mlodyAmbitnyOdNasWymaga.pdf

(280 KB) Pobierz
Ćwiczenie 0
Rodzaje zmienności prądu
Prąd stały
(ang.
direct current,
DC)
– prąd stały charakteryzuje się stałym zwrotem oraz
kierunkiem przepływu ładunków elektrycznych, w odróżnieniu od prądu zmiennego i
przemiennego – (AC, ang.
alternating current).
Natężenie prądu nie zależy od rodzaju prądu(AC/DC), lecz od chwilowych warunków w obwodzie
elektrycznym.
Zaletą prądu stałego jest to, że w przypadku zasilania takim prądem wartość chwilowa dostarczanej
mocy jest stała, co ma duże znaczenie dla wszelkich układów wzmacniania i przetwarzania
sygnałów. Większość półprzewodnikowych układów elektronicznych zasilana jest prądem stałym (a
przynajmniej napięciem stałym). Główną zaletą takiego rozwiązania jest to, że urządzenia
zawierające układy elektroniczne mogą być zasilane bezpośrednio z przenośnych źródeł energii
(baterii lub akumulatorów).
Prąd zmienny
– prąd elektryczny, dla którego wartość napięcia zmienia się w czasie w dowolny
sposób.
Prąd przemienny
(ang.
alternating current, AC)
– charakterystyczny przypadek prądu
elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w
powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe napięcie prądu
przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa
przemienny).
Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa wynosiła zero.
Napięcie sinusoidalne
1 = Amplituda
2 = Wartość międzyszczytowa
3 = Wartość skuteczna
4 = Okres
Napięciem skutecznym
prądu przemiennego nazywamy napięcie
takiego prądu stałego, który w danym czasie wykonuje taka sama
prace.
Dla dowolnego przebiegu okresowego:
gdzie:
•
T
- okres przebiegu,
•
u(t)
- napięcie chwilowe.
Ćwiczenie 1
Układ RC
, jest to obwód elektryczny złożony z rezystora i kondensatora zasilany napięciem albo
natężeniem prądu elektrycznego.
Filtr dolnoprzepustowy
– układ elektroniczny przepuszczający częstotliwości sygnału poniżej
ustalonej częstotliwości granicznej, tłumi składowe widma leżące w górnej jego części. Układ
elektryczny zbudowany jest (z naszej pracowni) z opornika i kondensatora. Ma jedno pasmo
przepustowe i jedno tłumiące. Filtr dolnoprzepustowy jest układem całkującym stratnym.
Wielkością charakteryzującą taki układ jest transmitancja(współczynnik
wzmocnienia
napięciowego),
określana jako stosunek napięcia wyjściowego do wejściowego.
Filtr górnoprzepustowy
– układ elektroniczny bądź algorytm, który przepuszcza sygnały
sinusoidalne oraz składowe widmowe złożonych sygnałów o częstotliwościach powyżej określonej
częstotliwości granicznej, a tłumi składowe leżące poniżej.
Kondensator
– jest to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z dwóch przewodników
(okładek) rozdzielonych dielektrykiem.
Pojemność wyrażana jest w faradach. Jeden farad to bardzo duża jednostka, dlatego w praktyce
spotyka się kondensatory o pojemnościach piko-, nano-, mikro- i milifaradów
mili
mikro
nano
m 0,001 = 10
−3
µ 0,000 001 = 10
−6
n 0,000 000 001 = 10
−9
jedna tysięczna
jedna milionowa
jedna miliardowa
piko
p 0,000 000 000 001 = 10
−12
jedna bilionowa
Symbol graficzny zwykłego kondensatora niespolaryzowanego
Opornik, rezystor
– najprostszy element bierny obwodu elektrycznego, wykorzystywany jest do
ograniczenia prądu w nim płynącego. Jest elementem liniowym: występujący na nim spadek
napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu
zamienia energię elektryczną w ciepło.
Jednostką rezystancji w układzie SI jest om, którego symbolem jest Ω.
Rezystancja zdefiniowana jest wzorem:
gdzie:
R
– opór przewodnika elektrycznego,
U
– napięcie między końcami przewodnika,
I
– natężenie prądu elektrycznego
Symbol graficzny opornika
Ćwiczenie 2
Rzeczywisty sygnał sinusoidalny można zapisać w postaci
gdzie:
oznacza amplitudę
oznacza częstotliwość
oznacza fazę początkowa, to znaczy fazę dla chwili
przy czym jego okres wynosi
.
.
Prostownik
zamienia prąd przemienny, czyli taki, który płynie na zmianę w dwóch kierunkach na
prąd jednokierunkowy. Często o diodach mówi się "prostownik" mając na myśli takie właśnie
zastosowanie.
Prostownik jednopołówkowy
Na rys. 3.9 przedstawiony jest najprostszy układ prostownika. U
g
jest źródłem napięcia
przemiennego, a R
L
jest rezystancją reprezentującą obciążenie prostownika. W tym przypadku (rys.
3.10) źródłem napięcia wejściowego U
g
jest napięcie zmienne takie jak na przykład w sieci 220V
50Hz, które jest obniżane na transformatorze sieciowym i podawane na diodę D. Tak, więc dla
wejściowego napięcia sinusoidalnego o amplitudzie zdecydowanie większej od napięcia
przewodzenia diody (0.6V) napięcie na obciążeniu U
L
wygląda tak jak na rys. 3.10 (przebieg
czerwony). Jak widać przez diodę przedostają się tylko dodatnie połówki sinusoidy, gdyż wówczas
na anodzie diody jest wyższy potencjał niż na katodzie i dioda jest spolaryzowana w kierunku
przewodzenia (oczywiście wtedy gdy U
g
>0.6V). Można, więc powiedzieć, że jest to prostownik
jednopołówkowy. Napięcie U
L
występuje, więc jedynie przez połowę okresu napięcia wejściowego
U
g
.
Na pracowni podłączony był jeszcze kondensator równolegle do opornika.
„D” na schematach to po prostu diody.
rys. 3.9
rys. 3.10
Prostownik dwupołówkowy
Na rys. 3.11 przedstawiony jest inny układ prostownika. Jest to dwupołówkowy układ
mostkowy. Tak zwany mostek złożony jest z diod D1, D2, D3, D4. Przebiegi napięcia wejściowego
U
g
i wyjściowego U
L
przedstawione są na rys. 3.12.
Dla dodatniej połówki sinusoidy sygnału wejściowego prąd (strzałki czerwone) popłynie
przez diodę D1 do obciążenia R
L
, dalej poprzez diodę D3 do źródła U
g
. Następnie dla połówki
ujemnej prąd (strzałki niebieskie) popłynie poprzez diodę D2 do obciążenia R
L
jak widać
zachowując ten sam kierunek przepływu prądu przez obciążenie jak dla połówki dodatniej, a
następnie poprzez diodę D4 z powrotem do źródła U
g
. W efekcie na wyjściu układu otrzymamy
napięcie wyprostowane dwupołówkowo, co widać na przebiegu z rys. 3.12 (przebieg czerwony).
Poziome odcinki pomiędzy połówkami sinusoidy są spowodowane spadkami napięć na
przewodzących diodach. Warto zauważyć, że w układzie mostkowym dla obu kierunków sygnału
wejściowego, z wejściem są połączone szeregowo dwie diody. Dlatego aby prąd zaczął płynąć do
obciążenia napięcie U
g
musi być większe od podwojonego napięcia przewodzenia diody
(U
g
>2·0.6V). Warto o tym pamiętać szczególnie przy projektowaniu zasilaczy.
Tu też był
kondensator równolegle do oporu.
rys. 3.11
rys. 3.12
współczynnik tętnień
– stosunek wartości skutecznej składowej zmiennej napięcia
wyjściowego do wartości składowej stałej napięcia na wyjściu prostownika;
Ćwiczenie 3
Tranzystor bipolarny
element elektroniczny, mający zdolność wzmacniania sygnału. Zbudowany
jest z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa. Charakteryzuje się tym, że
niewielki prąd płynący pomiędzy dwiema jego elektrodami (nazywanymi bazą i emiterem) steruje
większym prądem płynącym między emiterem, a trzecią elektrodą (nazywaną kolektorem).
Tranzystor bipolarny składa się z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa: p-
n-p lub n-p-n (istnieją więc dwa rodzaje tranzystorów bipolarnych:
pnp
i
npn ,
my korzystaliśmy na
pracowni z npn).
Poszczególne warstwy noszą nazwy:
•
emiter (oznaczony przez E) warstwa silnie domieszkowana
•
baza (oznaczona przez B) warstwa cienka i słabo domieszkowana
•
kolektor (oznaczony przez C)
zasada działania tranzystora bipolarnego npn tak jak na rysunku
Dziura elektronowa
jest to brak elektronu w pełnym paśmie walencyjnym. Nazwa pochodzi stąd,
że gdy w paśmie walencyjnym brakuje pojedynczego elektronu, to występująca dziura zachowuje
się niczym dodatni nośnik ładunku elektrycznego.
Rekombinacja
– w fizyce to połączenie się pary cząstek lub jonów o przeciwnych ładunkach
elektrycznych.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin