Robert Láníèek
ELEKTRONIKA obvody souèástky dìje
V knize jsou probrány základní elektronické obvody. Publikace je doplnìna velkým mnostvím obrázkù a øadou názornì øeených pøíkladù. Pøi øeení pøíkladù se pøedpokládá znalost støedokolské matematiky. Kniha mùe slouit jako studijní pomùcka pro posluchaèe prùmyslových i vysokých kol. Nìkteré pasáe mohou být uiteèné i vývojovým pracovníkùm v oblasti elektroniky.
Robert Láníèek
ELEKTRONIKA
obvody souèástky dìje Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnoována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenáena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost titìných materiálù. Pøedkládaná zapojení a informace jsou zveøejnìny bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odkodnìní na základì zmìn, chyb nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Vekerá práva vyhrazena. © Ing. Robert Láníèek 1998 Nakladatelství BEN - technická literatura, Vìínova 5, Praha 10 Robert Láníèek: Elektronika, obvody - souèástky - dìje BEN - technická literatura, Praha 1998 1. vydání ISBN 80-86056-25-2
OBSAH ÚVOD ........................................................................................... 11 1.
ZÁKLADNÍ OBVODY................................................................... 13
1.1 1.2 1.3
Elektronický obvod ............................................................................................. 13 Elektronické prvky .............................................................................................. 13 Statické a dynamické parametry ........................................................................ 14
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
1.9
Pøíklad 1.1 Pøíklad 1.2 Pøíklad 1.3
Urèení prùbìhù statického a dynamického parametru .............................. 15 Urèení dynamického odporu diody z VA charakteristiky ............................ 16 Konstrukce VA charakteristiky z katalogových údajù ................................ 16
Parametrické charakteristiky .............................................................................. 17 Jednobrany a dvojbrany ..................................................................................... 18 Model tranzistoru ................................................................................................ 19
Pøíklad 1.4 Pøíklad 1.5
Øeení obvodu pomocí impedanèních matic ............................................ 20 Urèení parametrù dvojbranu a sestrojení charakteristik ............................ 21
Náhradní schéma zdroje .................................................................................... 22
Pøíklad 1.6 Pøíklad 1.7
Zjitìní vnitøního odporu zdroje ................................................................. 23 Zmìna vnitøního odporu zdroje ................................................................. 24
Pøizpùsobení zdroje a spotøebièe ....................................................................... 24
Pøíklad 1.8 Pøíklad 1.9 Pøíklad 1.10 Pøíklad 1.11
Dùkaz nastavení pracovního bodu pro výkonové pøizpùsobení ................ 26 Grafické urèení polohy optimálního pracovního bodu ............................... 27 Optimální zatìovací odpor fotoprvku ....................................................... 27 Optimální sestava baterie .......................................................................... 28
Princip náhradního zdroje .................................................................................. 28
Pøíklad 1.12 Pøíklad 1.11 Pøíklad 1.13 Pøíklad 1.14 Pøíklad 1.15 Pøíklad 1.16 Pøíklad 1.17
Návrh dìlièe s poadovanou tvrdostí ........................................................ 29 Návrh napìového dìlièe generátoru I ...................................................... 30 Návrh napìového dìlièe generátoru II ..................................................... 30 Transfigurace hvìzda-trojúhelník .............................................................. 31 Vliv nastavení potenciometru na parametry zdroje ................................... 32 Citlivostní analýza ..................................................................................... 33 Vliv odporu zátìe na linearitu potenciometru .......................................... 33
1.10 Analytické metody øeení obvodù ...................................................................... 35
Pøíklad 1.18 Øeení obvodu se dvìma zdroji ................................................................ 37 Pøíklad 1.19 Øeení obvodu smyèkovými proudy .......................................................... 38 Pøíklad 1.20 Pøíklad na uzlová napìtí ............................................................................ 40
1.11 Grafické metody øeení obvodù ......................................................................... 41
Pøíklad 1.21 Pøipojení svítivé diody ke zdroji ................................................................. 43 Pøíklad 1.22 Nezatíený stabilizátor napìtí ................................................................... 44 Pøíklad 1.23 Zatíený stabilizátor napìtí ....................................................................... 45
1.12 Nelineární grafické papíry .................................................................................. 46
Pøíklad 1.24 Urèení funkèní závislosti z grafu ................................................................ 48 Pøíklad 1.25 Grafické znázornìní Ohmova zákona ....................................................... 50
A
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
3
1.13 Nomogramy ........................................................................................................ 51 Pøíklad 1.26 Pøíklad 1.27 Pøíklad 1.28 Pøíklad 1.29 Pøíklad 1.30
Pøíklad nomogramù pro urèení U, I, R a P souèástky ............................... 52 Nomogram pro urèení pøevrácené hodnoty komplexního èísla ................. 53 Nomogram pro sériový souèet odporù z øady E24 .................................... 54 Nomogram pro paralelní souèet odporù z øady E24 .................................. 55 Znázornìní vech kombinací hodnot øady E24 ......................................... 56
Pøíloha-tabulka kombinací hodnot øady E24 ...................................................... 57
2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10
ELEKTRONICKÉ SOUÈÁSTKY ................................................. 71 Pasivní prvky a elektrotechnické øady................................................................ 71
Pøíklad 2.1
Toleranèní pole prvkù elektrotechnické øady ............................................. 72
Spojování prvkù ................................................................................................. 73
Pøíklad 2.2
Nevhodné spojení prvkù z øady E12 ......................................................... 73
Výbìr prvkù z elektrotechnické øady .................................................................. 74
Pøíklad 2.3 Návrh dìlièe voltmetru s konstantním vstupním odporem ......................... 74
Znaèení rezistorù a kondenzátorù ..................................................................... 75 Rezistory ............................................................................................................ 76 Nelineární rezistory ............................................................................................ 76
Pøíklad 2.4
Omezení nárazového proudu pøi zapnutí obvodu ..................................... 78
Øízené rezistory ................................................................................................. 79 Kondenzátory ..................................................................................................... 80 Elektrolytické kondenzátory ............................................................................... 81 Druhy kondenzátorù ........................................................................................... 81
Pøíklad 2.5 Pøíklad 2.6
Energie nabitého kondenzátoru ................................................................ 82 Náhrada akumulátoru kondenzátorem ...................................................... 83
2.11 Teplotní závislost pasivních prvkù ...................................................................... 83 Pøíklad 2.7
Zmìna odporu vlákna árovky .................................................................. 84
2.12 Kompenzace teplotní závislosti .......................................................................... 84 Pøíklad 2.8
Návrh teplotnì nezávislého kondenzátoru ................................................ 85
2.13 Induktivní prvky .................................................................................................. 86 2.14 Cívky .................................................................................................................. 87 2.15 Druhy cívek ........................................................................................................ 88 Pøíklad 2.9
Orientaèní návrh tlumivky spínaného zdroje ............................................. 89
2.16 Transformátory ................................................................................................... 90 Pøíklad 2.9
Návrh síového transformátoru ................................................................. 91
2.17 Relé .................................................................................................................... 92 2.18 Promìnné prvky ................................................................................................. 94
Pøíklad 2.10 Prùbìh závislosti kapacity varikapu na závìrném napìtí .......................... 96
2.19 Nelineární elektronické souèástky ..................................................................... 96 2.20 Unipolární tranzistory ......................................................................................... 97
4
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
A
2.21 Vlastnosti a druhy FET ..................................................................................... 100
Pøíklad 2.11 Nastavení pracovního bodu tranzistoru JFET ......................................... 101 Pøíklad 2.12 Grafické odvození napìového zesílení zesilovaèe s JFET .................... 102
2.22 Polovodièová dioda .......................................................................................... 104 2.23 Základní zapojení diod ..................................................................................... 105 2.24 Rozdìlení a speciální typy diod ....................................................................... 107
Pøíklad 2.13 Urèení parametrù modelu diody ze zmìøené charakteristiky .................. 110 Pøíklad 2.14 Grafické øeení tvarovacího obvodu ........................................................ 113
2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38 2.39 2.40
Bipolární tranzistory ......................................................................................... Charakteristiky tranzistoru ............................................................................... Volba pracovního bodu tranzistoru .................................................................. Mezní a tranzitní kmitoèet ................................................................................ Vliv teploty na vlastnosti tranzistoru ................................................................. Nastavení pracovního bodu .............................................................................
114 114 116 117 118 119
Pøíklad 2.15 Nastavení pracovního bodu tranzistoru ................................................... 120 Pøíklad 2.16 Vliv teploty na nastavení pracovního bodu .............................................. 121
Rozdìlení a pouití tranzistorù ........................................................................ 122 Vícevrstvé spínací souèástky ........................................................................... 124 Struktura a funkce tyristoru .............................................................................. 127 Dynamické vlastnosti tyristoru ......................................................................... 128 Zpùsoby øízení tyristoru .................................................................................... 129
Pøíklad 2.17 Vliv úhlu sepnutí na parametry signálu ................................................... 130
Dvoubázová dioda ........................................................................................... 132 Tyristory ve stejnosmìrných obvodech ............................................................ 132 Speciální elektronické prvky ............................................................................ 135 Znaèení elektronických prvkù .......................................................................... 139 Chlazení polovodièových souèástek ................................................................ 139
Pøíklad 2.17 Návrh deskového chladièe ...................................................................... 142
3.
KMITOÈTOVÌ ZÁVISLÉ OBVODY ........................................... 143
3.1 3.2
Fázorový poèet v elektronice ........................................................................... 143 Reaktance v obvodu støídavého proudu .......................................................... 144
3.3 3.4 3.5
A
Pøíklad 3.1
Reaktance jako pøedøadník ..................................................................... 146
Pouití symbolického poètu ............................................................................. 146
Pøíklad 3.2 Pøíklad 3.3
Odvození reaktancí pomocí symbolického poètu .................................... 147 Náhradní schéma cívky a kondenzátoru ................................................. 148
Impedanèní a výkonové diagramy ................................................................... 149
Pøíklad 3.4
Mìøení indukènosti metodou tøí ampérmetrù .......................................... 149
Komplexní jednobrany ..................................................................................... 151
Pøíklad 3.5 Pøíklad 3.6
Návrh duálního obvodu ........................................................................... 152 Zjednoduený výpoèet paralelních impedancí RL a RC ......................... 153 ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
5
3.6 3.7
3.8 3.9 3.10 3.11
Filtraèní èlánky ................................................................................................. 154
Pøíklad 3.7
Urèení komplexního pøenosu dìlièe ........................................................ 154
Pøenos v decibelech ......................................................................................... 157
Pøíklad 3.8 Konstrukce logaritmické a decibelové stupnice ....................................... 159 Pøíklad 3.9 Urèení pøenosu pomocí decibelových úrovní .......................................... 161 Pøíklad 3.10 Zjednoduené poèítání s decibely ........................................................... 161
Integraèní èlánky .............................................................................................. 162 Derivaèní èlánky ............................................................................................... 163 Mezní kmitoèet a pøenos èlánkù ...................................................................... 164 Vliv èlánkù na tvar signálu ............................................................................... 168
Pøíklad 3.11 Integraèní èlánek RC zatíený rezistorem ............................................... 169
3.12 Jednoduché pásmové propusti ........................................................................ 170
Pøíklad 3.12 Odvození íøky pásma propusti ............................................................... 171 Pøíklad 3.13 Odvození pøenosu pásmové propusti a zádre ....................................... 172
3.13 Wienùv èlánek .................................................................................................. 173
Pøíklad 3.14 Laditelný Wienùv èlánek .......................................................................... 174
3.14 Rezonanèní obvody ......................................................................................... 175
Pøíklad 3.15 Reálný paralelní rezonanèní obvod ......................................................... 176 Pøíklad 3.16 Rezonance v sériovì paralelním obvodu ................................................ 177
3.15 Rezonanèní pásmová propust a zádr ............................................................ 178
Pøíklad 3.17 Vliv jakosti Q na tvar pøenosových charakteristik .................................... 179 Pøíklad 3.18 Pøenosové charakteristiky zádre ........................................................... 181
3.16 Sloitìjí RC filtry ............................................................................................. 184 Pøíklad 3.19 Pøíklad 3.20 Pøíklad 3.21 Pøíklad 3.22
Odvození íøky pásma pøemostìného T èlánku ...................................... 186 Odvození pøenosu dvojitého T èlánku ..................................................... 186 Odvození pøenosu fázovacího RC èlánku ............................................... 188 Výpoèet fázorového diagramu fázovacího èlánku ................................... 190
3.17 Pasivní kmitoètové korektory ........................................................................... 191
Pøíklad 3.23 Návrh korektoru hloubek ......................................................................... 193 Pøíklad 3.24 Návrh nízkofrekvenèního sdrueného korektoru ..................................... 194
3.18 Symbolické øeení èlánkù ................................................................................ 195
Pøíklad 3.25 Asymptotické øeení pøenosových charakteristik .................................... 196
3.19 Rozdìlení elektronických filtrù ......................................................................... 198
Pøíklad 3.26 Návrh reproduktorové výhybky 6 dB na oktávu ....................................... 199 Pøíklad 3.27 Návrh reproduktorových výhybek 12 dB na oktávu ................................. 200
3.20 Útlumové èlánky ............................................................................................... 201
4.
PØECHODNÉ DÌJE .................................................................. 203
4.1 4.2 4.3 4.4
Význam pøechodných dìjù ............................................................................... 203 Pøíklady analogií ............................................................................................... 203 Exponenciální charakter dìjù ........................................................................... 206 Èasová konstanta pøechodného dìje .............................................................. 207
6
Pøíklad 4.1
Urèení parametrù funkce u = UMAX . (1 et/t) .......................................... 208 ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
A
Pøíklad 4.2
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9
Grafická konstrukce parametrù pøechodného dìje ................................. 209
Pøechodné dìje v RC obvodu .......................................................................... 210
Pøíklad 4.3
Odvození vztahù pro vybíjení kondenzátoru ........................................... 212
Pøechodné dìje v RL obvodu ........................................................................... 213
Pøíklad 4.4
Odvození vztahù pro pøipojení zdroje k RL obvodu ................................ 214
Výkonové pomìry v RC obvodu ...................................................................... 215
Pøíklad 4.5
Urèení maximálního výkonu dodávaného do kondenzátoru ................... 215
Výkonové pomìry v RL obvodu ....................................................................... 216
Pøíklad 4.6
Energetické pomìry v obvodech po odpojení zdroje .............................. 217
Vyuití pøechodných dìjù v elektronice ............................................................ 218
Pøíklad 4.7 Pøíklad 4.8 Pøíklad 4.9 Pøíklad 4.10 Pøíklad 4.11 Pøíklad 4.12 Pøíklad 4.13
Urèení poèátku nekoneèna pøi nabíjení kondenzátoru ............................ 219 Návrh astabilního klopného obvodu s èasovaèem 555 ........................... 219 Návrh monostabilního klopného obvodu s èasovaèem 555 .................... 221 Rozmítaný generátor s èasovaèem 555 .................................................. 221 Generátor obdélníkù se støídou 1 : 1 ....................................................... 222 Zapojení multivibrátoru s diodovou výhybkou ......................................... 223 AD pøevod metodou dvojí integrace (dual slope) .................................... 224
4.10 Øeení sloitìjích obvodù .............................................................................. 224 Pøíklad 4.14 Pøíklad 4.15 Pøíklad 4.16 Pøíklad 4.17 Pøíklad 4.18 Pøíklad 4.19 Pøíklad 4.20 Pøíklad 4.21
Závislost zvlnìní na pomìru periody k èasové konstantì ....................... 226 Pomìry v obvodu pøi promìnné støídì S = t1/T ....................................... 228 Analogový mìøiè kmitoètu s èasovaèem 555 .......................................... 229 Pøevodník napìtí-kmitoèet s èasovaèem 555 .......................................... 231 Zjednoduení obvodu Théveninovou vìtou ............................................ 232 Pøenos energie mezi kondenzátory ......................................................... 233 Odezva integraèního èlánku na obdélníkový impulz ............................... 237 Øeení rezonanèního obvodu operátorovým poètem .............................. 238
4.11 Pøechodné dìje v RLC obvodech .................................................................... 240
Pøíklad 4.22 Odvození prùbìhù sloitìjího pøechodného dìje .................................. 243 Pøíklad 4.23 Urèení èinitele jakosti rezonanèního obvodu ........................................... 244 Pøíklad 4.24 Pøipojení støídavého zdroje do RL obvodu .............................................. 246
Pøíloha - Operátorový slovník .......................................................................... 247
5.
ANALÝZA SIGNÁLÙ .............................................................
5.1 5.2
Úvod do harmonické analýzy ........................................................................... 259 Vznik napìtí sinusového prùbìhu .................................................................... 261
5.3 5.4 5.5
A
Pøíklad 5.1
259
Odvození komplexního tvaru zápisu harmonické funkce ........................ 262
Fourierùv rozvoj signálu ................................................................................... 263
Pøíklad 5.2
Výpoèet spektra obdélníkového signálu ±5 V/1 kHz ............................... 264
Grafickopoèetní metoda analýzy ...................................................................... 267
Pøíklad 5.3 Pøíklad 5.4
Numerický výpoèet spektra obdélníkù ±5 V/1 kHz .................................. 267 Program pro výpoèet koeficientù Fourierovy øady ................................... 269
Støední a efektivní hodnota .............................................................................. 271
Pøíklad 5.5 Pøíklad 5.5
Výpoèet støední a efektivní hodnoty obdélníkového napìtí ..................... 274 Výpoèet støední a efektivní hodnoty usmìrnìného napìtí ...................... 274
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
7
5.6 5.7 5.8 5.9
Èinitelé tvaru signálu ........................................................................................ 275
Pøíklad 5.6
Výpoèet èinitelù tvaru usmìrnìných napìtí ............................................. 277
Skládání kmitù a Lissajousovy obrazce ........................................................... 280
Pøíklad 5.7
Urèení fázového posuvu z Lissajousova obrazce ................................... 280
Prùchod signálu lineární soustavou ................................................................. 283
Pøíklad 5.8 Odvození výstupního signálu metodou Fourierovy øady .......................... 283
Nelineární zkreslení signálu ............................................................................. 285
Pøíklad 5.9
Rozbor èinnosti nabíjeèky akumulátorù ................................................... 286
Pøíloha-Fourierovy rozvoje signálù .................................................................. 293
6.
ZESILOVAÈE ............................................................................. 295
6.1 6.2
Základní vlastnosti zesilovaèù ......................................................................... 295 Zpìtná vazba ................................................................................................... 297
6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9
Pøíklad 6.1
Kritérium stability zesilovaèe ................................................................... 299
Druhy zpìtných vazeb ..................................................................................... 299 Vliv zpìtných vazeb na obvody ........................................................................ 300
Pøíklad 6.2
Vliv zpìtné vazby na íøku pásma zesilovaèe ......................................... 301
Parazitní zpìtné vazby ..................................................................................... 303 Základní tranzistorové zesilovaèe .................................................................... 304 Tøídy zesilovaèù ............................................................................................... 307
Pøíklad 6.3
Energetická úèinnost zesilovaèe tøídy A a tøídy B .................................... 309
Stabilizace pracovního bodu ............................................................................ 310 Øeení tranzistorového zesilovaèe .................................................................. 312
Pøíklad 6.4 Pøíklad 6.5 Pøíklad 6.6
Analýza zapojení zesilovaèe ................................................................... 314 Návrh jednostupòového zesilovaèe se zesílením AU = 40 .................... 315 Návrh dvoustupòového zesilovaèe .......................................................... 317
6.10 Koncové výkonové zesilovaèe ......................................................................... 320 Pøíklad 6.7
Simulace vlivu vazební kapacity na vlastnosti zesilovaèe ....................... 322
6.11 Vazby mezi stupni zesilovaèe .......................................................................... 323 6.12 Stejnosmìrné zesilovaèe ................................................................................. 323 Pøíklad 6.8
Návrh rozdílového zesilovaèe ................................................................. 325
6.13 Operaèní zesilovaèe ........................................................................................ 326
Pøíklad 6.9 Zdroje proudu v operaèních zesilovaèích ................................................ 328 Pøíklad 6.10 Rozbor zapojení operaèního zesilovaèe B080 ........................................ 329
6.14 Základní zapojení OZ ....................................................................................... 330
Pøíklad 6.11 Souètový a rozdílový zesilovaè ............................................................... 332 Pøíklad 6.12 Výkonový mùstkový zesilovaè s MDA2005 ............................................. 333
6.15 Nelineární zesilovaèe ....................................................................................... 334
Pøíklad 6.13 Kompenzované logaritmické zesilovaèe ................................................. 336
6.16 Lineární usmìròovaèe ..................................................................................... 339
Pøíklad 6.14 Návrh elektronického voltmetru ............................................................... 340
6.17 Aktivní filtry ....................................................................................................... 341
8
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
A
Pøíklad 6.15 Pøíklad 6.16 Pøíklad 6.17 Pøíklad 6.18
Butterworthova aproximace dolní propusti pátého øádu .......................... 346 Odvození pøenosu dolní propusti druhého øádu ...................................... 346 Návrh dolní propusti druhého øádu .......................................................... 348 Návrh sloitìjího filtru ............................................................................ 349
6.18 Integrátor a derivátor ........................................................................................ 352 6.19 Syntetické reaktance ........................................................................................ 355
Pøíklad 6.18 Pásmová zádr s umìlou indukèností ..................................................... 355
Pøíloha-pøíklady zapojení s operaèními zesilovaèi ........................................... 359
7.
GENERÁTORY .......................................................................... 375
7.1 7.2 7.3 7.4
Princip generátorù ............................................................................................ 375 LC oscilátory .................................................................................................... 375 Oscilátory s krystalem ...................................................................................... 378 Dynatronové oscilátory .................................................................................... 378
7.5 7.6 7.7
Pøíklad 7.1
Tranzistorový jednobran se záporným dynamickým odporem ................ 380
RC oscilátory .................................................................................................... 380
Pøíklad 7.2
Rozbor zapojení nízkofrekvenèního generátoru ...................................... 382
Stabilizace amplitudy oscilací .......................................................................... 383
Pøíklad 7.3 Pøíklad 7.4
Návrh regulaèního obvodu ...................................................................... 384 Návrh Wienova oscilátoru ....................................................................... 387
Jiná øeení oscilátorù ....................................................................................... 388
Pøíklad 7.5
Oscilátory se dvìma integrátory .............................................................. 390
7.8 Záznìjové generátory ...................................................................................... 392 7.9 Fázový závìs a syntéza kmitoètu .................................................................... 394 7.10 Fázové detektory .............................................................................................. 395 Pøíklad 7.6
Rozbor zapojení PLL CMOS 4046 .......................................................... 396
7.11 Násobièky kmitoètu .......................................................................................... 398 Pøíklad 7.7 Pøíklad 7.8 Pøíklad 7.9
Návrh tvarovacího ztrojovaèe kmitoètu .................................................. 399 Optimální nastavení pracovního bodu násobièe ..................................... 401 Násobiè a syntezátor kmitoètu s obvodem fázového závìsu .................. 403
7.12 Dìlièe kmitoètu ................................................................................................. 404
Pøíklad 7.10 Aplikace dìlièù kmitoètu .......................................................................... 405
7.13 Napìtím øízené generátory .............................................................................. 406
Pøíklad 7.11 VCO z obvodu fázového závìsu 4046 .................................................... 408
7.14 Generátory neharmonických kmitù .................................................................. 411
Pøíklad 7.12 Generátory se zdrojem proudu ................................................................ 411
7.15 Komparátory napìtí.......................................................................................... 413 Pøíklad 7.13 Pøíklad 7.14 Pøíklad 7.15 Pøíklad 7.16
A
Multivibrátor s operaèním zesilovaèem ................................................... 416 Blikaè jako astabilní klopný obvod ........................................................... 417 Generátory trojúhelníkového prùbìhu ..................................................... 418 Relaxaèní generátory s prvky s S charakteristikou ................................. 420
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
9
7.16 Funkèní generátory .......................................................................................... 421
Pøíklad 7.17 Zapojení s integrovaným generátorem XR8038 ..................................... 421 Pøíklad 7.18 Návrh pasivního tvarovaèe trojúhelník-sinus ........................................... 423 Pøíklad 7.19 Generátory schodového prùbìhu ............................................................ 425
7.17 Speciální generátory ........................................................................................ 426
8.
NAPÁJECÍ ZDROJE .................................................................. 427
8.1 8.2 8.3 8.4
Elektrochemické zdroje .................................................................................... 427 Vlastnosti primárních èlánkù ............................................................................ 427 Akumulátorové èlánky ...................................................................................... 428 Nabíjecí obvody èlánkù .................................................................................... 430
8.5 8.6 8.7 8.8 8.9
Pøíklad 8.1
Pøíklady zapojení obvodù pro rychlé nabíjení èlánkù .............................. 433
Síové zdroje .................................................................................................... 434 Usmìròovaèe ................................................................................................... 435 Násobièe napìtí ............................................................................................... 438
Pøíklad 8.2 Pøíklad 8.3
Experimentální ovìøení vlastností násobièe ............................................ 439 Mìnièe napìtí s 555 ................................................................................ 440
Filtrace napìtí .................................................................................................. 441
Pøíklad 8.4 Pøíklad 8.5
Návrh filtraèní kapacity stabilizovaného zdroje ....................................... 442 Návrh filtraèní kapacity nestabilizovaného zdroje ................................... 443
Speciální usmìròovaèe .................................................................................... 445
Pøíklad 8.6
Øídicí obvody tyristoru ............................................................................. 446
8.10 Stabilizátory napìtí ........................................................................................... 447 Pøíklad 8.7
Sériový a paralelní stabilizátor s tranzistorem ......................................... 449
8.11 Integrované stabilizátory .................................................................................. 452 Pøíklad 8.8 Pøíklad 8.9
Návrh regulovatelného zdroje ................................................................ 454 Návrh symetrického stabilizovaného zdroje ............................................ 455
8.12 Vícesvorkové stabilizátory ............................................................................... 456 8.13 Stabilizátory s omezením proudu ..................................................................... 457
Pøíklad 8.10 Pøíklady zapojení s obvodem L200 ......................................................... 458
8.14 Stabilizátory proudu ......................................................................................... 460 8.15 Speciální stabilizátory ...................................................................................... 461
Pøíklad 8.11 Zdroj se spínaným stabilizátorem L4960 ................................................ 462
LITERATURA ............................................................................. 467 REJSTØÍK .................................................................................. 469 Knihy nakladatelství BEN - technická literatura ................... 474 Program VISIO (kterým byly nakresleny obrázky) ................ 478
10
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
A
ÚVOD Elektronika je obor elektrotechniky, který zasahuje témìø do vech ostatních oblastí techniky. Pùvodnì se elektronikou rozumìla nauka o chování volných elektronù v plynu a ve vakuu. Nyní se nejèastìji definuje jako odvìtví elektrotechniky, které se zabývá generováním a zpracováním elektrických signálù. Kromì zpracování signálù se rozvíjí i vyuívání elektronických obvodù v silnoproudé elektrotechnice. Podle oblasti pouití se elektronika rozdìluje na: prùmyslovou, výkonovou, spotøební, lékaøskou, radioelektroniku a autoelektroniku. Elektronika navazuje na poznatky z obecné elektrotechniky, fyziky i matematiky a tvoøí základ pro dalí technická odvìtví, jako jsou telekomunikace, radiotechnika, kybernetika, automatizace i výpoèetní technika. Historie elektroniky je pøitom relativnì krátká. V roce 1904 vynalezl J. A. FLEMING diodu a o tøi roky pozdìji byla objevena trioda (LEE DE FOREST). Dalím mezníkem je vynález tranzistoru v roce 1948 (W. SHOCKLEY, J. BARDEEN a W. BRATTAIN). Následoval vývoj integrovaných obvodù a èíslicové techniky. Témìø exponenciální vývoj elektronických obvodù je nejlépe patrný v oblasti osobních poèítaèù. Dalí vývoj je obtíné pøedvídat, protoe nelze vylouèit i technické vyuití zcela nových objevù. Pøestoe se tato kniha zabývá pouze klasickou analogovou technikou, není a asi ani nemùe být tato omezená èást elektroniky zpracována vyèerpávajícím zpùsobem. Nicménì základní obvody i principy jsou v publikaci vysvìtleny a procvièeny v øadì øeených pøíkladù. Osvojení teoretických poznatkù mùe znaènì urychlit praktické cvièení. Pro tento úèel jsou ideální simulaèní programy, jako je napø.: Elektronics Worbench (EWB), TINA a Micro-Cap, jejich demoverze lze stáhnout z internetu na adresách: www.interaktiv.com, www.tina.com, www.spectrum-soft.com. Pøedpokládám, e kniha najde své ètenáøe v øadách studentù i ostatních zájemcù o daný obor a rád bych ji vìnoval svým ákùm. V Brnì dne 1. øíjna 1997
A
autor
ROBERT LÁNÍÈEK: ELEKTRONIKA
11
