Podstawy elektroniki - niezbędnik każdego modera

Stabilizatory napięcia - co by wolty nie hasały.

Napięcie pochodzące np. z typowego zasilacza wtyczkowego jest niestabilizowane. Oznacza to, że występują w nim tętnienia, a napięcie wyjściowe zmniejsza się pod obciążeniem. Aby temu zapobiec stosuje się specjalne układy zwane stabilizatorami. Pamiętaj, że napięcie z zasilacza komputerowego jest już stabilizowane!

Jest wiele rodzajów stabilizatorów, mniej i bardziej skomplikowanych. Ja skupię się tu na najpopularniejszych, z trzema nóżkami, zamkniętych w obudowach TO220 i TO92. Stabilizatory rodziny 78xx dają na wyjściu napięcie z zakresu 3-24V zależnie od wybranego egzemplarza. Są to kompletne stabilizatory o dobrych parametrach, posiadające dodatkowo zabezpieczenia przeciwzwarciowe i termiczne.

Napięcie stabilizacji określa liczba xx więc np. stabilizator 7805 daje na wyjściu 5V. Stabilizator w obudowie TO220 ma w podstawowej wersji wydajność prądową 1A, natomiast stabilizatory w małych obudowach TO92 mają wydajność zaledwie do 100mA (patrz rysunek poniżej). Każdy stabilizator do poprawnego działania potrzebuje spadku napięcia rzędu 1,2-2V czyli, aby otrzymać 5V minimalne napięcie na wejściu to 7V!

Stabilizatory tej rodziny stabilizują "plusa" czyli dodatnią szynę zasilania. Każdy z nich ma swój analogiczny odpowiednik 79xx stabilizujący "minusa" czyli masę. W naszych zastosowaniach jest całkowicie obojętne, którego stabilizatora użyjemy, czy na "+" czy na "-", ale popularniejsze są 78xx, czyli te na "+".
Zawsze stosuj kondensatory widoczne na schemacie. Filtrują one napięcie, zapewniając prawidłową pracę stabilizatora (zapobiegają jego wzbudzaniu).

Często moder głowi się jak regulować napięcie np. na wentylatorze. Świetnie nadają się do tego stabilizatory LM317 o regulowanym napięciu wyjściowym. Podobnie jak stabilizatory 78xx układ ten ma 3 nóżki (ale inaczej podłączone!). O wartości napięcia wyjściowego decyduje stosunek rezystorów R1 i R2. R1 powinien mieć wartość z zakresu 130...470om. W roli R2 można zastosować zwykły rezystor, na stałe ustalając napięcie wyjściowe lub też potencjometr, co umożliwi nam regulację napięcia wyjściowego. Zalecane jest, by rezystor R1 miał wartość 130om, jednak w przypadku, gdy stabilizator będzie stale obciążony prądem większym niż 10mA, to możemy zwiększyć jego wartość do 470om i wtedy wykorzystać jako R2 popularny potencjometr 10kom.

Jeśli w roli R1 zastosujemy termistor, to uzyskamy układ sterujący wentylatorem w zależności od temperatury. Poniżej przykładowy schemat pochodzący ze strony low-noise.de.

Układy scalone - półprzewodów całe stadko.

I tak oto dochodzimy do całego sensu dzisiejszej elektroniki, czyli do układów scalonych (zwanych scalakami, kostkami, chipami itp. itd.). Nie sposób wymienić wszystkich typów i zastosowań. Istnieją układy naprawdę do wszystkiego, wykonane z rozmaitych elementów w różnych technologiach i zamknięte w najróżniejszych obudowach. Ponieważ ma to być poradnik dla początkujących, którzy najprawdopodobniej będą wykonywać układy elektroniczne ze schematów, opiszę tylko pokrótce układy CMOS serii 4xxx (czy jak kto woli 4000).

Układy scalone CMOS 4xxx, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystują technologię CMOS czyli są zbudowane z tranzystorów MOS zarówno N jak i P. Są to układy cyfrowe charakteryzujące się niskim poborem prądu, ale też w podstawowej wersji stosunkowo niedużą prędkością. Są jednak bardzo wygodne ze względu na szeroki zakres napięć zasilania przy jakich mogą pracować (typowo 3V...18V) i na typowe obudowy DIL w jakich są produkowane. Obudowy DIL, czyli Dual In Line, są bardzo popularne i łatwo do nich dostać podstawki (podstawka pod układ scalony to element wlutowywany w płytkę, a następnie w nią dopiero wkłada się scalaka, dzięki temu nie uszkodzi się go podczas lutowania i można go w każdej chwili zdemontować i wymienić gdyby nastąpiła jakaś awaria).

Obok symbolu DIL zawsze stoi liczba mówiąca o ilości nóżek w układzie. Na przykład układ w obudowie DIL14 to układ scalony z dwoma rzędami nóżek po 7 w każdym. Tyle właśnie nóżek ma między innymi kostka 4093. Nie będę opisywać jej działania, powiem tylko, że jest często stosowana i zawiera 4 dwuwejściowe bramki NAND z histerezą - nie ważne ;-), wybrałem ją tylko dla przykładu.

Jak nie trudno zauważyć, obudowa DIL ma z jednej strony półkoliste wycięcie. Patrząc od góry, wycięcie to jest po lewej stronie - dzięki niemu możemy prawidłowo ponumerować wyprowadzenia układu. Pierwszą nóżką jest zawsze lewa dolna, a ostatnią lewa górna (patrz rys. powyżej). W układach serii 4XXX zasilanie jest prawie zawsze podłączane "na ukos" kostki, minus na ostatniej nóżce w dolnym rzędzie a plus do ostatniej ogólnie (czyli pierwszej w górnym - licząc od lewej strony). W przypadku układu 4093 są to jak widać wyprowadzenia 7 i 14. Pozostałe wyprowadzenia to różne wejścia i wyjścia.

Ponieważ ja sam bardzo często stosuję układy tej serii i często pojawiają się one na moich schematach wspomnę jeszcze o jednej ważnej sprawie. W układach CMOS nie można pozostawiać nie podłączonych wejść (wyjścia mogą sobie "wisieć"). Jeżeli któregoś nie będziemy wykorzystywać należy je bezwzględnie podłączyć do zasilania, plusa lub minusa - obojętnie (rys. a). Jeśli tego nie zrobimy nic się nie spali, ale układ może działać nieprawidłowo. Czasem któreś z wejść jest połączone np. z przyciskiem, który tylko czasem podłącza je do plusa lub masy. W takim przypadku łączymy daną nóżkę z przeciwnym niż przycisk biegunem zasilania przez opornik 100kom i wszystko gra (rys. b).