Osnovi elektronikeProf. dr Predrag Petković, red. prof.

dr Srđan Đorđević, asistent

dr Marko Dimitrijević, asistent

M.S. Dejan Mirković, asistent

13. oktobar 2016. 1Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Dobrodošli na drugu godinu studija

Osnovi elektronike

Literatura:Основна литература: 1. В. Литовски, Основи електронике, Академска мисао, 2006, ISBN: 86-7466-227-7

2. В. Павловић, et. al., Практикум лабораторијских вежби из Основа електронике, Електронски факултет Ниш, 2011.

3. Презентација са предавањаhttp://leda.elfak.ni.ac.rs/?page=education/elektronika/elektronika.htm

13. oktobar 2016. 2Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Osnovi elektronike

Literatura:

Додатна литература:

1. A. Sedra, K. Smith, Microelectronic Circuits, Oxford University Press, New York, Oxford 2004, ISBN 0-19-514252-7.

2. T.Schubert, E.Kim, Active Non-Linear Electronics, Wiley, New York, 1996.

13. oktobar 2016. 3Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Osnovi elektronike

Predispitne obaveze:

Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10%

Odbranjene laboratorijske vežbe 10%

Kolokvijum I (26.11.2016.) 20%

Kolokvijum II (21.01.2017.) 20%

13. oktobar 2016. 4Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Ispit:Zadaci 20%

Teorija 20%

Bez 15% predispitnih – NE MOŽE DA SE POLOŽIčak i ako se uradi ispit za 10 (sa 100%)

Osnovi elektronike

Predispitne obaveze:

Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10%

Odbranjene laboratorijske vežbe 10%

Kolokvijum I (26.11.2016.) 20%

Kolokvijum II (21.01.2017.) 20%

13. oktobar 2016. 5Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

U januarskom roku

Kolokvijumi se boduju sa po 50%

Ukupan skor u januaru može biti 120% pre ispita

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 6Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Redovnost:Nastava 10%Laboratorija 10%

U januarskom roku Kolokvijumi se boduju sa po 50%

ALI

Godina slušaloPoložilo januara

Prijavilo do

oktobra

Izašlo do oktobra

Položilo do

oktobra

2014/15 57 27 (47%) 18 11 3

2015/16 45+4 38 (84%) 2 0 0

Statistika:

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 7Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

To nije sve

U ovom trenutkuSvi danas imate desetke

sa 120%

ALI…

Osnovi elektronike

Svi danas imate desetke sa 120%

Nedolaskom na nastavu gubite svake nedelje po

(10%)/14=0.72%

Neblagovremeno odbranjena lab. vežba, odbija se po

(10%)/6=1.66%

Svaki neurađeni zadatak na kolokvijumu odbija se

(25%)/2=12.5%

Pogrešan odgovor na testu odbija se oko (25%)/6=4.17%

13. oktobar 2016. 8Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Procenat 120-95 94-85 84-75 74-65 64-55

Ocena u januaru

10 9 8 7 6

Osnovi elektronike

Da li postoji igde bolja ponuda?

Kolokvijumi i ispit imaju dva dela: Zadaci + TeorijaZa oba postoji jasan prag za prolaznu ocenu.Za zadatke to je rešavanje zadataka poznatih sa

predavanja ili vežbi (identični )Za teoriju odgovori na pitanja:

elementarna = broju nastavnih nedelja (14)obavezna = broju časova (42)

13. oktobar 2016. 9Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

To nije sve

Osnovi elektronike

Praktično:

Zadaci:

50% zadataka su poznati sa domaćih ili vežbi – identični (1/2)

Na ispitu 2 poznata (1/2) za 6

1 sličan onome što je rađeno na vežbama, za 7-8

1 potpuno nov, za 9-10

Teorija: elementarna+obavezna pitanja za 6

ispitna pitanja (3 po času <126) za 7-10

13. oktobar 2016. 10Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Osnovi elektronike

Svako predavanje završava se slajdovima na kojima su

navedeni:

Elementarno pitanje

Tri Osnovna pitanja

Do devet ispitnih pitanja

Po završetku svih predavanja spisak svih pitanja biće dostupan

na sajtu leda.elfak.ni.ac.rs

13. oktobar 2016. 11Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 12Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Pitanja?

Osnovi elektronike

Konsultacije:

utorak, sreda, petak 11-12h kabinet 207

najbolje da se najavite preko web sajta

http://leda.elfak.ni.ac.rs/ „pitanja profesoru“

ili preko e-mail adrese: predrag.petkovic@elfak.ni.ac.rs

sa asistentima – prema dogovoru sa njima

13. oktobar 2016. 13Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO

Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10% 10%Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%Kolokvijum I (prva nedelja u decembru) 50% 20%Kolokvijum II (poslednja nedelja predavanja) 50% 20%

------------------------------120% 60%

13. oktobar 2016. 14Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Ukupan skor u januaru može biti 120% PRE ISPITASavet: Izađite na kolokvijumMNOOOOGO JE LAKŠE!

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 15Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Predavanja prate „Case study“ pristup - Analiza slučaja:

„Pravimo“ audio pojačavač

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 16Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Šta će nam elektronika?Prva asocijacija

Audio pojačavač?

?

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 17Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Mikrofon?

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 18Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

600 ohms?

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 19Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

-55dB (1kHz; 0dB=1V/Pa) ?Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 20Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

-55dB (1kHz; 0dB=1V/Pa) ?

dB – decibel logaritam odnosa dve istorodne veličine (napon/napon)

20log(Vx/Vn) za Vn=1V koliko je Vx =-55dB u voltima?

20log(Vx/1) =-55dBlog(Vx/1)= log(Vx)= -55/20=-2.75Vx=10-2.75=0.001778V=1.778mV

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 21Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Zvučnik?

Znom=8 ohm

System Power=110W

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 22Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Snaga na otporniku ?

P= V*IP=V*(V/R)=V2/R

R=8ohm; P=110WV=?V2=P*R=880

Koliki napon treba da bismo imali 10W?(8.9V)

29.66V880V ==

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 23Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

5mV

600Ω

8Ω

100W

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 24Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Čemu služi pojačavač?

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 25Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Da pojača signal.Ali zašto?Da bismo dobili željeni signal na izlazu.Da li je samo važno pojačanje?Ne!

5mV

600Ω

8Ω

100W

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

26

Primer 1.1: Mikrofon koji daje na izlazu napon efektivne

vrednosti od 10mV i ima izlaznu otpornost od 600Ω Ω Ω Ω treba

priključiti na potrošač od 8ΩΩΩΩ. Izračunati naponsko i

pojačanje snage kada se priključi:

a) direktno

b) preko pojačavača koji daje 100 puta veći napon

na izlazu Ao=100V/V, Ru=10ΩΩΩΩ i Riz=1MΩΩΩΩ

c) preko baferskog pojačavača koji ima

Ao=1, Ru=1MΩΩΩΩ i Riz=10ΩΩΩΩ

Pojačanje signala

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

27

a) direktno

Pojačanje signala

vsRs Rp vp

V/V 013.010

13.0

mV13.010600

8

za

===

==

≈>>+

=

mV

mV

sv

pv

A

mV

v

sR

pR

pR

sRv

pR

sR

pR

v ssp

( )

( )

W/W102.12nW164

nW2

164nW1064.1608

10100

608

1010

nW21011.28

1069.1

8

1013.0

3

7623

9823

2

−

−−−

−−−

⋅===

=⋅=⋅

=⋅

=+

⋅=

≈⋅=⋅

=⋅

==

sP

pP

A

pR

sR

sv

sv

sP

W

pR

pv

P

p

p

Signal mnogo oslabljen!

Zašto?

Šta je sa snagom?

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

28

Primer 1.1: Mikrofon koji daje na izlazu napon efektivne

vrednosti od 10mV i ima izlaznu otpornost od 600Ω Ω Ω Ω treba

priključiti na potrošač od 8ΩΩΩΩ. Izračunati naponsko i

pojačanje snage kada se priključi:

b) preko pojačavača koji daje 100 puta veći napon

na izlazu Ao=100V/V, Ru=10ΩΩΩΩ i Riz=1MΩΩΩΩ

Pojačanje signala

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

29

b) preko pojačavača (Ao=100, Ru=10ΩΩΩΩ i Riz=1MΩ)Ω)Ω)Ω)

Pojačanje signala

vs

Riz

RuRs Aovu Rpvu vp

( )

so

uop

v

uR

sR

uR

A

pR

izR

pR

vA

pR

izR

pR

v

⋅+

⋅⋅+

=

=⋅⋅+

=

( ) ( )

[W/W] 105.130nW9.163

pW4.21

;nW9.163610

1010 ;pW4.21

8

101.13

6

23262

−

−−

⋅===

≈⋅

+⋅==

⋅==

sP

pP

A

pR

uR

sv

svP

pR

pv

P

p

Sp

Napon još više oslabljen!!!

iako je pojačanje 100 puta!!!

Zašto???Šta je sa snagom?

[V/V] 00131.010mV

V1.13

V1.1310610

8000

10600

10100

8000,000,1

86

===

=⋅

≈⋅+

⋅⋅+

=

µ

µ

sv

pv

A

vv sp

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

30

Primer 1.1: Mikrofon koji daje na izlazu napon efektivne

vrednosti od 10mV i ima izlaznu otpornost od 600Ω Ω Ω Ω treba

priključiti na potrošač od 8ΩΩΩΩ. Izračunati naponsko i

pojačanje snage kada se priključi:

c) preko baferskog pojačavača koji ima

Ao=1, Ru=1MΩΩΩΩ i Riz=10ΩΩΩΩ

Pojačanje mu je 1!!!

Šta to znači?

On ne pojačava – ali ga i ne slabi!!!

Pojačanje signala

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

31

c) preko baferskog pojačavača (Ao=1, Ru=1MΩΩΩΩ i Riz=10Ω)Ω)Ω)Ω)

Pojačanje signala

vs

Riz

RuRs Aovu Rpvu vp

[W/W] 24210

42.2

10

W42.2

2

===

≈+

⋅=

==

pW

μW

sP

pP

A

pW

pR

uR

sv

svP

pR

pv

P

p

S

p µ

Šta je sa snagom?

( )

so

uop

v

uR

sR

uR

A

pR

izR

pR

vA

pR

izR

pR

v

⋅+

⋅⋅+

=

=⋅⋅+

=

[V/V] 44.010mV

.4mV4

mV4.410mV600,000,1

000,000,1

18

810mV

000,000,1600

000,000,11

810

8

===

=⋅⋅=⋅+

⋅⋅+

=

sv

pv

A

vp

Napon oslabljen, samo 44% od vs

Osnovi elektronike

13. oktobar 2016. 32Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Čemu služi pojačavač?

Da dobijemo potreban napon na potrošaču (zvučniku)

KAKO RADI?

Sadržaj

1. Uvod (Osnovi pojačavačke tehnike)2. Operacioni pojačavači 3. Realni pojačavači 4. Pojačavači sa povratnom spregom5. Oscilatori 6. Pojačavači velikih signala 7. Usmerači i stabilizatori8. Šumovi

13. oktobar 2016. 33Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Sadržaj

1. Uvod a. Definicija pojačanja

b. Osobine pojačavača

c. Simbol pojačavača

d. Modeli pojačavača

e. Klasifikacija pojačavača prema tipu signala

f. Frekvencijske karakteristike

g. Polarizacija

h. Prenosna karakteristika

13. oktobar 2016. 34Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

35

Pojačanje signala

Mikrofon konvertuje zvučni signal u električni

(transdjuseri - transducers)

Za nas je to IZVOR SIGNALA

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

36

Pojačanje signalaSignal dolazi iz izvora – generatora signala koji mogu da se predstave kao

generator napona generator struje

Svaki realni generator električnog signala može se predstaviti ekvivalentim

naponskim (Tevenen) ili strujnim (Norton) generatorom.

Realni generator = idealni + unutrašnja otpornost

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

37

Pojačanje signala

Koliki su napon i struja na izlazu generatora sa slikeako su krajevi otvoreni?

)()( tvtv sio =

0)( =tiio

vio(t)=? vio(t)=?

)()( tiRtv ssio ⋅=

0)( =tiio

iio(t)=? iio(t)=?

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

38

Pojačanje signala

Koliki su napon i struja na izlazu generatora sa slikeako su krajevi kratkospojeni?

0)( =tvik

s

sik

R

tvti

)()( =

iik(t) iik(t)vik(t) vik(t)

0)( =tvik

)()( titi sik =

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

39

Pojačanje signala

Primer 1.2: Merenjem je utvrđeno da je napon

praznog hoda generatora vio=10mV i da je struja

kratkog spoja iik=10µµµµA .

Odrediti vrednosti parametara modela ekvivalentnog

Tevenenovog generatora.

0=−− ioioss viRviov

0=ioi

=sv mV10=iov

0=− ios vv

0

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

40

Pojačanje signala

Primer 1.2: Merenjem je utvrđeno da je napon

praznog hoda generatora vio=10mV i da je struja

kratkog spoja iik=10µµµµA .

Odrediti vrednosti parametara modela ekvivalentnog

Tevenenovog generatora.

)(

)(

)(

)(

ti

tv

ti

tvR

ik

io

ik

ss == Ωk1==

A

mV

µ10

10

iki

0=ikv

0=−− ikikss viRv

0

0=− ikss iRv

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

41

Pojačanje signala

Primer 1.3: Merenjem je utvrđeno da je napon

praznog hoda generatora vio=10mV i da je struja

kratkog spoja iik=10µµµµA .

Odrediti vrednosti parametara modela ekvivalentnog

Nortonovog generatora.

)(

)(

ti

tvR

S

ios = Ωk1==

A

mV

µ10

10

0=− ioss viRiov

0=ioi

si

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

42

Pojačanje signala

Primer 1.3: Merenjem je utvrđeno da je napon

praznog hoda generatora vio=10mV i da je struja

kratkog spoja iik=10µµµµA .

Odrediti vrednosti parametara modela ekvivalentnog

Nortonovog generatora.

=si A10µ=ikisik ii =

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

43

Pojačanje signala

Kako izgleda proizvoljni električni signal?

Promenljiv i nepredvidljiv u vremenu

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

44

Pojačanje signala

Teško je obrađivati

ovakav signal u

vremenskom

domenu, još teže je

projektovati kolo

koje će to da radi.

Prelaz iz vremenskog u frekvencijski domen:

Furijeova transformacija

Jean Baptiste Joseph Fourier(1768 –1830)

Pierre-Simon, marquis de Laplace(1749 –1827)

Može li drugačije? Kako?

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

45

Pojačanje signala

Metod: Furijeov red

Svaki periodični vremenski promenljiv

signal može se prikazati kao zbir

prostoperiodičnih signala različitih

amplituda i frekvencija.

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

46

Pojačanje signala

Šta je prostoperiodični signal?

)sin()sin()( tVtVtv aaa ωφω =+=

Amplituda: Va = max. vrednost

Frekvencija: f=1/T (Hz)

Kružna frekvencija ωωωω=2π π π π f (rad/s)

Faza φ=0φ=0φ=0φ=0 (za slučaj sa slike)

Kako bi izgledao za φφφφ=ππππ/2?

Trenutna vrednost; u trenutku t

Efektivna vrednost

Srednja vrednost

2/aaeff VV =

0V =A

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

47

Pojačanje signala

(Složeno) Periodični signal v(t) - periodično se

ponavlja u vremenu, ima definisanu periodu, a

time i frekvenciju:

Amplituda: V

Frekvencija: fo=1/T (Hz)

Kružna frekvencija

ωωωωοοοο=2π π π π f (rad/s)

Faza φ=0φ=0φ=0φ=0

v(t)

t

T

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

48

Pojačanje signala

Metod: Furijeov red

Svaki periodični vremenski promenljiv

signal može se prikazati kao zbir

prostoperiodičnih signala različitih

amplituda i frekvencija.

...)5sin5

13sin

3

1(sin

4)( +++= ttt

Vtv ooo ωωω

π

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

49

Pojačanje signala(Složeno) Periodični signal

...5sin4

5

13sin

4

3

1sin

4)( +++= t

Vt

Vt

Vtv ooo ω

πω

πω

πv(t)

Frekvencijski

spektar

pravougaonog

periodičnog

signala

harmonici

Osnovna frekvencija

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

50

Pojačanje signala

Aperiodični

signal

Frekvencijski spektar

KONTINUALAN

v(t)

dalje

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

51

Pojačanje signala

Zašto je ovo važno?

Svaki signal ima „sliku“ u frekvencijskom domenu

Mi neke frekvencije čujemo, a neke ne čujemo.

Za audio pojačavač, treba da posmatramo samo

frekvencije koje čujemo.

dalje

Time se problem

pojednostavljuje –

ograničeni

frekvencijski opseg

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

52

Pojačanje signala

Zadaci:

1. Odrediti frekvenciju i kružnu frekvenciju sinusnog

signala periode 1ms.

2. Odrediti periode sinusnih signala frekvencija:

50Hz, 1MHz, 1GHz.

(f=1kHz, ω=2000π)

(0.02s, 1µs, 1ns)

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

53

Pojačanje signala

Zadatak:

Pojačati signal bez izobličenja – isti oblik veća amplituda

vu(t)vi(t)

)()( tvAtv ui ⋅=

Pojačanje A = const.

Pojačanje signala – neophodno u svakom sistemu za obradu signala

20. oktobar 2015. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

54

Pojačanje signala

Uloga pojačavača:

Da pojača ulazni signal(napon, struja)

BEZ IZOBLIČENJA!

Kakve karakteristike treba da ima da bi obavio tu ulogu?

Odgovor kasnije - tokom kursa dalje dalje2

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

55

Pojačanje signala

Simbol pojačavača

Uzemljenje, masa, referentni čvor

ulaz izlaz

Linearni pojačavač

vu(t)=Vusin(ωt) viz(t)=AVusin(ωt)

ulaz izlaz

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

56

Šta smo naučili?

• Koja je uloga pojačavača?

• Karakteristike prostoperiodičnog signala u vremenskom i frekvencijskom domenu (amplituda, efektivna vrednost, perioda, faza, frekvencija, kružna frekvencija, frekvencijski spektar).

• Simbol pojačavača

Na web adresi http://leda.elfak .ni.ac.rs

> EDUCATION > OSNOVI ELEKTRONIKE

slajdovi u pdf formatu

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

57

Ispitna pitanja

1. Šta su transdjuseri?

2. Odrediti vrednosti parametara ekvivalentnog Tevenenovog i Nortonovog modela generatora na kome je izmeren napon praznog hoda od 10V i struja kratkog spoja od 500mA.

3. Koliki je napon na izlazu neopterećenog realnog generatora nominalnog napona 10V koji ima unutrašnju otpornost 10ΩΩΩΩ

(praznog hoda)? Koliko iznosi struja kratkog spoja?

4. Koliki je napon na izlazu generatora nominalnog napona 10V koji ima unutrašnju otpornost 100ΩΩΩΩ , ako je opterećen otpornošću od 100Ω?Ω?Ω?Ω?

5. Karakteristike složenoperiodičnog signala u vremenskom i frekvencijskom domenu.

6. Karakteristike aperiodičnog signala u vremenskom i frekvencijskom domenu.

13. oktobar 2016. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

58

Sledeće nedelje:

Osnovi pojačavačke tehnike (nastavak)

• Uzroci izobličenja signala

• Frekvencijske karakteristike pojačavača

• Jednosmerno napajanje i prenosna karakteristika pojačavača

• Klasifikscija pojačavača

Na web adresi http://leda.elfak .ni.ac.rs

> EDUCATION > OSNOVI ELEKTRONIKE

slajdovi u pdf formatu