Bu talimat, birkaç direnç, bir voltaj kaynağı ve bir transistör kullanarak nasıl mükemmel bir voltaj kaynağı oluşturulacağını öğretecektir. Sadece minimum düzeyde elektronik bilgisi gereklidir!
Gereçler:
1. Adım: Motivasyon
Basit bir ifadeyle, düşünebiliriz ki Voltaj (veya daha spesifik olarak, potansiyel fark) bir devrede enerji kaynağı olarak. Yükünüz ne olursa olsun (iPhone, hoparlörler vb.), Çalışması için voltaj sağlamanız gerekir.
Gerilim kaynağınız olduğunu söyleyin, ancak ayarlanabilir değildir ve yükünüz daha küçük bir voltaj gerektirir. Bunu düzeltmenin en kolay yolu, bir voltaj bölücü. Gerilim bölücülerinin nasıl çalıştığını biliyorsanız, elektronik devrelerin ne kadarının çalıştığını bileceksiniz!
Adım 2: Gerilim Bölücü Nasıl Çalışır - Bir Örnek
Voltaj bölücü, giriş voltajının bir kısmını çıkararak çalışır. Bu fraksiyon iki direnç arasındaki ilişki tarafından belirlenir. Kirchoff’un Yasaları bize, bazı giriş gerilimi Vin ve iki direnç R1 ve R2'den oluşan bir devrede, R2 boyunca yayılan gerilimin olacağını söyleyin.
Vin * R2 / (R1 + R2) .
Eğer yükümüzü R2'ye paralel olarak bağlarsak, R1 ve R2 değerlerinin iyi bir seçimiyle ne olursa olsun voltajı (Vin'den daha az) verebiliriz.
Örneğin, Vin 15 Volt ise ve R1 ve R2 her ikisi de 100 ohm ise (ekteki dosyadaki gibi) Voltaj divider.pdf ), Vout = 15 * (100) / (200) = 7.5 V. Böylece 15 voltluk sabit bir kaynaktan 7.5 Volt'luk bir çıktı elde edebiliriz!
Adım 3: Gerilim Ayırıcılar Olarak Gerilim Bölücülerindeki Sorunlar (veya Saglamaya Giriş)
Thevenin direnci Gerilim bölücünün (bir gerilim kaynağının iç direnci olduğunu düşünebiliriz)
R1R2 / (R1 + R2) .
Sadece bir voltaj bölücü oluşturmak ve bunu bir voltaj kaynağı olarak kullanmak yeterince kolay olsa da, büyük bir problemle karşı karşıyayız. Yük üzerindeki gerçek voltaj, yük direncine bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.
Gerilimin yük direncine bağlı olması, sarkmabir voltaj kaynağı için istenmez. İdeal olarak, direnci ne olursa olsun, yük boyunca sabit bir voltaj olacaktı. Bununla birlikte, bir yükü bağladığımızda, yük direncini ve R2'yi paralel olarak düşünmeliyiz. Bu dirençleri eklemek için denklemi takip etmeniz yeterlidir.
1 / Req = 1 / R2 + 1 / R3 ,
burada 1 / R3, yükün direncidir. Bu, gerçek voltaj bölücüsünü oluşturan bu iki rezistörün eşdeğer direnci olduğundan, ikimizin direncini birlikte eklememize izin verir. İkisini göz önünde bulundurarak, bir gerilim bölücünün küçük bir yükle ne kadar sarkabileceğinin bir örneğini görelim.
Diyelim ki eskisi gibi aynı direnç var. Ancak bu sefer 10 ohm yük katacağız. 100 ohm'a eşit voltaj bölücüsündeki ikinci direnç yerine, paralel direnci hesaba katmalı ve Req'i direncimiz olarak kullanmalıyız.
Paralel olarak 10 ohm ve 100 ohm dirençle eşdeğer direnç 9.09 ohm'dur (1/10 + 1/100 = .11, 1 / .11 = 9.09). Bu, voltaj bölücideki ikinci direnç olarak kullanıldığında, 9.09 / 109.09 * 15 = 1.25 V, istediğimiz 7.5 volttan daha düşük olan bir voltaj bölücü elde ediyoruz!
Sonunda arzuladığımız şey bir katı gerilim kaynağı veya hangi yük direncine bakılmaksızın gerilim çıkışını değiştirmeyen bir voltajdır.
Adım 4: Transistörler Sorunumuzu Çözüyor - Verici Takipçisi
Bu soruna iyi bir çözüm olarak adlandırılan özel bir devre olduğu ortaya çıktı. verici takipçisir. Verici takipçisi, giriş geriliminden (aynı kaynaktan gelebilir veya gelmeyebilir) oluşur. baz ve toplayıcı ne dediğimiz transistortransistörün çıkış voltajı (ve sonunda yükümüz) emitör.
Transistörlerle çalışırken bilmeniz gereken iki ana kural vardır.
1. Verici voltajı her zaman taban voltajı eksi 0,6 V düşüş olacaktır (bu, tabanı vericiye bağlayan diyot içindir).
2. Vericiden gelen akım, daima tabandan gelen akımdan 100 kat daha büyük olan kollektördeki akıma eşittir. ( Bununla ilgili bazı sınırlamalar var: kolektör kaynağı akımı bu seviyede tutmak için yeterli voltajı atamazsa, yükünüz vermeye çalıştığınız voltajı almaz. Ayrıca, kollektörden gelen voltaj daima tabandaki voltajdan yaklaşık 0,2 V daha yüksek olmalıdır. Aksi takdirde, transistör kırılır.)
İlk bakışta, verici izleyici işe yaramaz bir devre gibi görünüyor. Çıkış gerilimimiz basitçe giriş gerilimimizdir, eksi transistörden geçerken kaybettiğimiz 0.6 Volt.
Bununla birlikte, verici takipçisi, voltaj kaynağımızı “sertleştirmek” için çok yararlı olabilir (yani, sarkmayı azaltma). İdeal olarak, bir voltaj kaynağının iç direnci minimumdur ve yük direncimiz maksimumdur. Bunu, büyük dirençli yükleri “beğenen” ve düşük iç dirençli voltaj kaynaklarını “beğenen” yükler olarak düşünebiliriz.
Verici ve taban arasındaki akımdaki ~ 100 fark faktörü, gerilim kaynağımızın direncinin (bizim durumumuzda gerilim bölücümüzün Thevenin direnci denen bir şey olduğu) yükümüze ~ 100 kat daha küçük görünmesi anlamına gelir; sarkık sorunumuzla!
Önceki örneğimizi tekrar gözden geçirelim, ancak şimdi verici izleyici voltaj kaynağımızı kullanarak. Sonra Vout = Vin * (Rload) / (Rload + Rth / 100) = 15 * (10) / (10 + 50/100) = 15 * (10) / (10,5) = 14,28 V
Adım 5: Çok İyi Bir Gerilim Kaynağı (veya Çok Daha İyi Bir Şeyde)
Burada görüntülenen bu devre, 25 mA olan yük üzerinden geçen azami akımda sadece% 5 sarkacak olan sert bir 5V akım verecek bir devredir. Bunlar genellikle güç alacağınız çoğu devre için iyi sayılardır ve sayılar ihtiyaçlarınıza göre değiştirilebilir. Yayıcıdan çıkan ikinci direnç, yükün patlamasını önleyecektir. İkinci direncin tasarımınızı etkilemesini önlemek için, bu direnci yükün direncinden önemli ölçüde daha yüksek tutmak istiyorsunuz (eğer mantıklı değilse, paralel direnç denklemlerine bakın).
