Gąsior Michał - Podstawy elektroniki.pdf

(4613 KB) Pobierz
Microsoft Word - bezramek
PODSTAWY ELEKTRONIKI
Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010
SEMESTR 2 i 3
Rozwiązania zadań nie były w żaden sposób konsultowane z żadnym wiarygodnym źródłem informacji!!!
W związku z tym ich poprawność jest wątpliwa i w przypadku ewentualnych błędów proszę zgłaszać poprawki do autora.
(dane kontaktowe na końcu opracowania)
GWOLI WSTĘPU
Gratuluję pomyślnego przejścia sesji i powitania drugiego semestru na MSIB. Czas jednak ponownie zasiąść do ksiąg
tajemniczych i zgłębiać kolejne sekrety tej jakże interdyscyplinarnej dziedziny. Po pokonaniu mieszanki biologii, chemii, fizyki
i matematyki, nadszedł czas by dowiedzieć się co nie co o prądzie. Ponieważ pewna część (nie jest to znane jak wielka)
ukończyła profile biologiczno-chemiczne, a osoby, które ukończyły profile matematyczno-fizyczne również mają pojęcie
praktyczne na ten temat nikłe, stąd powstał ten mały „rozrusznik”. Na początek może się okazać, iż sterta kabli oraz bliżej
nieokreślona plastikowa płytka porysowana różnymi ciekawostkami jest nie co zbyt skomplikowana, aczkolwiek po zgłębieniu
tych pierwszych rad i wskazówek być może okaże się, że cała tematyka nie jest aż tak trudna, a zajęcia stosunkowo
interesujące.
P.S.: Wraz z nowym semestrem przychodzi też odświeżone logo opracowań… ;)
1
441528193.002.png
TREŚCI SPIS
OCZYWISTOŚCI ...................................................................................................................................................................................... 5
1.NAPIĘCIE i PRĄD ............................................................................................................................................................................ 5
NAPIĘCIE ........................................................................................................................................................................................ 5
PRĄD .............................................................................................................................................................................................. 5
2.SYMBOLIKA .................................................................................................................................................................................... 6
3.PRAWA OHMA ............................................................................................................................................................................... 7
PIERWSZE PRAWO OHMA ........................................................................................................................................................... 7
4.PRAWA KIRCHHOFFA .................................................................................................................................................................... 9
PIERWSZE PRAWO KIRCHHOFFA (PPK) ...................................................................................................................................... 9
DRUGIE PRAWO KIRCHHOFFA (DPK) .......................................................................................................................................... 9
5.OZNACZENIA ................................................................................................................................................................................ 10
6.JEDNOSTKI .................................................................................................................................................................................... 12
7.OPÓR ZASTĘPCZY ......................................................................................................................................................................... 12
POŁĄCZENIE SZEREGOWE OPORNIKÓW .................................................................................................................................. 12
POŁĄCZENIE RÓWNOLEGŁE OPORNIKÓW ............................................................................................................................... 13
PRZEKSZTAŁCENIE TRÓJKĄT-GWIAZDA .................................................................................................................................... 14
8.METODA OCZKOWA .................................................................................................................................................................... 17
ZADANIE 1.4 – ŹRÓDŁO PRĄDOWE ........................................................................................................................................... 20
9.POMOCE ....................................................................................................................................................................................... 24
PRAKTYKA ............................................................................................................................................................................................ 24
1.MASA ............................................................................................................................................................................................ 24
2.PRĄD STAŁY I ZMIENNY .............................................................................................................................................................. 25
NAZEWNICTWO .......................................................................................................................................................................... 25
HISTORIA ...................................................................................................................................................................................... 25
CZĘSTOTLIWOŚĆ, AMPLITUDA, DC OFFSET .............................................................................................................................. 26
3.PRZYRZĄDY POMIAROWE .......................................................................................................................................................... 28
WOLTOMIERZ ( voltmeter ) .......................................................................................................................................................... 28
AMPEROMIERZ ( ammeter ) ........................................................................................................................................................ 30
MULTIMETR ( multimeter ) .......................................................................................................................................................... 32
WATOMIERZ ( wattmeter ) .......................................................................................................................................................... 33
OSCYLOSKOP ( oscilloscope ) ....................................................................................................................................................... 34
2
4.DZIELNIK NAPIĘCIA ...................................................................................................................................................................... 40
5.ELEMENTY – WYGLĄD RZECZYWISTY I JAK PODPINAĆ? .......................................................................................................... 42
ELEMENTY PASYWNE (passive components) ............................................................................................................................ 42
a. REZYSTOR (OPORNIK) (resistor) ............................................................................................................................................ 42
b. KONDENSATOR (capacitor) .................................................................................................................................................... 42
c. KONDENSATOR ELEKTROLITYCZNY (electrolytic capacitor) ................................................................................................ 43
d. CEWKA INDUKCYJNA (inductor) ............................................................................................................................................ 44
e. MEMRYSTOR (memristor) ...................................................................................................................................................... 44
ELEMENTY AKTYWNE (active components) .............................................................................................................................. 45
a. DIODA LED (diode) .................................................................................................................................................................. 45
b. DIODA LED (light emitting diode) .......................................................................................................................................... 52
c. TRANZYSTOR BIPOLARNY (bipolar junction transistor) ....................................................................................................... 53
d. TRANZYSTORY POLOWE FET ................................................................................................................................................. 72
e. MOSFET (NMOS i PMOS) ....................................................................................................................................................... 72
f. WZMACNIACZ OPERACYJNY (operational amplifier - Op-Amp) .......................................................................................... 86
6.OBWODY Z ZASTOSOWANIEM WZMACNIACZY OPERACYJNYCH .......................................................................................... 89
WZMACNIACZ ODWARACAJĄCY (inverting amplifier) ............................................................................................................ 89
WZMACNIACZ NIEODWARACAJĄCY (noninverting amplifier) ................................................................................................ 91
WTÓRNIK NAPIĘCIOWY ( voltage follower ) .............................................................................................................................. 93
KONWERTER PRĄD-NAPIĘCIE ( I-to-V converter ) ...................................................................................................................... 95
SUMATOR ( summing amplifier ) ................................................................................................................................................. 96
WZMACNIACZ ODEJMUJĄCY ( difference amplifier ) ................................................................................................................ 98
ODEJMUJĄCO-MNOŻĄCY (RAZY 2) ........................................................................................................................................... 99
KOMPARATOR ( comparator ) ................................................................................................................................................... 100
WZMACNIACZ CAŁKUJĄCY ( integrator ) .................................................................................................................................. 101
WZMACNIACZ RÓŻNICZKUJĄCY ( differentiator ) .................................................................................................................... 102
KONIEC ............................................................................................................................................................................................... 104
TROCHĘ GŁĘBIEJ ................................................................................................................................................................................ 104
1.MULTISIM ................................................................................................................................................................................... 104
2.OBWODY PRĄDU ZMIENNEGO ................................................................................................................................................ 104
3.REZYSTANCJA WEWNĘTRZNA I SCHEMATY ZASTĘPCZE ........................................................................................................ 104
4.ZASADA SUPERPOZYCJI ............................................................................................................................................................. 104
5.MOSTKI ....................................................................................................................................................................................... 104
6.KONWERTERY DAC i ADC .......................................................................................................................................................... 104
7.WOLTOMIERZ WEKTOROWY .................................................................................................................................................... 104
3
LABORATORIA ................................................................................................................................................................................... 104
1.PODSTAWY ELEKTRONIKI ......................................................................................................................................................... 104
2.PODSTAWY METROLOGII .......................................................................................................................................................... 105
Ćw. 1: OSCYLOSKOP .................................................................................................................................................................. 105
Ćw. 2a: R W (rezystancja wewnętrzna) .................................................................................................................................... 108
Ćw. 2b: ŚWIATŁO I DŹWIĘK ..................................................................................................................................................... 117
Ćw. 3: CZĘSTOTLIWOŚĆ ............................................................................................................................................................ 117
Ćw. 4: AC/CA ............................................................................................................................................................................. 126
Ćw. 5: KARTA POMIAROWA .................................................................................................................................................... 135
Ćw. 6: POJEMNOŚĆ ................................................................................................................................................................... 140
Ćw. 7: TEMPERATURA .............................................................................................................................................................. 155
4
CZYLI TO, CO JEST DLA WSZYSTKICH WOKOŁO OCZYWISTE, ACZKOLWIEK NIE DLA TYCH CO TRZEBA
1.NAPIĘCIE i PRĄD
NAPIĘCIE
Jak już zapewne wiecie (albo i nie) istnieje coś takiego jak pole elektryczne oznaczane dużą literką , ale żeby nie wchodzić
zbyt w zawiłości…
Potencjał to jest wielkość, charakteryzująca "nasilenie" pola elektrycznego (pola sił elektrostatycznych) w danym punkcie
przestrzeni - różnica potencjałów pola elektrycznego jest czymś podobnym do różnicy wysokości w polu grawitacyjnym Ziemi;
elektron przemieszcza się w polu elektrycznym od punktu o większym potencjale do punktu o mniejszym potencjale tak, jak
ciało swobodnie spadające z punktu położonego wyżej do punktu położonego niżej. Podobnie też określa się energię
potencjalną cząstki elektrycznej w polu elektrycznym jak energię potencjalną ciała materialnego w polu grawitacyjnym Ziemi.
PRĄD
Prąd płynie kiedy? Prąd płynie wtedy, gdy jest zamknięty obwód, w obwodzie jest jakieś źródło prądu (bądź napięcia) i coś, co
będzie „zjadało” ten prąd, np. rezystor.
źródło napięcia rezystor (opornik)
W powyższym obwodzie widać źródło napięcia, rezystor (w amerykańskim systemie oznaczania oporników – w europejskim
jest to po prostu prostokąt) oraz prąd przepływający w obwodzie (zielone kwadraty). Należy w tym miejscu zwrócić uwagę, iż
dłuższa kreska oznacza dodatni (wyższy) potencjał, natomiast krótsza ujemny (niższy). Ale teraz pytanie – w którą stronę
płynie prąd? W tym miejscu zacytuję według mnie najbardziej przyswajalne wyjaśnienie:
5
OCZYWISTOŚCI
441528193.003.png 441528193.004.png 441528193.005.png 441528193.001.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin