SZKOŁA Poziom eksu: średnio rudny Na warszacie PAKYZNY KS cz. 9 ELEKONK Oo dziewiąa część PAKYZNEGO KS ELEKONK, kóry zainaugurowaliśmy w numerze luom M i będziemy konynuować przez kilkanaście miesięcy. Zaineresowanie ym kursem jes olbrzymie, dlaego zdecydowaliśmy się umożliwić czyelnikom dołączenie do kursu w dowolnym momencie. Po prosu, wszyskie poprzednie części są dla wszyskich dosępne w formacie PDF na sronie www.m.com.pl. Można z nich korzysać w kompuerze lub drukować sobie. Można eż kupić wszyskie archiwalne numery M na www.ulubionykiosk.pl. Publikacja każdej kolejnej części jes zawsze poprzedzona jedną sroną wsępnych informacji (jes o właśnie a sron, żeby nowi czyelnicy mogli zapoznać się z zasadami KS i dołączyć do kursanów. ZAPASZAMY! Jeśli nie masz bladego pojęcia o elekronice, ale chęnie byś poznał jej podsa, o nadarza i się jedyna, niepowarzalna okazja. We współpracy z branią redakcją miesięcznika Elekronika dla Wszyskich publikujemy w Młodym echniku cykl kilkunasu fascynujących lekcji dla zupełnie począkujących. Jes o Prakyczny Kurs Elekroniki (PKE) z akcenem na Prakyczny, gdyż każda Lekcja składa się z projeku i kładu z ćwiczeniami, przy czym projek o konkreny układ elekroniczny samodzielnie monowany i uruchamiany przez kursana. Pewnie myślisz sobie pięknie, ale jak ja mam monować układy nie mając luownicy ani żadnych części elekronicznych. Oóż jes rozwiązanie. Luownicy nie będziesz w ogóle używać, gdyż wszyskie układy będą monowane na płyce sykoj, do kórej wkłada się nóżki elemenów na wcisk. rzecz najważniejsza! Wydawnicwo AV przygoowało zesaw EdW 09, zawierający płykę sykową i wszyskie elemeny, jakie będą porzebne do konania kilkunasu projeków zaplanowanych w PKE. Zesaw EdW 09 można kupić w sklepie inerneom www.sklep.av.pl lub w sklepie firmom AV (Warszawa, ul. Leszczynowa ) cena bruo 47 zł. Ale y nie musisz kupować! Dosaniesz en zasaw za darmo, jeśli jeseś prenumeraorem M lub kupisz wkróce prenumeraę. Wysarczy słać na adres: prenumeraa@av.pl dwa zdania: Jesem prenumeraorem M i zamawiam bezpłany zesaw EdW09. Mój numer prenumeray:... Jeśli orzymamy o zamówienie przed 30. października 203 roku, o zesaw EdW09 ślemy i w połowie lisopada wraz z grudniom numerem M. waga uczniowie! Szkoły prenumerujące M orzymują Pakiey Szkolne PS EdW09, zawierające po 0 zesawów EdW09 (każdy zesaw EdW09 zawiera komple elemenów z płyką sykową) skalkulowane na zasadach non profi w promocyjnej cenie 280 zł bruo za jeden pakie PS EdW09 (j. z rabaem 40% 28 zł bruo za pojedynczy zesaw EdW09, kórego cena handlowa nosi 47 zł). pewnij się, czy woja szkoła prenumeruje M (niemal wszyskie szkoły ponadpodsawo i wiele podsawoch orzymują M w prenumeracie sponsorowanej przez Miniserswo Nauki i Szkolnicwa Wyższego) i przekaż nauczycielom informację o Prakycznym Kursie Elekroniki z promocyjnymi dosawami Pakieów Szkolnych PS EdW09 do ćwiczeń prakycznych. Zesaw EdW09 zawiera nasępujące elemeny (specyfikacja rodzajow:. Diody prosownicze 4 sz. 2. kłady scalone 4 sz. 3. ranzysory 8 sz. 4. Foorezysor sz. 5. Przekaźnik sz. 6. Kondensaory 22 sz. 7. Mikrofon sz. 8. Diody LED sz. 9. Przewód m 0. Mikroswich 2 sz.. Piezo z generaorem sz. 2. ezysory 64 sz. 3. Srebrzanka odcinek 4. Zarzask do baerii 9V sz. 5. Płyka sykowa prooypowa 840 pól sykoch sz. ena zesawu EdW09 47 zł bruo (www.sklep.av.pl) waga Szkoły ylko dla szkół prenumerujących Młodego echnika przygoowano Pakiey Szkolne zawierające 0 zesawów EdW09 (PS EdW09) w promocyjnej cenie 280 zł bruo,.j. z rabaem 40%. Auorem zaplanowanego na ponad rok Prakycznego Kursu Elekroniki jes Pior Górecki, redakor naczelny kulogo w świecie hobbysów elekroników miesięcznika Elekronika dla Wszyskich i auor legendarnych cykli arykułów i książek uczących elekroniki od podsaw. 80 m.echnik - www.m.com.pl
PAKYZNY KS ELEKONK A Projek 9 Klaskacz i ańczące lampki Na foografii yułoj A pokazany jes model Klaskacza. en jąkowo arakcyjny, prakyczny i zaskakująco prosy projek wprawi w zdumienie kolegów i rodzinę. Jak najbardziej może eż znaleźć prakyczne zasosowanie. Klaskacz o dźwięko układ zdalnego serowania za pomocą klaśnięcia w dłonie. Każde klaśniecie włącza/łącza przekaźnik i zmienia kolor świecenia diody LED. Działanie układu przedsawione jes na filmie, dosępnym w Elporalu (www.elporal.pl/pke). kład reaguje na osre, sokie dźwięki, naomias prakycznie nie reaguje na normalne dźwięki (mowa, muzyk. B Opis układu dla zaawansowanych Schema Klaskacza przedsawiony jes na rysunku 0. kład elekroniczny składa się z dwóch głównych bloków czujnika dźwiękogo ze wzmacniaczem z ranzysorami...3 oraz ak zwanego przerzunika (oggle) zrealizowanego na układzie scalonym, na liczniku MOS 407. Na jściu pracuje mikrofon elekreo, a elemenami konawczymi są: rzykolorowa dioda świecąca (LED GB) 5 00µF M 0 6 ZAS 2 B548 4 407 LK ENA GND 8 8 Q2 Q0 Q 9V...2V LED GB 5 V M 3 4 B548 4 00k 3 0nF 6 B558 3 00k 3 2 00k 4 B558 5 220k 4 3 2 9 0 EL D N448 7 0M 8
Na warszacie SZKOŁA Poziom eksu: średnio rudny oraz przekaźnik (EL). Foografia B pokazuje z bliska mikrofon elekreo, w kórym mealowa obudowa zawsze jes połączona z prowadzeniem ujemnym (z masą). Jes o elemen bieguno odwrone włączenie uniemożliwi prawidłową pracę. Sygnał z mikrofonu elekreogo M jes wzmacniany w nieypom wzmacniaczu ran- zysorom, kóry wzmacnia ylko przebiegi o sokich częsoliwościach. Dzięki emu słabo reaguje na normalne dźwięki mo czy muzyki. Dla ższych częsoliwości akusycznych kondensaor sanowi niemal zwarcie, więc układ ma dla akich przebie- gów duże wzmocnienie. Dla małych częsoliwości wzmacniacz en ma wzmocnienie bliskie jedności. Pojawienie się silnego sygnału z mikrofonu, zawierającego znaczną ilość składoch o ższych częsoli- wościach, powoduje reakcję układu: dodanie połówki sygnału z mikrofonu powodu- ją dodako owarcie, a o owiera 3. ośnie na dwójniku 74. Wzmacniacz jes nieypo, ponieważ zawiera obwód 7, 4 oraz dodako bufor-wórnik w posaci ranzysora 2. Klaśnięcie w dłonie powoduje szybkie naładowanie kondensaora 4 przez ranzysor 3, a poem powolne jego rozładowanie przez 7. Po klaśnięciu, na rezysorze 8, a więc akże na jściu zegarom układu 407 (nóżka 4) sępuje impuls dodani, powodujący zmianę sanu licznika. Jednocześnie zwiększenie napięcia na 8, a w konsekncji akże na, powoduje zakanie ranzysora, przez co wzmacniacz na czas rozładowania 4 przez 7 zosaje prakycznie łączony, co zapewnia prawidłową pracę licznika. Zasadniczo licznik 407 zlicza do dziesięciu. W ym przypadku cykl zliczania zosał skrócony do dwóch sanów (0--0--id.), a o dzięki dołączeniu jścia Q2 (nóżka 4) do jścia zerującego S (nóżka 5). Dodako obwód 53 zapewnia zerowanie licznika po włączeniu zasilania. Świeci wedy zielona srukura diody LED GB, a przekaźnik EL jes łączony. Akualny san przerzunika pokazuje rzykolorowa dioda LED, jednym z dwu kolorów (czerwony lub zielony) rzeci kolor (niebieski) nie jes korzysywany. Każde klaśnięcie w dłonie spowoduje zmianę koloru świecenia lampki i zmianę sanu przekaźnika. Prezenowany układ dosępny jes eż w sklepie inerneom AV (www.sklep.av.pl) jako ki AV- 72-2, zawierający komple elemenów oraz płykę drukowaną. Foografia pokazuje zmonowany model kiu AV-72-2. Wykład z ćwiczeniami 9 Poznajemy elemeny i układy elekroniczne We wcześniejszych kładach zaczęliśmy badać przebiegi zmienne. Wszelkie zmiany napięcia lub prądu o przebiegi zmienne. Dość częso są o przebiegi jednokierunko: zmienia się warość napięcia czy prądu, ale kierunek (biegunowość) się nie zmienia. W elekronice najbardziej ineresują nas przebiegi okreso, czyli powarzalne. zęso ineresują nas przebiegi okreso przemienne, gdy zmienia się i warość, i kierunek (biegunowość) przykłady na rysunku. Prąd przemienny płynie na przemian () () c) d) () sinusoidalny prosokąny () rójkąny piłokszałny czas czas czas czas przebiegi zmienne nieokreso (niepowarzalne) przebiegi zmienne jednokierunko przebiegi zmienne okreso (powarzalne) przebiegi przemienne 82 m.echnik - www.m.com.pl
PAKYZNY KS ELEKONK 2 3 4 A 0,707* A warość skueczna sk= MS =0,707*A warość średnia śr= AVG =0,637*A 0 A - ampliuda (warosć szczyow 0,637* A ampliuda - okres (czas powarzani częsoliwość f = / odwroność okresu czas warość międzyszczyowa pp= 2*A w jedną i drugą sronę gląda o bardziej na drgania wibracje względem sanu równowagi. W elekronice mamy do czynienia z przebiegami przemiennymi o najróżniejszych kszałach, w ym prosokąnym, rójkąnym, piłokszałnym i sinusoidalnym. zęso nałożone są na czy prąd sały dlaego w prakyce bardzo częso oddzielnie rozparujemy syuację dla prądów i napięć sałych, a oddzielnie dla zmiennych. Paramery przebiegów sałych i zmiennych. Napięcia i prądy sałe charakeryzujemy bez rudu, podając ich warość odpowiednio w wolach i amperach. rudniej jes w przypadku przebiegów zmiennych. Przebiegi mogą mieć różne kszały, dlaego możemy eż podać warość szczyową, czyli ampliudę oraz warość międzyszczyową. Możemy podać warość średnią (kóra dla przebiegów przemiennych nosi zero). Jednak w prakyce najważniejsza jes ak zwana warość skueczna (230V napięcia sieci o właśnie warość skueczn, kóra charakeryzuje możliwości energeyczne przebiegu. W przypadku przebiegów powarzalnych, czyli okresoch, możemy podać czas okres powarzania w sekundach, ale zdecydowanie częściej podajemy odwroność okresu częsoliwość, czyli liczbę zmian na jednoskę czasu, oznaczaną f (frequency), rażaną w hercach (Hz). Na przykładzie sinusoidy ilusruje o rysunek 2. Wbrew obrażeniom począkujących, ani przebieg prosokąny, ani rójkąny nie są najprosszymi ani najważniejszymi przebiegami. Zapamięaj, że najpopularniejsza i najważniejsza jes sinusoida, kóra jes przypadkiem szczególnym, jąkom. Sinusoida jes przebiegiem podsawom, elemenarnym akże w ym sensie, że dowolny przebieg powarzalny można złożyć ze składoj sałej i szeregu odpowiednio dobranych sinusoid (zw. szereg Fourier. W prakyce dość częso robimy coś odwronego przebieg złożony rozdzielamy, filrujemy, na składową sałą i na sinusoidalne składo zmienne. Kolejny dowód, że sinusoida jes przebiegiem podsawom poznasz w nasępnym kładzie, przy omawianiu zjawiska rezonansu. A oo przykład kondensaora, pokazujący jąkowość sinusoidy: jak wspomnieliśmy wcześniej, prąd rośnie niezmienne maleje prąd równy zeru prąd dodani prąd ujemny d = d warość i kierunek prądu odzwierciedlają szybkość i kierunek zmian napięcia czas czym większy prąd, ym szybciej ładuje/rozładowuje się kondensaor. odwronie: szybsze zmiany napięcia powodują przepływ większego prądu. Ponado czym większa pojemność, ym większy prąd płynie przy danej szybkości zmian napięcia. Zapisujemy o wzorem maemaycznym w uproszczeniu uproszeniu., a w jeszcze większym ysunek 3 pokazuje kilka przykładów. Wielkość i kierunek prądu odpowiada szybkości i kierunkowi zmian napięcia na kondensaorze. Zazczaj kszał przebiegu prądu jes odmienny od kszału zmian napięcia. Jes jednak przypadek szczególny przebieg sinusoidalny. Jeżeli na kondensaorze sąpi prąd sinusoidalne sinusoidalny prąd π /4 okresu=90 o = 2 jeden pełny okres = 360 o =2π czas o kszałcie sinusoidalnym, o wedy i prąd ma kszał sinusoidy, przy czym e sinusoidy prądu i napięcia są wzajemnie przesunięe dokładnie o jedną czwarą okresu, jak pokazuje rysunek 4. Ponieważ sinusoida ma ścisły związek z ruchem obroom (jeden okres o jeden obró, czyli 360 sopni, a w mierze kąoj 2p), przesunięcie między prądem i m rażamy w jednoskach kąa przesunięcie nosi 90 sopni, czyli p/2. o bardzo isone, ylko w przypadku przebiegu sinusoidalnego, gdy mamy i sinusoidalne (), i sinusoidalny prąd (), możemy mówić, że kondensaor sanowi pewnego rodzaju oporność (/), nazywaną reakancją pojemnościową, oznaczaną X, eż rażaną w omach. Podobnie jak przez rezysor prąd płynie dług znanej zależności ( = /), analogicznie przez ę reakancję płynie prąd o warości = /X, a płynący prąd wołuje na reakancji X 83
Na warszacie SZKOŁA Poziom eksu: średnio rudny spadek napięcia = *X, gdzie, o warości skueczne sinusoidalnych (i przesunięych) przebiegów napięcia i prądu rysunek 5a. Oczywiście oporność a zależy od pojemności kondensaora, ale nie ylko. Oporność a nie jes sała: czym większa częsoliwość przebiegu sinusoidalnego (f), ym reakancja pojemnościowa X jes mniejsza dług zależności X =/2pf i rysunku 5b, narysowanego w skali podwójnie logarymicznej (skali, kóra nie ma zer. Oporność X jes dziwna dlaego, że prąd i w kondensaorze są wzajemnie przesunięe o ką prosy (90 sopni), więc akże reakancja pojemnościowa X jes w pewnym sensie prosopadła do rezysancji, co począkującym daje się bardzo dziwne. Podkreślam, że o reakancji pojemnościoj jako współczynniku proporcjonalności między prądem i m (=/X ) możemy mówić ylko w przypadku przebiegów sinusoidalnych. Przy innych przebiegach zależność prądu i napięcia znacza podsawo wzór i = *du/d. Kondensaory częso pracują w obwodach filrów sygnałów o różnych częsoliwościach. Na razie zwróć uwagę, że zgodnie ze wzorem X =/2pf, dla przebiegów sałych, czyli dla przebiegów o częsoliwości f = 0, kondensaor ma nieskończenie wielką oporność (reakancję) sanowi przerwę. Z kolei przy bardzo dużych częsoliwościach kondensaor ma znikomo małą reakancję X, co możemy rakować jako zwarcie. akie skrajne przypadki ilusruje w uproszczeniu rysunek 6 i częso właśnie ak rozumiemy obecność i rolę kondensaorów w układzie. zęsoliwość graniczna między częsoliwościami małymi a dużymi o f=/2p do ego szczegółu jeszcze wrócimy. Kondensaory częso korzysujemy do oddzielania i łączenia składoj sałej oraz składoj zmiennej. Jeżeli włączymy kondensaor o odpowiednio dużej pojemności między szyny zasilania, o z punku widzenia przebiegów zmiennych, obie szyny są zware, czyli dla przebiegów zmiennych zasadniczo są ym samym obwodem. ak układ z rysunku 7a z punku widzenia prądu sałego gląda jak na rysunku 7b, bo pojemności są wedy rozwarciem, przerwą. Naomias dla sokich częsoliwości możemy go przedsawić w nieco dziwnej posaci, jak na rysunku 7c, bo pojemności wedy są zwarciem. Podobnie jak kondensaory, specyficznie zachowują się eż cewki. W kładzie 6 mówiliśmy, że przy zmianach prądu cewka warza samoindukcji. Miarą zdolności przeciwsawiania się zmianom reakancja pojemnościowa X X 000 [Ω] 00 0 0, 0,0 0,00 0,000 = sałe częsoliwość graniczna f g= 2π X = 2πf reakancja pojemnościowa X maleje ze wzrosem częsoliwości = sinusoidalnie zmienne = X sinusoidalnie zmienne 0 00 000000000000 częsoliwość częsoliwość graniczna f g= 2π c) G 2 3 4 3 5 4 6 B 2 3 4 B 2 4 rezysancja emierowa E = 4 5 f dla małych częsoliwości rozwarcie (przerw X dla dużych częsoliwości dla małych częsoliwości dla dużych częsoliwości zwarcie rezysancja kolekorowa = 3 6 5 3 6 5 6 7 84 m.echnik - www.m.com.pl
PAKYZNY KS ELEKONK 8 9 -! prąd /4 okresu=90 o = jeden pełny okres = 360 o =2π X L π 2 X L L Z X X L Z Z - oporność padkowa - impedancja D D3 X Z2 d) D2 D4 D-D4 N448 LM358 5 00µF 8 9 k Z Y 0dB -3dB -0dB -20dB -30dB 0,0fg -40dB X L filr dolnoprzepuso 6 LM358 czas Y 0,fg fg 0fg fg= 2π 4 7 22k 000µF 4 3 3 5 22k 2 prądu jes indukcyjność, oznaczana lierą L, rażana w henrach (H). zym szybsze zmiany prądu, ym ższe warzane samoindukcji (u = L*di/d, w uproszczeniu =L*D/D). Zależności są podobne jak dla kondensaora (parz rysunek 3), ylko niejako odwrone. Niemniej analogicznie, łącznie przy przebiegu sinusoidalnym, i prąd, i są sinusoidalne, ylko są przesunięe odwronie niż w kondensaorze, co ilusruje rysunek 8. Podobnie łącznie dla przebiegów sinusoidalnych możemy mówić o oporności cewki o reakancji indukcyjnej X L, kórej warość określa wzór X L = 2pfL. Odwronie niż w kondensaorze, idealna cewka przy częsoliwości f = 0, czyli dla napięć i prądów sałych, ma oporność równą zeru sanowi zwarcie. eakancja rośnie ze wzrosem częsoliwości, eoreycznie do nieskończoności. W skali podwójnie logarymicznej, analogicznie jak na rysunku 5, zmiany reakancji cewki przedsawia linia prosa, ylko rosnąca. W rzeczywisości do reakancji indukcyjnej X L dodaje się rezysancja druu cewki, a w grę wchodzą eż małe pojemności pasożynicze, ale o odrębny, szeroki ema. Z uwagi na przesunięcie prądu względem napięcia, akże reakancja indukcyjna X L jes w pewnym sensie prosopadła do rezysancji, ale eż odwrona względem reakancji pojemnościoj X, co ilusrujemy jak na rysunku c) X filr górnoprzepuso 00fg f częsoliwość prosy filr górnoprzepuso Y przebieg sinusoidalny przebieg sinusoidalny - w punkcie X prosy filr dolnoprzepuso 9. akie przedsawienie słusznie wskazuje, że z uwagi na przesunięcie napięcia i prądu, ego rodzaju oporności musimy dodawać korowo, a nie przez zkłe sumowanie warości liczboch. Przy okazji dodajmy, że oporność padkowa (oporność zespolon o impedancja, oznaczana zkle lierą Z, rażana w omach. Zwróć uwagę, że łącząc szeregowo dwie dowolne impedancje (rezysancje, reakancje), orzymujemy dzielnik napięcia rysunek 0a. Ponieważ reakancja X zależy od częsoliwości, aki obwód saje się filrem. Filr dolnoprzepuso z rysunku 0b łumi ższe częsoliwości, a filr górnoprzepuso z rysunku Z Z2 X Y 00µF 0 2 ZAS 7V...2V LED 5 2 00Ω 3-4=B558 5-8=B548 4 470Ω 6 4 6 7 LED2 8 7 8 5 470Ω 3 00Ω 85
Na warszacie SZKOŁA Poziom eksu: średnio rudny 0c przepuszcza ylko ższe częsoliwości. o cieka, przy częsoliwości granicznej f = / 2p reakancja pojemnościowa X jes liczbowo równa rezysancji, jednak z uwagi na przesunięcie fazy (rysunek 9) sygnał jścio w punkcie Y ma nie 0,5, ylko 0,7 wielkości sygnału w punkcie X. lusruje o rysunek 0d, narysowany w skali podwójnie logarymicznej. Zwróć uwagę, że pionowa oś jes skalowana w decybelach. Zasadniczo decybel o miara sosunku dwóch wielkości. Zamias podawać sosunek / w razach, podajemy go w decybelach. Dla napięcia i prądu sosunek w decybelach o 20 logarymów ze sosunku (/), podanego w razach. Na przykład / = 0, o 20*log0, czyli 20dB, / = 000 o 60dB, a / = 0,0 o -40dB. W ramach ćwiczeń na począek zbudujmy generaor przebiegu sinusoidalnego i sprawdźmy omawiane wcześniej zależności. Na rysunku żółą podkładką różniony jes generaor sinusoidy, zrealizowany na ak zwanym wzmacniaczu operacyjnym nie musisz na razie rozumieć, jak działa zajmiemy się ym w przyszłości. Jak pokazuje zrzu z ekranu oscyloskopu, en prosy generaor w punkcie X warza dość ładną sinusoidę o częsoliwości około 60Hz i warości międzyszczyoj prawie 2Vpp (gdyby przypadkiem, wskuek faalnego rozrzuu warości elemenów, generaor nie chciał pracować, należy albo odrobinę zwiększyć warość 6, dodając w szereg rezysor kv...v, albo nieco zmniejszyć 5, dołączając równolegle 470kV...4,7MV). Zieloną podkładką różniony jes badany obwód dzielnik z dowolnymi impedancjami Z, Z2, w prakyce będzie o filr. Możesz badać filr dolno- i górnoprzepuso. óżową podkładką różnione są dwa jednako moniory napięcia, gdzie jasność świecenia diod pokazuje wielkość przebiegów na jściu i jściu filru. ezysory 6 oraz 7 i 8 są ak dobrane, żeby przy braku kondensaora 5, czyli bez sygnału, diody LED były na progu świecenia. Obserwując jasność diod LED, LED2 sprawdzisz, czy przebieg jes łumiony przez filr i na ile. Mój model pokazany jes na foografii 2. W miejsce Z2 wsaw rezysor kv, a w miejsce Z wkładaj kolejno kondensaory mf,, 0nF i nf. Sprawdź, jak zmniejsza się jasność diody. Analogicznie zbadaj filr dolnoprzepuso. Możesz śmiało w bardzo szerokim zakresie zmieniać częsoliwość przebiegu generaora, mieniając jednako kondensaory = 3 = 4 (nf...mf) lub jednako rezysory = 3 = 4 (V...MV). Namęczyłem się rochę, ak dobierając warości elemenów układu, żebyś wśród pozosałych, niekorzysanych elemenów miał do dyspozycji po dwa jednako rezysory i kondensaory porzebnych nominałów. Gdy będziesz zmieniał częsoliwość generaora przez zmianę warości 3 = 4 lub 3 = 4, niech Z i Z2 mają niezmienne warości obserwuj jasność diod LED przy różnych częsoliwościach przebiegu. zęsoliwość warzanego przebiegu nosi mniej więcej f = /2p W podręcznikach do dziś wiele uwagi poświęca się wzmacniaczom sygnałów zmiennych ZAS ZAS ze wspólnym emierem (OE) i ze wspólną bazą B (OB). hoć dziś akie klasyczne rozwiązania B korzysujemy bardzo rzadko, waro rochę o nich wiedzieć. OE - wzmacniacz ze wspólnym emierem. ranzysor może pracować ylko przy napięciach i prądach o określonej biegunowości, więc B2 wzmacnianie przebiegów zmiennych można zrealizować jedynie na le napięć i prądów sałych, w najprosszym przypadku dług ZAS ZAS rysunku 3. Jednak prakyczną przydaność B akich wzmacniaczy całkowicie przekreśla faalna sabilność cieplna. Zmiany emperaury złącza i napięcia BE B powodują u duże zmiany punku pracy, czyli prądów i napięć. Ponado w rsji z rysunku 3a należałoby indywidualnie dobierać warość rezysora B, zależnie od wzmocnienia prądogo B2 E konkrenego egzemplarza ranzysora. @ # $ 86 m.echnik - www.m.com.pl
PAKYZNY KS ELEKONK % ^ & * ZAS E wzmocnienie= E 2 M 2 ZAS 3 00µF 3 00k 4 6 5 4 5 3 6 wzmocnienie (3 6) dla przebiegów = = zmiennych E (4 5) 9 0 220Ω B548 4 00µF 2 B558 3 0µF 7 k ZAS 7V...2V LED 6 00µF k 3 k 5 0µF 3 B558 8 2 00k 4 B548 Najprosszym sposobem popra jes wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwronego, co było sygnalizowane już w kładzie 3 na rysunku 4. zasem robi się o przez włączenie rezysora między kolekorem i bazą dług rysunku 4a. Jednak częściej ujemne sprzężenie zwrone realizuje się przez dodanie rezysora w obwodzie emiera dług rysunku 4b. oś za coś: ujemne sprzężenie zwrone zwiększa sabilność punku pracy, ale zmniejsza wzmocnienie napięcio. Ściślej biorąc, wzmocnienie prądo ranzysora nie zmienia się ani rochę, naomias wzmocnienie napięcio znaczone jes przez warunki pracy ranzysora. Nie wchodząc w szczegóły: dla małych sygnałów wzmocnienie o sosunek rezysancji kolekoroj do rezysancji emieroj E, co w uproszczeniu ilusruje rysunek 5a. W prakycznych układach, np. z rysunku 5b, rezysory...4 decydują o sałoprądom punkcie pracy. Naomias dla ższych częsoliwości kondensaor 3 ma małą reakancję X, przez co padkowa rezysancja emierowa jes mniejsza, a wzmocnienie większe. Syuacja gląda jak na wcześniejszym rysunku 7c, więc wzmocnienie znaczone jes przez sosunek rezysancji / E. Ściślej biorąc, w ranzysorze wbudowana jes eż niewielka wnęrzna rezysancja o warości około 26mV/ E, co ogranicza maksymalne wzmocnienie napięcio ranzysora, jak pokazuje rysunek 5c. Przedwzmacniacz mikrofono. Domo zesa audio zkle mają jście pomocnicze AX o czułości zby małej, by wzmocnić maluki sygnał z mikrofonu. Aby podłączyć mikrofon, możesz zbudować dwusopnio przedwzmacniacz dług rysunku 6. ranzysory i 2 pracują jako wzmacniacze ze wspólnym emierem (OE). ranzysor 3 jes wórnikiem buforem, przedsawionym w kładzie 4 na rysunkach 3...7. Mikrofon elekreo M jes elemenem biegunom i maga polaryzacji, sąd rezysor 2 oraz dodako filr. Foografia 7 pokazuje mój model wraz z wyczką ypu A (chinch czyaj: czincz). Wzmocnienie każdego sopnia możesz niezależnie regulować dług porzeb przez zmianę ZAS ZAS warości 7 (220V...V) i 0 (47V...V). B W wielu padkach sarczyłby ylko jeden sopień wzmocnienia, czyli obwód z ranzysorem 2 nie byłby porzebny (baza 3 dołączona bezpośrednio do kolekora ). Zaznaczony szarym kolorem ranzysor 4 i dioda LED o prosy monior dioda powinna błyskać przy głośnych B2 sygnałach. aki monior przyda się podczas 3 uruchamiania, naomias podczas normalnej E pracy przedwzmacniacza mógłby zniekszałcać najsilniejsze sygnały. c) 26mV = ~ E E ZAS wzmocnienie= 87
Na warszacie SZKOŁA Poziom eksu: średnio rudny OB - wzmacniacz ze wspólną bazą. ranzysor reaguje na zmiany napięcia BE. Dla ranzysora nie ma znaczenia, na kórą elekrodę podany zosanie sygnał. Ku zdziwieniu począkujących, elekrodą wspólną może być baza, a jściem będzie... emier, co w uproszczeniu pokazuje rysunek 8a. Prąd emiera płynie eraz przez źródło sygnału, a o oznacza, że oporność jściowa układu OB jes mała. W rzeczywisości rzeba zapewnić polaryzację sałoprądową ranzysora, na przykład dług rysunku 8b. Konfiguracja OB jes częso korzysywana przy sokich częsoliwościoch, w rozmaiych urządzeniach radioch. My zrealizujmy dług rysunku 9 i foografii 20 nieypo przedwzmacniacz mikrofono, gdzie mikrofonem jes... jakikolwiek głośnik lub słuchawki, kóre zapewne znajdziesz gdzieś pod ręką. Pierwszy sopień z ranzysorem pracuje w układzie ze wspólną bazą (OB), a ranzysor 2 w układzie OE. W ej rsji nie dodaliśmy na jściu wórnika bufora, czyli układu ze wspólnym kolekorem. Wzmocnienie możesz regulować, zmieniając warość 7 (0V...V). ranzysor 3 jes prosym moniorem dioda LED powinna błyskać przy głośnych dźwiękach. O - wzmacniacz ze wspólnym kolekorem. kład ze wspólnym kolekorem już w zasadzie omówiliśmy w kładzie 4, gdzie analizowaliśmy różne wórniki bufory. ysunek 2a pokazuje ideę i prakyczną realizację zmiennoprądogo wzmacniacza ze wspólnym kolekorem, kóry wprawdzie nie wzmacnia napięcia, ale niejako wzmacnia prąd i ma dużą oporność j- B548 00µF 2 Gł. głośnik lub słuchawki c) ZAS 3 00k 6 k 2 B558 0µF 4 5 k ZAS 7 22Ω 3 00µF 4 0µF 8 00k ZAS 3 B548 7V...2V 3 9 k ( ) 2 E 3 2 3 E 2 = cons q ściową. Jeszcze większą oporność ma wórnik z układem Darlingona i z podciąganiem (boosrap) dług rysunku 2b. Spoykana jes eż ulepszona rsja wórnika ze źródłem (lusrem) prądom w roli rezysancji E rysunek 2c. nne konfiguracje. Połączenie układu OE i OB dług rysunku 22 daje ak zwany wzmacniacz kaskodo (nie mylić z kaskadom), sosowany głównie w układach sokonapięcioch oraz w urządzeniach sokiej częsoliwości (radioch). ranzysor pracuje w układzie OE, a 2 OB. Naomias połączenie układu O z układem OB daje... znaną nam już parę różnicową z pojedynczym jściem rysunek 23. 5 6 2 OB 3 OE 4 4 3 2 7 3 3 4 2 OB 2 OE 6 5 4 w 88 m.echnik - www.m.com.pl
e r y A B O 2 B B2 E = 3 4 OB ZAS ZAS 5 E wzmacniacz OE 3 D B A B E rezysancja jściowa Problem oporności zęso mówimy o oporności jścioj czy jścioj. W baerii nie ma wnąrz rezysora, a mówimy o rezysancji wnęrznej (parz kład 8, rysunek ). akie podejście znakomicie uławia zrozumienie zachowania baerii w konakach zewnęrznych oraz obliczenia. Dokładnie ak samo jes z układami elekronicznymi. zęso nie ineresują nas wszyskie szczegóły, ylko zachowanie ego układu przy konakach zewnęrznych, co uławia obliczenia. Dlaego częso rakujemy układ jak pełniącą dane funkcje czarną skrzynkę rezysancja jściowa O G źródło napięcia (wzmocnienie sygnału) B2 E dla przebiegów zmiennych c) i ineresuje nas ylko, jak zachowuje się jście układu, a jak jego jście. Jeżeli jakiś układ ma jście, o ineresuje nas oporność ego jścia (oporność widziana od srony jści. W przypadku wzmacniaczy, mikrofonów, generaorów, ip., zachowanie ich jść jes bardzo podobne do zachowania baerii. Schema zasępczy wzmacniacza ranzysorogo dla przebiegów zmiennych można narysować jak na rysunku 24. ezysancje jściowa oraz jściowa O mają duże znaczenie np. przy łączeniu kaskadom (nie kaskodom) kilku sopni, jak ilusruje rysunek 25a, ponieważ rezysancja jściowa obciąża jście poprzedniego sopnia. worzą się dzielniki, zmniejszające sygnał rysunek 25b. ylko w urządzeniach sokiej częsoliwości (radioch) rezysancja jściowa powinna być równa jścioj, by uzyskać ak zwane dopasowanie falo. Naomias w pozosałych układach, w ym w urządzeniach audio, oporność (rezysancj jściowa O powinna być jak najmniejsza, a oporność jściowa jak największa. Niesey różnie z ym bywa. Wórnik, układ ze wspólnym kolekorem, ma dużą rezysancję jściową i małą jściową, ale nie wzmacnia napięcia sygnału. Naomias wzmacniacze OE, a ym bardziej OB mają sosunkowo małą rezysancję jściową i sosunkowo dużą jściową. W układzie OE zwiększanie rezysancji emieroj E korzysnie zwiększa rezysancję jściową. Jak D rezysancja jściowa wzmacniacza OE B B2 Z Z =β * ( E ) 89
Poziom eksu: średnio rudny SZKOŁA Na warszacie u i o ZAS pokazuje rysunek 26, rezysancja jściowa O samego ranzysora dla małych przebiegów B zmiennych jes równa sumie rezysancji E pomnożonej przez wzmocnienie prądo (w uproszczeniu b, ściślej przez małosygnałoo wzmocnienie zmiennoprądo, oznaczane L h2), ale do ego dochodzą dołączone równoleg gle rezysancje B, B2. Dla przebiegów zmiene nych wszyskie e rezysancje są połączone L B2 równolegle, co sygnalizował już rysunek 7c. Jeszcze dziwniej jes z obwodem jściom. Wcześniej cieszyliśmy się, że prąd kolekora nie zależy od napięcia na kolekorze i że obwód kolekora zachowuje się jak źródło prądo. Z jednej srony o bardzo dobrze, ale jednocześnie oznacza o, że obwód kolekoro ranzysora sam z siebie ma ogromną rezysancję wnęrzną (dynamiczną), bo duże zmiany napięcia powodują znikome zmiany prądu. Dlaego wzmacniaczach OE i OB rezysancja jściowa O jes prakycznie równa warości rezysora kolekorogo E E rysunek 27. Jeśli chcemy uzyskać dużą warość wzmocnienia napięciogo, o chcielibyśmy zasosować jak największą warość (parz wcześniejszy rysunek 5). Bardzo duże wzmocnienie napię cio uzyskalibyśmy, włączając w kolekorze... źródło prądo, kóre ma ogromną rezysancję lusro dynamiczną, na przykład dług rysunku prądo O O 28a. W układach OE i OB ego nie robimy, ale OE para ogromne wzmocnienie napięcio możemy różnicowa uzyskać w układzie pary różnicoj dług rysunku 28b. ego rodzaju jście ma jednak ogromną rezysancję jściową. W prakyce problem likwidujemy, dodając wórnik (układ O), kóry z naury ma dużą rezysancję jściową przykłady na rysunku 29. Sygnalizuję i u w dużym skrócie bardzo ZAS 7V...2V 5 00µF ważne zagadnienia. Nie przejmuj się, jeśli na razie nie 3 8 wszysko rozumiesz. Wysarczy, że zapamięasz podsa 2 wo informacje o prosych układach wzmacniających B558 i z powodzeniem je zrealizujesz. A na zakończenie ego 9 4 00µF 00k kładu jeszcze pożyeczna propozycja układowa. Przedwzmacniacz. nirsalny przedwzmacniacz 3 0µF B558 dla małych sygnałów zmiennych (mikrofono) mo żesz zbudować dług rysunku 30 i foografii 3. aki 4 przedwzmacniacz jes prosszy i ma paramery lepsze 00µF niż układy z rysunków 6 i 9, a o dzięki objęciu obu 5 2 sopni wzmocnienia globalnym ujemnym sprzężeniem 00Ω 6 7 00k (22Ω-k) zwronym, kóre o sprzężenie, wbrew obiegom M opiniom, jes jak najbardziej pożyeczne. Bez ujemnego sprzężenia zwronego układ miałby ogromne wzmocnienie. Bardzo silne sprzężenie zwrone dla prądu sałego i przebiegów wolnozmiennych realizuje rezysor 4 dla akich sygnałów wzmocnienie byłoby równe jedności. Naomias dla sygnałów akusycznych reakancja pojemnościowa kondensaora jes bardzo mała i dla akich sygnałów wzmocnienie znaczone jes przez sosunek rezysancji 4/5. Aby usawić wzmocnienie dług porzeb, należy dobrać warość rezysora 5 w zakresie 22V do kv. Pior Górecki 90 m.echnik - www.m.com.pl p Q