Переменный резистор из полевого транзистора

Электричество Электроника Схема Моделирование

Стало интересно, а возможно ли сделать переменный резистор, управляемый электричеством (в домашних условиях).

Сразу же поиск показал, что это либо коммутатор электронный для набора резисторов или предлагается использовать транзистор.

Рассматривались варианты с биполярным транзистором, но ничего полезного из этого не получилось и наткнулся на статью "Простая схема замены переменного резистора на две кнопки (КП301, КП304)". А в статье описывается схема переменного резистора на полевом транзисторе.

Схема выглядит вот так:

В качестве транзистора используется КП304. У меня такого не оказалось и было решено для проверки и моделирования схемы использовать то, что имелось пд рукой - IRF5305, IRF510 или IRF530N. Первый транзистор P-канальный, вполне себе подойдет на замену КП304, а вот вторые два это N-канальные и схему нужно будет переделать.

Стало просто интересно понять как работает схема, промоделировать ее и преобразовать для работы с N-канальным транзистором.

Схема была преобразована к такому виду, резисторы пока что подбирались наугад. Они влияют на время зарядки и разрядки конденсатора.

R16 резистор у меня 1МОм на схеме(на оригинльной 10КОм) и R17 у меня 1МОм (на оригинальной 8.8Мом). Примерная работа схемы - при нажатии нижней кнопки по цепочке: Vпит-C12-R17-Кнопка-GND идет зарядка. В этот момент на затворе транзистора начинает меняться напряжение, при достижении порогового уровня по отношению к истоку, транзистор начинает открываться, меняя свое сопротивление. Делитель напряжения на выходе схемы (между R22 и R24) начинает подвергаться воздействию сопротивления транзистора и напряжение в точке соединения транзистора и резисторов начинает меняться.

В момент, если отпустить кнопку снизу и нажать верхнюю кнопку, то накопленный емкостью заряд начнет расходоваться на цепочку: C12-R17-Кнопка-R16-C12. Т.е источник питания без земли теперь уже не питает контур, и питанием становится конденсатор.

Попробую промоделировать в LTSpice:

В программе номиналы резисторов измеенены на 500000 Ом, т.к большое значение R17 резистора не давало достаточно быстрого нарастания заряда и моделирование проваливалось. Вот что показала собранная схема:

Голубая линия - напряжение на затворе по отношению к земле. Красная линия - напряжение на выходе делителя по отношению к земле и зеленая и синяя линии - это имитации нажатия кнопки. Пока линии выше 0В - значит кнопка нажата.

Можно по графику увидеть, что меняется напряжение на затворе и меняется сопротивление транзистора. Изменение достаточно плавное.

Теперь попробую изменить схему для n-канального транзистора IRF510 или IRF530N.

Вот как будет выглядеть схема:

От делителя пока избавился, т.к хочу проверить в упрощенной форме как будет вести себя транзистор. Поменял место соединения питания и земли.

Вот схема в LTSpice, для отслеживания переходных процессов изменил сопротивление резисторов до 5000КОм.

Вот получившаяся схема:

и сразу же начал моделировать:

Синяя линия - это напряжение на затворе по отношению к земле. Зеленая линия - это падение напряжения на СИ транзистора Голубая и красная линия - это имитация включения кнопок.

Ого, моделирование показало, что крутизна модели транзистора большая. Транзистор буквально за минимальный учсасток изменения напряжения на ЗИ(затвор-исток) мгновенно поменял свое сопротивление рывком.

вот второе график, где зеленая линия - это разница затвор-исток. Видно, что при достижении напряжения 3.7В транзистор отпирается и все напряжение падает на резисторе 100Ом.

Следующий шаг - это вернуть делитель. Вот схема:

Резисторы для эксперимента по 50КОм. И вот моделирование - выход схемы - точка соединения делителя R3 и R4 и вывода транзистора.

Уже не такой резкий скачок, как в примере ниже - схема без делителя с сопротивлениями 50КОм:

И теперь увеличим номиналы резисторов до 1МОм:

и моделирование:

Теперь уже пологие склоны, так же как и в схеме с P-канальным транзистором TRF5305.

И сравнение моделирования двух схемЖ сверху с делителем и снизу без делителя и сопротивления 1МОм:

Верхняя схема плавная. Т.е. схема преобразована и работает.

Ниже видео с моделированием и сборкой схем на макетной плате и замером с фоциллографом.

Номинал резисторов в реальной схеме пришлосьувеличть до 5МОм.

Добавить комментарий

Следующая запись Предыдущая запись