Электроника:Эксперименты/Дискретные полупроводниковые схемы/JFET – регулятор тока: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Нет описания правки
Нет описания правки
Строка 7: Строка 7:
== Оборудование и материалы ==
== Оборудование и материалы ==


*Один полевой транзистор с N-канальным переходом, рекомендуется модель 2N3819 или J309 (в каталоге Radio Shack для №276-2035 указана модель 2N3819)
*Один [[полевой транзистор с N-канальным переходом]], рекомендуется модель [[2N3819]] или [[J309]] (в каталоге Radio Shack для №276-2035 указана модель [[2N3819]])
*Две 6-вольтовые батареи
*Две 6-вольтовые батареи
*Один потенциометр на 10 кОм, однооборотный, с линейным конусом (каталог Radio Shack №271-1715)
*Один [[потенциометр]] на [[10 кОм]], однооборотный, с линейным конусом (каталог Radio Shack №271-1715)
*Один резистор 1 кОм
*Один [[резистор]] [[1 кОм]]
*Один резистор 10 кОм
*Один [[резистор]] [[10 кОм]]
*Три резистора 1,5 кОм
*Три [[резистор]]а [[1,5 кОм]]


Для этого эксперимента вам понадобится N-канальный JFET, а не P-канальный!
Для этого эксперимента вам понадобится [[N-канальный JFET]], а не P-канальный!


Имейте в виду, что не все транзисторы имеют одинаковые обозначения выводов, даже если они имеют одинаковый внешний вид. Это будет определять, как вы будете соединять транзисторы вместе и с другими компонентами, поэтому обязательно ознакомьтесь со спецификацией (техническим описанием компонента), которые легко получить на веб-сайте производителя.
Имейте в виду, что не все [[транзистор]]ы имеют одинаковые обозначения выводов, даже если они имеют одинаковый внешний вид. Это будет определять, как вы будете соединять [[транзистор]]ы вместе и с другими [[компонент]]ами, поэтому обязательно ознакомьтесь со спецификацией (техническим описанием [[компонент]]а), которые легко получить на [[веб-сайт]]е производителя.


И помните, что на упаковке транзистора и даже в техническом паспорте могут быть указаны неправильные схемы идентификации клемм! Настоятельно рекомендуется дважды проверить идентичность контактов с помощью функции проверки диодов вашего мультиметра.
И помните, что на упаковке [[транзистор]]а и даже в техническом паспорте могут быть указаны неправильные схемы идентификации клемм! Настоятельно рекомендуется дважды проверить идентичность контактов с помощью функции проверки [[диод]]ов вашего [[мультиметр]]а.


Для получения подробной информации о том, как идентифицировать выводы полевых транзисторов с помощью мультиметра, обратитесь к главе 5 «[[Электроника:Полупроводники/Полевые транзисторы|Полевые транзисторы]]» тома «Полупроводники» (том III) этой серии книг.
Для получения подробной информации о том, как идентифицировать выводы [[полевых транзисторов]] с помощью [[мультиметр]]а, обратитесь к главе 5 «[[Электроника:Полупроводники/Полевые транзисторы|Полевые транзисторы]]» тома «Полупроводники» (том III) этой серии книг.


== Ссылки по теме ==
== Ссылки по теме ==
Строка 28: Строка 28:
== Цели эксперимента ==
== Цели эксперимента ==


*Научиться использовать JFET в качестве регулятора тока
*Научиться использовать [[JFET]] в качестве регулятора тока
*Увидеть, как JFET относительно невосприимчив к изменениям температуры
*Увидеть, как [[JFET]] относительно невосприимчив к изменениям температуры


== Принципиальная схема ==
== Принципиальная схема ==
Строка 41: Строка 41:
== Ход эксперимента ==
== Ход эксперимента ==


Ранее в этой главе вы видели, как пара биполярных переходных транзисторов (BJT) может быть использована для формирования токового зеркала, при этом один транзистор будет пытаться поддерживать проходящий через него такой же ток, как если бы уровень тока другого устанавливается за счёт переменного сопротивления. Эта схема выполняет ту же задачу регулирования тока, но использует полевой транзистор с одним переходом (JFET) вместо двух биполярных транзисторов.
Ранее в этой главе вы видели, как пара [[биполярных переходных транзисторов]] ([[BJT]]) может быть использована для формирования токового зеркала, при этом один [[транзистор]] будет пытаться поддерживать проходящий через него такой же ток, как если бы уровень тока другого устанавливается за счёт переменного сопротивления. Эта схема выполняет ту же задачу регулирования тока, но использует [[полевой транзистор с одним переходом]] ([[JFET]]) вместо двух [[биполярных транзисторов]].


Два последовательных резистора R<sub>Установл.</sub> и R<sub>Огр.</sub> устанавливают точку регулирования тока, в то время как нагрузочные резисторы и контрольные точки между ними служат только для демонстрации постоянного тока, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Чтобы начать эксперимент, прикоснитесь испытательным щупом к контрольной точке КТ<sub>4</sub> и отрегулируйте потенциометр по его диапазону хода.
Два последовательных [[резистор]]а R<sub>Установл.</sub> и R<sub>Огр.</sub> устанавливают точку регулирования тока, в то время как [[нагрузочные резисторы]] и контрольные точки между ними служат только для демонстрации постоянного тока, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Чтобы начать эксперимент, прикоснитесь испытательным щупом к контрольной точке КТ<sub>4</sub> и отрегулируйте [[потенциометр]] по его диапазону хода.


Вы должны увидеть небольшой изменяющийся ток, указанный вашим амперметром, когда вы перемещаете механизм потенциометра: не более нескольких миллиампер. Оставьте потенциометр установленным в положение, дающее круглое число миллиампер, и переместите чёрный тестовый щуп измерителя в положение КТ<sub>3</sub>.
Вы должны увидеть небольшой изменяющийся ток, указанный вашим [[амперметр]]ом, когда вы перемещаете механизм [[потенциометр]]а: не более нескольких миллиампер. Оставьте [[потенциометр]] установленным в положение, дающее круглое число [[миллиампер]], и переместите чёрный тестовый щуп измерителя в положение КТ<sub>3</sub>.


Текущая индикация должна быть почти такой же, как и раньше. Переместите щуп на КТ<sub>2</sub>, затем на КТ<sub>1</sub>. Опять же, вы должны увидеть почти неизменную величину тока.
Текущая индикация должна быть почти такой же, как и раньше. Переместите щуп на КТ<sub>2</sub>, затем на КТ<sub>1</sub>. Опять же, вы должны увидеть почти неизменную величину тока.


Попробуйте установить потенциометр в другое положение, дающее другую индикацию тока, и коснитесь чёрным щупом мультиметра контрольных точек с КТ<sub>1</sub> по КТ<sub>4</sub>, отмечая стабильность показаний тока при изменении сопротивления нагрузки. Это демонстрирует токорегулирующее поведение этой схемы.
Попробуйте установить [[потенциометр]] в другое положение, дающее другую индикацию тока, и коснитесь чёрным щупом [[мультиметр]]а контрольных точек с КТ<sub>1</sub> по КТ<sub>4</sub>, отмечая стабильность показаний тока при изменении сопротивления нагрузки. Это демонстрирует токорегулирующее поведение этой схемы.


КТ<sub>5</sub> на конце резистора 10 кОм предназначен для внесения большого изменения сопротивления нагрузки. Подключение чёрного щупа вашего амперметра к этой контрольной точке даёт комбинированное сопротивление нагрузки 14,5 кОм, что будет слишком большим сопротивлением для транзистора, чтобы поддерживать максимальный регулируемый ток.
КТ<sub>5</sub> на конце [[резистор]]а [[10 кОм]] предназначен для внесения большого изменения сопротивления нагрузки. Подключение чёрного щупа вашего [[амперметр]]а к этой контрольной точке даёт комбинированное сопротивление нагрузки 14,5 кОм, что будет слишком большим сопротивлением для [[транзистор]]а, чтобы поддерживать максимальный регулируемый ток.


Чтобы убедиться в том, что я здесь описываю, прикоснитесь чёрным щупом к КТ<sub>1</sub> и отрегулируйте потенциометр на максимальный ток. Теперь переместите чёрный тестовый щуп на КТ<sub>2</sub>, затем на КТ<sub>3</sub>, затем на КТ<sub>4</sub>.
Чтобы убедиться в том, что я здесь описываю, прикоснитесь чёрным щупом к КТ<sub>1</sub> и отрегулируйте [[потенциометр]] на максимальный ток. Теперь переместите чёрный тестовый щуп на КТ<sub>2</sub>, затем на КТ<sub>3</sub>, затем на КТ<sub>4</sub>.


Для всех этих положений контрольной точки ток будет оставаться приблизительно постоянным. Однако, когда вы прикасаетесь чёрным щупом к КТ<sub>5</sub>, ток резко падает. Почему? Потому что при таком уровне сопротивления нагрузки падение напряжения на транзисторе недостаточно для поддержания регулирования.
Для всех этих положений контрольной точки ток будет оставаться приблизительно постоянным. Однако, когда вы прикасаетесь чёрным щупом к КТ<sub>5</sub>, ток резко падает. Почему? Потому что при таком уровне сопротивления нагрузки падение напряжения на [[транзистор]]е недостаточно для поддержания регулирования.


Другими словами, транзистор будет насыщаться, поскольку он пытается обеспечить больший ток, чем позволяет сопротивление цепи. Переместите чёрный тестовый щуп обратно к КТ<sub>1</sub> и отрегулируйте потенциометр на минимальный ток.
Другими словами, [[транзистор]] будет насыщаться, поскольку он пытается обеспечить больший ток, чем позволяет сопротивление цепи. Переместите чёрный тестовый щуп обратно к КТ<sub>1</sub> и отрегулируйте [[потенциометр]] на минимальный ток.


Теперь коснитесь чёрным тестовым щупом КТ<sub>2</sub>, затем КТ<sub>3</sub>, затем КТ<sub>4</sub> и, наконец, КТ<sub>5</sub>. Что вы заметили в текущей индикации во всех этих точках? Когда точка регулирования тока настроена на меньшее значение, транзистор способен поддерживать регулирование в гораздо большем диапазоне сопротивления нагрузки.
Теперь коснитесь чёрным тестовым щупом КТ<sub>2</sub>, затем КТ<sub>3</sub>, затем КТ<sub>4</sub> и, наконец, КТ<sub>5</sub>. Что вы заметили в текущей индикации во всех этих точках? Когда точка регулирования тока настроена на меньшее значение, [[транзистор]] способен поддерживать регулирование в гораздо большем диапазоне сопротивления нагрузки.


Важное предостережение относительно схемы токового зеркала BJT заключается в том, что оба транзистора должны иметь одинаковую температуру, чтобы два тока были равными. Однако в этой схеме температура транзистора практически не имеет значения.
Важное предостережение относительно схемы токового зеркала [[BJT]] заключается в том, что оба [[транзистор]]а должны иметь одинаковую температуру, чтобы два тока были равными. Однако в этой схеме температура [[транзистор]]а практически не имеет значения.


Попробуйте зажать транзистор между пальцами, чтобы нагреть его, отметив ток нагрузки амперметром. Попробуйте потом охладить его, подув на него.
Попробуйте зажать [[транзистор]] между пальцами, чтобы нагреть его, отметив ток нагрузки [[амперметр]]ом. Попробуйте потом охладить его, подув на него.


Не только устраняется требование согласования транзисторов (из-за использования всего одного транзистора), но и тепловые эффекты практически исключаются благодаря относительной термостойкости полевого транзистора. Такое поведение также делает полевые транзисторы невосприимчивыми к тепловому разгону; и это решающее преимущество перед биполярными транзисторами.
Не только устраняется требование согласования [[транзистор]]ов (из-за использования всего одного [[транзистор]]а), но и тепловые эффекты практически исключаются благодаря относительной термостойкости [[полевого транзистора]]. Такое поведение также делает [[полевые транзисторы]] невосприимчивыми к тепловому разгону; и это решающее преимущество перед [[биполярными транзисторами]].


Интересным применением этой схемы регулятора тока является так называемый диод постоянного тока. Описанный в главе «[[Электроника:Полупроводники/Диоды и выпрямители|Диоды и выпрямители]]» тома III «Полупроводники», этот диод на самом деле вовсе не является устройством с P-N-переходом. Вместо этого это JFET с фиксированным сопротивлением, подключённым между клеммами затвора и истока:
Интересным применением этой схемы регулятора тока является так называемый [[диод]] постоянного тока. Описанный в главе «[[Электроника:Полупроводники/Диоды и выпрямители|Диоды и выпрямители]]» тома III «Полупроводники», этот диод на самом деле вовсе не является устройством с P-N-переходом. Вместо этого это [[JFET]] с фиксированным сопротивлением, подключённым между клеммами [[затвор]]а и [[исток]]а:


[[File:VI-5_15_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' JFET с фиксированным сопротивлением.|alt=Рис. 3. JFET с фиксированным сопротивлением.]]
[[File:VI-5_15_3.png|400px|center|thumb|'''Рис. 3.''' JFET с фиксированным сопротивлением.|alt=Рис. 3. JFET с фиксированным сопротивлением.]]


Обычный диод с P-N-переходом включён последовательно с JFET для защиты транзистора от повреждения от напряжения обратного смещения, но в остальном функция регулирования тока этого устройства полностью обеспечивается полевым транзистором.
Обычный диод с [[P-N-переходом]] включён последовательно с [[JFET]] для защиты [[транзистор]]а от повреждения от напряжения обратного смещения, но в остальном функция регулирования тока этого устройства полностью обеспечивается [[полевым транзистором]].


== Компьютерное моделирование ==
== Компьютерное моделирование ==


Схема с номерами узлов SPICE:
Схема с номерами узлов [[SPICE]]:


[[File:VI-5_15_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.|alt=Рис. 4. Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.]]
[[File:VI-5_15_4.png|400px|center|thumb|'''Рис. 4.''' Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.|alt=Рис. 4. Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.]]
Строка 83: Строка 83:
{{Блок/Инфо2|Список связей SPICE|JFET current regulator * JFET регулятор тока<br />vsource 1 0<br />rload 1 2 4.5k<br />j1 2 0 3 mod1<br />rlimit 3 0 1k<br />.model mod1 njf<br />.dc vsource 6 12 0.1<br />.plot dc i(vsource)<br />.end}}
{{Блок/Инфо2|Список связей SPICE|JFET current regulator * JFET регулятор тока<br />vsource 1 0<br />rload 1 2 4.5k<br />j1 2 0 3 mod1<br />rlimit 3 0 1k<br />.model mod1 njf<br />.dc vsource 6 12 0.1<br />.plot dc i(vsource)<br />.end}}
   
   
SPICE не позволяет изменять значения сопротивления, поэтому, чтобы продемонстрировать регулировку тока этой схемы в широком диапазоне условий, я решил изменять напряжение источника от 6 до 12 вольт с шагом 0,1 вольт. При желании вы можете установить для R<sub>Нагрузка</sub> ('''rload''') разные значения сопротивления и убедиться, что ток в цепи остаётся постоянным.
[[SPICE]] не позволяет изменять значения сопротивления, поэтому, чтобы продемонстрировать регулировку тока этой схемы в широком диапазоне условий, я решил изменять напряжение источника от 6 до 12 вольт с шагом 0,1 вольт. При желании вы можете установить для R<sub>Нагрузка</sub> ('''rload''') разные значения сопротивления и убедиться, что ток в цепи остаётся постоянным.


При значении R<sub>Огр.</sub> ('''rlimit''') 1 кОм регулируемый ток составит 291,8 мкА. Это значение тока, скорее всего, не будет таким же, как ваш фактический ток цепи, из-за различий в параметрах JFET.
При значении R<sub>Огр.</sub> ('''rlimit''') 1 кОм регулируемый ток составит 291,8 мкА. Это значение тока, скорее всего, не будет таким же, как ваш фактический ток цепи, из-за различий в параметрах [[JFET]].
Многие производители указывают параметры модели SPICE для своих транзисторов, которые можно ввести в строке '''.model''' списка связей для более точного моделирования схемы.
Многие производители указывают параметры модели [[SPICE]] для своих [[транзистор]]ов, которые можно ввести в строке '''.model''' списка связей для более точного моделирования схемы.


=См.также=
=См.также=

Версия от 09:28, 25 июня 2022

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


JFET – регулятор тока[1]

Оборудование и материалы

Для этого эксперимента вам понадобится N-канальный JFET, а не P-канальный!

Имейте в виду, что не все транзисторы имеют одинаковые обозначения выводов, даже если они имеют одинаковый внешний вид. Это будет определять, как вы будете соединять транзисторы вместе и с другими компонентами, поэтому обязательно ознакомьтесь со спецификацией (техническим описанием компонента), которые легко получить на веб-сайте производителя.

И помните, что на упаковке транзистора и даже в техническом паспорте могут быть указаны неправильные схемы идентификации клемм! Настоятельно рекомендуется дважды проверить идентичность контактов с помощью функции проверки диодов вашего мультиметра.

Для получения подробной информации о том, как идентифицировать выводы полевых транзисторов с помощью мультиметра, обратитесь к главе 5 «Полевые транзисторы» тома «Полупроводники» (том III) этой серии книг.

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Научиться использовать JFET в качестве регулятора тока
  • Увидеть, как JFET относительно невосприимчив к изменениям температуры

Принципиальная схема

Рис. 1. Схематическая диаграмма: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.
Рис. 2. Иллюстрация: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.

Ход эксперимента

Ранее в этой главе вы видели, как пара биполярных переходных транзисторов (BJT) может быть использована для формирования токового зеркала, при этом один транзистор будет пытаться поддерживать проходящий через него такой же ток, как если бы уровень тока другого устанавливается за счёт переменного сопротивления. Эта схема выполняет ту же задачу регулирования тока, но использует полевой транзистор с одним переходом (JFET) вместо двух биполярных транзисторов.

Два последовательных резистора RУстановл. и RОгр. устанавливают точку регулирования тока, в то время как нагрузочные резисторы и контрольные точки между ними служат только для демонстрации постоянного тока, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Чтобы начать эксперимент, прикоснитесь испытательным щупом к контрольной точке КТ4 и отрегулируйте потенциометр по его диапазону хода.

Вы должны увидеть небольшой изменяющийся ток, указанный вашим амперметром, когда вы перемещаете механизм потенциометра: не более нескольких миллиампер. Оставьте потенциометр установленным в положение, дающее круглое число миллиампер, и переместите чёрный тестовый щуп измерителя в положение КТ3.

Текущая индикация должна быть почти такой же, как и раньше. Переместите щуп на КТ2, затем на КТ1. Опять же, вы должны увидеть почти неизменную величину тока.

Попробуйте установить потенциометр в другое положение, дающее другую индикацию тока, и коснитесь чёрным щупом мультиметра контрольных точек с КТ1 по КТ4, отмечая стабильность показаний тока при изменении сопротивления нагрузки. Это демонстрирует токорегулирующее поведение этой схемы.

КТ5 на конце резистора 10 кОм предназначен для внесения большого изменения сопротивления нагрузки. Подключение чёрного щупа вашего амперметра к этой контрольной точке даёт комбинированное сопротивление нагрузки 14,5 кОм, что будет слишком большим сопротивлением для транзистора, чтобы поддерживать максимальный регулируемый ток.

Чтобы убедиться в том, что я здесь описываю, прикоснитесь чёрным щупом к КТ1 и отрегулируйте потенциометр на максимальный ток. Теперь переместите чёрный тестовый щуп на КТ2, затем на КТ3, затем на КТ4.

Для всех этих положений контрольной точки ток будет оставаться приблизительно постоянным. Однако, когда вы прикасаетесь чёрным щупом к КТ5, ток резко падает. Почему? Потому что при таком уровне сопротивления нагрузки падение напряжения на транзисторе недостаточно для поддержания регулирования.

Другими словами, транзистор будет насыщаться, поскольку он пытается обеспечить больший ток, чем позволяет сопротивление цепи. Переместите чёрный тестовый щуп обратно к КТ1 и отрегулируйте потенциометр на минимальный ток.

Теперь коснитесь чёрным тестовым щупом КТ2, затем КТ3, затем КТ4 и, наконец, КТ5. Что вы заметили в текущей индикации во всех этих точках? Когда точка регулирования тока настроена на меньшее значение, транзистор способен поддерживать регулирование в гораздо большем диапазоне сопротивления нагрузки.

Важное предостережение относительно схемы токового зеркала BJT заключается в том, что оба транзистора должны иметь одинаковую температуру, чтобы два тока были равными. Однако в этой схеме температура транзистора практически не имеет значения.

Попробуйте зажать транзистор между пальцами, чтобы нагреть его, отметив ток нагрузки амперметром. Попробуйте потом охладить его, подув на него.

Не только устраняется требование согласования транзисторов (из-за использования всего одного транзистора), но и тепловые эффекты практически исключаются благодаря относительной термостойкости полевого транзистора. Такое поведение также делает полевые транзисторы невосприимчивыми к тепловому разгону; и это решающее преимущество перед биполярными транзисторами.

Интересным применением этой схемы регулятора тока является так называемый диод постоянного тока. Описанный в главе «Диоды и выпрямители» тома III «Полупроводники», этот диод на самом деле вовсе не является устройством с P-N-переходом. Вместо этого это JFET с фиксированным сопротивлением, подключённым между клеммами затвора и истока:

Рис. 3. JFET с фиксированным сопротивлением.
Рис. 3. JFET с фиксированным сопротивлением.

Обычный диод с P-N-переходом включён последовательно с JFET для защиты транзистора от повреждения от напряжения обратного смещения, но в остальном функция регулирования тока этого устройства полностью обеспечивается полевым транзистором.

Компьютерное моделирование

Схема с номерами узлов SPICE:

Рис. 4. Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.
Рис. 4. Схематическая диаграмма для SPICE: JFET-транзистор в качестве регулятора тока.

Список соединений (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

Список связей SPICE

JFET current regulator * JFET регулятор тока
vsource 1 0
rload 1 2 4.5k
j1 2 0 3 mod1
rlimit 3 0 1k
.model mod1 njf
.dc vsource 6 12 0.1
.plot dc i(vsource)
.end

SPICE не позволяет изменять значения сопротивления, поэтому, чтобы продемонстрировать регулировку тока этой схемы в широком диапазоне условий, я решил изменять напряжение источника от 6 до 12 вольт с шагом 0,1 вольт. При желании вы можете установить для RНагрузка (rload) разные значения сопротивления и убедиться, что ток в цепи остаётся постоянным.

При значении RОгр. (rlimit) 1 кОм регулируемый ток составит 291,8 мкА. Это значение тока, скорее всего, не будет таким же, как ваш фактический ток цепи, из-за различий в параметрах JFET. Многие производители указывают параметры модели SPICE для своих транзисторов, которые можно ввести в строке .model списка связей для более точного моделирования схемы.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - JFET Current Regulator
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Эксперименты/Дискретные_полупроводниковые_схемы/JFET_–_регулятор_тока&oldid=2301501