Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji.
Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli.
Autor oraz Wydawnictwo HELION dołożyli wszelkich starań, by zawartew tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponoszą również żadnej odpowiedzialnościza ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartychw książce.
Redaktor prowadzący: Michał Mrowiec
Projekt okładki: Maciek Pasek
Wydawnictwo HELIONul. Kościuszki 1c, 44-100 GLIWICEtel. 32 231 22 19, 32 230 98 63e-mail: [email protected]: http://helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)
Drogi Czytelniku!Jeżeli chcesz ocenić tę książkę, zajrzyj pod adreshttp://helion.pl/user/opinie?eleklkMożesz tam wpisać swoje uwagi, spostrzeżenia, recenzję.
ISBN: 978-83-246-5152-8
Copyright © Helion 2013
Printed in Poland.
• Kup książkę• Poleć książkę • Oceń książkę
• Księgarnia internetowa• Lubię to! » Nasza społeczność
3
Spis tre�ci
Wst�p ..................................................................................................... 5
1. Jednostki ................................................................................................ 7
2. Pr�d sta�y ..............................................................................................21
3. Pr�d zmienny ....................................................................................... 39
4. Obwody rezonansowe .........................................................................71
5. Tranzystory bipolarne ..........................................................................77
6. Uk�ady .................................................................................................. 93
7. Technika cyfrowa ...............................................................................129
A. Sta�e ....................................................................................................152
B. Logarytmy ...........................................................................................153
C. Liczby zespolone ................................................................................155
D. Trygonometria ....................................................................................160
4 � Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Obwód drga� � 71
Rozdzia� 4. Obwody rezonansowe
Obwód drga�W obwodzie elektrycznym z�o�onym z pojemno�ci i indukcyjno�ci(rysunek 4.1) mog� w pewnych warunkach powstawa� drganiaelektryczne.
Rysunek 4.1. Obwód z�o�ony z pojemno�ci C, indukcyjno�ci L i klucza SW
Za�ó�my, �e:
opór elektryczny uzwojenia cewki i przewodów ��cz�cych j�z kondensatorem jest zaniedbywalnie ma�y,
w chwili pocz�tkowej bezwzgl�dna warto�� �adunków elektrycz-nych, zgromadzonych na ok�adkach kondensatora, wynosi q0.
Po zamkni�ciu klucza SW, na skutek ró�nicy potencja�ów ok�adekkondensatora, w obwodzie pop�ynie pr�d elektryczny. Gdyby w obwo-dzie nie by�o cewki, nat��enie pr�du stopniowo mala�oby a� do zera,poniewa� zmniejsza�aby si� ró�nica potencja�ów ok�adek (kondensatorroz�adowywa�by si�).
Indukowana w cewce si�a elektromotoryczna, zgodnie z regu�� Lenza,d��y do podtrzymania przep�ywu pr�du. W rezultacie nat��enie pr�duwzrasta do momentu wyrównania si� potencja�ów ok�adek, a nast�p-nie zaczyna male�.
Pr�d b�dzie p�yn�� w tym samym kierunku do chwili, gdy na ok�ad-kach kondensatora zgromadz� si� �adunki równe co do bezwzgl�dnejwarto�ci pocz�tkowemu �adunkowi q0, ale o przeciwnych znakach.Nast�pnie opisany proces b�dzie si� powtarza�. W obwodzie LC b�d�wi�c zachodzi� niet�umione drgania elektryczne.
72 � Elektronika. Leksykon kieszonkowy
UwagaW rzeczywisto�ci na skutek strat energii w elementach obwodurezonansowego drgania maj� charakter gasn�cy.
W dowolnym momencie si�a elektromotoryczna EL, indukowanaw cewce, jest równa napi�ciu UC mi�dzy ok�adkami kondensatora(elementy s� po��czone równolegle):
CL UE �
gdzie:
dtdILEL ��
CqUC �
zatem:
0Cq
dtdIL ��
Przyjmuj�c, i� nat��enie pr�du opisane jest wzorem:
dtdqI �
otrzymujemy zale�no��:
0Cq
dtqdL 2
2
��
Dziel�c obie strony powy�szego równania przez L i wprowadzaj�c
oznaczenie LC12
0 �� , uzyskujemy zale�no�� 0qdt
qd 202
2
���
Ma ono posta� identyczn� z równaniem opisuj�cym niet�umione drga-nia oscylatora harmonicznego. Jego rozwi�zaniem jest zatem funkcja:
)tcos(qq 00 ����
Opisuje ona warto�� �adunku zgromadzonego na ok�adkach kon-densatora.
Od �adunku bardziej interesuje nas nat��enie p�yn�cego w obwodziepr�du:
Obwód drga� t�umionych � 73
)tsin(qdtdqI 000 �������
a przyjmuj�c, i�:
000 qI ��
uzyskamy równanie:
)tsin(II 00 �����
gdzie:
q0 — bezwzgl�dna maksymalna warto�� �adunku na ok�adkachkondensatora
I0 — bezwzgl�dne maksymalne nat��enie pr�du p�yn�cegow obwodzie
� — faza pocz�tkowa
�0 — pulsacja (cz�stotliwo�� k�towa) pr�du p�yn�cego w obwodzie
LC1
0 ��
Okres drga� w obwodzie opisuje wzór Thomsona:
LC2T ��
UwagaW obwodzie LC zarówno �adunki na ok�adkach kondensatora, jaki pr�d w obwodzie zmieniaj� si� sinusoidalnie w funkcji czasu.
Obwód drga� t�umionychW rzeczywistych uk�adach oprócz indukcyjno�ci i pojemno�ci istniejetak�e rezystancja (rysunek 4.2). Podczas przep�ywu pr�du przez rezy-stancj� zgromadzona w obwodzie energia zamieniana jest stopniowow ciep�o. Cewka równie� nie jest elementem idealnym. Emituje onaenergi� w postaci fal elektromagnetycznych. Czynniki te powoduj�,�e drgania w obwodzie maj� charakter gasn�cy.
74 � Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Rysunek 4.2. Uk�ad RLC
Si�a elektromotoryczna EL, indukowana w cewce, musi by� równasumie spadków napi��: UR na rezystancji i UC na pojemno�ci:
CRL UUE ��
dtdILEL ��
RIUR �
CqUC �
zatem:
0CqRI
dtdIL ���
uwzgl�dniaj�c, �e:
dtdqI �
otrzymujemy zale�no��:
0Cq
dtdqR
dtqdL 2
2
���
Rezonans obwodu drga�Aby w obwodzie mog�y by� stale wytwarzane drgania, nale�y zasila�go ze ród�a zewn�trznego. Zadaniem ród�a jest uzupe�nianie energii,która ulega rozproszeniu w trakcie oscylacji.
Obwód ma najmniejsz� oporno��, gdy:
R.Zmin ��
Rezonans obwodu drga� � 75
Ma to miejsce wówczas, gdy:
CL XX �
C1L�
��
1LC2 ��
2222 Cf41
C1L
��
��
2222 Lf41
L1C
��
��
LC1
��
LC21f
��
Pulsacja rezonansowa opisana jest wzorem:
LC1
0 ��
Gdy pulsacja przebiegu dostarczanego przez ród�o wynosi � = �0,uk�ad znajduje si� w rezonansie:
reaktancja indukcyjna kompensuje reaktancj� pojemno�ciow�(maj� równe warto�ci bezwzgl�dne, ale przeciwne znaki),
nat��enie pr�du p�yn�cego w obwodzie jest najwi�ksze,
pr�d p�yn�cy w obwodzie jest w fazie z si�� elektromotoryczn�ród�a.
T�umienie obwodu:
'��
R
CL
Rd
gdzie oporno�� charakterystyczna obwodu to:
C1L
CL
00 �
����'
Dobro� obwodu rezonansowego:
Rd1Q '��
76 � Elektronika. Leksykon kieszonkowy
Dobro� obwodu rezonansowegoW przypadku obwodu szeregowego mamy do czynienia z rezonan-sem napi��. Dobro� Q okre�la, ile razy spadek napi�cia na cewce UL
lub kondensatorze UC jest wi�kszy od napi�cia doprowadzonego doobwodu.
LCR
LR
UUd
L
��
��
CL
R1
RL
d1Q �
���
L2R
QfdfB REZ
REZ ����
BfQ REZ�
W przypadku obwodu równoleg�ego mamy do czynienia z rezonan-sem pr�dów. Dobro� Q okre�la, ile razy nat��enie pr�du p�yn�cegoprzez cewk� IL lub nat��enie pr�du p�yn�cego przez kondensator IC
jest wi�ksze od pr�du ca�kowitego.
CL
R1
RL
IIdL
��
��
LCR
LR
d1Q �
���
CR21B�
�
gdzie:
Q — dobro� obwodu
d — t�umienie obwodu
U — napi�cie ca�kowite w obwodzie
UL — spadek napi�cia na cewce
UC — spadek napi�cia na kondensatorze
IL — pr�d p�yn�cy przez cewk�
IC — pr�d p�yn�cy przez kondensator
R — rezystancja strat
B — szeroko�� pasma