Блок питания целиком: от розетки до стабильных пяти вольт

Здесь собрано всё, что до этого разбиралось по частям. Переменное напряжение выпрямляется мостом, сглаживается электролитом до пульсаций I/(2·f·C), стабилитрон с гасящим резистором задаёт опорные 5,1 В, а транзистор в режиме повторителя усиливает ток: на выходе U = U_ст − U_бэ ≈ 4,4 В, но отдать он может уже сотни миллиампер, а не единицы. Светодиод показывает, что питание есть. Это законченный узел, который встречается в любом приборе, и в нём ровно одиннадцать деталей. Значков земли на схеме 7, но это одна и та же точка: на схемах общий провод не разводят через весь лист, а ставят значок у каждой детали.

Что на схеме

Прочее

• an-ac — ac
• an-bridge — br, нагрузка rectifier
• an-ecap — c1, 0.001 Ом
• an-resistor — r1, 330 Ом
• an-zener — vd, 0.5 А
• an-npn — q1
• an-resistor — rl, 100 Ом
• an-resistor — r2, 470 Ом
• an-led — led, цвет зелёный, 0.03 А
• an-voltmeter — pv
• an-probe — pr
• an-gnd — g1
• an-gnd — g2
• an-gnd — g3
• an-gnd — g4
• an-gnd — g5
• an-gnd — g6
• an-gnd — g0

Как соединено

Соединений на схеме: 19. Цепь считается от общей точки — земли: потенциалы всех узлов отсчитываются от неё. Направление тока задаёт полярность деталей, и у диода, электролита и транзистора она своя: перепутать выводы здесь значит получить другую схему, а не ту же самую наоборот.

Что попробовать

1. Прежде чем нажимать «Запустить», ответьте себе: что покажет вольтметр на выходе? Варианты: 5,1 В; 4,4 В; 15 В.
2. Запустите и подождите, пока зарядится конденсатор. На выходе около 4,4 В — стабилитрон минус переход транзистора.
3. Посмотрите «Показания»: через нагрузку идут десятки миллиампер, а через стабилитрон — единицы. Транзистор и нужен, чтобы стабилитрон не грузили нагрузкой.
4. Уменьшите ёмкость до 100 мкФ: на осциллографе появятся пульсации, и они пройдут на выход почти без ослабления — повторитель их не давит, он повторяет.

Что модель считает, а что нет

Схема считается во времени: каждый шаг — двадцать микросекунд, и заряд конденсатора, ток в катушке и состояние перехода переходят из шага в шаг. Отсюда берутся кривая заряда, форма выпрямленного напряжения и пульсации после фильтра — их нельзя получить расчётом установившегося режима.

Полупроводники описаны уравнениями, а не таблицами: диод — формулой Шокли, биполярный транзистор — моделью Эберса-Молла с поправкой Эрли, полевой — квадратичной. Поэтому падение на диоде растёт с током, а режимы транзистора получаются сами, а не задаются. Не считаются нагрев деталей и его влияние на параметры, ёмкости переходов и всё, что происходит выше единиц мегагерц.

Смотрите также

• Закон Ома: ток, который можно посчитать заранее — Источник, резистор и амперметр — всё. Прежде чем нажимать «Запустить», посчитайте: двенадцать вольт делить на тысячу ом…
• Перегрузка: почему у резистора есть мощность — Тот же закон Ома, но резистор взят на сто ом. Ток вырос до 120 мА, и на четвертьваттном резисторе рассеивается полтора в…
• Последовательное соединение: сопротивления складываются — При последовательном включении через все резисторы идёт один и тот же ток, а напряжения на них складываются: R = R₁ + R₂…
• Параллельное соединение: складываются проводимости — При параллельном включении на всех резисторах одно напряжение, а токи складываются: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Для двух резистор…
• Смешанное соединение: считаем от дальнего конца — Схему разбирают с конца: сначала складывают параллельные ветви, потом последовательные. Здесь R₂ ∥ R₃ = 1000·1000/2000 =…
• Первый закон Кирхгофа: сколько втекло, столько и вытекло — В любом узле сумма втекающих токов равна сумме вытекающих: ΣI = 0. Здесь ток источника разветвляется на три: I = I₁ + I₂…

← Все примеры галереи