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 HEION 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 HEION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. edaktor prowadzący: Michał Mrowiec Projekt okładki: Maciek Pasek Wydawnictwo HEION ul. Kościuszki c, 44- GIWIE tel. 3 3 9, 3 3 98 63 e-mail: helion@helion.pl WWW: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek) Drogi zytelniku! Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adres http://helion.pl/user/opinie?eleklk Możesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję. ISBN: 978-83-46-55-8 opyright Helion 3 Printed in Poland. Kup książkę Poleć książkę Oceń książkę Księgarnia internetowa ubię to!» Nasza społeczność
Spis treci Wstp... 5. Jednostki... 7. Prd stay... 3. Prd zmienny... 39 4. Obwody rezonansowe...7 5. Tranzystory bipolarne...77 6. Ukady... 93 7. Technika cyfrowa...9 A. Stae...5 B. ogarytmy...53. iczby zespolone...55 D. Trygonometria...6 3
4 Elektronika. eksykon kieszonkowy
ozdzia 4. Obwody rezonansowe Obwód drga W obwodzie elektrycznym zoonym z pojemnoci i indukcyjnoci (rysunek 4.) mog w pewnych warunkach powstawa drgania elektryczne. ysunek 4.. Obwód zoony z pojemnoci, indukcyjnoci i klucza SW Zaómy, e: opór elektryczny uzwojenia cewki i przewodów czcych j z kondensatorem jest zaniedbywalnie may, w chwili pocztkowej bezwzgldna warto adunków elektrycznych, zgromadzonych na okadkach kondensatora, wynosi q. 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 enza, dy do porzymania 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 q, ale o przeciwnych znakach. Nastpnie opisany proces bdzie si powtarza. W obwodzie bd wic zachodzi nietumione drgania elektryczne. Obwód drga 7
Uwaga W rzeczywistoci na skutek strat energii w elementach obwodu rezonansowego drgania maj charakter gasncy. W dowolnym momencie sia elektromotoryczna E, indukowana w cewce, jest równa napiciu U midzy okadkami kondensatora (elementy s poczone równolegle): gdzie: zatem: E U di E q U di q Przyjmujc, i natenie prdu opisane jest wzorem: dq I otrzymujemy zaleno: d q q Dzielc obie strony powyszego równania przez i wprowadzajc d q oznaczenie, uzyskujemy zaleno q Ma ono posta identyczn z równaniem opisujcym nietumione drgania oscylatora harmonicznego. Jego rozwizaniem jest zatem funkcja: q q cos( t ) Opisuje ona warto adunku zgromadzonego na okadkach kondensatora. Od adunku bardziej interesuje nas natenie pyncego w obwodzie prdu: 7 Elektronika. eksykon kieszonkowy
dq q sin( t ) I a przyjmujc, i: I q uzyskamy równanie: gdzie: I I sin( t ) q bezwzgldna maksymalna warto adunku na okadkach kondensatora I bezwzgldne maksymalne natenie prdu pyncego w obwodzie faza pocztkowa pulsacja (czstotliwo ktowa) prdu pyncego w obwodzie Okres drga w obwodzie opisuje wzór Thomsona: T Uwaga W obwodzie 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.). Podczas przepywu prdu przez rezystancj zgromadzona w obwodzie energia zamieniana jest stopniowo w ciepo. ewka równie nie jest elementem idealnym. Emituje ona energi w postaci fal elektromagnetycznych. zynniki te powoduj, e drgania w obwodzie maj charakter gasncy. Obwód drga tumionych 73
ysunek 4.. Ukad Sia elektromotoryczna E, indukowana w cewce, musi by równa sumie spadków napi: U na rezystancji i U na pojemnoci: E zatem: U U di E U I q U di q I uwzgldniajc, e: dq I otrzymujemy zaleno: d q dq q ezonans 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 Elektronika. eksykon kieszonkowy
Ma to miejsce wówczas, gdy: X X 4 f 4 f f Pulsacja rezonansowa opisana jest wzorem: Gdy pulsacja przebiegu dostarczanego przez ródo wynosi =, ukad znajduje si w rezonansie: reaktancja indukcyjna kompensuje reaktancj pojemnociow (maj równe wartoci bezwzgldne, ale przeciwne znaki), natenie prdu pyncego w obwodzie jest najwiksze, prd pyncy w obwodzie jest w fazie z si elektromotoryczn róda. Tumienie obwodu: d gdzie oporno charakterystyczna obwodu to: Dobro obwodu rezonansowego: Q d ezonans obwodu drga 75
Dobro obwodu rezonansowego W przypadku obwodu szeregowego mamy do czynienia z rezonansem napi. Dobro Q okrela, ile razy spadek napicia na cewce U lub kondensatorze U jest wikszy od napicia doprowadzonego do obwodu. d U U Q d f B dfez Q fez Q B EZ 76 Elektronika. eksykon kieszonkowy W przypadku obwodu równolegego mamy do czynienia z rezonansem prdów. Dobro Q okrela, ile razy natenie prdu pyncego przez cewk I lub natenie prdu pyncego przez kondensator I jest wiksze od prdu cakowitego. gdzie: d I I Q d B Q dobro obwodu d tumienie obwodu U napicie cakowite w obwodzie U spadek napicia na cewce U spadek napicia na kondensatorze I prd pyncy przez cewk I prd pyncy przez kondensator rezystancja strat B szeroko pasma