Электроника:Эксперименты/Введение/Обустраиваем домашнюю лабораторию

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

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


Обустраиваем домашнюю лабораторию[1]

Для создания схем, описанных в этом томе, вам понадобится небольшая рабочая зона, кое-какие инструменты, а также некоторое количество расходных материалов. В этом разделе описывается, из чего устроена лаборатория домашней электроники.

Рабочая зона

Рабочая зона должна состоять из большого верстака, как вариант – стеллажа или письменного стола (желательно деревянного) для сборки схем, с бытовой электроэнергией (120 вольт переменного тока), с лёгким доступом для питания паяльного оборудования, блоков питания и прочего испытательного оборудования. Недорогие столы, предназначенные для работы за компьютером, очень хорошо подходят для этой цели. Избегайте столов с металлическими поверхностями, так как электрическая проводимость металлической части создаёт как опасность поражения электрическим током, так и явную возможность непреднамеренного «короткого замыкания», возникающего из-за того, что компоненты схемы касаются металлической поверхности стола. Следует избегать виниловых и пластиковых поверхностей из-за их способности генерировать и накапливать большие статические электрические заряды, которые могут повредить чувствительные электронные компоненты. Кроме того, эти материалы легко плавятся под воздействием горячего паяльника и капель расплавленного припоя.

Если у вас нет верстака с деревянной поверхностью, можно превратить в него любой стол, положив сверху кусок фанеры. Если у вас достаточно навыков работы с деревообрабатывающими инструментами, вы можете собрать свой собственный стол, используя фанеру и доски 2×4.

Рабочее место должно быть хорошо освещено и удобно. У меня есть небольшой радиоприёмник, установленный на моём рабочем столе, чтобы слушать музыку или новости во время экспериментов. На моём собственном верстаке есть розетка «удлинитель» и блок переключателей, установленные с нижней стороны столешницы, к которым я подключаю все устройства на 120 вольт. Крайне удобно, когда есть один переключатель для отключения всего питания в случае случайного короткого замыкания!

Инструментарий

Для базовой работы с электроникой кое-что требуется из инструментов. Большинство из них недороги и легко доступны. Если вы хотите, чтобы стоимость была как можно ниже, вместо покупки новых можно поискать их в комиссионных магазинах, радиорынках, барахолках и ломбардах. Судя по фотографиям, некоторые из моих собственных инструментов довольно старые, но, тем не менее, свои функции они выполняют на «ура».

Цифровой мультиметр

Первым и главным в вашей коллекции инструментов является мультиметр. Это электрический прибор, предназначенный для измерения напряжения, тока, сопротивления и часто других переменных величин. Мультиметры бывают как цифровые, так и аналоговые. Цифровой предпочтительнее, если предполагается повышенная точность измерений, но аналоговые измерители также полезны для интуитивного понимания чувствительности и диапазона прибора. Мой собственный цифровой мультиметр – модель Fluke 27, купил в 1987 году:

Рис. 1. Цифровой мультиметр Fluke 27.
Рис. 1. Цифровой мультиметр Fluke 27.

Большинство аналоговых мультиметров, продаваемых сегодня, довольно недороги и не обязательно являются прецизионными измерительными приборами. Я рекомендую иметь в своей коллекции инструментов как цифровые, так и аналоговые измерители, при этом меньшую часть денег можно потратить на аналоговый мультиметр, а основные инвестиции вложить в качественный цифровой мультиметр (я настоятельно рекомендую марку Fluke).

Чувствительный детектор напряжения/аудио

Тестовый прибор, который я нашёл незаменимым в моей домашней работе, — это чувствительный детектор напряжения или чувствительный аудиодетектор, описанный в почти идентичных экспериментах в двух главах этого тома книги. Это не что иное, как чувствительный набор аудионаушников, оснащённый аттенюатором (регулятором громкости) и ограничительными диодами для уменьшения интенсивности звука при защите от сильных сигналов. Его цель – звуковая индикация наличия сигналов напряжения низкой интенсивности, постоянного или переменного тока. При отсутствии осциллографа это самый ценный инструмент, потому что он позволяет прислушаться к электронному сигналу и тем самым что-то определить в его природе. Немногие инструменты развивают такое интуитивное понимание частоты и амплитуды, как этот! Я цитирую его использование во многих экспериментах, показанных в этом томе, поэтому я настоятельно рекомендую вам построить свой собственный. Во-вторых, после мультиметра, это самая полезная часть тестового оборудования в бюджетной коллекции экспериментатора электроники.

Рис. 2. Аудиодетектор напряжения.
Рис. 2. Аудиодетектор напряжения.

Как видите, я собрал детектор своими руками, используя подручные детали (бытовой электрический переключатель, розетку для корпуса, отрезок коричневого шнура лампы для измерительных проводов). Даже некоторые внутренние компоненты были спасены из металлолома (понижающий трансформатор и разъём для наушников были взяты от старого радиоприемника, купленного в нерабочем состоянии в комиссионном магазине). Всё вместе, включая наушники, купленные подержанными, стоило не более 15 долларов. Конечно, можно было бы гораздо тщательнее подходить к выбору конструкционных материалов (металлический корпус, экранированный кабель пробника), но вряд ли это существенно улучшит его характеристики.

Единственным наиболее влиятельным компонентом в отношении чувствительности детектора являются наушники в сборке: вообще говоря, чем выше показатель «дБ» наушников, тем лучше они будут служить своей цели. Поскольку наушники не нужно модифицировать для использования в цепи детектора, и они легко отсоединяются от неё, вполне оправданной может оказаться покупка дорогих высококачественных наушников, поскольку в свободное от экспериментов время их можно использовать их как часть домашней развлекательной (аудио/видео) системы.

Беспаечная макетная плата

Также необходима беспаечная макетная плата, которую иногда называют платой для прототипирования или просто прото-платой. Это устройство позволяет быстро соединять электронные компоненты друг с другом, не припаивая друг к другу клеммы компонентов и провода.

Рис. 3. Беспаечная макетная плата.
Рис. 3. Беспаечная макетная плата.

Клещи для зачистки проводов

При работе с проводом вам понадобится инструмент, позволяющий «снимать» пластиковую изоляцию с концов, чтобы обнажить оголённый медный металл. Это так называемые инструменты для зачистки проводов и представляет собой плоскогубцы (клещи, щипцы) особой формы с несколькими острыми отверстиями в области губок, размер которых как раз подходит для разрезания пластиковой изоляции, а не меди, для проводов различных размеров и калибров. Здесь показаны клещи для зачистки проводов двух разных размеров:

Рис. 4. Клещи для зачистки проводов.
Рис. 4. Клещи для зачистки проводов.

Перемычки (продаются в магазинах Radio Shack)

Для быстрого временного соединения между некоторыми электронными компонентами вам понадобятся провода-перемычки с небольшими зажимами типа «крокодил» на каждом конце. Их можно приобрести в сборке или собрать из зажимов и проводов.

Рис. 5. Перемычки-«крокодилы» для временного соединения проводов.
Рис. 5. Перемычки-«крокодилы» для временного соединения проводов.

Перемычки (самодельные)

Рис. 6. Самодельные перемычки-«крокодилы» для временного соединения проводов.
Рис. 6. Самодельные перемычки-«крокодилы» для временного соединения проводов.

Можно использовать самодельные перемычки с большими неизолированными (голыми металлическими) зажимами типа «крокодил», если соблюдать осторожность, чтобы избежать любого непреднамеренного контакта между оголёнными зажимами и любыми другими проводами или компонентами. Для использования в переполненных макетных схемах гораздо предпочтительнее перемычки с изолированными (покрытыми резиной) зажимами, такими как перемычка от марки Radio Shack.

Тонкогубцы

Плоскогубцы с тонкими губами предназначены для захвата мелких предметов и особенно полезны для проталкивания проводов в неподатливые отверстия макетной платы.

Рис. 7. Тонкогубые плоскогубцы.
Рис. 7. Тонкогубые плоскогубцы.

Отвёртки

Ни один набор инструментов не будет полным без отвёрток, и я рекомендую дополнительную пару (шлицевая 3/16 дюйма и крестовая №2) в качестве отправной точки для вашей коллекции. Позже вам может пригодиться набор ювелирных отвёрток для работы с очень маленькими винтами и регулировкой головок винтов.

Рис. 8. Отвёртки.
Рис. 8. Отвёртки.

Паяльник (маломощный) и припой («канифольное ядро»)

Для проектов, связанных со сборкой/ремонтом печатных плат, необходимы небольшой паяльник и катушка с припоем с канифолью. Я рекомендую паяльник мощностью 25 Вт (не больше) для работы с печатными платами, и самый тонкий припой, какой только получится найти. Не используйте припой с «кислотным сердечником»! Кислотно-стержневой припой предназначен для пайки медных труб (сантехнических), где небольшое количество кислоты способствует очистке меди от поверхностных загрязнений и обеспечивает более прочное соединение. При использовании для электромонтажных работ остаточная кислота вызовет коррозию проводов. Также следует избегать припоя, содержащего металлический свинец, выбрав вместо этого припой из серебряного сплава. Если вы ещё не носите очки, настоятельно рекомендуется надевать пару защитных очков во время пайки, чтобы предотвратить случайное попадание кусочков расплавленного припоя в глаза, если провод оторвётся от соединения во время процесса пайки и произойдёт выброс кусочков припоя в вашу сторону.

Рис. 9. Маломощный паяльник и припой.
Рис. 9. Маломощный паяльник и припой.

Импульсный паяльник

Проекты, требующие соединения больших проводов пайкой, потребуют более мощного источника тепла, чем паяльник мощностью 25 Вт. Импульсный паяльник – то, что нужно.

Рис. 10. Мощный импульсный паяльник.
Рис. 10. Мощный импульсный паяльник.

Универсальный нож

Ножи, как и отвёртки, являются незаменимыми инструментами для всех видов работ. В целях безопасности я рекомендую «универсальный» нож с убирающимся лезвием. Эти ножи также выгодны из-за их способности принимать сменные лезвия.

Рис. 11. Складной универсальный нож.
Рис. 11. Складной универсальный нож.

Плоскогубцы

Плоскогубцы (не тонкогубцы, упомянутые выше) полезны для сборки/разборки корпуса электронного устройства. Два типа, которые я рекомендую, это плоскогубцы со скользящим соединением и регулируемым соединением («шарнирные»).

Рис. 12. Обычные плоскогубцы.
Рис. 12. Обычные плоскогубцы.
Рис. 13. Регулируемые плоскогубцы с шарниром.
Рис. 13. Регулируемые плоскогубцы с шарниром.

Ручная дрель

Сверление может потребоваться для сборки крупных проектов. Хотя электрические дрели работают хорошо, я обнаружил, что простейшая механическая ручная дрель отлично справляется со сверлением пластика, дерева и большинства металлов. Это, безусловно, безопаснее и тише, чем электродрель, и стоит поменьше.

Рис. 14. Механическая ручная дрель.
Рис. 14. Механическая ручная дрель.

Судя по фото, моя дрель знавала лучшие времена и часто используется в моём доме!

Подержанная музыкальная клавиатура

Для некоторых экспериментов потребуется источник сигналов напряжения звуковой частоты. Обычно этот тип сигнала генерируется в лаборатории электроники устройством, называемым генератором сигналов или генератором функций. Хотя создание такого устройства не невозможно (и не сложно!), оно часто требует использования осциллографа для точной настройки, а осциллографы обычно выходят за рамки скромного бюджета домашнего экспериментатора. Относительно недорогой альтернативой коммерческому генератору сигналов является электронная клавиатура музыкального типа. Вам не нужно быть музыкантом, чтобы использовать их для генерации звукового сигнала (просто нажмите любую клавишу на панели!), и их можно довольно легко приобрести в магазинах секонд-хенда по значительно меньшей цене, чем новые. Электронный сигнал, генерируемый клавиатурой, передаётся на вашу схему через кабель для наушников, подключённый к разъёму. Более подробную информацию об использовании «музыкальной клавиатуры в качестве генератора сигналов» можно найти в одноименном эксперименте в главе 4 (работа с переменным током).

Запасы

Катушка сплошной медной проволоки калибра 22 AWG

Провод, используемый в макетных платах без пайки, должен иметь сплошное медное сечение 22 калибра AWG. Катушки с этим проводом доступны в магазинах электроники и некоторых хозяйственных магазинах с разным цветом изоляции. Цвет изоляции не влияет на характеристики провода, но разные цвета иногда полезны для «цветового кодирования» функций провода в сложной цепи.

Рис. 15. Катушка с медной проволокой (22 калибр).
Рис. 15. Катушка с медной проволокой (22 калибр).

Обратите внимание, что последние ¼ дюйма или около того медного провода, торчащего из катушки, «лишены» своей пластиковой изоляции.

Инструмент для намотки проволоки и обмотки

Альтернативой конструкции беспаечной макетной платы является проволочная обмотка, при которой сплошная медная проволока 30-го калибра (очень тонкая!) плотно обматывается вокруг выводов компонентов, вставленных через отверстия в плате из стекловолокна. Пайка не требуется, а выполненные соединения по прочности не уступают паяным соединениям, а то и превосходят их. Для наматывания проволоки требуется катушка с этой очень тонкой проволокой и специальный инструмент для накрутки, самый простой из которых напоминает маленькую отвёртку.

Рис. 16. Проволочная обмотка и инструмент для обмотки.
Рис. 16. Проволочная обмотка и инструмент для обмотки.

Удлинитель (в упаковке)

Большой провод (калибра 14, а то и больше) может понадобиться для построения цепей, которые несут значительные уровни тока. Хотя электрический провод практически любого сечения можно купить в виде катушек, я нашёл очень недорогой источник многожильного (гибкого) медного провода, доступный в любом хозяйственном магазине: дешёвые удлинители. Удлинители, обычно состоящие из трёх проводов белого, чёрного и зелёного цветов, часто продаются по ценам ниже розничной стоимости одного только составного провода. Особенно это актуально, если шнур приобретается по акции! Кроме того, удлинитель предоставляет вам пару разъёмов на 120 вольт: штекер (штепсель) и гнездо (розетка), которые можно использовать для проектов, питающихся от 120 вольт.

Рис. 17. Провода удлинителя, купленного по акции.
Рис. 17. Провода удлинителя, купленного по акции.

Чтобы извлечь провода, аккуратно срежьте внешний слой пластиковой изоляции канцелярским ножом. С практикой вы можете обнаружить, что можете снять внешнюю изоляцию, сделав короткий надрез на одном конце кабеля, затем взявшись одной рукой за провода, а другой за изоляцию и разъединив их. Это, конечно, намного предпочтительнее, чем разрезание изоляции ножом по всей длине, как в целях безопасности, так и во избежание порезов изоляции отдельных проводов.

Коробка для компонентов

В ходе сборки множества схем вы накопите приличное число мелких компонентов. Один из способов хранения всего этого богатства в порядке – хранить их в пластиковой коробке-«органайзере», похожей на ту, что используется для рыболовных снастей.

Рис. 18. Пластиковая коробка со множеством отделений для хранения мелких компонентов.
Рис. 18. Пластиковая коробка со множеством отделений для хранения мелких компонентов.

На этом изображении одной из моих компонентных коробок вы можете увидеть множество ⅛ -ваттных резисторов, транзисторов, диодов и даже несколько 8-выводных интегральных схем («микросхем»). Каждый отсек подписан маркером.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Setting Up a Home Lab
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/Введение/Обустраиваем_домашнюю_лабораторию&oldid=2300083