Visus elektronikos komponentus galima suskirstyti į dvi plačias kategorijas: viena yra aktyvieji komponentai, kita - pasyvieji komponentai. Pasyvius komponentus sudaro rezistorius (R), kondensatorius (C) ir induktorius (L). Tai yra trys dažniausiai naudojami elektronikos grandinės komponentai, kuriuos rasite beveik kiekvienoje taikymo grandinėje. Šie trys komponentai kartu su skirtingomis kombinacijomis sudarys RC, RL ir RLC grandines, ir jie turi daugybę programų, tokių kaip filtravimo grandinės, vamzdžių šviesos droseliai, multivibratoriai ir kt. Taigi šioje pamokoje sužinosime pagrindines šių grandinių teorijas juos ir kaip juos naudoti mūsų grandinėse.
Prieš pereinant prie pagrindinių temų, galime suprasti, ką R, L ir C veikia grandinėje.
Rezistorius: rezistoriai žymimi raide „R“. Rezistorius yra elementas, kuris išsklaido energiją daugiausia šilumos pavidalu. Joje bus įtampos kritimas, kuris išlieka fiksuotas fiksuotai srovei, tekančiai per ją.
Kondensatorius: kondensatoriai žymimi raide „C“. Kondensatorius yra elementas, kuris laikinai kaupia energiją elektrinio lauko pavidalu. Kondensatorius priešinasi įtampos pokyčiams. Yra daugybė kondensatorių tipų, iš kurių dažniausiai naudojami keraminiai kondensatoriai ir elektrolitiniai kondensatoriai. Jie kraunasi viena kryptimi ir išsikrauna priešinga kryptimi
Induktorius: induktoriai žymimi raide „L“. Induktorius taip pat yra panašus į kondensatorių, jis taip pat kaupia energiją, tačiau kaupiamas magnetinio lauko pavidalu. Induktoriai priešinasi srovės pokyčiams. Induktoriai paprastai yra ritės suvynioti laidai ir yra retai naudojami, palyginti su dviem ankstesniais komponentais.
Kai šie rezistoriai, kondensatoriai ir induktoriai sujungiami, mes galime sudaryti tokias grandines kaip RC, RL ir RLC grandinės, kurios rodo nuo laiko ir dažnio priklausomas reakcijas, kurios bus naudingos daugelyje kintamosios srovės programų, kaip jau minėta. RC / RL / RLC grandinės gali būti naudojamos kaip filtro, generatorius ir daug daugiau neįmanoma padengti kiekvieną aspektą šiame samouczku, todėl išmoksite pagrindines elgesio iš jų šiame samouczku.
Pagrindinis RC / RL ir RLC grandinių principas:
Prieš pradėdami kiekvieną temą, leiskite mums suprasti, kaip rezistorius, kondensatorius ir induktorius elgiasi elektroninėje grandinėje. Norėdami suprasti, apsvarstykime paprastą grandinę, susidedančią iš kondensatoriaus ir rezistoriaus nuosekliai su maitinimo šaltiniu (5V). Šiuo atveju, kai maitinimo šaltinis yra prijungtas prie RC poros, rezistoriaus įtampa (Vr) padidėja iki didžiausios vertės, o kondensatoriaus (Vc) įtampa lieka nulinė, tada lėtai kondensatorius pradeda kurti krūvį ir taip įtampa visame rezistoriuje sumažės, o kondensatoriaus įtampa padidės, kol rezistoriaus įtampa (Vr) pasieks nulį, o kondensatoriaus įtampa (Vc) pasieks maksimalią vertę. Grandinę ir bangos formą galima pamatyti žemiau esančiame GIF
Panagrinėkime bangų formą aukščiau esančiame paveikslėlyje, kad suprastume, kas iš tikrųjų vyksta grandinėje. Gerai iliustruota bangos forma parodyta paveikslėlyje žemiau.
Įjungus jungiklį, rezistoriaus įtampa (raudona banga) pasiekia maksimumą, o kondensatoriaus (mėlyna banga) įtampa lieka nulinė. Tada kondensatorius įkraunamas, o Vr tampa nulis, o Vc - maksimalus. Panašiai, kai jungiklis yra išjungtas, kondensatorius išsikrauna, taigi neigiama įtampa atsiranda per rezistorių, o kondensatoriaus iškrovos metu tiek kondensatoriaus, tiek rezistoriaus įtampa tampa lygi nuliui, kaip parodyta aukščiau.
Tą patį galima vizualizuoti ir induktoriams. Kondensatorių pakeiskite induktoriumi, o bangos forma bus tiesiog atspindėta, ty įjungus jungiklį įtampa visoje rezistoriuje (Vr) bus lygi nuliui, nes visa įtampa pasirodys per induktorių (Vl). Kai induktorius įkrauna įtampą visoje (Vl), ji pasieks nulį, o rezistoriaus (Vr) įtampa pasieks maksimalią įtampą.
RC grandinė:
RC grandinės (rezistorių kondensatorius grandinės) susideda iš kondensatorius ir rezistorius prijungtas arba nuosekliai arba lygiagrečiai su kita įtampa ar srovės šaltinio. Šie grandinių tipai taip pat vadinami RC filtrais arba RC tinklais, nes jie dažniausiai naudojami filtravimo programose. RC grandinę galima naudoti tam tikriems neapdorotiems filtrams, tokiems kaip žemo pralaidumo, aukšto pralaidumo ir „Band-Pass“ filtrai. Pirmos eilės RC grandinės sudarys tik vienas rezistorius ir vienas kondensatorius ir mes analizuojame tas pats šiame samouczku
Norėdami suprasti RC grandinę, sukurkime pagrindinę „proteus“ grandinę ir prijunkime apkrovą visoje srityje, kad išanalizuotume, kaip ji elgiasi. Grandinė kartu su bangos forma pateikiama žemiau
Mes sujungėme žinomos 1k omų varžos apkrovą (lemputę) nuosekliai su 470uF kondensatoriumi, kad suformuotume RC grandinę. Grandinę maitina 12 V baterija, o jungiklis naudojamas grandinei uždaryti ir atidaryti. Bangos forma matuojama apkrovos lemputėje ir aukščiau esančiame paveikslėlyje rodoma geltona spalva.
Iš pradžių, kai jungiklis yra atidarytas, didžiausia įtampa (12 V) atsiranda per varžinės lemputės apkrovą (Vr), o kondensatoriaus įtampa bus lygi nuliui. Kai jungiklis bus uždarytas, rezistoriaus įtampa nukris iki nulio, o kondensatoriui įkraunant, įtampa vėl pasieks maksimalų dydį, kaip parodyta diagramoje.
Kondensatoriaus įkrovimo laikas nurodomas formulėmis T = 5Ƭ, kur „Ƭ“ reiškia tou (laiko konstanta).
Apskaičiuokime, kiek laiko kondensatorius įkraunamas grandinėje.
Ƭ = RC = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0,47 sekundės T = 5Ƭ = (5 * 0,47) T = 2,35 sekundės.
Apskaičiavome, kad laikas, per kurį kondensatorius įkraunamas, bus 2,35 sekundės, tą patį galima patikrinti ir iš aukščiau pateikto grafiko. Laikas, per kurį Vr pasiekia nuo 0 V iki 12 V, yra lygus laikui, per kurį kondensatorius įkrauna nuo 0 V iki didžiausios įtampos. Diagrama pavaizduota naudojant žemiau esančiame paveikslėlyje esančius žymeklius.
Panašiai galime apskaičiuoti kondensatoriaus įtampą bet kuriuo metu ir srovę per kondensatorių bet kuriuo metu naudodami toliau pateiktas formules
V (t) = V B (1 - e -t / RC) I (t) = I o (1 - e -t / RC)
Kur V B yra akumuliatoriaus įtampa, o I o yra grandinės išėjimo srovė. T reikšmė yra laikas (sekundėmis), per kurį reikia apskaičiuoti kondensatoriaus įtampą arba srovės vertę.
RL grandinė:
RL grandinės (rezistorių Induktorius grandinės) susideda iš induktoriaus ir rezistorius vėl prijungtas arba nuosekliai arba lygiagrečiai. Nuoseklią RL grandinę valdys įtampos šaltinis, o lygiagrečią RL grandinę - srovės šaltinis. RL grandinė paprastai naudojama kaip pasyvūs filtrai, pirmojo laipsnio RL grandinė, turinti tik vieną induktorių ir vieną kondensatorių, yra parodyta žemiau
Panašiai ir RL grandinėje kondensatorių turime pakeisti induktoriumi. Manoma, kad lemputė veikia kaip grynoji varžinė apkrova, o lemputės varža nustatoma į žinomą 100 omų vertę.
Kai grandinė yra atvira, įtampa visoje varžoje bus maksimali, o uždarius jungiklį, akumuliatoriaus įtampa pasidalijama tarp induktoriaus ir varžinės apkrovos. Induktorius greitai įkraunamas, todėl staigų įtampos kritimą patiria rezistinė apkrova R.
Laiką, per kurį induktorius įkraunamas, galima apskaičiuoti pagal formulę T = 5Ƭ, kur „Ƭ“ reiškia tou (laiko konstanta).
Apskaičiuokime laiką, per kurį mūsų induktorius įkraunamas grandinėje. Čia mes panaudojome 1mH vertės induktorių ir 100 omų vertės rezistorių
Ƭ = L / R = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 sekundės T = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 T = 50 u sekundžių.
Panašiai mes taip pat galime apskaičiuoti induktoriaus įtampą bet kuriuo metu ir srovę per induktorių bet kuriuo metu naudodami toliau pateiktas formules
V (t) = V B (1 - e -tR / L) I (t) = I o (1 - e -tR / L)
Kur V B yra akumuliatoriaus įtampa, o I o yra grandinės išėjimo srovė. T reikšmė yra laikas (sekundėmis), per kurį reikia apskaičiuoti induktoriaus įtampą arba srovės vertę.
RLC grandinė:
RLC grandinė kaip rodo pats pavadinimas, bus sudarytas iš rezistorius, kondensatorius ir Induktyvumo prijungtas serijos arba lygiagrečiai. Grandinė sudaro osciliatoriaus grandinę, kuri labai dažnai naudojama radijo imtuvuose ir televizoriuose. Jis taip pat labai dažnai naudojamas kaip slopintuvo grandinės analoginėse programose. Pirmojo laipsnio RLC grandinės rezonansinė savybė aptariama toliau
RLC grandinės yra taip pat vadinama serija rezonanso grandinės, rezonansinio kontūro, arba klausomos grandinė. Ši grandinė turi galimybę pateikti rezonansinį dažnio signalą, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje
Čia mes turime kondensatorių C1 iš 100u ir induktorių L1 iš 10mH prijungtą alavo eilę per jungiklį. Kadangi viela, jungianti C ir L, turės tam tikrą vidinę varžą, daroma prielaida, kad dėl laido yra nedidelis atsparumas.
Iš pradžių jungiklį 2 laikome atidarytą ir uždarome jungiklį 1, kad įkrautume kondensatorių iš akumuliatoriaus šaltinio (9V). Tada, kai kondensatorius bus įkrautas, atidaromas jungiklis 1, o tada jungiklis 2 uždaromas.
Kai tik jungiklis bus uždarytas, kondensatoriuje saugomas krūvis juda link induktoriaus ir įkrauna jį. Kai kondensatorius bus visiškai iškrautas, induktorius pradės išleisti atgal į kondensatorių, tokiu būdu krūviai tekės ir atgal, ir tarp induktoriaus ir kondensatoriaus. Bet kadangi šio proceso metu mokesčiai šiek tiek sumažės, bendrasis krūvis palaipsniui mažės, kol pasieks nulį, kaip parodyta aukščiau pateiktame grafike.
Programos:
Rezistoriai, induktoriai ir kondensatoriai gali būti įprasti ir paprasti komponentai, tačiau kai jie sujungiami, kad sudarytų grandines, tokias kaip RC / RL ir RLC grandinės, jie elgiasi kompleksiškai, todėl jie tinka plačiam pritaikymui. Nedaugelis jų yra išvardyti žemiau
- Ryšių sistemos
- Signalo apdorojimas
- Įtampa / srovės padidinimas
- Radijo bangų siųstuvai
- RF stiprintuvai
- Rezonansinė LC grandinė
- Kintamos melodijos grandinės
- Osciliatorių grandinės
- Filtravimo grandinės