ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Transkrypt

1 AKADEMIA GÓNIZO-HUTNIZA IM. STANISŁAWA STASZIA W KAKOWIE Wydział Informayki, Elekroniki i Telekomunikacji Kaedra Elekroniki ELEMENTY ELEKTONIZNE dr inż. Pior Dziurdzia paw. -3, pokój 413; el , pior.dziurdzia@agh.edu.pl dr inż. Ireneusz Brzozowski paw. -3, pokój 512; el , ireneusz.brzozowski@agh.edu.pl ELEMENTY ELEKTONIZNE O JUŻ WIEMY, DO ZEGO BĘDĄ NAM POTZEBNE? Teoria obwodów ELEMENTY elekroniczne UkŁady elekroniczne E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 2 1

2 ELEMENT a PZYZĄD elemen część składowa jakiejś całości przyrząd urządzenie echniczne służące do wykonywania określonych czynności, zwykle pomiarowych (Słownik Języka Polskiego PWN - hp://sjp.pwn.pl/) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 3 ELEMENT a PZYZĄD Elemen elekroniczny Najprossza część układu elekronicznego sanowiąca konsrukcyjną całość, ma pewne własności i spełnia określoną elemenarną funkcję (przewodzi prąd, wywarza pole elekryczne id.) częso: ELEMENT PZYZĄD zwłaszcza w handlu Przyrząd elekroniczny Funkcjonalny składnik układu elekronicznego, częso składający się z kilku elemenów, ale spełniający pewną funkcję w większym układzie przyrząd półprzewodnikowy, lampa elekronowa - przyrząd próżniowy E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 4 2

3 ELEMENT a PZYZĄD Płyka układu scalonego zesaw odpowiednio połączonych elemenów elekronicznych Ta sama płyka układu scalonego zamonowana w obudowie przyrząd elekroniczny: układ scalony Foografie przedsawiają układ scalony zaprojekowany w Kaedrze Elekroniki AGH i wykonany przez Europracice E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 5 UKŁAD ELEKTONIZNY układ 1. uporządkowany według określonych zasad lub właściwości szereg przedmioów, zdarzeń ip.; eż: sposób uporządkowania lub rozmieszczenia czegoś 2. całość składająca się z powiązanych wzajemnie elemenów 3. zespół części lub mechanizmów w maszynie albo urządzeniu wykonujący określoną pracę 4. umowa, zwłaszcza między pańswami 5. powiązania, relacje między ludźmi, pańswami ip. 6. zespół narządów współpracujących ze sobą w wykonywaniu określonych funkcji w organizmie (Słownik Języka Polskiego PWN - hp://sjp.pwn.pl/) Układ elekroniczny Zbiór przyrządów elekronicznych odpowiednio ze sobą połączonych w celu realizacji pewnego podsawowego zadania, jakiejś pracy (np.: wzmacnianie, generacja, sabilizacja napięcia lub prądu id.) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 6 3

4 UKŁAD, SYSTEM, UZĄDZENIE id. sysem 1. układ elemenów mający określoną srukurę i sanowiący logicznie uporządkowaną całość 2. zespół wielu urządzeń, dróg, przewodów ip., funkcjonujących jako całość 3. narządy lub inne części żywego organizmu pełniące razem określoną funkcję 4. uporządkowany zbiór wierdzeń, poglądów, worzących jakąś eorię 5. określony sposób wykonywania jakiejś czynności lub zasady organizacji czegoś 6. forma usroju pańswowego 7. zespół skał powsałych w ciągu jednego okresu geologicznego 8. log. całościowy i uporządkowany zespół zdań połączonych ze sobą sosunkami logicznego wynikania (Słownik Języka Polskiego PWN - hp://sjp.pwn.pl/) Sysem elekroniczny Zbiór odpowiednio połączonych i współpracujących ze sobą układów elekronicznych (częso analogowych i cyfrowych) w celu realizacji jakiegoś zadnia, funkcji (sysem mikroprocesorowy, pomiarowy, akwizycji danych, ip.) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 7 UKŁAD, SYSTEM, UZĄDZENIE id. urządzenie 1. mechanizm lub zespół mechanizmów, służący do wykonania określonych czynności 2. daw. wyposażenie jakiegoś pomieszczenia (Słownik Języka Polskiego PWN - hp://sjp.pwn.pl/) Urządzenie elekroniczne Sysem bądź zbiór sysemów i/lub układów elekronicznych odpowiednio połączonych, sanowiących funkcjonalną całość, służący do określonych celów i mający własności użykowe (np.: elewizor, odwarzacz D, kompuer id.) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 8 4

5 elemen podsawowy E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 9 ELEMENTY ELEKTONIZNE KLOKI LEGO ELEKTONIKI? POÓWNANIE DO JĘZYKÓW POGAMOWANIA Si, Ge, GaAs ASEMBLE MOVA, B JUMP JĘZYKI WYŻSZEGO ZĘDU FOTAN JĘZYKI OBIEKTOWE ++ JAVA DELPHI E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 10 5

6 elekronika? elekroechnika? auomayka? informayka? elekomunikacja? E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 11 O TO JEST ELEKTONIKA? Elekronika dziedzina echniki i nauki zajmującą się wywarzaniem i przewarzaniem sygnałów w posaci prądów i napięć elekrycznych lub pól elekromagneycznych. (Źródło: Wikipedia) W elekronice isona jes możliwość serowania ruchem elekronów w gazach, próżni i półprzewodnikach. E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 12 6

7 TOHĘ HISTOII OD KIEDY MÓWIMY O ELEKTONIE? Pierwszą lampę wzmacniającą opracował (1906 lub 1908) Lee de Fores była o TIODA Pierwszą lampę elekronową zbudował w roku 1904 John Ambrose Fleming - była o DIODA Źródło: hp://narraor.up.pl/ E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 13 TOHĘ HISTOII PIEWSZY TANZYSTO , Bell Telephone Laboraories E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 14 7

8 TOHĘ HISTOII PIEWSZY UKŁAD SALONY , Jack Kilby, Texas Insrumens E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 15 TOHĘ HISTOII PIEWSZY MIKOPOESO 1971, INTEL (INTegraed ELecronics) Źródło: hp:// Inel (hp:// ranzysorów, echnologia PMOS, bramka 10µm, częsoliwość pracy 108kHz E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 16 8

9 WSPÓŁZESNOŚĆ 2,6 miliarda ranzysorów, echnologia MOS, bramka 22nm, ranzysory Tri-Gae 3D częsoliwość pracy (max) 3,5 GHz Źródło: INTEL IA_2015 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 17 WSPÓŁZESNOŚĆ SYSTEMY NA KZEMIE (SO) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 18 9

10 WSPÓŁZESNOŚĆ MIKOMASZYNY MEMS 1 µm 'ouresy of Sandia Naional Laboraories, SUMMiT(TM) Technologies, E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 19 KLASYFIKAJA ELEMENTÓW ELEKTONIZNYH E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 20 10

11 ÓŻNE SPOJZENIA NA ELEMENTY ELEKTONIZNE Fizyk echnolog Projekan aplikacji Serwisan urządzeń Źródło foo: hp:// E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 21 ZAKES WYKŁADU ezysor, kondensaor, cewka Fizyka półprzewodników, złącze p-n Dioda Tranzysor unipolarny Tranzysor bipolarny Elemeny bezzłączowe i inne elemeny półprzewodnikowe ermisor, piezorezysor, gaussoron, halloron IGBT, yrysor, riak, V-MOS, D-MOS, moduł Peliera, D i inne Elemeny elekroniczne w układach scalonych E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 22 11

12 OGANIZAJA PZEDMIOTU Wykład Egzamin będzie przeprowadzony w formie pisemnej lub usnej Laboraorium Zaliczenie wykonanie ćwiczeń lab. przewidzianych programem zajęć laboraoryjnych i zaliczenie kolokwiów Ocena końcowa będzie obliczana jako średnia ważona z ocen uzyskanych z egzaminu (60%) i zaliczenia laboraorium (40) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 23 GDZIE SZUKAĆ WIEDZY? Wykład Biblioeka - podręczniki akademickie Marciniak W. Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, Warszawa, WNT, 1987 Polowczyk M., Klugmann E. Przyrządy półprzewodnikowe, Gdańsk, Wyd. PG, 2001 Polowczyk M. Elemeny i przyrządy półprzewodnikowe powszechnego zasosowania, Warszawa, WKŁ, 1986 Świ A., Pułorak J. Przyrządy półprzewodnikowe, Warszawa, WNT, 1979 Horowiz P., Hill W. Szuka elekroniki. z. 1, Warszawa, WKŁ, 2003 Tieze U., Schenk h. Układy półprzewodnikowe, Warszawa,WNT, 2009 Koprowski J. Podsawowe przyrządy półprzewodnikowe, Kraków, Wyd. AGH, 2009 i inne Inerne Srona przedmiou (hp:// &id=28:ee&caid=6:przedmioy&iemid=3) Inne srony E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 24 12

13 GDZIE SZUKAĆ INFOMAJI? srona inerneowa przedmiou: hp:// E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - wsęp 25 EZYSTO, EWKA, KONDENSATO Elemeny bierne E+EiT 2017 r. PD&IB 26 13

14 EZYSTO przewlekane SMD Surface Moun Device E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 27 EZYSTO łac. resisere - sawiać opór ezysor sawia opór przepływającemu prądowi przez obwód. harakeryzuje się rezysancją. Im większa rezysancja ym mniejszy prąd przepływa przez obwód. E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 28 14

15 EZYSTO Po co komu elemen, kóry przeszkadza w przepływie prądu? E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 29 EZYSTO - po co? żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A Akumulaor samochodowy: 12V E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 30 15

16 EZYSTO - po co? żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 31 EZYSTO o dwukońcówkowy (dwójnik) elemen bierny rozpraszający, w kórym zachodzi proces zamiany energii elekrycznej na cieplną, jego podsawowym paramerem jes rezysancja Elemen bierny (pasywny) o odbiornik energii elekrycznej ałkowia energia doprowadzona do elemenu w czasie od - do jes nieujemna dla dowolnego charakeru napięcia na jego zaciskach i prądu w ym elemencie. Do chwili doprowadzenia napięcia do zacisków elemenu prąd w nim nie płynie i na odwró - na jego zaciskach nie ma napięcia przed podłączeniem prądu. E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 32 16

17 EZYSTO symbol graficzny symbole używane na schemaach niezalecany można ławo pomylić z cewką E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 33 EZYSTO opis maemayczny Prawo Ohma Naężenie prądu sałego I jes proporcjonalne do całkowiej siły elekromoorycznej w obwodzie zamknięym lub do różnicy poencjałów (napięcia elekrycznego U) między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elekromoorycznej. I U, I = GU, I U G współczynnik proporcjonalności: kondukancja [S] 1 rezysancja [ ] G E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor Georg Simon Ohm (Wikipedia) 34 17

18 OPIS ELEMENTÓW ELEKTONIZNYH Maemayczny równanie: I=f(U), par=f(f) Graficzny charakerysyka (wykres) Kaalogowy paramery dopuszczalne (maksymalne napięcia i prądy nie niszczące) charakerysyczne ermiczne mechaniczne inne E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 35 HAAKTEYSTYKI Prądowo-napięciowe wykres przedsawiający prąd jako funkcję napięcia elemenu EZYSTO 1 g rezysor liniowy rezysor nieliniowy E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 36 18

19 HAAKTEYSTYKI zęsoliwościowe wykres charakerysycznego parameru elemenu w funkcji częsoliwości EZYSTO E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 37 HAAKTEYSTYKI zasowe wykres odpowiedzi czasowej na jakieś pobudzenie (napięcie lub prąd na wejściu) EZYSTO U WE [V] WEJŚIE WE WY U 1 [s] U WE U WY U WY [V] WYJŚIE U 1 [s] E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 38 19

20 EZYSTO przykład c.d. Jaka powinna być warość rezysora, aby żarówka dobrze świeciła? żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A = (12V 2,2V) /0,47A = 20,85 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 39 U ak U I U ż ak U I ż ż ż PAAMETY EZYSTOÓW ezysancja nominalna Moc znamionowa Napięcie dopuszczalne Tolerancja TW (emperaurowy współczynnik rezysancji) Współczynnik szumów Gabaryy (wymiary) Inne E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 40 20

21 PAAMETY EZYSTOÓW ezysancja nominalna warość podawana przez producena (na obudowie) Tolerancja dopuszczalna różnica między rzeczywisą warością rezysancji a warością nominalną nom rze rze [ nom ol, nom + ol] nom rezysancja nominalna, rze rezysancja rzeczywisa E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 41 EZYSTO przykład c.d. żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A 0,47A 9,8V 20,85 zy aby na pewno opornik nie uszkodzi się pod wpływem przepływającego prądu? P = 9,8V 0,47A = 4,606W moc wydzielana w rezysorze E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 42 21

22 PAAMETY EZYSTOÓW Moc znamionowa warość mocy, kóra może się wydzielić w rezysorze w posaci ciepła (przy danej emperaurze) i nie ulegnie on zniszczeniu. Napięcie dopuszczalne największa warość napięcia sałego (lub skueczna napięcia przemiennego), kórą można doprowadzić do końcówek rezysora nie powodując jego uszkodzenia. Temperaurowy wsp. rezysancji (TW, ang. T) - określa zmiany rezysancji pod wpływem emperaury. d TW dt [ppm/k] (1ppm/K = 10-6 /K) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 43 OZNAZENIA EZYSTOÓW Napisy na obudowie kod lierowo-cyfrowy np.: 22 2,2, K91 910, 3K6 3,6k kod cyfrowy np.: *10 2 = 2000 = 2k, *10 0 = 33, *10 1 = 1,54k częso sosowany dla rezysorów SMD E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 44 22

23 OZNAZENIA EZYSTOÓW przykład hp:// 0,22 3, ,8k 62k 470k 5,6M 36M 1,54k 43,2k 931 k 1,24M E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 45 OZNAZENIA EZYSTOÓW Kod barwny (paskowy) pierwsza cyfra druga cyfra pierwsza cyfra druga cyfra rzecia cyfra pierwsza cyfra druga cyfra rzecia cyfra olerancja mnożnik (liczba zer) olerancja mnożnik (liczba zer) TW olerancja mnożnik (liczba zer) pierwsza cyfra druga cyfra brak olerancja: 20% mnożnik (liczba zer) kolor cyfra mnożnik olerancja TW srebrny - x10-2 ±10% - złoy - x10-1 ±5% - czarny 0 x ppm/K brązowy 1 x10 1 ±1% 100ppm/K czerwony 2 x10 2 ±2% 50ppm/K pomarańczowy 3 x10 3 ±15% - żóły 4 x ppm/K zielony 5 x10 5 ±0,5% 20ppm/K niebieski 6 x10 6 ±0,25% 10ppm/K fioleowy 7 x10 7 ±0,1% 5ppm/K szary 8 x10 8-1ppm/K biały 9 x brak - - ±20% - E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 46 23

24 OZNAZENIA EZYSTOÓW Kod barwny (paskowy) kolor cyfra mnożnik olerancja TW srebrny - x10-2 ±10% - złoy - x10-1 ±5% - czarny 0 x ppm/K brązowy 1 x10 1 ±1% 100ppm/K czerwony 2 x10 2 ±2% 50ppm/K pomarańczowy 3 x10 3 ±15% - żóły 4 x ppm/K zielony 5 x10 5 ±0,5% 20ppm/K niebieski 6 x10 6 ±0,25% 10ppm/K fioleowy 7 x10 7 ±0,1% 5ppm/K szary 8 x10 8-1ppm/K biały 9 x brak - - ±20% - E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 47 WATOSI EZYSTOÓW Po co yle pasków do oznaczania rezysorów? Jakie warości rezysancji są dosępne w sprzedaży? zy kupimy rezysor do naszego oświelenia o warości rezysancji 20,85 20,85 żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A pierwsza cyfra druga cyfra rzecia cyfra TW olerancja mnożnik (liczba zer) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 48 24

25 SZEEGI EZYSTOÓW Warości rezysancji nominalnej są znormalizowane i worzą szeregi liczbowe oznaczone jako E3, E6, E12, E24 id. En n określa liczbę warości na dekadę ogólnie: n i a i 1 a 10 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor SZEEGI EZYSTOÓW przykład E6 n = , , , , , , , , , , , , hp:// E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 50 25

26 EZYSTO przykład c.d. 20,85 żaróweczka kryponowa 2,2V 0,47A 20,85 szereg: E6 22 E12 22 E24 22 E48 21,5 E96 21 E192 20,8 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 51 EZYSTYWNOŚĆ TAK EZYSTYWNOŚĆ rezysancja właściwa określa sopień przeciwdziałania przepływowi prądu przez maeriał. echa każdego maeriału przewodzącego. E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 52 26

27 EZYSTYWNOŚĆ z def.: ezysancja przewodnika wykonanego z jednorodnego maeriału o przekroju poprzecznym 1 mera kwadraowego i długości 1 mera. oznaczenie:, jednoska: [m] l d rezysancja: S 2 d S 4 l E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 53 PODZIAŁ EZYSTOÓW ze względu na funkcje: a. sałe - sała warość rezysancji b. nasawne (poencjomery) zmienna (regulowana) warość rezysancji c. półprzewodnikowe ermisory (NT,PT), warysory, gausorony, foorezysory ze względu na charakerysykę pradowo-napieciową: a. liniowe b. nieliniowe ze względu na budowę: a. druowe b. warswowe c. masowe (objęościowe) E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 54 27

28 BUDOWA EZYSTOA druowe dru oporowy nawinięy na korpusie nikroal (rni), kanal (ralfe), konsanan (uni) i inne warswowe warswa oporowa naniesiona na korpus węglowe mealowe masowe rezysor w całości (w całej objęości) jes wykonany z maeriału oporowego (np. węgla) hp://zwarcie.prv.pl/rezysor.hm E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 55 Przykra rzeczywisość EZYSTO ZEZYWISTY Elemeny pasożynicze rezysora rzeczywisego - pojemność własna (zwana również upływnością), L - indukcyjność elemenu oporowego L s1, L s2 - indukcyjność wyprowadzeń E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 56 28

29 arykuł o rezysorach w Inernecie hp:// cz1. hp:// cz.2 hp:// cz.3 dla począkujących kaalog rezysorów i oznaczenia hp:// podsawy elekroniki dla począkujących i zaawansowanych hp:// c=display&ceid=60&meid=13 dla hobbisów hp:// E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - rezysor 57 Dwa kawałki druu W obwodzie elekrycznym: o samo? E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne 58 29

30 EWKA EWKA o: dwukońcówkowy (dwójnik) elemen bierny zachowawczy (konserwaywny) zdolny do gromadzenia energii w polu magneycznym, jego podsawowym paramerem jes indukcyjność L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 60 30

31 INDUKYJNOŚĆ L i u di u L d d d L indukcyjność własna, - srumień skojarzony z cewką, i - prąd płynący przez cewkę u napięcie cewki (warość chwilowa), czas napięcie jes proporcjonalne do szybkości zmian prądu E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 61 EWKA w OBWODZIE ELEKTYZNYM I E P 1 I E di L d 1 U L L U L 0 w sanie usalonym E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 62 31

32 EWKA w OBWODZIE ELEKTYZNYM I E P 1 I E 1 U L L U L L di d 0 w sanie usalonym W układzie rzeczywisym napięcie wzrośnie do akiej warości, kóra pozwoli na przepływ prądu nasąpi przebicie i uszkodzenie układu po owarciu klucza U L dla cewki idealnej E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 63 EWKA w OBWODZIE ELEKTYZNYM I E P 1 2 U L I L L E I 1 di L 0 d U L w sanie usalonym E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 64 32

33 EWKA w OBWODZIE ELEKTYZNYM I E P 1 2 U L I L L E I 1 di L 0 d U L w sanie usalonym W ym układzie napięcie U L wzrośnie do warości E, a prąd będzie malał wykładniczo cewka rozładuje się przez 2 po owarciu klucza U I L L Ee E 2 e 1 sała czasowa: L 2 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 65 EWKA IDEALNA IL L UL Jeżeli: U L dil L d o: Dla: I L cons. IL U L 0 UL Dla: I L Asin IL U L LAcos UL E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 66 33

34 EWKA NIEIDEALNA I U U L UL dla sygnałów zmiennych sinusoidalnych napięcia i prądy możemy przedsawić w posaci wekorów Dobroć cewki UL U U Q U L IL I L U I E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 67 EWKA I EZYSTO UKŁADY L W OBWODAH PĄDU STAŁEGO UKŁAD AŁKUJĄY UKŁAD ÓŻNIZKUJĄY U1 L U2 U1 L U2 di u1 L u2, d du2 u1 u2 d U 2 s U 1 u2 i s 1 1 s L du du2 u 1 2 d d s 2s U1s 1 s U L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 68 34

35 EWKA I EZYSTO ODPOWIEDŹ UKŁADÓW L NA POBUDZENIE SYGNAŁEM POSTOKĄTNYM STAN NIEUSTALONY UKŁAD AŁKUJĄY UKŁAD ÓŻNIZKUJĄY U1 U2 τ U2 U1 τ U 2 U1 1 e U 2 U 1 e E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 69 Waro zapamięać dla prąd jes proporcjonalny do napięcia dla L napięcie jes proporcjonalne do szybkości zmian prądu I U U L 1 di L d L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 70 35

36 KONDENSATO E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 71 KONDENSATO Dla kondensaora płaskiego: przenikalność elekryczna próżni względna przenikalność elekryczna dielekryka powierzchnia płyek S pojemność kondensaora odległość między płykami 0 rs d d E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 72 36

37 KONDENSATOY kondensaory ceramiczne, foliowe, papierowe kondensaory elekroliyczne PAAMETY: - napięcie znamionowe UN - sraność g δ - olerancja % - warość pojemności Najczęściej spoykane jednoski: µf, nf, pf - + E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 73 KONDENSATO o: dwukońcówkowy (dwójnik) elemen bierny zachowawczy (konserwaywny) zdolny do gromadzenia energii w polu elekrycznym, jego podsawowym paramerem jes pojemność E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - cewka 74 37

38 KONDENSATO Kondensaor idealny I U Q U I dq d I du d WATO ZAPAMIĘTAĆ dla prąd jes proporcjonalny do napięcia dla prąd jes proporcjonalny do szybkości zmian napięcia E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 75 KONDENSATO Dla: U cons. I U U Kondensaor idealny Jeżeli: I I du d 0 I o: Dla: U Asin U I Acos I E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 76 38

39 KONDENSATO Kondensaor nieidealny I U I dla sygnałów zmiennych sinusoidalnych napięcia i prądy możemy przedsawić w posaci wekorów I Sraność kondensaora I g I U 1 U I δ I I U E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 77 KONDENSATO I EZYSTO UKŁADY W OBWODAH PĄDU STAŁEGO UKŁAD AŁKUJĄY UKŁAD ÓŻNIZKUJĄY U1 U2 U1 U2 U 2 u s U du d 2 1 u2 1 s 1 1 s U du du2 u 1 2 d d s 2s U1s 1 s E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 78 39

40 KONDENSATO I EZYSTO ODPOWIEDŹ UKŁADÓW NA POBUDZENIE SYGNAŁEM POSTOKĄTNYM STAN NIEUSTALONY UKŁAD AŁKUJĄY UKŁAD ÓŻNIZKUJĄY U1 U2 τ U2 U1 τ U 2 U1 1 e U 2 U 1 e E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 79 KONDENSATO I EZYSTO ODPOWIEDŹ UKŁADÓW NA POBUDZENIE SYGNAŁEM POSTOKĄTNYM STAN USTALONY UKŁAD AŁKUJĄY U1 T U1 U2 UA czy U2=UB? ak, jeżeli τ T UB czy U2=UA? czy U2=U? ak, jeżeli τ>>t ak, jeżeli τ<<t U E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 80 40

41 KONDENSATO I EZYSTO ODPOWIEDŹ UKŁADÓW NA POBUDZENIE SYGNAŁEM POSTOKĄTNYM STAN USTALONY U1 UKŁAD ÓŻNIZKUJĄY T U1 U2 UA czy U2=UB? czy U2=UA? czy U2=U? ak, jeżeli τ T ak, jeżeli τ>>t ak, jeżeli τ<<t UB U E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 81 UKŁAD AŁKUJĄY i ÓŻNIZKUJĄY L U1 U2 U1 L U2 L L U1 U2 L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 82 41

42 Waro zapamięać dla prąd jes proporcjonalny do napięcia I U 1 dla prąd jes proporcjonalny do szybkości zmian napięcia I du d dla L napięcie jes proporcjonalne do szybkości zmian prądu U L di L d L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - L 83 KONDENSATOY ZASTOSOWANIE KONDENSATOÓW Dzięki zdolności do gromadzenia energii kondensaory wykazują bezwładność i pozwalają na podrzymywanie chwilowych warości napięcia w układach w kórych wysępuje impulsowy pobór prądu (układy zasilające, przeciwzakłócające, ip.) E UL U W IL E UL L U E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 84 42

43 KONDENSATOY ZASTOSOWANIE KONDENSATOÓW KONDENSATOY SPZĘGAJĄE blokują przenikanie składowych sałych między źródłem sygnału (np. generaor) i wzmacniaczem oraz wzmacniaczem i odbiornikiem wzmocnionego sygnału (np. głośnik) ZE[Ω] E E E 20dB/dek 2πEE ZE=f(f)=? f[hz] E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 85 KONDENSATOY ZASTOSOWANIE KONDENSATOÓW KONDENSATOY DO FILTÓW podsawowe elemeny w układach kszałujących charakerysyki częsoliwościowe (np. wzmacniaczy) Filr środkowoprzepusowy Filr górnoprzepusowy E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 86 43

44 KONDENSATOY ZASTOSOWANIE KONDENSATOÓW KONDENSATOY w generaorach napięcia sinusoidalnego V f 1 2 L L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 87 KONDENSATOY I a KONDENSATOY W UKŁADAH ZASOWYH właściwość zależności napięciowo-prądowych w kondensaorach od czasu wykorzysywana jes między innymi do określania związków czasowych w generaorach przebiegów prosokąnych i piłokszałnych du d b U I -I U a 1 b E -E I + - d K UO I U UO E a -E b a E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 88 44

45 KONDENSATOY KONDENSATOY WYKOZYSTYWANE ZE SALONYMI UKŁADAMI ZASOWYMI np. z imerem 555 do układów przerzuników asabilnych i monosabilnych Przerzunik monosabilny Przerzunik asabilny 0, 9 f m f a 1,44 2 A B E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 89 KONDENSATOY GDZIE KONDENSATOY (POJEMNOŚI) PZESZKADZAJĄ? Pojemności między elekrodami ranzysorów ograniczają maksymalną częsoliwość pracy Bipolarny SYMBOL JFET SHEMAT MAŁOSYGNAŁOWY ZĘSTOTLIWOŚĆ GANIZNA E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 90 45

46 KONDENSATOY GDZIE KONDENSATOY (POJEMNOŚI) PZESZKADZAJĄ? Pojemności pasożynicze ścieżek sygnałowych oraz wejść bramek cyfrowych powodują zwiększanie czasów propagacji A B N W układach MOS P 2 fu E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - kondensaor 91 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 92 46

47 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH ŹÓDŁA NAPIĘIA AKUMULATO + V1 - +? V1=V2 AKUMULATO V2 - mp3 V1=V2 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 93 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH AKUMULATO ŹÓDŁA NAPIĘIA + - W E + - mp3 L Idealne źródło napięcia zeczywise źródło napięcia E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 94 47

48 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH ŹÓDŁA NAPIĘIA W E + - V IL L V W L L E L IL V E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 95 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH ŹÓDŁA PĄDU I Idealne źródło prądu I W zeczywise źródło prądu IL I W L V W I L I W L W L V I W L E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 96 48

49 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK NAPIĘIA E 1 2 V2 V1 V1= V2= E E Jeżeli E=9V, o gdy: 1=2 V2= 4.5V? 1=22 V2= 3.0V? 2=21 V2= 6.0V? E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 97 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK NAPIĘIA E=12V 12V 9V 6V FM 3V E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 98 49

50 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK NAPIĘIA E=12V lub masa układu elekronicznego FM Wspólny poencjał układu uławia konsrukcję układów elekronicznych oraz ich schemaów. E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 99 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK NAPIĘIA ANEKS KIEDY MOGĄ WYSTĄPIĆ POBLEMY? W E=12V Dzielnik pracuje poprawnie jeżeli: W (1,2,3,4) << i >> 4 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych

51 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK NAPIĘIA ANEKS KIEDY MOGĄ WYSTĄPIĆ POBLEMY? Przykład 1 Przykład 2 W W E V E L V Niech: E=10V, =10Ω, w=10 Ω Niech: E=10V, =10Ω, w=0 Ω L=10 Ω V= 3,33V? V= 5V? 3,33V E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 101 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH dzielnik napięcia obwód dualny dzielnik prądu 1 E 2 I 1 2 E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych

52 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH DZIELNIK PĄDU I A A 1 A A = I A 1 =? A 2 =? E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 103 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH POTENJOMET DZIELNIK NAPIĘIA O PŁYNNEJ EGULAJI STOSUNKU NAPIĘĆ Ścieżka oporowa wykonana jes z węgla, cermeu, plasiku lub zwojów druu oporowego Źródło: reaed wih The GIMP, Pior Jaworski E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych

53 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH ZASILANIE UKŁADÓW ZN 5V - + E +5V +5V Badany Układ Badany Układ ZN źródło napięcia E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych 105 ZASILANIE ELEMENTÓW I UKŁADÓW ELEKTONIZNYH ZASILANIE UKŁADÓW ZN1 5V - + E ZN2 5V E V +5V -5V -5V Badany Badany Układ Układ E+EiT 2017 r. PD&IB Elemeny elekroniczne - zasilanie elemenów elekronicznych