Распознавание цифровых схем. Асинхронный счётный триггер / Хабр
Борис Цирлин и Александр Кушнеров
30.10.2019
Для опытного разработчика схем не составляет большого труда узнать знакомую схему, в каком бы виде она не была нарисована. В этой статье мы покажем, что две транзисторные схемы из патентов являются вариантом асинхронного счётного триггера (АСТ). По сравнению со стандартной схемой, в схемах из патентов отсутствуют некоторые транзисторы. Это может рассматриваться как неисправность. Мы покажем, что, если такая же неисправность возникает в стандартной схеме, она продолжает работать правильно. АСТ, реализованный только на элементах ИЛИ-НЕ [1] или только на элементах И-НЕ известен как гарвардский триггер. Оба варианта схем показаны на Рис. 1, где g7 – это индикатор завершения переходных процессов. В дальнейшем мы его рассматривать не будем. На Рис. 1 показаны также графы сигнальных переходов (STG) [2] построенные в Workcraft [3].
Рис. 1.
Асинхронный счётный триггер (АСТ) и его STG.
Обратим внимание, что в обоих вариантах АСТ есть три пары элементов (g1, g2), (g4, g5) и (g3, g6), которые имеют общий вход. Транзисторные схемы элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ показаны на Рис. 2. Трёхвходовые элементы устроены аналогично и содержат 6 транзисторов.
Рис. 2. Транзисторные схемы элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ.
Возьмём два элемента 2ИЛИ-НЕ и выберем у каждого вход, где p-MOS транзистор подключён к Uпит. Соединим эти входы вместе и подключим к земле (лог. 0). Оба транзистора откроются и напряжение на их стоках будет равным Uпит. Достаточно ли этого чтобы безопасно соединить стоки и заменить два транзистора на один, как показано на Рис. 3? Нет. Нужно проверить что произойдёт если на общий вход подать лог. 1. Выходы обоих элементов соединятся с землёй, и мы будем иметь мостиковую схему из четырёх p-MOS транзисторов. Для оставшихся двух входов имеем четыре комбинации 0 и 1. Легко показать, что ни в одной из них не возникает короткого замыкания между Uпит и землёй.
Рис. 3. Два элемента 2ИЛИ-НЕ, имеющие общий вход.
Рассмотрим теперь схему распределителя импульсов [4] на Рис. 4. Пользуясь Рис. 3, мы можем перерисовать эту схему как показано на Рис. 5. В ней уже можно узнать АСТ на Рис. 1, однако, там элементы g3 и g6 имеют 3 входа.
Рис. 4. Схема распределителя импульсов из [4].
Рис. 5. Вариант схемы на Рис. 4.
Затворы транзисторов 11 и 12 можно рассматривать как входы элементов 3ИЛИ-НЕ, в которых третий p-MOS транзистор закорочен. Влияет ли это на правильную работу схемы? Рассмотрим порядок появления сигналов in, g2 и g6 на входе элемента g3. Для этого удалим все остальные сигналы в соответствующем STG на Рис. 1 как показано на Рис. 6.
Рис. 6. STG для ИЛИ-НЕ. Сигналы in, g2, g6 и g3.
Поскольку третий p-MOS транзистор закорочен, переключение g3+ может произойти после переключений in- и g6- (в любом порядке) без разрешающего переключения g2-. Однако, как видно из Рис.
Так или иначе, это напряжение будет меньше, чем (1/2)Uпит и означает лог. 0. Для транзистора 12 всё аналогично, он короткое время обеспечивает 0 на выходе g6. Таким образом, задержки элементов g6 и g3 определяют два отрезка времени, когда триггер потребляет большой ток примерно равный Uпит/(3R).Рассмотрим теперь схему счётного триггера [5] на Рис. 7. Здесь транзисторы 11, 12, 24, 23 образуют элемент 2И-НЕ, который по видимому, является индикатором АСТ на Рис. 1. Другой элемент 2И-НЕ образован транзисторами 7, 13, 25 и 18. Обратим внимание на то, что транзистор 18 подключён к земле и аналогично примеру на Рис. 3, является общим для трёх элементов И-НЕ. Второй элемент 2И-НЕ, куда входит транзистор 18, образован транзисторами 5, 9, 21, а третий – это 3И-НЕ на транзисторах 2, 4, 16, 20. В параллель с транзисторами 2 и 4 должен стоять третий p-MOS транзистор, но он отсутствует. Схема на Рис. 7 симметрична, для лучшего понимания перерисуем её как показано на Рис. 8.
Рис.
7. Схема счётного триггера из [5].
Рис. 8. Вариант схемы на Рис. 7.
Будут ли выходы g3 и g6 на Рис. 8 переключаться правильно, если третий p-MOS транзистор в параллель отсутствует? Это будет понятно после анализа STG на Рис. 9, который, как и в предыдущем случае, получен из соответствующего STG на Рис. 1 удалением всех сигналов, кроме in, g2, g6 и g3.
Рис. 9. STG для И-НЕ. Сигналы in, g2, g6 и g3.
Элемент g3 – это 3И-НЕ, поэтому после переключений in+, g6+ и g2+ (в любом порядке) произойдёт переключение g3-. Любое из обратных переключений in-, g6- или g2- должно вызвать переключение g3+. Однако, g2- не может открыть отсутствующий p-MOS транзистор, поэтому g3 останется в 0 и будет ждать переключения in- или g6-. Как видно из Рис. 9, на участке от g3- до g3+ переключения g2- нет и p-MOS транзистор здесь не нужен. С другой стороны, этот транзистор должен обеспечивать лог. 1 на g3, когда in и g6 переключаются произвольно. Рассмотрим на Рис.
По сравнению со стандартным АСТ на Рис. 1, в схемах на Рис. 5 и на Рис. 8 функция установки в 1 элемента 3ИЛИ-НЕ и функция сброса в 0 элемента 3И-НЕ повреждена. Это означает, что стандартный АСТ продолжит работать правильно, даже если в элементах g6 и g3 возникнет соответствующая неисправность.
Для стандартной схемы (без g7) нужно 28 транзисторов. Для схем на Рис. 4 и на Рис. 7 (без транзисторов 11, 12, 24, 23) нужно соответственно 23 и 22 транзистора. Если вернуть недостающие p-MOS транзисторы, эти схемы будут работать надёжнее. Минимальное количество транзисторов в схеме на Рис. 7 не обязательно говорит о том, что она лучше схемы на Рис. 4 и лучше схемы на Рис. 1. Помимо количества транзисторов и потребляемого тока есть другие важные параметры, например,
- сложность дополнительной схемы для установки начальных состояний
- нагрузочная способность (скорость перезарядки ёмкости нагрузки)
- скорость выхода из метастабильного состояния
- количество и значения паразитных ёмкостей
- количество и значения токов утечки
Сравнительный анализ этих параметров, как и обсуждение схем АСТ реализованных на других элементах, выходит за рамки этой статьи.
Литература
[1] G. T. Osborne, «Asynchronous binary counter register stage with flip-flop and gate utilizing plurality of interconnected NOR circuits».
[2] Л. Я. Розенблюм и А. В. Яковлев, «О новой графической форме иллюстрации сущности изобретения,» Вопросы изобретательства, № 11, pp. 36-40, 1988.
[3] https://workcraft.org
[4] В. И. Горячев, Б. М. Мансуров, Я. Д. Мартыненко и Р. Г. Талибов, «Четырехфазовый распределитель импульсов». Авторское свидетельство SU342299, 14.06.1972.
[5] В. И. Варшавский, Н. М. Кравченко, В. Б. Мараховский и Б. С. Цирлин, «Счетный триггер на КМОП-транзисторах». Авторское свидетельство SU1398069, 23.05.1988.
Транзисторные приемники и их узлы (из иностранных журналов)
Ниже приводятся несколько несложных схем приемных устройств и их узлов, опубликованных в иностранных журналах и представляющих, по нашему мнению, определенный интерес для радиолюбнтелей-конструкторов.
Учитывая, что при повторении этих схем возникнет необходимость заменить иностранные типы транзисторов на отечественные, уточнить режимы работы транзисторов и величины отдельных деталей, которые в источниках не всегда приводятся, и проверить работоспособность устройства в целом, перед радиолюбителями открываются широкие возможности для экспериментирования.
Рефлексные схемы находят широкое применение в любитетьских и некоторых типах промышленных транзисторных приемников, Именно поэтому их описаниям в радиолюбительских журналах уделяется много места.
Рефлексный каскад
На рис. 1 приведена схема рефлексного каскада транзисторного приемника. Транзистор Т1 совмещает функции усилителя высокой и низкой частот. Высокочастотный сигнал с контура L1, С1 через катушку связи L2 поступает на базу транзистора Т1, усиливается им и подается на детектор Д1.
Рис.1. Схема рефлексного каскада транзисторного приемника.
Нагрузкой транзистора по высокой частоте служит дроссель Др1 Выделенный детектором низкочастотный сигнал через разделительный конденсатор С6 и фильтр С4, R5, СЗ снова поступает в базовую цепь транзистора, но уже для усиления по низкой частоте.
Для сигнала низкой частоты (НЧ) нагрузкой служит резистор R3, сопротивление которого зависит от напряжения источника питания. Если напряжение источника питания равно 9 в, то сопротивление резистора R3 имеет значение порядка 10 ком.
При уменьшении напряжения сопротивление резистора R3 также уменьшают, То же самое можно сказать о выборе резистора R1, с помощью которого устанавливают режим работы всего каскада.
Положительная обратная связь образуется цепочкой из переменного резистора R4 и конденсатора С2. Величины этих элементов подбирают практическим путем.
Введение положительной обратной связи усложняет процесс налаживания всего приемного устройства, поэтому добавление элементов С2, R4 рекомендуется производить только опытным радиолюбителям.
Данные дросселя Др1 и катушек L1, L2 можно взять из схемы № 7. Отвод в катушке L1 делается от восьмого витка. Для получения громкоговорящего приема конденсатор С5 присоединяют к входу двухкаскадного усилителя низкой частоты, В каскаде можно использовать транзисторы типа П40І-П403, П422 и другие и любой точечный диод типа Д2, Д9.
При налаживании схемы в нее рекомендуется ввести конденсатор С7 емкостью порядка 5000 пф, который блокирует нагрузку R3 по высокой частоте.
Начинающим радиолюбителям для сборки отлично подойдут миниатюрные транзисторные приемники, схемы которых вы без проблем найдете на сайте RadioLamp.net.
Приемник 1-V-2
На рис, 2 приведена схема приемника 1-V-2 на двух транзисторах, который может быть оформлен в виде малогабаритной конструкции, Работает такой приемник следующим образом.
Принятый контуром L1, С1 магнитной антенны сигнал радиостанции с помощью катушки связи L2 поступает на однокаскадный усилитель высокой частоты (ВЧ). выполненный на транзисторе Т1.
Нагрузкой этого усилителя по ВЧ служит дроссель Др1. Усиленный сигнал с коллекторной цепи транзистора Т1 через конденсатор С4 поступает на диодный детектор, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах Д1, Д2.
Рис. 2. Схема приемника 1-V-2 на двух транзисторах.
Нагрузкой детектора служит входное сопротивление транзистора Т1, в цепи базы которого протекает низкочастотная составляющая продетектированного сигнала. Нагрузкой транзистора по низкой частоте служит резистор R2.
Таким образом, первый каскад усиления работает в рефлексном режиме.
После усиления низкочастотного сигнала первым каскадом он через конденсатор С5 поступает па вход транзистора Т2, усиливается и выделяется на телефонах Тф.
Для повышения чувствительности и избирательности в приемнике применена положительная обратная связь, оптимальную величину которой подбирают конденсатором СЗ.
Режим работы транзисторов по постоянному току устанавливают резисторами R1. Ток транзистора Т1 должен быть установлен в пределах 0.3— 0.8 ма. а ток транзистора Т2 – в пределах 3— 5 ма.
В случае питания приемника от источника напряжением 1,5 в сопротивление резистора R2 должно быть уменьшено до 1 — 1,5 ком. Резистор R2 рекомендуется заблокировать конденсатором порядка 6800 пф. Приемник может работать от батареи напряжением 1,5— 4,5 в.
Дроссель Др1 наматывают на отрезке ферритовой антенны диаметром 8 мм, длиной 10 мм. Его обмотка содержит 180 витков провода ПЭЛШО 0,12. Для средневолнового диапазона катушка L1 должна иметь 80 витков, а катушка L2 — восемь витков, намотанных проводом ПЭЛШО 0,15.
В качестве конденсатора СЗ можно использовать подстроечный конденсатор типа КПК-1 на 8— 30 пф, транзисторы П401 -П403, П416, П422, ГТ309 (Т1) и П13- П16, МП39- МП42 (ТУ),
Дроссель ДрІ можно выполнить и на ферритовом кольце 600НН диаметром 7 мм. Данные катушек индуктивности магнитной антенны можно позаимствовать из схем приемников, рассмотренных выше. Сопротивление обмотки телефона может быть порядка 50 -200 ом.
Приемник 1-V-2 с рефлексным каскадом
Многие японские фирмы выпускают простые рефлексные приемники, предназначенные для радиофикации игрушек и различных детских игр. На рис. 3 приведена схема одного такого приемника, который отличается достаточно высокой чувствительностью.
Приемник собран по схеме 1-V-2 с рефлексным каскадом и обеспечивает громкоговорящий прием радиостанций, работающих в средневолновом диапазоне на внутреннюю ферритовую антенну. Предусмотрена возможность присоединения и наружной антенны. Работает приемник следующим образом.
Рис З.
Схема приемника 1-V-2 с рефлексным каскадом и обеспечивающем громкоговорящий прием радиостанций.
Напряжение принятого сигнала с контура L1, С2 с помощью катушки связи L2 поступает на базу транзистора Т1, работающего в рефлексном режиме.
Для сигналов высокой частоты нагрузкой транзистора Т1 служит первичная обмотка высокочастотного трансформатора Тр1, вторичная обмотка которого нагружена на детекторную цепь.
Детектор собран по схеме последовательного детектирования на диоде Д1. С нагрузки детектора — потенциометра R2, выполняющего функции регулятора громкости, низкочастотный сигнал через разделительный конденсатор С5 подается на базу транзистор;) Т1.
Для сигналов низкой частоты нагрузкой служит первичная обмотка низкочастотного трансформатора Тр2. С вторичной обмотки этого трансформатора усиленное напряжение поступает на вход выходного усилителя НЧ, собранного по трансформаторной схеме на транзисторе Т2.
Выходной каскад работает в классе А, Нагрузка усилителя громкоговоритель Гр1 — включена во вторичную обмотку выходного трансформатора ТрЗ.
Выходная мощность такого приемника при токе коллектора Т2 25 ма — около 89 мвт. Режим работы транзистора Т1 устанавливают резисторами R1, R3, R4, а транзистора Т2 — резисторами R5, R6, R7. Конденсаторы СЗ, С4, С6, С8 — блокировочные.
Катушка L1 магнитной антенны содержит 93 витка, а катушка L2— 7 витков провода ПЭЛШО 0,1. Использование внешней антенны и заземления позволяет увеличить дальность приема.
При повторении данного приемника в рефлексном каскаде (77) можно использовать транзисторы типа П416, П422, П401 — П403, а в выходном каскаде (Т2) —транзисторы ГТ402А, ГТ402Б, 1Т403А и др.
Диод — Д1 — типа Д2 или Д9 (любой группы). Данные трансформаторов в оригинале статьи не приводятся. Трансформатор Тр1 можно выполнить на ферритовом кольце 600НН диаметром 7 мм.
Обмотка I должна содержать 150—200 витков, обмотка II — порядка 25 витков провода ПЭЛ 0,08. В качестве согласующего и выходного трансформаторов (Тр2, ТрЗ) можно использовать соответствующие трансформаторы от любого кар-, манного приемника («Нева-2», «Топаз-2», «Сокол-4».
«Юпитер»).
Высокочастотная часть УКВ приемника
Для радиолюбителей, интересующихся приемом вещательных УКВ радиостанций, определенный интерес представляет высокочастотная часть УКВ приемника (рис. 4), выполненная на двух транзисторах, Она состоит из усилителя высокой частоты (УВЧ) и сверхоперативного детектора.
Рис. 4. Схема высокочастотной части УКВ ЧМ приемника.
УВЧ собран по схеме с общей базой на транзисторе Т1 и обеспечивает усиление порядка 10 дб. На входе усилителя включен широкополосный контур L2, С1, С2, который имеет емкостную связь с транзистором Т1 и индуктивную связь (L1) с антенной.
Усиленный сигнал выделяется на контуре L3, С3, С4 и через разделительный конденсатор С6 поступает на сверхрегенеративный детектор (Т2), усиление которого может достигать 80 дб. Настройка приемника на частоту принимаемой радиостанции производится сдвоенным конденсатором переменной емкости — блоком С4, С12; конденсаторы СЗ, С9 — сопрягающие.
Конденсатор С7, включенный между коллектором и эмиттером транзистора Т2.
обеспечивает необходимую положительную связь, при которой имеют место незатухающие высокочастотные колебания, возникающие периодически с частотой гашения, определяемой параметрами звена R4, С8.
Оптимальный режим сверхрегенеративного детектора устанавливается потенциометром R5. Переменным резистором R4 выбирают наивыгоднейшую частоту гашения. Повышение ее улучшает качество приема, но снижает усиление высокочастотного сигнала принимаемой радиостанции.
Все катушки индуктивности и дроссели Др1, Др2 наматывают на каркасах диаметром 8 мм. Катушка L1 имеет 2 витка провода ПЭЛ 0,5, намотанных поверх катушки 1.2.
Катушка L2 содержит 5 витков, катушки L3, L4 — по 3 витка; Др1— 7 витков посеребренного медного провода диаметром 0,8 мм; Др2 — 9 витков провода ПЭЛ 0,8. В УВЧ и сверхрегенераторе могут быть использованы транзисторы типа ГТ313Б, П403, П423 и диоды Д2, Д10 и др.
При изготовлении конструкции особое внимание следует уделять экранировке сверхрегенеративного детектора.
Источник: С. Л. Матлин – Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.
10 потрясающих транзисторных проектов Схемы для начинающих
Без сомнения, все предпочитают проекты, связанные с транзисторами. Они не только просты в изготовлении, но и экономичны. Многие транзисторные проекты, такие как освещение салона автомобиля, сигнализация дождя и бесшумный источник питания, работают с простыми электрическими платами. Здесь мы создадим десять простых проектов, используя транзисторы, а также другие электронные компоненты, такие как батареи.
Действительно, как новичок, это основные схемы, которые вы можете сделать для своих школьных занятий. Кроме того, вы можете сконструировать их ходом на макетной плате без использования пайки. Тем не менее, вот широкий спектр проектов, которые вы можете построить с помощью выходного транзистора. Каждая подборка в нашем списке — отличный дизайн для начинающих студентов, изучающих электронику.
1. Что можно сделать с транзистором?
Во-первых, транзистор — это полупроводниковое устройство, которое усиливает и коммутирует электрическую энергию и электронные сигналы.
Разработка транзисторных схем, по сути, является одним из величайших изобретений 20-го века. Использование прикладных схем с транзисторами многочисленно. Тем не менее, самое важное, что вы можете сделать с транзисторными проектами, — это использовать их в качестве переключающего устройства (контроля уровня напряжения).
Транзисторы позволяют переключать устройства, подавая низкочастотные и высоковольтные частотные сигналы для регулирования терминала. Они служат отличным электронным замком зажигания. Для этой цели они функционируют как базовый ток, когда вы используете их в стандартной конфигурации эмиттера. Кроме того, они также действуют как усилители и датчики для контроля значительного усиления электрического тока.
В настоящее время транзисторы представляют собой обширные проекты, которые являются основополагающими в создании электронных устройств. Несомненно, есть несколько применений основных транзисторных схем, но переключение базового напряжения является наиболее простым.
2. 10 простых проектов транзисторов Элементы
Ниже приведены десять проектов транзисторов для начинающих.
- Аварийный сигнал датчика дождя
Вы можете построить простую схему сигнализации дождя, используя транзистор в качестве основного компонента. Конфигурация часто представляет собой обычный эмиттер Дарлингтона, который значительно увеличивает мощность усиления по току.
После подключения светодиода к практической схеме таймера капли воды, которые соединяются и падают на базу транзистора T1 с положительным питанием, заставят светодиод светиться. Также будет звучать зуммер.
(водяной датчик дождя)
Бесшумный блок питания представляет собой проект бесшумного блока питания для обратного проектирования. К сожалению, в некоторых схемах аудиоусилителей это может стать помехой до такой степени, что правильное заземление также может не решить проблему.
Однако с помощью мощного транзистора и конденсатора можно сконструировать бесшумный источник питания, используя принципиальную схему. Сделав это, вы обойдете шум через регулируемый блок питания. Таким образом, делая его пульсирующим и бесшумным для всей цепи.
Источник: https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:PC-PowerSupply-Principle-Circuit.svg
- Тестер кристаллов
Тестовый кристалл — один из пассивных компонентов, работающих с транзисторами. Большинство студентов, изучающих электротехнику, могут найти кристаллы в электронных устройствах необычными. Принципиальная схема представляет собой стандартный кварцевый генератор.
Интегрирует кристалл для запуска колебаний. Если вы используете отличный подключенный кристалл, лампочка загорится сразу. Однако неисправный кристалл не наполнит лампу светом.
(кристалл-тестер)
Уверены ли вы в твердости своей руки? С электронной схемой вы можете проверить себя.
Чтобы построить его, вам понадобятся компоненты схемы, такие как провод 5 В, штифт для большого пальца, штифт для ключа и, конечно же, схема контроля напряжения батареи.
Наденьте сжатое металлическое кольцо для ключей на блок питания, не касаясь всей схемы. А жужжащий звук из динамика придаст точности движениям вашей руки и пальцев.
Если ваш резервуар для воды часто переполняется, вы, безусловно, можете определить уровень воды с помощью схемы датчика тока. Схема имеет светодиодную индикацию, поэтому напоминает вам об экономии воды. Для курса вам особенно понадобится резистор на 100 Ом. Принципиальная схема и ее работа Таймер 555 IC издает чистый звук, когда вода достигает своего уровня.
Основной принцип – два провода зонда касаются воды. Через них начинает течь ток. Следовательно, Тьюринг ВКЛ транзистор. Соедините все компоненты схемы на макетной плате, затем поместите провода датчиков на контейнер. Когда резервуар будет заполнен, контейнер в зуммере издаст звуковой сигнал.
Индикатор уровня воды, на самом деле, один из самых специфичных транзисторных проектов. Как и в схеме сигнализации дождя, ее основой является нестабильный мультивибратор. Рабочая частота зависит от переменного резистора и компонентов схемы, таких как конденсаторы.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ultrasonic_Wireless_Water_Level_Indicator.jpg
- Простой таймер задержки
Используя стандартные компоненты схемы, такие как конденсатор, диод и, конечно же, два транзистора, вы можете построить практическую схему таймера включения и выключения с задержкой. На простой принципиальной схеме показано, как должны быть подключены транзисторы вместе с несколькими другими пассивными компонентами, чтобы получить предполагаемые выходы времени задержки.
Цепь более высокого напряжения входит в базу резисторов и включает транзистор, а затем и светодиод однократным нажатием кнопки.
Вы также можете следовать курсу отсрочки, показанному для лучшего понимания.
- Бомба с часовым механизмом
Хочешь напугать друга? Почему бы не сделать фальшивую схему бомбы? Простая схема производит звук, похожий на тиканье часов. Отрегулируйте частоту тиков до 220k pot и зарядите внешнюю цепь на 2u2. Затем, когда 0,65 В соединяется с базой транзистора Т1, он начинает включаться и издает тикающий звук.
Включите BC 557, который проталкивает небольшой заряд на 2u2 во вторую базу транзистора, чтобы включить его больше. После того, как оба транзистора быстро отключатся, цикл начинается снова.
(бомба замедленного действия)
- Цепь мигающего светодиода
Схема Blinker — простейшая электронная схема. На принципиальной схеме показаны точные точки крепления макетной платы. Вот как работают компоненты схемы: когда транзистор включен, он позволяет протекать через него току, поэтому светодиод загорается.
Затем оба конденсатора C1 и C2 попеременно заряжаются и разряжаются от ключа зажигания, чтобы включать и выключать цепь эмиттерного повторителя.
2 Вы можете использовать схему контроллера подсветки 7-сегментного дисплея для освещения нескольких лампы. Датчик освещенности (зависимый резистор), внешнее сопротивление которого зависит от интенсивности света, обнаруживает темноту и автоматически включает его. Кроме того, он выключает светодиод в течение дня.
Все, что вам нужно сделать, это соединить компоненты схемы на макетной плате и подать питание на 9v батарея. Вы можете использовать принципиальную схему и таймер ее работы 555 IC в своей гостиной и в охранном освещении. Кроме того, вы можете комбинировать схему автоматического ночного освещения с катушкой реле для экономичной мощности, такой как фонари 220 В.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wiring_diagram_of_lighting_control_panel_for_dummies.JPG
- Дешевый сенсорный переключатель
На схеме показано простое подключение.
Как следует из названия, это самая дешевая схема с сенсорным выключателем зажигания. Но вот как это работает: курс определяет сопротивление коллектора кожи пальца и посылает крошечный ток на транзистор Дарлингтона, чтобы включить его.
Цепь высокого напряжения на земном шаре затем подключается к передней части курса через 4M7, чтобы заменить палец и оставить его включенным. Чтобы выключить его, палец на кнопке OFF активирует транзистор, который, в свою очередь, лишит супертранзистор базового напряжения. Следовательно, отключив цепь.
Источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Touch_Switch.png
Заключение
Эти простые схемы действительно легко построить, изучив их принципиальную схему и ее работу . Это также простые проекты для новичков в области электроники, которые, безусловно, ищут способы развить навыки на макетной плате. Кроме того, каждая схема работает с низким напряжением. Так что, как новичок, они совершенно безопасны для тестирования.
При отработке этих транзисторных проектов подключите запись в соответствии с принципиальной схемой, чтобы предотвратить любую опасность.
Некоторые простые схемы транзисторов и интегральных схем
» Перейти к дополнительным материалам здесь в Гайки и вольты . Вопросы были следующими:
06192 – Светодиодный фейдер, Синди Каррильо
Мне нужен простой метод медленного плавного уменьшения яркости светодиода от яркого до тусклого, затем снова до яркого примерно за две секунды, затем продолжайте повторять. У кого-нибудь есть схема, которая не требует IC?
и
06193 – Путаница с транзисторами, Дональд Бодин, Миддлхэм, Великобритания
Что определяет, какой тип транзистора использовать в данной схеме? Являются ли они взаимозаменяемыми с другими типами, которые у меня уже есть?
Единственная связь между этими двумя вопросами – транзистор.
Я начну с демонстрации двух схем, которые я собрал вместе, которые демонстрируют, что — по крайней мере иногда — можно использовать транзисторы NPN и PNP для одной и той же задачи. Я начал с самых простых схем транзисторов, которые нашел на https://www.electronics-tutorials.ws для двух типов биполярных транзисторов.
Конкретно для NPN было https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_2.html ; для PNP это был https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_3.html .
Я решил использовать эту информацию для создания двух схем — одной для транзистора NPN и другой для транзистора PNP — для простого управления сверхъярким белым светодиодом. Я придумал тестовые схемы, показанные на Схемы 1 и 2 .
СХЕМА 1. Базовая схема драйвера светодиода PNP.
- R1 ~ 1 кОм Переменный, вкл./выкл. ~ 287 Ом/133 Ом
- V1 ~ Вкл/Выкл – 0,73 В/0,02 В
- R2 ~ 1,6 кОм
- V2 Вкл.
/Выкл. ~ 0,67 В/-2,4 В или -4,3 В - R3 ~ 510 Ом
- Блок питания ~ 4,5 В (не 9 В)
/Выкл. ~ 0,67 В/-2,4 В или -4,3 ВФОТО 1. Драйвер светодиодов PNP.
СХЕМА 2. Базовая схема драйвера светодиода NPN.
- R1 ~ 1 кОм Переменный, вкл./выкл. ~ 96 Ом/7,0 кОм
- V1 ~ Вкл/Выкл – 0,70 В/0,40 В
- R2 ~ 1,6 кОм, В
- V2 ~ Вкл./Выкл. ~ Не измерено
- R3 ~ 510 Ом
- Блок питания ~ 4,5 В (не 9 В)
ФОТО 2. Драйвер светодиодов NPN.
Они оба работали нормально, хотя значения, которые лучше всего работали для резисторов, были немного разными для каждого. Первоначально я использовал 4,5 вольта в качестве источника и не менял номиналы резисторов, когда использовал девять вольт. Я установил стандарт на девять вольт из-за двух схем, которые я нашел для создания прямоугольной волны и синусоидальной волны:
- Q1 PNP = 2N3906 (сначала я попробовал транзистор RadioShack Red PNP, других маркировок нет).
- Q1 для NPN представлял собой биполярный транзистор SI BC549CTA NPN; Я также тестировал 2N4401 и 2N3904.
ПРИМЕЧАНИЕ: Друг сказал мне, что было бы лучше поставить переменный резистор в положение R2 от основания к земле, а не в положение R1. Вы можете понять, почему? Вот Подсказка 1: в данном случае это действительно не имеет значения, но в некоторых других случаях определенно может. Если вам это нужно, вот Подсказка 2: Думайте о текущем моменте.
Если вы используете разные транзисторы, возможно, вам придется использовать разные значения резисторов R1 и R2. Для некоторых транзисторов я использовал переменный резистор на 100 кОм. Цель состоит в том, чтобы получить 0,7 В, необходимые для включения транзистора. Ваш опыт может отличаться от моего. Для более сложных работ я нашел сайт, который помогает понять, какой транзистор следует использовать и почему на https://www.controldesign.com/articles/2016/how-to-decide-between-pnp-and-npn .
Работая над двумя вышеуказанными схемами, я узнал, что сверхъяркий белый светодиод можно заставить плавно включаться и выключаться при различных значениях сопротивления R1. Это привело меня к выводу, что можно сделать простую транзисторную схему для схемы плавного включения/выключения. Тем не менее, первая схема, которую я собрал, возникла из идеи, вдохновленной классом для начинающих, который проводил Ойвинд Даль (его бесплатный курс для начинающих находится в https://www.build-electronic-circuits.com ). Я подписался на него, чтобы посмотреть, подойдет ли он для моих внуков. В этом классе он дал очень интересное использование инвертора. Еще один сайт, о котором он говорил и работает, — https://ohmify.com . Это членский сайт, который стоит денег каждый год, если вы не присоединитесь к нему в качестве пожизненного члена за ~ 500 долларов.
Схема инвертора триггера Шмитта
Схема этого класса привела меня к использованию одного инвертора шестигранного инвертора триггера Шмитта (SN74LS14/CD40106BE) для генерации прямоугольной волны.
Затем я использовал простую схему резисторно-конденсаторного фильтра, чтобы получить что-то вроде синусоиды. В конце концов, я не стал возиться с синусоидой, когда сделал ее похожей на треугольную. Это работало нормально для затухания светодиода.
Конденсаторы были выбраны путем тестирования различных значений, а затем работы с ними для увеличения значений до тех пор, пока на выходе не будет достаточно хорошей треугольной волны, чтобы управлять светодиодом приблизительно с требуемым периодом/частотой. Желаемое время должно было исчезнуть, а затем исчезнуть через две секунды. Я указал значение конденсатора C1, которое я использовал, чтобы приблизиться к этому в Схема 3 .
СХЕМА 3. Триггер Шмитта, управляемый инвертором включения-выключения.
ФОТО 3. Триггер Шмитта инверторный фейдер.
ВИДЕО 1. SimpleLED_Fader.MPG.
Следующая схема использует микросхему таймера 555 для прямоугольной волны.
Небольшое замечание о микросхеме 555: у меня всегда возникают проблемы с этой микросхемой, когда я использую полоску для тестирования схемы. Я никогда не смогу получить время выключения прямоугольной волны близко к тому же времени, что и время включения. Если я создаю схему и подключаю только конденсатор, она работает так, как хотелось бы, с почти одинаковым временем включения и выключения (1 и 0). Нам нужно примерно одно и то же время для включения и выключения, чтобы у нас было время, чтобы светодиод включался и выключался примерно за одинаковое время (одна секунда на каждое затухание), чтобы он выглядел хорошо. Используемая схема показана на Схема 4 с емкостью конденсатора, необходимой для приближения к двухсекундному времени включения и выключения.
СХЕМА 4. Схема 555 для прямоугольной волны.
ФОТО 4. Таймер-фейдер 555.
ВИДЕО 2. Simple555LED_Fader.MPG.
Эта схема имела период около двух секунд.
Под этим я подразумеваю, что потребовалось около двух секунд, чтобы переключиться от полного включения к выключению. Для схемы формирования волны я использовал ту же общую схему, что и для схемы триггера Шмитта, но с другими значениями конденсаторов. Это показано в Схема 5 .
СХЕМА 5. Общая схема формирования волны.
Для схемы 555 использовались следующие значения для схемы формирования волны:
R2, R3 и R4 = 1 кОм
R5 = 220 Ом
C2 = 100 мкФ
C3 = 150 мкФ
C4 = 100 мкФ
Одна транзисторная схема
Последняя схема была запрошена: простая схема транзисторного генератора. В этой схеме использовался NPN-транзистор 2N3904 и, опять же, несколько резисторов и конденсаторов, чтобы получить время, близкое к требуемым двум секундам. Обратите внимание, что светодиодная часть этой схемы сильно отличается от двух других схем. Это связано с тем, что если вы попытаетесь управлять светодиодом непосредственно от транзисторного генератора, светодиод в конечном итоге поглотит сигнал, необходимый транзистору для синусоиды.
Я мог бы добавить вторую транзисторную схему драйвера светодиода, но я хотел посмотреть, смогу ли я придумать схему с одним транзистором для формирования синусоидальной волны, управления светодиодом и при этом не останавливать работу генератора.
С этой целью я добавил небольшой колпачок и резистор гораздо большего размера параллельно, чтобы управлять светодиодом и не затухать колебания, а светодиод приближался к полной яркости. Первоначально я начал с резистора 100 кОм, который был довольно тусклым, и уменьшил его до резистора 10 кОм. Это вернуло его к полной яркости, по крайней мере, насколько я мог судить. взгляните на Схема 6 .
СХЕМА 6. Схема простого включения/выключения транзистора.
ФОТО 5. Однотранзисторный фейдер.
ВИДЕО 3. 1TransistorFader.MPG.
One More Thing
Схемы преобразования синусоидальной волны и прямоугольной формы в синусоидальную можно найти в схемах фейдеров.
Оба они были найдены в Интернете и использованы для создания окончательных схем фейдеров по мере необходимости. Я имею в виду, что если вы посмотрите на простую схему фейдера с одним транзистором, вы сможете увидеть синусоидальную схему в этой схеме.
Затем я добавил части для преобразования в более треугольное нарастание вверх/вниз, чтобы получить лучший эффект фейдера. Вы можете найти эти две схемы в Схемах 7 и 8 .
СХЕМА 7. Синусоидальная цепь.
СХЕМА 8. Схема преобразователя прямоугольной формы в синусоидальную.
Ни одна из этих цепей не должна рассматриваться как конечный продукт. Они делают то, что я хотел, но вы можете поиграть со значениями и/или добавить больше частей, чтобы увидеть, сможете ли вы получить желаемый эффект от светодиода.
Заключение
Я надеюсь, что это поможет другим, кто может подумать: «Я не могу этого сделать», когда ищет в Nuts & Volts прошлые статьи, которые могут помочь.
Кроме того, не забывайте искать в Интернете, как делать основные вещи, которые вам нужны. Затем поэкспериментируйте и создайте базовую схему, которую вы нашли, чтобы увидеть, сможете ли вы заставить свою модифицированную схему делать то, что вы хотите.
Не сдавайся! То, что вы хотите сделать, вероятно, проще, чем вы думаете. Может потребоваться некоторое время, чтобы понять достаточно, чтобы понять, как это сделать.
Вопросы на Техническом форуме побудили меня снова узнать о биполярных транзисторах. Не забывайте, что существуют также полевые транзисторы и их модификации.
Вместо того, чтобы просматривать многочисленные книги по электронике, которые у меня есть, я отправился в Интернет. Найденная информация помогла освежить память об основных схемах транзисторов и тестировании. Мои эксперименты привели меня к ответу на первый вопрос. После использования цифровых схем и таких вещей, как процессоры Arduino или Raspberry Pi, чтобы просто программировать для заданного результата, мне потребовалось немного времени, чтобы вспомнить и заново изучить схемы аналоговых транзисторов.
