Elektronika. Leksykon kieszonkowy

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.
Redaktor prowadzący: Michał Mrowiec
Projekt okładki: Maciek Pasek
Wydawnictwo HELION
ul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICE
tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63
e-mail: [email protected]
WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)
Drogi Czytelniku!
Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres
http://helion.pl/user/opinie?eleklk
Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję.
ISBN: 978-83-246-5152-8
Copyright © Helion 2013
Printed in Poland.
• Kup książkę
• Poleć książkę
• Oceń książkę
• Księgarnia internetowa
• Lubię to! » Nasza społeczność
Spis treci
Wstp ..................................................................................................... 5
1. Jednostki ................................................................................................ 7
2. Prd stay ..............................................................................................21
3. Prd zmienny ....................................................................................... 39
4. Obwody rezonansowe .........................................................................71
5. Tranzystory bipolarne ..........................................................................77
6. Ukady .................................................................................................. 93
7. Technika cyfrowa ...............................................................................129
A. Stae ....................................................................................................152
B. Logarytmy ...........................................................................................153
C. Liczby zespolone ................................................................................155
D. Trygonometria ....................................................................................160
3
Kup książkę
Poleć książkę
4
_
Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Kup książkę
Poleć książkę
Rozdzia 4. Obwody rezonansowe
Obwód drga
W obwodzie elektrycznym zoonym z pojemnoci i indukcyjnoci
(rysunek 4.1) mog w pewnych warunkach powstawa drgania
elektryczne.
Rysunek 4.1. Obwód zoony z pojemnoci C, indukcyjnoci L i klucza SW
Zaómy, e:
x opór elektryczny uzwojenia cewki i przewodów czcych j
z kondensatorem jest zaniedbywalnie may,
x w chwili pocztkowej bezwzgldna warto adunków elektrycznych, zgromadzonych na okadkach kondensatora, wynosi q0.
Po zamkniciu klucza SW, na skutek rónicy potencjaów okadek
kondensatora, w obwodzie popynie prd elektryczny. Gdyby w obwodzie nie byo cewki, natenie prdu stopniowo malaoby a do zera,
poniewa zmniejszaaby si rónica potencjaów okadek (kondensator
rozadowywaby si).
Indukowana w cewce sia elektromotoryczna, zgodnie z regu Lenza,
dy do podtrzymania przepywu prdu. W rezultacie natenie prdu
wzrasta do momentu wyrównania si potencjaów okadek, a nastpnie zaczyna male.
Prd bdzie pyn w tym samym kierunku do chwili, gdy na okadkach kondensatora zgromadz si adunki równe co do bezwzgldnej
wartoci pocztkowemu adunkowi q0, ale o przeciwnych znakach.
Nastpnie opisany proces bdzie si powtarza. W obwodzie LC bd
wic zachodzi nietumione drgania elektryczne.
Obwód drga
Kup książkę
_
71
Poleć książkę
Uwaga
W rzeczywistoci na skutek strat energii w elementach obwodu
rezonansowego drgania maj charakter gasncy.
W dowolnym momencie sia elektromotoryczna EL, indukowana
w cewce, jest równa napiciu UC midzy okadkami kondensatora
(elementy s poczone równolegle):
EL
UC
gdzie:
EL
L
UC
q
C
dI
dt
zatem:
L
dI q
dt C
0
Przyjmujc, i natenie prdu opisane jest wzorem:
dq
dt
I
otrzymujemy zaleno:
L
d 2q q
dt 2 C
0
Dzielc obie strony powyszego równania przez L i wprowadzajc
1
d 2q
oznaczenie Z02
, uzyskujemy zaleno
Z02q 0
dt 2
LC
Ma ono posta identyczn z równaniem opisujcym nietumione drgania oscylatora harmonicznego. Jego rozwizaniem jest zatem funkcja:
q
q 0 cos(Z0 t M)
Opisuje ona warto adunku zgromadzonego na okadkach kondensatora.
Od adunku bardziej interesuje nas natenie pyncego w obwodzie
prdu:
72
_
Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Kup książkę
Poleć książkę
I
dq
dt
Z0q 0 sin(Z0 t M)
a przyjmujc, i:
I0
Z0 q 0
uzyskamy równanie:
I I 0 sin(Z0 t M)
gdzie:
q0 — bezwzgldna maksymalna warto adunku na okadkach
kondensatora
I0 — bezwzgldne maksymalne natenie prdu pyncego
w obwodzie
— faza pocztkowa
0 — pulsacja (czstotliwo ktowa) prdu pyncego w obwodzie
Z0
1
LC
Okres drga w obwodzie opisuje wzór Thomsona:
T
2S LC
Uwaga
W obwodzie LC zarówno adunki na okadkach kondensatora, jak
i prd w obwodzie zmieniaj si sinusoidalnie w funkcji czasu.
Obwód drga tumionych
W rzeczywistych ukadach oprócz indukcyjnoci i pojemnoci istnieje
take rezystancja (rysunek 4.2). Podczas przepywu prdu przez rezystancj zgromadzona w obwodzie energia zamieniana jest stopniowo
w ciepo. Cewka równie nie jest elementem idealnym. Emituje ona
energi w postaci fal elektromagnetycznych. Czynniki te powoduj,
e drgania w obwodzie maj charakter gasncy.
Obwód drga tumionych
Kup książkę
_
73
Poleć książkę
Rysunek 4.2. Ukad RLC
Sia elektromotoryczna EL, indukowana w cewce, musi by równa
sumie spadków napi: UR na rezystancji i UC na pojemnoci:
EL
UR UC
EL
L
UR
RI
UC
q
C
dI
dt
zatem:
L
dI
q
RI C
dt
0
uwzgldniajc, e:
dq
dt
I
otrzymujemy zaleno:
L
d 2q
dq q
R
dt 2
dt C
0
Rezonans obwodu drga
Aby w obwodzie mogy by stale wytwarzane drgania, naley zasila
go ze róda zewntrznego. Zadaniem róda jest uzupenianie energii,
która ulega rozproszeniu w trakcie oscylacji.
Obwód ma najmniejsz oporno, gdy:
Z min
74
_
R.
Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Kup książkę
Poleć książkę
Ma to miejsce wówczas, gdy:
XL
XC
1
ZC
Z2 LC 1
1
1
L
Z2 C 4 S 2 f 2 C 2
1
1
C
Z2 L 4S2f 2 L2
1
Z
LC
1
f
2S LC
ZL
Pulsacja rezonansowa opisana jest wzorem:
1
Z0
LC
Gdy pulsacja przebiegu dostarczanego przez ródo wynosi = 0,
ukad znajduje si w rezonansie:
x reaktancja indukcyjna kompensuje reaktancj pojemnociow
(maj równe wartoci bezwzgldne, ale przeciwne znaki),
x natenie prdu pyncego w obwodzie jest najwiksze,
x prd pyncy w obwodzie jest w fazie z si elektromotoryczn
róda.
Tumienie obwodu:
d
R
R
G
L
C
gdzie oporno charakterystyczna obwodu to:
G
L
C
Z0 L
1
Z0C
Dobro obwodu rezonansowego:
Q
1
d
G
R
Rezonans obwodu drga
Kup książkę
_
75
Poleć książkę
Dobro obwodu rezonansowego
W przypadku obwodu szeregowego mamy do czynienia z rezonansem napi. Dobro Q okrela, ile razy spadek napicia na cewce UL
lub kondensatorze UC jest wikszy od napicia doprowadzonego do
obwodu.
U
UL
d
R
ZL
R
C
L
ZL 1 L
R
R C
f REZ
R
B df REZ
Q
2SL
f
Q REZ
B
Q
1
d
W przypadku obwodu równolegego mamy do czynienia z rezonansem prdów. Dobro Q okrela, ile razy natenie prdu pyncego
przez cewk IL lub natenie prdu pyncego przez kondensator IC
jest wiksze od prdu cakowitego.
d
I
IL
ZL
R
1
R
Q
1
d
R
ZL
R
B
1
2SCR
L
C
C
L
gdzie:
Q — dobro obwodu
d — tumienie obwodu
U — napicie cakowite w obwodzie
UL — spadek napicia na cewce
UC — spadek napicia na kondensatorze
IL — prd pyncy przez cewk
IC — prd pyncy przez kondensator
R — rezystancja strat
B — szeroko pasma
76
_
Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Kup książkę
Poleć książkę