Cyfroteka.pl

klikaj i czytaj online

Cyfro
Czytomierz
00361 007094 14486288 na godz. na dobę w sumie
Elektronika dla każdego. Przewodnik - książka
Elektronika dla każdego. Przewodnik - książka
Autor: , Liczba stron: 408
Wydawca: Helion Język publikacji: polski
ISBN: 978-83-246-3740-9 Data wydania:
Lektor:
Kategoria: ebooki >> komputery i informatyka >> elektronika >> elektronika
Porównaj ceny (książka, ebook, audiobook).

Czy zastanawiałeś się kiedykolwiek, jak działają otaczające Cię urządzenia elektroniczne? Kim są osoby, które potrafią je zaprojektować, wykonać i zagwarantować ich poprawne funkcjonowanie? A może marzysz, żeby zbudować swój własny układ elektroniczny?

Aha, kiwasz twierdząco głową. Wobec tego ta książka musi znaleźć się w Twoim koszyku! Ma ona już blisko trzydziestoletnią historię i trzymało ją w rękach wielu hobbystów-elektroników. Dzięki przejrzystym opisom i licznym przykładom nawet kompletny laik błyskawicznie opanuje przedstawiony materiał. Równania opisujące prąd stały i zmienny, prawo Ohma, oporniki, diody i tranzystory to tylko część elementów świata elektroniki, które już za chwilę przestaną być Ci obce! Dołącz do grona elektroników i spełnij marzenia o zbudowaniu własnych układów elektronicznych!

Poznaj świat elektroniki:

Zrozum działanie obwodów elektronicznych
i projektuj układy samodzielnie!


Earl Boysen to inżynier z wieloletnim doświadczeniem w zawodzie elektronika. Prowadzi dwie strony internetowe poświęcone zagadnieniom związanym z elektroniką i współczesną technologią -www.understandingnano.com. Jest współautorem Elektroniki dla bystrzaków, Electronics Projects for Dummies i Nanotechnology for Dummies, wydanych przez wydawnictwo Wiley.

Harry Kybett jest autorem pierwszego i drugiego wydania Electronics Self-Teaching Guide, książki, która znakomicie się sprzedawała. Pracował jako kierownik działu technicznego w Columbia Pictures Corporation. Stworzył wiele systemów elektronicznych wykorzystywanych przez studio filmowe oraz nadawców programów radiowych czy telewizyjnych. Opracował system szkoleń dla Sony Corporation of America.

Znajdź podobne książki Ostatnio czytane w tej kategorii

Darmowy fragment publikacji:

Tytuł oryginału: All New Electronics Self-Teaching Guide Tłumaczenie: Julia Szajkowska ISBN: 978-83-246-3740-9 Copyright © 2008 Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana. All Rights Reserved. This translation published under license with the original publisher John Wiley Sons, Inc. Translation copyright © 2012 by Wydawnictwo Helion. All rights reserved. No part of this book may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, scanning or otherwise without the prior written permission of the Publisher. Wiley, the Wiley logo, and are related trade dress are trademarks or registered trademarks of John Wiley Sons, Inc. and / or its affiliates in the United States and other countries, and may not be used without written permission. All other trademarks are the property of their respective owners. Wiley Publishing, Inc., is no associated with any product or vendor mentioned in this book. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli. Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. Wydawnictwo HELION ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63 e-mail: helion@helion.pl WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek) Drogi Czytelniku! Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres http://helion.pl/user/opinie/elekdk Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję. Printed in Poland. • Kup książkę • Poleć książkę • Oceń książkę • Księgarnia internetowa • Lubię to! » Nasza społeczność Spis treści Rozdział 1. O autorze Wstęp Powtórzenie informacji o prądzie stałym i test wstępny Przepływ prądu Prawo Ohma Szeregowe łączenie oporników Równoległe łączenie oporników Moc prądu Prądy o małym natężeniu Charakterystyka prądowo-napięciowa Dzielnik napięcia Dzielnik prądu Przełączniki Kondensatory w obwodach prądu stałego Podsumowanie Obwody prądu stałego — test wstępny Rozdział 2. Dioda Jak działa dioda? Dioda w doświadczeniu Przebicie diody Dioda Zenera Podsumowanie Test zrozumienia Rozdział 3. Wprowadzenie do tranzystorów Czym jest tranzystor? Doświadczenie Tranzystor polowy złączowy 9 11 17 17 20 22 23 24 27 28 30 33 36 38 44 46 51 52 56 70 73 80 80 85 86 100 109 6 Elektronika dla każdego. Przewodnik Rozdział 4. Rozdział 5. Rozdział 6. Podsumowanie Test zrozumienia Tranzystor jako przełącznik Włączanie tranzystora Wyłączanie tranzystora Dlaczego używamy tranzystora w charakterze przełącznika? Potrójny przełącznik tranzystorowy Alternatywny sposób realizowania przełączeń Przełączanie tranzystorów JFET Tranzystor JFET — doświadczenie Podsumowanie Test zrozumienia Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Generator Opornik w obwodzie prądu zmiennego Kondensator w obwodzie prądu zmiennego Cewka w obwodzie prądu zmiennego Rezonans Podsumowanie Test zrozumienia Prąd zmienny w elektronice Kondensatory w obwodach prądu zmiennego Kondensatory i oporniki łączone szeregowo Filtr górnoprzepustowy — doświadczenie Przesunięcie fazowe w obwodzie RC Opornik i kondensator połączone równolegle Elementy indukcyjne w układach prądu zmiennego Przesunięcie fazowe w obwodzie RL Podsumowanie Test zrozumienia Rozdział 7. Obwody rezonansowe Szeregowe łączenie kondensatorów i cewek Krzywa sygnału wyjściowego Wprowadzenie do układów drgających Podsumowanie Test zrozumienia Rozdział 8. Wzmacniacze tranzystorowe Praca ze wzmacniaczami tranzystorowymi Wzmacniacz tranzystorowy — doświadczenie Stabilny wzmacniacz Stabilizowanie Wtórnik emiterowy 112 113 117 118 124 127 136 140 146 147 151 151 157 158 162 164 166 168 170 171 173 173 175 181 187 192 195 201 203 204 209 210 220 234 238 238 243 244 253 254 258 267 Analiza układu wzmacniającego Tranzystor JFET jako wzmacniacz Wzmacniacz operacyjny Podsumowanie Test zrozumienia Rozdział 9. Generatory drgań Jak działa generator drgań? Sprzężenie zwrotne Generator Colpittsa Generator Hartleya Generator Armstronga Projektowanie generatora drgań Typowe trudności z uruchomieniem generatora Podsumowanie i zastosowania Test zrozumienia Rozdział 10. Transformator Podstawa działania transformatora Transformatory w obwodach łączności Podsumowanie i zastosowania Test zrozumienia Rozdział 11. Zasilacze Diody w obwodach prądu zmiennego. Pulsacje Filtrowanie napięcia tętniącego Podsumowanie Test zrozumienia Rozdział 12. Wnioski i test końcowy Wnioski Test końcowy Słowniczek Spis symboli i skrótów Przedrostki liczbowe Dodatek A Dodatek B Dodatek C Dodatek D Standardowe wartości oporników Dodatek E Materiały pomocnicze Dodatek F Dodatek G Symbole stosowane w schematach Spis wzorów obwodów elektronicznych Skorowidz Spis treści 7 273 276 285 289 289 293 294 303 308 313 314 315 319 324 325 327 327 336 340 340 343 344 353 368 368 373 373 374 385 389 391 393 395 399 403 405 8 Elektronika dla każdego. Przewodnik R O Z D Z I A Ł5 Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Aby zajmować się elektroniką, musisz dysponować podstawową wiedzą doty- czącą zagadnień związanych z prądem zmiennym. To z kolei wymaga pozna- nia cech charakterystycznych sinusoidy, czyli wykresu funkcji sinusoidalnej. Sinusoida przypomina kształtem falę na wodzie. Funkcja sinusoidalna jest wykorzystywana w elektronice do opisu zachowań napięcia i prądu o zmiennych amplitudach. Niektóre z sygnałów podawanych do układów prądu zmiennego (na przykład dostarczanych z sieci domowej) są opisywane funkcją sinusoidalną. Jej wykres pokazuje charakter zmian napięcia narasta- jącego od wartości 0 woltów do wartości maksymalnej, a następnie spadek — również przez wartość zerową — do wartości minimalnej i powrót do wartości wyjściowej. W ciągu sekundy następuje pięćdziesiąt takich zmian, co oznacza, że częstotliwość sygnału wynosi 50 Hz (herców). Podobną charakterystykę mają dźwięki wydawane przez instrumenty muzyczne. Występ orkiestry symfonicznej jest w rzeczywistości niczym innym, jak tylko generatorem bardzo skomplikowanych fal akustycznych, będących złożeniem wielu fal sinusoidalnych o różnych częstotliwościach. Poznawanie tematyki prądu zmiennego należy rozpocząć od zapoznania się z cechami funkcji sinusoidalnych. Później dowiesz się, w jaki sposób układy elektroniczne mogą generować fale sinusoidalne i jak mogą je zmieniać. W tym rozdziale zajmiemy się następującymi zagadnieniami: „ zasadą pracy generatora, „ charakterystyką funkcji sinusoidalnej, „ napięciem międzyszczytowym i skutecznym, „ zachowaniem oporników w obwodach prądu zmiennego, „ reaktancją pojemnościową i indukcyjną, „ rezonansem. 158 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Generator Źródłem prądu w obwodach prądu stałego jest zazwyczaj bateria (czasami 1 bateria słoneczna) podająca do układu stałe napięcie i prąd o stałym natężeniu. W obwodach prądu zmiennego źródłem napięcia jest najczęściej generator podający napięcie w postaci regularnego sygnału, na przykład opisanego funk- cją sinus. Zadania Narysuj pełny okres funkcji sinus. Odpowiedź Patrz rysunek 5.1. Rysunek 5.1 W laboratorium stosuje się różne źródła zmiennego napięcia. W dalszych 2 rozważaniach będziemy się posługiwać określeniem generator, mając na myśli źródło napięcia opisywanego funkcją sinus. Urządzenia te pozwalają zmieniać napięcie i częstotliwość generowanej fali za pomocą przycisku lub pokrętła. Określa się je różnymi nazwami, w zależności od sposobu generowa- nia zmiennego napięcia bądź zastosowania do badań. Największą popular- nością cieszą się tak zwane generatory funkcji wytwarzające napięcia o róż- nych falach, na przykład kwadratowej czy trójkątnej. Generator funkcji przydaje się bardzo do testowania obwodów. Generatory oznacza się w schematach symbolem przedstawionym na rysunku 5.2. Kształt sinusoidy wewnątrz kółka oznacza, że jest to źródło prądu zmiennego o charakterze sinusoidalnym. Rysunek 5.2 Generator 159 Zadania A. Jak nazywa się najpopularniejsze urządzenie laboratoryjne wykorzysty- wane do generowania przebiegu sygnału? B. Co oznacza skrót AC? C. Jak rozumieć znak sinusoidy wewnątrz symbolu generatora w schemacie obwodu? Odpowiedzi A. Generator funkcji. B. Prąd zmienny. C. Tak oznaczony generator wytwarza sygnały sinusoidalne. Na rysunku 5.3 przedstawiliśmy niektóre z parametrów opisujących funk- 3 cję sinus. Na osiach wykresu dokłada się odpowiednio napięcie i czas. Rysunek 5.3 Poziom zerowy jest wygodnym punktem odniesienia do dokonywania pomiarów napięcia. Zadania A. Po co wprowadza się poziom zerowy? B. W jakim punkcie najczęściej rozpoczyna się pomiar czasu? Odpowiedzi A. To punkt odniesienia do pomiarów napięcia. 160 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny B. Pomiar czasu trwania zjawiska można rozpocząć w dowolnym punkcie przebiegu funkcji zmienności, ale najczęściej wybiera się któryś z punk- tów charakterystycznych, na przykład przecięcia krzywej z osią poziomu zerowego. W pomiarach napięcia szczególną uwagę zwraca się na trzy wielkości — 4 napięcie szczytowe (MAX), napięcie międzyszczytowe (PP) oraz napięcie skuteczne (SK). Podane niżej równania ujmują zależności pomiędzy napięciami szczytowym, międzyszczytowym oraz skutecznym w funkcji o przebiegu sinusoidalnym. Dla innych przebiegów (na przykład dla fali kwadratowej) zależności te są opi- sane innymi wzorami. MAX U U U PP SK 2 ˜ U 2 1 2 ˜ U , SK MAX ˜ U MAX U ˜ ˜ 22 1 2 , SK U PP 2 . Zapamiętaj też następujące zależności: 2 = 1,414, 1 = 0,707. 2 Zadanie Znajdź napięcie skuteczne, jeśli napięcie międzyszczytowe wynosi 10 V. Odpowiedź U PP 2 1 2 U SK ˜ 707,0 ˜ V10 2 V 535,3 . 5 Przeprowadź obliczenia dla napięcia opisywanego funkcją sinus. Zadanie Znajdź napięcie międzyszczytowe, jeśli napięcie skuteczne wynosi 2 V. Odpowiedź ˜ U U 22 PP ˜ ,12 414 ˜ V656,5V2 . SK 6 Przeprowadź obliczenia dla napięcia opisywanego funkcją sinus. Generator 161 Zadania A. Znajdź USK, gdy UPP = 230 V. B. Znajdź UPP, gdy USK = 120 V. Odpowiedzi A. 81,33 V. B. 340 V. Funkcję okresową o przebiegu sinusoidalnym opisuje się charakterystycz- 7 nym parametrem czasowym. Pełny przebieg funkcji dokonuje się po tak zwanym okresie. Sytuację tę ilustruje rysunek 5.4. Wszystkie inne pomiary czasowe są wielokrotnością okresu bądź jego ułamkiem. Rysunek 5.4 Zadania A. Jak nazywa się pełny przebieg funkcji sinusoidalnej? B. Jak nazywa się czas pełnego przebiegu funkcji sinusoidalnej? C. Jakim wzorem wyraża się zależność częstotliwości funkcji od czasu pełnego przebiegu? D. Co jest jednostką częstotliwości? E. Określ częstotliwość fali sinusoidalnej o okresie 0,5 ms. Jaka będzie często- tliwość fali o okresie 40 μs? F. Podaj okres fali o częstotliwości 60 Hz. Ile wynoszą okresy fal sinusoidal- nych o częstotliwościach 12,5 Hz oraz 1 MHz? 162 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Odpowiedzi A. Cykl. B. Okres, oznacza się go symbolem T. C. D. Podstawową jednostką częstotliwości jest jeden herc (Hz). Jeden herc 1 T jest równy jednemu cyklowi na sekundę. f . E. 2 kHz, 25 kHz. F. 16,7 ms, 80 μs, 1 μs. 8 Wskaż poprawne stwierdzenia. Zadanie Która z funkcji może opisywać sygnał prądu zmiennego? A. Funkcja o przebiegu sinusoidalnym. B. Funkcja będąca złożeniem wielu fal sinusoidalnych o różnych częstotli- wościach i amplitudach. C. Linia prosta. Odpowiedzi A i B. Opornik w obwodzie prądu zmiennego Prąd zmienny może przepływać przez różne elementy układu, tak jak 9 prąd stały. Oporniki w obwodzie reagują na przepływ prądu zmiennego tak samo jak na przepływ prądu stałego. Zadanie Załóżmy, że do obwodu podawany jest sygnał zmienny o napięciu międzysz- czytowym 10 V, przepływający przez dziesięcioomowy opornik. Jaki prąd popłynie przez ten opornik? Opornik w obwodzie prądu zmiennego 163 Odpowiedź Skorzystaj z prawa Ohma: UI R V10 : 10 PPA 1 . Ponieważ podano napięcie międzyszczytowe, obliczony prąd jest rów- nież wielkością międzyszczytową. Do obwodu z dwudziestoomowym opornikiem podawany jest sygnał 10 o napięciu skutecznym 10 V. Zadanie Oblicz prąd płynący przez opornik. Odpowiedź SKA 5,0 V 10 : 20 Ponieważ w zadaniu podano napięcie skuteczne, wyznaczona wartość . I natężenia jest również wartością skuteczną. Do obwodu z dzielnikiem napięcia podawany jest sygnał zmienny o napię- 11 ciu międzyszczytowym równym 10 V (rysunek 5.5). Rysunek 5.5 Zadanie Określ napięcie wyjściowe UWY. 164 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Odpowiedź U WY U WE ˜ R 2  R 2 R 1 V 10 ˜ k2 :: : k 2 k 8 : k2V 10 : k 10 ˜ V 2 PP . Kondensator w obwodzie prądu zmiennego 12 Kondensator stawia opór przepływowi prądu zmiennego. Zadania A. Jak nazywa się opór stawiany przepływowi prądu przez kondensator? B. Do jakiej wielkości charakteryzującej obwody prądu stałego można przy- równać ten parametr? Odpowiedzi A. Reaktancja. B. Można porównać ją do rezystancji. 13 Reaktancję, tak samo jak rezystancję, opisuje się odpowiednim wzorem. Zadania A. Podaj wzór na reaktancję. B. Opisz zmienne użyte w równaniu. C. W jaki sposób zmienia się reaktancja kondensatora, gdy częstotliwość sygnału rośnie? Odpowiedź 1 XC S2 fC A. . B. XC — reaktancja pojemnościowa podawana w omach, f — częstotliwość sygnału podawana w hercach, C — pojemność kondensatora podawana w faradach. C. Wraz ze wzrostem częstotliwości reaktancja kondensatora spada. Kondensator w obwodzie prądu zmiennego 165 Przyjmij, że pojemność kondensatora wynosi 1 μF, a częstotliwość sygnału 14 podawanego przez generator — 1 kHz. Zadanie Znajdź reaktancję kondensatora. (Uwaga: S2 1 to około 0,159). Odpowiedź , 1 XC S2 fC f = 1 kHz = 103 Hz, C = 1 μF = 10 −6 F. Zatem: CX 159,0  3 6 10 ˜ 10 160 : . Przeprowadź teraz dwa proste obliczenia. Wyznacz reaktancję kondensa- 15 tora XC1 dla sygnału o częstotliwości 1 kHz oraz reaktancję XC2 dla drugiej, podanej w zadaniu częstotliwości. Zadania Oblicz XC1 oraz XC2. A. C = 0,1 μF, f = 100 Hz B. C = 100 μF, f = 2 kHz Odpowiedzi A. Dla częstotliwości f = 100 kHz XC1 = 1600 Ω, dla częstotliwości f = 100 Hz XC2 = 16 000 Ω. B. Dla częstotliwości f = 100 kHz XC1 = 1,6 Ω, dla częstotliwości f = 2 kHz XC2 = 0,8 Ω. Układ zawierający szeregowo połączone opornik i kondensator (w sposób przedstawiony na rysunku 5.6) działa jako dzielnik napięcia. Wprawdzie ten dzielnik podaje na wyjściu zmniejszone napięcie, tak samo jak dzielnik zbudowany z dwóch oporników, ale różni się od tego ostatniego jedną zasadniczą cechą. Gdybyś sprawdził sygnały wejściowy i wyjściowy na 166 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Rysunek 5.6 oscyloskopie, przekonałbyś się, że są one przesunięte w stosunku do siebie. O takich sygnałach mówimy, że są „przesunięte w fazie”. Faza to bardzo istotne pojęcie, niezbędne do zrozumienia pewnych aspektów działania układów elektronicznych. W rozdziale 6. omówimy szczegółowo związek pojęcia fazy i wybranych obwodów prądu zmiennego. Do zagadnień związanych z fazą powrócimy też podczas dyskusji o wzmacnianiu sygnałów. Cewka w obwodzie prądu zmiennego Cewka indukcyjna, zwana też zwojnicą, jest zazwyczaj wykonana z drutu 16 nawiniętego na rdzeń z miękkiego żelaza. Czasami zwoje umieszcza się na rdzeniu z materiału nieprzewodzącego. Zadania A. Powiedz, czy reaktancja cewki w obwodzie prądu zmiennego jest duża, czy mała. Odpowiedź uzasadnij. B. Czy rezystancja cewki w obwodzie prądu stałego jest duża, czy mała? C. Co łączy reaktancję w obwodzie prądu zmiennego z rezystancją w obwodzie prądu stałego? D. Podaj wzór na obliczanie reaktancji indukcyjnej. Odpowiedzi A. Reaktancja cewki (XL) w obwodzie prądu zmiennego potrafi przyjmo- wać dość wysokie wartości, ponieważ wokół cewki powstaje pole elek- tromagnetyczne, które generuje prąd płynący w kierunku przeciwnym do prądu będącego źródłem pola. B. Rezystancja cewki (r) umieszczonej w obwodzie prądu stałego jest zazwy- czaj dosyć niska, równa oporowi drutu, z którego wykonany jest ten element. Cewka w obwodzie prądu zmiennego 167 C. Nic. D. XL = 2πfL, gdzie L — indukcyjność cewki wyrażana w henrach. Zgod- nie z równaniem reaktancja cewki będzie rosła wraz ze wzrostem czę- stotliwości przepływającego przez nią sygnału. Przyjmij, że indukcyjność cewki wynosi 10 H, a częstotliwość sygnału 17 to 100 Hz. Zadanie Oblicz reaktancję cewki. Odpowiedź XL = 2πfL = 2π·100 Hz·10 H = 6280 Ω. Spróbuj rozwiązać teraz następujące dwa zadania. W każdym przypadku 18 znajdź reaktancję cewki dla 1 kHz XL1 oraz reaktancję XL2 dla drugiej poda- nej częstotliwości. Zadania A. L = 1 mH (0,001 H), f = 10 kHz. B. L = 0,01 mH, f = 5 MHz. Odpowiedzi A. XL1 = 6, 28·103·0,001 = 6,28 Ω. XL2 = 6, 28·10·103·0,001 = 62,8 Ω. B. XL1 = 6, 28·103·0,01·10 −3 = 0,0628 Ω. XL2 = 6, 28·5·106·0,01·10 −3 = 314 Ω. Obwód zawierający cewkę i opornik połączone szeregowo działa jak dziel- nik napięcia, tak samo jak miało to miejsce w przypadku połączonych ze sobą szeregowo opornika i kondensatora. Także w tym przypadku zależność pomię- dzy napięciem wejściowym a napięciem wyjściowym nie jest tak prosta jak przy dzielniku zbudowanym z samych oporników. Tego rodzaju obwody omó- wimy szczegółowo w rozdziale 6. 168 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Rezonans Obliczenia, które wykonywałeś w poprzednio omówionych zadaniach, 19 wykazały, że reaktancja pojemnościowa spada ze wzrostem częstotliwości sygnału, natomiast reaktancja indukcyjna wzrasta, gdy częstotliwość sygnału rośnie. Dla połączonych szeregowo cewki i kondensatora istnieje jedna czę- stotliwość sygnału, przy której ich reaktancje są sobie równe. Zadania A. Jak nazywa się ta częstotliwość? B. Podaj wzór pozwalający obliczyć jej wartość. Aby go poznać, przyjmij XL = XC i wyznacz z niego częstotliwość. Odpowiedzi A. Częstotliwość rezonansowa. B. 1 S fL S 2 fC f otrzymasz wzór pozwalający obliczyć częstotliwość rezonansową fR: . Po przekształceniu tego równania i wyznaczeniu z niego 2 1 fR S2 . LC Kondensator i cewka połączone równolegle również dzielą pewną często- 20 tliwość rezonansową, jednak w tym przypadku wyznaczenie jej nie jest tak proste jak przy połączeniu szeregowym. Analizowanie połączenia równoległego jest utrudnione, ponieważ cewka zawsze charakteryzuje się pewną oporno- ścią wewnętrzną, co utrudnia prowadzenie obliczeń. Jednak w określonych warunkach analiza połączenia równoległego staje się podobna do analizy połą- czenia szeregowego. Ma to miejsce, gdy reaktancja cewki wyrażona w omach jest przynajmniej dziesięć razy większa od wewnętrznego oporu tego elementu (r). Wtedy wzór pozwalający wyznaczyć częstotliwość rezonansową przyjmuje postać identyczną z tym wyznaczanym dla połączenia szeregowego. W dal- szych rozważaniach będziesz często korzystać z tego przybliżenia. Zadania Sprawdź, czy dla podanych parametrów cewek ich reaktancja jest dziesięcio- krotnie wyższa od ich wewnętrznej rezystancji. Częstotliwość rezonansowa jest podana w zadaniu. Rezonans 169 A. fR = 25 kHz, L = 2 mH, r = 20 Ω. B. fR = 1 kHz, L = 33,5 mH, r = 30 Ω. Odpowiedzi A. XL = 314 Ω, co oznacza, że reaktancja jest przeszło dziesięć razy większa od oporu wewnętrznego. B. XL = 210 Ω, co oznacza, że reaktancja jest mniej niż dziesięć razy większa od oporu wewnętrznego. UWAGA W rozdziale 7. znajdziesz informacje dotyczące połączeń równoległych i szere- gowych obwodów rezonansowych. Przedstawimy wtedy wiele przydatnych sposobów rozwiązywania tych problemów. Określ częstotliwość rezonansową (fR) dla podanych cewek i kondensa- 21 torów przy połączeniu szeregowym i równoległym. Przyjmij, że opór wew- nętrzny cewek jest tak mały, że można go pominąć. Zadania Wyznacz wartość fR. A. C = 1 μF, L = 1 H. B. C = 0,2 μF, L = 3,3 H. Odpowiedzi A. B. Rf Rf 159,0 ˜  6 10 Hz 160 1 159,0 ˜  3 ˜ 103,3 102,0 ˜ .  6 2,6 kHz . 22 Rozwiąż teraz dwa ostatnie zadania. Zadania Wyznacz wartość fR. A. C = 10 μF, L = 1 H. B. C = 0,0033 μF, L = 0,5 H. 170 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny Odpowiedzi A. fR = 50 Hz (w przybliżeniu). B. fR = 124 kHz. Znajomość zagadnienia rezonansu staje się niezbędna, jeżeli chcesz anali- zować bardziej złożone układy elektroniczne, na przykład filtry czy oscylatory. Filtry to obwody elektroniczne mogące blokować wybrane częstotliwości lub przekazywać dalej sygnały o określonych częstotliwościach. Stosuje się je powszechnie między innymi w radioodbiornikach i odbiornikach telewizyj- nych. Oscylatory to obwody generujące ciągły sygnał wyjściowy bez koniecz- ności podawania im sygnału wejściowego. Oscylatory stosowane w obwodach rezonansowych wytwarzają fale o przebiegu sinusoidalnym. (Więcej na temat oscylatorów dowiesz się z rozdziału 9.). Podsumowanie Poniżej znajdziesz zestawienie najważniejszych informacji z tego rozdziału. „ W obwodach prądu zmiennego bardzo często wykorzystuje się sygnały o przebiegu sinusoidalnym. „ Najczęściej stosowanym generatorem sygnałów jest tak zwany generator funkcji. U f MAX 1 T PP „ „ „ I 2 . U PP R , ˜ U , U PP SK 22 ˜ U . SK I SK U SK R . „ Reaktancja pojemnościowa jest opisywana wzorem „ Reaktancję indukcyjną oblicza się z równania XL = 2πfL. „ Częstotliwość rezonansowa jest opisywana wzorem 1 fR S2 . LC 1 XC S2 fC . Test zrozumienia Test zrozumienia 171 Podane niżej zadania sprawdzą Twoją znajomość zagadnień przedstawio- nych w tym rozdziale. Do prowadzenia obliczeń użyj osobnej kartki papieru. Później porównaj otrzymane wyniki z odpowiedziami umieszczonymi na końcu rozdziału. 1. Na podstawie podanych wartości maksymalnych i międzyszczytowych wy- 2. Na podstawie podanej wartości skutecznej wyznacz odpowiednie wartości znacz wartości skuteczne danych wielkości. A. UMAX = 12 V, USK = B. UMAX = 80 mV, USK = C. UPP = 100 V, USK = międzyszczytowe i maksymalne. A. USK = 120 V, UMAX = B. USK = 100 mV, UMAX = C. USK = 12 V, UPP = A. T = 16,7 ms, f = B. f = 15 kHz, T = 3. Na podstawie danej wartości wyznacz okres lub częstotliwość. 4. Znajdź całkowity prąd płynący przez przedstawiony na rysunku 5.7 układ oraz spadek napięcia na oporniku R2 (UWY). Rysunek 5.7 5. Wyznacz reaktancję dla podanych elementów. A. C = 0,16 μF, f = 12 kHz, XC = B. L = 5 mH, f = 30 kHz, XL = 6. Znajdź częstotliwość rezonansową podanych elementów. A. C = 1 μF, XC = 200 Ω, f = B. L = 50 μH, XL = 320 Ω, f = 7. Ile będzie wynosić częstotliwość rezonansowa kondensatora i cewki połą- czonych szeregowo i opisanych wartościami z podpunktów A i B zadania 5.? 172 Rozdział 5. „ Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny 8. Ile wyniosłaby częstotliwość rezonansowa kondensatora i cewki połączo- nych równolegle i opisanych wartościami z podpunktów A i B zadania 6.? Przy jakim założeniu otrzymany wynik będzie poprawny? Odpowiedzi do testu zrozumienia Jeśli otrzymane odpowiedzi nie zgadzają się z kluczem, powtórz problemy podane w nawiasach, zanim przejdziesz do następnego rozdziału. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. A. B. C. A. B. C. A. B. A. B. A. B. 8,5 V (wartość skuteczna). 56,6 V (wartość skuteczna). 35,4 V (wartość skuteczna). 169,7 V (wartość maksymalna). 141,4 mV (wartość maksymalna). 33,9 V (wartość międzyszczytowa). 60 Hz. 66,7 μs. I = 0,1 A (wartość skuteczna). UWY = 12 V (wartość skuteczna). 82,9 Ω. 942,5 Ω. 795,8 Hz. 1,02 kHz. 5,63 kHz. 711,8 Hz. Należy założyć, że wewnętrzny opór cewki jest tak mały, iż można go pominąć. (problemy 4 – 6) (problemy 4 – 6) (problem 7.) (problemy 9 – 11) (problemy 14. i 17.) (problemy 14. i 17.) (problem 19.) (problem 20.) Skorowidz D dioda 1N4001, 59 dioda baza-emiter, 88 dioda baza-kolektor, 88 dioda idealna, 56 dioda Zenera, 73 napięcie przebicia, 74 diody, 51, 347 półprzewodnikowe, 80 przebicie, 70 spalenie, 77 spolaryzowane w kierunku przewodzenia, 54 wstecznie spolaryzowane, 55 długość fali, 359 dobór oporników, 260 dobór oporników stabilizacyjnych, 272 dobroć niska, 229 dobroć obwodu, 225 dobroć wysoka, 229 dodatnie sprzężenie zwrotne, 295, 383 dodawanie wektorów, 189 domieszkowanie, 52 dopasowanie impedancyjne, 336 dren, 109 drgania, 295 drugie prawo Kirchhoffa, 32, 45 dzielnik napięcia, 30, 167 dzielnik prądu, 33 E efekt tranzystorowy, 93 elektrony, 19 emiter, 87 A admitancja przejściowa, 282 amper, 27 amperomierz, 57 amplituda, 176 analiza układu wzmacniającego, 273 anoda, 52 B baza, 87 bipolarny tranzystor złączowy, 85 BJT, bipolar junction transistor, 85 Boysen Earl, 9 bramka, 109, 146 C cewka indukcyjna, 166 indukcyjność, 167 reaktancja, 166 rezystancja, 166 charakterystyka prądowo-napięciowa, 28 prądowo-napięciowa diody, 57 wzmacniacza idealnego, 286 wzmacniacza operacyjnego, 286 cykl, 162, 359 częstotliwość, 168 dolna, 221 drgań, 293 górna, 221 rezonansowa, 168, 214, 305 406 Elektronika dla każdego. Przewodnik F faza, 166, 329 filtr, 170, 173 dolnoprzepustowy, 184 górnoprzepustowy, 181 środkowoprzepustowy, 223 środkowozaporowy, 223 filtrowanie jednokrotne, 361 filtrowanie napięcia tętniącego, 353 funkcja arcus tangens, 189 funkcja sinusoidalna, 157 funkcja wykładnicza, 40 G generator, 158 generator drgań, 293, 307, 383 Armstronga, 304, 314 Colpittsa, 305, 308 Hartleya, 304, 313 projektowanie, 316 uruchamianie, 319 generator funkcji, 158 generowanie przepływu prądu, 18 henr, 167 H I impedancja, 177 dzielnika napięcia, 218 linii, 336 obwodu LC, 322 obwodu RLC, 211 układu, 218 wewnętrzna, 298 wyjściowa, 269 wyjściowa transformatora, 337 indukcyjność cewki, 167 izolator, 51 J JFET, junction field effect transistors, 85 K kanał N, 109 katoda, 52 kąt nachylenia prostej, 29 kąt przesunięcia fazowego, 189, 190, 202 kierunek przepływu elektronów, 19 kierunek przepływu prądu, 19, 53 kiloom, 27 kolektor, 87 kondensator, 38, 164 łączenie równoległe, 42 łączenie szeregowe, 43 kondensator emiterowy, 263 krzywa przejściowa, 277 krzywa rezonansowa uniwersalna, 231 krzywa sygnału wyjściowego, 220 krzywa U-I, 57 lampa próżniowa, 51 liczba zwojów, 331 linia, 336 logika boolowska, 117 L Ł ładowanie kondensatora, 40 łączny opór układu, 31 M megaom, 27 metoda Armstronga, 304 metoda Colpittsa, 304 metoda Hartleya, 304 mikroamper, 27 miliamper, 27 moc, 25, 45 moc wyjściowa transformatora, 335 moc znamionowa, 26 moc źródła, 44 MOSFET, metal oxide silicon field effect transistor, 85 N napięcie, 20, 44 bramka – źródło, 284 dren – źródło, 278 kolektor – emiter, 102, 248 kolektora, 244 maksymalne, 233 międzyszczytowe, 160, 333 nasycenia, 119 odcięcia, 149 progowe diody, 61 przewodzenia, 62 skuteczne, 160, 333 stałe, 244 szczytowe, 160, 213 średnie, 364 wejściowe, 30 wyjściowe, 31, 197 wyjściowe transformatora, 330, 335 natężenie, 20, 27, 35 natężenie całkowite, 34 O obciążenie, 118, 354 obciążenie rezonansowe, 299 obciążenie tranzystora, 285 obszar progowy, 61 obszar typu P, 88 obwód drgający, 238 obwód LC, 301 obwód RC, 187 obwód RL, 201 obwód RLC, 210 obwód zasilacza, 355 odczep środkowy, 330, 334 okres, 161 opornik, 26, 44, 162 łączenie równoległe, 23, 44 łączenie szeregowe, 22, 44 opornik sprzężenia zwrotnego, 288 opornik stabilizujący, 258 oporność obciążenia, 251 oporność wejściowa tranzystora, 251 opór, 23, 30 opór układu, 23 opór wewnętrzny, 269 opór zastępczy, 23, 24, 193 oscylatory, 170, 234 oscylator sinusoidalny, 293 osłabianie sygnału, 179 P pasmo przenoszenia, 221 pierwsze prawo Kirchhoffa, 35, 45 PIV, peak inverse voltage, 72 pojedynczy przełącznik dwupozycyjny, 36 pojedynczy przełącznik jednopozycyjny, 36 pojemność całkowita, 43, 45 polaryzacja diody, 350 pole magnetyczne, 236 potencjometr, 58 poziom zerowy, 159 półprzewodnik, 51 prawa Kirchhoffa, 32, 35, 45 prawo Ohma, 20, 44 prąd bazy, 90, 114, 120, 245, 257 bramki, 114 drenu, 116, 277 elektryczny, 18 emitera, 257 kolektora, 96, 120, 244, 257 nasycenia, 148, 278 obciążenia, 118 Skorowidz 407 płynący przez diodę, 66 rdzenia, 116 stały, 28, 46 wyjściowy transformatora, 335 zmienny, 162 projektowanie generatora, 316 prosta obciążenia, 247 prostowanie, 348 prostowanie pełnookresowe, 351 prostownik pełnookresowy, 350, 351 prostownik półokresowy, 348 PRV, peak reverse voltage, 72 przebicie, 71 przebieg sygnału, 188, 368 przebieg sygnału wyjściowego, 345 przebieg zmienności napięcia, 349 przeciwfaza, 329 przedrostki, 391 przekładnia transformatora, 331, 339 przełączanie, 117 przełączanie tranzystorów JFET, 146 przełącznik, 112 elektroniczny, 237 mechaniczny, 36, 138, 140 tranzystorowy, 117, 127 tranzystorowy potrójny, 136 tranzystorowy wielopoziomowy, 130 przesunięcie fazowe, 188, 189, 201 pulsacje, 344 punkt nasycenia, 248 punkt odcięcia, 248 punkt pracy, 254 R reaktancja, 164, 177 cewki, 166, 196, 210, 216 cewki i kondensatora, 213 indukcyjna, 166, 170 kondensatora, 164, 210 pojemnościowa, 164, 170, 174 rezonans, 168, 209 rezystancja, 26, 177 cewki, 166 diody, 61 lampy, 74 zastępcza, 23 rezystory mocy, 393 rozładowanie kondensatora, 356 równoległe łączenie, 23, 42 różnica faz, 188 S schemat dzielnika napięcia, 195 generatora Armstronga, 314 408 Elektronika dla każdego. Przewodnik schemat generatora Colpittsa, 308 generatora Hartleya, 313 separator obciążeń, 270 simens, 282 sinusoida, 157 skuteczność transformatora, 335 spadek napięcia, 30, 45, 64 spalenie diody, 77 sprzężenie zwrotne, 237, 288, 303 stabilizowanie punktu pracy, 245, 259 stabilizowanie tranzystora, 245 stabilizowanie wzmacniacza, 296 stała czasowa, 39, 45, 357 stałoprądowe napięcie kolektora, 251 stan nasycenia, 106 stan tranzystora, 112 stopień wzmocnienia, 301 sygnał wyjściowy, 281 symbole, 389 symbole graficzne, 403 szczytowe napięcie wsteczne, 72 szeregowe łączenie, 22, 43 szeregowy obwód RLC, 211 szerokość pasma przenoszenia, 223, 224 szerokość połówkowa, 221 T temperatura, 256 testowanie obwodów, 158 tętniący sygnał stały, 353 transformator, 327 obniżający napięcie, 332 podnoszący napięcie, 332 separacyjny, 332 transkonduktancja, 282 tranzystor, 86, 144 2N3643, 101, 102 bipolarny, 85 BJT, 109, 112 JFET, 109, 112, 147, 276 npn, 90 polowy, 85 polowy złączowy, 85, 109 pnp, 90 włączanie, 122 wyłączanie, 124 typ N, 52 typ P, 52 U ujemne sprzężenie zwrotne, 294, 383 układ drgający, 234 elektryczny, 44 oscylatora, 294 RLC, 215 scalony, 128, 285 stabilizujący, 277 wzmacniacza, 255 wzmacniający, 264 uruchamianie generatora, 319 uzwojenie pierwotne, 327 uzwojenie wtórne, 328 W wartości oporów, 393 wartość maksymalna sygnału, 358 woltomierz, 57 wspólna baza, 298 wspólne źródło, 279 wspólny emiter, 296 wspólny kolektor, 267 współczynnik kierunkowy prostej, 30, 248 wzmocnienia stałoprądowego, 249 wzmocnienia zmiennoprądowego, 249 wtórnik emiterowy, 267, 270 wygasanie drgań, 237 wykres wskazowy, 189, 202 wzmacniacz dwustopniowy, 266 jednotranzystorowy, 243 JFET, 279 niestabilny, 252 operacyjny, 243, 285 stabilny, 254 wspólnej bazy, 298 wzmocnienie napięciowe, 255, 281 napięciowe wzmacniacza, 251, 265, 283, 297 prądowe, 97, 113, 115 wzory, 399 wzrost wzmocnienia, 301 Z zasilacze, 343 złącze baza-emiter, 125 złącze p-n, 52 zmienne napięcie wyjściowe, 251 zniekształcenia, 295 Ź źródło, 109 źródło napięcia, 158
Pobierz darmowy fragment (pdf)

Gdzie kupić całą publikację:

Elektronika dla każdego. Przewodnik
Autor:
,

Opinie na temat publikacji:


Inne popularne pozycje z tej kategorii:


Czytaj również:


Prowadzisz stronę lub blog? Wstaw link do fragmentu tej książki i współpracuj z Cyfroteką: