En qualsevol circuit electrònic, ens trobem amb dos tipus de components electrònics: un que respon al flux de energia elèctrica i emmagatzema o dissipa energia. Aquests són els components passius. Poden ser components lineals amb una resposta lineal a l’energia elèctrica o components no lineals amb una resposta no lineal a l’energia elèctrica.

Un que subministra energia o controla el flux d’energia. Aquests són els components actius. Requereixen que s’activi una font d’energia externa i s’utilitzen generalment per amplificar un senyal elèctric. Vegem tots els components amb detall.

3 components lineals passius:

Resistència: Una resistència és un component electrònic que s’utilitza per resistir el flux de corrent i provocar una reducció del potencial. Consisteix en un component conductor baix unit per cables conductors als dos extrems. Quan el corrent flueix a través de la resistència, l’energia elèctrica és absorbida per la resistència i es dissipa en forma de calor. La resistència ofereix així una resistència o oposició al flux de corrent. La resistència es dóna com

R = V / I, on V és la caiguda de tensió a través de la resistència i I és el corrent que circula per la resistència. El poder dissipat ve donat per:

P = VI.

Lleis de la resistència:

La resistència 'R' que ofereix un material depèn de diversos factors

Varia directament per la seva longitud, l
Varia inversament en la seva àrea de secció transversal, A
Depèn de la naturalesa del material especificat per la seva resistivitat o resistència específica, ρ
També depèn de la temperatura
Suposant que la temperatura és constant, la resistència (R) es pot expressar com R = ρl / A, on R és resistència en ohms (Ω), l és la longitud en metres, A és una àrea en metres quadrats i ρ és específica Resistència en Ω-mts

El valor d’una resistència es calcula en funció de la seva resistència. La resistència és l’oposició al flux de corrent.

Dos mètodes per mesurar els valors de resistència:

Utilitzant el codi de color: cada resistència consta d’una banda de 4 o 5 colors a la seva superfície. Els primers tres (dos) colors representen el valor de la resistència, mentre que el 4^th(tercer) color representa el valor multiplicador i l'últim representa la tolerància.
Ús del multímetre: una manera senzilla de mesurar la resistència és fer servir un multímetre per mesurar el valor de la resistència en ohms.

Resistències en circuits electrònics

2 tipus de resistències:

Resistències fixes : Resistències amb un valor de resistència fix i que s’utilitzen per proporcionar una oposició al flux de corrent.
- Poden ser resistències de composició de carboni que es componen d’una barreja de carboni i ceràmica.
- Poden ser resistències de pel·lícules de carboni que consisteixen en pel·lícules de carboni dipositades sobre un substrat aïllant.
Una resistència de carboni
- Poden ser resistències de pel·lícules metàl·liques que consisteixen en petites varetes de ceràmica recobertes amb òxid de metall o metall, i el valor de la resistència està controlat pel gruix del recobriment.
Resistències metàl·liques
- Poden ser una resistència enrotllada per filferro que consisteix en un aliatge embolicat al voltant d’una barra de ceràmica i aïllat.
- Poden ser resistències de muntatge superficial que consisteix en material resistiu com l'òxid d'estany dipositat sobre un xip ceràmic.
Resistències variables : Proporcionen una variació del seu valor de resistència. Generalment s’utilitzen en la divisió de tensió. Poden ser potenciòmetres o presets. La resistència es pot variar controlant el moviment del netejador. La resistència variable o resistència variable, que consta de tres connexions. S’utilitza generalment com a divisor de tensió ajustable. És una resistència amb un element mòbil posicionat per un pom o palanca manual. L'element mòbil també s'anomena netejador, ja que crea un contacte amb una cinta resistiva en qualsevol punt seleccionat pel control manual.

Potenciòmetre

El potenciòmetre divideix el voltatge en diferents proporcions segons les seves posicions mòbils. S’utilitza en diferents circuits on necessitem menys tensió que la tensió de la font.

Aplicació pràctica de resistències variables:

De vegades és necessari dissenyar un circuit de polarització de CC variable que ha de ser capaç d’obtenir amb molta precisió una tensió específica per dir d’1,5 volts. Per tant, es tria un divisor de potencial amb una resistència variable que es pot variar el voltatge d’1 volt a 2 volts d’una bateria de 12 volts de corrent continu. No de 0 a 2 volts, sinó d’1 a 2 volts per una raó específica. Es pot utilitzar un pot de 10 k a través de 12 volts de corrent continu i es pot obtenir aquest voltatge, però es fa molt difícil ajustar el pot com a angle d’arc complet d’uns 300 graus . Però si un segueix un circuit per sota, pot obtenir fàcilment aquesta tensió perquè hi ha 300 graus sencers disponibles per ajustar només 1 volt a 2 volts. Es mostra al circuit per sota d’1,52 volts. Així aconseguim una millor resolució. Aquestes resistències variables establertes en un moment s’anomenen predefinides.

Potenciòmetre Pràctic 3 Potenciòmetre Pràctic 1

Condensadors : Un condensador és un component passiu lineal que s’utilitza per emmagatzemar una càrrega elèctrica. Un condensador generalment proporciona reactància al flux de corrent. Un condensador consisteix en un parell d’elèctrodes entre els quals hi ha un material dielèctric aïllant.

El càrrec emmagatzemat ve donat per

Q = CV on C és la reactància capacitiva i V és la tensió aplicada. Atès que el corrent és la taxa de flux de càrrega. Per tant, el corrent a través d’un condensador és:

I = C dV / dt.

Quan un condensador està connectat en un circuit de corrent continu, o quan hi circula un corrent constant, que és constant amb el temps (freqüència zero), el condensador simplement emmagatzema tota la càrrega i s’oposa al flux de corrent. Així, un condensador bloqueja la CC.

Quan es connecta un condensador en un circuit de corrent altern, o hi circula un senyal variable de temps (amb freqüència diferent de zero), el condensador inicialment emmagatzema la càrrega i, posteriorment, ofereix una resistència al flux de càrrega. Per tant, es pot utilitzar com a limitador de tensió al circuit de corrent altern. La resistència que s’ofereix és proporcional a la freqüència del senyal.

2 tipus de condensadors

Condensadors fixos : Ofereixen una reactància fixa al flux de corrent. Poden ser el condensador Mica que consisteix en mica com a material aïllant. Poden ser condensadors ceràmics no polaritzats que consisteixen en plaques ceràmiques recobertes de plata. Poden ser condensadors d'electròlits que es polaritzen i s'utilitzen quan es requereix un alt valor de capacitat.

Condensadors fixos

Condensadors variables : Ofereixen una capacitat que es pot variar variant la distància entre les plaques. Poden ser condensadors de buit o condensadors de buit.

El valor de la capacitat es pot llegir directament al condensador o es pot descodificar mitjançant el codi donat. Per als condensadors ceràmics, l’1^cdues lletres denoten el valor de la capacitat. La tercera lletra indica el nombre de zeros i la unitat es troba a Pic Farad i la lletra indica el valor de tolerància.

Inductors : Un inductor és un component electrònic passiu que emmagatzema energia en forma de camp magnètic. Generalment consisteix en una bobina conductor, que ofereix una resistència a la tensió aplicada. Funciona sobre el principi bàsic de la llei d’inductància de Faraday, segons el qual es crea un camp magnètic quan el corrent flueix a través del fil i la força electromotriu desenvolupada s’oposa a la tensió aplicada. L’energia emmagatzemada ve donada per:

E = LI ^ 2. On L és la inductància mesurada en Henries i I és el corrent que hi circula.

Bobines inductores

Es pot utilitzar com a sufocador per oferir resistència a la tensió aplicada i emmagatzemar l'energia o utilitzar-se en combinació amb un condensador per formar un circuit sintonitzat, utilitzat per a oscil·lacions. Als circuits de corrent altern, la tensió condueix el corrent ja que la tensió imposada triga un temps a acumular el corrent a la bobina a causa de l'oposició.

2 components passius no lineals:

Diodes: Un díode és un dispositiu que restringeix el flux de corrent en una sola direcció. Un díode és generalment una combinació de dues regions dopades de manera diferent que formen una unió a la intersecció de manera que la unió controla el flux de càrrega a través del dispositiu.

6 tipus de díodes:

Diodo de connexió PN : Un díode d'unió PN simple consisteix en un semiconductor de tipus p muntat en un semiconductor de tipus n, de manera que es forma una unió entre els tipus p i n. Es pot utilitzar com un rectificador que permet el flux de corrent en una direcció mitjançant una connexió adequada.

Un díode de connexió PN

Diodo Zener : És un díode format per una regió p fortament dopada en comparació amb la regió n, de manera que no només permet el flux de corrent en un sentit, sinó que també permet el flux de corrent en sentit contrari, en aplicar una tensió suficient. Generalment s’utilitza com a regulador de tensió.

Un díode Zener

Diodo de túnel : És un díode de connexió PN fortament dopat on el corrent disminueix amb l’augment de la tensió cap endavant. L’amplada de la unió es redueix amb l’augment de la concentració d’impureses. Es fabrica a partir de germani o arseniur de gal.

Un díode de túnel

Díode emissor de llum : És un tipus especial de díode d'unió PN fabricat a partir de semiconductors com l'arseniur de gal, que emet llum quan s'aplica una tensió adequada. La llum emesa pel LED és monocromàtica, és a dir, d’un sol color, que correspon a una freqüència particular a la banda visible de l’espectre electromagnètic.

Un LED

Foto díode : És un tipus especial de díode d’unió PN la resistència del qual disminueix quan hi cau la llum. Consisteix en un díode d’unió PN col·locat dins d’un plàstic.

Un fotodiode

Interruptors : Els commutadors són dispositius que permeten el flux de corrent als dispositius actius. Són dispositius binaris que, quan estan completament engegats, permeten el flux de corrent i, quan estan completament apagats, bloquegen el flux de corrent. Pot ser un commutador senzill que pot ser un commutador de 2 o 3 contactes o un polsador.

2 components electrònics actius:

Transistors : Els transistors són dispositius que generalment transformen la resistència d'una part del circuit a una altra. Poden ser controlats per tensió o controlats per corrent. Un transistor pot funcionar com a amplificador o com a interruptor.

2 tipus de transistor:

BJT o transistor de connexió bipolar : Un BJT és un dispositiu controlat per corrent que consisteix en una capa de material semiconductor de tipus n intercalat entre dues capes de material semiconductor de tipus p. Consta de tres terminals: l’emissor, la base i el col·lector. La unió col·lector-base està menys dopada en comparació amb la unió emissor-base. La unió emissor-base està esbiaixada cap endavant mentre que la unió col·lector-base és esbiaixada inversament en el funcionament normal del transistor.

Un transistor de connexió bipolar

FET o transistor d'efecte de camp : Un FET és un dispositiu controlat per voltatge. Els contactes òhmics es prenen pels dos costats de la barra de tipus n. Consta de tres terminals: Gate, Drain i Source. La tensió aplicada a la font de la porta i al terminal de la font de drenatge controla el flux de corrent a través del dispositiu. Generalment és un dispositiu d'alta resistència. Pot ser JFET (transistor d’efecte de camp d’unió) que consisteix en un substrat de tipus n, al costat del qual es diposita una barra del tipus oposat o un MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) que consisteix en una capa aïllant d’òxid de silici entre el contacte metàl·lic de la porta i el substrat.

MOSFET

TRIACS o SCR : Un SCR o un rectificador controlat per silici és un dispositiu de tres terminals que s’utilitza generalment com a interruptor electrònica de potència . És una combinació de dos díodes esquena amb esquena que tenen 3 unions. El corrent a través del SCR flueix a causa de la tensió aplicada a l’ànode i el càtode i està controlada per la tensió aplicada a través del terminal Gate. També s’utilitza com a rectificador en circuits de corrent altern.

Un SCR

Aquests són, doncs, alguns dels components importants de qualsevol circuit electrònic. A part d’aquests components actius i passius, hi ha un component més, que és d’ús vital al circuit. Aquest és el circuit integrat.

Què és un circuit integrat?

Un CI DIP

Un circuit integrat és un xip o un microxip sobre el qual es fabriquen milers de transistors, condensadors i resistències. Pot ser un CI d'amplificador, un CI de temporitzador, un IC de generador de formes d'ona, un IC de memòria o un IC de microcontrolador. Pot ser un CI analògic amb una sortida variable contínua o un IC digital que funcioni en algunes capes definides. Els blocs fonamentals dels CI digitals són les portes lògiques.

Pot estar disponible en diferents paquets, com ara paquet dual in line (DIP) o Small Outline Package (SOP), etc.

Una aplicació pràctica de resistències - Divisors potencials

Els divisors de potencials s’utilitzen amb freqüència en circuits electrònics. Per tant, es vol que una comprensió completa dels mateixos ajudi en gran mesura al disseny de circuits electrònics. En lloc de derivar matemàticament les tensions aplicant la llei d’Ohm, l’exemple següent avaluant de manera proporcional, seria capaç d’obtenir ràpidament la tensió aproximada tot atenent a la naturalesa d’R + D del treball.

Quan hi ha dues resistències d’igual valor (per exemple, 6K ambdues per a R1 i R2) connectat a través d’un subministrament , el mateix corrent fluirà a través d’ells. Si es col·loca un comptador a través del subministrament que es mostra al diagrama, registrarà 12v pel que fa al sòl. Si el mesurador es col·loca entre el terra (0v) i el centre de les dues resistències, es llegirà 6v. El voltatge de la bateria es divideix a la meitat. Així, la tensió a través de R2 per a terra = 6v

Divisor potencial 1

De la mateixa manera

2. Si es canvien els valors de la resistència a 4K (R1) i 8K (R2), la tensió al centre serà de 8v per a terra.

Divisor potencial 2

3. Si es canvien els valors de la resistència a 8K (R1) i 4K (R2), la tensió al centre serà de 4v per a terra.

Divisor potencial 3

La tensió al centre està millor determinada per la proporció dels dos valors de la resistència, tot i que es pot seguir la llei d’Ohms per arribar al mateix valor. Case-1, la relació era de 6K: 6K = 1: 1 = 6v: 6v, Relació Case-2 4k: 8k = 1: 2 = 4v: 8v i Relació Case-3 8k: 4k = 2: 1 = 8v: 4v

Conclusió : -En un divisor de potencial, si es baixa el valor de la resistència superior, la tensió del centre augmenta (pel que fa a terra). Si es redueix el valor inferior de la resistència, la tensió del centre cau.

Matemàticament però el voltatge al centre sempre es pot determinar per la proporció dels dos valors de resistència que requereix molt de temps i que ve donada per la famosa fórmula de la llei d'Ohms V = IR

Vegem l'exemple-2

V = {tensió d'alimentació / (R₁+ R₂)} X R2

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

= (12/12000) x 8000

V = 8v