Fysik
Transistor og højttaler
Hej. Jeg tænkte, at det bedst egnede emne til dette var fysik, da det til dels er flowet af elektroner og virkningen af en højtaler, jeg vil spørge ind til.
Jeg har et kredsløb som herunder:

Jeg forstår godt, hvordan de elektriske impulser (som bliver sendt ved at tænde/slukke for RB0 porten) bliver til lyd og sådan, og jeg forstår hvordan NPN-transistoren fungerer, men mine spørgsmål er så:
- Kan det passe, at det er varierende DC, der bliver sendt ud til speakeren, som skaber lydbølgerne? For hvis det var AC, så ville transistoren vel ikke lade strømmen gå igennem, hvis den går den forkerte vej?
- Hvorfor er der overhovedet brug for en transistor? Ville man ikke bare kunne slukke/tænde for PIC'ens port og så ville de få elektromagneten i speakeren til at bevæge sig lige sådan? Eller er det, fordi strømmen fra PIC-en er for lille til, at lydbølgerne kan høres måske?
- Hvad ville der ske, hvis man helt fjernede modstanden? Jeg er klar over, at den ændrer på lydstyrken, men hvis man fjernede den, ville speakeren så ikke bare være så høj, som den nu kan? Eller ville man kunne brænde den af, og hvis ja, hvorfor?
- Et lille ekstra spørgsmål: hvorfor har PIC'en brug for en oscillator for at få det her til at fungere, hvis der ikke bruges AC?
Svar #1
23. april 2016 af Eksperimentalfysikeren
Det er varierende DC, der sendes ud i højttaleren. Man kan betragte den som en sum af en ren, helt jævn DC og et AC-signal.
Den strømstyrke, der kan trækkes fra PICen skal være mindre end 25mA, mens collectorstrømmen i transistoren kan være så høj som 100mA.
Hvis man fjerner modstanden, er der risiko for, at man trækker for stor strøm fra PICporten, så den ødelægges.
PICen indeholder et stort antal små kredsløb, flipflops, der hver har to stabile tilstande. Så længe, der ikke er nogen påvirkning udefra, vil de blive stående i den tilstand, de er i. Hver flipflop har to typer indgangssignaler. Den ene type kaldes for clock-indgangen. Når der kommer en impuls på clockindgangen, vil flipflopen indstille sig en en tilstand, der svarer til, hvad der er på de andre indgange. Hvad dette sidste betyder, afhænger af, hvilken type flipflop, der er tale om. Een af typerne har en enkelt dataindgang og vil ved clockimpulsen indstille sig til at have samme spænding på udgangen, som den havde på dataindgangen. Den kan så "huske" værdien til senere brug. Betingelsen for, at dette kan virke, er, at der komme clockimpulser. Det er det, man bruges en oscillator til.
Svar #2
23. april 2016 af EnStuderende
Ok mange tak for svar, det hjalp en del! :-)
Ja det har jeg nemlig også fundet fra datasheetet - så det er, fordi højtaleren skal bruge en større strøm end de 25mA, ikke? Er det for, at magnetfeltet kan blive stærkt nok til at lave en svingning, vi kan høre?
Arh okay, tak, det giver bedre mening med modstanden nu.
Okay det sidste forstod jeg ikke så meget af, men jeg forstår heller ikke så godt, hvordan en PIC fungerer indvendigt. Hvad bruges flipflopsne til? Er det for, at PIC'en har en slags hukommelse så eller...?
Svar #3
23. april 2016 af Eksperimentalfysikeren
En højttale har typisk en impedans på 3 Ω til 16 Ω. Lad os sige den aktuelle højttaler har impedansen 8Ω. Strømmen fra PICporten kan svinge mellem 0mA og 25mA. Det er det samme som 12,5mA - 12,5mA til 12,5mA + 12,5mA, alså en konstant strøm + en svingning med et maksimalt udsvint på 12,5mA. Spidseffekten er 12,5mA *12,5mA *8Ω = 1,25mW, hvilket næsten ikke kan høres.
En flipflop er et hukommelseselement, det kan huske 1 bit.
Svar #4
23. april 2016 af EnStuderende
Ok, det giver mening så :-)
Nårh. så altså ligesom f.eks. Z, carry (C) og sådan? Er det oscillatoren, der gør, at de fungerer?
Svar #5
23. april 2016 af EnStuderende
Eller hvordan kan udsvinget egentlig kun være 12,5, hvis det netop ikke er AC?
Og hvordan udregnede du collector-strømmen? Hvis man nu har 5V i stedet, hvad kan den så trække?
Svar #6
23. april 2016 af Eksperimentalfysikeren
Strømmen fra PIC-porten er en jævnstrøm på 12,5 mA + en vekselstrøm med en amplitude på 12,5mA.
Collectorstrømmen vil kunne svinge mellem 0A og 100mA uden at transistoren ødelægges. Hvis spændingsforsyningen er 5V skal højttalerens impedans være mindst 50Ω.
Svar #7
23. april 2016 af EnStuderende
Ja ok på den måde, troede du mente, at den gik fra - til +.
Ok hvordan ved du det, er det noget, der står på transistorens datasheet? Men er det ikke 5V divideret med base-strømmen + collectorstrømmen i stedet?
ps. er #4 rigtigt?
Svar #8
24. april 2016 af hesch (Slettet)
#4: En PIC indeholder en masse funktionsblokke: countere, seriel interface, memory, osv.
En af de vigtige blokke er en ALU ( aritmetisk/logisk enhed ), der kan udføre addition, subtraktion, AND, OR, osv.
Denne ALU indeholder selv en masse logiske gates, hvis indgange forsynes med data og instruktioner via databusser og en instruktionsbus. Fx indeholder en databus i din PIC 8 ledere ( 8 bit ).
Hvis nu man sætter data på to databusser og en instruktion ( add ) på instruktionsbussen, vil ALU via sine gates addere 8 + 8 bit. Resultatet kommer ud som 8 bit + en carry. Men resultatet for alle 8 bit + carry er ikke færdigt på samme tid. Typisk vil resultatet for bit0 blive først færdigt, dvs. at resultatet for de enkelte bit er ude af synkronisme, så hvornår er et resultat et resultat?
For bringe synkronisme laver man en "latch", der kan sammenlignes med en grænsebom. Grænsebommen åbnes for bussen, når alle passagerer i bussen har vist pas, så er der styr på tingene.
Lad os nu sige at det tager 10 sek for grænsebetjenten at tjekke et pas, så skal bussen vente 80 sek ved grænsebommen, førend denne åbnes med vished for at alle passagerer er tjekket ( alle bit er færdigberegnede ).
Grænsebommens op/ned rytme styres af clocken.
Er clockfrekvensen for høj, regner din PIC forkert.
På samme måde styrer clocken via bomme, at sammenhørende data og instruktioner når frem til ALU'en på samme tid. Uden denne synkronisme ville to forkerte data blive adderet, eller to rigtige data i stedet fx blive multipliceret.
Et program indeholder en sekvens af instruktioner med tilhørende data. Clocken sørger for at afviklingen af programmet netop sker sekventielt, trin for trin, og ikke tidsmæssigt sammenblandet. Clocken styrer bommene.
Svar #9
25. april 2016 af EnStuderende
Aha... det hele giver så meget mere mening nu, mange tak for det udførlige svar :D!
Skriv et svar til: Transistor og højttaler
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.
