mirror of https://gitlab.vegova.si/rkv/prosojnice.git synced 2025-05-15 16:20:31 +00:00

Jakob Kordež dbc8cb3703 Posodobitve prosojnic

2025-02-10 20:00:00 +01:00

41 KiB

Raw Permalink Blame History

layout, routeAlias

layout	routeAlias
cover	elektrotehnika

Elektrotehnika

Osnovna teorija atomov

::left::

Najmanjši delec snovi je atom
- Atom sestavljajo: elektroni, nevtroni in protoni
- Atomsko jedro je sestavljeno iz: protonov in nevtronov
Atomi se med seboj povezujejo v molekule

Element: snov, ki jo z kemijskimi reakcijami ne moremo razstaviti na enostavnejše sestavine
Spojina: snov sestavljena iz dveh ali več elementov
- Najmanjši gradnik spojin je molekula

::right::

Kemijske vezi

Ionska ali elektronska vez: elektropozitiven atom odstopi elektron elektronegativnemu atomu v bližini.
- Primer: NaCl
Kovalentna vez: dva nevtralna atoma si delita enega ali več elektronov.
- Primer: polprevodniki, vezava vodika in kisika ->voda
Kovinska vez: med atomi plava oblak prostih elektronov.
- Primer: s to vezjo so povezani atomi v kovinah.

::row::

Električno polje in potencial

Električno polje je prostor, v katerem deluje električna sila na električni naboj

::left::

Jakost električnega polja: E\ \big[\frac{V}{m}\big]

Količina naboja: Q\ [C=As] Coulomb

En coulomb je definiran kot količina električnega naboja, ki preteče skozi prečni prerez vodnika v času ene 1s pri toku 1A.

Električni potencial: V_p\ [V] Volt

Električni potencial v neki točki električnega polja znaša 1V, če se iz prostora izven polja prenese v dano točko pozitiven naboj 1C in se ob tem opravi delo 1J.

::right::

layout: image-fill

Coulombov zakon: F = k_0\frac{Q_1 \cdot Q_2}{r^2}

kako sila med dvema točkastima električnima nabojema pojema z razdaljo

Pred električnim poljem se zaščitimo z oklapljanjem s kovinskimi materiali (Faradayeva kletka).

::image::

Električni tok in napetost

Električni tok je usmerjeno gibanje nosilcev električnega naboja. Nastane pod vplivom razlike električnih potencialov, ki jim pravimo tudi električna napetost.

Oznaka in enota: I[A] Amper

Inštrument za merjenje toka je ampermeter

Električna napetost je definirana kot razlika električnih potencialov.

Oznaka in enota: U[V] Volt

Inštrument za merjenje napetosti je voltmeter

Električna moč in delo

Električna moč: intenzivnost opravljanja dela električne sile

P = U \cdot I\ [VA = W] Vat

Električno delo: Delo, ki ga opravi električni naboj

A = P \cdot t\ [J = Ws] Joul / Vatsekunda

Predpone SI

::left::

Okrajšava	Ime	Vrednost
…
P	peta	10¹⁵	1.000.000.000.000.000	bilijarda
T	tera	10¹²	1.000.000.000.000	bilijon
G	giga	10⁹	1.000.000.000	milijarda
M	mega	10⁶	1.000.000	milijon
k	kilo	10³	1.000	tisoč
h	hekto	10²	100	sto
da	deka	10¹	10	deset
d	deci	10^-1	0,1	desetina
c	centi	10^-2	0,01	stotina
m	mili	10^-3	0,001	tisočina
μ	mikro	10^-6	0,000.001	milijonina
n	nano	10^-9	0,000.000.001	milijardina
p	piko	10^-12	0,000.000.000.001	bilijonina
…

::right::

Primeri:

1\ \text{A} = 1000\ \text{mA} = 0,001\ \text{kA}

1\ \text{V} = 1000\ \text{mV} = 0,001\ \text{kV}

1\ \Omega = 1000\ \text{m}\Omega = 0,001\ \text{k}\Omega

Prevodniki, neprevodniki in polprevodniki

Prevodniki: imajo dosti prostih nosilcev naboja, zato prevajajo električni tok.

Zlato, srebro, baker, aluminij, …

Neprevodniki (izolatorji): nimajo prostih nosilcev naboja, zato ne prevajajo električnega toka.

Razne gume, keramika, steklo, les, nekatere plastične mase, razne barve in laki, teflon, bakelit, destilirana voda, polivinil, …

Polprevodniki: silicij in germanij imata po 4 elektrone na zunanji obli atomov.

Silicij, Germanij, …

Električna upornost

Lastnosti snovi, da se upira prevajanju električnega toka imenujemo električna upornost.

::left::

Oznaka in enota: R\ [\Omega] Ohm

Inštrument za merjenje upornosti je ohmmeter

Upor je najbolj osnoven primer porabnika
(električna energija → toplota)

Glede na izvedbo ločimo: žični, slojni, polni ali masni upor

::right::

Vrste uporov

Temperaturno odvisni upori:

PTK (Pozitivni temperaturni koeficient): S segrevanjem se upornost povečuje
NTK (Negativni temperaturni koeficient): S segrevanjem se upornost zmanjšuje

::row::

Delimo:
a - stalni upor
b - nastavljivi upor
c - spremenljivi upor
d - potenciometer

layout: image-fill

Označevanje vrednosti uporov

::image::

Magnetno polje trajnega magneta

::left::

Potek magnetnega polja okoli magneta ponazorimo s silnicami. To so črte, ki kažejo smer polja in potekajo od severnega proti južnemu polu magneta.

Če magnet prelomimo, dobimo 2 magneta, ki imata vsak svoj severni in južni pol.

::right::

Enosmerni tok in napetost

Enosmerni tok: nosilci naboja tečejo le v eno smer. Smer gibanja nosilcev naboja se s časom ne spreminja

Enosmerna napetost: tista napetost, ki generira enosmerni tok in se ji s časom predznak ne spreminja

::row::

layout: image-fill

Celice in baterije

Najbolj osnoven izvor enosmerne napetosti

::image::

Vrste baterij

	Svinčene celice	Ni-Cd	Ni-Mh	Li-ion	Li-ion polimer	Polnilne alkalne
Nominalna napetost celice	2v	1,2v	1,2V	3,6V	3,6V	1,5V
Število ciklov polnjenja	500-800	1500	500-1000	1200	>1000	50
Lastno praznjenje (%/mesec)	3-20	10	30	5-10	5	zelo nizka
Temp. področje uporabe	-20 do 60	-40 do 60	-20 do 60	-20 do 60	0 do 60	0 do 65
Energija/teža (Wh/kg)	30-50	45-80	60-120	110-160	100-200	80
Obremenitev: max/priporočena	5C/0,2C	20C/1C	5C/0,5C	>2C/>1C	>2C/>1C	0,5C/<0,2

Zaporedna vezava celic

Skupna napetost enaka vsoti napetosti posameznih baterijskih celic.

Dopustni tok enak dopustnemu toku ene celice.

Vzporedna vezava celic

Skupna napetost enaka napetosti ene celice

Dopustni tok enak vsoti dopustnih tokov posameznih celic.

Kapaciteta: koliko časa je celica sposobna dajati določen tok:

Q = I \cdot t \ [Ah]

Primer: Akumulator imam kapaciteto 10 Ah. Koliko časa ga bomo lahko uporabljali, če porabnik troši 500 mA?
$t = \frac{Q}{I} = \frac{10 Ah}{0.5 A} = 20 h$

Notranja upornost (R_g)
Kratkostični tok (I_k): tok, ki steče če pola celice kratko spojimo z vodnikom.

I_k = \frac{U_c}{R_g}

Nazivni tok (I_n): "priporočen" / normalni tok uporabe

Električne sheme

::row::

Električni krog (baterija in upor)

Shema električnega kroga leve slike

Frekvenca

Število ponavljajočih se dogodkov v časovni enoti

Frekvenca: f\ [\mathrm{Hz}] Hertz

f = \frac{1}{T} = \frac{N}{t}

f – frekvenca (Hz)
T – perioda (s)
t – čas opazovanja (s)
N – število nihajev v času opazovanja

::row::

Izmenični tok in napetost

Izmenični tok: smer gibanja nosilcev naboja se s časom spreminja.

Izmenična napetost: napetost, ki se s časom spreminja

::row::

Generator izmenične napetosti

U = U_{max} \cdot \sin(\alpha)

::row::

Sinusna oblika signala

::row::

Efektivna vrednost izmenične napetosti (U_\text{ef}) je enaka velikosti enosmerne napetosti, ki povzroči enak učinek (efekt) kot enosmerna napetost (svetlobni, toplotni, …)

::left::

U_\text{vrh} – vrhnja (temenska) vrednost napetosti
U_\text{ef} – efektivna (RMS – Root Mean Square) napetost
U_\text{sre} – srednja vrednost napetosti

Za sinus velja:

U_\text{vrh} = \sqrt{2} \cdot U_\text{ef}

U_\text{sre} = \frac{2}{\pi} \cdot U_\text{vrh}

U_\text{vrh} = 1.57 \cdot U_\text{sre}

::right::

Valovna dolžina (\lambda – lambda): razdalja, ki jo val prepotuje v času enega nihaja

::left::

Hitrost širjenja:
v = f \cdot \lambda
v – hitrost \big[ \frac{m}{s} \big]
f – frekvenca [\text{Hz}]
\lambda – valovna dolžina [m]

Faza valovanja:
merimo v stopinjah (°).

::right::

Sestavljeni signali

::row::

layout: image-fill

Primer

Kateri od navedenih signalov je enak vsoti signala A in B?

::image::

layout: image-fill

Peak envelope voltage (PEV): vrhnja napetost ovojnice

::image::

Ohmov zakon

::left::

Nemški znanstvenik Georg Simon Ohm ugotovi, da je napetost v vezju enaka produktu toka in upornosti.

U = R \cdot I I = \frac{U}{R} R = \frac{U}{I}

::right::

Primer 1

::row::

U = R \cdot I I = \frac{U}{R} = \frac{12\ V}{25\ \Omega} = 0.48\ A

Primer 2

::row::

U = R \cdot I U = R \cdot I = 6\ \Omega \cdot 3\ A = 18\ V

Primer 3

::row::

U = R \cdot I R = \frac{U}{I} = \frac{6\ V}{0.5\ \Omega} = 12\ \Omega

Vezava uporov

Zaporedna vezava uporov

::left::

R_\text{skupna} = R_1 + R_2 + ...

U_\text{skupna} = U_{R1} + U_{R2} + ...

I_\text{skupna} = I_1 = I_2 = ...

::right::

Vzporedna vezava uporov

::left::

\frac{1}{R_\text{skupna}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... R_\text{skupna} = \frac{1}{\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ...}

U_\text{skupna} = U_{R1} = U_{R2} = ...

I_\text{skupna} = I_1 + I_2 + ...

::right::

Primer

::left::

\frac{1}{R_\text{vzp}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{10} = \frac{2}{10} = \frac{1}{5}

R_\text{vzp} = 5\ \Omega

R_\text{skupna} = 5\ \Omega + 10\ \Omega = 15\ \Omega

::right::

Realni napetostni vir

::left::

R_g – upornost generatorja

U_{AB} = U - R_g \cdot I = 6\ V - (4\ \Omega \cdot 0.5\ A) = 4V

::right::

Kirchhoffovi zakoni

Razlaga

Prvi Kirchhoffov zakon (vsota vseh tokov v vozlišču je enaka nič):

::row::

\sum I = 0

Drugi Kirchhoffov zakon (vsota napetosti napetostnih virov v zaprti zanki vezja je enaka vsoti padcev napetosti na vseh delih vezja):

::row::

\sum U = \sum I \cdot R

Primer (I. Kirchhoffov zakon):

::left::

\sum I = 0

I_4 = I_1 + I_2 + I_3

I_1 = I_4 - I_3 - I_2 = 5A - 5A - 2A = -2A

::right::

Primer (II. Kirchhoffov zakon):

::left::

Zanka 1:
10\ V = I_2 \cdot 30\ \Omega

Zanka 2:
12\ V = I_2 \cdot 30\ \Omega + I_1 \cdot 10\ \Omega

Zanka 3:
(12\ V - 10\ V) = I_1 \cdot 10\ \Omega

::right::

Električna moč

::row::

Enosmerne napetosti in tokovi:

P = U \cdot I

P= \dfrac{U^2}{R}

P = I^2 \cdot R

Izmenične napetosti in tokovi:
(Ohmska bremena)

P_\text{sre} = U_\text{ef} \cdot I_\text{ef}

P_\text{sre} = \dfrac{U^2_\text{ef}}{R}

P_\text{sre} = I^2_\text{ef} \cdot R

P_\text{ef} \neq P_\text{sre}

Peak Envelope Power (PEP): vrhnja (temenska) moč ovojnice, kar pomeni največjo vršno vrednost moči preko določene periode.

::row::

P_\text{PEP} = \frac{U^2_\text{PEV}}{2 \cdot R}

Prenos moči

::left::

P = I^2 \cdot R \quad \quad I = \frac{U}{R + R_g} P = \frac{U^2 \cdot R}{(R + R_g)^2}

Maksimalni prenos moči na breme R:
"breme prilagodimo generatorju"

R = R_g \rarr P_{max} = \frac{U^2 \cdot R}{4 \cdot R^2} = \frac{U^2}{4 \cdot R}

::right::

Električna energija in izkoristek sistema

Električna energija: W = P \cdot t\ [\mathrm{Ws}] Vatsekunda

1\ \mathrm{kWh} = 1000\ \mathrm{W} \cdot 3600\ \mathrm{s} = 3600000\ \mathrm{Ws}

Izkoristek sistema

η (Eta) – izkoristek sistema (brez enot)

::row::

\eta = \frac{P_i}{P_v} \quad 0 \le \eta \le 1 \eta = \frac{P_i}{P_v} \cdot 100 \quad 0 \% \le \eta \le 100 \%

P_i – izhodna moč (W)
P_v – vhodna moč (W)

Logaritem

Logaritem je inverzna funkcija eksponente funkcije

a^y = x \quad \Leftrightarrow \quad \log_{a} x = y

Prebere se: logaritem števila x z osnovo $a$

::row::

Desetiški logaritem: \log_{10} x = \log x

Naravni logaritem: \log_{e} x = \ln x

\log_{a} x = \frac{\log_{y} x}{\log_{y} a}

\log_{a} x + \log_{a} y = \log_{a} (xy) \log_{a} x - \log_{a} y = \log_{a} \bigg( \frac{x}{y} \bigg) r \cdot \log_{a} x = \log_{a} x^r

Decibel

Decibel je relativna enota, s katero določamo ojačenje ali slabljenje sistema.

::left::

G(dB) = 10 \cdot \log \bigg( \frac{P_2}{P_1} \bigg) G(dB) = 20 \cdot \log \bigg( \frac{U_2}{U_1} \bigg) = 20 \cdot \log \bigg( \frac{I_2}{I_1} \bigg)

::right::

Ojačenje G(dB)	Razmerje moči (P₂ / P₁)	Razmerje toka ali napetosti (I₂ / I₁),(U₂ / U₁)
+ 20	100	10
+ 10	10	3,16
+ 6	4	2,00
+ 3	2	1,141
0	1	1,00
- 3	0,50	0,71
- 6	0,25	0,50
- 10	0,10	0,32
- 20	0,01	0,10

::bottom::

1 S enota (na S metru) = 6 dB

Primer

Izračunaj skupno ojačenje sistema:

G(dB) = +20\ dB - 10\ dB +3\ dB = + 13\ dB G = 100 \cdot 0.1 \cdot 2 = 20

Dobimo ojačenje +13 dB oz. 20 kratno ojačenje

Induktivnost

Razmerje med magnetnim pretokom skozi sklenjeno zanko in električnim tokom, ki je vzrok tega magnetnega pretoka

Induktivnost tuljave je 1 H, če se skozi njo spremeni tok za 1 A v času 1 s in pri tem povzroči, da se inducira povratna napetost 1 V.

::left::

Induktivnost: L\ [H] Henry

Pravilo desnega vijaka (smer silnic)

::right::

::row::

Tuljave

Animacija tuljave

::row::

layout: image-fill

Pri idealni tuljavi vedno tok zaostaja za napetostjo za 90°

::image::

::left::

Vrste tuljav

Delimo:
a. stalna tuljava
b. nastavljiva tuljava
c. spremenljiva tuljava

Glede na jedro delimo:
a. tuljava z železnim jedrom
b. tuljava z feritnim jedrom

::right::

Jedro tuljave

Permeabilnost: lastnost feromagnetnih materialov jedra, da poveča induktivnost tuljave

Vrtinčni tokovi: inducirana napetost žene po železnem jedru tok in ga segreva

Histerezne izgube: del elektromagnetne energije, ki se porablja za "magnetno vztrajnost"

Vezava tuljav

::row::

L_\text{skupna} = L_1 + L_1 + ...

\frac{1}{L_\text{skupna}} = \frac{1}{L_1}+\frac{1}{L_{2}}+...

Realna tuljava

Nobody's perfect

::left::

Induktivna reaktanca ali induktivna upornost:
X_L = 2 \cdot \pi \cdot f \cdot L

Kvaliteta tuljave: Q = \dfrac{X_L}{R_L}

Skin efekt (kožni pojav): s frekvenco se povečuje upornost žice.

Pri višjih frekvencah tok raje teče po površini žice, kot po njej.

::right::

Transformator

Medsebojna induktivnost: magnetno polje ene tuljave povzroči inducirano napetost v drugi tuljavi

Sklopni faktor dveh tuljav je število, ki pove, kolikšen del magnetnega pretoka ene tuljave se sklene tudi skozi ovoje druge tuljave.
Teoretično možne vrednosti sklopnih faktorjev so med 0 in 1.

::row::

::left::

Izkoristek transformatorja:

P_s = \eta \cdot P_p

P_p – moč na primarju (W)
P_s – moč na sekundarju (W)
\eta – izkoristek transformatorja

::right::

::left::

Razmerja napetosti, toka in števila navojev:

\frac{U_p}{U_s} = \frac{n_p}{n_s} = \frac{I_s}{I_p}

U_p – napetost primarja (V)
U_s – napetost sekundarja (V)
I_p – tok primarja (A)
I_s – tok sekundarja (A)
n_p – število ovojev primarja
n_s – število ovojev sekundarja

::right::

Primer

Izračunaj napetost in tok na sekundarju transformatorja, če je na primarju napetost 220 V in tok 2 A. Število ovojev na primarju je 1000, na sekundarju pa 100.

\frac{U_p}{U_s} = \frac{n_p}{n_s} = \frac{I_s}{I_p} = \frac{1000}{100} U_s = \frac{U_p}{10} = \frac{220\ V}{10} = 22\ V I_s = I_p \cdot 10 = 2\ A \cdot 10 = 20\ A

Uporaba transformatorjev

izoliranje enega dela vezja od drugega (galvanska ločitev)
dviganje ali nižanje napetosti (napajalniki)
impedančna transformacija oz. prilagoditev

Vezave transformatorjev

::row::

Zaporedna vezava navitij

Kaskadna vezava

Kapacitivnost

Zmožnost shranjevanja električne energije v obliki električnega naboja, ki ustvari električno polje

Kapacitivnost: C\ [F] Farad

::row::

Kondenzatorji

Razlaga kondenzatorja

::left::

a. stalni kondenzator
b. nastavljivi kondenzator
c. spremenljivi kondenzator
d. elektrolitski kondenzator

::right::

layout: image-fill

Pri idealnem kondenzatorju tok fazno prehiteva napetost za 90°

::image::

Realni kondenzatorji

Nobody's perfect

Izgubni (prečni) tok kondenzatorja: tok, ki teče skozi kondenzator zaradi neidealnega dielektrika.

Temperaturna odvisnost kondenzatorja: vzrok je sprememba dielektrika, saj se mu spreminja dielektrična konstanta.

Vezave kondenzatorjev

::row::

C_\text{skupna} = C_1 + C_2 + ...

\frac{1}{C_\text{skupna}} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + ...

Reaktanca

Upiranje izmeničnemu toku

V praktičnih vezjih se pojavijo kombinacije obeh:

Induktivna reaktanca: X_L = 2 \cdot \pi \cdot f \cdot L

Kapacitivna reaktanca: X_C = \dfrac{1}{2 \cdot \pi \cdot f \cdot C}

Zato raje govorimo o reaktanci, ki ima lahko induktivni ali kapacitivni značaj

Reaktanca: X\ [\Omega] ohm

Vrednost reaktance se spreminja glede na frekvenco

Reaktančna bremena ne trošijo električne energije (jalova moč)

Velja ohmov zakon: U = X \cdot I

Impedanca

Vsota upornosti in reaktance

Vsa praktična vezja vsebujejo reaktančne in ohmske upornosti

Impedanca: Z = R + iX\ [\Omega] ohm

Z = R + jX_L
→ impedanca upornosti R in reaktance induktivnega značaja

Z = R - jX_C
→ impedanca upornosti R in reaktance kapacitivnega značaja

Velja ohmov zakon: U = Z \cdot I (bolj kompleksno zaradi imaginarne komponente)

Resonanca

Obstaja frekvenca kjer se vrednost kapacitivne reaktance izenači induktivni reaktanci → se izničita

X_C = X_L \frac{1}{2 \cdot \pi \cdot f \cdot C} = 2 \cdot \pi \cdot f \cdot L f = \frac{1}{2 \cdot \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}

Te frekvenci pravimo resonančna frekvenca, pojavu pa resonanca

Impedanca pri resonančni frekvenci: Z = R \pm j0 = R

Filtri

Izločanje določenih frekvenc

Vezja, ki prepuščajo izmenične tokove določenih frekvenc, medtem ko tokove drugih frekvenc zelo oslabijo ali pa jih sploh ne prepuščajo

Sestavljeni iz pasivnih elementov (kondenzatorjev, tuljav in uporov)

Tuljava dobro prepušča nizke frekvence, kondenzator pa visoke

Zaporedni in vzporedni nihajni krog

::row::

Zaporedni nihanji krog
v resonanci prepušča tok

Vzporedni nihanji krog
v resonanci ne prepušča toka

Zaporedni nihajni krog

::left::

Resonančna frekvenca: f_{RES} = \dfrac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}

Kvaliteta nihajnega kroga: Q = \dfrac{X_L}{R} ali Q = \dfrac{X_C}{R}

Pasovna širina (bandwidth): B = f_2 - f_1
f_1 in f_2 odčitamo kjer je vrednost toka \frac{1}{\sqrt{2}} = 0.71 oz. -3dB

Q = \dfrac{f_{RES}}{B}

Napetost na tuljavi in kondenzatorju v zaporednem nihajnem krogu sta pri resonančni frekvenci Q-krat večji od napetosti izvora ampak fazno zamaknjeni za 180°

::right::

Vzporedni nihajni krog

::left::

Enačbe za resonančno frekvenco, kvaliteto in pasovno širino so enake kot pri zaporednem nihajnem krogu

Velikost toka skozi vezje je pri resonančni frekvenci majhna, v tuljavi in kondenzatorju pa je lahko tok Q-krat večji

::right::

::left::

Vrste filtrov

Filtre delimo po različnih merilih, npr. frekvenčni pas:

Nizko-prepustni filter
Visoko-prepustni filter
Pasovno-prepustni filter
Pasovno-zaporni filter

Amplitudni frekvenčni odziv: pove katere frekvence filter prepušča in katere slabi

Prenosna funkcija: pove vpliv filtra na amplitudo in fazo vhodnega signala

Vsak filter povzroči fazni zamik

::right::

title: T in Pi filtri

`T` in `\Pi` (Pi) filtri

::left::

Red filtra: število elementov v vezju

Višji kot je red filtra, bolj se amplitudni odziv približuje idealnemu

::right::

Kristalni filter

Zelo ozki pasovno-prepustni ali pasovnozaporni filtri z zelo veliko kvaliteto Q

Overtonska frekvenca: nihanje ploščice kremenovega kristala na mnogokratniku osnovne frekvence kristala

Overtonski oscilator: kristal lahko niha le na overtonskih frekvencah, ki so lihi mnogokratniki osnovne frekvence

::row::

Polprevodniki

::left::

Silicij / germanij

Štiri elektroni v zunanji ovojnici

Čisti polprevodnik, ne prevaja električnega toka (kovalentna vez)

Polprevodnikom dodajamo primesi (Dopiranje)

::right::

layout: grid title: N in P tip polprevodnikov level: 3

::left::

N tip polprevodnika

Donorji: petvalentne primesi, kot so fosfor, arzen, antimon, ki povečajo v polprevodniku število prostih elektronov

::right::

P tip polprevodnika

Akceptorji: trivalentne primesi, kot so, bor, aluminij, galij, indij, ki ustvarijo gibljive vrzeli

Dioda

::left::

PN spoj brez upornosti prevaja tok le v eno smer

Dioda v zaporni smeri prevaja majhen tok, ki ga imenujemo zaporni tok ali tok nasičenja

::right::

::row::

Uporaba diode v elektronskih vezjih

Usmerniki
Frekvenčni množilniki in mešalniki
Dioda kot stikalo
Dvosignalni krmilniki
Stabilizatorji napetosti

::row::

Polvalni usmernik

Polnovalni usmernik

Posebne vrste diod

::row::

Zener dioda
Kot stabilizator napetosti

Tunelska dioda
Uporabljamo za ojačevalnike in oscilatorje

Uporaba zener diode

::row::

Zener diodo priključimo v vezju zaporno
Zaščita pred previsoko napetostjo

::row::

Štirislojna dioda (PNPN)
Namenjena zelo velikim tokovom

Bilateralno diodno stikalo (diak)
Začne delovati po preboju prebojne napetosti

::row::

Tiristor
Deluje kot stikalo

Triak
Dvosmerni tiristor

::row::

Svetleča dioda (LED)
Pretvarja el. energijo v svetlobo

Fotodioda
Meritev svetlobe
(spreminja se upornost)

::row::

Schottky dioda
Izredno hitrost delovanja

Varaktorska (varicap) dioda
Dioda z kapacitivnostjo

Tranzistor (bipolarni)

::left::

"Transfer resistor" → transistor

BJT – Bipolar Junction Transistor

Priključki:

Baza (Base)
Kolektor (Collector)
Emitor (Emitter)

::right::

::bottom::

Tok med emitorjem in kolektorjem kontroliramo z tokom med bazo in emitorjem oz. kolektorjem (odvisno od tipa tranzistorja)

::row::

\dfrac{I_C}{U_{CE}} in močnostna karakteristika tranzistorja

Možne orientacije tranzistorja

::bottom::

Tokovno ojačenje tranzistorja s skupno bazo: \alpha = \dfrac{I_C}{I_E}

Tokovno ojačenje tranzistorja s skupnim emitorjem: \beta = \dfrac{I_C}{I_B}

Uporaba tranzistorja

::row::

Tranzistor kot ojačevalnik

Tranzistor kot stikalo

Tranzistor (unipolarni)

::left::

FET – Field Effect Transistor

Priključki tranzistorja:

Ponor (Drain)
krmilna elektroda (Gate)
Izvor (Source)

Vrste unipolarnih tranzistorjev:

s PN spojem ali spojni FET (JFET)
z izolirano krmilno elektrodo (IGFET, MOSFET)
Dualgate MOSFET (DG MOSFET)

::right::

Razlike med BJT in FET

Bipolarni tranzistor (BJT)	Unipolarni tranzistor (FET)
"prižgemo" s tokom	"prižgemo" s napetostjo
Počasen	Hiter
Enosmerni	Obojesmerni

Integrirana vezja

Najbolj pogosto uporabljeni elementi v elektronskih vezjih

Skupek elementov (diode, tranzistorji, …) skrčimo na čim manjši prostor

::row::

Digitalna integrirana vezja

Digitalna integrirana vezja poznajo le dve logični stanji:
0 in 1 oz.
izklopljeno in vklopljeno oz.
nizka in visoka napetost

::row::

Osnovna logična vezja

::row::

Vrata IN (AND)

A	B	Y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Vrata ALI (OR)

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Vrata NE (NOT)

A	Y
0	1
1	0

::row::

Vrata ekskluzivni ALI (XOR)

A	B	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Vrata NE-IN (NAND)

A	B	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

::row::

Vrata NE-ALI (NOR)

A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

::bottom::

Najbolj razširjena so vrata NAND in NOR zaradi njune enostavnosti in cenovne ugodnosti
Univerzalna vrata: Druga vrata (NOT, AND, OR, …) lahko sestavimo iz NAND in NOR

Flip flop

::row::

Analogna integrirana vezja

Pri analognih integriranih vezjih izhodni signal zvezno sledi spremembi vhodnega signala

::row::

Operacijski ojačevalnik

Stabilizirani napajalnik za simetrično napetost

Elektronske cevi (elektronka)

Kljub silnemu napredku tehnologije na področju tranzistorjev elektronske cevi še niso izgubile popolne veljave v končnih stopnjah močnostnih ojačevalnikov

::row::

NF in VF ojačevalnik

Preveliko segrevanje lahko privede do uničenja ojačevalnika, zato je potrebno poskrbeti za primerno hlajenje

::row::

Načelna shema NF ojačevalnika (zvok)

Načelna shema VF ojačevalnika (radijski signali)

Razred delovanja ojačevalnikov

::left::

Nastavitev delovne točke določa kvaliteto ojačevalnika, predvsem glede linearnosti, pa tudi glede ojačenja toka A_I, napetosti A_U in izkoristka \eta

Glede na postavitev delovne točke ločimo:

Razred A
Razred B
Razred AB
Razred C

::right::

Razred A

::left::

Delovna točka: se nahaja v linearnem delu \frac{I_C}{U_{BE}} karakteristike, zato teče skozi tranzistor enosmerni kolektorski tok, ne glede na prisotnost vhodnega signala

Izkoristek: zelo majhen (30%), majhna izhodna moč

Linearnost: popačenje najmanjše, linearnost največja

Uporaba: v VF tehniki za SSB ojačevalce, QPSK, QAM …

::right::

Razred B

::left::

Delovna točka: se nahaja v spodnjem delu \frac{I_C}{U_{BE}} karakteristike običajno v točki, kjer preneha teči kolektorski tok, ko ni na vhodu signala

Izkoristek: dosti večji kot v razredu A (65%), prav tako izhodna moč

Linearnost: veliko popačenja

Uporaba: v ojačevalnikih moči

::right::

Razred AB

::left::

Delovna točka: zaradi zakrivljenosti karakteristike \frac{I_C}{U_{BE}} v njenem spodnjem delu, se popačenju ne moremo izogniti, zato v AB razredu delovno točko postavimo v vmesni položaj

Izkoristek: med razredoma A in B (50-60%)

Linearnost: boljša kot B, popačenje drastično zmanjša

Uporaba: ojačevanje napetosti in tudi moči

::right::

Razred C

::left::

Delovna točka: se nahaja v zapornem področju tranzistorja

Izkoristek: najboljši, tok skozi tranzistor teče samo v vrhovih period vhodnega signala (80%)

Linearnost: zelo slaba, popačenja največja

Uporaba: primeren za signale kjer se ne spreminja amplituda (CW, FM in FSK), predvsem v VF tehniki, v NF vezjih ni uporaben

::right::

Razred D

"Digitalen" način delovanja (PWM)

Zelo dober izkoristek

Linearnost / popačenje ni pomembno

Napajalnik – usmernik

Imamo 230V izmenični vir napajanja, želimo pa 12V enosmerni tok

Napetost znižamo

Izmenično napetost znamo znižati z uporabo transformatorja

::row::

Usmernik

::row::

Polvalno in polnovalno usmerjanje

Gladilnik

::row::

Stabilizator

::row::

Glajena in stabilizirana napetost

Zaščita

Napajalnik zaščitimo pred prevelikim tokom / kratkim stikom
- varovalka pred transformatorjem in pred izhodom
- omejitev toka s tranzistorji
Naprave na izhodu napajalnika zaščitimo pred preveliko napetostjo
- zener dioda, tiristor in varovalka na izhodu

layout: image-fill

Izvedba linearnega napajalnika

::image::

Mikrofoni

Mikrofon je naprava, ki zvočna nihanja pretvori v električno napetost

::row::

Ogleni mikrofon

Kondenzatorski mikrofon

::row::

Kristalni mikrofon

Dinamični mikrofon

Zvočnik

::left::

Električno napetost pretvarja v mehansko nihanje membrane

::right::

41 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape

Elektrotehnika

Osnovna teorija atomov

Kemijske vezi

Električno polje in potencial

layout: image-fill

Električni tok in napetost

Električna moč in delo

Predpone SI

Prevodniki, neprevodniki in polprevodniki

Električna upornost

Vrste uporov

layout: image-fill

Označevanje vrednosti uporov

Magnetno polje trajnega magneta

Enosmerni tok in napetost

layout: image-fill

Celice in baterije

Vrste baterij

Zaporedna vezava celic

Vzporedna vezava celic

Električne sheme

Frekvenca

Izmenični tok in napetost

Generator izmenične napetosti

Sinusna oblika signala

Sestavljeni signali

layout: image-fill

Primer

layout: image-fill

Ohmov zakon

Primer 1

Primer 2

Primer 3

Vezava uporov

Zaporedna vezava uporov

Vzporedna vezava uporov

Primer

Realni napetostni vir

Kirchhoffovi zakoni

Primer (I. Kirchhoffov zakon):

Primer (II. Kirchhoffov zakon):

Električna moč

Prenos moči

Električna energija in izkoristek sistema

Izkoristek sistema

Logaritem

Decibel

Primer

Induktivnost

Tuljave

layout: image-fill

Vrste tuljav

Jedro tuljave

Vezava tuljav

Realna tuljava

Transformator

Primer

Uporaba transformatorjev

Vezave transformatorjev

Kapacitivnost

Kondenzatorji

layout: image-fill

Realni kondenzatorji

Vezave kondenzatorjev

Reaktanca

Impedanca

Resonanca

Filtri

Zaporedni in vzporedni nihajni krog

Zaporedni nihajni krog

Vzporedni nihajni krog

Vrste filtrov

title: T in Pi filtri

T in \Pi (Pi) filtri

Kristalni filter

Polprevodniki

layout: grid title: N in P tip polprevodnikov level: 3

N tip polprevodnika

P tip polprevodnika

41 KiB

Raw Permalink Blame History

`T` in `\Pi` (Pi) filtri