Laboratorijski praktikum Z. Prijić, D. Dankovi ćmikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/EK_Praktikum.pdf · Laboratorijski praktikum Z. Prijić, D. Dankovi ć Univerzitet u

Elektronske komponenteLaboratorijski praktikum

Z. Prijic, D. Dankovic

Univerzitet u NišuElektronski fakultet u Nišu

Katedra za mikroelektroniku

Predavanja 2017.

Sadržaj

1 Mere bezbednostiUvodne napomeneReferentni potencijalMrežni naponKoncept uzemljenja

2 Laboratorijski instrumentiIzvori napajanjaMultimetri

Kelvinovi kontakti

OsciloskopiGeneratori signala

3 Izvodenje vežbe

4 Izrada izveštajaNotacija u tehnickoj literaturiIzrada dijagrama

Mere bezbednosti

Deo 1

Mere bezbednosti

Mere bezbednosti Uvodne napomene

Mere bezbednosti



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Osnovna pravila rada u laboratoriji

Dobra teorijska priprema je neophodan preduslov za praktican rad. Po-trebno je konceptualno razumevanje dela materije koji se prakticnoilustruje laboratorijskom vežbom. Pogrešno je proceduru opisanu uuputstvu za izvodenje vežbe slediti napamet, bez razmišljanja o tomekakve posledice proizvodi svaki korak.

Izvodenje laboratorijske vežbe ne treba zapocinjati bez prethodne do-zvole nadležnog nastavnika.

Tokom izvodenja laboratorijske vežbe potrebno je izbegavati svaku mo-gucnost dodira sa komponentama i provodnicima dok su pod napaja-njem.

Nakon završetka laboratorijske vežbe, potrebno je radno mesto vratitiu prethodno zateceno (uredno) stanje.


Elektricni šok

Elektricni šok (strujni udar) nastaje kao posledica prolaska struje kroz ljud-sko telo. Struja prolazi kada dva dela tela istovremeno dodu u dodir sa dvetacke u elektricnom kolu izmedu kojih postoji razlika potencijala. Put kojimstruja prolazi kroz telo zavisi od položaja tacaka dodira. Jacina struje zavisiod tog puta, kao i razlike potencijala izmedu tacaka dodira. Deo tela kojimstruja prolazi predstavlja otpornik. Otpornost ljudskog tela zavisi od višeparametara, kao što su godište, pol, težina, vlažnost kože, itd. Poslediceelektricnog šoka prvenstveno zavise od jacine struje koja je prošla kroz telo.


Posledice elektricnog šoka

Jacina struje (A) Posledica po ljudsko telo0,0005 slabo peckanje0,001 prag jasnog osecaja0,002 blagi udar0,010 bolni udar0,015 jaci bol0,025 intenzivan bol, grcenje mišica0,075 srcana aritmija0,250 jaka srcana aritmija, zastoji u radu srca4,000 paraliza srca5,000 opekotine tkiva

Vrednosti su okvirne i ne treba ih uzimati kao granicne. Neke od ozbiljnihposledica se mogu pojaviti i pri manjim vrednostima jacine struje.


Posledice elektricnog šoka

Otpornost ljudskog tela iznosi, okvirno, izmedu nekoliko kΩ i nekoliko de-setina kΩ, do 100 kΩ. Vrednost otpornosti zavisi od tacaka izmedu kojihse meri, kao i od ostalih uslova. Na primer, otpornost izmedu dve tacke usuvim uslovima može biti 50 kΩ, a u vlažnim 5 kΩ. Pri razlici potencijala od50 V, kroz telo bi tekle struje od 1 mA i 10 mA, respektivno. Uzimajuci u ob-zir vrednosti iz prethodne tabele, u prvom slucaju bi se struja jedva osetila,a u drugom bi izazvala bolni udar.

Treba primetiti da za nastupanje ozbiljnih posledica elektricnog šoka nijeneophodna velika razlika potencijala (tzv. visoki napon).

Mere bezbednosti Referentni potencijal

Mere bezbednosti



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Osnovno elektricno kolo

Kolo se sastoji od izvora i potro-šaca. Usled razlike potencijala nakrajevima izvora, struja tece krozpotrošac i vraca se u izvor. Razlikapotencijala predstavlja napon.

Negativni kraj izvora u ovom kolu predstavlja referentni potencijal. Vred-nost napona se racuna i meri u odnosu na referentni potencijal. Referentnipotencijal ne mora nužno imati nultu vrednost. U svim kolima je uobi-cajeno postojanje zajednicke „linije“ refrentnog potencijala koja se nazivamasa (common).


Simboli

common

(signal ground)

ground

(Earth ground) chassis ground

Sledeca dva kola su ekvivalentna:

Umesto zajednicke linije crtaju se simboli. Postojanje kratkog spoja izmedudva simbola se podrazumeva.


Nulti potencijal

U prvoj aproksimaciji se smatra da Zemlja predstavlja nulti potencijal (elek-troneutralno telo, kod koga je prakticno nemoguce zadržati razdvojena na-elektrisanja).

Razlika potencijala na krajevima izvora i potrošaca se racuna i meri u od-nosu na nultu vrednost. Termin koji se koristi za zajednicku liniju referent-nog potencijala je zemlja (earth ground ili samo ground).


Uzemljenje šasije/kucišta

Ovaj simbol se koristi da oznaci uzemljenje šasije (frame) ili kucišta (chassis)uredaja.

uredjaj

Ako je kucište uredaja metalno, ono obavezno mora biti uzemljeno! Ako jekucište uredaja plasticno, a unutar njega se nalazi metalna šasija, tada onaobavezno mora biti uzemljena!

Mere bezbednosti Mrežni napon

Mere bezbednosti



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Mrežni napon

Na standardnoj mrežnoj uticnici dostupan je naizmenicni napon iz elek-tricne mreže (line voltage).

vreme t0

T

Slika 1.Talasni oblik mrežnog napona.

Napon je sinusnog oblika i menja se u vremenu sa periodom T = 20 ms(ucestanost f = 1/T = 50Hz).


Mrežni naponVršna i efektivna vrednost

Maksimalna ili vršna vrednost napona (peak) je Vp = 325V. Efektivna vred-nost napona (root mean square – rms) sinusnog oblika je Vrms ≡ Veff =Vp/p

2= 230V. Efektivna vrednost naizmenicnog napona jednaka je vredno-sti jednosmernog napona koji na istom potrošacu disipira istu snagu kao i tajnaizmenicni napon.

R

t

p

R

I

t

p

P je srednja vrednost snage koja se disipira na potrošacu u vremenu.

Kod naizmenicnih signala se podrazumevaju efektivne vrednosti, pa se zbogtoga mrežni napon deklariše na 230 V.


Mrežna uticnica

Uticnica (tzv. šuko) je na elektricnu mrežu povezana sa tri provodnika, kojise nazivaju: faza, nula i zemlja.

faza

(live)

nula

(neutral)

zemlja

(ground)

Razlika potencijala izmedu faze i nule se menja u vremenu kao na Sl. 1.

Napomena: Iako bi raspored faze i nule trebao da bude kao na slici, u mnogimprakticnim slucajevima nije tako!


Mrežna uticnica

Napomena: Naziv „nula“ ne treba da zavarava, jer kroz taj provodnik tecestruja na svom povratnom putu prema elektricnoj mreži!

Mere bezbednosti Koncept uzemljenja

Mere bezbednosti



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Koncept uzemljenja

Uzemljenje je bezbedonosna mera, koja smanjuje mogucnost da korisnikdode u dodir sa opasnim nivoima signala iz elektricne mreže u slucaju kvarauredaja.

Boje provodnika:

faza (Live – L) – tipicno braon

nula (Neutral – N) – tipicno plava

uzemljenje (Ground – G) – tipicno žuto–zelena

Pažnja: Boje na postojecim instalacijama nikada ne uzimati zdravo zagotovo!


Koncept uzemljenjaNormalan rad uredaja

tabla sa osiguračima

elek

trič

na m

reža

zemlja

uređaj

RL

F1

metalno kućište

provodnik

F1 je osigurac (fuse)

RL je potrošac, odnosno opterecenje (load)


Koncept uzemljenjaIncident (npr. proboj izolacije)

Pod incidentom se podrazumeva mogucnost da faza dode u kontakt sa ne-kim delom šasije ili kucišta uredaja.


elek

trič

na m

reža

zemlja

uređaj

RL

F1

metalno kućište

provodnik

osigurač pregoreva


Koncept uzemljenja

Ako dode do incidenta, preko metalnog kucišta se otvara provodni put maleotpornosti, pa struja naglo raste. Zbog toga dolazi do pregorevanja ili iz-bacivanja osiguraca. Kada ne bi bilo uzemljenja, u slucaju da korisnik isto-vremeno dodirne kucište uredaja i predmet koji je uzemljen1, strujno kolobi se zatvaralo preko korisnika! Spajanje nule i uzemljenja vrši se samo naulazu u instalaciju, u suprotnom može doci do stvaranja tzv. petlji uzemlje-nja (ground loops). Izmedu uzemljenja i faze takode postoji mrežni napon!

1npr. radijator


Koncept uzemljenjaEkvipotencijalna veza

Ekvipotencijalna veza obezbeduje da sve linije uzemljenja u jednom objektubudu na nultom potencijalu.


elek

trič

na m

reža

zemlja

uređaj

RL

F1

metalno kućište

provodnik

namenska instalacija,parno grejanje,armatura

ekvipotencijalna veza

Vodovodna instalacija od PVC cevi ne sme se koristiti za ekvipotencijalnu vezu!


Koncept uzemljenja

Izmedu nule i uzemljenja bi potencijalna razlika trebalo da bude približno0 V (u slucaju na slici je ' 188 mV).

Nedostatak uzemljenja ili njegovo nepropisno povezivanje može dove-sti do teških posledica po korisnika uredaja!

Laboratorijski instrumenti

Deo 2


Laboratorijski instrumenti Izvori napajanja




Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Izvori napajanja

Laboratorijski izvori napajanja se koriste da obezbede regulisano napaja-nje elektricnim/elektronskim kolima. U ovom tekstu ce se razmatrati samoizvori jednosmernog napajanja.

Tipican izvor napajanja ima triprikljucka: pozitivan (crveni),negativan (crni) i uzemljenje(zeleni).

Osnovna karakteristika izvora napajanja je maksimalna snaga Pmax kojumože da isporuci opterecenju. Na osnovu vrednosti Pmax odredene su i mak-simalne vrednosti napona i struja.


Režimi rada

Izvori napajanja mogu da rade u dva režima:

režim konstantnog napona (constant voltage – CV)

režim konstantne struje (constant current – CC)

U režimu konstantnog napona izvor na izlazu daje željeni napon, bez obzirana potrošnju struje od stane opterecenja (sve do vrednosti struje koja jeunapred programirana). U režimu konstantne struje je obrnuto.

Primer: Programirana vrednost izlaznog napona u CV režimu je 10 V, aprogramirana vrednost struje je 1 A. Izvor ce obezbedivati na izlazu 10 V,bez obzira da li je potrošac (opterecenje) 100Ω (struja je tada 0,1 A) ili 10Ω(struja je tada 1 A). Pri tome treba obratiti pažnju i na to da potrošac morabiti deklarisan za odgovarajucu snagu2, u ovom slucaju za 10 W.

2Snaga na potrošacu: P= UI = I2R= U2/R.


Konfiguracija prikljucaka

Prikljucci izvora za napajanje mogu biti u plivajucoj (levo) ili u uzemljenoj(desno) konfiguraciji.

U plivajucoj (floating) konfiguraciji:

VAB =VDC

VBG = ?⇒ VAG = ?

U uzemljenoj (grounded) konfiguraciji:

VAB =VDC

VBG =0⇒ VAG = VDC


Jednostrano pozitivno napajanjeReferentni potencijal je u tacki A.

Za usvojeni smer struje u kolu je VS − R1I− R2I− R3I = 0, odnosno:

I =VS

R1 + R2 + R3=

153 · 103

= 5mA .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku A! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke A i vracajuci se u nju je: VS − R1I− VCA = 0, pa je:

VCA = VS − R1I = 15− 1 · 103 × 5 · 10−3 = 10 V .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku A! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke A i vracajuci se u nju je VDA − R3I = 0, pa je:

VDA = R3I = 1 · 103 × 5 · 10−3 = 5 V .


Jednostrano negativno napajanjeReferentni potencijal je u tacki B.

Za usvojeni smer struje u kolu je −R1I− R2I− R3I+ VS = 0, odnosno:

I =VS

R1 + R2 + R3=

153 · 103

= 5mA .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku B! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke B i vracajuci se u nju je: −R1I− VCB = 0, pa je:

VCB = −R1I = −1 · 103 × 5 · 10−3 = −5V .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku B! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke B i vracajuci se u nju je: VDB − R3I+ VS = 0, pa je:

VDB = R3I− VS = 1 · 103 × 5 · 10−3 − 15= −10V .


Simetricno napajanjeReferentni potencijal je u tacki E !!!

Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku E!

Ova konfiguracija se naziva i dvostrano napajanje (dual supply).



Za usvojeni smer struje u kolu je VS1 − R1I− R2I− R3I+ VS2 = 0, odnosno:

I =VS1 + VS2

R1 + R2 + R3=

303 · 103

= 10mA .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku E! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke E i vracajuci se u nju je: VS1 − R1I− VCE = 0, pa je:

VCE = VS1 − R1I = 15− 1 · 103 × 10 · 10−3 = 5 V .



Svi potencijali u kolu se racunaju u odnosu na tacku E! Zbog toga se znak„+“ postavlja u tacku ciji se potencijal izracunava.

Polazeci od tacke E i vracajuci se u nju je: VDE − R3I+ VS2 = 0, pa je:

VDE = R3I− VS2 = 1 · 103 × 10 · 10−3 − 15= −5V .


Prikljucci na izvoruDobijanje negativnog (levo) i simetricnog (desno) napona

Prikljucke izvora izmedu kojih je programirani napon nikada ne trebakratko spajati!

Izvor nikada ne treba opteretiti cisto induktivnim opterecenjem3 (ka-lem, relej, DC motor, itd.).

3Videti predavanja o kalemovima.


PrimerAnaliza kola sa simetricnim napajanjem

Položaj klizaca potenciometra se menja linearno izmedu pozicija 0 i 1. Ski-cirati oblik promene napona VOUT u funkciji promene položaja klizaca po-tenciometra. Poznato je: VCC = VEE = 15 V, R= 25 kΩ, RP = 100 kΩ.



Kolo se može precrtati na sledeci nacin:

odnosno:



Pošto na klizac potenciometra nije prikljucen potrošac, to kroz kolo tecesamo jedna struja:

VCC − RI− RPI− RI+ VEE = 0 ,

odakle je:

I =VCC + VEE

2R+ RP=

15+ 15(2 · 25+ 100) · 103

= 0,2 mA .



Kada je klizac u poziciji 1:

VCC − RI− VOUT = 0 ,

odakle je:

VOUT = VCC − RI = 15− 25 · 103 × 0,2 · 10−3 = 10 V .



Kada je klizac u poziciji 0:

VOUT − RI+ VEE = 0 ,

odakle je:

VOUT = RI− VEE = 25 · 103 × 0,2 · 10−3 − 15= −10 V .



Pošto je potenciometar linearan, to je i tražena zavisnost linearna:

Laboratorijski instrumenti Multimetri




Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Multimetar

Multimetar je instrument namenjen merenju vrednosti:

napona (DC i AC),

struja (DC i AC),

otpornosti.

Mnogi multimetri poseduju i dodatne mogucnosti merenja, tipicno vredno-sti:

kapacitivnosti,

temperature.

Multimetri se, u osnovi, mogu podeliti na rucne (handheld) i stone (bench).


Tacnost i preciznost

Multimetri se razlikuju pre svega po tacnosti merenja4, opsegu merenja irezoluciji.

Tacnost se izražava u procentima i zavisi od opsega merenja. Tipicna formaje ±(% ocitavanja+% opsega).Primer: deklarisana tacnost je ±(0,012+0,005) za opseg 100 V; ocitanavrednost je 50 V. Tacna vrednost leži u opsegu 50±1,1 V.

4Detaljnije o tacnosti i preciznosti u predmetu Elektricna merenja u III semestru.


Rezolucija

Rezolucija multimetra je najmanja promena merne velicine koju multime-tar može da izmeri. Rezolucija se, u prvoj aproksimaciji, može povezati sabrojem cifara koje multimetar može da prikaže na displeju.Primer: Rezolucija multimetra deklarisana je na 31

2 cifre. Tri cifre mogu dase menjaju od 0 do 9, a cetvrta može biti samo 0 ili 1.

1 multimetar ocitava V (vodeca nula na displeju se ne prikazuje);napon poraste za 1 mV; multimetar ocitava V.

2 multimetar ocitava V; napon poraste za 1 mV; multimetar oci-tava V (prva cifra na displeju biva iskljucena jer nije 1).


Merenje napona

Svaki multimetar ima najmanje tri prikljucka. Jedan prikljucak je zajed-nicki (crni) i tipicno je oznacen kao COM. Druga dva prikljucka (crvena)su namenjena za merenje napona i struje i tipicno su oznaceni kao V i A,respektivno.

Napon se meri tako što se multimetar ukljucuje u kolo paralelno.

A COM V

V

Pri merenju napona multimetar ima veliku unutrašnju otpornost.


Merenje struje

Struja se meri tako što se multimetar ukljucuje u kolo redno.

A COM V

A

Pri merenju struje multimetar ima malu unutrašnju otpornost.

Struju ne treba meriti direktno na prikljuccima izvora, niti baterije! Drugimrecima, za merenje struje u kolu uvek treba da postoji otpornik. U suprot-nom, može se desiti da pregori osigurac multimetra ili cak može doci i dooštecenja instrumenta.


Prikljucivanje

Pri merenju napona i struje prikljucci i obrtni prekidac multimetra MO-RAJU BITI u odgovarajucim položajima, kao što je ilustrovano na pret-hodnim slikama. U suprotnom može doci do oštecenja instrumenta, anije iskljucen ni rizik po bezbednost korisnika! Zbog toga je pre mere-nja obavezna provera. Konkretan položaj obrtnog prekidaca oznacen jena svakom rucnom multimetru. Ako se mere naizmenicni signali, tada setakode koriste odgovarajuci položaji obrtnog prekidaca (oznaceni sinusoi-dom). Multimetri standardno prikazuju efektivnu vrednost (RMS) naizme-nicnog signala. Kod stonih multimetara umesto obrtnog prekidaca koristese odgovarajuci tasteri.


Merenje otpornosti

A COM V,

Pri merenju otpornosti multimetar se može zameniti Nortonovim ekviva-lentnim kolom, pri cemu je RDMM unutrašnja otpornost multimetra. Interno,multimetar meri Rx ‖ RDMM. Kada je otpornost Rx po vrednosti približnavrednosti RDMM, kod multimetara niže klase može doci do grešaka!

Kada je otpornost u elektricnom kolu, njenu vrednost u principu nije moguceizmeriti bez detaljne šeme kola.


Laboratorijski instrumentiMerenje otpornosti

Otpornost se standardno meri tako što se kroz kolo propušta testna strujapoznate vrednosti IT. Izmereni pad napona V služi za izracunavanje nepo-znate vrednosti otpornosti Rx, prema Omovom zakonu.


Laboratorijski instrumentiOtpornost linija veze

Izmerena vrednost otpornosti je:

RM =VIT= Rx + 2Rw

pri cemu su Rw otpornosti linija veze (kablova) izmedu mernog uredaja/izvorai otpornosti Rx. Kada je Rx 2Rw, efekat uticaja otpornosti Rw na tacnostmerenja je zanemarljiv. Medutim, u praksi se cesto srece potreba za me-renjem malih otpornosti ili za drugim vrstama merenja, kod kojih se ovajuticaj ne može zanemariti. Na primer, za merenje velikih struja koriste seotpornici vrlo male otpornosti (< 1Ω), kako bi disipacija snage na njimabila što manja.


Laboratorijski instrumentiKompenzacija

Koriste se 4 identicne žice, kao na slici. Voltmetar se nalazi izmedu poseb-nog para prikljucaka (Sense).


Laboratorijski instrumentiPrincip

Zbog velike unutrašnje otpornosti voltmetra kroz unutrašnje kolo tece za-nemarljiva struja, pa se može smatrati da je izmerena vrednost otpornosti:

RM =VIT' Rx

Ovaj nacin merenja naziva se 4-Wire Measurement, a kontakti na krajevimaotpornika Rx Kelvinovi kontakti.

Kelvinovi kontakti koriste se i kod drugih uredaja, kao što su laboratorij-ski izvori napajanja, radi kompenzacije pada napona na linijama veza doopterecenja. Takode se koriste i kod strujnih senzora.




Laboratorijski instrumentiPrikljucci na mernom uredaju


Laboratorijski instrumentiPrikljucci na izvoru napajanja


Laboratorijski instrumentiIzvor napajanja sa prikljucenim Kelvinovim kablovima

Laboratorijski instrumenti Osciloskopi




Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Osciloskopi

Osciloskopi su instrumenti cija je osnovna namena snimanje promene elek-tricnih signala u vremenu.

Osnovni parametar svakog osciloskopa je propusni opseg (bandwidth) kojisuštinski predstavlja maksimalnu ucestanost signala koji osciloskop možeda snimi bez izoblicenja. Osciloskopi imaju više ulaza (kanala), tipicno 2 ili4, što znaci da istovremeno mogu da snimaju više signala.


Sonda

Osciloskopi signal snimaju pomocu sonde (probe), koja ima dva kraja. Jedankraj sonde se uvek vezuje na masu (zemlju). Sonda je sa osciloskopompovezana koaksijalnim kablom sa BNC prikljuckom.

Na sondi se može nalaziti i pre-klopnik koji odreduje slabljenjesignala (npr. 10 puta). Stan-dardna sonda meri napon, a zamerenje struje se koriste posebnevrste sondi.

Pažnja: Ne treba meriti mrežni napon pomocu osciloskopa!


Upotreba sonde

osciloskop

svi ulazi osciloskopa su

interno uzemljeni

osciloskop

Posebnu pažnju treba obratiti da se krajevi sonde ne obrnu u odnosu nakrajeve izvora, jer ce u tom slucaju izvor biti kratko spojen na izlazu!

Kada je potrebno odrediti razliku dva signala, mogu se koristiti dve sonde(obe u odnosu na masu) na dva kanala osciloskopa. Svi savremeni oscilo-skopi poseduju ugradene funkcije za matematicke operacije nad signalimakoje snimaju.


Ekran osciloskopa

Na ekranu osciloskopa oznaceni su podeoci. Tipicna konfiguracija je takvada je na apscisnoj osi vreme, a na ordinatnoj amplituda (napon).

am

pli

tud

a s

ign

ala

vreme

ekran

osciloskopa

Referentni nivo amplitude je oznacen posebnim markerom. Vrednosti semogu podešavati, u zavisnosti od ucestanosti i amplitude signala.


Ekran osciloskopa

Osciloskopi poseduju korisnu opciju „COUPLING“, pomocu koje se naizme-nicna komponenta signala može odvojiti od jednosmerne. Podešavanjemopcije na „AC“, prikazuje se samo naizmenicna komponenta signala.

Laboratorijski instrumenti Generatori signala




Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Generatori signala

Generatori signala služe za stvaranje razlicitih oblika signala i to tipicno:sinusa (sine)povorke pravougaonih impulsa (pulse, square)trouglova (triangle, ramp)

Parametri generisanog signala kao što su ucestanost, amplituda, faktor is-korišcenja periode i drugi se mogu menjati. Neki generatori mogu stvaratii proizvoljne (arbitrary) oblike signala.


Izlazna impedansa

Svi generatori signala imaju rednu otpornost 50Ω i podrazumevaju da im jena izlazu potrošac vrednosti otpornosti 50Ω!

generator generator

OUTPUT LOAD = High Z

Ako potrošac nije 50Ω, na njemu ce se pojaviti napon amplitude koja jedva puta veca od amplitude koja je programirana u generatoru. Da bi seto izbeglo, potrebno je na generatoru podesiti funkciju OUTPUT LOAD navrednost „High Z“.

Generator signala se može posmatrati kao Tevenenovo ekvivalentno kolo.


Prakticne napomene

Prikljucke generatora izmedu kojih je programirani signal nikada netreba kratko spajati!

Generator nikada ne treba opteretiti cisto induktivnim opterecenjem5

(kalem, relej, DC motor, itd.), bez odgovarajuce zaštite.

Svi laboratorijski instrumenti se mogu povezati na racunar, tako da se njimamože automatski i sinhronizovano upravljati. Slika sa ekrana osciloskopase takode može prebaciti na racunar.

Svi laboratorijski instrumenti su skupi, a neki od njih i izuzetno ose-tljivi na kratke spojeve i signale van dozvoljenog opsega. Zbog toga jepotrebno pažljivo rukovanje!

5Videti predavanja o kalemovima.

Izvodenje vežbe

Deo 3

Izvodenje vežbe

Izvodenje vežbe

Makete

Laboratorijske vežbe se mogu izvoditi korišcenjem:

maketa

prototipnih ploca

Makete predstavljaju elektronska kola cije su komponente unapred spojenei montirane u odgovarajuce kucište sa prikljuccima.

Vežba se izvodi prikljucivanjem odgovarajucih instrumenata, promenom vred-nosti ulaznih parametara i beleženjem vrednosti izlaznih parametara.

Izvodenje vežbe

Prototipne ploce

Prototipne ploce (bread board) predstavljaju skup elektricnih kontakata,ureden u obliku matrice, koji omogucava konstrukciju elektronskog kolabez lemljenja.

Za konstrukciju se koriste komponente sa izvodima (through hole).

Izvodenje vežbe

Prototipne ploceVrste i kolone

Kontakti u vrstama su medusobno izolovani.

Kontakti u kolonama su u kratkom spoju.

svi kontakti su u kratkom spoju

kontakti su izolovani

Na dužim stranciama ploce nalaze se linije kontakata za napajanje (crvena)i masu (plava).

Izvodenje vežbe

Prototipne ploceUmetanje komponenata

Izvodenje vežbe

Prototipne ploceSpajanje komponenata

Mogu se koristiti i drugi provodnici punog preseka i odgovarajuceg prec-nika (0,3 mm–0,8 mm). Ne treba koristiti provodnike veceg precnika jer cekontakti biti ošteceni.

Izvodenje vežbe

Prototipne ploceKonstrukcija kola

*

* Kod nekih ploca su ovi kontakti kratko spojeni, a kod nekih nisu! Prepocetka rada potrebno je proveriti multimetrom.

Posebnu pažnju treba obratiti na postavljanje polarisanih kondenza-tora!

Izvodenje vežbe

Prototipne ploceKonstrukcija kola

Za vežbanje povezivanja se možekoristiti besplatan program frit-zing, sa virtuelnom prototipnomplocom.

http://fritzing.org

http://fritzing.org

Izrada izveštaja

Deo 4

Izrada izveštaja

Izrada izveštaja Notacija u tehnickoj literaturi

Izrada izveštaja



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Formati brojeva

Formati brojeva koji se koriste u tehnickoj literaturi su:

sa fiksnim decimalnim zarezom (fixed point)

sa pokretnim decimalnim zarezom (floating point)

naucni (scientific)

inženjerski (engineering)

Format brojeva sa fiksnim decimalnim zarezom podrazumeva da se de-cimalni zarez kod svakog broja pojavljuje uvek na istom mestu. Drugimrecima, broj decimalnih mesta je uvek konstantan.

0,25 11956,34 1215,00 4,84

Format brojeva sa pokretnim decimalnim zarezom podrazumeva promen-ljivi broj decimalnih mesta.

0,25 11956,348 1215 4,843333


Formati brojevaDecimalni separator

U evropskoj tehnickoj literaturi decimalni separator je zarez, a separa-tor za hiljade je tacka (npr. 1.200,54)

U angosaksonskoj tehnickoj literaturi decimalni separator je tacka, aseparator za hiljade je zarez (npr. 1,200.54)

U oba slucaja se radi o istom broju – hiljadudvestotine celih i pedesetcetiristota. Nacin prikaza brojeva zavisi od regionalnih podešavanja na operativ-nom sistemu racunara. Mešanje nacina prikaza u izveštaju je zbunjujuce ineprihvatljivo!

Preporuka je korišcenje evropskog standarda. Slicno važi i za nacin prikazadatuma i vremena.


Formati brojevaNaucni format

Naucni format brojeva podrazumeva korišcenje stepena broja 10, pri cemuse decimalni zarez pojavljuje odmah nakon prvog broja koji je veci ili jednakjedinici, a manji od desetice. Broj mesta iza decimalnog zareza može bitifiksan ili promenljiv. Racunari i kalkulatori prikazuju stepen broja desetkorišcenjem slova „E“, tako da je 10n ≡ En.

2, 5 · 10−1 1,1956134·104 1,215·103 4,84·100

2,5E-1 1,1956348E4 1,215E3 4,843333E0

Primer korišcenja su vrednosti fizickih konstanti:

Naziv Simbol Vrednostnaelektrisanje elektrona q ili e 1,6× 10−19 CBolcmanova konstanta k 1,38× 10−23 JK−1

dielektricna konstanta vakuuma ε0 8,85× 10−12 F m−1

magnetna permeabilnost vakuuma µ0 4π× 10−7 T mA−1


Formati brojevaInženjerski format

Inženjerski format brojeva podrazumeva da je stepen broja 10 uvek jednakcelobrojnom umnošku broja 3 (103n), pri cemu mantisa broja mora biti vecaili jednaka od jedan, a manja od hiljadu. Broj mesta iza decimalnog zarezamože biti fiksan ili promenljiv.

250 · 10−3 11,95634·103 1,215·103 484·10−3

250E-3 11,956348E3 1,215E3 484,333E-3

Broj cifara iza decimalnog zareza definiše tacnost sa kojom je broj izracu-nat. Broj cifara iza decimalnog zareza sa kojim je izracunati broj prikazanodreduje preciznost prikaza. Prilikom prikazivanja brojeva uobicajeno sevrši zaokruživanje na odredenom decimalnom mestu, koje predstavlja brojznacajnih cifara (na primer: 3,67804327 ' 3, 68 – zaokruživanje na dveznacajne cifre).


Formati brojevaEksponent

Prilikom pisanja jednacina sa eksponencijalnom notacijom koristi se format10n, npr: 1, 5 · 103 ili 2, 35× 10−6.

Prilikom pisanja jednacina sa brojem e koristi se notacija u obliku ex iliexp(x), npr.: e3 ili exp

1T

.

Prilikom upotrebe kalkulatora taster EXP oznacava stepen broja 10(10n), a ne broj e ' 2, 72!!! Za izracunavanje eksponenta broja e ko-risti se taster oznacen sa ex. Kod kalkulatora ugradenog u operativnisistem Windows ovaj taster se pojavljuje umesto tastera ln, nakon pritiskana taster Inv. Kalkulator mora biti u „Scientific“ režimu (View→Scientific).


Formati brojevaPrefiksi u inženjerskom formatu

Prefiks Simbol Brojato (atto) a 10−18

femto (femto) f 10−15

piko (pico) p 10−12

nano (nano) n 10−9

mikro (micro) µ 10−6

mili (milli) m 10−3

kilo (kilo) k 103

mega (mega) M 106

giga (giga) G 109

tera (tera) T 1012

peta (peta) P 1015

eksa (exa) E 1018

Izrada izveštaja Izrada dijagrama

Izrada izveštaja



Kelvinovi kontakti


3 Izvodenje vežbe



Izrada dijagrama

Svrha dijagrama je graficki prikaz rezultata laboratorijske vežbe u formatukoji odgovara tehnickim standardima. Dijagrami se mogu izraditi na dvanacina:

rucno, korišcenjem olovke i papira sa odgovarajucim podeocima (stan-dardni ili milimetarski papir);

na racunaru, korišcenjem odgovarajucih aplikacija.

Za izradu dijagrama na racunaru mogu se upotrebiti besplatne (np. Calc izpaketa LibreOffice) ili komercijalne (npr. Excel iz paketa Microsoft Office)aplikacije. Medutim, treba naglasiti da su njihove mogucnosti prilagodenepre svega izradi poslovnih, a ne tehnickih dijagrama. Za izradu tehnickihdijagrama preporucuju se besplatne (Veusz, gnuplot) ili komercijalne (npr.SigmaPlot, Origin) aplikacije.

https://veusz.github.io/

http://www.gnuplot.info/


Izrada dijagramaRazmera i oznacavanje

Razmera dijagrama može biti:

linearna po obe ose (x i y);

polulogaritamska (na jednoj osi je razmera linearna, a na drugoj loga-ritamska);

logaritamska po obe ose (x i y).

Logaritamska razmera se koristi kada se prikazuje relativno veliki opsegvrednosti u kojima se menja odredena velicina. Logaritamska razmera sestandardno odnosi na dekadni logaritam.

Oznacavanje vrednosti velicina obavezno je na obe ose! Takode je obaveznoi oznacavanje same velicine, kao i njenih jedinica, što predstavlja labele osa!


Izrada dijagramaLinearna razmera

I D (A

)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

VD (V)0 0,2 0,4 0,6 0,8 1


Izrada dijagramaPolulogaritamska razmera

I D (A

)

10−8

10−7

10−6

10−5

10−4

10−3

10−2

10−1

VD (V)0 0,2 0,4 0,6 0,8 1


Izrada dijagramaLogaritamska razmera

Karakteristike nekih elektronskih komponenata cesto se aproksimiraju po-mocu funkcije oblika:

y = AxB ,

gde su A i B konstante. Ova zavisnost se može graficki predstaviti u linearnoji logaritamskoj razmeri. U logaritamskoj razmeri je:

log y = log A+ B log x ,

što daje linearnu zavisnost, koja je pogodnija za prikazivanje.

Primer: Za A= 5, B= 2 i 1, 00≤ x ≤ 1.000,00 , funkcija ima vrednosti:

5, 00≤ y ≤ 5.000.000,00



Funkcija y = AxB u linearnoj razmeri:



Funkcija y = AxB u logaritamskoj razmeri:



10

210

310

410

510

10 210 310 410 510 6101

Kod logaritamske razmere je cesta upotreba mreže, radi lakšeg ocitavanjavrednosti.


Izrada dijagramaLabele

Ose se mogu obeležiti i strelicama, u smeru promene velicine. U tom slucajuse labele postavljaju pored strelica.

ID (A)

VD (V)0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1


Izrada dijagramaPotpis

Svaki dijagram mora da prati potpis (caption), koji sažeto opisuje šta je nadijagramu prikazano.

I D (A

)

10−8

10−7

10−6

10−5

10−4

10−3

10−2

10−1

VD (V)0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Slika 2.Strujno–naponska karakteristika diode 1N914.

U tekstu izveštaja se na dijagram poziva npr. „Na Sl. 2 je prikazana ...“.


Izrada dijagramaLegenda

Kada se na dijagramu nalazi više krivih, one se moraju jasno razlikovati poboji i/ili tipu linije. Pored toga, moraju biti obeležene legendom.

I D (

A)

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

VD (V)

1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40

Crvena LE dioda

Zelena LE dioda


Izrada dijagramaParametarski dijagram

Kada se na dijagramu nalazi više krivih koje se menjaju parametarski, oba-vezno je obeležiti paramatar, kao i njegove vrednosti (u ovom slucaju para-metar je struja IB).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5

VCE (V)

I C (

mA

)

IB = 50 µA

100 µA

150 µA

200 µA

250 µA


Izrada dijagramaEksperimentalne vrednosti

Eksperimentalne vrednosti se prikazuju simbolima.

Y (

ord

inata

)

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

X (apscisa)

-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Teorijska vrednost

Eksperimentalna vrednost

Kada su eksperimentalne vrednosti dovoljno „guste“ mogu se povezati lini-jama, ako to ima smisla.


Završne napomene

Prikazani materijal se može koristiti iskljucivo u obrazovne svrhe.

Profesionalno ponašanje u laboratoriji predstavlja osnovu tehnicke kul-ture.

Bez obzira na prethodno iskustvo, oprez pri radu sa elektricnim signa-lima mora uvek biti prisutan.

Za realizaciju konkretnih laboratorijskih vežbi potrebno je pripremitise proucavanjem odgovarajucih uputstava.

Nakon povezivanja kola, a pre prikljucenja napajanja, obavezna je pro-vera.

Prilikom izracunavanja brojnih vrednosti uvek treba proveriti da li imajufizickog smisla (mala je verovatnoca da ce rezultati merenja biti eksa-amperi ili femtoomi).

Laboratorijske vežbe su obavezne i preduslov za overu semestra!

Documents

Laboratorijski praktikum Z. Prijić, D. Dankovi ćmikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/EK_Praktikum.pdf · Laboratorijski praktikum Z. Prijić, D. Dankovi ć Univerzitet u