elektrotehni Čki materijali i komponente · ovaj priru čnik za laboratorijske vežbe je uskla...

VERA V. PETROVIĆ

ELEKTROTEHNIČKI MATERIJALI I KOMPONENTE

PRIRUČNIK

VISOKA ŠKOLA ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA STRUKOVNIH STUDIJA,

BEOGRAD 2011.

Autor: dr Vera V. Petrović Recezenti: dr Slavica Marinković, profesor VŠER Beograd mr Borislav Hadžibabić, predavač VŠER Beograd Izdavač: Visoka škola elektrotehnike i računarstva strukovnih studija, Beograd Obrada teksta: dr Vera V. Petrović Korice: Gabrijela Dimić Tiraž: 220 Štampa: MST Gajić, Beograd Drugo izmenjeno izdanje ISBN 978-86-7982-107-2

PREDGOVOR

Predmet Elektrotehnički materijali i komponente izučava se u Visokoj školi elektrotehnike i računarstva strukovnih studija na prvoj godini studija na studijskim programima Automatika i sistemi upravljanja vozilima, Nove energetske tehnologije i Elektronika i telekomunikacije. Ovaj priručnik za laboratorijske vežbe je usklađen sa programom predmeta za koji je namenjen.

Materija obrađena u ovom priručniku je podeljena u 10 lekcija.

Svaka lekcija predstavlja programsku celinu koja se obrađuje kroz izradu praktičnog zadatka ili, za uvodne vežbe, za ovladavanje odgovarajućim softverskim alatima. Priručnik je tako osmišljen da studenti ovladaju korišćenjem savremenih softverskih alata i mernih instrumenata za analizu rada elektronskih komponenti.

Vežbe su kombinacija primene softverskih alata za analizu rada

elektronskih komponenata i konkretnih merenja koja potvrđuju teorijske pretpostavke i softverske analize.

Priručnik sistematski i postupno uvodi studente u teoriju i

praktična znanja u primeni elektronskih komponenti u kompleksnim elektronskim uređajima. Ovaj priručnik će olakšati studentima savlađivanje kako osnovnih tako i viših nivoa znanja koja su predviđena programom škole, a korisna su za studente koji će u praksi biti uključeni u razvoj konkretnih elektronskih uređaja, posebno u oblasti industrijske elektronike.

U Beogradu, oktobar 2011.

dr Vera V. Petrović

SADRŽAJ: Vežba 1. Moodle…………………………………………………………1 Vežba 2. Uvod u laboratoriju …………………………………………..21 Vežba 3. Otpornici ……………………………………………………..29 Vežba 4. Proširenje mernog opsega ……………………………………43 Vežba 5. Kondenzatori …………………………………………………49 Vežba 6. Diode …………………………………………………………55 Vežba 7. LED diode i optički kablovi ………………………………….67 Vežba 8. Tranzistori 1 ……………………………………………...…..75 Vežba 9. Tranzistori 2 ……………………………………………….....89 Vežba 10. NE 555 ..........................................................................99

Elektrotehnički materijali i komponente

1

VEŽBA 1.

MOODLE

Vežba 1.

Student (ime prezime, indeks):

Datum:

Pregledao:

Ocena:


2

WEB PRETRAŽIVAČ

Web pretraživač (Web browser) je softverska aplikacija koja vamomogućuje dapronađete i prikažete Web strane koji se nalaze na Web serverima. NaInternetu možete da tražite tekst, slike, video, muziku itd. pomoću Webpretraživača. Web pretraživač vam obezbeđuje brz i jednostavan pristupinformacijama na mnogim Web stranama, na raznim Web lokacijama.

Web pretraživač prevodi tekst za označavanje hiperteksta (html), jezikWorld WideWeb-a, i prikazuje ga. Za razliku od drugih protokola, html podržavatekst, grafiku,audio, video i multimedijalne formate. Web pretraživači postaju svemoćniji i opštiji tako da često služe kao portal kroz koji se dolazi dodrugih protokola na Internetu kao što su E-mail, FTP i Usenet newsgroups.

Svaka Web stranica se sastoji od teksta, grafičkih elemenata i veza premadrugimstranicama poznatijim pod nazivom linkovi. Linkovi mogu biti u formiteksta ili slike. Ako mišem pređete preko linka, kursor u obliku strelice ćese pretvoriti u ruku sa ispruženim kažiprstom. Klikom na link prikazujese odgovarajuća Web stranica ili sajt. Najpoznatiji Web pretraživači suInternet Explorer i Mozilla Firefox.

Za program moodle preporučljivo je koristiti Internet Explorer iliMozilla Firefox pošto se kod ostalih pretraživača može dogoditi da vamne učita sve moodle opcije.

1. Traka za adresu (Address Bar) je mesto za upisivanje Internetadrese Web sajta koji želite da posetite.


3

2. Strelice Nazad (Back) i Napred (Forward) dopuštaju kretanjenapred-nazad kroz Web stranice.

3. Ikonica Zaustavi (Stop) zaustavlja učitavanje i prebacivanje Webstranice na lokalni računar.

4. Ikonica Osveži (Refresh) ponovo šalje zahtev za Web stranicomčija jeInternet adresa već ukucana. U slučaju prenosa i prikaza nekihWeb stranica pojedini elementi nekada ne budu prikazani.Klikom na ikonu Refresh, ponovo se šalje zahtev Web serveru zaponovni prikaz istih informacija.

5. Ikonica koja označava Početnu stranicu (Home page) otvarastranicu koja će se uvek prva otvoriti u pretraživaču kada gapokrenete.

MOODLE SISTEM – PODRŠKAELEKTRONSKOM UČENJU

Osnove elektronskog učenja

Elektronsko učenje (E-learning) je proces sticanja znanja putemInterneta uz korišćenje računarskih aplikacija i okruženja u procesuučenja. Ovo učenje se odvija pomoću računara, putem Web-a, udigitalnim učionicama, i slično. Sadržaji su uglavnom u digitalnomobliku i prenose se preko Interneta, intraneta, audio i video zapisa,televizije i optičkih diskova (CD, DVD,…).

Uporedo sa favorizovanjem znanja kao najvažnijeg globalnog resursaza budućnost, u poslednjoj deceniji je intenzivno rađeno nausavršavanju i proširenju svih oblika elektronske podrške obrazovnomprocesu. Pored korišćenja novih tehnologija u unapređenju klasičnenastave, razvijano je tzv. učenje na daljinu, sa osnovnim ciljevima da seuspostavi fleksibilnija infrastruktura, a time i dostupnost ovog oblikaučenja svakom studentu, da se podigne opšti nivo digitalne pismenostiakademske populacije i razvije visokokvalitetni obrazovni sadržaj. Ovezahteve najoptimalnije ispunjavajuWeb bazirani E-Learning kursevi, koji danas čine skoro 80% ukupnogbrojaobrazovnih kurseva na daljinu. E-learning kursevi vam daju mogućnostda Vaše vreme planirate efikasnije, pošto on-line materijalima za učenjemožete pristupiti u bilo koje doba dana i noći. Uz E-Learning računar jedostigao svoju stvarnu moć jer je postao sredstvo koje kontrolišestudent.


4

Kao podrška elektronskom učenju nastao je softverski paket Moodlekoji se koristi za izradu Internet kurseva i Web sajtova za nastavu. RečMoodle predstavlja skraćenicu za Modularno Objektno OrijentisanoDinamičko okruženje za učenje. Kreiran je kao Open Source softver,otvorenog izvornogkoda, sa GNU Public licencom. U osnovi to znači da je ovaj softverskipaket zaštićen autorskim pravima, ali da onaj ko ga koristi ima idodatnu slobodu.Na predmetu Elektrotehnički materijali i komponente organizovan jeonline kurs kao dodatna podrška tradicionalnom načinu održavanjanastave. Pomoću Moodle-a, na ovom kursu, studentima je dostupanmaterijal za učenje, obaveštenja koja putem foruma stižu na adresuelektronske pošte, kontakt i diskusija sa profesorom i saradnicima,provera znanja putem testova, i predavanja. Svrha ove laboratorijskevežbe je upoznavanje sa postupkom registracije za upotrebu Moodle-a uokviru našeg predmeta i postupka koji se generalno primenjuje za svekurseve u kojima ima elemenata elektronskog učenja.

Prijava na Moodle sistem

U Web pretraživaču upišite adresu http://e-learn.viser.edu.rs/moodle/.Nakon potvrde adrese prikazuje se početna stranica Moodle-a (slika1.1)

Na početnoj stranici Moodle sistema prikazani su sledeći blokovi:

http://e-learn.viser.edu.rs/moodle/


5

• Kategorije kurseva: Prikazuju se svi kursevi koji su podržaniovim sistemom i organizovani su po godinama studija.

• Prijava: Ovaj blok se sastoji od dva polja: korisničko ime ilozinka. Korisničko ime i lozinku za prijavu na Moodle sistemdobijate u papirnoj formi od sekretara studijskog programa ili odsaradnika na vežbama.

• Najnovije vesti: U ovom bloku se vide vesti koje postavlja glavniadministrator Moodle sistema.

• Aktivni korisnici: U ovom bloku se vidi spisak svih prijavljenihkorisnika na sistem.

• Glavni meni: Ovaj blok se nalazi na levoj strani i obuhvatadodatne blokove Novosti i Kategorije kurseva. Kursevi mogu bitiorganizovani u tematske kategorije (Prva godina, Drugagodina...). Klikom na kategoriju dobijate listu kurseva tekategorije.

Slika 1.1 Početna stranica Moodle sistema

Nazivi kurseva predstavljaju linkove (veze) (slika 1.2) . Klikom naodgovarajući link (naziv kursa) i unosom odgovarajuće pristupnelozinke (slika 1.3), korisnik se prijavljuje i postaje student izabranogkursa.


6

Slika 1.2 Stranica predmeta

Slika 1.3 Prijava (upis) na kurs

Lozinku za upis na kurs dobijate od predmetnog profesora ili saradnika.Kada ste je uneli i kliknuli na upiši me na ovaj kurs postali ste učesnikkursa i više ne morate da je koristite.

Aktiviranje naloga na Moodle sistemuZa prijavu i prvi pristup kursu Elektrotehnički materijali i komponente,u bloku Prijava (sa desne strane) unesite korisničko ime i lozinku ikliknite na dugme Prijava. (slika 1.4)

Slika 1.4 Prijava na Moodle system


7

Prikazuje se stranica za popunjavanje opštih informacija koje treba davam omogući kompletno kreiranja naloga na ovom sistemu. Da bimogli da aktivirate nalog u Moodle-u, prvo morate da upišete važeću iaktivnu besplatnu adresue-pošte (e-mail). Izmenu ili upis informacija o sebi (između ostalog inavođenje aktivne adrese e-pošte) vršite u okviru podešavanja svogkorisničkog profila.

Podešavanje korisničkog profila

Podešavanje vašeg korisničkog profila omogućava vam da dodate nekeosnovne informacije o sebi (interesovanja, hobi), da postavite vašusliku, da možete u svakom trenutku da promenite vašu adresu e-pošte ipostavite važeću i aktivnu.

Za pristup profilu potrebno je da kliknete na vaše ime i prezime koje jeu formi linka ka stranici koja predstavlja vaš profil, a nalazi se ugornjem desnom uglu. Otvara se stranica za uređivanje profilaprikazana na slici 1.5.

Slika 1.5 Uređivanje korisničkog profilaNa slici 1.5 možete videti više kartica koje vam omogućavaju izmenu idopunu nekih informacija kao i pregled vaših aktivnosti na kursu.Kartica Uređivanje profila će se automatski otvoriti kada se prvi putprijavite na sistem, jer sistem od vas traži da unesete važeću i aktivnuadresu e-pošte na koju će poslati poruku za aktiviranje vašeg naloga.

U okviru kartice Uređivanje profila pored nekih polja stoji crvenazvezdica što znači da moraju obavezno biti popunjena, a polja poredkojih stoji zelena zvezdica ne moraju biti obavezno popunjena. Jednood najbitnijih polja kartice Uređivanje profila je svakako polje Adresae-pošte (slika 1.6).


8

Slika 1.6.a Ažuriranje profila

• Unesite aktivnu adresu e-pošte.• Prikaz adrese e-pošte: Dozvoli jedino drugim polaznicima kursa

(studentima i predavacu) da vide moju adresu e-pošte.• Adresa e-pošte je aktivirana: Ova adresa e-pošte je dostupna.• Mesto: Beograd (vaše mesto stanovanja)• Izaberite državu: Srbija• Vremenska zona: Lokalno vreme server• Preferirani jezik: Srpski• Opis: u ovo tekstualno polje morate uneti informacije o sebi.

Slika 1. 6.b Ažuriranje profila


9

• Slika: omogućava postavljanje vaše fotogafije. Format fajla trebada bude jpg, a dimenzije slike ne bi trebalo da su veće od 100 x100 piksela.

• Kada ste podesili i popunili sva polja kliknite na dugmeAžuriraj profil.

Ažuriranjem profila, Moodle sistem šalje aktivacioni link na vašu adresue-pošte koju ste upisali.

• Otvorite vašu nalog e-pošte pomocu Web pretraživaca.• Ukoliko ste dobili poruku sa nazivom Admin User otvorite je.• Kliknite na aktivacioni link u vašem Inbox-u (može se naći i u

Spam ili Junk)• Nakon aktiviranja linka za aktivaciju naloga, otvora se stranica

Moodle-a za ponovni pristup sistemu.• Izaberite kurs Elektrotehnički materijali i komponente (slika 1.7)

Slika 1.7 Pocetna stranica prijavljenog polaznika kursa

Pri prvom pristupu kursu potrebno je da unesete i identifikacionu lozinkukursa koju dobijate od saradnika ili profesora (slika 1.8)


10

Slika 1.8 Unos identifikacione lozinke za učlanjenje na kurs

Nakon unošenja identifikacione lozinke kursa otvara se stranica kursa(slika 1.9).

Slika1.9 Početna stranica kursa

Okruženje Moodle sistemaPri upoznavanju sa izgledom i navigacijom samog kursa, biće detaljnijeopisani samo neki od najvažnijih elemenata, dok će opis elemenata kojise ređe koriste biti izostavljen. Na samom vrhu stranice, u gornjem levomuglu, nalazi se naslov ili naziv kursa. Na desnoj strani, na vrhu stranice


11

možete videti da li ste prijavljeni i pod kojim korisničkim imenom, aimate i mogucnost da se odjavite klikom na link Odjava (Logout)

Središnji deo stranice je namenjen resursima koje profesor ili saradnicipostavljaju u okviru stranice predmeta i organizovan je u sekcije ili teme.

Osnovno kretanje i navigacija na stranici kursaPostoji nekoliko načina za kretanje po stranici kursa. Odmah ispod nazivakursanalazi se linijski navigacioni meni kao na slici 1.10

Slika 1.10

Klikom na pojedine delove linijskog tekstualnog menija postiže sesledece:

• e-learn: vraća vas na početnu stranicu Moodle sajta• EMK_09: dobijate početnu stranicu kursa Elektrotehnički

materijali i komponente• Lekcije: dobijate spisak postavljenih lekcija

TemeTeme su prepoznatljive u središnjem delu stranice kursa. Unutar tema,profesor ostavlja aktivnosti i resurse tj. nastavni sadržaj kursa. Izgled ovekolone može varirati u zavisnosti od želja i preferenci nastavnika kojikreira materijal. Na vrhu se može naći broj teme, naziv (naslov poglavlja)(slika 1.11).

Slika 1.11


12

Ako želite prikaz jedne teme na stranici u jednom trenutku kliknite namali kvadratić koji imate na desnoj strani bloka teme. Nakon tog klikapogled na istu temu izgleda skoro identicno, ali su ostale teme nevidljive.Da ostale teme ponovo učinite vidljivim morate kliknuti na dvostrukikvadratić u gornjem desnom uglu teme.U slučaju da ponovo želiteprikazati sve teme onda kliknete na dvostruki kvadratić koji će sepojaviti na tom mestu. Ovo omogućava jednostavniji pristup određenojtemi u slučajevima kada imate kurs sa velikim brojem tema (slika 1.12)

Slika 1.12 Prikaz svih tema na stranici

Blokovi funkcija

Blokovi su delovi teksta na ekranu koji su ograničeni kvadratnimokvirom. Oni se nalaze sa leve ili desne strane tematskog dela stranice iimaju različite funkcionalnosti koje su opisane u nastavku teksta.

Korisnici sajta - učesnici na kursuOvaj blok sadrži linkove na učesnike kursa i na deo koji vam omogućavauredivanje svog korisničkog profila. Ukoliko su korisnici sajta, od strane


13

nastavnika, podeljeni u neke grupe onda se ovde može videti i link“Grupe” (slika 1.13).

Slika 1.13

Korisnici koji su “online”Ovaj blok prikazuje učesnike kursa koji su trenutno ili koji su bilinedavno online(slika 1.14).

Slika 1.14 Korisnici koji su online

Aktivnosti i resursiOvaj blok sadrži linkove na sve aktivnosti i resurse koji postoje u okvirukursa. Ikonica (sliciča) koja se nalazi sa leve strane teksta je različita zasvaki tip resursa i pomaže lakšem snalaženju na samom kursu.

Slika 1.15 Aktivnosti i resursi

Pretraga forumaOvaj blok omogućava pretraživanje svih foruma na kursu. Forumi suspecifični tipovi nastavnog sadržaja i aktivnosti. Za pretraživanje jedovoljno kliknuti na polje za upis teksta, upisati tekst koji želite naći ipritisnuti Enter ili kliknuti mišem na dugme Dalje.


14

Slika 1.16 Pretraga foruma

AdministracijaAdministracija se odnosi na pregled ocena, mogućnost izmene šifrekorisnika uz opciju da se ispišete sa kursa.

Slika 1.17 AdministracijaMoji kurseviU ovom bloku su prikazani kursevi na koje ste upisani kao učesnik. Udonjem delu je link na sve kurseve koji vam omogucava da vidite listukurseva Moodle sajta.

Slika 1.18 Moji kursevi

Najnovije vestiU ovom delu je dat prikaz najnovijih vesti koje su objavljene kroz forumNovosti, sa datumom objave i imenom autora. Imate mogućnost daklikom na tekstualni link još... pročitate vest direktno na forumu Vesti iobaveštenja.


15

Slika 1.19 Najnovije vesti

KalendarU ovom delu se prikazuje kalendar. Klikom na datume koji su različiteboje dobijate informaciju o zakazanim aktivnostima u okviru izabranogkursa za taj dan.

Slika 1.20 Kalendar

Nedavne aktivnostiOvde su prikazane nedavne i tekuće aktivnosti koje su ujedno i linkovi nate aktivnosti.Takođe imate opciju pregleda svih aktivnosti na kursu. Broj i


16

način prikaza aktivnosti može varirati od kursa do kursa i podešava se uskladu sa potrebama nastavnika.

Slika 1.21 Nedavne aktivnosti

Predstojeći događajiU ovom delu date su one aktivnosti koje se prema kalendaru pojavljujuprve. Ovajmodul je povezan sa Kalendarom tako da klikom na linkove u ovommodulu prikazujete Kalendar sa svim dogadajima i mogućnošcu kreiranjanovih događaja. Broj događaja i period koji je prikazan može varirati idefinisan je od strane nastavnika.

Slika 1.22 Predstojeći događaji

Rad sa testovimaMoodle sistem omogućava korisnicima i proveru znanja učesnika kursakroz online testiranje. Na kursu Elektrotehnički materijali i komponente,


17

studenti proveravaju svoje znanje vezano za predavanje koje se sluša tesedmice. Pristup izabranom testu vrši se klikom na naziv testa u okvirutematskeceline nakon cega se otvara Web stranica kao na slici 1.23. Prilikomotvaranja testa na prvoj strain pojaviće se informacije vezane za test.

• Broj pokušaja• Vremensko ograničenje• Metod ocenjivanja• Vreme trajanja testa• Opšte karakteristike testa i informacije samog testa (svrha)

Slika 1.23

Student zapocne test klikom na dugme Zapocni test, i pre nego što dobijeprikazpitanja Moodle sistem ga obaveštava o dozvoljenom broju pokušaja zarešavanje testa. Kada student označi odgovore koje smatra da su tačni, dabi završio test i dobio povratne informacije od sistema, potrebno je daklikne na dugme Predaj sve odgovore i završi test koje je označeno naslici 1.24

Slika 1.24

Kada student završi test, prikazuje mu se Web stranica sa povratniminformacijama o prolaznosti na testu kao i mogućnost da vidi gde jepogrešio.


18

U okviru testova, na Moodle sistemu, student može da dobije različitevrste pitanja,postavljena na različite načine, odnosno, sa mogućnošću odgovora narazličite načine i to:

• Tačno/Pogrešno pitanja (1.25)

Slika 1.25

• Pitanja sa sparivanjem (1.26)

Slika 1.26

• Pitanja sa jednim tačnim odgovorom (1.27)

Slika 1.27


19

• Pitanja sa više tačnih odgovora (1.28)

Slika1.28

• Pitanja sa upisom tačnog odgovora (1.29)

Slika 1.29


20


21

VEŽBA 2.

UVOD U LABORATORIJU

Vežba 2.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


22

Laboratorija 204

CILJ• Upoznavanje sa osnovnom mernom i pomoćnom opremom

RADNI PRIBOR1. Univerzalno podnožje2. Otpornička dekada3. Analogni multimetar4. Digitalni multimetar sa generatorom impulsa5. Laboratorijski izvor jednosmernog napona6. Dvostruki generator funkcija sa frekvencmetrom7. Osciloskop


23

OSNOVNE TEHNIČKE KARAKTERISTIKE LABORATORIJSKEOPREME

1. UNIVERZALNO PODNOŽJE

Univerzalna ploča za spajanje mernihi elektronskih šema.

Izvedeno je na samom kućištupodesivo napajanje od ±1 V do ±18V,fiksno napajanje +5 V i masa.

Raspored priključaka na univerzalnom podnožju (protobordu)


24

2. OTPORNIČKA DEKADA

Tehničke karakteristikex 10 Ω (Imax = 300mA)x 100 Ω (Imax = 100mA)x 1 k Ω (Imax = 30mA)x 10 k Ω (Imax = 10mA)x 100 k Ω (Imax = 3mA)

DECADE RESISTOR

3. ANALOGNI MULTIMETAR

Napon (merni opsezi za DC iAC):15V, 150V, 500V

Struja, DC:50mA, 250mA

Otpornost, merni opsezi:x10 Ω , x1k Ω

Decibel:-20dB do 56dB u svim opsezimazamerenje nazmeničnog napona

VOLTCRAFT A801


25

4. DIGITALNI MULTIMETAR SA GENERATOROM IMPULSA

Napon, merni opsezi:DC - 200mV, 2V, 20V,200V, 1000VAC - 200mV, 2V, 20V,200V, 750V

Struja, merni opsezi suisti za DC i AC:200μA, 2mA, 20mA,200mA, 20A

Otpornost, merniopsezi:200 Ω, 2k Ω, 20 k Ω,200 kΩ, 2 M Ω, 20 MΩ

Frekvencija, merniopsezi:2kHz, 20kHz, 200kHz,2MHz, 20MHz

Generatorpravougaonihimpulsa:1,25kHz, 2,5kHz,5kHz, 10kHz, 20kHz

Tranzistor hFE:NPN i PNP

Provera ispravnostidioda

MAXCOM MX-610


26

6. LABORATORIJSKI IZVOR JEDNOSMERNOG NAPONA I STRUJE

PS-2403-DMrežni napon .....220 VAC ±10%

Stabilnost napona pri varijaciji mrežnog napona +6/-10% ..... 0,05%

Promena napona pri maksimalnom opterećenju u CV režimu <30 mV .... 0,05%

Stabilnost struje pri varijaciji mrežnog napona +6/-10% ..... 0,05%

Promena struje pri maksimalnom opterećenju u CC režimu ..... <10 mA

Naizmenična komponenta ispravljenog napona (ripple) ..... 2 mVef

Radna temperatura ..... +5oC do + 40oC

Displej LCD sa 3-1/2 cifre: napon 0-40 V (0,1-41,5 V), rezolucija ..... 0,1 V

Struja 0-3A (0,01-3,15 A), rezolucija ..... 0,01A


27

7. DVOSTRUKI GENERATOR FUNKCIJA SAFREKVENCMETROM

DG2FGENERATOR 1Talasni oblici: sinusni, trougaoni, pravougaoniOpseg radne frekvencije: 0,1 Hz – 100 kHzOpseg izlaznog napona: 0 – 20 Vpp , 0 – 200 mVppOdnos impuls/pauza: 1/10 – 1/100 promenljivo, 1/1 fiksnoIzlazna impedansa: 50 Ω

GENERATOR 2Talasni oblici: sinusni, trougaoni, pravougaoniOpseg radne frekvencije: 0,1 Hz – 100 kHzOpseg izlaznog napona: 0 – 20 Vpp , 0 – 200 mVppOdnos impuls/pauza: 1/10 – 1/100 promenljivo, 1/1 fiksnoIzlazna impedansa: 50 ΩDC offset: 0 - ± 5 VTipovi modulacije: CAM, AM DSB, FM

BROJAČ (merenje frekvencije)Tačnost: 50 ppmMaksimalna frekvencija: > 20 MHzBroj cifara: 8 (na displeju 6)Rezolucija [Hz]: 0.1, 1, 10

BROJAČ (merenje perioda, trajanja impulsa i trajanja pauzeTačnost: 50 ppmMaksimalna dužina trajanja vremenskog intervala: 16.5 μsBroj cifara: 8 (na displeju 6)Rezolucija: 1 μsMaksimalna frekvencija: > 20 MHzBroj cifara: 8 (na displeju 6)Rezolucija [Hz]: 0.1, 1, 10


28

8. OSCILOSKOP

CA 902Vertikalni otklon:

Dva kanala: CH1, CH2, ADD, DUAL

Frekventni opseg: 2xDC-20 MHz

Vertikalni otklon od 5 mV/div do 5 V/div sa korakom 1-2-5

Ulazna impedansa 1MΩ paralelno sa 25 pF

Maksimalni merni napon: 300 V (DC+AC)Tačnost ±3%.

Okidanje: Automatsko ili kontrolisano na prelaz (nezavisno od smera prelaza)

Izvori okidanja: CH1, CH2, LINE i EXT

Aktivan TV SYNC separator

Triger opseg : >25 Hz do 20 MHz.

Horizontalni otklon:

Tačnost ±3%, ±5% sa x10 uvećanjem

Vremenska baza: 0,2 µs/div do 0,2 s/div sa korakom 1-2-5.


29

VEŽBA 3.

OTPORNICI

Vežba 3.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


30

OTPORNICIOtpornik (eng. resistor) je dvopolna pasivna elektronska komponentakoja pruža otpor struji , stvarajući pritom pad napona između priključaka.Osnovna osobina otpornika je električni otpor. Prema Omovom zakonuelektrični otpor jednak je padu napona na otporniku podeljenom sajačinom struje koja protiče kroz otpornik. Drugim rečima, otpor jekonstanta srazmere između napona i struje otpornika. Otpornik se koristikao element električnih mreža i elektronskih uređaja.

Primena

• Ako je struja u kolu poznata, tada se otpornik koristi za stvaranjepoznate razlike potencijala proporcionalne toj struji. Obratno,ukoliko je poznata razlika potencijala između dve tačke u kolu,tada se otpornik može koristiti za stvaranje poznate strujeproporcionalne toj razlici potencijala.

• Ograničavanje struje. Postavljanjem otpornika u seriju s nekomdrugom komponentom, kao što je LE dioda(LED), struja kroz tukomponentu se ograničava na poznatu i dozvoljenu vrednost.

• Prigušivač (atenuator) je mreža dva ili više otpornika (deliteljnapona) koji služe za smanjenje napona signala.

• Linijski terminator je otpornik na kraju prenosne linije, konstruisankao završna impedansa (otpor čija vrednost otpora odgovara otporuostatka kola na koji je spojen) i time minimizira refleksiju signala.

Idealni otpornik

SI jedinica električnog otpora je 1 Ω (om). Komponenta ima otpor od 1 Ω(oma) ako napon od 1V (volt) na krajevima elementa daje struju od 1A(ampera), koja je ekvivalent toku od 1 C/s (kulona električnog naboja usekundi). Često se koriste i višekratnici kΩ (kiloom - 1000 oma) i MΩ(megaom - milion oma). Kod idealnog otpornika otpor ostaje konstantanbez obzira na dovedeni napon ili struju kroz element ili brzinu promenestruje. Iako stvarni otpornici ne mogu postići ovaj zahtev, oni suprojektovani da imaju male varijacije u električnom otporu kada supodvrgnuti tim promenama, ili promenama temperature ili ostalimfaktorima iz okoline.

Otpor provodnika Za izračunavanje otpora provodnika možemo koristitisledeći izraz:


31

gde je, R20 otpor na 20°C, ρ specifični električni otpor materijala od kogaje sačinjen provodnik, l dužina provodnika i A površina poprečnogpreseka provodnika.

Realni otpornik

Otpornik ima najveći radni napon i struju iznad koje se otpor možepromeniti (u nekom slučajevima i drastično) ili otpornik može biti fizičkioštećen (na primer može biti pregrejan ili može pregoreti). Iako nekiotpornici imaju određenu naponsku i strujnu klasu, većina se razvrstavaprema maksimalnoj snazi koja se određuje prema fizičkoj veličiniotpornika. Najčešće klase snage za ugljene i metal-film otpornike su 1/8W (vata), 1/4 W i 1/2 W. Otpornici izrađeni od metal-filmova i ugljenihfilmova su puno temperaturno, i zbog starenja, stabilniji od ugljenihotpornika. Veliki otpornici mogu disipirati više toplote jer imaju većupovršinu. Žičani i otpornici omotani keramikom se koriste kada se traživisoki razred snage. Realni otpornici unose i nešto induktiviteta i malukoličinu kapaciteta, koji menjaju dinamičke karakteristike realnogotpornika u odnosu na idealni otpornik. Otpornici su elementi čija sesvojstva menjaju s promenom temperature. Iako je promena otpora uodnosu na promenu temperature vrlo nelinearna, možemo jeaproksimisati sledećim izrazom:

gde je

Vrste otpornika

Fiksni otpornici

Neki otpornici su cilindrični, s aktivnim otpornim materijalom u sredini(maseni otpornik, više se ne koriste) ili na površini cilindra (film)otpornici, i vodljivih metalnih priključaka izvedenih uz osu cilindra nasvakoj strani. Koriste se ugljen-film i metal-film otpornici. Otpornicivelike snage dolaze u velikim pakovanjima projektovanim da efikasnodisipiraju toplinu. Otpornici za velike snage se obično izvode kao motani


32

otpornici. Otpornici u računarima su puno manji, obično izrađeni u SMDkućištima bez žičanih priključaka. Otpornici se ugrađuju u integrisanakola kao deo fabričkog postupka, koristeći činjenicu da poluprovodnikima otpornost i da se može koristiti kao otpornik.

Promenljivi otpornici

Promenljivi otpornik je otpornik čija se vrednost može namestitiokretanjem osovine ili pomicanjem klizača. Zovemo ih i potenciometri ilireostati i omogućuju da se otpor uređaja ručno menja. Reostati se koristeza sve otpornike iznad 1/2 W. Promenljivi otpornici mogu bitijednookretnog tipa ili višeokretnog tipa.Najčešći primeri:Reostat: promenljivi otpornik s dva priključka, jedan fiksni, a drugiklizni. Koristi se za velike struje.Potenciometar: najčešći tip promenljivog otpornika. Česta primena jekontrola jačine glasa u audio pojačavačima .

Ostali tipovi otpornika

Metal oksidni varistor (MOV) je specijalni tip otpornika koji menja svojotpor s porastom napona: vrlo veliki otpor na niskom naponu i vrlo maliotpor na visokim naponima. Radi kao prekidač. Obično se koristi kaozaštita energetskih sklopova od kratkog spoja ili odvodnik atmosferskogpražnjenja na uličnim svetiljkama, ili kao element za ograničavanjeporasta struje u induktivnim kolima.Termistor je temperaturno zavisan otpornik. Postoje dve vrste, arazlikuju se prema predznaku njihovog temperaturnog koeficijenta:PTC (Positive Temperature Coefficient) otpornik je otpornik spozitivnim temperaturnim koeficijentom. Kako raste temperatura tako sei otpor PTC povećava. PTC se često mogu naći u televizorima userijskom spoju s demagnetizirajućim zavojnicom gde se koriste zaosiguravanje kratkotrajnog strujnog udara kroz zavojnicu kada setelevizor uključuje.NTC (Negative Temperature Coefficient) otpornik je takođetemperaturno zavisan otpornik, ali s negativnim temperaturnimkoeficijentom. Kada se temperatura povećava otpor NTC-a pada. NTC sečesto koriste u jednostavnim temperaturnim detektorima i merniminstrumentima.


33

Tehnologija

Otpornici se obično proizvode namotavanjem metalne žice oko keramike,plastike, ili oko staklenog vlakna. Krajevi žica se zaleme na dva izvodakoji se nalaze na krajevima jezgre. Sklop se zaštiti slojem boje, plastikomili slojem emajla, pečenog na visokoj temperaturi. Žičani izvodi običnoimaju promer između 0.6 i 0.8 mm i presvučeni su zaštitinim slojem da seomogući lakše lemljenje.

Označavanje otpornika

Većina cilindričnih otpornika ima uzorak obojenih prstenova zaoznačavanje otpora. SMD otpornici imaju numerički uzorak. Kućišta suobično smeđa, plava, ili zelena, iako se povremeno mogu naći i boje kaotamnocrvena i tamnosiva.

Cilindrični otpornici sa 4 prstena

Identifikacija s 4 prstena u boji je najčešće korišteni način kodiranjavrednosti na svim otpornicima. Sastoji se od četiri prstena u boji, oko telaotpornika. Šema je jednostavna: prve dve boje su prve dve značajne cifrevrednosti otpornika, treća je množilac i četvrta je vrednost tolerancije.Svaka boja odgovara određenom broju.

Cilindrični otpornici sa 5 prstenova

Identifikacija s 5 prstenova se koristi kod otpornika s manjimtolerancijama (1%, 0.5%, 0.25% i 0.1%), za zapisivanje dodatne cifre.Prva tri prstena predstavljaju značajne cifre, četvrta je množilac, a peta jetolerancija.


34

Tabela standardnih EIA kodova boja

Boja 1.prsten 2.prsten 3.prsten(Množilac)

4.prsten(tolerancijaa)

5. prsten(temperaturnikoeficijent)

Crna 0 0 ×100

Smeđa 1 1 ×101 ±1% (F) 100 ppm/KCrvena 2 2 ×102 ±2% (G) 50 ppm/KNarandžasta 3 3 ×103 15 ppm/KŽuta 4 4 ×104 25 ppm/KZelena 5 5 ×105 ±0.5% (D)Plava 6 6 ×106 ±0.25% (C)Ljubičasta 7 7 ×107 ±0.1% (B)Siva 8 8 ×108 ±0.05% (A)Bela 9 9 ×109

Zlatna ×0.1 ±5% (J)Siva ×0.01 ±10% (K)Bez boje ±20% (M)

SMD otpornici

SMD (eng. Surface Mount Device) otpornici imaju ispisane numeričkevrednosti na isti način kao kod cilindričnih otpornika. SMD otpornici sastandardnim tolerancijama se označavaju trocifrenim kodom, u kom prvedve cifre predstavljaju prve dve značajne cifre vrednosti, dok je trećacifra potencija broja 10 (odnosno množilac). Na primer, 472 predstavlja47 (prve dve cifre) pomnoženo s deset na potenciju 2 (treća cifra), tj.47h10²=47h100=47000 oma. Precizni SMD otpornici se označavaju sčetverocifrenim kodom u kome su prve tri cifre ujedno i prve tri značajnecifre vrednosti, a četvrta cifra je stepen broja 10.


35

Industrijske oznake

Prema području radne temperature razlikujemo komercijalnu, industrijskui vojnu klasu komponenata.Komercijalna klasa: 0°C do 70°CIndustrijska klasa: -25°C do 85°CVojna klasa: -40°C do 125°C

Proračuni

Omov zakon

Odnos između napona, otpora i struje kroz element dat je jednostavnomformulom poznatom pod imenom Omov zakon:

gde je U napon na elementu u voltima, I je struja kroz element uamperima, i R je otpor u omima. Ako su U i I linearno povezani – tj. akoje R konstantan - na određenom području vrednosti, kažemo da jematerijal na tom području omski. Savršeni otpornik ima fiksnu vrednostotpora na svim frekvencijama i amplitudama napona ili struje.Superprovodni materijali na vrlo niskim temperaturama imaju otpor(praktično) jednak nuli. Izolatori (kao što su vazduh, dijamant, ili ostalineprovodni materijali) mogu imati ekstremno (ali ne beskonačno) visokotpor, koji se može probiti i tako desiti veliki protok struje.

Disipacija snage

Snaga disipacije (potrošene) na otporniku jednaka je naponu na otpornikupomnoženom sa strujom kroz otpornik:

Sva tri izraza su ekvivalentna, zadnja dva su izvedena iz prvogkorištenjem Omovog zakona. Ukupan iznos oslobođene toplotne energijeje integral snage po vremenu:

Ukoliko prosečna snaga disipacije premaši klasu snage otpornika najpredolazi do odstupanja otpora u odnosu na nominalnu vrednost, a kasnije ido uništenja (pregorevanja) zbog pregrevanja.


36

Redna i paralelna veza

Otpornici u paralelnoj vezi imaju osobinu da im je isti napon naizvodima. Izračunavanje ukupnog ekvivalentnog otpora (Req):

Zapis paralelne veze se u jednačinama može prikazati kao dve vertikalnelinije ||, čime se pojednostavljuje jednačina. Za dva otpornika,

Otpornici spojeni u red imaju osobinu da je struja kroz sve njih ista, alinapon na pojedinom otporniku može biti različit. Zbir napona jednak jeukupnom naponu. Određivanje ukupnog otpora:

Otpornička mreža, kombinacija paralelno i serijski vezanih otpornika, seponekad može rastaviti na manje delove koji su ili paralele ili serije.

Provodnost

Provodnost je recipročna vrednost otpora:

SI jedinica za električnu provodnost je 1 S (simens).

Otpornici snage ( snagaši )

Kada kroz otpornik teče struja, on se zagreva. Ako se pregreje dolazi dorazaranja otpornog materijala i uništenja otpornika. U elektronskimkolima najviše se koriste otpornici snage 1/4 W (njegovo telo je dugačkooko 6 mm) i 1/2 W (oko 9 mm). Proizvode se otpornici manjih snaga od1/8 W, i većih snaga od 1 W , 2 W, 5 W itd. Ako snaga na otporniku nijenapisana procenjujemo je po veličini otpornika – veće dimenzije znače iveću snagu. Umesto otpornika određene snage može da se koristi i


36






Provodnost






36






Provodnost






37

otpornik iste otpornosti i bilo koje veće snage, ali pošto je on veći to će seodraziti na dimenzije štampane ploče i na cenu uređaja (skuplji je).

Program Resistor Code(Grafički računar boja)

Program funkcioniše tako što se sa otpornika ( cilindrični otpornik sa 4prstena ) nepoznate vrednosti očitaju boje ( pogledati tabelu standardnihEIA kodova boja ) i ubace u program koji na ekranu izbacuje vrednostotpornika sa njegovom tolerancijom ( % ). Print Screen programa

1. unošenje očitanih boja sa otpornika, kako se boje unose tako semenjaju na crtežu

2. unošenje boje koja odredjuje toleranciju u procentima ( % )3. očitavanje vrednosti otpornika sa tolerancijom u procentima ( % )

Izmerene vrednosti otpornika sa vežbe


38

Program Resistor Color Code( može nam poslužiti za proveru rezultata )

Print Screen programa

1. Value: Duplim levim klikom mišem na ovu reč mozemo unetivrednost otpornika. Kako se unosi vrednost otpornika tako semenjaju boje na crtežu.

2. Reset levim klikom mišem na ovo dugme resetujemo vrednost kojusmo uneli i možemo uneti neku drugu vrednost otpornika.

3. Levim klikom mišem na strelice menjamo toleranciju unetevrednosti otpornika, a samim tim i boju na crtežu koja odgovara tojtoleranciji.


39

ZADATAK:

3.1. Odrabrati 20 otpornika i uneti njihove vrednosti u sledeću tabelu:

Rednibroj

I bojaI cifra

II bojaII cifra

III bojamnozilac

IV bojatolerancija

Vrednost( Ω )

Tolerancija( % )

Izmerenavrednost

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.


40

3.2. Podesiti na OTPORNIČKOJ DEKADI 10 različitih kombinacija iizmeriti vrednost tih otpornosti.

Rednibroj

X 10 X 100 X 1K X 10K X 100K Izmerenavrednost

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.


41

3.3. Odabrati dva otpornika sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu otpornost serijskog spoja ta dva otpornika i u tabelu unetisve navedene vrednosti.

Redni br. R1 R2 R1+R2(izračunato) R1+R2(izmereno)1.2.

3.4. Odabrati dva otpornika sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu otpornost paralelnog spoja ta dva kondenzatora i u tabeluuneti sve navedene vrednosti.

Redni br. R1 R2 R1llR2(izračunato) R1llR2(izmereno)1.2.

3.5. Odabrati tri otpornika sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu otpornost serijskog spoja jednog otpornika sa paralelnomvezom druga dva otpornika i u tabelu uneti sve navedene vrednosti.

Rednibr.

R1 R2 R3 R1+R2llR3(izračunato) R1+R2llR3(izmereno)

1.2.


42


43

VEŽBA 4.

PROŠIRENJE MERNOG OPSEGA

Vežba 4.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


44

PROŠIRENJE MERNOG OPSEGA POMOĆU SPOLJNJEGŠANTA

Merni opseg instrumenta može se proširiti rednim odnosno paralelnimvezivanjem spoljnih otpornika. Postupak će biti demonstriran na primeruampermetra.

Za merenje struja većih vrednosti, neophodno je paralelno saampermetrom vezati otpronik - šant kao što je prikazano na slici 1. Krozovako vezan šant proteći će veći deo struje čime se povećava merni opsegupotrebljenog ampermetra.

Slika 4.1. Paralelno vezivanje šanta sa ampermetrom

Ako je maksimalno dozvoljena struja kroz ampermetar IAmax, kroz strujnirazdelnik koji čine unutrašnja otpornost ampermetra i otpornost šanta je:

Iz prethodne jednakosti može se dobiti i izraz za izračunavanje potrebnevrednosti otpornosti šanta za zadatu maksimalnu vrednost struje:


45

Korišćenjem ampermetra je moguće meriti i napon, uz redno vezivanjeotpornika velike otpornosti, kao što je prikazano na slici 2.

Slika 4.2. Redno vezivanje otpornika sa ampermetrom

Iz jednačine kola dobija se izraz za maksimalnu vrednost napona koji semože meriti na ovaj način:

odakle je:

IAmax RARS


46

ZADATAK:

a) Proveriti da li raspoloživi ampermetar odgovara naznačenoj klasitačnosti.

b) Korišćenjem raspoloživog ampermetra i izborom ponuđenihotpornika realizovati ampermetre za tri strujna opsega, koja zadadežurni asistent. Realizovane ampermetre baždariti u po desetekvidistantnih tačaka unutar opsega.

c) Korišćenjem raspoloživog ampermetra i izborom ponuđenihotpornika realizovati voltmetre za tri naponska opsega, koja zadadežurni asistent. Realizovane voltmetre baždariti u po desetekvidistantnih tačaka unutar opsega.

Uputstvo za rad:

Na raspolaganju je generator, ampermetar i određen broj otpornikapoznatih otpornosti.

a) Na naponski generator vezati redno ispitivani ampermetar (bezšantova), etalonski ampermetar i potrošač. Menjati napongeneratora i beležiti odgovarajuća pokazivanja ampermetara (udeset tačaka). Klasa tačnosti instrumenta definiše se kao sa 100pomnožen količnik maksimalne (po apsolutnoj vrednosti) apsolutnegreške merenja i vrednosti opsega.

b) Na osnovu zadatih vrednosti opsega i poznatih parametarakorišćenog ampermetra, proračunati potrebne vrednosti šantova.Šantove vezati paralelno sa ampermetrom prema šemi sa slike 1. Nagenerator priključiti redno realizovani ampermetar, tačanampermetar i potrošač. Menjati napon generatora i beležitiodgovarajuća pokazivanja ampermetara (u deset tačaka).


47

Slika 1.

R.B. DC(V) R(Ω) IA1(mA) IA2(mA)123456789

10

100Ω

R


48

c) Na osnovu zadatih vrednosti opsega i poznatih parametarakorišćenog ampermetra, proračunati potrebne vrednosti otpornika.Otpornike vezati redno sa ampermetrom prema šemi sa slike 2. Nagenerator priključiti paralelno realizovani voltmetar i tačanvoltmetar. Menjati napon generatora i beležiti odgovarajućapokazivanja voltmetara (u deset tačaka).

Slika 2.

R.B. DC(V) R(Ω) IA(mA) UV(V)123456789

10

R

100Ω

V

A


49

VEŽBA 5.

KONDENZATORI

Vežba 5.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


50

KONDENZATORI

Kondenzatori čuvaju električnu energiju i blokiraju protok jednosmernestruje, dok propuštaju naizmeničnu struju. Kondenzatori imaju određenikapacitet i on se izražava u faradima. Jedan farad predstavlja ogromankapacitet, tako da se kapacitet većine kondenzatora izražava u manjimjedinicama: 1 mikrofarad (mF) = 10-6 farada (F) 1 pikofarad (pF) = 10-12

farada (F).Vrednost kapaciteta kondenzatora obično je napisana na telukondenzatora. Oznaka mF ili pF ne mora postojati. Kondenzatori manjegkapaciteta sa brojčanom oznakom u opsegu od 1 - 1000 su redapikofarada; kondenzatori većeg kapaciteta sa brojčanom oznakom uopsegu od .001 - 1000 su reda veličine mikrofarada. Elektrolitičkikondenzatori obezbeđuju veliki kapacitet u maloj zapremini tela. Njihovikrajevi su polarisani i stoga moraju u strujno kolo da se priključe uodgovarajućem smeru.Kondenzatori imaju dozvoljeni radni napon. On je obično napisan na telukondenzatora, ispod oznake za kapacitet. Dozvoljeni radni napon morabiti veći od najvećeg napona koji se može u normalnim uslovima pojavitiu strujnom kolu (obično napona napajanja uređaja).Napomena: Kondenzator može da čuva naelektrisanje dugo vremenanakon što je napajanje isključeno. Ovo naelektrisanje može biti opasno!Veliki elektrolitički kondenzatori napunjeni pod naponom od 5 do 10 Vmogu se isprazniti (rasteretiti) prespajanjem krajeva kondenzatorašrafcigerom. Kondenzatori koji su priključeni na visoki napon napunjenisu ogromnim količinama naelektrisanja. Ove kondenzatore treba pažljivoprazniti pomoću otpornika odgovarajuće otpornosti (koristite Omovzakon) prislonjenog između priključnih krajeva kondenzatora. Prilikomizvođenja ove operacije treba koristiti samo jednu ruku da ne bisteistovremeno dodirnuli oba kraja kondenzatora.

Važne primene kondenzatora:1. Uklanjanje neželjenih naponskih pikova bloka napajanja.

(Stavite kondenzator kapaciteta 0.01 - 0.1 mF između krajeva naponskogizvora koji napaja digitalna kola. Ovime sprečavate neželjena okidanjadigitalnih kola.)

2. Glačanje ispravljenog naizmeničnog napona u stabilanjednosmerni napon. (Stavite kondenzator kapaciteta 100 - 10000 mFizmeđu izlaznih krajeva ispravljača.)

3. Blokiranje jednosmernog signala i propuštanje naizmeničnog


51

signala.4. Odvođenje naizmeničnog signala na masu.5. Filtriranje neželjenih delova varirajućeg signala.6. Integriranje varirajućeg signala u odgovarajućoj sprezi sa

otpornikom.

7. Diferenciranje varirajućeg signala u odgovarajućoj sprezi saotpornikom.

8. Obavljanje vremenskih funkcija.

Kondenzator se brzo puni ... zatim se sporo prazni preko otpornikaR.

9. Čuvanje (držanje) naelektrisanja da bi držao tranzistor uuključenom (zatvorenom) ili isključenom (otvorenom) stanju.

10. Držanje naelektrisanja da bi ga oslobodio preko elektronskecevi ili svetlosne diode u obliku brzog i snažnog impulsa.


52

ZADATAK:5.1. Odrabrati 20 kondenzatora i uneti njihove vrednosti u sledećutabelu:

Rednibroj I cifra II cifra

III ciframnožilac

Vrednost( nF)

Izmerenavrednost

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.


53

5.2. Odabrati dva kondenzatora sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu kapacitivnost serijskog spoja ta dva kondenzatora i u tabeluuneti sve navedene vrednosti.

Redni br. C1 C2 C1+C2(izračunato) C1+C2(izmereno)1.2.

5.3. Odabrati dva kondenzatora sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu kapacitivnost paralelnog spoja ta dva kondenzatora i utabelu uneti sve navedene vrednosti.

Redni br. C1 C2 C1llC2(izračunato) C1llC2(izmereno)1.2.

5.4. Odabrati tri kondenzatora sa proizvoljnim vrednostima, izmeritiekvivalentnu kapacitivnost serijskog spoja jednog kondenzatota saparalelnom vezom druga dva kondenzatora i u tabelu uneti sve navedenevrednosti.

Rednibr.

C1 C2 C3 C1+C2llC3(izračunato) C1+C2llC3(izmereno)

1.2.


54


55

VEŽBA 6.

DIODE

Vežba 6.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


56

DIODE

6.1. Obrazovanje PN spoja

Poluprovodnik može da bude tako obrađen da mu jedan deo bude P-tipa,a drugi N-tipa. Ovako se dobije PN spoj. U oblasti P-tipa šupljine činepokretni oblik elektriciteta. U N-oblasti elektroni čine pokretni deoelektriciteta.

Slika 6.1. PN spoj

Koncentracija šupljina u P oblasti je znatno veća nego u N oblasti, pa seone difuzno kreću iz P u N oblast. Posle ulaska u N oblast one serekombinuju sa slobodnim elektronima, pa se od njih dobiju neutralni


56

DIODE



Slika 6.1. PN spoj



56

DIODE



Slika 6.1. PN spoj



57

atomi. Zbog toga u neposrednoj blizini P oblasti, u N oblasti, nemaslobodnih elektrona pa se tu nalaze nekompenzovani nepokretni pozitivnijoni.Slično se dešava i sa elektronima. Elektroni su slobodni i pokretni nosiociu N oblasti. I oni se difuzno kreću prema P oblasti gde se rekombinuju sašupljinama, pa se i ovde dobiju neutralni atomi. U neposrednoj blizinu Noblasti, u P oblasti, nema slobodnih šupljina, pa se tu nalazenekompenzovani nepokretni negativni joni.Nekompenzovani joni (i pozitivni i negativni) nazivaju se prostornonaelektrisanje. Ovo naelektrisanje se nalazi u neposrednoj blizini dodira Pi N oblasti. Raspodela elektriciteta koji potiče od prostornognaelektrisanja, prikazan je na prvom grafiku.Vidi se da je leva strana dodira P i N oblasti zbog viška negativnogelektriciteta na negativnom potencijalu, a desna, zbog viška pozitivnogelektriciteta, na pozitivnom potencijalu. To vidimo na trećem grafiku.Električno polje je uvek usmereno od pozitivnog potencijala kanegativnom (od N ka P oblasti). Zbog toga što je usmereno suprotno odpozitivnog smera x-ose, polje je negativno. Najjače je na mestu spoja, jerje na tom mestu najveća promena potencijala.Električno polje je prikazano na drugom grafiku.

2. Direktno i inverzno polarisani PN spoj

Kod direktne polarizacije koristi se spoljni izvor, čiji je pozitivni pol

priključen na P, a negativan na N oblast.

Slika 6.2. – Direktno polarisani PN spoj

Kod inverzne polarizacije koristi se spoljni izvor čiji je pozitivan polspojen sa N, a negativan sa P oblasti.


58

Slika 6.3. – Inverzno polarisani PN spoj

6.3. Proboj PN spoja

PN spoj može biti probijen pri direktnoj i inverznoj polarizaciji.

TOPLOTNI PROBOJNeka je na PN spoj priključen inverzni napon, koji je suviše visok. Zbogvisokog inverznog napona teče inverzna struja kroz PN spoj. Ona izazivadodatno zagrevanje PN spoja jer je napon na njemu visok. Zbog dodatnogzagrevanja povećava se broj parova elektron-šupljina, odnosno povećavase inverzna struja.

Ove pojave se međusobno potpomažu, pa stalno raste temperatura PNspoja. Kada temperatura pređe dozvoljenu granicu, dolazi do razaranjaPN spoja. Ovakav toplotni proboj se javlja kod germanijumskih dioda.

LAVINSKI PROBOJNastaje kod inverzne polarizacije PN spoja. Na sobnoj temperaturi upoluprovodniku postoje slobodnim elektroni. Kod povišenog inverznognapona ovi slobodni elektroni se ubrzavaju u smeru suprotnom od smeraelektričnog polja. Ubrzani elektroni udaraju u atome i predaju imenergiju. Primljena energija u atomu izaziva oslobađanje više novihelektrona, koji se takođe kreću pod dejstvom istog električnog polja.Oslobođeni elektroni se ubrzavaju i sudaraju sa novim atomima iproizvode još više slobodnih elektrona. Vidimo da broj slobodnihelektrona stalno raste što podseća na lavinu. Ova “lavina” izazivapovećanje struje, što može da izazove razaranje PN spoja.


58








58








59

CENEROV PROBOJOvaj proboj se dešava kod poluprovodnika sa velikom koncentracijomprimesa. Zbog velike koncentracije primesa kristalna struktura nijeravnomerna, pa električno polje lako izvlači elektrone iz atoma.Povišavanjem inverznog napona PN spoja iznad određene graniceinverzna struja naglo raste. Mehanizam proboja je relativno lakoobjasniti. Suviše visoki inverzno priključeni napon stvara unutarpoluprovodnika jako električno polje, koje nasilno izvlači elektrone izatoma i potiskuje ih u smeru suprotnom od smera polja. Ovi usmerenielektroni čine struju proboja. Ako poluprovodnik ima više primesa postojiviše mogućnosti izvlačenja elektrona iz atoma i probojni napon je niži.Cenerov proboj se javlja do oko 5V. Od 5V do 8V proboj je kombinacijaCenerovog i lavinskog, a iznad 8V je lavinski proboj.Inverzni probojni napon se smanjuje sa povišenjem temperature do oko5,5V. Na oko 5,5V probojni napon ne zavisi od promene temperature , aiznad ove granice raste sa porastom temperature.

6.4. Diode, snimanje karakteristika i proizvodnja

Dioda je elektronska komponenta koja dozvoljava protok električne strujeu jednom smeru bez otpora (ili uz veoma mali otpor) dok u suprotnomsmeru predstavlja beskonačan (ili bar veoma veliki) otpor. Zato se zadiodu kaže da postoji provodni i neprovodni smer. Može se smatrati da zaproticanje struje u provodnom smeru dioda ima otpornost koliko i žicaprovodnika (nula), a za neprovodni smer se može posmatrati kao prekidprovodnika (beskonačno). Poluprovodnički PN spoj sa metalnimpriključcima predstavlja poluprovodnički element – diodu. Priključak Poblasti se naziva anoda i obeležava se sa “A”, a priključak N oblasti senaziva katoda i obeležava se sa “K”. Na simbolu diode se odmah vidi ukojem smeru teče struja – od anode ka katodi.

Slika 6.4. – Simbol diode


59






59






60

Snimanje karakteristika diode u direktnom smeru se obavlja pomoću kolana slici 6.5.

Slika 6.5 – Šema za snimanje karakteristike diode u direktnom smeru

E je izvor jednosmernog napona (10V, a može biti i niži). Otpornik R štitielemente kola od pregorevanja (1000 Ohm). Struja kroz diodu se merimiliampermetrom, a napon isključivo digitalnim voltmetrom. Menjanjenapona se vrši pomoću potenciometra P.

Slika 6.6 – Snimanje karakteristike diode u inverznom smeru


61

Snimanje karakteristika u inverznom smeru se ne izvodi za silicijumskediode, jer je struja veoma mala. Kod germanijumskih dioda inverznastruja može biti znatna, do 1000 puta veća nego kod silicijumskih.Prag provođenja kod silicijumskih dioda je oko 0,6V, a kodgermanijumskih oko 0,2V.

Slika 6.7. – Karakteristika diode


62

Polutalasni ispravljač

U polutalasnom ispravljanju samo se pozitivna ili samo negativnapoluperioda naizmeničnog napona propušta kroz ispravljač, što zavisi odpolarizacije diode. Time se na izlazu dobija svaka druga poluperioda sanultom vrednošću između. Ovakav tip ispravljača se koristi kada se želiušteda na materijalu. Mana mu je što otežava filtriranje, pa se stogaprimenjuje samo za izuzetno male snage potrošača, kojima ne smetatalasast napon.

ZADATAK:

6.1. Sastaviti šemu prema sledećoj slici. Pratiti na dvokanalnomosciloskopu signale sa generatora signala i na diodi. Ucrtatisignale u oscilogram. Odrediti minimalnu vrednost napona sageneratora signala za koju dioda počinje da provodi.

AC

100Ω


62



ZADATAK:


AC

100Ω


62



ZADATAK:


AC

100Ω


63

Ispravljač sa Grecovim spojem

Ovo je punotalasni ispravljač. Kod ovog ispravljača, u svakojpoluperiodi, uvek provode po dve diode.

Dioda upotrebljena u Grecovom spoju treba da ima maksimalnunominalnu struju veću od najveće očekivane struje potrošača i probojninapon veći od maksimalne amplitude napona na sekundarutransformatora. U odnosu na prethodni tip ispravljača, Grecov spoj imabrojne prednosti jer koristi transformator sa dvostruko manje navojaka nasekundaru i diode sa dvostruko manjim probojnim naponom. Mana jeupotreba četiri diode, ne zbog utroška materijala, već zbog dvostrukovećeg pada napona na diodama i veće disipacije snage, odnosnozagrevanja. To je pogotovu nepovoljno kada se generišu malijednosmerni naponi, jer se koeficijent korisnog dejstva ispravljača veomasmanjuje.

Izvedba Grecovog spoja preko diskretnih komponenti. Srebrni prstenovina diodama predstavljaju katode.

Prema konvecniji o toku struje koju je uveo još Bendžamin Frenklin ikoju danas koristi većina inženjera, uzima se da struja kroz provodnik odpozitivnog ka negativnom polu (takozvani tehnički ili pretpostavljenismjer). U stvarnosti, slobodni elektroni u provodniku se skoro uvek krećuod negativnog ka pozitivnom polu. Međutim, za većinu primera u


63







63







64

elektrotehnici, potpuno je nevažan smer toka struje. Objašnjenje dolesledi Frenklinovu konvenciju.

Rad Grecovog mosta u pozitivnoj poluperiodi (levo)i negativnoj poluperiodi (desno)

U pozitivnoj poluperiodi, levi priključak mosta je na višem potencijalu odpriključka na desnom kraju mosta, tj. napon (razlika potencijala) gledanod levog priključka ka desnom je pozitivan. Gornja leva dioda je direktnopolarisana, pa provodi struju, dok je donja leva dioda inverzo polarisana,pa ne dozvoljava proticanje struje kroz nju. Gornja desna dioda jeinverzno polarisana, pa ne dozvoljava elektronima prolaz kroz nju. Strujaje prinuđena da teče iz priključka označenog sa „+“ i da se vrati u Grecovspoj kroz priključak označen sa „-“. Kako je donja leva dioda, invernopolarisana, jedini put za struju je kroz donju desnu diodu nazad u izvor. Unegativnoj poluperiodi, levi priljučak mosta je na nižem potencijalu odpriključka na desnom kraju mosta, tj. napon gledan od levog priključkaka desnom je negativan. Sad je gornja desna dioda direktno polarisana, paprovodi struju, dok je donja desna dioda inverzo polarisana, pa nedozvoljava proticanje struje kroz nju. Gornja leva dioda je inverznopolarisana, pa ne dozvoljava elektronima prolaz kroz nju. Struja je opetprinuđena da teče iz priključka označenog sa „+“ i da se vrati u Grecovspoj kroz priključak označen sa „-“. Kako sada je donja desna diodainverno polarisana, jedini put za struju je kroz donju levu diodu nazad uizvor. Struja u levoj strani mreže naizmenična, a u desnom ispravljena. Uoba slučaja (u i pozitivnoj i u negativnoj poluperiodi), gornji priključak(označen sa +) ostaje na višem potencijalu, dok onaj donji (označen sa -)na nižem potencijalu. Ovo je tačno bez obzira da li je ulaz (levi) krajnaizmeničan ili jednosmeran, pa se ovo kolo ne koristi da se odnaizmeničnog dobije jednosmerni napon, već da se uvede zaštita opremeod negativnog polariteta, npar kada se baterije postave naopačke ili seobrne smer priljučaka sa jednosmernog izvora.

Pre nego što su intregisana kola bila dostupna, Grecov spoj se pravio odzasebnih dioda. Od 1950ih, Grecov spoj je dostupan u manjimpojedinačnim kućištima sa četiri priključka za različite naponske i strujnenivoe.


64






64






65

6.2. Sastaviti šemu prema sledećoj slici. Pratiti na dvokanalnomosciloskopu signale sa generatora signala i između tačaka A i B.Ucrtati signale u oscilogram. Odrediti minimalnu vrednostnapona sa generatora signala za koju Grecov spoj počinje daprovodi.

A B

100Ω


66


67

VEŽBA 7.

LED DIODE I OPTIČKI KABLOVI

Vežba 7.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


68

LED DIODE

LED dioda odnosno svetleća dioda (LED- Light Emiting Diode) jeposebna vrsta poluprovodničke diode koja emituje svetlost kada jepropusno polarisana odnosno kada kroz nju protiče struja. Fotoni svetlase emituju prilikom rekombinacije para elektron – šupljina. Takvosvojstvo imaju poluvodonici, galijum-fosfid (GaP), galijum-arsenid(GaAs), galijum-nitrit (GaN), galijum-arsenid-fosfid (GaAsP), cink-selenid (ZnSe), dijamant (C), aluminijum-nitrid (AlN), safir ( 2 3Al O),

silicijum-karbid (SiC), itd.

U kasnom devetnaestom veku, Henri Raund iz Markoni Labsa je prviuvideo da poluprovodničke diode mogu emitovati svetlost. Rus OlegVladimirovič Losev nezavisno pravi prvu LED diodu sredinomdvadesetih godina prošlog veka; njegovo istraživanje, iako je objavljeno uruskim, nemačkim i britanskim naučnim žurnalima, biva ignorisano.1955.godine, Rubin Braunstin iz američke radio korporacije prvi je daoizveštaje o infracrvenoj emisiji svetlosti galijum-arsenida (GaAs).Naučnici Teksas Instrumentsa, Bob Bajard i Gari Pitman, 1961. godineotkrili su da galijum-arsenid emituje svetlost kada ima električne struje,nakon čega su dali patent na infrecrvenu diodu. Nik Holonjak Junior izDženeral Elektrika prvi je pronašao vidljivi spektar svetleće diode. Bojaemitovanog svetla zavisi od vrste poluprovodonika kao i od primesa unjemu, i varira od infracrvenog do ultraljubičastog svetla.

Postoje i trepćuće LED diode koje su iste kao standardne ali sadrže maličip koji ih podstiče da trepću, uglavnom u periodu od jedne sekunde.Ovaj tip LED dioda uglavnom se pravi u crvenoj, žutoj ili zelenoj boji.


69

Većina trepćućih LED dioda je u jednoj boji, premda postoje i multikolortrepćuće LED diode.

LED dioda

LED Tehnologija

Kao i kod drugih dioda struja teče od P-strane, ili katode, ka N-strani, ilianodi, ali ne i u suprotnom smeru. Nosioci naelektrisanja elektroni išupljine teku sa elektroda sa različitim naponima. Kada elektron naiđe našupljinu, pada na niži energrtski nivo i oslobađa energiju u obliku fotona.

struktura LED diode

Radni parametri i efikasnost

Većina tipičnih LED dioda je napravljena da radi sa ne više od 30 – 60mW električne snage. 1999. godine Filips Lumileds izbacuje LED diodesposobne da se bezprekidno upotrebljavaju sa snagom od 1 W. Ove diodesu imale mnogo veće poluprovodničke kalupe da bi izdržale veliku snagu.Takođe, poluprovodnik je bio povezan sa metalnom pločicom zbogboljeg hlađenja.


69


LED dioda

LED Tehnologija


struktura LED diode




69


LED dioda

LED Tehnologija


struktura LED diode




70

Jedna od najvećih prednosti upotrebe LED dioda je njihova velikaefikasnost, merena kao odnos svetlosnog izlaza i ulazne snage. Bele LEDdiode brzo su preuzele primat nad inkadescentnim izvorima svetlosti.2002. godine Lumileds je napravio LED diodu od 5W sa efikasnošću od18-22 lumena po vatu. Poređenja radi, konvencionalna inkadescentnasijalica od 60 do 100 W proizvodi oko 15 lumena po vatu. Ipak trebaimati na umu da fluorescentne svetiljke proizvode do 100 lumena po vatu.

Prednosti i mane LED dioda

Neke od prednosti LED dioda su:• LED diode proizvode više svetlosti po vatu od inkadescentne

sijalice; ovo je korisno zbog štednje energije• LED diode mogu emitovati svetlost različitih boja bez upotrebe

kolor filtera koji zahtevaju tradicionalne sijalice, tako da ovoumanjuje inicijalne troškove

• LED diode mogu biti dizajnirane tako da im je svetlost preciznousmerena za razliku od fluorescentnih i inkadescentnih kojezahtevaju eksterni reflektor

• LED diode imaju veoma dukačak vek trajanja• LED diode se veoma brzo pale; tipična crvena LED dioda dostiše

pun sjaj u mikrosekundama a LED diode koje se koriste ukomunikacionim uređajima imaju još brže vreme odziva

• LED diode ne sadrže živu, kao kompaktne fluorescentne lampe

Nedostaci LED dioda:

• LED diode su trenutno skuplje nego konvencionalne svetlosnetehnologije

• rad LED dioda zavisi u mnogome od temperature sredine• LED diode moraju biti napojene tačnom strujom


71

LED diode

ZADATAK:7.1. Povezati ponuđene LED diode iz seta komponenti i obrazložiti kakose menja njihova jačina svetlosti i od čega zavisi.

ZAKLJUČAK:


72

OPTIČKI KABLOVI

PRENOS INFORMACIJA OPTIČKIM VLAKNOM

Svaki komunikacioni sistem se u osnovi sastoji od: IZVORA informacija

koje treba preneti, PRENOSNOG MEDIJUMA kroz koji se informacija

prenosi i KORISNIKA, kome su te informacije potrebne. PRENOSNI

MEDIJUM može biti slobodan prostor (radio prenos, govor, laserski

zrak), žica (telefon) ili optičko vlakno.

Tokom prenosa informacija najčešće nije u osnovnom obliku u kome se

proizvodi i konačno koristi, već je na odgovarajući način transformisana

za potrebe prenosa. PREDAJNIK (Transmitter) je sredstvo za

prilagođenje informacije prenosnom medijumu a PRIJEMNIK (Receiver)

sredstvo za njeno vraćanje u prvobitni ili neki drugi koristan oblik.

Verovatno jedini komunikacioni sistem kome odgovara blok šema na

prvoj gornjoj slici (bez predajnika i prijemnika) je direktan razgovor

osobe.

Svetlovodne ili fiberoptičke komunikacije se karakterišu svojim

prenosnim medijumom - optičkim vlaknom, svetlovodom ili "fiberom".


73

"Fiber" (fiber) je engleski izraz koji znači - "vlakno", i često se

nepravilno koristi u izrazima tipa - "fiberoptičko vlakno".

Osnovna uloga svetlovoda je da svetlost, koja se inače u slobodnom

prostoru prostire pravolinijski, vodi od predajnika do prijemnika

proizvoljnom putanjom uz što manje gubitke. Skretanje svetlosti unutar

optičkog vlakna je u stvari odbijanje o unutrašnje zidove vlakna.

Predajnik optičkog komunikacionog sistema je IZVOR SVETLOSTI

(Optical Source) čiji se intenzitet menja pod uticajem signala koji nosi

informaciju. U daleko najvećem broju slučajeva izvor se moduliše

digitalnim signalom tako što se svetlost jednostavno pali i gasi!

Najnapredniji predajnik u optičkim komunikacijama se suštinski ne

razlikuje od baterijske lampe kojom se šalje poruka Morzeovom (Morse)

azbukom!

Osnovni element prijemnika optičkog komunikacionog sistema je

FOTOOSETLjIVI ELEMENT (Photo-detector), kojim se promena

svetlosti pretvara u električni signal pogodan za dalju obradu. Uloga

prijemnika je, u principu i u praksi, da na izlazu da logičku npr. jedinicu

kad je izvor svetlosti u predajniku uključen i logičku nulu, kad je izvor

svetlosti ugašen.


74

ZADATAK:

7.2. Spojiti Generator signala sa osciloskopom pomoću optičkog kabla, ina oscilogramu ucrtati tri vrste signala koje ste generisali sa Generatorasignala.


75

VEŽBA 8.

TRANZISTORI

Vežba 8.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


76

Bipolarni tranzistori

Sama reč "tranzistor" nastala je sažimanjem reči TRANSfer-resISTOR,koje na engleskom jeziku znače "prenosna otpornost". Može se, spravom, reći da je elektronska revolucija započela pronalaskombipolarnih tranzistora 1947. godine. Do tada su se poluprovodnici koristilisamo za termistore, fotodiode i ispravljače. 1949. godine Šokli jepublikovao teoriju o radu poluprovodničkih dioda i bipolarnih tranzistorai od tog trenutka počinje nagli razvoj kako teorijskih istraživanja, tako iindustrijske proizvodnje ovih komponenata. Zahvaljujući intenzivnomnapretku tehnologije povećala se, znatno, pouzdanost, snaga, graničnaučestanost i primena bipolarnih tranzistora. Bipolarni tranzistor se sastojiod dva p-n spoja,. Međutim, naglašava se da ti p-n spojevi moraju dabudu u jednoj poluprovodničkoj komponenti - tranzistor se ne može,dakle, dobiti jednostavnim spajanjem dva p-n spoja (dve diode); osnovnosvojstvo tranzistora sastoji se baš u tome da između tih p-n spojevapostoji uzajamno dejstvo - strujom jednog spoja može se upravljati strujadrugog p-n spoja. U zavisnosti od toga koga je tipa srednja oblast, koja sezove baza, razlikuju se p-n-p (nadalje će se označavati sa PNP) i n-p-n(NPN) tranzistori. Oblast tranzistora iz koje se u bazu injektuju nosiocinaelektrisanja predstavlja emitor, a oblast u koju ekstrakcijom iz bazedolaze nosioci zove se kolektor.Bipolarni tranzistor je komponenta sa tri elektrode, koja posedujepojačavačko svojstvo u smislu da male promene signala izmedju ulazne ireferentne elektrode, dovode do velikih promena signala imeđu izlazne ireferentne elektrode. Konstrukcija tranzistora je izvedena tako što su dvakomada poluprovodnika istog tipa, koji se zovu emitor i kolektor, spojenapoluprovodnikom suprotnog tipa, koji se naziva baza. Kristalna rešetka jejedinstvena.Postoje dve vrste tranzistora:- PNP (P – emitor, N – baza, P – kolektor) i- NPN (N – emitor, P – baza, N kolektor),kao što pokazuje slika 8.1. Veza tranzistora sa okolinom se ostvarujepreko omskih kontakata metalpoluprovodnik za svaku elektrodu.


77

Slika 8.1. Konstrukcija i simbol tranzistora (a) NPN tipa, (b) PNP tipa.

Aktivni režim rada tranzistora

Pojačavačka svojstva tranzistora se izrazito ispoljavaju pri radu uaktivnom režimu, koji se postiže direktnom polarizacijom emitorskog iinverznom polarizacijom kolektorskog spoja.

Raspodela struja u tranzistoru

Rad tranzistora je odredjen njegovom konstrukcijom preko izborageometrije i koncentracije nečistoča sa jedne strane i polarizacijom krozpolaritet i intenzitet primenjenih napona, sa druge strane. S tim u vezi zatranzistor koji radi u aktivnom režimu izvršiće se analiza raspodele strujapod sledećim pretpostavkama: A. emitor je najjače dopiran, bazanajslabije, a kolektor jače od baze ali slabije od emitora; B. dužina bazedefinisana kao najbliže rastojanje izmedju emitorskog i kolektorskogspoja, je dovoljno mala. Smisao i opravdanost ovih pretpostavki će bitiobrazloženi kroz dalja izlaganja. Na slici 8.2. su pokazani struktura i tokslobodnih mosilaca naelektrisanja u tranzistoru. Spoj emitor-baza jedirektno polarisan, pa stoga propušta glavne nosioce. To su elektroni izemitora koncentracije nE , koji čine struju INE i šupljine iz bazekoncentracije pB , koje čine struju IPE .


78

Slika 8.2. Tok nosilaca i struje u bipolarnom tranzistoru polarizovanom za aktivnirežim rada

Zbir struja, koje ulaze i izlaze iz emitora, mora biti nula. Stoga, premausvojenom pozitivnom smeru na slici 8.2 ukupna emitorska struja imavrednost:

Strujno-naponska karakteristika tranzistora

Struje tranzistora su odredjene njegovom konstrukcijom i polaritetom iintenzitetom primenjenih napona. Ovi faktori diktiraju raspodelukoncentracija slobodnih nosilaca u tranzistoru, koja definiše njegovestrujno-naponske karakteristike. U tom smislu, na slici 8.3 jeisprekidanom linijom nacrtana raspodela koncentracija slobodnih nosilacanaelektrisanja u tranzistoru bez priključenih baterija za polarizaciju podpretpostavkom da je emitor dopiran najjače, a baza najslabije. Nivoisporednih nosilaca su odredjeni prema zakonu termodinamičke ravnoteže.Ako se tranzistor polariše, glavni nosioci prolaze kroz direktno polarisanemitorski spoj. Šupljine prelaze u emitor, a elektroni u bazu. Time se ubazi na ivici oblasti prostornog tovara na emitorskom spoju, stvarakoncentracija sporednih nosilaca:

Izračunata raspodela koncentracija slobodnih nosilaca u tranzistorudopušta izračunavanje zavisnosti kolektorske struje tranzistora od naponadirektne polarizacije spoja baza-emitor. Zanemarivanjem inverzne strujezasićenja, kolektorska struja se svodi na struju elektrona koji dolaze iz


79

emitora i prolaze kroz bazu. Njihov gradijent koncentracije je približnokonstantan:

Precizno gledano, ovaj gradijent nije konstantan jer je koncentracijasporednih nosilaca u bazi eksponencijalna zbog smanjenja njihovog brojausled rekombinacije.

Slika 8.3. Raspodela koncentracijaslobodnih nosilaca u tranzistoru koji radi uaktivnom režimu (puna linija) i slučaj bez polarizacije

Električni model tranzistora

Na osnovu izlaganja u prethodnom odeljku sledi da se, posmatranoizmedju kolektora i emitora, tranzistor može opisati strujnim izvorom kojije zavisan od vrednosti napona vBE između baze i emitora. Time seelektrično modelira prethodna formula.


80

Slika 8.4. Električni model NPN i PNP tranzistora za rad u aktivnom režimu.

Pri radu tranzistora u aktivnom režimu izmedju baze i emitora se nalazidirektno polarisan PN spoj. U prethodnom odeljku je pokazano da jezbir bazne i kolektorske struje jednak emitorskoj struji i uvedeno jestrujno pojačanje β kao količnik kolektorske i bazne struje. Koristeći overezultate, tranzistor se izmedju baze i emitora može opisatieksponencijalnom strujno-naponskom karakteristikom dobijenomdeljenjem određenih izraza sa β . Što se tiče direktnog prenosa izmeđubaze i kolektora, ako se zanemari inverzna struja zasićenja kolektorskogspoja, on ne postoji jer je kolektorski spoj inverzno polarisan. Na osnovuprethodnih zaključaka nacrtan je model tranzistora na slici 8.4.Isprekidanom linijom je ucrtana izlazna otpornost ri koja modelira Erlijevefekat, odnosno pokazuje kako se menja struja kolektora sa promenomnapona na kolektoru kada je napon između baze i emitora konstantan. Dabi električni model bio korektan, potrebno je napon vBE , struju baze istrujnog izvora orijentisati kao na slici 8.4. jer to odgovara načinu radatranzistora, pošto porast napona vBE , dovodi do porasta struje kolektora.To znači da su smerovi napona vBE i struje strujnog izvora vezanismerovi. Uočiti da je strujni izvor zavisan od struje baze. Izvedeni modeltranzistora vredi za ukupne trenutne vrednosti napona i struja. Za njegovuprimenu je bitno poznavati zavisnosti strujnog pojačanja od radnih uslovatranzistora. Obično se uzima da je strujno pojačanje približno konstantno,ali se ima u vidu da na njega utiču veličina kolektorskog napona i struje,kao i temperature. Pri porastu napona inverzne polarizacije kolektorskogspoja i konstantnom naponu baza-emitor, povećava se širina oblasti


81

prostornog tovara što dovodi do smanjenja efektivne širine baze. Kaorezultat, raste gradijent koncentracije sporednih nosilaca u bazi, rastekolektorska struja. Isti uzrok neznatno menja intenzitet rekombinacije ubazi. Stoga je promena bazne struje neznatna. Sledi da porastkolektorskog napona dovodi do porasta β . Slika 8.5. pokazuje da strujnopojačanje raste sa povećanjem temperature. To se dešava zbog povećanjasopstvene energije slobodnih nosilaca, što smanjuje rekombinaciju u bazii dovodi do povećanja transportnog faktora, odnosno povećanja β . Naistoj slici se uočava da pri malim i pri velikim strujama kolektora βopada.

Slika 8.5. Zavisnost strujnog poja čanja β od intenziteta kolektorske struje itemperature


82

Tipovi tranzistoraTranzistori u plastičnim kućištima:

Tranzistori u metalnim kućištima:

Kućišta sa više tranzistora:


83

Tranzistori snage:

RF Tranzistori:


84

ZADATAK 1:

Na slici su prikazani neki tipovi tranzistora, identifikuj nožice na timtranzistorima:

ZADATAK 2:

U koju kategoriju pripadaju tranzistori na slici:

a) _____________________b) _____________________c) _____________________d) _____________________e) _____________________

ZADATAK 3:

PROVERA ISPRAVNOSTI TRANZISTORA:

Digitalni multimetar se može iskoristiti tako da se na brz i jednostavannačin proveri da li su spojevi trazistora otvoreni ili kratko spojeni. Zaovaj test možemo posmatrati tranzistor kao spoj dve diode, i za PNPiI zaNPN tranzistore. Spoj baza-kolektor je jedna dioda i spoj baza-emiter jedruga dioda.

Ispravna je ona dioda koja će pokazati jako veliki otpor (otvorenadioda) kada je dioda inverzno polarisana i jako mali otpor kada je diodadirektno polarisana.


85

Neispravna otvorena dioda će pokazati jako veliki otpor i za direktnu iza inverznu polarizaciju.

Neispravna kratko spojena dioda će pokazati otpor nula ili jako maliotpor za direktnu i inverznu polarizaciju.Mnogi digitalni multimetri imaju položaj preklopnika za testiranje diodakoji omogućavaju sprovođenje testa za ispravnost tranzistora. Kada jemultimetar postavljen u položaj za testiranje dioda on omogućavaunutrašnji napon koji je dovoljan za inverznu i direktnu polarizacijutranzistorskih spojeva. Mnogi multimetri imaju različit unutrašnji napon ,ali 2,5 V do 3,5V je tipičan opseg vrednosti napona.Stanje kada je tranzistor ispravan. Na slici 8.6, crvena (pozitivna )buksna instrumenta je spojena na bazu NPN tranzistora , a crna(negativna ) buksna je spojena na emiter tako da je spoj baza – emiterdirektno polarisan. Ako je spoj dobar na multimetru se očitava naponizmeu 0,5 V i 0,9 V , dok je napon od 0,7 V tipičan napon za direktnupolarizaciju. Na slici 8.7 buksne su zamenile mesta tako da je spoj baza-emiter inverzno polarisan. Ako tranzistor radi ispravno , na multimetru sedobje očitanje napona koga stvara unutrašnji izvor napona. Napon od 2,6V predstavlja tipičnu vrednost koja pokazuje da spoj ima jako velikiotpor.

Slika 8.6. Direktno polarizovan spoj baza-emiter Slika 8.7. Inverzno polarizovan spoj baza-emiterPostupak za proveru spoja baza-kolektor se ponavlja kao što je prikazanona slikama 8.8 i 8.9.Za PNP tranzistor polaritet buksni je inverzan za svaki test.


86

Slika 8.8. Direktno polarizovan spoj baza-kolektor Slika 8.9. Inverzno polarizovan spoj baza-kolektor

Stanje kada je tranzistor neispravan. Kada tranzistor ima grešku da jespoj otvoren, tada se dobija napon otvorenog kruga ( 2,6 V je tipičninapon za mnoge multimetre) i za direktnu i inverznu polarizaciju togspoja kao što je prikazano na slici 8.10. Ako je spoj kratko spojenmultimetar će pokazati 0V za direktnu i inverznu polarizaciju tog spoja,kao što je prikazano na slici 8.11. Ponekad oštećeni spoj može imati maliotpor za obe polarizacije spoja umesto čiste nule. U tom slučaju,multimetar će pokazati mali napon koji je manji od napona za otvorenkrug. Na primer, takav spoj tranzistora će dati očitanje na instrumentu od1,1 V za obe polarizacije umjesto 0,7 V za direktnu polarizaciju i 2,6 Vza inverznu polarizaciju. Za PNP tranzistor polaritet buksni je inverzan zasvaki test.


87

Slika 8.10. Neispravan transistor ptekid Slika 8.11. Neispravan transistor ktatak spojB-E ili B-C B-E ili B-C

Provera ispravnosti tranzistora sa Ommetrom. Digitalni multimetrikoji nemaju mogućnost provere tranzistora sa testom za diode mogu seupotrebiti za testiranje da li su spojevi tranzistora otvoreni ili kratkospojeni, postavljanjem multimetra u funkciju za mjerenje otpora.Zadirektno polarisani PN spoj kod dobrog tranzistora dobiće se otpor koji sekreće od nekoliko stotina oma do nekoliko hiljada oma ( ovaj otpor ćezavisiti od baterije koja se nalazi u instrumentu). Za inverzno polarisanPN spoj kod ispravnog tranzistora dobiće se otpor koji je izvan opsega (beskonačan otpor). Ako je otpor izvan opsega to znači da je inverzniotpor veoma veliki., kao što i očekujemo. Ako je otpor nekoliko stotina ilinekoliko hiljada oma za direktnu polarizaciju spoja to znači da je otpormali u poređenju sa otporom inverzno polarisanog spoja


88

3.1. Ispitati ispravnost datih tranzistora digitalnim multimerom za proverudioda:

3.2. Ispitati ispravnost datih tranzistora merenjem otpora ommetrom:


89

VEŽBA 9.

TRANZISTORI

Vežba 9.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


90

Bipolarni tranzistori

Karakteristike tranzistoraU grafičkom modelu tranzistor se može predstaviti kao dvodimenzijalniprikaz tj. Odnos dve promenljive pri čemu se ostale dve uzimaju kaokonstante.

Ulazna karakteristika tranzistora

Izlazna karakteristika tranzistora


91

Prenosna karakrerisitka tranzistora

Oblasti rada tranzistoraBipolarni tranzistor može da radi u tri stanja:

- zakočenje - ne teče struja Ic - tranzistor praktično ne radi -emitorski i kolektorski spoj su inverzno polarisani.

- aktivni režim - teče struja IC i proporcionalna je ulaznoj struji IC= β IB - emitorski spoj je direktno polarisan, a kolektorski spoj je inverznopolarisan.

- zasićenje - teče kolektorska struja, ali ona nije funkcija baznestruje, pa nema tranzistorskog efekta, kolektorski napon ne može biti većiod napona zasićenja UCES < 0,5 V - emitorski i kolektorski spoj sudirektno polarisani.


92

Oblasti rada tranzistora u spoju sa zajedničkim emitorom

Primena bipolarnih tranzistora

Danas, upotreba bipolarnih tranzistora je potisnuta u korist CMOStehnologije u dizajnu integrisanih kola. Ipak, bipolarni tranzistori ostajuuređaj koji je bolji u nekim kolima, kao što su diskretna kola, zbogvelikog izbora tipova bipolarnih tranzistora i znanja o njihovimkarakteristikama. Oni su takođe koriste za analogna kola, bilo diskretnaili integrisana. Ovo se posebno odnosi na primene na visokimučestanostima, kao što su kola na radio-učestanostima za bežične mreže.Bipolarni tranzistori se mogu kombinovati sa MOSFET tranzistorima uintegrisano kolo koristeći BiCMOS proces da se dobije novo kolo koje ćeuzeti najbolje karakteristike oba tipa tranzistora.

Tranzistori sa efektom polja FET (field effect transistors)

FET-ovi su tranzistori koji se sastoje od po dve oblasti p ili n tipapoluprovodnika između kojih se nalazi oblast (kanal) suprotnog tipa.Zavisno od toga da li je kanal n ili p tipa, razlikuju se n kanalni i pkanalni FET-ovi.

N-kanlni I P-kanalni FET

Sa G je označen priključak koji se naziva gejt (analogan bazi kodbipolarnog tranzistora), D predstavlja drejn, a S sors (analogni kolektoru iemitoru).


93

Struktura tranzistora sa efektom polja

Kanal je napravljen od poluprovodnika N tipa čiji su krajevi drejn i sors,na drugim stranama kanala oformljena su područja P tipa koja su dostadopirana u odnosu na kanal i s njim obrazuju PN spoj a celo to područjese naziva gejt tj. upravljačka elektroda.Kada se dovede spoljni napon UDDtada će kroz kanal početi da protiče struja većinskih nosilacanaelektrisanja (elektrona). Elektroni ulaze u kanal kroz sors(izvor)elektrodu a izlaze kroz drejn(ponor) elektrodu. Ako se na G elektrodudovede negativan napon u odnosu na napon na elektrodi S doći će doširenja PN spojeva jer su oni polarizovani u inverznom smeru i to širenjeće se prostirati u područje kanala. Pri ovim uslovima se smanjuje vodljivaširina kanala i raste njegova otpornos a samim tim opašće struja kroznjega. Naziv “ efekat polja“ trnzistor je dobio jer su osiromašenapodručja u kanalu rezultat delovanja električnog polja na inverznopolarisanim PN spojevima,upravljačka elektroda-kanal. Ovakvetranzistore zovu jos I unipolarni jer struju čine samo jedan tip nosilacanaelektisanja – elektroni kod N kanalnog FET-a ili šupljine kod Pknalanog FET-a.

Karakteristike FET tranzistora

Kod unipolarnih tranzistora daju se samo izlazne karakteristike Ipredstavljaju sledeću zavisnost ID = f (VDS ), VGS = const.


94

Izlazne karakterisitke N kanalnog FET-a (Teorijske)

Pri manjim naponima VDS tranzistor se nalazi u tako zvanoj omsokojoblasti u području ne zasićenjai I karakteristika mu je linearna što semoze videti na grafiku izlaznih karakteristika. Daljim povećavanjemnapona drejna dolazi do prelaza u stanje zasićenja. Bitno je reći I da kadje napon Izmedju drejna I sorsa VGS dovoljno negativan da skroz zatvorikanal tranzistor dolazi u stanje zakočenja tj. u neprovodno stanje.


95

Izlazne karakterisitke N kanalnog FET-a (realne)

Primena FET tranzistora

Tranzistori sa efektom polja su našli najveću primenu u pojačavačimazbog svojih odličnih karakteristika ali koriste se I u ostalim oblastimanaročito u digitalnoj elektronici.


96

ZADATAK – Tranzistor kao prekidač sa dva logička nivoa

Simulirati ili spojiti šemu kao na slici

Potrebni elementi:Izvor napona V2 – 5VOtpornik R -1kΩNPN tranzistor Q1 NPNIndikator 12 V, 60 mWBaterija V1 - 12V

Kada je prekidač u poziciji kao na slici na ulazu imamo logički nivo “1“ ,ili 5V. U suprotnom položaju na ulazu imamo logičku “0“ , odnosno 0V.U stvari, tranzistor se ponaša kao mehanički prekidač. Kada je logičkinivo “1“ prekidač (tranzistor) je zatvoren a kada je logički nivo “0“prekidač (tranzistor) je otvoren.


97

Popuniti tabelu :

Ulaz Indikator(uključen,isključen)

Napn natranzistoru (V)

Napon naindikatoru (V)

Logička “0“Logička “1“


98


99

VEŽBA 10.

- TAJMER NE 555 -

Vežba 10.


Datum:

Pregledao:

Ocena:


100

TIMER 555

555 timer IC je integrisano kolo ( čip ) kojeg je dizajnirao Hans R.

Camenzind 1970 godine. Još uvjek je u širokoj upotrebi zahvaljujući

jednostavnosti upotrebe, niske cijene i dobre stabilnosti. Od 2003 godine

procjenjuje se da je 1 milijarda jedinica proizvedena svake godine.

Slika1. Izgled tajmera 555 Slika 2. Dijagram izlaza

1 - GND masa, 0V2 - TRIG OUT raste, interval počinje, kada ovaj ulaz padne ispod 1/3Vcc3 - OUT povezuje se sa +Vcc ili GND4 - RESET vrši resetovanje tajmera ako se spoji na masu. Kad se nekoristi treba ga spojiti na Vcc5 - CTRL "Control" pristupa internom naponskom razdelniku( odsustvom 2/3 Vcc )6 - THR interval se završava kada je napon THR veći od CTRL7 - DIS otvara izlaz kolektora; prazni kondezator između intervala8 - Vcc, V+ pozitivno snabdevanje naponom je obično između 3 i 15 V

555 timer IC ima tri operativna moda:

- monostabilni mod,- astabilni mod i- bistabilni mod.


100

TIMER 555










100

TIMER 555










101

ASTABILNI MULTIVIBRATOR

Slika 3. Standardno 555 astabilno kolo

U astabilnom režimu tajmer 555 gasi kontinuirani tok pravougaonih

impulsa imajući određenu frekvenciju.

Slika 4. Izlazni signal i rad kondenzatora

U astabilnom režimu frekvencija toka impulsa zavisi od vrednosti R1, R2

i C

i izračunava se formulom:


101







i C



101







i C



102

………………………( 1 )

Vreme trajanja Tm ( high ) određujemo formulom:

……………………..( 2 )

Vreme trajanja Ts ( low ) određujemo formulom:

……………………………...( 3 )

PRORAČUN ZADATKA

Formule 1, 2 i 3 napisaćemo u obliku koji je praktičniji za proračun.

f = 1,4/( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1* )

pošto je T = 1/ f ………………………………….. ( 4 ) onda je

T = 0,7 ( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1** )

Tm = 0,7 ( R1 + R2 ) C …………………….. ( 2* )

Ts = 0,7 R2 C ………………………………. ( 3* )

T = Tm + Ts ………………………………. ( 5 )

1. Ako uzmemo da se frekvencija kreće od f 1 = 50 Hz do f 2 = 1KH

onda dobijamo da je T1 = 0,02s, a T2 = 0,001s.

2. Ako uzmemo odnos Tm: Ts = 3:1, tj. da je radni ciklus 75%, onda

je

T1s = 0,005s, a T1m = 0,015s, slično bi dobili vrijednosti za T2s i

T2m.


102

………………………( 1 )


……………………..( 2 )


……………………………...( 3 )

PRORAČUN ZADATKA


f = 1,4/( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1* )


T = 0,7 ( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1** )

Tm = 0,7 ( R1 + R2 ) C …………………….. ( 2* )

Ts = 0,7 R2 C ………………………………. ( 3* )

T = Tm + Ts ………………………………. ( 5 )




je


T2m.


102

………………………( 1 )


……………………..( 2 )


……………………………...( 3 )

PRORAČUN ZADATKA


f = 1,4/( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1* )


T = 0,7 ( R1 + 2R2 ) C …………………….. ( 1** )

Tm = 0,7 ( R1 + R2 ) C …………………….. ( 2* )

Ts = 0,7 R2 C ………………………………. ( 3* )

T = Tm + Ts ………………………………. ( 5 )




je


T2m.


103

3. Predpostavljamo vrednost kondezatora C[ F ], za početak uzmimo da je

C = 10µF

4. Iz ( 3* ) dobija se R2' = Ts / 0,7 C = … = 714,2Ω , tj. za R2'' =

357.1Ω 5. Iz ( 2* ) dobija se R1' = Tm/ 0,7 C – R2' = …= 1,42KΩ,

tj. za R1'' = 714,2Ω

Primećujemo da nije zadovoljen uslov 1K ≤ ( R1, R2 ) ≤ 1M ( * )

pa umjesto C = 10µF uzimam da je C = 1µF, pa se onda dobijaju rezultati

( 10 puta veći ):

R2' = 7,142KΩ i R1' = 14,284KΩ tj. R2'' = 3,571KΩ i R1'' = 7,142KΩ

čime dolazimo u traženi opseg ( * ). Za variranje frekvencije s obzirom na

uslov ( * ) u kolo treba ubaciti granu kao na slici 5.

Slika 5. Grana sa potenciometrom

Šema koja zadovoljava tražene uslove dobija oblik kao na slici 6, s tim

što umesto otpornika R1 treba ubaciti granu sa potenciometrom sa slike 5,

a umesto " device " redno vezanu LED diodu ( sa zaštitnim otporom ).

R1

1k

P1 13.3k


104

ZADATAK:

Napraviti oscilator promenljive učestanosti satajmerom 555. Jednim potenciometrom treba da semenja učestanost od nekoliko Hz do nekoliko KHz. Naizlaz tajmera treba postaviti LED radi praćenja niskihučestanosti ( kada radi kao migavac ) i jedan zvučnikradi praćenja visokih učestanosti ( kada radi kaogenerator tona ).

Slika 6. Šema zadatka


105

Na stranici http://www.williamson-labs.com/555-circuits.htm pogledatisoftversku animaciju ovog zadatka.

http://www.williamson-labs.com/555-circuits.htm


106

elektrotehni Čki materijali i komponente · ovaj priru čnik za laboratorijske vežbe je uskla...

Documents