ELEMENTY ELEKTRONICZNE

2016-02-22 AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Katedra Elektroniki ELE...
Author: Magda Olszewska
12 downloads 0 Views 5MB Size
2016-02-22

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji

Katedra Elektroniki

ELEMENTY ELEKTRONICZNE dr inż. Piotr Dziurdzia paw. C-3, pokój 413; tel. 617-27-02, [email protected]

dr inż. Ireneusz Brzozowski paw. C-3, pokój 512; tel. 617-27-24, [email protected]

ELEMENTY ELEKTRONICZNE CO JUŻ WIEMY, DO CZEGO BĘDĄ NAM POTRZEBNE ?

UkŁady ELEMENTY Teoria obwodów

EiT 2016 r.

PD&IB

elektroniczne

elektroniczne

Elementy elektroniczne - wstęp

2

1

2016-02-22

ELEMENT a PRZYRZĄD element – część składowa jakiejś całości przyrząd – urządzenie techniczne służące do wykonywania określonych czynności, zwykle pomiarowych (Słownik Języka Polskiego PWN - http://sjp.pwn.pl/)

EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - wstęp

PD&IB

3

ELEMENT a PRZYRZĄD Element elektroniczny

Przyrząd elektroniczny

Najprostsza część układu elektronicznego stanowiąca konstrukcyjną całość, ma pewne własności i spełnia określoną elementarną funkcję

Funkcjonalny składnik układu elektronicznego, często składający się z kilku elementów, ale spełniający pewną funkcję w większym układzie

(przewodzi prąd, wytwarza pole elektryczne itd.) często:

przyrząd półprzewodnikowy, lampa elektronowa - przyrząd próżniowy

ELEMENT  PRZYRZĄD

zwłaszcza w handlu  EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

4

2

2016-02-22

ELEMENT a PRZYRZĄD

Płytka układu scalonego – zestaw odpowiednio połączonych elementów elektronicznych

Ta sama płytka układu scalonego zamontowana w obudowie – przyrząd elektroniczny: układ scalony

Fotografie przedstawiają układ scalony zaprojektowany w Katedrze Elektroniki AGH i wykonany przez Europractice EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

5

UKŁAD ELEKTRONICZNY układ 1. uporządkowany według określonych zasad lub właściwości szereg przedmiotów, zdarzeń itp.; też: sposób uporządkowania lub rozmieszczenia czegoś 2. całość składająca się z powiązanych wzajemnie elementów 3. zespół części lub mechanizmów w maszynie albo urządzeniu wykonujący określoną pracę 4. 5. 6.

umowa, zwłaszcza między państwami powiązania, relacje między ludźmi, państwami itp. zespół narządów współpracujących ze sobą w wykonywaniu określonych funkcji w organizmie (Słownik Języka Polskiego PWN - http://sjp.pwn.pl/)

Układ elektroniczny Zbiór przyrządów elektronicznych odpowiednio ze sobą połączonych w celu realizacji pewnego podstawowego zadania, jakiejś pracy (np.: wzmacnianie, generacja, stabilizacja napięcia lub prądu itd.) EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

6

3

2016-02-22

UKŁAD, SYSTEM, URZĄDZENIE itd. system 1. układ elementów mający określoną strukturę i stanowiący logicznie uporządkowaną całość 2. zespół wielu urządzeń, dróg, przewodów itp., funkcjonujących jako całość 3. 4. 5. 6. 7. 8.

narządy lub inne części żywego organizmu pełniące razem określoną funkcję uporządkowany zbiór twierdzeń, poglądów, tworzących jakąś teorię określony sposób wykonywania jakiejś czynności lub zasady organizacji czegoś forma ustroju państwowego zespół skał powstałych w ciągu jednego okresu geologicznego log. całościowy i uporządkowany zespół zdań połączonych ze sobą stosunkami logicznego wynikania

(Słownik Języka Polskiego PWN - http://sjp.pwn.pl/)

System elektroniczny Zbiór odpowiednio połączonych i współpracujących ze sobą układów elektronicznych (często analogowych i cyfrowych) w celu realizacji jakiegoś zadnia, funkcji (system mikroprocesorowy, pomiarowy, akwizycji danych, itp.) EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

7

UKŁAD, SYSTEM, URZĄDZENIE itd. urządzenie 1. mechanizm lub zespół mechanizmów, służący do wykonania określonych czynności 2.

daw. wyposażenie jakiegoś pomieszczenia (Słownik Języka Polskiego PWN - http://sjp.pwn.pl/)

Urządzenie elektroniczne System bądź zbiór systemów i/lub układów elektronicznych odpowiednio połączonych, stanowiących funkcjonalną całość, służący do określonych celów i mający własności użytkowe (np.: telewizor, odtwarzacz CD, komputer itd.)

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

8

4

2016-02-22

element podstawowy EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

9

ELEMENTY ELEKTRONICZNE – KLOCKI LEGO ELEKTRONIKI ? PORÓWNANIE DO JĘZYKÓW PROGRAMOWANIA

Si, Ge, GaAs

JĘZYKI OBIEKTOWE

ASEMBLER

0101 1100 EiT 2016 r.

PD&IB

MOVA, B JUMP

JĘZYKI WYŻSZEGO RZĘDU

FORTRAN C

Elementy elektroniczne - wstęp

C++ JAVA DELPHI

10

5

2016-02-22

…elektronika? …elektrotechnika?

…automatyka? …informatyka? …telekomunikacja? EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

11

CO TO JEST ELEKTRONIKA ? Elektronika – dziedzina techniki i nauki zajmującą się wytwarzaniem i przetwarzaniem sygnałów w postaci prądów i napięć elektrycznych lub pól elektromagnetycznych. (Źródło: Wikipedia)

W elektronice istotna jest możliwość sterowania ruchem elektronów w gazach, próżni i półprzewodnikach. EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

12

6

2016-02-22

TROCHĘ HISTORII OD KIEDY MÓWIMY O ELEKTRONICE ? Pierwszą lampę wzmacniającą opracował (1906 lub 1908) Lee de Forest – była to TRIODA

Pierwszą lampę elektronową zbudował w roku 1904 John Ambrose Fleming - była to DIODA EiT 2016 r.

PD&IB

Źródło: http://narrator.up.pl/

Elementy elektroniczne - wstęp

13

TROCHĘ HISTORII PIERWSZY TRANZYSTOR

16.12.1947, Bell Telephone Laboratories EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

14

7

2016-02-22

TROCHĘ HISTORII PIERWSZY UKŁAD SCALONY

07.1958, Jack Kilby, Texas Instruments

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

15

TROCHĘ HISTORII PIERWSZY MIKROPROCESOR

1971, INTEL (INTegrated ELectronics) Źródło: http://www.cpu-zone.com/4004.htm, Intel (http://www.intel.com/museum) EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

2300 tranzystorów, technologia PMOS, bramka 10µm, częstotliwość pracy 108kHz 16

8

2016-02-22

WSPÓŁCZESNOŚĆ

2,6 miliarda tranzystorów, technologia CMOS , bramka 22nm, tranzystory Tri-Gate 3D częstotliwość pracy (max) 3,5 GHz Źródło: INTEL IA_2015 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

17

WSPÓŁCZESNOŚĆ SYSTEMY NA KRZEMIE (SOC)

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

18

9

2016-02-22

WSPÓŁCZESNOŚĆ MIKROMASZYNY MEMS

1 µm

'Courtesy of Sandia National Laboratories, SUMMiT(TM) Technologies, www.mems.sandia.gov' EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

19

KLASYFIKACJA ELEMENTÓW ELEKTRONICZNYCH

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

20

10

2016-02-22

RÓŻNE SPOJRZENIA NA ELEMENTY ELEKTRONICZNE Projektant aplikacji

Fizyk technolog

Serwisant urządzeń

Źródło foto: http://www.zgapa.pl, EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

21

ZAKRES WYKŁADU • • • • • •

Rezystor, kondensator, cewka Fizyka półprzewodników, złącze p-n Dioda Tranzystor unipolarny Tranzystor bipolarny Elementy bezzłączowe i inne elementy półprzewodnikowe termistor, piezorezystor, gaussotron, hallotron IGBT, tyrystor, triak, V-MOS, D-MOS, moduł Peltiera, CCD i inne

• Elementy elektroniczne w układach scalonych EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

22

11

2016-02-22

ORGANIZACJA PRZEDMIOTU • Wykład – Egzamin będzie przeprowadzony w formie pisemnej lub ustnej

• Laboratorium – Zaliczenie wykonanie ćwiczeń lab. przewidzianych programem zajęć laboratoryjnych i zaliczenie kolokwiów

Ocena końcowa będzie obliczana jako średnia ważona z ocen uzyskanych

z egzaminu (60%) i zaliczenia laboratorium (40) EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

23

GDZIE SZUKAĆ WIEDZY? • Wykład • Biblioteka - podręczniki akademickie – Marciniak W. „Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone ”, Warszawa, WNT, 1987 – Polowczyk M., Klugmann E. „Przyrządy półprzewodnikowe”, Gdańsk, Wyd. PG, 2001 – Polowczyk M. „Elementy i przyrządy półprzewodnikowe powszechnego zastosowania”, Warszawa, WKŁ, 1986 – Świt A., Pułtorak J. „Przyrządy półprzewodnikowe”, Warszawa, WNT, 1979 – Horowitz P., Hill W. „Sztuka elektroniki. Cz. 1”, Warszawa, WKŁ, 2003 – Tietze U., Schenk Ch. „Układy półprzewodnikowe”, Warszawa ,WNT, 2009 – Koprowski J. „Podstawowe przyrządy półprzewodnikowe”, Kraków, Wyd. AGH, 2009 – i inne

• Internet – Strona przedmiotu (http://www.scalak.elektro.agh.edu.pl/test/index.php?option=com_content&view=article &id=28:ee&catid=6:przedmioty&Itemid=3) – Inne strony

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

24

12

2016-02-22

GDZIE SZUKAĆ INFORMACJI? strona internetowa przedmiotu: http://www.scalak.elektro.agh.edu.pl

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - wstęp

25

REZYSTOR, CEWKA, KONDENSATOR Elementy bierne

EiT 2016 r.

PD&IB

26

13

2016-02-22

REZYSTOR

przewlekane

EiT 2016 r.

PD&IB

SMD Surface Mount Device

Elementy elektroniczne - rezystor

27

REZYSTOR łac. resistere - stawiać opór

Rezystor stawia „opór” przepływającemu prądowi przez obwód. Charakteryzuje się rezystancją. Im większa rezystancja tym mniejszy prąd przepływa przez obwód. EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

28

14

2016-02-22

REZYSTOR

Po co komu element, który przeszkadza w przepływie prądu?

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

29

REZYSTOR - po co? żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

30

15

2016-02-22

REZYSTOR - po co? żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

31

REZYSTOR to dwukońcówkowy (dwójnik) element bierny rozpraszający, w którym zachodzi proces zamiany energii elektrycznej na cieplną, jego podstawowym parametrem jest rezystancja Element bierny (pasywny) to odbiornik energii elektrycznej • Całkowita energia doprowadzona do elementu w czasie od -∞ do t jest nieujemna dla dowolnego charakteru napięcia na jego zaciskach i prądu w tym elemencie. • Do chwili doprowadzenia napięcia do zacisków elementu prąd w nim nie płynie i na odwrót - na jego zaciskach nie ma napięcia przed podłączeniem prądu. EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

32

16

2016-02-22

REZYSTOR – symbol graficzny symbole używane na schematach

niezalecany można łatwo pomylić z cewką

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

33

REZYSTOR – opis matematyczny Prawo Ohma

Natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego U) między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elektromotorycznej.

I  U, I = GU,

I

U R

G – współczynnik proporcjonalności: konduktancja [S] 1 R – rezystancja [] G

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

Georg Simon Ohm 1789-1854 (Wikipedia)

34

17

2016-02-22

OPIS ELEMENTÓW ELEKTRONICZNYCH • Matematyczny – równanie: I = f ( U ) , p a r = f ( f ) • Graficzny – charakterystyka (wykres)

• Katalogowy – parametry – – – – – EiT 2016 r.

dopuszczalne (maksymalne napięcia i prądy nie niszczące) charakterystyczne termiczne mechaniczne inne Elementy elektroniczne - rezystor

PD&IB

35

CHARAKTERYSTYKI • Prądowo-napięciowe – wykres przedstawiający prąd jako funkcję napięcia elementu REZYSTOR

tg 

1 R

rezystor liniowy EiT 2016 r.

PD&IB

rezystor nieliniowy

Elementy elektroniczne - rezystor

36

18

2016-02-22

CHARAKTERYSTYKI • Częstotliwościowe – wykres charakterystycznego parametru elementu w funkcji częstotliwości REZYSTOR

EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - rezystor

PD&IB

37

CHARAKTERYSTYKI • Czasowe – wykres odpowiedzi czasowej na jakieś pobudzenie (napięcie lub prąd na wejściu) REZYSTOR UWE [V]

WEJŚCIE

U1

R

WE

WY t [s]

UWE

UWY

UWY [V]

WYJŚCIE

U1

t [s] EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

38

19

2016-02-22

REZYSTOR – przykład c.d. Jaka powinna być wartość rezystora, aby żarówka dobrze świeciła? żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

U ak  I ż R  U ż R

U ak  U ż Iż

R = (12V – 2,2V) /0,47A = 20,85 EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

39

PARAMERTY REZYSTORÓW • • • • • • • •

Rezystancja nominalna Moc znamionowa Napięcie dopuszczalne Tolerancja TWR (temperaturowy współczynnik rezystancji) Współczynnik szumów Gabaryty (wymiary) Inne

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

40

20

2016-02-22

PARAMERTY REZYSTORÓW Rezystancja nominalna – wartość podawana przez producenta (na obudowie)

Tolerancja – dopuszczalna różnica między rzeczywistą wartością rezystancji a wartością nominalną

Rnom ≠ Rrze

Rrze  [Rnom – tol, Rnom + tol] Rnom – rezystancja nominalna, Rrze – rezystancja rzeczywista EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - rezystor

PD&IB

41

REZYSTOR – przykład c.d. żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

0,47A

20,85 9,8V

Czy aby na pewno opornik nie uszkodzi się pod wpływem przepływającego prądu? PR = 9,8V  0,47A = 4,606W moc wydzielana w rezystorze EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

42

21

2016-02-22

PARAMERTY REZYSTORÓW Moc znamionowa – wartość mocy, która może się wydzielić w rezystorze w postaci ciepła (przy danej temperaturze) i nie ulegnie on zniszczeniu. Napięcie dopuszczalne – największa wartość napięcia stałego (lub skuteczna napięcia przemiennego), którą można doprowadzić do końcówek rezystora nie powodując jego uszkodzenia. Temperaturowy wsp. rezystancji (TWR, ang. TCR) określa zmiany rezystancji pod wpływem dR temperatury. [ppm/K] (1ppm/K = 10-6/K) TWR  R  dT

EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - rezystor

PD&IB

43

OZNACZENIA REZYSTORÓW • Napisy na obudowie – kod literowo-cyfrowy np.: 2R2  2,2, K91 910, 3K6  3,6k

– kod cyfrowy np.:

EiT 2016 r.

PD&IB

202  20*102 = 2000 = 2k, 330  33*100 = 33, 1541  154*101 = 1,54k często stosowany dla rezystorów SMD

Elementy elektroniczne - rezystor

44

22

2016-02-22

OZNACZENIA REZYSTORÓW przykład

http://www.edw.com.pl/pdf/k01/02_09.pdf

0 ,22  3,9  75  910  1,8k  62k  470k  5,6M  36M  1,54k  43,2k  931k 1,24M 

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

45

OZNACZENIA REZYSTORÓW • Kod barwny (paskowy) pierwsza cyfra druga cyfra

tolerancja mnożnik (liczba zer)

pierwsza cyfra druga cyfra trzecia cyfra

tolerancja mnożnik (liczba zer)

pierwsza cyfra druga cyfra trzecia cyfra

EiT 2016 r.

pierwsza cyfra druga cyfra

TWR tolerancja mnożnik (liczba zer)

PD&IB

brak – tolerancja: 20% mnożnik (liczba zer)

kolor

cyfra

mnożnik

tolerancja

TWR

srebrny złoty czarny brązowy czerwony pomarańczowy żółty zielony niebieski fioletowy szary biały brak

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

x10-2 x10-1 x100 x101 x102 x103 x104 x105 x106 x107 x108 x109 -

±10% ±5% ±1% ±2% ±15% ±0,5% ±0,25% ±0,1% ±20%

250ppm/K 100ppm/K 50ppm/K 25ppm/K 20ppm/K 10ppm/K 5ppm/K 1ppm/K -

Elementy elektroniczne - rezystor

46

23

2016-02-22

OZNACZENIA REZYSTORÓW • Kod barwny (paskowy)

EiT 2016 r.

PD&IB

kolor

cyfra

mnożnik

tolerancja

TWR

srebrny złoty czarny brązowy czerwony pomarańczowy żółty zielony niebieski fioletowy szary biały brak

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

x10-2 x10-1 x100 x101 x102 x103 x104 x105 x106 x107 x108 x109 -

±10% ±5% ±1% ±2% ±15% ±0,5% ±0,25% ±0,1% ±20%

250ppm/K 100ppm/K 50ppm/K 25ppm/K 20ppm/K 10ppm/K 5ppm/K 1ppm/K -

Elementy elektroniczne - rezystor

47

WARTOSCI REZYSTORÓW Po co tyle pasków do oznaczania rezystorów? Jakie wartości rezystancji są dostępne w sprzedaży? Czy kupimy rezystor do naszego oświetlenia o wartości rezystancji 20,85 20,85

pierwsza cyfra druga cyfra trzecia cyfra

EiT 2016 r.

PD&IB

żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

TWR tolerancja mnożnik (liczba zer)

Elementy elektroniczne - rezystor

48

24

2016-02-22

SZEREGI REZYSTORÓW Wartości rezystancji nominalnej są znormalizowane i tworzą szeregi liczbowe oznaczone jako E3, E6, E12, E24 itd.

En n – określa liczbę wartości na dekadę ogólnie: EiT 2016 r.

PD&IB

ai  ai 1 n 10 Elementy elektroniczne - rezystor

49

SZEREGI REZYSTORÓW przykład E6  n = 6 10

10

10  6 10  10 1,4678 ...  14,678...  15 15  6 10  15 1,4678 ...  22,016...  22 22  6 10  22 1,4678 ...  32,291...  33 33  6 10  33 1,4678 ...  48,437...  47 47  6 10  47 1,4678 ...  68,986...  68 68  6 10  68 1,4678 ...  99,810...  100 http://www.edw.com.pl/pdf/k01/02_09.pdf EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

50

25

2016-02-22

REZYSTOR – przykład c.d. żaróweczka kryptonowa 2,2V 0,47A

20,85

20,85

szereg:

E6  E12  E24  E48  E96  E192 

EiT 2016 r.

PD&IB

22 22 22 21,5 21 20,8 Elementy elektroniczne - rezystor

51

REZYSTYWNOŚĆ

TAK REZYSTYWNOŚĆ – rezystancja właściwa – określa stopień przeciwdziałania przepływowi prądu przez materiał. Cecha każdego materiału przewodzącego. EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

52

26

2016-02-22

REZYSTYWNOŚĆ z def.:

Rezystancja przewodnika wykonanego z jednorodnego materiału o przekroju poprzecznym 1 metra kwadratowego i długości 1 metra. oznaczenie:  , jednostka: [m] l d rezystancja: R   S d2 S 

EiT 2016 r.

PD&IB

l

4

Elementy elektroniczne - rezystor

53

PODZIAŁ REZYSTORÓW ze względu na funkcje: a. stałe - stała wartość rezystancji b. nastawne (potencjometry) – zmienna (regulowana) wartość rezystancji c. półprzewodnikowe termistory (NTC,PTC), warystory, gausotrony, fotorezystory

ze względu na charakterystykę pradowo-napieciową: a. liniowe b. nieliniowe ze względu na budowę: a. drutowe b. warstwowe c. masowe (objętościowe) EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

54

27

2016-02-22

BUDOWA REZYSTORA • drutowe – drut oporowy nawinięty na korpusie – nikrotal (CrNi), kantal (CrAlFe), konstantan (CuNi) i inne

• warstwowe – warstwa oporowa naniesiona na korpus – węglowe – metalowe

• masowe – rezystor w całości (w całej objętości) jest wykonany z materiału oporowego (np. węgla)

http://zwarcie.prv.pl/rezystor.htm EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

55

Przykra rzeczywistość REZYSTOR RZECZYWISTY

• Elementy pasożytnicze rezystora rzeczywistego  CR - pojemność własna (zwana również upływnością),  LR - indukcyjność elementu oporowego  Ls1, Ls2 - indukcyjność wyprowadzeń EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

56

28

2016-02-22

w Internecie • artykuł o rezystorach http://www.eres.alpha.pl/elektronika/readarticle.php?article_id=2 – cz1. http://www.eres.alpha.pl/elektronika/readarticle.php?article_id=3 – cz.2 http://www.eres.alpha.pl/elektronika/readarticle.php?article_id=382 – cz.3

• dla początkujących – katalog rezystorów i oznaczenia http://www.edw.com.pl/ea/rezystor.html

• podstawy elektroniki dla początkujących i zaawansowanych http://www.edw.com.pl/index.php?module=ContentExpress&file=index&fun c=display&ceid=60&meid=13

• dla hobbistów http://www.elektronika.ne555.bitmar.net/o_nas.htm EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - rezystor

57

Dwa kawałki drutu

W obwodzie elektrycznym: to samo? EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne

58

29

2016-02-22

CEWKA

CEWKA to: dwukońcówkowy (dwójnik) element bierny zachowawczy (konserwatywny) zdolny do gromadzenia energii w polu magnetycznym, jego podstawowym parametrem jest indukcyjność

L EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - cewka

60

30

2016-02-22

INDUKCYJNOŚĆ

L u



L – indukcyjność własna,  - strumień skojarzony z cewką, i - prąd płynący przez cewkę

i

d dt

di uL dt EiT 2016 r.

u – napięcie cewki (wartość chwilowa), t – czas

napięcie jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu Elementy elektroniczne - cewka

PD&IB

61

CEWKA w OBWODZIE ELEKTRYCZNYM P

R1

I

E

E R1 dI UL  L  0 dt I

UL

L

w stanie ustalonym

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - cewka

62

31

2016-02-22

CEWKA w OBWODZIE ELEKTRYCZNYM P

E R1 dI UL  L  0 dt

R1

I

I

E

UL

L

w stanie ustalonym

W układzie rzeczywistym napięcie wzrośnie do takiej wartości, która pozwoli na przepływ prądu – nastąpi przebicie i uszkodzenie układu EiT 2016 r.

po otwarciu klucza

U L   dla cewki idealnej

Elementy elektroniczne - cewka

PD&IB

63

CEWKA w OBWODZIE ELEKTRYCZNYM P

IL

I

E

EiT 2016 r.

I 

R1

R2

PD&IB

UL

E R1

UL  L L

Elementy elektroniczne - cewka

dI 0 dt

w stanie ustalonym

64

32

2016-02-22

CEWKA w OBWODZIE ELEKTRYCZNYM P

I 

R1 IL

I

E

R2

UL

E R1

UL  L L

w stanie ustalonym

po otwarciu klucza

W tym układzie napięcie UL wzrośnie do wartości –E, a prąd będzie malał wykładniczo – cewka „rozładuje się” przez R2 EiT 2016 r.

dI 0 dt

U L   Ee



t

 t

R  IL  E 2 e  R1

stała czasowa:  

Elementy elektroniczne - cewka

PD&IB

L R2 65

CEWKA IDEALNA

L

IL

Jeżeli:

UL  L

UL Dla: I L  const .

EiT 2016 r.

UL  0

t IL

I L  A sin t 

PD&IB

to: UL

IL

Dla:

dI L dt

t UL

t

U L  LA cost 

Elementy elektroniczne - cewka

t

66

33

2016-02-22

CEWKA NIEIDEALNA dla sygnałów zmiennych sinusoidalnych napięcia i prądy możemy przedstawić w postaci wektorów

L

I

UL

UR U

UL

Dobroć cewki

Q

EiT 2016 r.

UL UR



IL IR



U

L R

I

UR

Elementy elektroniczne - cewka

PD&IB

67

CEWKA I REZYSTOR UKŁADY RL W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO UKŁAD CAŁKUJĄCY

L

U1

R

UKŁAD RÓŻNICZKUJĄCY

U2

di u  u2 , i  2 L dt R  R du2 u1    u2 dt 1 U 2 s   U1 s  1  s

R

U1



u1  L

EiT 2016 r.

PD&IB



L L R

du2 du  u2   1 dt dt

U 2 s   U1 s 

Elementy elektroniczne - cewka

U2

s 1  s 68

34

2016-02-22

CEWKA I REZYSTOR ODPOWIEDŹ UKŁADÓW RL NA POBUDZENIE SYGNAŁEM PROSTOKĄTNYM – STAN NIEUSTALONY

UKŁAD CAŁKUJĄCY

UKŁAD RÓŻNICZKUJĄCY

U1

U2

U1

τ U2

t

τ t   U 2 t   U1 1  e  

t

EiT 2016 r.

PD&IB

   

U 2 t   U 1e



t



Elementy elektroniczne - cewka

69

Warto zapamiętać

dla R prąd jest proporcjonalny do napięcia dla L napięcie jest proporcjonalne do szybkości zmian prądu

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - cewka

IR  UR

UL  L

1 R

dI L dt

70

35

2016-02-22

KONDENSATOR

EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - kondensator

PD&IB

71

KONDENSATOR Dla kondensatora płaskiego:

S względna przenikalność elektryczna dielektryka przenikalność powierzchnia płytek elektryczna próżni pojemność kondensatora

C

odległość między płytkami EiT 2016 r.

PD&IB

 0 r S

d

d Elementy elektroniczne - kondensator

72

36

2016-02-22

KONDENSATORY

kondensatory ceramiczne, foliowe, papierowe

kondensatory elektrolityczne

PARAMETRY:

- napięcie znamionowe UN - stratność tg δ - tolerancja % - wartość pojemności C Najczęściej spotykane jednostki: µF, nF, pF EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - kondensator

PD&IB

-

+

73

KONDENSATOR to: dwukońcówkowy (dwójnik) element bierny zachowawczy (konserwatywny) zdolny do gromadzenia energii w polu elektrycznym, jego podstawowym parametrem jest pojemność

C

EiT 2016 r.

PD&IB

Elementy elektroniczne - cewka

74

37

2016-02-22

KONDENSATOR Kondensator idealny

IC C

C

UC

Q U

dQ dt

I

IC  C

dU C dt

WARTO ZAPAMIĘTAĆ dla R prąd jest proporcjonalny do napięcia dla C prąd jest proporcjonalny do szybkości zmian napięcia EiT 2016 r.

Elementy elektroniczne - kondensator

PD&IB

75

KONDENSATOR

IC C

Kondensator idealny Jeżeli:

IC  C

UC Dla:

IC

UC

U C  const .

Dla:

IC  0

t UC

U C  A sin t 

EiT 2016 r.

dU C dt to:

PD&IB

t IC

t

I C  CA cost 

Elementy elektroniczne - kondensator

t

76

38

2016-02-22

KONDENSATOR Kondensator nieidealny

UC

dla sygnałów zmiennych sinusoidalnych napięcia i prądy możemy przedstawić w postaci wektorów

C

I

R

IR

Stratność kondensatora

IC

δ

U IR 1 tg   R  I C UC RC EiT 2016 r.

I

IC

UC

IR

Elementy elektroniczne - kondensator

PD&IB

77

KONDENSATOR I REZYSTOR UKŁADY RC W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO UKŁAD CAŁKUJĄCY

UKŁAD RÓŻNICZKUJĄCY

R

U1

U2

C

C

U1

EiT 2016 r.

PD&IB

U2

  RC du du  2  u2   1 dt dt

  RC du u1   2  u2 dt U 2 s   U1 s 

R

1 1  s

U 2 s   U1 s 

Elementy elektroniczne - kondensator

s 1  s 78

39

2016-02-22

KONDENSATOR I REZYSTOR ODPOWIEDŹ UKŁADÓW RC NA POBUDZENIE SYGNAŁEM PROSTOKĄTNYM – STAN NIEUSTALONY

UKŁAD CAŁKUJĄCY

UKŁAD RÓŻNICZKUJĄCY

U1

U2

U1

τ U2

t

τ t   U 2 t   U1 1  e  

t

EiT 2016 r.

   

U 2 t   U 1e



t



Elementy elektroniczne - kondensator

PD&IB

79

KONDENSATOR I REZYSTOR ODPOWIEDŹ UKŁADÓW RC NA POBUDZENIE SYGNAŁEM PROSTOKĄTNYM – STAN USTALONY

UKŁAD CAŁKUJĄCY

U1

R

U1

T t

U2

UA

czy U2=UB ?

tak, jeżeli τ≈T

UB

t

czy U2=UA ?

tak, jeżeli τ>>T

czy U2=UC ?

tak, jeżeli τT

czy U2=UC ?

tak, jeżeli τ