Elektronika 2. TFBE1302

Átírás

1 Elekronika. TFE30 Analóg elekronika áramköri elemei

2 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika Elekronika árom fő ága: Analóg elekronika A jelordozó mennyiség érékkészlee az érelmezési arományon belül folyonos. Digiális elekronika A jelordozó mennyiség csak diszkré (ponosabban csak bizonyos sávon belüli) érékeke vee fel Mind az analóg, mind digiális elekronika a feladaoka ardvereszközökkel és azok megfelelő kapcsolásával oldja meg. Mikroprocesszoros ecnika A szükséges ardvereszközökkel az az működeő szofver oldja meg a feladao. Az elekromos álóza fogalma Az elekronikai áramkörök leírásáoz egyszerű modell asználnak: az elekromos álózao. A legegyszerűbb (koncenrál paraméerű) elekromos álóza modellben vezeék - a rendszer olyan kis ellenállású része, amelyen a poenciálesés elanyagolaó alkarészek a rendszer azon részei, amelyeken a poenciálesés a (vezeékek elelyezkedéséől ill. méreeiől függelenül) lérejön Az elekromos álózaban csak néány jellemző -öbbnyire inegrális- mennyiség (pl. áram, ölés) megaározására szoríkozunk. Eez az elekromágneses jelenségek fizikai alapegyenleeiből (Maxwell-egyenleek) levezeeő egyszerűbb egyenleeke asználaunk: Om örvény, Kircoff. és. örvénye.

3 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika épíőelemei Ellenállás (lineáris, passzív) Kondenzáor (lineáris, passzív) Tekercs (lineáris v. nemlineáris, passzív) Diódák (nemlineáris, passzív) Erősíő elemek ipoláris ranziszor (nemlineáris, akív) Térvezérlésű ranziszorok: JFET, MOSFET (nemlineáris, akív) E G D S G D S Feszülségforrások: elem, elep + - Opoelekronikai elemek: foodióda, LED, fooranziszor, fényellenállás, opocsaoló (nemlineáris)

4 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika épíőelemei jω deális és valódi épíőelemek: deális ellenállás Valódi ellenállás nincs kapaciása és indukiviása öbbnyire elanyagolaó kapaciással és indukiviással rendelkezik deális kondenzáor Valódi kondenzáor nincs omikus ellenállása és indukiviása válóáramú elyeesíő kép vagyis az áram 90 fokkal sie ado frekvencián: a feszülségez képes j e 0 V jω ϕ 0 e Z X X 0 jϕ Z e jω 0 g ( ϕ) m e Z { Z } { } π ϕ Z V V + jω vesz. ényező: g(δ) g ( ϕ) g ϕ δ ω Z V ( δ ) ω

5 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika épíőelemei deális és valódi épíőelemek: deális ekercs Valódi ekercs nincs ellenállása és kapaciása vagyis az áram 90 fokkal késik a feszülségez képes jlω Z jl X ω L ( ) { } m Z g ϕ e Z { } Z π ϕ e 0 e 0 0 j ω 0 jω ϕ jϕ e Z V + V L V jlω jósági ényező: g(ϕ)0-000 X L ϕ Lω g( ϕ ) Z V

6 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika épíőelemei deális és valódi épíőelemek: deális feszülséggeneráor Valódi feszülségforrás (nulla belső ellenállás) erelő áramól függelen kapocsfeszülség b ereléssel: 0 Egy valódi feszülségforrás jó közelíéssel ideális feszülséggeneráorkén viselkedik, a a belső ellenállása sokkal kisebb, min a erelő ellenállás. b b b b + b + b <<

7 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika épíőelemei deális és valódi épíőelemek: deális áramgeneráor végelen nagy belső ellenállás és a erelő ellenállásól függelen áram Egy valódi feszülségforrás áramgeneráorkén viselkedik, a a belső ellenállása sokkal nagyobb, min a erelő ellenállás. b + b b >> b

8 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika, négypólusok Az előbbiekben felsorol ké kivezeésű lineáris elemek vagy a belőlük felépíe olyan részáramkörök, amelyek ké kivezeéssel csalakoznak a álóza öbbi részéez mindig elyeesíeők egy feszülséggeneráorral és egy soros ellenállással (képólusok). Négypólus: Ha egy elem, illeve egy részáramkör árom vagy négy kivezeéssel csalakozik a álóza öbbi részéez, akkor csak árom- vagy négypólussal elyeesíeő. Az álalános négypólusok eseén egy kiválaszo ponoz viszonyíva 3 függelen feszülség és 3 függelen áram méreő Gyakran az előbbi a függelen mennyiségből elég négynek az ismeree. Képóluspár: Ha a négypólus leírásánál a vezeékeke. oldali és. oldali csoporokra (párokra) oszjuk és csak feszülség és áram kapcsolaá vizsgáljuk, akkor képóluspárról beszélünk. Az áram és feszülségirányok szokásos megválaszása: A képóluspár viselkedésé az áramok és feszülségek kapcsolaá kifejező egyenleek írják le. Aól függően, ogy a négy mennyiségből melyik keő válaszjuk függelen válozónak, 6 különféle módon írajuk fel az egyenlerendszer. Pl.: Ellenállás karakeriszika-egyenleek: ( ) ( ),, 3

9 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika, képóluspár Ha a képóluspár csak passzív lineáris elemeke aralmaz, akkor az áramok és a feszülségek kapcsolaá lineáris egyenleek írják le. Aól függően, ogy melyik ké mennyisége válaszjuk függelen válozónak, 6 különféle módon írajuk fel a lineáris egyenlerend-szer, melynek együaói a karakerisziká adják meg. Pl.: Ellenállás (impedancia) karakeriszika z + z + z z z z z z i j z ij j vagy Hibrid karakeriszika + +

10 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika, képóluspár Pl.: Feszülségoszó képóluspár ibrid karakeriszikája + + a baloldalon egy feszülséggeneráor, a jobboldalon rövidzára elelyezve: 0 V a baloldalon szakadás, a jobboldalon egy feszülséggeneráor elelyezve: 0 A H

11 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika A ranziszor négypólusparaméerei Ha a képóluspár nemlineáris elemeke is aralmaz, akkor a mennyiségek kapcsolaá leíró egyenleek sem lineárisak. Pl.: Hibrid karakeriszika ( ) ( ),, Tranziszorok négypólusparaméerei A ranziszorok négypólusparaméereinek megadásánál a ranziszor is képóluspárnak lee ekineni, a a árom kivezeésből az egyike mindké oldaloz arozónak ekinjük. ipoláris ranziszor alapkapcsolásainak megfelelően: közös emieres kapcsolás közös bázisú kapcsolás közös kollekoros kapcsolás

12 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika A ranziszor négypólusparaméerei Például a közös emieres kapcsolásban a bipoláris ranziszor képóluspár ibrid karakeriszika egyenleei a kövekezők: E E E ( E ) ( ), E, E (, ) ( ), Ezeke a ibrid karakeriszika összefüggéseke a ranziszor jelleggörbéivel adják meg. (ma) 0μA r Δ Δ E differenciális bemenei ellenállás r Δ Δ differenciális E kimenei ellenállás E (V)

13 TFE30 Elekronika. Analóg elekronika A ranziszor négypólusparaméerei gyan az előbbi példában a közös emieres kapcsolásoz arozó ibrid karakeriszika függvénykapcsolaai sem lineárisak, E E (, E ) E A munkapon környezeében eá: Δ E Δ + Δ Δ + Δ Δ E E, 0 ( ) azonban a munkaponi érékek körüli kis válozásokra nézve lineáris alakkal közelíeők. Sorba fejve a függvényeke a munkaponi ( 0, E E0 )elyen: Δ Δ ( ) ( ) Δ Δ E E,, Δ Δ + E E E 0 E 0 0, Δ + E 0 E 0 0, E 0 E E 0 Δ Δ E E0 E E E Δ E E 0, 0, E 0,, E E 0 E0 ( ) ( ),, E 0 E0 E 0 r β E E Tranziszor ibrid paraméeres kisjelű elyeesíő kapcsolása Δ E Δ r vδ E βδ feszülségvisszaaási ényező r Δ E E 0, E 0, Δ E E 0 0 v r