкое значение сопротивления, если мы хотим передать максимальную мощность. Высокое сопротивление вызывает потерю мощности, а мы этого не хотим.

Закон Ома

Хорошо!

Мы достигли того момента, когда получили достаточно знаний об электронике, чтобы говорить об основном законе, называемом законом Ома.

Мы получили краткое представление о напряжении, токе и сопротивлении.Они связаны известным законом, называемым законом Ома. Этот закон гласит, что: Ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках.

Для справки см. следующее:

Как вы можете видеть выше, для устранения пропорциональности мы вводим сопротивление (R) в качестве константы пропорциональности. Теперь давайте немного подробнее разберемся с конечным уравнением. Чем выше напряжение, тем выше сопротивление и ток.

Теперь мы можем записать то же уравнение закона Ома в терминах тока и ясно видеть, что ток обратно пропорционален сопротивлению.Это означает, что чем выше сопротивление, тем ниже будет напряжение. См. следующую математику для справки.

Если вы хотите запомнить закон Ома. Есть простой способ сделать это, используя треугольник, показанный выше. Поместите палец в V и получите значение I и R. Если вы хотите записать закон Ома в терминах I, поместите палец на I, и вы увидите V и R в делении. Тот же метод подходит для записи закона Ома в терминах R.

Переменные сигналы

Переходим к следующему семестру изучения основ электроники для начинающих, электрических сигналов. Любой электрический сигнал обычно определяется как любая функция времени, несущая информацию об определенном электрическом явлении. Информация может быть частотой сигнала, поведением или амплитудой сигнала. Теперь электрическое явление может быть явлением напряжения или тока, и поэтому мы называем упомянутое явление сигналами напряжения и тока соответственно.

Мы специально определяем переменные сигналы как сигналы, которые меняют полярность и амплитуду во времени.Под изменением полярности я подразумеваю изменение направления, иногда положительное, иногда отрицательное. Давайте посмотрим на следующий пример.

Вы видите, что полярность вышеуказанных сигналов меняется со временем, какое-то время она положительная, а какое-то время отрицательная. Кроме того, вы можете ясно видеть, что амплитуда сигналов изменяется от нуля до A, от A до нуля и снова от нуля до -A. Мы называем такие сигналы переменными сигналами.

Теперь напряжение и ток могут быть переменными:

  • Переменное напряжение (AV)
  • Переменный ток (AC)

Электричество, которое мы получаем из домашней розетки, имеет переменный (синусоидальный) характер, поэтому мы называем ток из этих розеток переменным. Типичные значения переменного напряжения в этих розетках находятся в диапазоне от 220 до 240 В (СКЗ).

Переменный ток (AC) вырабатывается генераторами переменного тока, большими хайдель-дамами, и этот список можно продолжить. Мы измеряем сигналы AV и AC в среднеквадратичном значении, потому что мы не можем взять среднее значение этих сигналов, а измерение мгновенного значения не имеет никакого смысла. Мгновенное значение иногда равно нулю, в другой раз A, в другой раз -A, поэтому мы не используем эти значения.

Прямые сигналы

Эти сигналы противоположны переменным сигналам.Они не меняют свою полярность со временем, конечно, ее величина может меняться со временем. Когда его амплитуда или величина не меняется, мы называем такие сигналы постоянными сигналами. А при работе с электроникой мы иногда, на самом деле большую часть времени, предпочитаем контактные сигналы.

Рассмотрим пример прямого постоянного сигнала.

Вы видите, что амплитуда сигнала постоянна. Выше было сказано об общих сигналах, теперь, если применить эту концепцию к напряжению и току, мы имеем:

  • Постоянные напряжения (DV)
  • Постоянный ток (DC)

Источниками постоянного тока являются батареи и генераторы постоянного тока.Мы также можем преобразовывать переменный ток в постоянный, поэтому мы можем сказать, что все, что производит переменный ток, также является источником постоянного тока.

В наших домах мы платим за электроэнергию переменного тока. Но почти каждое устройство, которое мы используем дома, работает на постоянном токе. Поэтому мы используем преобразование переменного тока в постоянный, чтобы наши устройства работали. Так почему же мы не можем спроектировать все устройства, работающие от переменного тока? Ответ: мы не можем хранить переменный ток. Например, если мы разработаем наш телефон только для сети переменного тока, то его невозможно будет везде носить с собой. Постоянный ток можно хранить в батареях, поэтому в наших телефонах есть батареи.

Теперь, когда у нас есть понятия переменного и постоянного тока. Было бы хорошо, если бы попытаться понять и некоторые другие различия.

  • AC нельзя сохранить, но мы уверены, что можем сохранить DC
  • AC имеет меньшие потери в длинных распределительных проводах, в то время как DC в таких ситуациях дает большие потери. Вот почему в наши дома поступает электричество (ток) переменного, а не постоянного тока.
  • Уровни переменного тока
  • можно легко изменить с помощью одного трансформатора, в то время как изменить уровни сигнала постоянного тока сложно.

Основные компоненты электроники

Надеюсь, у вас есть представление об основных терминах электроники. Теперь давайте перейдем к некоторым основным компонентам в нашем путешествии по изучению базовой электроники для начинающих. В электронике есть различные компоненты, используемые во всех видах проектов. Мы постараемся охватить все в моем курсе (ссылка на курс ), а здесь мы познакомимся с самыми основными компонентами в электронике.

Компоненты в электронике делятся на две основные категории:

  • Активные компоненты: для работы им требуется внешнее питание, способное усиливать сигналы
  • Пассивные компоненты: для правильной работы им вообще не требуется внешнее питание, они не могут усиливать сигнал.

Ниже мы поговорим об этих основных компонентах:

Резистор

Это первый компонент, с которым вы столкнетесь при изучении электроники в качестве новичка. Помню, это был мой первый день в инженерном университете, первой лабораторной было изучение измерения сопротивления с помощью мультиметра. Я был так взволнован этим. Так я познакомился с резистором.

Резистор — это компонент с двумя выводами, который используется для ограничения тока во всей цепи.Вы также можете определить его как компонент, который обеспечивает противодействие или сопротивление протеканию тока в полной цепи.

Резистор представляет собой пассивный компонент с двумя выводами, который сопротивляется протеканию тока через полную цепь

Резистор — это пассивный компонент, для правильной работы которого не требуется внешнее питание. Вы просто берете резистор требуемого номинала и включаете его в цепь в соответствии с потребностями проекта.

Знаете, иногда нам нужно контролировать ток в цепи.Например, есть схема, для которой требуется только ток 1 мА. Значение тока более 1 мА может повредить цепь.

Мы этого не хотим. Мы?

Итак, как специалист по электронике, мы должны ограничить ток, протекающий в этой самой цепи, установив на его пути резистор.

Ниже приведено обозначение цепи для резистора и группы реальных резисторов.

Резистор оценивается по сопротивлению (R), способности сопротивляться.

Единицей сопротивления в системе СИ является Ом, поэтому мы измеряем сопротивление в единицах Ом () т.е.е. 1, 100. Типичные номиналы резисторов указаны в килоомах и мегаомах, но в зависимости от приложений также могут быть и более низкие значения.

Резистор можно рассматривать как элемент безопасности, поскольку он ограничивает ток. Помимо ограничения тока, резистор также используется в качестве делителя напряжения. Чтобы узнать больше об этом, вы можете рассмотреть мои сообщения ниже:

Конденсатор

Название каким-то образом говорит вам, о чем идет речь. Конденсатор, вещь, способная что-то хранить.Верно?

Конденсатор — это компонент, способный накапливать электрические заряды. Это похоже на источник питания, который может дать некоторую мощность цепи.

Мы можем заряжать конденсатор электрическими разрядами и разряжать его, то есть его можно представить как перезаряжаемое устройство.

Конденсатор представляет собой пассивное устройство накопления заряда, которое лучше всего использовать в качестве фильтра в электронных схемах

Ниже приведено обозначение цепи конденсатора и некоторых различных типов фактических конденсаторов.
Конденсатор оценивается по емкости (C), способности накапливать заряды.

Единицей измерения емкости в системе СИ является Фарад (Ф). Типичные значения емкости указаны в микро- или пико-фарадах, но у вас также есть большие емкости.

Кроме блока есть два типа конденсаторов

Электролитический конденсатор зависит от полярности, в то время как керамический не зависит ни от какой полярности.

К сожалению, в реальном мире у нас нет чистого напряжения для работы.Нам нужно как можно больше чистого напряжения для работы.

Чтобы приблизиться к идеальному чистому напряжению, в качестве фильтра используются конденсаторы. Конденсатор отфильтровывает примеси из источника питания и мы получаем чистое напряжение.

Если вы откроете любое электронное устройство, вы можете увидеть несколько больших конденсаторов очень близко к входной линии питания. Они предназначены для фильтрации примесей входного сигнала, прежде чем передать его остальной части устройства.

Индуктор

Катушка индуктивности — самый простой в изготовлении компонент электроники.Это простая катушка, которая скручивается.

Он имеет две клеммы, такие как конденсатор и резистор, и относится к категории пассивных устройств, то есть не требует дополнительного источника питания.

Как и конденсаторы, катушки индуктивности также являются устройствами накопления энергии.

Это компонент, который вы редко используете в проектах. Причина в том, что он очень громоздкий. И вам всегда следует избегать его использования в ваших схемах из-за его размера.

По моему опыту, каждый раз, когда мне приходится использовать его в своей схеме.Я должен сделать это сам. И мне не нравилось делать это по неизвестным причинам.

Катушка индуктивности — это устройство, накапливающее энергию и действующее как фильтр для определенного диапазона частот

Ниже приведено обозначение цепи катушки индуктивности и некоторых реальных катушек индуктивности.

Позже, изучая электронику, вы узнаете, что проектирование фильтров — очень интересная область для изучения. Иногда вам нужно отфильтровать определенные частоты из вашего входного сигнала, т.е.е. в основном шум. И для этой цели вы должны разработать определенные фильтры.

При проектировании фильтра там дроссель будет играть роль. Как хороший разработчик фильтров, ваш первый подход будет заключаться в отказе от использования катушки индуктивности, но иногда у вас не будет другого выбора, кроме как использовать катушки индуктивности.

Итак, индуктор — это фильтр, который блокирует некоторые частоты и пропускает некоторые в пределах сигнала. Я не хочу слишком много говорить здесь на эту тему, так как эта статья о базовой электронике для начинающих, но мы обязательно поговорим об этом в отдельном уроке, который вы можете найти в классе.

Вперед!

Катушка индуктивности оценивается с точки зрения индуктивности (L), способности накапливать энергию.

Единицей измерения индуктивности в системе СИ является Генри (Гн). Типичные значения индуктивности указаны в миллиГенри, но также доступны некоторые малые индуктивности.

Если вы откроете любой электродвигатель, то увидите кучу катушек. На самом деле они действуют как катушки индуктивности.

Очень интересно узнать, что индуктор используется для измерения. Катушки индуктивности способны обнаруживать наличие любого магнитного поля вблизи себя и преобразовывать его в напряжение.Таким образом, можно использовать индуктор в качестве сенсорного устройства, чтобы узнать о наличии магнитного поля в определенной области.

Светодиод

Ваш первый проект будет играть со светодиодами при изучении электронных схем. Я просто не могу объяснить, сколько радости было бы увидеть эти красочные устройства в вашем проекте.

Лично я использовал много цветов светодиодов в своих проектах для начинающих. Они потрясающие, и самое приятное в них то, что они очень недорогие.

Светодиод — это специальный компонент, который излучает свет разного цвета

Светодиоды

в основном используются для индикации.

Лучшим примером является ваш ноутбук, которым вы сейчас пользуетесь. Посмотрите на индикатор питания. Это светодиод. Самое главное, что я забыл в начале, это то, что слово «светодиод» означает светоизлучающий диод. В следующий раз, когда вы увидите индикатор, возможно, он будет светодиодным.

Светодиод

представляет собой компонент с двумя клеммами, одна ножка которого немного длиннее. Одна клемма называется анодом (+), а другая катодом (-). Обычно длинный вывод светодиода является анодом, что означает, что вы должны подключить его к положительному выводу источника напряжения.

Светодиоды

относятся к маломощным устройствам. Обычно они составляют от 5 до 30 мА. Последовательный резистор всегда необходим, чтобы предотвратить его сгорание.

Диод

Диод ничем не отличается от переключателя, за исключением того, что диод представляет собой электронный переключатель, который нельзя включать и выключать руками. Как и переключатель, диод блокирует ток в одном направлении. Это однонаправленный цифровой переключатель.

Имеет две клеммы. Один называется анодом (+), а другой катодом (-). Анод должен быть подключен к положительной клемме источника напряжения, а катод к отрицательной клемме.

Когда вы подключаете диод описанным выше способом, это называется прямым смещением. А когда вы подключаете диод в обратном порядке, то это называется обратным смещением.

Диод работает правильно, когда он подключен в прямом направлении и через него начинает течь ток.

Диод представляет собой пассивное электронное устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь только в одном направлении, лучше определяемом как электронный переключатель

Цепь питания возможна из-за этих крошечных диодов.Прелесть этих устройств в низком энергопотреблении. Ниже приведен символ схемы для диодов и некоторых реальных диодов.

Существует много типов диодов, диоды Зенора и диоды Шоттки. Диод Zenor лучше всего использовать для регулирования напряжения, тогда как последний предпочтительнее для быстрого переключения. Принцип работы всех типов одинаков, просто они предназначены для специальных применений.

Транзистор

Если бы этот компонент не был изобретен в Bell Labs, у нас не было бы современного мира.Эта передовая технологическая эра возможна только благодаря транзистору.

Транзистор представляет собой электронное устройство с тремя выводами, которое выполняет следующие функции:

  • Усиливает слабые сигналы
  • Включение-выключение сигналов (напряжения/тока) т.е. цифровой переключатель

Например, в динамике используются транзисторы для усиления обычного звука человека, достаточного для того, чтобы его можно было услышать в большой толпе.

Транзистор представляет собой трехконтактное устройство, которое может усиливать слабый сигнал, а также может использоваться в качестве электронного переключателя

Три терминала имеют следующие имена:

  • Основание (В)
  • Излучатель (E)
  • Коллектор (С)

Ниже приведено схематическое обозначение транзистора и некоторых реальных транзисторов.

Транзистор является примером активного устройства, то есть ему требуется внешний источник питания. Кроме того, он поставляется в различных размерах и упаковках. Транзисторы на картинке — это мощные и громоздкие транзисторы, при этом вас может шокировать тот факт, что устройства, которые вы сейчас используете для чтения этой статьи, имеют миллионы транзисторов очень маленького размера.

Существуют различные типы транзисторов, но транзисторы с биполярным переходом (BJT) являются фундаментальными и простыми в освоении.Сами BJT делятся на два: NPN и PNP.

Интегральные схемы (ИС)

Интегральные схемы — это полные схемы, которые вы можете использовать как часть своей схемы для более эффективного выполнения работы.

Например, процессор Intel сам по себе является законченной интегральной схемой, обычно называемой микросхемой, но в него встроены другие схемы для создания работающего компьютера. Сама по себе интегральная схема может быть бесполезной, но в сочетании с внешней схемой вы получаете очень крутые и забавные проекты базовой электроники.

Интегральная схема представляет собой полную схему, реализованную на небольшой кремниевой пластине

Используется во многих замечательных и полезных проектах. Сама микросхема — это просто черный ящик, который ничего не может делать без внешней схемы.

Но как только вы разместите его прямо в своем проекте, вы можете получить отличные результаты. Лучшим примером являются схемы мигающих светодиодов. Используя 555, вы можете заставить светодиод мигать, что очень круто. 555 – самая популярная микросхема (интегральная схема) для начинающих.

Большинство схем, с которыми вы столкнетесь в своем путешествии, будут иметь микросхемы. Они делают схему более профессиональной, компактной и экономичной. Со временем вы научитесь проектировать ИС, если вам это интересно, и сможете сделать карьеру в области проектирования ИС.

Знакомство с основами электронных схем

В электронике есть и много других компонентов. Но на этом этапе, я думаю, нам действительно нужно перейти к следующим разделам в нашем путешествии по изучению основ электроники для начинающих.

Что такое электронная схема?

Электронная схема может представлять собой зеленую плату, присутствующую почти в каждом электронном устройстве.

Каждая электронная схема состоит из основных электронных компонентов. Комбинация этих компонентов определяет поведение и назначение схемы.

Одни и те же резисторы, диоды и конденсаторы, соединенные каким-либо образом, могут образовывать цепь питания. Но одни и те же компоненты с разным расположением могут заканчиваться совершенно другой схемой.

Электронная схема представляет собой комбинацию хорошо соединенных электронных компонентов, соединенных проводами таким образом, что они образуют полный контур для протекания тока

Любая цепь должна быть замкнутой, иначе цепь будет разомкнутой или неполной. Есть несколько основных концепций схем, которые мы действительно должны знать, прежде чем говорить о каких-либо схемах. Они следующие:

  • Обрыв цепи
  • Короткое замыкание
  • Последовательные и параллельные цепи

Поговорим подробнее о затронутых темах.

Обрыв цепи

Простым языком незавершенная цепь называется разомкнутой цепью. Или, говоря более технически, любые две электрические точки на плате или в цепи, которые имеют бесконечное электрическое сопротивление, мы называем разомкнутой цепью.

Применяя закон Ома, мы ясно видим, что любые точки цепи с очень большим (бесконечным) сопротивлением будут рассматриваться как точки разомкнутой цепи. Интересные факты об открытых цепях:

  • В точках i может быть любое значение напряжения.е. например, на приведенном выше рисунке точки A и B имеют любое значение напряжения.
  • Через разомкнутую цепь вообще не протекает ток.

Короткое замыкание

Напротив обрыва, короткое замыкание. С технической точки зрения, любые две электрические точки на плате или в цепи с нулевым сопротивлением называются коротким замыканием.

Когда мы применяем закон Ома к короткому замыканию, мы получаем нулевое сопротивление. Ниже приведены основные вещи, которые вы должны помнить о коротком замыкании.

  • Разность напряжений при коротком замыкании всегда равна нулю
  • Любая сила тока может привести к короткому замыканию. И именно по этой причине мы часто слышим, что здание загорелось из-за короткого замыкания в электросети.

Теперь соединяем два компонента замыкая их клеммы друг на друга, это хорошо и вот так мы соединяем компоненты. Но если закоротить соединение двух терминалов одного и того же устройства, это может привести к повреждению этого устройства.

Цепь серии

Теперь перейдем к другой концепции схемы, которую мы часто используем в электронике, а именно к последовательной и параллельной схемам. Я буду обсуждать параллельную схему в следующем разделе. В этом разделе мы поговорим только о последовательных цепях и соединениях. Проще говоря, последовательная цепь — это схема, в которой мы соединяем клеммы электронных компонентов друг с другом таким образом, что это выглядит как поезд. Вы знаете, конечный терминал одного компонента соединен с начальным терминалом другого компонента, а конец этого компонента с начальным терминалом следующего, и этот список идет таким образом до последнего компонента.

Надеюсь, вышеизложенное вам понятно. Теперь поговорим немного о технике. Когда мы говорим о последовательном соединении, мы имеем в виду, что это может быть соединение любых компонентов, например, вы можете последовательно соединить резисторы, последовательно конденсаторы и катушки индуктивности. Но вы должны иметь в виду следующий момент:

  • Одинаковая величина тока проходит через любой компонент, соединенный последовательно.
  • Падение напряжения на каждом компоненте может отличаться.

Параллельная цепь

Как следует из названия, цепь, в которой электронные компоненты соединены параллельно, называется параллельной схемой.Теперь, говоря простым языком, компоненты соединены таким образом, что они выглядят как лестница, называются параллельной схемой или называются параллельно соединенными компонентами.

Теперь я сказал, что это похоже на лестницу, позвольте мне добавить лестницу, лежащую на земле 😀 Что вы должны помнить о параллельных цепях или параллельно соединенных компонентах:

  • На каждом компоненте при параллельном соединении имеется одинаковое значение напряжения.
  • Через каждый компонент протекает ток разного значения.

Некоторые основные устройства в электронике

При изучении основ электроники для начинающих мы рассмотрели некоторые основные электронные компоненты, термины и некоторые основные схемы. Теперь давайте поговорим о некоторых замечательных устройствах, которые мы почти постоянно используем в наших проектах.

Сейчас конечно много много других, но эти два парня самое основное.

Макет

Это устройство, на котором мы строим наши схемы. Это устройство, которое очень поможет вам в изучении основ электроники, как новичку, так и полному новичку.У многих из вас может быть приблизительное представление о том, что бизиборд — это инструмент, который мы используем для создания проектов, и в какой-то степени вы правы. Может быть, для этого парня вообще нет такого правильного определения, но мы дадим ему определение по-своему.

Макет — это очень простой инструмент в электронике, используемый для создания прототипов схем, для тестирования наших схем, для сравнения результатов в реальном времени с результатами моделирования, для создания части системы и ее независимого тестирования.

В электронике, да и вообще в жизни все начинается с идеи.У тебя появилась идея сделать проект по электронике, круто! Но когда вы на самом деле делаете это, есть вероятность, что вы можете сделать это неправильно в первый раз, во второй раз, в третий раз или, в худшем случае, вы не сделаете это правильно и сдадитесь.

Вы сделали свою схему в программном обеспечении для моделирования, которое, похоже, отлично работает в программном обеспечении. Здорово! Теперь настало время сделать это на чем-то, на макетной плате, и, конечно же, кто сказал, что вы не сделаете никакой ошибки. Вы будете, и вы сделаете много.

Чтобы узнать больше об этом парне, может помочь мой следующий пост:

Дело в том, что на практике есть вероятность совершить серьезные ошибки. И макет — единственный парень, который действительно может очень помочь исправить ваши ошибки.

Мультиметр

Подобно врачу, у которого постоянно есть стетоскоп, мультиметр — это инструмент, который у вас всегда будет. Разница в том, что вы не можете использовать его на пациентах. Мультиметр — это измерительный прибор, используемый для измерения следующих величин.

  • Сопротивление резистора
  • Емкость конденсатора
  • Напряжение
  • Токи переменного и постоянного тока
  • Проверка непрерывности
  • Температура компонента

Существует два типа мультиметров. Один называется мультиметром с автоматическим диапазоном, а другой называется мультиметром с ручным диапазоном. Разница в том, что мультиметр с автоматическим диапазоном автоматически устанавливает свой диапазон измерения, в то время как в последнем вы должны установить диапазон самостоятельно. По сути, мультиметр с автоматическим диапазоном является удивительным и очень умным, чем другой.

В каждом мультиметре есть циферблат или ручка, называемая переключателем, с помощью которого вы устанавливаете диапазон. Например, вы хотите измерить напряжение. Все, что вам нужно, это, в случае мультиметра с автоматическим диапазоном, установить циферблат на символ V и поместить щупы на потенциалы, и получить результаты на дисплее.

Чтобы узнать больше об этом парне, может помочь мой следующий пост:

Завершить проект: схема светодиодов

Я так взволнован этим разделом, потому что для многих из вас это дизайн вашей собственной первой схемы.

Создание светодиодной схемы похоже на написание кода «Hello World» в программировании. Вы вводите простейший код, который выводит указанное сообщение на экран компьютера, и с этого начинается ваша карьера программиста.

Точно так же путешествие в области электроники начинается со светодиодной схемы, это просто, это весело, это эмоционально, и это может быть отправной точкой для многих из вас, читающих эту статью.

Требования:

  • Макет
  • Соединительные провода
  • Резисторы (1 кОм)
  • Светодиоды
  • Аккумулятор (9 В)

Принеси перечисленные выше компоненты и собери схему.

Есть много способов купить эти компоненты, но рекомендуется покупать полный комплект. Зайдите на Amazon и поищите базовые комплекты электроники, и вы найдете десятки, просто выберите один. Я рекомендую этот набор от Interstellar Electronic (Amazon Link), но вам решать, что вам больше нравится.

Начиная с макетной платы. В макете строки имеют разомкнутую цепь, а линии столбцов — короткое замыкание.

Внимательно посмотрите на картинку выше. Есть ряды от A до J. От A до E — отдельная группа, а от F до J — отдельная группа.Это означает, что если я подключу положительное напряжение к любой строке, весь столбец получит одинаковое значение напряжения.

Резистор является пассивным компонентом, независимым от полярности. Поставь, все равно будет работать. Но это не относится к светодиоду.

Светодиод

является компонентом, зависящим от полярности, т.е. его положительную клемму (длинную) необходимо подключить к положительной клемме источника напряжения, а отрицательную клемму — к отрицательной. Если вы забудете об этом, вы можете убить невинный светодиод.

Теперь давайте сделаем схему немного веселее, добавив в нее еще один светодиод.

Видите, все, что мне нужно сделать, это просто добавить еще один светодиод в те же столбцы, что и предыдущий светодиод. Мы называем эту операцию параллельным сложением.

Вы также можете добавить к нему еще один светодиод, если хотите. Проведите этот эксперимент. И вы узнаете, что при добавлении большего количества светодиодов яркость предыдущих становится немного ниже.

Почему?

Попробуйте и немного подумайте, вспомните, что резистор делает в цепи.

Хорошо, хорошая попытка.

Резистор является токоограничивающим компонентом. Он пропускает определенное количество тока в нашу цепь. Этот ток постоянный. Когда есть один светодиод, он получает весь ток. Но при добавлении большего количества светодиодов ток начинает делиться между ними поровну, что делает их менее яркими.

Краткий обзор по основам электроники для начинающих

Изучение основ электроники для начинающих — это как первый шаг в огромный океан мира электроники.Нужна самоотверженность и полная сосредоточенность, чтобы действительно знать и понимать концепции. Как только вы освоите основные понятия, остальное станет для вас понятным. Эта статья, посвященная основам электроники для начинающих, представляет собой небольшую попытку дать вам представление о том, как выглядит изучение электроники.

Знаете, я стараюсь сделать эту статью максимально простой, чтобы вы чувствовали себя спокойно и не пугали. Если вы интересуетесь электроникой, то рекомендую записаться на курс. Вы можете искать различные курсы электроники.Вы также можете изучить мой собственный базовый электронный курс для начинающих (ссылка). Полный раздел доступен для бесплатного просмотра, вы можете зайти туда и посмотреть мои видео, если мой стиль преподавания вам понравится, а содержание соответствует тому, что вы ищете. Тогда было бы здорово попробовать его полностью. Я провожу предварительную продажу прямо сейчас, так что вы можете купить полный курс за 19 долларов.

Подводя итог, можно сказать, что основы электроники для начинающих — это знакомство с определением электроники. Чтобы полностью понять определение, нам нужно сначала понять концепцию электричества, а затем, основываясь на электричестве, мы различаем различные материалы, такие как

.
  • Материалы, пропускающие электричество, называются проводниками.
  • Материалы, которые не пропускают электричество, в любом случае называются изоляторами
  • Полупроводники: они находятся в середине как изоляторов, так и проводников. Они частично пропускают поток электронов, электричество, а частично блокируют.

И мы определяем электронику как изучение движения электрических зарядов (электроника) через полупроводниковые устройства. Благодаря полупроводнику возможен современный мир.

Как только мы получим представление об электронике, мы поговорим о некоторых основных терминах, постоянно используемых в электронике, т.е.е. напряжение (В), ток (I) и электрическое сопротивление (R). Эти основные термины связаны друг с другом очень известным законом, называемым законом Ома.

Закон Ома гласит, что напряжение в двух точках цепи прямо пропорционально току, протекающему через это устройство. Мы постоянно используем этот закон при анализе цепей и при проектировании различных электронных систем.

Затем мы начинаем говорить об основных компонентах электроники для начинающих, основных схемах, а затем, в конце, мы пытаемся использовать наши знания и сделать очень простой проект, проектирование светодиодной схемы.Попутно мы также узнаем, что такое макетная плата и мультиметр и как эти ребята помогают нам в изучении электроники.

Надеюсь, вам понравилась эта статья об основах электроники для начинающих, и мои небольшие усилия помогли вам.

Спасибо и удачной жизни.

Другие полезные посты:

Основы электроники — изучите основы электроники и электричества

Основы электроники – изучите основы электроники и электричества. Изучение основ электроники является обязательным для любого электротехника.

Основы электроники – изучите основы электроники и электричества. Изучение основ электроники является обязательным для любого электротехника. Электроника в жизни. Узнайте больше здесь.

Электроника

Введение в электронику

Электроника — это наука об управляемом движении свободных электронов в материи. Первым электронным компонентом был «триод», разработанный в 1906 году. Электроника используется в быту, на заводах, в медицинской науке и оборонном секторе.

Что такое электроника?

Поток электрического заряда от одной клеммы к другой определен в электронике.Этот текущий электрический заряд называется текущим электричеством.

Поток электрического заряда невидим глазу, но его можно ощутить или увидеть в виде света, энергии или магнитной формы. Поток электрического заряда в любом металлическом проводе означает поток электронов.

Теперь возникает вопрос, как и почему электроны текут по любому проводу. Важно понять электрон, чтобы узнать ответ.

Что такое электрон?

Наименьшая частица материи, которая содержит все свойства этой материи, называется «молекулой», которая встречается в природе в свободном состоянии.Эти молекулы были далее разделены на атомы. Атомы не обладают свойствами этой материи. Атомы состоят из ядра и нескольких электронов, которые вращаются вокруг ядра с очень высокой скоростью. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Электроны заряжены отрицательно, протоны заряжены положительно, нейтроны электрически нейтральны. Некоторые из электронов могут быть легко отделены от атома, который называется «свободным электроном». Эта диссоциация электронов вызывает протекание электрического тока в металлическом проводе.

Структура атома

видов материи?

Поток электрического тока от любого вещества зависит от количества электронов на его самой внешней орбите (валентность должна), а это означает, что скорость тока, протекающего в разных веществах, также будет различаться, поскольку количество электронов в разных веществах различается. Вещество можно разделить на три категории в зависимости от потока электричества и количества свободных электронов. Эти категории:

  1. Проводник : Вещества со свободными электронами на внешней орбите называются «проводниками», потому что свободные электроны легко перемещаются от одного атома к другому атому.Вообще все металлы являются хорошими проводниками электричества. Например. золото, серебро, медь, алюминий.

    Медь является хорошим проводником электричества

  2. Изолятор : Материалы, через которые не может течь электрический ток, называются плохими проводниками или изоляторами. Внешние орбиты этих атомов полностью насыщены. Значит, свободных электронов нет. Например. резина, пластик, слюда, стекло. Некоторые изоляторы могут накапливать электрический заряд. Эти вещества называются диэлектрическими.

    Пластик плохо проводит электричество или изолятор

  3. Semiconductor : полупроводниковые материалы более устойчивы к потоку электрического тока, чем проводники, но менее устойчивы, чем изоляторы. Количество свободных электронов очень мало. В результате через эти материи проходит слабый поток электричества. Но когда эти вещества смешиваются с другим веществом с некоторыми особыми свойствами в небольшом количестве, количество свободных электронов значительно увеличивается. В результате там повышается проводимость. Например. – Германий и кремний.

    Кремний — хороший полупроводник

Поток электрического тока в проводнике

В нормальных условиях свободные электроны проводящего провода остаются на своей орбите за счет гравитационной силы ядра.Когда электрическое давление прикладывается к клемме провода через батарею, электроны с крайних орбит смещаются с орбиты и притягиваются к положительной клемме батареи, потому что электроны содержат отрицательный заряд. Новые электроны непрерывно замещаются через отрицательную клемму батареи, и поток электронов по проводу продолжается. Это называется протеканием электрического тока.

Когда электроны перемещаются из своего положения, пространство освобождается. Это свободное пространство называется «ОТВЕРСТИЕМ», которое заряжено положительно. Следующий электрон притягивается к этой положительно заряженной «ДЫРЕ» и оставляет на своем месте новую «ДЫРУ». Таким образом, поток тока направляется от отрицательной клеммы к положительной клемме батареи. Электроны с отрицательной клеммы батареи выбрасываются за счет силы притяжения положительно заряженной «ДЫРЫ» и заполняют ДЫРУ. Этот процесс продолжается.

Электронные компоненты

Все электронные компоненты можно разделить на две категории:

  1. Активные устройства; и
  2. Пассивные устройства.

Активные устройства представляют собой такой тип электронных компонентов, которые сначала получают электроэнергию для приведения их в рабочее состояние, а затем этими компонентами вырабатывается энергия. Например, – ИС или интегральная схема.

Пассивные устройства — это такие электронные компоненты, которые не производят энергию. Они функционируют как вспомогательные устройства. Например. – Конденсатор, резистор.

Виды электрического тока

Существует два вида электрического тока:

  1. Постоянный ток (DC) : Это тип протекания тока, направление которого всегда постоянно.Электрический ток, генерируемый элементом и батареей, представляет собой постоянный ток (DC). Направление потока постоянно, его частота равна нулю. Одна клемма постоянного тока положительная (+), а другая отрицательная (-).

    Символ постоянного тока

  2. Переменный ток (AC) : Поток электрического тока, который меняет свое направление и мощность со временем, называется переменным током. Номинал тока в одном направлении увеличивается от нуля до максимума и снова падает до нуля.Снова с другой стороны рейтинг увеличивается от нуля до максимума и вновь падает до нуля. Из-за изменения в обоих направлениях поток тока выглядит как волна в графическом представлении, которая называется синусоидой. В переменном токе 50 циклов (волн) в секунду. Одна клемма переменного тока является фазой, а другая — нейтралью.

    Символ переменного тока

Основные явления электричества

При протекании электрического тока по любому токопроводящему проводу затрагиваются три явления:

  1. Электрическое давление : Сила, приложенная для перемещения электронов по проводнику, называется электрической силой или электродвижущей силой (ЭДС).Электродвижущая сила направлена ​​от большего к меньшему. Если два заряженных шара, один из которых несет больший заряд, чем другой, соединить проводником, то начнется протекание тока, и этот поток будет направлен от большего заряда к меньшему. Разность ЭДС между двумя сферами называется «разницей потенциалов». Разность потенциалов измеряется в единицах «Вольт». Для измерения разности потенциалов используется вольтметр, подключенный параллельно проводу.

    Вольтметр

  2. Электрический ток: Поток свободных электронов через проводник под действием электрического давления называется электрическим током. Как вода из бака вытекает из-за давления воды на дно, а сила на дно и поток воды — разные вещи, так и электрическое давление (ЭДС) и поток электричества — разные вещи. Сила тока измеряется в единицах «ампер». Амперметр используется для измерения электрического тока, подключенного последовательно к нагрузке.

    Амперметр

  3. Электрическое сопротивление: Препятствие на пути прохождения электрического тока называется электрическим сопротивлением.Каждый проводник имеет сопротивление, которое называется Сопротивлением Материи. Единица измерения сопротивления называется Ом. Символ Ома – W.

    Омметр

Закон Ома

Закон Ома лежит в основе принципов электричества и электроники. Этот закон связывает ток, напряжение и сопротивление в любой электрической или электронной цепи. По закону Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.Если сопротивление в какой-либо цепи поддерживается постоянным, а напряжение увеличивается, номинал ампера в этом случае будет выше. Точно так же, если напряжение поддерживается постоянным, а сопротивление увеличивается, в этом случае номинальный ток будет ухудшаться.

Формула закона Ома

  1. V = IR, V = электрическое давление (Вольт).
  2. I = V / R = Электрический ток (Ампер).
  3. R = V / I, R = электрическое сопротивление (Ом).

Примеры:

    1. Измерение тока при заданных напряжении и сопротивлении :
      В = 6 и R = 3; тогда
      I = V/R = 6/3 = 2 Ампера.
    2. Измерение напряжения при заданных токе и сопротивлении:
      I = 2 А и R 5 Вт; тогда
      В = IR = 2 * 5 = 10 Вольт
    3. Измерение сопротивления при заданных напряжении и силе тока:
      I = 2 А и V = 10 В; тогда
      R = V / I = 10/2 = 5 Ом

Электрическая цепь

Путь прохождения тока, где потребляется электричество, называется электрической цепью. Токопроводящий провод необходим для соединения источника напряжения, провода, предохранителя, выключателя ВКЛ/ВЫКЛ и т. д. с цепью.

Типы электрических цепей

Существует 5 типов электрических цепей:

  1. Замкнутая цепь : Когда нагрузка выполняет свою функцию, цепь называется замкнутой цепью. В этом случае скорость тока, протекающего в цепи, зависит от нагрузки.

    Замкнутая цепь

  2. Разомкнутая цепь : Когда цепь отключена или любой провод или компонент цепи разорван, цепь называется разомкнутой цепью. В этой ситуации ток в цепи отсутствует.

    Обрыв цепи

  3. Короткое замыкание : Когда клеммы источника напряжения соединены между собой, это называется коротким замыканием. В этой ситуации в цепи протекает максимальный ток. Цепь замыкается из-за взаимного контакта двух проводов или короткого провода.

    Короткое замыкание

  4. Последовательная цепь : Когда две или более нагрузки соединены последовательно, это называется последовательным соединением. Суммарная мощность нагрузки по напряжению должна быть равна входному напряжению.Цепь серии

  5. Параллельная цепь : Когда две или более нагрузки соединены между собой на каждой клемме и, наконец, подключены к входному источнику питания, цепь называется параллельной цепью. Допустимое напряжение всех нагрузок должно быть равно входному питанию. Грузоподъемность каждой нагрузки может варьироваться.

    Параллельная цепь

Заземление

Трехконтактная вилка используется в главном проводе оборудования, такого как компьютер, ноутбук, зарядное устройство для мобильного телефона, гейзерный монитор, кулер, кондиционер и т. д.Из этих трех контактов два контакта используются для фазы и нейтрали, а третий центральный контакт используется для заземления. Заземляющий штырь соединен с корпусом оборудования. Возможна утечка тока в оборудовании, потребляющем большое количество электроэнергии. Ток, протекающий в корпусе оборудования, заземляется через заземляющий штырь.

Мощность

Сумма произведений напряжения и тока называется мощностью. Измеряется в ваттах (Вт).

Понимание основ силовой электроники

Управление потоком электрической энергии путем переключения электронных цепей — вот что такое силовая электроника.Эта технология лежит в основе концепций преобразователей мощности, инверторов мощности, приводов двигателей, импульсных источников питания и т. д. Первым мощным электронным устройством были клапаны Mercury-Arc. Это был тип электрического выпрямителя, который использовался для преобразования высокого переменного тока в постоянный.

Сегодня в силовой электронике используются такие компоненты, как диоды, GTO, транзисторы и т. д. В силовой электронике обрабатывается значительное количество электронной энергии. Наиболее распространенным типом является преобразователь переменного тока в постоянный, который используется в большинстве наших повседневных электронных устройств, таких как компьютеры, зарядные устройства для аккумуляторов, телевизоры и т. д.

Силовая электроника является одним из основных предметов для инженера-электрика. Это краткое описание различных подразделов силовой электроники.

Что такое переменный и постоянный ток

Электричество течет двумя путями – переменным током или постоянным током. Разница между ними заключается в том, как движется электрон.

Благодаря Томасу Эдисону – энергия постоянного тока родилась путем создания магнитного поля вблизи провода, которое заставляло электроны течь в одном направлении, от отрицательного к положительному.

Никола Тесла изобрел переменный ток, потому что это был более безопасный способ передачи энергии на большие городские расстояния. Вместо постоянного магнита он использовал вращающийся магнит. По мере того как положение магнитов менялось, менялся и поток электронов.

Разница между переменным и постоянным током
Переменный ток Постоянный ток
Электроны продолжают менять свой путь. Переменный ток может распространяться на большие расстояния. Электроны текут в одном направлении. Постоянный ток не может распространяться далеко, иначе он потерял бы энергию.
Вращающийся магнетизм Постоянный магнетизм
Частота переменного тока обычно составляет 50 Гц или 60 Гц. то есть ток меняется во времени. Частота постоянного тока равна нулю. т. е. ток постоянен в течение определенного периода времени.
Широко используется для многих приложений, таких как вентиляторы, кондиционеры. Регулярным снабжением домов является переменный ток. Используется в основном там, где важна мобильность электроэнергии. например сотовые телефоны, аккумуляторы в транспортных средствах и т. д.

Выпрямитель
Это электронное устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. Весь этот процесс называется исправлением. Выпрямители могут иметь различные формы, такие как ртутные дуговые вентили, полупроводниковые диоды, различные полупроводниковые переключатели на основе кремния и т. д.

Что такое диоды, GTO и транзисторы?

Диоды: Это полупроводниковый прибор с двумя клеммами, пропускающий ток в одном направлении.Он имеет низкое сопротивление току в одном направлении и очень высокое сопротивление в другом. Это электровакуумная лампа , имеющая два электрода – пластину (анод) и нагреваемый катод.

Полупроводниковый диод был первым полупроводниковым электронным устройством. Большинство диодов сделаны из кремния, но иногда также используются селен или германий. Поскольку диод пропускает электрический ток в одну сторону, но не в другую, он используется в качестве выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Диоды

также используются в качестве ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и т. д.

GTO: Запирающий тиристор, представляет собой мощное полупроводниковое устройство. Он отличается от обычного тиристора. В отличие от них, у GTO есть полностью управляемый переключатель, который можно включать и выключать с помощью третьего вывода, то есть вывода Gate.

Обычный тиристор не имеет полностью управляемого выключателя, т.е. который можно включать и выключать по желанию. После того, как он был включен или запущен, он остается включенным до тех пор, пока не произойдет состояние выключения. Это может быть что-то вроде обратного напряжения или если текущий ток падает ниже определенного порогового значения.

GTO может быть включен стробирующим сигналом и может быть выключен сигналом отрицательной полярности.

Транзисторы: Это полупроводниковое устройство, которое используется для усиления и переключения электронных сигналов и питания. У транзистора 3 вывода. Когда напряжение или ток подаются на одну пару клемм, они изменяются через другую пару. Выходная мощность может быть выше входной, транзистор может усиливать сигналы. Большинство транзисторов находятся в интегральных схемах.

Транзистор имеет три вывода: база, коллектор и эмиттер. Одним из наиболее часто используемых транзисторов является MOSFET.

MOSFET: Это стенд для металлооксидных полупроводниковых полевых транзисторов . Это тип транзисторов, который используется для усиления или переключения электронных сигналов. Хотя МОП-транзистор представляет собой 4-контактное устройство — исток, затвор, сток и корпус. Но поскольку Терминал Тела и Терминал Источника часто соединены друг с другом внутренне, поэтому на электрических схемах появляются только три терминала.МОП-транзистор — один из наиболее распространенных транзисторов как в цифровых, так и в аналоговых схемах.
Author Bio: Триша — профессиональный писатель и консультант по вопросам образования и карьеры. Она страстный читатель, путешественница и страстный фотограф. Она хочет исследовать мир и писать обо всем, что встречается ей на пути.

Базовые знания в области электроники для всех

Эй, в этой статье мы собираемся обсудить основы электроники. Будучи студентом, учителем или специалистом в области электроники, вы должны иметь базовые знания.Итак, в этой статье рассматриваются основные понятия электроники, четкое представление об основных темах электроники и идентификация компонентов.

Темы базовой электроники

Электронная инженерия в основном имеет дело с небольшими схемами с большим контролем, обработкой, интеграцией схем, низким энергопотреблением, более дешевой и компактной конструкцией, портативностью, более высокой эффективностью и т. д. Как правило, на первом этапе базовой электроники вы получаете четкое представление об электричестве, токе, напряжении и мощности.

Электричество

Электричество – это форма энергии, которая передается потоком электрического тока.Электричество или электрическая энергия — это чистая энергия, которую легко передавать, преобразовывать или хранить. В настоящее время почти 90 процентов нашей полезной работы можно выполнить с помощью электроэнергии. Вы можете увидеть примеры и применение электричества в кондиционировании воздуха, освещении, двигателях, насосах, лифтах, обогревателях, охладителях, вентиляторах и т. д.

Ток

Ток — это поток электронов через проводящий путь, объект или любой материал. . Поток электрического тока зависит от давления, разности потенциалов или напряжения между двумя концами проводника и внутреннего сопротивления проводника.Единицей силы тока является ампер.

Напряжение

Проще говоря, напряжение — это электрическое давление, которое заставляет электроны течь через проводник. И это давление создается, когда к двум концам этого проводника прикладывается разность потенциалов. Единицей напряжения является вольт.

Мощность

Математически мощность представляет собой произведение напряжения и силы тока. Мощность измеряется потоком тока от источника питания к нагрузке с приложенным напряжением. Единицей мощности является ватт.

Читайте также:  

Изучение основных электронных компонентов

Изучение электронных компонентов укрепит ваши базовые знания в области электроники.

Резистор

Резистор — это пассивный компонент, препятствующий протеканию тока в электрической или электронной цепи. Другой функцией резистора или резистивного материала является преобразование электрической энергии в тепловую. Свойство резистора называется сопротивлением.Единицей сопротивления является ом.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности также является пассивным компонентом. Основная функция катушки индуктивности — противодействовать изменениям протекающего через нее тока. Индуктор блокирует переменный ток или переменный ток и разрешает постоянный ток или постоянный ток. Свойство катушки индуктивности называется индуктивностью. Единицей индуктивности является генри.

Конденсатор

Конденсатор — это пассивный компонент, основной функцией которого является хранение электрической энергии в виде электрического заряда.Свойство конденсатора противоположно индуктору, конденсатор блокирует постоянный ток (DC) и пропускает переменный ток (AC). Свойство конденсатора называется емкостью. А единица измерения конденсатора называется фарад.

Полупроводниковые устройства

Имея опыт работы в области электроники, вы должны знать о важных полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы, диоды, интегральные схемы. В нашем блоге так много статей об этих полупроводниковых устройствах. Итак, вы можете прочитать о них.

Основные символы в электронной технике

Вы должны знать основные электронные символы, такие как резистор, катушка индуктивности, конденсатор, транзистор и другие электронные компоненты.

Здесь я даю ссылки на важные статьи, связанные с электронной техникой. Итак, вы можете прочитать эти статьи, чтобы расширить свои базовые знания.

Читайте также:  

Благодарим Вас за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Основы проектирования и анализа электронных схем

Электронные схемы состоят из отдельных компонентов схемы (например,g., конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы), которые все соединены между собой на макетной плате или печатной плате (PCB).

В этой статье будут обсуждаться основные концепции проектирования и анализа схем. Но сначала давайте рассмотрим основные элементы схемы.

 

Основные элементы схемы

На высоком уровне электронные схемы состоят из трех элементов:

  • Источник питания: подает питание переменного или постоянного тока на цепь

  • Проводник: среда, через которую электричество течет от источника к нагрузке

  • Нагрузка: любой элемент, который потребляет или рассеивает энергию.На практике электрические нагрузки могут относиться к различным компонентам на макетной плате или печатной плате.

 

Печатные чертежи электрических схем.  

 

Цепи переменного и постоянного тока

В зависимости от характера источника питания цепи могут быть переменного или постоянного тока. Источник питания в цепи переменного тока обеспечивает периодически изменяющийся ток, который графически изображается в виде синусоидальной волны, в то время как цепи постоянного тока имеют однонаправленный ток с чистой синусоидальной формой. Цепи переменного тока используются в устройствах с высокой мощностью, таких как электродвигатели и сети передачи электроэнергии, в то время как цепи постоянного тока обычно используются в устройствах с низким энергопотреблением, таких как портативная электроника и системы управления батареями (BMS).

 

Аналоговые и цифровые схемы

Аналоговые схемы — это электронные системы, в которых ток и напряжение непрерывно изменяются во времени, т. е. они передают информацию в виде изменяющихся во времени непрерывных сигналов. Аналоговые схемы бывают двух типов: активные и пассивные.Активные схемы содержат активные компоненты, такие как транзисторы и диоды, а пассивные схемы содержат пассивные компоненты, такие как резисторы и катушки индуктивности. Аналоговые сигналы обычно применяются для медицинских приборов, таких как сигналы электрокардиограммы (ЭКГ).

Цифровые схемы используют цифровые сигналы, состоящие из двух дискретных уровней. Оба уровня представляют разные «состояния», такие как 1/0, ВКЛ/ВЫКЛ или Истина/Ложь. Они часто содержат транзисторы, которые создают логические элементы с использованием булевой логики.Логические вентили — это строительные блоки интегральных схем (ИС), используемых в современных электронных устройствах, таких как ноутбуки, смартфоны и бытовая техника.

 

Проектирование схем

Чертежи принципиальных схем представляют собой символические изображения электрических цепей, которые можно нарисовать на бумаге или в цифровой форме (с использованием программного обеспечения для проектирования печатных плат, такого как EasyEDA). На принципиальной схеме показаны различные компоненты (с использованием стандартных электронных символов) и их соединения.Эти дизайны обычно организованы слева направо на странице.

Чтобы разработать принципиальную схему с помощью программного обеспечения для печатных плат, вы можете начать с базового шаблона схемы. На панели в приложении (которая может быть помечена как «символы» или «инструменты») вы можете выбирать из множества электронных компонентов, таких как конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы и многое другое. Выберите и разместите компоненты в различных точках схемы по мере необходимости и соедините их с помощью соединительных линий. Вы также можете увеличить сложность своих схем, создав дополнительные слои с помощью планов этажей печатных плат.

 

Крупный план дорожек на готовой печатной плате.

 

Тестирование и проверка

В среде программного обеспечения для печатных плат вы можете тестировать свои конструкции, настраивая различные параметры схемы, например, подавая питание постоянного или переменного тока на элемент или изменяя номиналы резисторов. Если ваш проект точен, система должна работать так, как задумано, и давать выходные данные, аналогичные тем, которые вы получили бы в результате расчетов.

Для устранения проблем с электричеством (проверка) вы можете проверить наличие ошибок в своем проекте, запустив средство проверки электрических правил (ERC).Для решения проблем проектирования большинство программных инструментов имеют средство проверки правил проектирования (DRC). DRC проверяет, соответствует ли ваш проект геометрическим ограничениям целевой печатной платы. Например, он проверяет минимальную ширину дорожек, расстояние между дорожками, контактными площадками и сквозными отверстиями, а также проверяет, что заземление аналоговых и цифровых цепей разделено. Как только ваша схема будет готова, вы можете преобразовать ее в макет для изготовления окончательной печатной платы.

 

Анализ электрической цепи

Анализ цепи — это процесс определения напряжений и токов в каждом элементе электронной цепи.Целью этого является решение проблем в электрических цепях с использованием установленного набора уравнений. Двумя популярными методами анализа цепей являются метод узлового напряжения и метод тока сетки. Оба основаны на законах Кирхгофа и Ома.

 

Метод напряжения узла

Метод узлового напряжения (также известный как узловой анализ) использует закон тока Кирхгофа и закон Ома для определения напряжения между узлами (точки в цепи, где соединяются два или более элемента).

Согласно закону Ома, значение тока, протекающего через любые две точки в электронной цепи, прямо пропорционально разности потенциалов (также известной как ЭДС) между двумя точками.Математически это выражается как V = I/R (где v — напряжение в вольтах, I — ток в амперах, а R — сопротивление в Омах).

Текущий закон Кирхгофа (KCL) гласит, что ток, втекающий в узел и выходящий из узла в любой момент времени, эквивалентен. Математически это выражается как IOUT = IIN или – IOUT + IIN = 0. 

Основные этапы узлового анализа включают:

  • Выбор эталонного (или заземляющего) узла и определение его значения как 0 В

  • Использование обозначений, таких как узлы a, b, c и т. д.для определения всех остальных узловых напряжений

  • Использование KCL для определения узловых напряжений вокруг цепи

  • Решение узловых токов по закону Ома

 

Электронные схемы — это тонкие электростанции, лежащие в основе всех современных устройств и оборудования. Кредит изображения: Pixabay.

 

Метод тока сетки

Метод узлового напряжения использует закон Кирхгофа о напряжении (KVL) для определения значения тока, протекающего по петлям в цепи.КВЛ утверждает, что алгебраическая сумма всех напряжений в контуре равна нулю. Математически KVL можно выразить как ∑ (I1 + I2 + I3) = 0, 

.

Метод текущей сетки основан на концепции петель и сеток. Петля — это любая замкнутая область вокруг цепи, начинающаяся от клеммы любого компонента, вокруг подключенных элементов и обратно до начальной точки. Сетка — это цикл, который не содержит другого цикла.

Чтобы найти токи, протекающие по петлям, с помощью метода тока сетки:

  • Найти сетки внутри схемы

  • Назначьте текущие обозначения каждой сетке, работая по часовой стрелке или против часовой стрелки

  • Написать уравнения KVL для каждой сетки

  • Из полученных уравнений рассчитайте токи сетки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.