MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ryszard Zankowski
Dobieranie elementów i podzespołów elektronicznych oraz
sprawdzanie ich parametrów 724[05].E1.09
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
dr inż. Zdzisław Kobierski
mgr Joachim Strzałka
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Barbara Kapruziak
Konsultacja:
dr inż. Bożena Zając
Korekta:
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 724[05].E1.09
 Dobieranie elementów i podzespołów elektronicznych oraz sprawdzanie ich parametrów
zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu elektromechanik 724[05].
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Rezystancyjne elementy bierne 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające 12
4.1.3. Ćwiczenia 12
4.1.4. Sprawdzian postępów 12
4.2. Pojemnościowe i indukcyjne elementy bierne 13
4.2.1. Materiał nauczania 13
4.2.2. Pytania sprawdzające 17
4.2.3. Ćwiczenia 18
4.2.4. Sprawdzian postępów 18
4.3. Diody prostownicze i stabilizacyjne 19
4.3.1. Materiał nauczania 19
4.3.2. Pytania sprawdzające 24
4.3.3. Ćwiczenia 25
4.3.4. Sprawdzian postępów 25
4.4. Tranzystory i tyrystory 26
4.4.1. Materiał nauczania 26
4.4.2. Pytania sprawdzające 33
4.4.3. Ćwiczenia 33
4.4.4. Sprawdzian postępów 34
4.5. Elementy optoelektroniczne i wskaz
niki LED 35
4.5.1. Materiał nauczania 35
4.5.2. Pytania sprawdzające 37
4.5.3. Ćwiczenia 38
4.5.4. Sprawdzian postępów 38
4.6. Układy prostownicze i sterowniki prądu przemiennego 39
4.6.1 Materiał nauczania 39
4.6.2 Pytania sprawdzające 44
4.6.3 Ćwiczenia 44
4.6.4 Sprawdzian postępów 46
4.7. Wzmacniacze elektroniczne 48
4.7.1. Materiał nauczania 48
4.7.2. Pytania sprawdzające 54
4.7.3. Ćwiczenia 54
4.7.4. Sprawdzian postępów 55
4.8. Montaż i naprawa układów elektronicznych 57
4.8.1. Materiał nauczania 57
4.8.2. Pytania sprawdzające 59
4.8.3. Ćwiczenia 59
4.8.4. Sprawdzian postępów 60
5. Sprawdzian osiągnięć 61
6. Literatura 65
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik, który Ci przekazujemy, będzie pomocny w przyswajaniu wiedzy dotyczącej
podstawowych elementów i układów elektronicznych najczęściej stosowanych w różnych
urządzeniach technicznych, a także w kształtowaniu umiejętności rozpoznawania
poszczególnych elementów i układów elektronicznych, określania ich parametrów oraz
montażu i oceny stanu technicznego na podstawie wyników pomiarów.
W Poradniku będziesz mógł znalez
ć następujące informacje ogólne:
 wymagania wstępne określające umiejętności, jakie powinieneś posiadać, abyś mógł bez
problemów rozpocząć pracę z poradnikiem,
 cele kształcenia czyli wykaz umiejętności, jakie opanujesz w wyniku kształcenia
w ramach tej jednostki modułowej,
 materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne konieczne do opanowania treści
jednostki modułowej,
 zestaw pytań sprawdzających, czy opanowałeś już podane treści,
 ćwiczenia, zawierające polecenia, sposób wykonania oraz wyposażenie stanowiska pracy,
które pozwolą Ci ukształtować określone umiejętności praktyczne,
 sprawdzian postępów pozwalający sprawdzić Twój poziom wiedzy po wykonaniu
ćwiczeń,
 sprawdzian osiągnięć opracowany w postaci testu, który umożliwi Ci sprawdzenie
Twoich wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu jednostki
modułowej,
 literaturę związaną z programem jednostki modułowej umożliwiającą pogłębienie Twej
wiedzy z zakresu programu tej jednostki.
W poradniku został zamieszczony wybrany materiał nauczania, ćwiczenia z zakresu
badania i dobierania elementów i podzespołów elektronicznych, pytania sprawdzające.
Szczególną uwagę zwróć na przepisy dotyczące bezpieczeństwa wykonywania
pomiarów.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp oraz
instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te
poznasz podczas trwania nauki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
Moduł 724[05].E1
Podstawy elektromechaniki
724[05].E1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska
724[05].E1.02
724[05].E1.07
Rozpoznawanie materiałów
Obliczanie i pomiary parametrów
stosowanych w maszynach
obwodów prądu stałego
i urządzeniach elektrycznych
724[05].E1.08
724[05].E1.03
Obliczanie i pomiary parametrów
Posługiwanie się dokumentacją
obwodów prądu przemiennego
techniczną
724[05].E1.09
724[05].E1.04
Dobieranie elementów
Rozpoznawanie podzespołów
i podzespołów elektronicznych
stosowanych w maszynach
oraz sprawdzanie ich
i urządzeniach elektrycznych
parametrów
724[05].E1.05
Wykonywanie prac z zakresu
obróbki ręcznej metali i tworzyw
sztucznych
724[05].E1.06
Wykonywanie prac z zakresu
obróbki mechanicznej metali
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 rozróżniać elementy obwodów elektrycznych,
 czytać i rysować schematy obwodów elektrycznych,
 wyjaśniać podstawowe pojęcia dotyczące obwodów elektrycznych,
 interpretować podstawowe prawa i zależności wykorzystywane w obwodach
elektrycznych,
 obliczać i szacować wielkości elektryczne w prostych obwodach prądu stałego
i przemiennego,
 weryfikować doświadczalnie poprawność obliczeń,
 rozpoznawać elementy bierne obwodów elektrycznych na podstawie wyglądu, oznaczeń
i symboli graficznych,
 posługiwać się miernikami elektrycznymi,
 obsługiwać oscyloskop zgodnie z instrukcją,
 obserwować na oscyloskopie przebiegi sygnałów i je interpretować,
 dobierać do wykonywanych pomiarów metody pomiarowe oraz rodzaj i zakres
mierników,
 mierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach prądu stałego i przemiennego,
 określać niepewność pomiaru,
 interpretować wyniki pomiarów,
 wykonywać połączenia elementów i urządzeń elektrycznych,
 stosować podstawowe prawa i zależności dotyczące obwodów prądu stałego i zmiennego,
 analizować pracę prostych urządzeń elektrycznych na podstawie ich schematów
ideowych oraz uzyskanych wyników pomiarów,
 lokalizować i usuwać proste usterki w urządzeniach elektrycznych,
 korzystać z Internetu w zakresie poszukiwań informacji technicznej,
 korzystać z innych z
ródeł informacji technicznej dotyczącej sprzętu elektrycznego,
 stosować zasady bhp i ochrony ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
 rozpoznać elementy i układy elektroniczne na podstawie wyglądu zewnętrznego
i oznaczeń na nich stosowanych,
 rozpoznać elementy i układy elektroniczne na schematach,
 rozróżnić funkcje różnych elementów w układach elektronicznych,
 scharakteryzować podstawowe parametry elementów elektronicznych biernych
i czynnych,
 połączyć elementy i układy elektroniczne na podstawie schematów ideowych
i montażowych,
 określić parametry elementów elektronicznych na podstawie oznaczeń na nich
podawanych,
 zmierzyć parametry podstawowych elementów i układów elektronicznych na podstawie
zadanego schematu układu pomiarowego,
 ocenić stan techniczny elementów elektronicznych na podstawie oględzin i pomiarów,
 zanalizować pracę prostych układów elektronicznych na podstawie ich schematów
ideowych oraz uzyskanych wyników pomiarów,
 zlokalizować i usunąć proste usterki w układach elektronicznych,
 skorzystać z literatury i kart katalogowych elementów elektronicznych,
 skorzystać z Internetu w zakresie poszukiwań danych technicznych elementów i układów
elektronicznych,
 dobrać zamienniki elementów elektronicznych z katalogów,
 opracować wyniki pomiarów wykorzystując technikę komputerową,
 zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. obowiązujące na stanowisku pracy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Rezystancyjne elementy bierne
4.1.1. Materiał nauczania
Rezystory
Rezystory możemy podzielić w zależności od:
cech funkcjonalnych na: rezystory, potencjometry, termistory i warystory,
charakterystyki prądowo - napięciowej, na: liniowe i nieliniowe,
stosowanego materiału oporowego na: drutowe, warstwowe i objętościowe.
Rezystory liniowe w normalnych warunkach pracy charakteryzują się proporcjonalną
zależnością napięcia od prądu, tzn. spełniają prawo Ohma w postaci U = R �" I , przy czym
R = const.
Symbol graficzny stałego rezystora liniowego jest podany na rys.1.
Rys. 1. Symbol graficzny rezystora
Rezystory drutowe (symbol: RDL) są wykonane z drutu stopowego nawiniętego na
ceramiczny wałek.
W rezystorach warstwowych (symbol: MA
T, AF, ML, RMG, AT, OWZ) materiał
rezystywny jest umieszczany na podłożu w postaci węgla lub metalu. Rezystory węglowe
OWZ stosuje się w układach w.cz. (do 1GHz) o niewielkiej mocy (do 1W).
W rezystorach objętościowych prąd płynie całą objętością rezystora. Do ich budowy
stosuje się organiczne lub nieorganiczne materiały oporowe. Są one głównie stosowane
w sprzęcie profesjonalnym, gdzie wytrzymują duże obciążenia prądowe.
Parametry użytkowe rezystorów stałych
Do podstawowych parametrów rezystorów należą:
rezystancja znamionowa Rn, czyli wartość rezystancji podawana na obudowie,
tolerancja wyrażona w %, czyli dokładność z jaką wykonywane są rezystory o danej
wartości rezystancji znamionowej,
moc znamionowa Pn, czyli największa dopuszczalna moc wydzielana w rezystorze,
temperaturowy współczynnik rezystancji TWR, określający w % zmiany rezystancji
opornika pod wpływem zmian temperatury,
napięcie graniczne Ugr, powyżej którego opornik może ulec uszkodzeniu.
Zakresy rezystancji znamionowych zależą od rodzaju rezystora i są przedstawione
w tabeli 1.
Tabela 1. Rezystancje znamionowe rezystorów [5]
Rezystory drutowe 0,51 � � 10 k�
Rezystory warstwowe 10 � � 1 M�
Rezystory objętościowe 24 � � 1 M�
Rezystory są produkowane w następujących grupach tolerancji: ą20%, ą10%, ą5%, ą2%,
ą1%, ą0,5%. Trzy ostatnie grupy rezystorów charakteryzują się dużą stałością rezystancji i są
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
nazywane rezystorami dokładnymi. Klasom dokładności odpowiadają następujące szeregi
wartości rezystancji znamionowych: E6 (ą20%), E12 (ą10%), E24 (ą5%), E48 (ą2%), E96
(ą1%), E192 (ą0,5%).
Przykładowe szeregi rezystancji znamionowych:
E6 (10, 15, 22, 33, 47, 68)
E12 (10, 12, 15,18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82)
E24 (10,11,12,13,15,16,18,20,22,24,27,30,33,36,39,43,47,51,56,62,68,75,82,91)
Moc znamionowa rezystora zależy od jego konstrukcji, zastosowanego materiału, a także
od sposobu chłodzenia rezystora. Dla małych wartości moce rezystorów są uszeregowane
następująco: 0,125 W; 0,25 W; 0,5 W; 1 W; 2 W i 5 W.
Oznaczenia wartości znamionowej rezystancji
Istnieją dwa sposoby oznaczania wartości znamionowej rezystorów: kod barwny i kod
literowo-cyfrowy. Stosując kod barwny, wartość znamionową oznacza się za pomocą
barwnych pasków, kropek lub ich kombinacji (rys. 2). Pierwszy pasek (kropka), umieszczony
bliżej czoła rezystora, określa pierwszą cyfrę, drugi pasek (kropka)  drugą cyfrę, trzeci pasek
(kropka)  współczynnik krotności (mnożnik). Natomiast ostatni pasek oznacza tolerancję
i jest zwykle podwójnej szerokości. Kod barwny rezystorów przedstawiono w tab. 2.
Rys. 2. Kod paskowy rezystorów [9]
Tabela 2. Kod barwny rezystorów
Pierwszy pasek Drugi pasek Trzeci pasek Czwarty pasek
Kolor znaku pierwsza cyfra druga cyfra współczynnik tolerancja
krotności rezystancji %
Srebrny - - 10-2 10
Złoty - - 10-1 5
Czarny - 0 1 -
Brązowy 1 1 10 1
Czerwony 2 2 102 2
Pomarańczowy 3 3 103 -
Żółty 4 4 104 -
Zielony 5 5 105 -
Niebieski 6 6 106 -
Fioletowy 7 7 - -
Szary 8 8 - -
Biały 9 9 - -
Jeżeli, np.: na rezystorze będą paski: żółty, fioletowy, czerwony, złoty, to oznacza, że ma
on wartość znamionową 4,7 k� i tolerancję ą 5%.
W kodzie literowo-cyfrowym wartość rezystancji określa się zwykle trzema lub czterema
znakami, np. wartość 81�  znakiem 81 lub 81R, wartość 8100 �  znakiem 8100 lub 8k1,
wartość 7 200 000 �  znakiem 7M2.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Rezystory zmienne  potencjometry
W układach elektronicznych oprócz rezystorów stałych stosuje się rezystory zmienne
zwane potencjometrami, w których wartość rezystancji zależy od położenia pokrętła
(ruchomego ślizgacza).
W zależności od zastosowania potencjometry dzieli się na:
regulacyjne, służące do regulacji parametrów urządzenia w czasie jego pracy,
dostrojcze (zwane montażowymi lub nastawczymi), służące do ustalania warunków pracy
układu w czasie jego uruchamiania, strojenia lub naprawy.
a) b)
Rys. 3. Symbole graficzne potencjometrów: a) regulacyjnych, b) dostrojczych [5]
Ze względu na sposób regulowania potencjometry dzieli się na:
obrotowe: regulowane wałkiem lub wkrętakiem ,
suwakowe: regulowane przesuwem suwaka w linii prostej.
a) b)
Rys. 4. Potencjometr: a) suwakowe, b) obrotowe [11]
Zasadę działania potencjometru obrazuje rys. 4.
3
2
U13 U12
R12
U12 = �"U13
1 1 R13
Rys. 4. Potencjometr jako regulator napięcia
Ruch ślizgacza powoduje zmianę rezystancji, która może mieć charakter:
liniowy (oznaczenie A)  potencjometry stosowane do regulacji napięcia (dzielniki
napięciowe),
wykładniczy (oznaczenie B)  najczęściej stosowane do regulacji barwy tonu i między
kolejnymi stopniami wzmacniacza,
logarytmiczny (oznaczenie C)  najczęściej stosowane do regulacji siły głosu
we wzmacniaczach akustycznych.
Tabela 3. Rodzaje potencjometrów i ich zastosowanie [5]
Rodzaj potencjometru Zastosowanie
potencjometr w układach do częstej regulacji
potencjometr nastawny w układach niewymagających częstej regulacji
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
potencjometr pojedynczy reguluje jeden obwód
potencjometr podwójny dwa potencjometry regulują dwa obwody
potencjometr sprzężony jeden potencjometr reguluje dwa obwody
Rezystancja znamionowa potencjometrów mieści się w granicach od 100 � do 2 M�
i przybiera wartości zgodnie z szeregiem E3: 10; 22; 47.
Pomiary rezystancji i dobieranie parametrów rezystorów i potencjometrów
Podstawową metodą pomiaru rezystancji jest pomiar za pomocą omomierza ustawionego
na odpowiedni zakres. Jeżeli rezystor jest połączony z innymi elementami obwodu, to należy
jedną z jego końcówek odłączyć przed pomiarem rezystancji.
Rezystancja może być mierzona również za pomocą woltomierza i amperomierza tzw.
metodą techniczną, która ma dwie wersje dla małych i dużych rezystancji.
Rys. 5. Schematy układów do pomiaru metodą techniczną: a) małych rezystancji, b) dużych rezystancji [2]
Podczas szukania zamiennika należy starać się, aby rezystor zastępczy spełniał
następujące warunki:
miał identyczną rezystancję i nie mniejszą moc znamionową,
miał nie mniejsze napięcie graniczne, o ile rezystor pracuje blisko tego napięcia,
miał ten sam współczynnik temperaturowy,
miał nie większe gabaryty,
miał ten sam materiał oporowy (zwłaszcza dla obwodów w.cz.).
Jeżeli nie ma odpowiedniego rezystora, to można zastosować równoległe, szeregowe lub
mieszane połączenie rezystorów pod warunkiem, że będzie na to miejsce oraz nie zwiększy
się pojemność lub indukcyjność montażowa (zwłaszcza dla obwodów w.cz.).
W przypadku potencjometrów należy spełnić dodatkowe warunki podczas szukania
zamiennika:
w przypadku urządzeń akustycznych potencjometr powinien posiadać tę samą
charakterystykę i napięcie trzasków,
potencjometr powinien mieć rozmiary umożliwiające wmontowanie go w układ,
jeżeli potencjometr pracuje jako dzielnik napięcia, to zamiennik powinien mieć
identyczną rezystancję znamionową.
Rezystory nieliniowe
Rezystory te charakteryzują się nieproporcjonalną zależnością napięcia od prądu, tzn.
spełniają prawo Ohma w postaci U = R �" I , ale R `" const Rezystancja w układach
nieliniowych zależy od czynników zewnętrznych. Najbardziej popularne to:
- termistory, w których zmienna rezystancja zależy od temperatury,
- warystory, w których zmienna rezystancja zależy od przyłożonego napięcia.
a) b)
U T
Rys. 6. Symbole graficzne: a) warystor, b) termistor
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Obudowy termistorów i warystorów przypominają kształtem rezystory stałe.
Termistory
Termistory są stosowane w układach temperaturowej stabilizacji punktu pracy oraz
w układach regulacji i pomiaru temperatury. Występują 3 rodzaje termistorów różniących się
charakterem zmian rezystancji w funkcji temperatury:
NTC o rezystancji malejącej ze wzrostem temperatury,
PTC o rezystancji rosnącej ze wzrostem temperatury,
CTR o rezystancji gwałtownie zmieniającej się w pewnym zakresie temperatury.
Najważniejszymi parametrami termistora są:
rezystancja znamionowa, podawana dla temperatury 25�C (mieści się w granicach od
pojedynczych � do kilku M�),
tolerancja rezystancji znamionowej (ą10% lub ą20%),
temperaturowy współczynnik rezystancji,
dopuszczalny zakres temperatur i dopuszczalna moc (od 4,5 do 1500 mW).
Warystory
Warystory są stosowane do stabilizacji i ograniczania napięć, a ich charakterystyka
prądowo-napięciowa jest pokazana na poniższym rysunku.
Rys. 7. Charakterystyka napięciowo-prądowa warystora [5]
Charakterystyka warystorów jest symetryczna i silnie nieliniowa. Można ją opisać
równaniem U = C �" I , gdzie � jest współczynnikiem nieliniowości i jednocześnie
parametrem warystora mieszczącym się w granicach od 0,15 do 0,25. Drugi parametr
charakterystyczny warystora, napięcie charakterystyczne Uch, określa spadek napięcia na
warystorze w zakresie nasycenia charakterystyki (napięcie stabilizacji). Trzecim parametrem
jest moc znamionowa warystora.
Warystory oznaczane są kodem literowo - cyfrowym. Litery oznaczają rodzaj obudowy
(WW - walcowa, WD - dyskowa), a liczby kolejne parametry warystora. Pierwsza liczba
oznacza napięcie charakterystyczne w V, przy określonym prądzie w mA. Druga liczba
oznacza współczynnik �, a trzecia moc znamionową w W.
Na przykład warystor oznaczony WW-1200/10-0,18-0,8. jest warystorem walcowym
o napięciu charakterystycznym 1200 V, przy prądzie 10 mA. Jego współczynnik
nieliniowości wynosi � = 0,18, a moc znamionowa 0,8 W.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest budowa i właściwości rezystorów drutowych, warstwowych i objętościowych?
2. Jakie są podstawowe parametry użytkowe rezystorów liniowych stałych?
3. Jakie są wartości znamionowe rezystorów z ciągu E6, a jakie z E12?
4. Jaki kod barwny będzie miał rezystor ciągu E24 o wartości znamionowej 91 �?
5. Czym się różni potencjometr od rezystora?
6. Jakie wyróżniamy charakterystyki potencjometrów i gdzie stosujemy te potencjometry?
7. Co to jest warystor?
8. Czym charakteryzuje się termistor CTR?
9. Co to jest współczynnik � warystora?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Odczytaj i sprawdz
wartość rezystancji znamionowej i tolerancję przedstawionych
rezystorów oznaczonych kodem paskowym lub literowo-cyfrowym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) ustalić kolory występujące na obudowie rezystorów,
2) ustalić, po której stronie znajduje się pasek tolerancji rezystancji badanego opornika,
3) rozszyfrować wartość znamionową rezystancji,
4) odczytać zakodowaną wartość tolerancji rezystora,
5) zweryfikować odczyt poprzez sprawdzenie, czy odczytana wartość mieści się w szeregu
wynikającym z odczytanej tolerancji,
6) zmierzyć omomierzem rzeczywistą wartość rezystancji,
7) obliczyć względną różnicę między wartością zmierzoną i znamionową,
8) porównać wyrażoną w % różnicę między obliczoną wartością a tolerancją rezystora.
Wyposażenie stanowiska pracy:
zestaw rezystorów,
omomierz,
kalkulator i zeszyt do ćwiczeń.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) odczytać wartości rezystancji znamionowej i tolerancji korzystając z kodu
paskowego? Ą% Ą%
2) ustalić, do jakiego szeregu wartości należy odczytana wartość rezystancji
znamionowej? Ą% Ą%
3) zmierzyć wartość rzeczywistą rezystancji? Ą% Ą%
4) obliczyć względną różnicę między wartością zmierzoną a wartością
znamionową rezystancji opornika? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.2. Pojemnościowe i indukcyjne elementy bierne
4.2.1. Materiał nauczania
Kondensatory
Kondensatory można podzielić, w zależności od ich przeznaczenia na:
stałe (o stałej pojemności),
zmienne (o zmiennej pojemności, stosowane do przestrajania obwodów rezonansowych),
biegunowe, zwane polarnymi (przeznaczone do pracy przy jednym określonym kierunku
doprowadzonego napięcia stałego).
Ze względu na rodzaj zastosowanego dielektryka kondensatory dzielimy na:
powietrzne (brak dielektryka),
mikowe (symbol: KM),
ceramiczne (symbole: KCP, KFP, KCR, KFR),
z tworzyw sztucznych (symbole: KSE, KSF, MKSE, MKSF, MKSW, KMP, KFMP),
elektrolityczne (symbole: KEN, KEO, 02/T, 04/U, 164D, 196D, ETO).
Rys. 8. Obudowy kondensatorów elektrolitycznych [3]
Parametry kondensatorów
Najważniejszymi parametrami kondensatora są:
pojemność znamionowa CN  wyrażana w faradach [F], która określa zdolność
kondensatora do gromadzenia ładunków elektrycznych; podawana na obudowie
kondensatora  ciąg wartości z szeregu E6 lub E12,
napięcie znamionowe UN  największe dopuszczalne napięcie stałe lub zmienne, które
może być przyłożone do kondensatora; zwykle podawane na obudowie kondensatora,
tangens kąta stratności tg�  stosunek mocy czynnej wydzielającej się na kondensatorze
do mocy biernej magazynowanej w kondensatorze, przy napięciu sinusoidalnie
zmiennym o określonej częstotliwości,
prąd upływowy Iu prąd płynący przez kondensator przy napięciu stałym,
temperaturowy współczynnik pojemności  ąC określa względną zmianę pojemności,
zależną od zmian temperatury.
Kondensatory stałe
a) b) c)
+
Rys. 9. Symbole graficzne kondensatora: a) niebiegunowego, b) biegunowego, c) zmiennego
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Kondensatory mikowe mają mały współczynnik ąC oraz mały tangens kąta stratności
dielektrycznej. Wadą jest wysoka cena kondensatorów o większych wartościach pojemności.
Kondensatory ceramiczne mają duży współczynnik ąC oraz mały tangens kąta stratności
dielektrycznej. Zaletą ich jest duża wartość pojemności znamionowej i małe wymiary. Mają
niewielkie wartości indukcyjności własnej, w związku z tym mogą być stosowane
w obwodach wielkiej częstotliwości oraz jako pojemności sprzęgające (pojemności
w obwodach rezonansowych i filtrach).
Kondensatory z tworzyw sztucznych należą do kondensatorów zwijkowych, w których
dielektrykiem może być folia polistyrenowa, poliestrowa lub polipropylenowa. Kondensatory
polistyrenowe mają małe współczynniki tg� oraz ąC i są stosowane w układach pracujących
w zakresie wielkich częstotliwości. Kondensatory poliestrowe mają duży współczynnik tg�
i są stosowane głównie w układach napięcia stałego lub zmiennego o małej częstotliwości.
Kondensatory polipropylenowe mają właściwości zbliżone do właściwości kondensatorów
poliestrowych i stosuje się je w obwodach prądu zmiennego o częstotliwości 50 Hz.
Kondensatory elektrolityczne, ze względu na użyty do ich budowy materiał dzielimy na:
aluminiowe i tantalowe (z elektrolitem ciekłym  mokre oraz z elektrolitem suchym 
półprzewodnikowe). Pod względem zastosowań układowych rozróżniamy kondensatory:
biegunowe i niebiegunowe, stosowane w układach filtracji napięcia zasilania i jako
kondensatory sprzęgające w układach małej częstotliwości. Kondensatory elektrolityczne
mają duże wartości pojemności znamionowej (1 � 47000 źF), a zakres napięć od 6,3 V do
450 V. Tolerancje kondensatorów elektrolitycznych mają bardzo duże wartości sięgające
(-10 � +100 % dla aluminiowych, ą30 % dla tantalowych). Długotrwała praca kondensatora
przy napięciu mniejszym niż napięcie znamionowe powoduje znaczny wzrost jego
pojemności. Wadą tych kondensatorów jest duży współczynnik strat tg� (aluminiowe  do
0,5; tantalowe  do 0,2) i duży prąd upływowy Iu, którego wartość rośnie ze wzrostem
temperatury oraz duża indukcyjność własna (zwłaszcza aluminiowych). Kondensatory
elektrolityczne mają oznaczoną biegunowość. Zmiana biegunów (elektrod) powoduje
zniszczenie kondensatora.
Oznaczenia kondensatorów stałych
Kondensatory, tak jak i rezystory, mogą być oznaczane cyfrowo, literowo-cyfrowo lub za
pomocą kodu barwnego (głównie kondensatory miniaturowe). Systemy oznaczeń są bardzo
różne i zależne od rodzaju kondensatora i jego producenta.
Pewne typy kondensatorów mają swoje systemy oznaczeń parametrów, a do
najpopularniejszych kondensatorów należą: zwijkowe (z tworzyw sztucznych), ceramiczne
i elektrolityczne.
Oznaczenia kondensatorów zwijkowych i ceramicznych, umieszczane na korpusie, są
w pewnym zakresie podobne i zawierają następujące dane:
znak producenta,
typ kondensatora,
kategoria klimatyczna (w zwijkowych nie umieszczana),
pojemność znamionowa w pF, nF i źF (dotyczy tylko zwijkowych)  w zapisie
skróconym litery p, n, ź używane są jako przecinki,
tolerancja pojemności w % lub w zapisie skróconym literowo (B - ą0,1%,
C - ą0,25%, D - ą0,5%, F - ą1%, G - ą2%, J - ą5%, K - ą10%, M - ą20%, N - ą30%),
napięcie znamionowe w V lub małymi literami (m  25 V, l  40 lub 50 V, a  63 V,
b  100 V, c  160 V, d  250 V, e  400 V, f  600 V, h  1000 V, i  1600 V).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Kondensatory ceramiczne są produkowane z różnych materiałów o różnym
współczynniku ąC, który może przybierać wartość dodatnią lub ujemną. Materiał dielektryka
oznacza się literą wskazującą znak ąC (N - ujemny, P - dodatni, NPO - zerowy) i liczbą
wyrażającą nominalną wartość modułu ąC.
Ponadto w kondensatorach ceramicznych stosuje się również skrócony 3-cyfrowy zapis
wartości znamionowej pojemności. Pierwsza i druga cyfra oznaczają wartość (najczęściej
z szeregu E6) a trzecia wykładnik potęgi liczby 10 . Po przemnożeniu dwucyfrowej wartości
przez 10 podniesione do odpowiedniej potęgi otrzymujemy wartość CN wyrażoną w pF.
Przykłady:
P100 / 101 - ąC = +100�10-6/�C i CN = 100 pF,
NPO / 222 - ąC = 0�10-6/�C i CN = 2,2 nF,
N33 / 473 - ąC = -33�10-6/�C i CN = 47 nF
Pełne oznaczenie kondensatorów elektrolitycznych obejmuje następujące dane:
znak producenta,
typ kondensatora,
kategoria klimatyczna,
pojemność znamionowa w źF,
napięcie znamionowe w V,
oznaczenie biegunowości (kropka lub kreska oznacza minus),
data produkcji.
Kondensatory aluminiowe (02/T  z wyprowadzeniami osiowymi, 04/U 
z wyprowadzeniami równoległymi) oraz tantalowe (196D  z elektrolitem stałym i ETO 
z elektrolitem ciekłym) o małych rozmiarach pozbawione są oznaczeń kategorii klimatycznej
i daty produkcji.
Kondensatory zmienne
Kondensatory o zmiennej pojemności są to kondensatory z dielektrykiem powietrznym
(symbol: AM, FM) lub kondensatory ceramiczne (dostrojcze), zwane trymerami (symbol:
TCP). Kondensatory te składają się z dwu zespołów płytek (lub pojedynczych płytek),
zwanych statorem i rotorem, które zmieniając swe położenie powodują zmianę wartości
pojemności kondensatora. Charakter zmian pojemności kondensatora zależy od kształtu
płytek rotora i statora.
Kondensatory obrotowe mają pojemności mniejsze niż 500 pF, natomiast kondensatory
nastawne, zwane trymerami, mają pojemności mniejsze niż 100 pF.
Sprawdzanie i pomiary parametrów kondensatorów
Najczęściej spotykanym uszkodzeniem kondensatorów jest przebicie elektryczne, po
przyłożeniu zbyt wielkiego napięcia do okładek kondensatora. Uszkodzeniu ulega dielektryk
i okładki zwierają się ze sobą. Uszkodzenie to można łatwo wykryć za pomocą omomierza,
który wskaże w tym przypadku zwarcie.
W kondensatorze może pojawić się  przerwa , spowodowana urwaniem się
wyprowadzenia od okładki wewnątrz kondensatora (ceramiczne i zwijkowe) lub
wyschnięciem elektrolitu (elektrolityczne z elektrolitem ciekłym). W tym przypadku
sprawdzenie stanu technicznego kondensatora jest trudniejsze.
W przypadku dużych pojemności (powyżej 100 źF) kondensator można sprawdzić za
pomocą omomierza, przez który popłynie zmieniający się prąd ładowania kondensatora.
Jeżeli kondensator jest sprawny, to omomierz powinien rozpocząć wskazania od zwarcia do
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
przekroczenia zakresu miernika. Gdy zmiany wskazań następują zbyt szybko to należy
odpowiednio zwiększyć zakres omomierza. Ponadto można porównać szybkość zmian
wskazań miernika występującą w przypadku badanego i wzorcowego kondensatora. Szybsze
zmiany (na tym samym zakresie) wskazują mniejszą wartość pojemności.
Dokładny pomiar pojemności można wykonać za pomocą:
uniwersalnych mierników cyfrowych (w ograniczonym zakresie pojemności),
specjalizowanych, mostkowych mierników (testerów) RLC,
metodą techniczną w układach pomiarowych pokazanych na poniższym rysunku.
Rys. 10. Schematy układów do pomiaru metodą techniczną a) dużych pojemności, b) małych pojemności [2]
Cewki indukcyjne
Cewka indukcyjna, będąca dwójnikiem elektrycznym w postaci zwojnicy, składa się
z uzwojenia, korpusu oraz rdzenia (magnetowodu).
Rys. 11. Symbole graficzne cewek indukcyjnych [9]
Cewki są stosowane w obwodach rezonansowych, filtrach jako elementy sprzęgające
oraz jako dławiki w układach wielkiej lub małej częstotliwości.
Rodzaje cewek
Ze względu na sposób wykonania cewki dzielimy na:
powietrzne: stosowane w zakresie dużych częstotliwości, a w przypadku bardzo dużej
częstotliwości cewki mają postać odcinka drutu lub ścieżki drukowanej,
rdzeniowe: stosowane tam, gdzie wymagana jest duża wartość indukcyjności lub jej
przestrajanie. Cewki nawijane są na korpusy z tworzywa sztucznego, wewnątrz których
znajdują się rdzenie ferromagnetyczne lub niemagnetyczne mosiężne.
Parametry cewek
Podstawowymi parametrami cewki są
indukcyjność własna L w źH lub mH,
rezystancja cewki rL w �,
dobroć QL (zależna od częstotliwości pracy i rezystancji uzwojenia) i określona wzorem
2 fL
QL = , gdzie f jest częstotliwością pracy,
rL
stała indukcyjności AL w nH,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
 pojemność własna C0 (występująca między poszczególnymi zwojami cewki, między
korpusem oraz innymi elementami otaczającymi cewkę) i zależy od wymiarów cewki
i sposobu uzwojenia.
Dławiki
Dławik jest to cewka nieprzestrajana, z rdzeniem ferromagnetycznym o nieliniowej
charakterystyce magnesowania rdzenia. Jest to element o dużej indukcyjności własnej,
którego zadaniem jest eliminowanie lub tłumienie składowej zmiennej sygnału w obwodzie.
Zwykle współpracuje on z kondensatorami, tworząc filtry dolnoprzepustowe. W zależności
od częstotliwości pracy wyróżniamy dławiki małej i wielkiej częstotliwości.
Dławiki wykonuje się z cieńszego drutu niż cewki indukcyjne (ich średnica wynosi od
0,05 do 0,1 mm), gdyż ich rezystancja odgrywa drugorzędną rolę.
Oznaczenia cewek indukcyjnych
W urządzeniach elektronicznych i elektrycznych są stosowane różnorodne cewki.
Większość z nich jest charakterystyczna tylko dla konkretnego typu urządzenia, ale są
również cewki typowe występujące w wielu urządzeniach i zawierające pewne
charakterystyczne oznaczenia (dotyczy to głównie cewek ekranowanych).
Podstawowym oznaczeniem znajdującym się na ekranach cewek jest symbol materiału
rdzenia dostrojczego lub ekranującego. W zależności od rodzaju materiału rdzenia
dostrojczego i istnienia rdzenia ekranującego zmienia się stała indukcyjności AL. Stała ta jest
wielkością charakteryzującą rdzeń i konstrukcję cewki i określa zależność indukcyjności od
liczby zwojów Z według wzoru
L
AL =
2
Z
Przykłady:
F605 (z ekranem) - AL = 15,5 nH,
F82 (bez ekranu) - AL = 7,0 nH,
F24 (bez ekranu) - AL = 6,2 nH.
Sprawdzanie i pomiar indukcyjności cewek indukcyjnych
Cewki rzadko ulegają uszkodzeniom spowodowanym przez prąd elektryczny
(za wyjątkiem cewek dużej mocy lub wysokonapięciowych).
Jeżeli podejrzewamy, że cewka jest uszkodzona, to najpierw należy sprawdzić, czy nie
jest pęknięty rdzeń, korpus lub osłona ekranująca, a następnie sprawdzić omomierzem czy
uzwojenia nie są przerwane, zwarte ze sobą lub z osłoną ekranującą. W cewce mogą wystąpić
również zwarcia międzyzwojowe.
Przerwę w obwodzie można łatwo wykryć za pomocą omomierza, natomiast wykrycie
zwarcia całkowitego lub częściowego jest uzależnione od możliwych, najmniejszych
zakresów omomierza. Po zmierzeniu rezystancji rL badanej cewki można wynik pomiaru
porównać z wartością katalogową lub zmierzoną cewki wzorcowej.
Dokładny pomiar indukcyjności można wykonać za pomocą:
uniwersalnych mierników cyfrowych (w ograniczonym zakresie indukcyjności),
specjalizowanych, mostkowych mierników (testerów) RLC.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie typy kondensatorów stosuje się w obwodach rezonansowych, w zakresie wysokich
częstotliwości ?
2. Jak dzielimy kondensatory ze względu na zastosowany dielektryk?
3. W jaki sposób oznaczamy kondensatory?
4. Czym różni się kondensator elektrolityczny od kondensatora wykonanego z tworzywa
sztucznego?
5. Co to jest trymer?
6. Jak sprawdzić stan techniczny kondensatora o pojemności 1mF za pomocą omomierza?
7. Na czym polega różnica między cewkami indukcyjnymi a dławikami?
8. Jakie są podstawowe parametry cewek indukcyjnych?
9. W jaki sposób można regulować indukcyjność w cewkach?
10. Co to jest stała indukcyjności cewki?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj wyboru najbardziej odpowiedniego kondensatora (spośród kilku
przedstawionych) do określonych warunków pracy, kierując się tylko oznaczeniami tych
kondensatorów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odczytać lub rozszyfrować pojemności znamionowe przedstawionych kondensatorów,
2) spośród kondensatorów, których pojemności spełniają warunki ćwiczenia, wybrać te
typy, które mogą pracować w określonych warunkach,
3) odczytać pozostałe dane zaszyfrowane w oznaczeniach kondensatorów,
4) wybrać kondensator o parametrach najbardziej zbliżonych do kondensatora
poszukiwanego,
5) poszukać w załączonym katalogu wybranego kondensatora,
6) odczytać istotne parametry wybranego kondensatora,
7) sprawdzić, czy odczytane parametry spełniają warunki zadania.
Wyposażenie stanowiska pracy:
zestaw kilkunastu kondensatorów różnych typów i o różnych parametrach,
katalog kondensatorów,
kalkulator,
zeszyt do ćwiczeń i długopis.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) rozpoznać pojemności znamionowe na podstawie oznaczeń na obudowach
kondensatorów? Ą% Ą%
2) odczytać z katalogu wartości określonych parametrów kondensatorów? Ą% Ą%
3) odczytać znaki naniesione na obudowę kondensatorów i rozszyfrować
wartości parametrów pod nimi ukryte? Ą% Ą%
4) dobrać typ i parametry kondensatora do określonych zadań? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
4.3. Diody prostownicze i stabilizacyjne
4.3.1. Materiał nauczania
Złącze P - N i diody półprzewodnikowe
Złączem nazywamy połączenie dwóch kryształów ciała stałego w taki sposób, że tworzą
one ze sobą ścisły kontakt. W elektronice najczęściej wykorzystywane są złącza metal-
półprzewodnik i półprzewodnik - półprzewodnik, którym w większości przypadków jest
krzem. W momencie połączenia półprzewodnika typu P (gdzie nośnikami większościowymi
są dodatnie dziury) z półprzewodnikiem typu N (gdzie nośnikami większościowymi są
ujemne elektrony) powstaje złącze PN.
Polaryzacja złącza PN
Przez pojęcie polaryzacji rozumiemy stan, jaki następuje w złączu pod wpływem
przyłożenia z zewnątrz różnych potencjałów do obydwu obszarów półprzewodnika.
Jeżeli do półprzewodnika typu P przyłożymy potencjał dodatni a do półprzewodnika typu
N potencjał ujemny, to mówimy, że złącze jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia.
Powstała bariera energetyczna obniża się o wartość przyłożonego napięcia zewnętrznego
i złącze przewodzi prąd, który całkowicie składa się z nośników większościowych.
W przeciwnym wypadku mówimy, że złącze jest spolaryzowane w kierunku zaporowym
i złącze takie prawie nie przewodzi prądu.
Dioda półprzewodnikowa
Diodą półprzewodnikową nazywamy element półprzewodnikowy zawierający jedno
złącze PN z dwiema końcówkami wyprowadzeń. Charakterystyka diody oraz jej parametry są
podobne jak złącza PN. Diody są stosowane w elektronicznych układach analogowych
i cyfrowych. Ze względu na zastosowanie wyróżnia się diody: prostownicze, stabilizacyjne,
impulsowe, pojemnościowe, detekcyjne i generacyjne.
Diody prostownicze
Diody prostownicze są przeznaczone do prostowania napięcia lub prądu przemiennego
małej częstotliwości. Są one głównie stosowane w układach prostowniczych urządzeń
zasilających oraz w powielaczach wysokiego napięcia.
Diody prostownicze spolaryzowane zaczynają przewodzić (następuje gwałtowny wzrost
prądu) dopiero po przekroczeniu pewnej wartości napięcia w kierunku przewodzenia. Dla
diod krzemowych wynosi ona ok. 0,7 V a dla germanowych ok. 0,3 V. Diody prostownicze
mają bardzo małą rezystancję w kierunku przewodzenia  rzędu pojedynczych �, co pozwala
na uzyskanie dużych sprawności prostowania. Natomiast diody spolaryzowane w kierunku
zaporowym wykazują bardzo dużą rezystancję i wartość prądu wstecznego IR diody
(np. krzemowej  najczęściej stosowanej) jest 106�108 razy mniejsza. Symbol graficzny diody
prostowniczej pokazano na rys. 13 a. Działanie diody najlepiej pokazuje charakterystyka
prądowo-napięciowa przedstawiona na rys. 13 b.
Napięcie i prąd na osiach współrzędnych oznaczone indeksem F wskazują kierunek
przewodzenia diody, natomiast oznaczone indeksem R kierunek zaporowy.
Elektroda  + (anoda) pokazana na rysunku połączona jest z półprzewodnikiem typu P
a elektroda    (katoda) z półprzewodnikiem typu N.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
a) b)
IF
(+)
I0
URWM
0
IR(URWM)
(-) UF(I0)
UR UF
IR
Rys. 12. Dioda prostownicza: a) symbol graficzny, b) charakterystyka prądowo-napięciowa [5]
Oznaczenia i wygląd diod prostowniczych
Oznaczenia i wygląd diod prostowniczych zmieniają się w zależności od producenta,
mocy i napięcia występującego w urządzeniach zawierających te elementy oraz od ich
konstrukcji i przeznaczenia.
Przykładowo diody prostownicze mogą mieć następujące oznaczenia:
typowe diody małej mocy: BYP 401, BYP 660R,
typowe diody małej i średniej mocy: BYP 680R,
diody wysokonapięciowe: BAYP 50, BAYP 350,
diody mocy: D00-100-10, D3A2-10-12, D20-300-10,
diody szybkie mocy: DR12-10-01, DR51-80-12.
W oznaczeniach diod można rozpoznać pewne prawidłowości:
pierwsza litera oznacza materiał półprzewodnikowy A - german, B - krzem,
druga litera Y oznacza diody prostownicze,
litera R umieszczona na końcu oznacza, że anoda diody znajduje się na obudowie diody,
cyfry poprzedzone znakiem    określają maksymalne napięcie wsteczne diody
wyrażone w woltach,
pierwsza litera D oznacza diodę mocy, a pierwsze litery DR oznaczają szybkie diody
mocy,
w przypadku diod mocy cyfry poprzedzone pierwszym znakiem    określają
maksymalny prąd diody wyrażony w amperach, a cyfry poprzedzone drugim znakiem  
 określają maksymalne napięcie wsteczne diody wyrażone w setkach woltów.
Przykłady:
BYP 401-600R oznacza diodę prostowniczą małej mocy o napięciu wstecznym 600 V
i anodą na obudowie,
D20-300-10 oznacza prostowniczą diodę mocy o maksymalnym prądzie przewodzenia
300 A i napięciu wstecznym 1000 V.
Niektórzy producenci oznaczają diody symbolem 1Nxxxxx, przy czym interpretacja
pozostałych znaków tego symbolu ustalona jest przez producenta
Obudowy diod mają bardzo różną konstrukcję i wygląd.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Parametry diod prostowniczych
Parametry charakterystyczne:
napięcie progowe U(TO), poniżej którego prąd przewodzenia ma bardzo małą wartość
(0,2 V dla diod germanowych i 0,6 V dla krzemowych),
napięcie przebicia U(BR) lub powtarzalne szczytowe napięcie wsteczne URRM
przyjmowane jako 0,8 napięcia przebicia (od kilku woltów do kilku kilowoltów),
napięcie przewodzenia UF przy określonym prądzie przewodzenia I0,
prąd wsteczny IR przy określonym napięciu w kierunku zaporowym,
rezystancja cieplna Rth, zależna od sposobu chłodzenia diody i informująca o szybkości
odprowadzania ciepła przez diodę
Parametry graniczne:
dopuszczalny średni prąd przewodzenia IF(AV), jaki może przepływać przez diodę
w kierunku przewodzenia (od dziesiątek miliamperów do kilku kiloamperów),
szczytowe napięcie wsteczne URSM, powyżej którego dioda może ulec uszkodzeniu,
maksymalne straty mocy Ptot max przy danej temperaturze otoczenia diody (najczęściej
25�C), które mieszczą się w przedziale od kilkuset miliwatów do kilku kilowatów,
dopuszczalna temperatura złącza Tjmax, umożliwiająca obliczenie maksymalnej mocy
rozpraszanej przez diodę w określonych warunkach,
parametr przeciążeniowy I2t podawany dla diod mocy i określający na jak długo (i jakim
prądem) można przeciążyć daną diodę mocy.
Diody stabilizacyjne (diody Zenera)
Diody te są przeznaczone do stabilizacji lub ograniczania napięcia. Są one głównie
stosowane w urządzeniach zasilających jako elementy stabilizatorów napięcia oraz jako
z
ródła napięć odniesienia i ograniczniki amplitudy w innych układach elektronicznych.
Diody stabilizacyjne pracują przy polaryzacji w kierunku zaporowym, charakteryzując
się niewielkimi zmianami napięcia pod wpływem dużych zmian prądu. Wykorzystują one
zjawisko Zenera (w złączach krzemowych dla napięć < 5 V) i zjawisko powielania
lawinowego (w złączach krzemowych dla napięć > 7 V) występujące powyżej określonego
napięcia wstecznego diody. Obydwa te zjawiska są całkowicie odwracalne, przy czym
napięcia stabilizacji wywołane tymi zjawiskami reagują przeciwnie na zmiany temperatury.
Symbol graficzny diody Zenera jest zamieszczony poniżej na rys. 13a. Działanie diody
stabilizacyjnej najlepiej pokazuje charakterystyka prądowo-napięciowa przedstawiona na
rys. 13 b).
Rys. 13. Symbol graficzny diody stabilizacyjnej oraz charakterystyka I = f(U) diody stabilizacyjnej [5]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Oznaczenia i wygląd diod stabilizacyjnych
Oznaczenia i wygląd diod stabilizacyjnych zmieniają się w zależności od mocy i napięcia
stabilizacji diody oraz od ich konstrukcji i przeznaczenia.
Przykładowo diody stabilizacyjne mogą mieć następujące oznaczenia:
typowe diody Zenera: BZAP 30, BZP 650,
diody Zenera do układów hybrydowych: BZX 84,
diody skompensowane temperaturowo: BZY 566  wykorzystują one temperaturową
stabilność napięcia Zenera w wąskim zakresie od 6,08 V do 6,72 V,
diody układów elektronicznego zapłonu: BZYP 01.
W oznaczeniach tych diod można rozpoznać pewne prawidłowości:
pierwsza litera oznacza materiał półprzewodnikowy, najczęściej B - krzem,
druga litera Z oznacza diody stabilizacyjne (diody Zenera),
litera poprzedzona znakiem  - określa tolerancję napięcia stabilizacji: A - 1%, B - 2%,
C - 5%, D - 10%, E - 15%,
po tej literze następują cyfry określające wartość znamionowego napięcia stabilizacji
w woltach, a jeżeli napięcie to jest liczbą ułamkową, to zamiast przecinka stosuje się
literę V,
litera R umieszczona na końcu oznacza, że anoda diody znajduje się na obudowie diody,
a polaryzacji normalnej (obudowa połączona z katodą) nie oznacza się.
Obudowy diod stabilizacyjnych mają podobną konstrukcję i wygląd jak diod
prostowniczych.
Przykład: BZP 683-C5V1 oznacza diodę stabilizacyjną małej mocy o napięciu stabilizacji
równym 5,1 V z dokładnością 5%.
Parametry diod stabilizacyjnych
Parametry charakterystyczne:
napięcie stabilizacji UZ (zwane również napięciem Zenera), którego wartość mieści się
w granicach od trzech do kilkuset woltów,
napięcie przewodzenia UF przy określonym prądzie przewodzenia I0,
prąd wsteczny IR przy określonym napięciu w kierunku zaporowym,
rezystancja dynamiczna rz jaką stanowi dioda w zakresie stabilzacji,
temperaturowy współczynnik napięcia stabilizacji ąuz.
Parametry graniczne:
maksymalny prąd stabilizacji IZmax, płynący przez diodę podczas stabilizacji napięcia,
maksymalne straty mocy Ptot max przy danej temperaturze otoczenia diody (najczęściej
25�C).
Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych diod półprzewodnikowch
Charakterystyki prądowo-napięciowe umożliwiają wyznaczenie podstawowych
parametrów diod półprzewodnikowych jak: napięcie przewodzenia UF, napięcie stabilizacji
UZ i rezystancja dynamiczna rz..
Najprostszą metodą wyznaczania charakterystyk diod jest metoda  punkt po punkcie ,
w której odpowiednie prądy i napięcia mierzymy za pomocą amperomierza i woltomierza
włączonych w poniższe układy pomiarowe.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Rys. 14. Układ pomiarowy do wyznaczania charakterystyki prądowo-napięciowej zarówno diody prostowniczej
jak i diody Zenera (w kierunku przewodzenia) [9]
Wyniki należy zapisać w karcie pomiarowej zawierającej tabelę 4.
Tabela 4. Karta pomiarowa do badania diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia
Dioda prostownicza (lub stabilizacyjna) typ: .................... - kierunek przewodzenia
UF [V]
IF [mA]
Rys. 15. Układy pomiarowe do wyznaczania charakterystyki prądowo - napięciowej diody prostowniczej
i stabilizacyjnej (w kierunku zaporowym) [9]
Wyniki należy zapisać w karcie pomiarowej zawierającej tabelę 5.
Tabela 5. Karta pomiarowa do badania diod spolaryzowanych w kierunku zaporowym
Dioda prostownicza (lub stabilizacyjna) typ: .................... - kierunek zaoporowy
UR [V]
IR [mA lub źA]
Dobieranie parametrów diod półprzewodnikowych
Tabela 6.. Parametry katalogowe przykładowo wybranych diod [opracowanie własne]
URRM IF Ptot UF przy IF IR przy UR UZ rz ąuz przy IZ Tjmax I2t
Dioda
V mA mW V � �C A2s
(A) (W) V mA źA V 10-4/K mA
max max max max (A) max znam. max max
D00- 1k (100) 180M
100-10
BYP 800 (1) 1,1 (1) 5 800 150
401
BZP 200 250 1,2 100 1 1,5 7,5 10 +5 5 150
630-
C7V5
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Podstawowe zasady dobierania parametrów diod półprzewodnikowych:
amplituda prądu przewodzenia nie może przekraczać parametru IFmax,
iloczyn wartości skutecznej prądu przewodzenia I i wartości skutecznej napięcia
przewodzenia UF nie może przekraczać wartości Ptot,
amplituda napięcia wstecznego diody prostowniczej nie powinna przekroczyć URRM,
napięcie zasilające układ z diodą Zenera musi być większe od UZ, ale musi być na tyle
małe, aby iloczyn U �" I d" Ptot ,
Z Z
podczas szukania zamienników diod należy szukać diod o nie mniejszych parametrach
granicznych oraz o możliwie tych samych parametrach charakterystycznych.
Sprawdzanie diod półprzewodnikowych
Przyczyną elektrycznego uszkodzenia diody jest przekroczenie dopuszczalnych wartości
prądów i napięć. Uszkodzenia mechaniczne polegające na stłuczeniu lub ułamaniu obudowy,
czy złamaniu końcówki wynikają najczęściej z zaginania końcówek zbyt blisko obudowy.
Uszkodzenia w diodzie można łatwo wykryć omomierzem wyposażonym w z
ródło
napięcia o wartości 1,5 V. Badaną diodę należy wylutować z układu (wystarczy odlutować
tylko jedną końcówkę) i zmierzyć rezystancję w obydwu kierunkach. Rezystancja
w kierunku zaporowym (plus omomierza na katodzie) jest bardzo duża i często przekracza
maksymalne zakresy miernika. Natomiast w kierunku przewodzenia (plus omomierza na
anodzie) rezystancja jest znacznie mniejsza, chociaż trudna do określenia. Rezystancja
w kierunku przewodzenia zależy od kształtu charakterystyki diody oraz rodzaju i zakresu
omomierza. Oznacza to, że w zmieniając typ lub zakres miernika a także samą diodę na inny
egzemplarz tego samego typu, otrzymamy różne wartości rezystancji diody w kierunku
przewodzenia.
Sprawdzanie diody Zenera można przeprowadzić analogicznie do sprawdzania diody
prostowniczej, za wyjątkiem pomiaru samego napięcia stabilizacji UZ, pod warunkiem,
że napięcie stabilizacji jest większe niż napięcie z
ródłowe omomierza. Pomiar napięcia UZ,
można przeprowadzić w układzie pomiarowym pokazanym na rys. 17. Nie ma jednak
potrzeby mierzenia tych wielkości, ponieważ sprawne złącze stwierdzone omomierzem na
ogół gwarantuje zachowanie właściwych wartości innych parametrów.
Jeżeli podczas mierzenia rezystancji diody w obu kierunkach omomierz wskazuje
zwarcie, to oznacza przebicie elektryczne złącza, a jeżeli rozwarcie to oznacza przerwę
mechaniczną wewnątrz diody.
Obecnie cyfrowe mierniki uniwersalne wyposażone są w układy do mierzenia spadku
napięcia na złączu PN. Miernik musimy przestawić na tryb oznaczony i przyłożyć do
końcówek diody przewody miernika. Jeżeli  minus miernika jest przyłączony do
katody, to miernik wskaże wartość spadku napięcia w mV, a jeżeli odwrotnie to miernik
wskaże przekroczenie zakresu.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są warunki spolaryzowania diody w kierunku przewodzenia i w kierunku
zaporowym?
2. Jakie są podstawowe parametry charakterystyczne diody prostowniczej?
3. Jakie są podstawowe parametry graniczne diody stabilizacyjnej?
4. Jakie informacje można odczytać z oznaczenia diody BZP 683-D12?
5. Co oznacza litera R umieszczona na końcu oznaczenia diody?
6. Jakie parametry graniczne diody mocy należy wziąć pod uwagę podczas szukania
zamiennika dla diody D3A2-10-12?
7. Jak można sprawdzić stan diody prostowniczej lub stabilizacyjnej za pomocą cyfrowego
multimetru uniwersalnego?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznacz charakterystykę prądowo-napięciową określonej diody Zenera spolaryzowanej
w kierunku zaporowym i odczytaj z niej parametry UZ i rz.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odczytać z karty katalogowej podstawowe parametry diody,
2) zaproponować układ pomiarowy do zbadania diody,
3) zaproponować zakresy mierników przedstawionych w układzie pomiarowym,
4) połączyć układ pomiarowy,
5) sporządzić tabelę do wpisywania wyników badań,
6) wyznaczyć metodą  punkt po punkcie charakterystykę diody,
7) narysować charakterystykę diody na papierze milimetrowym,
8) odczytać z narysowanej charakterystyki UZ i rz,
9) porównać wyznaczony fragment charakterystyki diody i wyznaczone parametry diody
z danymi katalogowymi.
Wyposażenie stanowiska pracy:
karta katalogowa badanej diody,
zestaw mierników stosowanych w układach pomiarowych do badania elementów
półprzewodnikowych metodą  punkt po punkcie i instrukcje mierników,
zasilacz regulowany,
makieta z badaną diodą i przewody połączeniowe,
zeszyt do ćwiczeń i papier milimetrowy,
kalkulator,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) odczytać z karty katalogowej wybrany parametr diody? Ą% Ą%
2) połączyć układ pomiarowy do badania diody stabilizacyjnej? Ą% Ą%
3) rozpoznać diodę stabilizacyjną i jej parametry po oznaczeniach
katalogowych? Ą% Ą%
4) wyznaczyć charakterystykę diody stabilizacyjnej? Ą% Ą%
5) odczytać z narysowanej charakterystyki diody stabilizacyjnej określone
parametry diody? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
4.4. Tranzystory i tyrystory
4.4.1. Materiał nauczania
Tranzystory i tyrystory należą do grupy elementów półprzewodnikowych
o regulowanym przepływie prądu. Tranzystory należą do elementów wzmacniających
i przełączających, a tyrystory tylko do elementów przełączających. Tranzystory, ze względu
na zasadę działania, dzielimy na: bipolarne i unipolarne.
Budowa i struktura tranzystorów bipolarnych
Tranzystory bipolarne są najczęściej wykonywane z krzemu. Ze względu na kolejność
ułożenia warstw półprzewodnika rozróżniamy tranzystory typu NPN i PNP. Każda z tych
warstw (obszarów) ma swoją nazwę: baza - B, emiter - E, kolektor - C. Złącza utworzone
między sąsiednimi obszarami półprzewodnika nazywamy: złączem emiterowym (E-B)
i kolektorowym (B-C). Na rys. 16 przedstawiono modele struktury tranzystorów bipolarnych
i odpowiadające im symbole graficzne.
E B C
E B C
E E N P N C
P N P C
B
B
E
C E
C
B
B
tranzystor PNP tranzystor NPN
Rys. 16. Struktura i symbole graficzne tranzystorów bipolarnych [10]
Podział tranzystorów bipolarnych
Ze względu na wydzielaną moc tranzystory dzielimy na:
małej mocy: do 0,3 W,
średniej mocy: do 5 W,
dużej mocy: powyżej 5 W, nawet do 300 W.
Ze względu na maksymalną częstotliwość pracy tranzystory dzielimy na:
małej częstotliwości: do kilkudziesięciu MHz,
wielkiej częstotliwości: nawet do kilku GHz.
Zasada działania tranzystora bipolarnego
Działanie tranzystora bipolarnego rozpatrzymy na przykładzie polaryzacji normalnej
tranzystora, tzn. gdy złącze emiter-baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia,
a złącze baza - kolektor spolaryzowane w kierunku zaporowym. Stan taki jest zapewniony,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
gdy spełniona jest następująca zależność między potencjałami na poszczególnych
elektrodach:
dla tranzystora NPN VE < VB < VC,
dla tranzystora PNP VE > VB > VC
Rys. 17. Rozkład napięć i rozpływ prądów tranzystora bipolarnego przy polaryzacji normalnej [5]
Oznaczenia rozpływu prądów w tranzystorze i spadków napięć na nim są następujące:
IB  prąd bazy, IC  prąd kolektora, IE  prąd emitera, UCE  napięcie kolektor-emiter, UBE 
napięcie baza-emiter, UCB  napięcie kolektor-baza, VE  potencjał emitera, VB  potencjał
emitera, VC  potencjał kolektora. Między prądami poszczególnych elektrod tranzystora
zachodzą następujące związki:
IC
IE = IC + IB
� = ,
IB
gdzie � jest współczynnikiem wzmocnienia prądowego tranzystora i mieści się w granicach
od 20 do 850.
Układy pracy tranzystora bipolarnego
Zależnie od doprowadzenia i wyprowadzenia sygnału rozróżniamy trzy sposoby
włączenia tranzystora do układu pokazane na rys. 8
układ ze wspólnym emiterem OE (WE),
układ ze wspólną bazą OB (WB),
układ za wspólnym kolektorem OC (WC).
WB
WC
WE
E
C
C E
B
B
E B
C
Rys. 18. Układy pracy tranzystorów bipolarnych [5]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Wybór układu pracy tranzystora jest zależny od przeznaczenia i rodzaju zastosowanego
tranzystora.
Tranzystor pracujący w układzie OE charakteryzuje się:
dużym wzmocnieniem prądowym �,
dużym wzmocnieniem napięciowym,
dużym wzmocnieniem mocy,
rezystancją wejściową rzędu kilkuset &!, a wyjściową rzędu kilkadziesiąt k&!.
napięcie wyjściowe w układzie OE jest odwrócone w fazie o 180� w stosunku do
napięcia wejściowego,
Tranzystor pracujący w układzie OB charakteryzuje się:
małą rezystancją wejściową,
bardzo dużą rezystancją wyjściową,
wzmocnieniem prądowym bliskim jedności,
bardzo dużą częstotliwością graniczną pracy,
Tranzystor pracujący w układzie OC charakteryzuje się:
dużą rezystancją wejściową  co ma istotne znaczenie we wzmacniaczach małej
częstotliwości,
wzmocnieniem napięciowym równym jedności,
dużym wzmocnieniem prądowym.
Stany pracy tranzystora
Tranzystor składa się z dwóch złączy PN, które mogą być spolaryzowane w kierunku
przewodzenia jak i w kierunku zaporowym. W związku z tym wyróżniamy cztery stany pracy
tranzystora przedstawione w tabeli 7.
Tabela 7. Stany pracy tranzystora bipolarnego
Kierunki polaryzacji złączy tranzystora
Stan
tranzystora
złącze złącze
emiter  baza kolektor  baza
Zatkanie zaporowy zaporowy
Przewodzenie
przewodzenia zaporowy
aktywne
Nasycenie przewodzenia przewodzenia
Przewodzenie
zaporowy przewodzenia
inwersyjne
Tranzystor pracujący w układach wzmacniających musi być w stanie aktywnym,
natomiast w układach przełączających w stanie zatkania lub nasycenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Rodzaje obudów tranzystorów bipolarnych
Rys. 19. Obudowy tranzystorów bipolarnych: a) dużej mocy, b) małej mocy [5]
Kształt obudowy tranzystora i kolejność jego wyprowadzeń zależy od parametrów,
przeznaczenia i producenta tranzystora. Istnieją jednak pewne ogólne zasady rozpoznawania
niektórych wyprowadzeń w określonych typach obudów.
Jeżeli tranzystor mocy w obudowie metalowej ma wyprowadzone tylko dwie końcówki,
to trzecią (zawsze kolektor) jest właśnie ta metalowa obudowa. Jeżeli tranzystor
przystosowany jest do montowania na radiatorze, ale posiada 3 końcówki, to jedna z nich
(kolektor) jest wewnętrznie połączona z metalową obudową.
Niektóre tranzystory małej mocy w obudowie plastykowej mają charakterystyczne
 ścięcie , które wskazuje umiejscowienie końcówki kolektora tranzystora.
Tranzystory małej mocy w okrągłej, metalowej obudowie mają charakterystyczny
 ząbek , który wskazuje końcówkę emitera, kolektor w tym przypadku jest również
połączony z metalową obudową.
Parametry tranzystorów bipolarnych
Do podstawowych parametrów charakterystycznych tranzystora bipolarnego zaliczamy:
� (lub h21E)  współczynnik wzmocnienia prądowego w układzie OE,
fT  częstotliwość graniczna tranzystora, przy której współczynnik h21E spada do zera,
UCEsat  napięcie między kolektorem a emiterem w stanie nasycenia.
Do podstawowych parametrów granicznych tranzystora bipolarnego zaliczamy:
Ptot  dopuszczalna moc całkowita wydzielana w tranzystorze,
UCE0max  maksymalne napięcie między kolektorem a emiterem,
ICmax  maksymalny dopuszczalny prąd kolektora,
Tj  dopuszczalna temperatura złączy.
Oznaczanie i dobieranie tranzystorów bipolarnych
Tranzystory bipolarne wykonywane są najczęściej z krzemu. Poniżej przedstawiamy
przykładowe typy, oznaczenia i parametry tranzystorów krzemowych.
Tabela 8. Przykłady oznaczeń i parametrów tranzystorów krzemowych
Typ Symbol UCEmax ICmax Ptot Grupa h21E fT Polaryzacja
[V] [mA] [mW] h21E [MHz]
małej mocy m.cz. A 110�240
BC107 45 100 300 100 NPN
B 200�480
dużej mocy m.cz. BDP286 80 7000 25000 - 30�200 10 PNP
małej mocy w.cz.
BF180 20 20 150 - 15 500 NPN
wysokonapięciowe
BU205 700 2500 10000 - 2 NPN
7,5
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Podstawowe zasady dobierania parametrów tranzystorów bipolarnych:
amplituda prądu kolektora nie może przekraczać parametru ICmax,
iloczyn wartości skutecznej prądu kolektora IC i wartości skutecznej napięcia UCE nie
może przekraczać wartości Ptot,
amplituda napięcia kolektor-emiter nie może przekroczyć UCEmax,
wartość współczynnika wzmocnienia prądowego h21E w wielu układach elektronicznych
nie jest istotna, ale należy dobierać tranzystory z tej samej grupy,
podczas szukania zamienników tranzystorów należy szukać tranzystorów o nie
mniejszych parametrach granicznych oraz o możliwie tych samych parametrach
charakterystycznych,
większość tranzystorów produkcji europejskiej ma swoje odpowiedniki wśród
tranzystorów produkcji amerykańskiej, których symbole katalogowe zaczynają się na
2Nxxxx (należy je dobierać według danych katalogowych lub według
wyszczególnionych odpowiedników).
Sprawdzanie tranzystorów bipolarnych
Uszkodzenie tranzystora może nastąpić pod wpływem tych samych czynników
co w diodzie półprzewodnikowej. Sprawdzenie stanu technicznego tranzystora można
przeprowadzić w podobny sposób jak w przypadku diody, za pomocą omomierza lub
cyfrowego miernika uniwersalnego nastawionego na pomiar napięcia na złączu PN. Sposób
pomiaru i kontrolę stanu technicznego tranzystora pokazuje poniższa tabela.
Tabela 9. Rezystancje lub napięcia między elektrodami prawidłowo pracującego tranzystora bipolarnego
Tranzystor Badane Biegun dodatni Rezystancja Napięcie złącza
przejście miernika zmierzona
PNP B-E E mała poniżej 1 V
PNP B-E B bardzo duża lub duża poza zakresem
PNP B-C C mała poniżej 1V
PNP B-C B bardzo duża lub duża poza zakresem
PNP E-C E bardzo duża poza zakresem
PNP E-C C bardzo duża lub mała różne
NPN B-E B mała poniżej 1 V
NPN B-E E bardzo duża poza zakresem
NPN B-C B mała poniżej 1 V
NPN B-C C bardzo duża poza zakresem
NPN E-C E bardzo duża lub mała różne
NPN E-C C bardzo duża poza zakresem
Tranzystory unipolarne
Tranzystor unipolarne (polowe) stosowane są w układach elektronicznych rzadziej niż
bipolarne. Tranzystory te mają kanał typu N lub P, który może być wzbogacany lub
zubożany. Elektrody tych tranzystorów mają następujące nazwy i oznaczenia: z
ródło - S,
bramka - G, dren - D. W tranzystorach polowych w przepływie prądu biorą udział nośniki
większościowe jednego rodzaju  elektrony (N) lub dziury (P). Prąd może płynąć przez kanał
pomiędzy z
ródłem i drenem, natomiast przewodnictwo tego kanału zależy od napięcia
bramka-z
ródło UGS. Istnieje pewne napięcie UGSoff przy którym następuje odcięcie kanału i
tranzystor przestaje przewodzić. Ze względu na rodzaj sterowania kanałem i właściwości
tranzystory unipolarne dzielimy na złączowe (FET) i z izolowaną bramką (MOSFET).
Tranzystory bipolarne spełniają podobną rolę w układach elektronicznych co tranzystory
unipolarne, chociaż mają inne właściwości. Przede wszystkim bramka (odpowiednik bazy)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
sterowana jest napięciowo, ponieważ nie istnieje prąd bramki. Sterowanie napięciowe
powoduje znaczny wzrost rezystancji wejściowej tranzystorów unipolarnych w stosunku do
bipolarnych. Ponadto ze względu na zwiększoną pojemność wewnętrzną tranzystory
unipolarne są wolniejsze od bipolarnych.
Rys. 20. Przykładowe symbole graficzne tranzystorów unipolarnych: a) FET - kanał N, b) FET - kanał P [5]
W zależności od typu kanału i rodzaju tranzystora napięcie UGSoff może być dodatnie lub
ujemne. Jeżeli założymy, że UGS jest dodatnie, gdy potencjał VG jest większy od VS, to
przewodzenie każdego typu tranzystora unipolarnego można przedstawić następująco.
Tabela 10. Warunki przewodnictwa różnych typów tranzystorów unipolarnych [opracowanie własne]
Typ tranzystora Tranzystor przewodzi dla:
FET z kanałem typu N -UGSoff < UGS < 0
FET z kanałem typu P 0 < UGS <+UGSoff
MOSFET z kanałem zubożanym typu N -UGSoff < UGS
MOSFET z kanałem wzbogacanym typu N +UGSoff < UGS
MOSFET z kanałem zubożanym typu P UGS <+UGSoff
MOSFET z kanałem wzbogacanym typu P UGS <-UGSoff
Parametry tranzystorów unipolarnych są analogiczne do bipolarnych, za wyjątkiem
napięcia odcięcia kanału UGSoff, które jest parametrem charakterystycznym
Obudowy i oznaczenia tranzystorów bipolarnych i unipolarnych są podobne, przy czym
tranzystory MOSFET mają zwykle cztery końcówki. Tą czwartą jest tzw. podłoże B, które
w układach pracy prawie zawsze połączone jest ze z
ródłem S.
Przykład: tranzystor FET; BF245; Ptot max = 360 mW, UDSmax = 30V, UGSoff = 0,5�8V, kanał N
Sprawdzanie tranzystorów unipolarnych
W przypadku tranzystorów unipolarnych typu FET należy sprawdzić przejście między
drenem i z
ródłem (powinno istnieć w obydwie strony) i między z
ródłem lub drenem
a bramką. Sprawdzanie tranzystorów typu MOSFET jest utrudnione ze względu na dużą
wrażliwość tych tranzystorów na napięcie elektrostatyczne, powodujące przebicie warstwy
tlenku krzemu. Do uszkodzenia tranzystora wystarczy ładunek elektryczny, który zostanie
wprowadzony na bramkę tranzystora poprzez ręce lub narzędzia badającego.
Tyrystor
Tyrystor, zwany także sterowaną diodą krzemową, składa się z 4 warstw półprzewodnika
PNPN. Trzy wyprowadzone na zewnątrz końcówki są dołączone do trzech warstw
półprzewodnika : anoda A do skrajnej warstwy P, katoda K do skrajnej warstwy N oraz
trzecia, zwana bramką G do wewnętrznej warstwy N.
A
G
K
Rys. 21. Symbol graficzny tyrystora [opracowanie własne]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Działanie tyrystora przy polaryzacji w kierunku zaporowym jest takie same jak diody
prostowniczej, ten stan nazywamy stanem zaworowym. Natomiast przy polaryzacji
w kierunku przewodzenia (anoda połączona z biegunem  + zasilania) tyrystor jest w stanie
blokowania (nie przewodzi prądu) lub w stanie przewodzenia (przewodzi prąd tak jak dioda
prostownicza). Stąd drugie określenie tyrystora - dioda sterowana.
Przejście tyrystora ze stanu blokowania do stanu przewodzenia następuje po
przekroczeniu napięcia progowego U(BO) nazywanego napięciem przełączania. Napięcie
przełączania nie jest parametrem tyrystora, ponieważ zależy od wartości prądu IG
wpływającego do bramki tyrystora (im większe IG, tym mniejsze U(BO)). Istnieje również
możliwość samoczynnego, niekontrolowanego załączenia tyrystora podczas zbyt szybkiego
narastania napięcia w stanie blokowania.
Wyłączenie tyrystora, czyli przejście ze stanu przewodzenia w stan blokowania lub
zaworowy, wymaga zmniejszenia prądu anodowego tyrystora do wartości tzw. prądu
podtrzymania IH lub do zera poprzez zmianę polaryzacji napięcia anoda-katoda. W praktyce
na ogół wykorzystuje się ten drugi sposób.
Parametry i oznaczenia tyrystorów
Podstawowymi parametrami tyrystora są:
maksymalne napięcie blokowania UDRM,
powtarzalne szczytowe napięcie wsteczne URRM,
maksymalna wartość skuteczna prądu przewodzenia IT(RMS),
napięcie przełączające bramki UGT,
prąd przełączający bramki IGT,
prąd podtrzymania IH.
Przykład:
BTP128-400: UDRM = 400V, URRM = 4V, IT(RMS) = 8A, UGT = 4V, UGT = 45mA, IH = 5mA
Tyrystory małej mocy mają obudowy podobne kształtem do diod lub tranzystorów i nie
posiadają oznaczeń zawierających informacje o parametrach tyrystora. Natomiast tyrystory
dużej mocy (podobne kształtem do diod prostowniczych dużej mocy) mają specjalne
oznaczenia naniesione na obudowę:
Przykład: T 32-20-10-54
T  tyrystor (tyrystory szybkie mogą mieć oznaczenie TR lub F), 32  cechy konstrukcyjne
tyrystora, 20  prąd IT(RMS) w A, 10  napięcie UDRM = URRM w setkach V, 54  parametry
dynamiczne
Sprawdzanie tyrystorów
Tyrystory ulegają uszkodzeniom tego samego rodzaju, co wszystkie elementy
półprzewodnikowe, tzn. przebiciom złączy. Typową przyczyną uszkodzeń tyrystorów jest
przegrzanie, w wyniku którego następuje pogorszenie parametrów tyrystora, przede
wszystkim jego czasu wyłączania.
Prawidłowość działania tyrystora można sprawdzić w układzie wyposażonym w baterię
4,5 V, miliamperomierz i 2 rezystory 1k � i 470 �. Biegun ujemny zasilacza łączymy
z katodą tyrystora, natomiast dodatni łączymy z anodą przez rezystor 470 �, a przez 1 k�
i ewentualnie przełącznik z bramką tyrystora. Przy odłączonej bramce tyrystor nie powinien
się włączyć i miliamperomierz nie powinien wskazywać przepływu prądu. Po podłączeniu
bramki do obwodu tyrystor powinien się włączyć i miliamperomierz powinien wskazywać
przepływ prądu rzędu kilku miliamperów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie funkcje mogą spełniać tranzystory i tyrystory w układzie elektronicznym?
2. Na czym polega różnica w działaniu tranzystorów bipolarnych i unipolarnych?
3. Jak nazywamy wyprowadzenia tranzystorów bipolarnych a jak unipolarnych?
4. Jaka jest polaryzacja złączy tranzystora bipolarnego w stanie nasycenia?
5. Co to jest współczynnik � tranzystorów?
6. Jak należy dobierać moc tranzystorów bipolarnych w układach elektronicznych?
7. Co to jest napięcie odcięcia kanału tranzystora?
8. Jaki typ tranzystora unipolarnego przewodzi prąd dla dodatniego napięcia większego od
UGSoff?
9. Jakie stany pracy tyrystora wyróżniamy?
10. Jakie warunki muszą być spełnione, aby tyrystor został wyłączony?
11. Co to za parametr UDRM?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Rozpoznaj elektrody tranzystora bipolarnego oraz sprawdz
jego sprawność.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odczytać z karty katalogowej podstawowe parametry tranzystora,
2) dokonać wyboru przyrządu pomiarowego,
3) za pomocą wybranego przyrządu ustalić czy tranzystor jest sprawny,
4) za pomocą wybranego przyrządu ustalić polaryzację tranzystora,
5) rozpoznać wyprowadzenie bazy tranzystora,
6) na podstawie oględzin zewnętrznych ustalić wyprowadzenia emitera i kolektora,
7) rozpoznać w dołączonym katalogu typ obudowy danego tranzystora,
8) sprawdzić, czy rozpoznanie wyprowadzeń badanego tranzystora jest zgodne z danymi
katalogowymi.
Wyposażenie stanowiska pracy:
karty katalogowe badanych tranzystorów,
uniwersalny miernik cyfrowy,
omomierz, woltomierz,
zeszyt do ćwiczeń.
Ćwiczenie 2
Wyznacz charakterystykę prądowo-napięciową tyrystora w stanie przewodzenia i zmierz
wartość prądu podtrzymania IH tego tyrystora.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych i zasilających zgodnie z instrukcją,
3) zapoznać się z danymi katalogowymi tyrystora,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
4) nastawić maksymalne wartości rezystancji potencjometrów w obwodzie głównym
i bramkowym tyrystora,
5) dobrać zakres napięć wyjściowych regulowanych zasilaczy zasilających obwód główny
i bramkowy tyrystora,
6) podłączyć badany układ do zasilaczy,
7) nastawić napięcia wyjściowe zasilaczy tak, aby tyrystor przewodził prąd,
8) potencjometrem obwodu głównego nastawić podane w instrukcji wartości prądu
anodowego,
9) zmierzyć napięcie przewodzenia tyrystora dla każdej zadanej wartości prądu anodowego,
10) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
11) narysować charakterystykę prądowo-napięciową tyrystora IT = f(UT),
12) nastawić napięcie wyjściowe zasilaczy tak, aby tyrystor był w stanie przewodzenia,
13) rozewrzeć obwód bramki tyrystora,
14) zwiększać rezystancję potencjometru obwodu głównego tyrystora,
15) zmierzyć wartość prądu anodowego dla każdej nastawy potencjometru,
16) zagęścić pomiary przy zbliżaniu się do katalogowej wartości IH,
17) zwiększać rezystancję potencjometru do chwili, gdy prąd anodowy przestanie płynąć,
18) odczytać wartość prądu anodowego bezpośrednio przed wyłączeniem tyrystora i zapisać
jako zmierzoną wartość prądu podtrzymania tego tyrystora.
Wyposażenie stanowiska pracy:
tyrystor, 2 rezystory i 2 potencjometry,
2 regulowane zasilacze napięciowe DC,
instrukcja do ćwiczenia,
2 woltomierze i amperomierz DC,
instrukcje obsługi przyrządów pomiarowych,
kalkulator,
zeszyt do ćwiczeń i papier milimetrowy,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) odczytać z karty katalogowej podstawowe parametry tranzystora? Ą% Ą%
2) określić na podstawie danych katalogowych typ obudowy tranzystora? Ą% Ą%
3) przedstawić metodę sprawdzania stanu technicznego tranzystora? Ą% Ą%
4) rozpoznać polaryzację i wyprowadzenia tranzystora? Ą% Ą%
5) porównać wyniki badań z danymi katalogowymi? Ą% Ą%
6) wyznaczyć charakterystykę tyrystora? Ą% Ą%
7) zmierzyć podstawowe parametry tyrystora? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
4.5. Elementy optoelektroniczne i wskaz
niki LED
4.5.1. Materiał nauczania
Dioda elektroluminescencyjna
Dioda elektroluminescencyjna jest z
ródłem promieniowania widzialnego (dioda LED,
zwana również diodą świecącą) oraz niewidzialnego promieniowania podczerwonego (dioda
IR). Dioda pracuje prawidłowo przy polaryzacji w kierunku przewodzenia. Długość fali
generowanego promieniowania zależy od materiałów półprzewodnikowych, z których dioda
jest wykonana, takich jak: GaAs, GaP lub GaAsP o odpowiednim domieszkowaniu. Diody
emitują promieniowanie o barwach: niebieskiej, żółtej, zielonej, pomarańczowej, czerwonej
oraz w zakresie podczerwieni. Spotyka się również diody świecące kilkoma kolorami.
W zależności od zakresu emitowanego promieniowania, diody elektroluminescencyjne można
stosować jako: wskaz
niki optyczne, wskaz
niki stanów logicznych (diody świecące) oraz
z
ródła promieniowania podczerwonego (diody IR) w systemach zdalnego sterowania, czy
w systemach alarmowych.
Rys. 22. Symbol graficzny diody LED lub IR
Diody elektroluminescencyjne mają takie same parametry elektryczne jak inne diody,
tj. prąd przewodzenia (może być ciągły lub impulsowy), napięcie przewodzenia, napięcie
wsteczne oraz moc strat, która wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset mW.
Do parametrów optycznych diody zaliczamy:
strumień energetyczny Pe (moc emitowana przez diodę) wyrażony w W, którego wartość
rośnie ze wzrostem prądu przewodzenia i maleje ze wzrostem temperatury złącza,
światłość JV (stosunek strumienia świetlnego do kąta bryłowego, w który dioda
wypromieniowuje ten strumień) wyrażona w kandelach,
Talela 11. Przykładowa karta katalogowa diod elektroluminescencyjnych [9]
Typ Barwa IFmax UF Pe [mW] Soczewka
[mA] [V] (Je) [mW/sr]
CQP431 czerwona 30 2,0 1 czerwona matowa
CQP463 żółta 30 3,0 0,6 żółta przezroczysta
CQYP15 podczerwona 100 1,5 0,5 --------
Fotodetektory
Fotodetektory (zwane również odbiornikami fotoelektrycznymi) wykorzystują
wewnętrzne zjawisko fotoelektryczne do zmiany własnej przewodności pod wpływem
zaabsorbowanego przez półprzewodnik promieniowania elektromagnetycznego.
Do fotodetektorów zaliczamy: fotorezystory, fotodiody, fotoogniwa, fototranzystory,
fototyrystory.
Fotoodbiorniki możemy sprzęgać z diodami elektroluminescencyjnymi, w celu
przesyłania sygnałów na drodze optycznej. W ten sposób uzyskujemy przekazywanie
sygnałów z jednego układu do drugiego, przy galwanicznym odseparowaniu tych układów.
Tak powstały przyrząd nazywamy transoptorem (dioda i fotodetektor w różnych obudowach)
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
lub łączem optoelektronicznym (dioda i fotodetektor w jednej obudowie). Transoptor może
być zamknięty (transmisja promieniowania następuje za pomocą światłowodu) lub otwarty
(transmisja następuje w powietrzu).
Fotodetektory, transoptory i łącza optoelektroniczne znajdują zastosowanie m.in.
w: układach automatyki, zdalnego sterowania, układach telekomunikacyjnych, urządzeniach
alarmowych, sygnalizacyjnych i kontrolno-pomiarowych.
a) b) c)
Rys. 23. Symbole graficzne: a) fotorezystora, b) fototranzystora, c) fototranzystora z wyprowadzoną bazą
Fotorezystor
Fotorezystorem nazywamy element półprzewodnikowy, w którym pod wpływem
oświetlenia następuje zmiana jego przewodności niezależnie od kierunku przyłożonego
napięcia zewnętrznego.
Oświetlenie fotorezystora powoduje zwiększenie przepływającego prądu (zmniejszenie
rezystancji). Prądem fotoelektrycznym nazywamy różnicę między całkowitym prądem
płynącym przez fotorezystor i tzw. prądem ciemnym, płynącym przez fotorezystor przy braku
oświetlenia.
Podstawowymi parametrami fotorezystora są:
czułość widmowa, czyli zależność rezystancji od natężenia oświetlenia,
rezystancja ciemna RD (przy braku oświetlenia), zawierająca się w przedziale 106 � 1012�
współczynnik n określany jako stosunek rezystancji ciemnej do rezystancji przy danej
wartości natężenia oświetlenia (np. 50 lx), sięgający kilku tysięcy.
Tabela 12. Przykładowa karta katalogowa fotorezystorów [9]
Typ Umax Pmax RD n 
[V] [W] [M�] [nm]
RPP111 <500 <0,1 >100 >2000 580�680
RPP333 <60 <0,05 >5 >2500 540�630
RPP550 <350 <0,6 >1 >5000 580�680
Fototranzystor
Fototranzystor jest to element półprzewodnikowy z dwoma złączami PN, który działa tak
samo jak konwencjonalny tranzystor, przy czym jego prąd kolektora nie zależy od prądu
bazy, lecz od natężenia promieniowania oświetlającego obszar bazy.
W fototranzystorach końcówka bazy może być wyprowadzona lub nie wyprowadzona na
zewnątrz obudowy. Pierwszy przypadek umożliwia niezależne sterowanie optyczne
i elektryczne fototranzystorem.
Kształt charakterystyki prądowo-napięciowej fototranzystora jest identyczny z kształtem
charakterystyki konwencjonalnego tranzystora. Ze wzrostem temperatury złącza zwiększa się
prąd ciemny i prąd fotoelektryczny, a przy wzroście napięcia UCE rośnie tylko prąd ciemny.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Półprzewodnikowe wskaz
niki cyfrowe LED
Półprzewodnikowym wskaz
nikiem cyfrowym nazywamy przyrząd zbudowany z diod
świecących, który pod wpływem sygnałów elektrycznych wyświetla informację w postaci
cyfr. Obecnie produkowane są segmentowe i mozaikowe wskaz
niki cyfrowe.
We wskaz
nikach segmentowych znak (cyfra) jest tworzony w wyniku wybrania
określonej kombinacji segmentów. Najczęściej stosuje się 7-segmentowy układ cyfr
w kształcie ósemki.
Wskaz
nik 7-segmentowy umożliwia odtworzenie wszystkich cyfr (od 0 do 9) oraz
niektórych liter (A, C, E, F, H, I, L, O, P, S, U). Przy większych długościach segmentu stosuje
się szeregowe połączenie kilku diod świecących lub światłowody.
We wskaz
nikach segmentowych, wszystkie anody (względnie katody) diod w obrębie danego
wskaz
nika mają wspólne połączenie elektryczne.
Wskaz
niki mozaikowe składają się z wielu diod świecących, a odpowiednią konfigurację
znaku uzyskuje się w wyniku wybrania pojedynczych diod, które będą tworzyć dany znak.
Wskaz
niki tego typu są nazywane również alfanumerycznymi. Wskaz
niki mozaikowe
umożliwiają odtworzenie wszystkich liter i cyfr, a nawet pewnych symboli. Najczęściej
spotykane wskaz
niki mozaikowe składają się z 35 (7x5) pojedynczych diod świecących (jest
to liczba minimalna).
Wysokość wyświetlanego znaku zależy od konstrukcji wskaz
nika cyfrowego. Przy
wysokości znaku równej 20 mm, odczyt wyświetlanej informacji jest możliwy z odległości
około10 m, natomiast przy wysokości znaku równej 3 mm  odległość ta zmniejsza się do 1 m.
Sprawdzanie elementów optoelektronicznych
Uszkodzenie elementów optoelektronicznych jest dość łatwe do stwierdzenia. Brak
świecenia diody LED może być spowodowany przerwą wewnątrz obudowy lub jej
przegrzaniem. Należy sprawdzić, czy w czasie pracy na jej końcówkach jest napięcie
polaryzujące diodę w kierunku przewodzenia. Jeśli jest należy wymienić diodę na nową.
Trudniej jest sprawdzić diodę IR, ponieważ promieniowanie podczerwone nie jest widoczne.
Do sprawdzenia należy użyć odbiornika podczerwieni uprzednio sprawdzonego, którym
steruje badana dioda. Ponadto można przeprowadzić badania sprawdzające takie same jak dla
diod prostowniczych.
Fotorezystor można sprawdzić, mierząc jego rezystancję przy różnych natężeniach
światła. Jeżeli rezystancja znacznie się zmienia to fotorezystor jest sprawny.
W podobny sposób można sprawdzić fototranzystor mierząc (w stanie pracy) jego napięcie na
kolektorze przy różnych natężeniach światła. Jeżeli tranzystor ma wyprowadzoną bazę, to
można dokonać badania takiego samego jak dla tranzystora.
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są rodzaje elementów optoelektronicznych?
2. W oparciu o jakie zjawisko działają fotodetektory?
3. Jakie są podstawowe parametry diody elektroluminescencyjnej?
4. Gdzie mogą być stosowane elementy optoelektroniczne?
5. Jakie są podstawowe parametry fotodetektorów?
6. Jak sprawdzić sprawność diody LED?
7. Czym różnią się wskaz
niki mozaikowe od wskaz
ników segmentowych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Sprawdz
działanie i parametry elektryczne określonej diody IR.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zaproponować metodę najprostszego sprawdzenia diody IR w oparciu o urządzenia
i przyrządy pomiarowe przedstawione w instrukcji,
2) dokonać wyboru przyrządów pomiarowych,
3) sprawdzić stan techniczny diody diody,
4) zaproponować układ pomiarowy do wyznaczenia charakterystyki prądowo-napięciowej
diody,
5) zmontować układ pomiarowy,
6) wyznaczyć charakterystykę diody metodą  punkt po punkcie ,
7) oszacować, przy jakim prądzie przewodzenia diody (przy określonej odległości)
odbiornik zaczyna reagować na promieniowanie diody,
8) narysować charakterystykę diody,
9) wyznaczyć prąd wsteczny diody IR, napięcie przewodzenia UF.
Wyposażenie stanowiska pracy:
nadajnik i odbiornik IR,
zestaw mierników stosowanych do wyznaczania charakterystyki diody,
instrukcje obsługi mierników,
przewody połączeniowe,
zeszyt do ćwiczeń i papier milimetrowy,
kalkulator,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) zidentyfikować parametry diody IR? Ą% Ą%
2) znalez
ć w katalogach określone parametry elementów diody IR? Ą% Ą%
3) wybrać urządzenia do pomiaru parametrów diody IR? Ą% Ą%
4) zmierzyć określony parametr diody IR? Ą% Ą%
5) wyznaczyć charakterystykę prądowo-napięciową diody IR? Ą% Ą%
6) określić wybrane parametry diody IR na podstawie charakterystyk
prądowo-napięciowych? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
4.6. Układy prostownicze i sterowniki prądu przemiennego
4.6.1. Materiał nauczania
Układy prostownicze niesterowane
Układy prostownicze są najczęściej podzespołem urządzenia, zwanego zasilaczem
napięciowym, które przetwarza napięcie przemienne sieci zasilającej (w Polsce 230 V, 50 Hz)
na napięcie stale o ustabilizowanej wartości. Zadaniem prostownika jest wytworzenie
na wyjściu napięcia zmiennego, ale o stałej polaryzacji.
Prostownik jednopulsowy przewodzi prąd tylko w jednym kierunku, w wyniku czego
na wyjściu pojawiają się tylko dodatnie  połówki wejściowego napięcia sinusoidalnego,
co pokazano na poniższym rysunku.
Rys. 24. Prostownik jednopulsowy: a) schemat, b) przebiegi napięć i prądów w układzie [6]
Elementem załączającym jest dioda półprzewodnikowa D, która przewodzi, gdy napięcie
uwe > UF i nie przewodzi, gdy uwe < UF. W stanie nieprzewodzenia napięcie wyjściowe jest
równe 0, w stanie przewodzenia określone jest wzorem
uwy = uwe -U
F
W celu zmniejszenia tętnień oraz zwiększenia wydatkowania energii, w obciążeniu
prostownika stosuje się kondensatory, które magazynują energię w czasie "T, co pokazano
na rysunku 25.
Prostownik z obciążeniem rezystancyjno - pojemnościowym utrzymuje na wyjściu
napięcie o wartości zbliżonej do wartości szczytowej napięcia wejściowego. Prąd iD w tym
układzie płynie tylko w czasie "T doładowywania pojemności, czyli krócej niż przy
obciążeniu rezystancyjnym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Rys. 25. Prostownik jednopulsowy z obciążeniem RC: a) schemat, b) przebiegi napięć i prądów w układzie [6]
Lepszymi parametrami charakteryzują się prostowniki dwupulsowe pokazane
na poniższych rysunkach.
Rys. 26. Prostownik dwupulsowy: a) układ z transformatorem, b) układ Graetza [6]
W układach tych prąd płynie przez obciążenie Ro praktycznie przez cały czas w jednym
kierunku. Mostek Graetza jest najczęściej stosowanym układem prostowniczym. W celu
poprawy parametrów prostowników, w układach zasilaczy stosuje się prostowniki pracujące
w układzie mostka Graetza z filtrem dolnoprzepustowym, którym może być:
obciążenie RC stosowane przy małych prądach obciążenia,
obciążenie RL stosowane przy dużych prądach obciążenia.
Układy prostownicze sterowane
W układach regulacji automatycznej lub sterowania urządzeń przemysłowych, głównie
dużej mocy, istnieje konieczność ciągłego nastawiania wartości napięcia lub prądu
wyjściowego. W dotychczas omówionych układach prostowniczych z diodami zmianę
napięcia wyjściowego można uzyskać tylko przez zmianę przekładni transformatora lub
włączenie dodatkowych rezystorów szeregowo z obciążeniem.
W prostownikach sterowanych wartość napięcia stałego nastawia się, zmieniając
przesunięcie fazowe sygnału bramkowego wyzwalającego tyrystor.
Wśród układów prostowników sterownych jednofazowych występują układy jedno-
i dwupulsowe. Układ jednopulsowy pokazany jest na poniższym rysunku.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Rys. 27. Prostownik jednopulsowy sterowany a) schemat, b) przebiegi napięć i prądy w układzie [3]
Załączenie tyrystora w tym układzie następuje w wyniku doprowadzenia do bramki
dodatniego impulsu z układu wyzwalającego w chwili t1. Chwila ta odpowiada kątowi
załączenia ą1 = �t1 , nazywanemu również kątem opóz
nienia zapłonu. Tyrystor zostaje
wyłączony w chwili zmiany polaryzacji napięcia u2, w chwili t2 odpowiadającej kątowi ą2 =
�t2. Tyrystor przewodzi więc w czasie odpowiadającym kątowi przewodzenia ąp= ą2 - ą1.
Składowa stała napięcia wyjściowego osiąga maksimum przy ą1 = 0, a minimum przy ą1 = Ą.
Zależność składowej stałej od kąta ą1 nazywa się charakterystyką sterowania.
Najczęściej jednak wykorzystuje się prostowniki sterowane dwupulsowe pokazane
na rysunku.
Rys. 28. Prostowniki dwupulsowe sterowane [3]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Prostowniki te mogą być utworzone z:
dwóch tyrystorów w układzie z transformatorem (rys. 30a),
czterech tyrystorów w układzie mostkowym (rys. 30b),
dwóch tyrystorów i dwóch diod w układzie mostkowym (rys. 30c).
Sterowniki prądu przemiennego
Sterowniki prądu przemiennego, zwane również regulatorami napięcia, stosuje się
do bezstopniowej zmiany wartości skutecznej napięcia, prądu lub mocy czynnej dostarczonej
do jedno- lub trójfazowego odbiornika prądu przemiennego. Regulatorów napięcia używa się
do:
ściemniania światła,
łagodnego rozruchu i zatrzymywania silników prądu przemiennego,
regulacji prędkości obrotowej silników asynchronicznych (wiertarki, miksery itd.),
regulacji temperatury.
Z względu na liczbę faz sterowniki prądu przemiennego można podzielić na jednofazowe
i trójfazowe.
Rys. 29. Sterowniki prądu przemiennego z łącznikami tyrystorowymi: a) jednofazowe, b) trójfazowe [2]
Ze względu na sposób sterowania można wyróżnić :
sterowniki o symetrycznym sterowaniu fazowym,
sterowniki sterowane metodą modulacji szerokości impulsów PWM.
Układy o sterowaniu fazowym mają dwie istotne wady. Pobierają z sieci zasilającej prąd
impulsowy znacznie odkształcony od przebiegu sinusoidalnego, a odpowiedz
sterownika na
zmianę sygnału sterującego jest zbyt wolna dla niektórych zastosowań przemysłowych.
Jednym z typowych sterowników prądu przemiennego jest układ z tyrystorami włączonymi
odwrotnie równolegle. Wady te można częściowo wyeliminować w sterownikach
sterowanych metodą modulacji szerokości impulsów PWM, w których stosuje się łączniki
w pełni sterowalne.
W jednofazowych sterownikach prądu przemiennego układ sterowania impulsami
umożliwia zmianę kata wysterowania ą w granicach od 0 do Ą. Dzięki temu zmienia się prąd
i przebieg napięcia wyjściowego sterownika. W przypadku obciążenia rezystancyjnego
przebiegi będą takie jak na rys. 31, a przy obciążeniu RL wartość skuteczna napięcia
wyjściowego będzie dodatkowo zależała od stałej czasowej L/R.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Rys. 30. Układ połączeń jednofazowego sterownika prądu przemiennego[2]
Rys. 31. Przebiegi występujące w jednofazowym sterowniku prądu przemiennego z obciążeniem rezystancyjnym:
a) napięcia wejściowego, b) napięcia na odbiorniku, c) prądu odbiornika [2]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są rodzaje prostowników niesterowanych?
2. Jaka jest wpływ kondensatora na wyjściu prostownika na kształt napięcia wyjściowego?
3. Kiedy stosujemy obciążenie RL prostowników?
4. Co to jest mostek Graetza?
5. Gdzie stosujemy sterowane układy prostownicze?
6. Co to jest kąt zapłonu elementu sterowanego w układach prostowniczych?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaobserwuj i narysuj przebiegi czasowe napięć i prądów niesterowanego prostownika
pracującego w układzie mostkowym Graetza z obciążeniem rezystancyjnym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją,
3) podłączyć układ pomiarowy przez wyłącznik i transformator separujący do z
ródła
jednofazowego napięcia sieciowego 230 V AC,
4) zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego
prostownika,
5) odczytać wartości charakterystyczne napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla
3 różnych wartości rezystancji obciążenia,
6) zmierzyć wartości charakterystyczne napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla
3 różnych wartości rezystancji obciążenia,
7) narysować obserwowane przebiegi czasowe, skalując odpowiednio osie współrzędnych
i zaznaczając na rysunkach charakterystyczne wartości podane w instrukcji,
8) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
9) na podstawie wyników pomiarów i odpowiednich wzorów narysować 3 przebiegi
czasowe prądu obciążenia prostownika,
10) zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięcia wejściowego oraz napięcia na
jednej z diod prostownika i prądu przez nią płynącego (dla jednej wybranej wartości
rezystancji obciążenia),
11) narysować obserwowane przebiegi czasowe, skalując odpowiednio osie współrzędnych
i zaznaczając na rysunkach charakterystyczne wartości podane w instrukcji,
12) zinterpretować kształt przebiegu prądu i napięcia na diodzie w porównaniu
z przebiegiem napięcia wejściowego prostownika.
Wyposażenie stanowiska pracy:
makieta do demonstracji działania prostownika w układzie mostkowym Graetza,
transformator separujący 1:1,
oscyloskop dwukanałowy,
woltomierze wartości skutecznej i średniej,
prądowa sonda pomiarowa,
instrukcje obsługi przyrządów pomiarowych,
kalkulator,
zeszyt do ćwiczeń i papier milimetrowy,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
Ćwiczenie 2
Zaobserwuj i narysuj przebiegi czasowe napięć i prądów jednopulsowego prostownika
sterowanego fazowo i pracującego z obciążeniem rezystancyjnym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją,
3) podłączyć układ pomiarowy przez wyłącznik i transformator separujący do z
ródła
jednofazowego napięcia sieciowego 230 V AC,
4) nastawić potencjometrem 3 różne kąty wysterowania sterownika sterującego bramką
tyrystora zgodnie z instrukcją,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu, dla każdego kąta wysterowania, przebiegi
napięcia wejściowego i wyjściowego prostownika,
6) odczytać wartości charakterystyczne napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla
3 różnych wartości kąta wysterowania,
7) zmierzyć wartości średnie napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla 3 różnych
kątów wysterowania i 1 wartości rezystancji obciążenia,
8) narysować obserwowane przebiegi czasowe, skalując odpowiednio osie współrzędnych
i zaznaczając na rysunkach charakterystyczne wartości podane w instrukcji,
9) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
10) na podstawie wyników pomiarów i odpowiednich wzorów narysować 3 przebiegi
czasowe prądu obciążenia prostownika,
11) zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięcia wejściowego oraz napięcia
wyjściowego dla 3 różnych wartości rezystancji obciążenia podanych w instrukcji
i jednego kąta wysterowania ą = Ą/2,
12) narysować obserwowane przebiegi czasowe skalując odpowiednio osie współrzędnych
i zaznaczając na rysunkach charakterystyczne wartości podane w instrukcji,
13) zmierzyć wartości średnie napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla 3 różnych
rezystancji obciążenia i 1kąta wysterowania,
14) ustalić na podstawie zapisanych wyników, jak zmienia się wartość średnia napięcia
wyjściowego prostownika sterowanego w stosunku do wartości skutecznej napięcia
wejściowego przy zmianach kąta wysterowania i wartości rezystancji obciążenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
makieta do demonstracji działania jednopulsowego prostownika sterowanego fazowo,
transformator separujący 1:1,
oscyloskop dwukanałowy,
woltomierze wartości skutecznej i średniej,
prądowa sonda pomiarowa,
instrukcje do przyrządów pomiarowych,
kalkulator,
zeszyt obsługi ćwiczeń i papier milimetrowy,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
Ćwiczenie 3
Wyznacz charakterystykę sterowania jednofazowego sterownika prądu przemiennego
z tyrystorami w połączeniu odwrotnie równoległym dla obciążeń R, L i RL.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją,
3) podłączyć układ pomiarowy przez wyłącznik i transformator separujący i sieciowy
do z
ródła jednofazowego napięcia przemiennego 45 V AC,
4) zaobserwować na ekranie oscyloskopu kształt impulsu bramkowego jednego
z tyrystorów na tle przebiegu napięcia wejściowego sterownika dla kątów wysterowania
ą = 0, Ą/6, Ą/3, Ą/2, 2Ą/3, 5Ą/6, Ą i obciążenia rezystancyjnego,
5) zaobserwować na ekranie oscyloskopu czasowe przebiegi napięcia na obciążeniu R
i na łączniku tyrystorowym dla kątów wysterowania ą = 0, Ą/6, Ą/3, Ą/2, 2Ą/3, 5Ą/6, Ą,
6) narysować obserwowane przebiegi czasowe, skalując odpowiednio osie współrzędnych
i zaznaczając na rysunkach charakterystyczne wartości podane w instrukcji,
7) odczytać wartości charakterystyczne napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla
7 różnych wartości kąta wysterowania i obciążenia rezystancyjnego,
8) zmierzyć wartości skuteczne napięcia wyjściowego wskazane w instrukcji dla 7 różnych
kątów wysterowania i 1 wartości rezystancji obciążenia,
9) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
10) ustalić na podstawie zapisanych wyników jak zmienia się wartość skuteczna napięcia
na obciążeniu R sterownika w zależności od kąta wysterowania, czyli jak przebiega
charakterystyka sterowania tego sterownika,
11) podłączyć do wyjścia sterownika obciążenie indukcyjne L oraz powtórzyć obserwacje,
pomiary, rysunki i ustalenia zawarte w punktach 4�10,
podłączyć do wyjścia sterownika obciążenie rezystancyjno-indukcyjne RL oraz
powtórzyć obserwacje, pomiary, rysunki i ustalenia zawarte w punktach 4�10.
Wyposażenie stanowiska pracy:
makieta do demonstracji działania jednofazowego sterownika prądu przemiennego
z tyrystorami w połączeniu odwrotnie równoległym,
transformator separujący 1:1 i sieciowy 230V/45V,
oscyloskop dwukanałowy,
woltomierze wartości skutecznej,,
instrukcje obsługi przyrządów pomiarowych,
kalkulator
zeszyt do ćwiczeń,
papier milimetrowy,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) określić jakie są rodzaje prostowników niesterowanych? Ą% Ą%
2) określić jaki jest wpływ kondensatora na wyjściu prostownika na
kształt napięcia wyjściowego? Ą% Ą%
3) określić kiedy stosujemy obciążenie RL prostowników? Ą% Ą%
4) scharakteryzować mostek Graetza? Ą% Ą%
5) określić gdzie stosujemy sterowane układy prostownicze? Ą% Ą%
6) scharakteryzować kąt zapłonu elementu sterowanego w układach
prostowniczych? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
4.7. Wzmacniacze elektroniczne
4.7.1. Materiał nauczania
Podstawowe właściwości i parametry wzmacniaczy
Podstawową funkcją wzmacniacza jest wzmocnienie sygnału, przy zachowaniu nie
zmienionego jego kształtu. Wzmocnienie to odbywa się kosztem energii doprowadzonej
z pomocniczego z
ródła napięcia stałego. W związku z tym w każdym wzmacniaczu wyróżnia
się dwa zasadnicze obwody: obwód sygnału i obwód zasilania. Obwód zasilania stwarza
właściwe warunki dla wzmocnienia sygnału, natomiast obwód sygnału jest związany
z przenoszeniem sygnału przez wzmacniacz. Dla wzmacnianego sygnału wzmacniacz jest
czwórnikiem do którego zacisków wejściowych dołączono z
ródło sygnału a do wyjściowych
odbiornik sygnału.
Rys. 32. Schemat zastępczy wzmacniacza [6]
Do najważniejszych parametrów wzmacniacza należą:
wzmocnienie: napięciowe kU, prądowe kI, mocy kP, które są definiowane następująco:
Uwy Iwy Pwy
kU = kI = kP =
U Iwe Pwe
we
częstotliwości graniczne (dolna i górna) wynikające z przebiegu charakterystyki
amplitudowo-częstotliwościowej  są to takie częstotliwości sygnału wejściowego, dla
których wzmocnienie napięciowe maleje względem wzmocnienia maksymalnego o 3 dB
(czyli do poziomu 0,707 swej wartości maksymalnej), a wzmocnienie mocy maleje do
połowy,
zniekształcenia nieliniowe określające zniekształcenia kształtu sygnału wyjściowego
w stosunku do wejściowego wyrażone w %,
rezystancja wejściowa Rwe  jest to rezystancja  widziana z zacisków wejściowych
U
we
układu, przy rozwartym wyjściu, tzn. Rwe = przy Ro = " ,
Iwe
rezystancja wyjściowa Rwy  jest to rezystancja  widziana z zacisków wyjściowych
U
wy
układu, przy zwartym wejściu, tzn. Rwy = przy U = 0 .
we
I
wy
Ze względu na rodzaj wzmocnienia danego wzmacniacza rozróżniamy: wzmacniacze
napięciowe, prądowe i wzmacniacze mocy.
Ze względu na zakres częstotliwości wzmacnianego sygnału rozróżniamy: wzmacniacze
prądu stałego, małej i wielkiej częstotliwości, szerokopasmowe oraz selektywne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
Ze względu na konstrukcję wzmacniacze dzielimy na tranzystorowe i scalone (w tym
operacyjne).
Tranzystorowe wzmacniacze napięciowe małej częstotliwości
Wybór układu pracy tranzystora jest zależny od przeznaczenia i rodzaju zastosowanego
tranzystora, co zostało opisane w punkcie 4.4.1.
Na poniższym rysunku pokazano schemat wzmacniacza pracującego w konfiguracji OE
z potencjometrycznym układem zasilania z emiterowym sprzężeniem zwrotnym dla
składowej stałej.
Rys. 33. Wzmacniacz małych częstotliwości  schemat ideowy [6]
Rezystory R1 i R2 polaryzują bazę tranzystora ustalając prąd bazy oraz zapewniają jego
pracę w zakresie aktywnym. Rezystor RE jest elementem sprzężenia zwrotnego, a rezystor RC
jest obciążeniem kolektorowym wzmacniacza. Kondensatory C1 i C2 oddzielają składowe
stałe napięcia generatora i obciążenia od napięć stałych wzmacniacza.
Budowa i parametry wzmacniaczy mocy
Na poniższym rysunku przedstawiono schemat funkcjonalny wzmacniacza mocy. Sygnał
wejściowy jest podawany na wejście wzmacniacza napięciowego, z którego poprzez stopień
sterujący jest doprowadzany do stopnia wyjściowego. Następnie jest on podawany na
obciążenie Ro (najczęściej głośnik) oraz poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego na wejście
wzmacniacza napięciowego.
Rys. 34. Schemat funkcjonalny wzmacniacza mocy [6]
Dzięki sprzężeniu zwrotnemu uzyskuje się stabilizację punktów pracy tranzystorów oraz
linearyzację charakterystyki amplitudowej wzmacniacza, a co za tym idzie minimalizację
zniekształceń nieliniowych.
Zadaniem stopnia sterującego jest doprowadzenie do stopnia wyjściowego sygnału
o odpowiednich poziomach napięcia i prądu niezbędnego do jego prawidłowej pracy. Stopień
wyjściowy może być sterowany ze z
ródła napięciowego, jak również ze z
ródła prądowego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
Przy sterowaniu napięciowym zniekształcenia wprowadzane przez stopień wyjściowy są
nieznaczne, a różnice wzmocnienia prądowego � tranzystorów mało istotne.
Do podstawowych parametrów wzmacniaczy mocy należą:
wzmocnienie mocy kP,
moc wyjściowa Pwy (przy określonym poziomie sygnału wejściowego), mierzona
w watach,
współczynnik sprawności energetycznej �, podawany w %,
współczynnik zawartości harmonicznych, podawany w %,
pasmo B przenoszonych częstotliwości podawane w kHz.
Klasy pracy wzmacniaczy mocy
Zależnie od położenia punktu pracy tranzystorów wzmacniacze dzieli się na klasy: A,
AB, B i C. Podział ten jest związany wyłącznie ze sposobem wzmacniania sygnału
w pojedynczym stopniu wyjściowym, ponieważ stopnie wstępne zwykle pracują w klasie A.
Najczęściej jako stopnie końcowe stosuje się wzmacniacze klasy AB i B, a wzmacniacze
klasy A używa się w sprzęcie profesjonalnym.
Jeżeli sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający powoduje, że przez
element aktywny tego wzmacniacza płynie prąd przez:
cały okres T sygnału sterującego, to wzmacniacz jest klasy A (sprawność 50%),
połowę okresu T sygnału sterującego, to wzmacniacz jest klasy B (sprawność 78,5%),
czas mniejszy od T, ale większy od T/2 sygnału sterującego, to wzmacniacz jest klasy AB
(sprawność od 50% do 70%),
czas krótszy od T/2 sygnału sterującego, to wzmacniacz jest klasy C (nie ma
zastosowania we wzmacnianiu sygnałów akustycznych, ze względu na bardzo duże
zniekształcenia nieliniowe).
Stopnie wyjściowe wzmacniaczy mocy
Stopnie wyjściowe wzmacniaczy mocy zazwyczaj są bardziej rozbudowane, ponieważ
muszą wydzielić w obciążeniu pożądaną moc. W układach większej mocy wyraz
nie wzrastają
prądy wyjściowe wzmacniacza, a więc i prądy sterujące tranzystory końcowe. W celu
zapobieżenia przeciążenia stopnia końcowego dużym prądem stosuje się w stopniach
wyjściowych tranzystory złożone pracujące w układzie Darlingtona, co pokazano na rys. 35.
Tranzystory złożone charakteryzują się bardzo dużym wzmocnieniem prądowym �
będącym iloczynem wzmocnień tranzystorów składowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
Rys. 35. Schematy podstawowych układów połączeń tranzystorów (układów Darlingtona) stosowanych
w stopniach mocy: a) i c) odpowiedniki tranzystorów NPN; b) i d) odpowiedniki tranzystorów PNP [6]
Wzmacniacze operacyjne
Wzmacniacze operacyjne stanowią największą grupę analogowych układów scalonych.
Symbol graficzny wzmacniacza i jego sposób działania pokazano na rys. 36
Rys. 36. Wzmacniacz operacyjny - symbol ogólny [2]
Model idealnego wzmacniacza operacyjnego charakteryzuje się następującymi
właściwościami:
bardzo duże wzmocnienie napięciowe różnicowe dla prądu stałego i zmiennego,
odwracaniem fazy sygnału wyjściowego w stosunku do sygnału wejściowego
odwracającego podawanego na wejście oznaczone znakiem  - oraz zachowaniem
zgodności faz w stosunku do sygnału wejściowego nieodwracającego podawanego na
wejście oznaczone znakiem  +
bardzo dużą rezystancją wejściową i bardzo małą rezystancją wyjściową,
bardzo dużą częstotliwością graniczną i szybkością zmian napięcia wyjściowego.
Dla rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych definiuje się parametry, których wartości
odbiegają od idealnych lub określają pewne wady wzmacniaczy rzeczywistych. Do tych
parametrów zaliczamy:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
 wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego KUr, które definiujemy
jako stosunek przyrostu napięcia wyjściowego do wywołującego ten przyrost napięcia
wejściowego różnicowego. Wzmocnienie to nazywane jest również wzmocnieniem
napięciowym sygnału różnicowego i w praktyce wynosi ok. 106 V/V. Należy pamiętać,
że w przypadku wzmacniacza operacyjnego objętego ujemnym sprzężeniem zwrotnym o
wartości wzmocnienia układu (przy dużym wzmocnieniu wzmacniacza operacyjnego)
decyduje układ sprzężenia zwrotnego,
"U
wy
KUr =
"(Uwe+ -Uwe- )
wejściowe napięcie niezrównoważenia UI0, jest to stałe napięcie różnicowe, które należy
podać na wejście wzmacniacza (przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego) w celu
uzyskania zerowej wartości napięcia wyjściowego. W praktyce wynosi ono kilka lub
kilkanaście mV, maksimum 50 mV.
wzmocnienie napięciowe sygnału współbieżnego KUs, jest to stosunek zmiany napięcia
wyjściowego pod wpływem zmian napięcia sygnału współbieżnego tzn. takiego, przy
którym Uwe+ = Uwe- W praktyce wzmocnienie to w porównaniu ze wzmocnieniem
sygnału różnicowego jest małe, a we wzmacniaczu idealnym byłoby równe zeru,
współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego CMRR, definiowany jako stosunek
wartości wzmocnienia sygnału różnicowego KUr do wzmocnienia sygnału współbieżnego
KUs. Współczynnik ten podawany jest w dB i w praktyce wynosi od 60 do 100 dB,
rezystancja wejściowa wzmacniacza operacyjnego (zarówno dla wejścia odwracającego
jak i nieodwracającego) jest duża i wynosi od 100 k� do 50 M�, natomiast rezystancja
wyjściowa jest mała i nie przekracza 300 �,
zakres napięcia wejściowego jest to zakres zmian napięcia na każdym z wejść względem
masy, przy którym wzmacniacz pracuje prawidłowo w zakresie liniowym,
napięcie zasilania UCC jest symetryczne i najczęściej wynosi ą15 V,
wejściowe prądy polaryzujące to prądy stałe wpływające do wejść wzmacniacza
operacyjnego. W praktyce Iwe+ = Iwe- i wynosi od 5 pA do 5 mA. Dobierając elementy
sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, należy pamiętać, aby prądy płynące w tych
elementach były co najmniej 100 razy większe od wartości prądów polaryzujących
wzmacniacza,
częstotliwość graniczna fT wzmacniacza operacyjnego to częstotliwość przy której jego
wzmocnienie maleje do jedności. W praktyce częstotliwość ta waha się w granicach od 1
do 100 MHz i decyduje ona o paśmie przenoszenia wzmacniacza.
Ze względu na przeznaczenie wyróżnia się wzmacniacze operacyjne:
ogólnego przeznaczenia (np. ULA6741N),
szerokopasmowe (szybkie np. źA715),
stosowane w urządzeniach dokładnych, gdzie wymagana jest duża rezystancja wejściowa
oraz bardzo mały wpływ temperatury i szumów na pracę wzmacniacza (np. LM 108,
źA777, CA 3130),
do zastosowań specjalnych (np. w technice kosmicznej lub biomedycznej)
Wzmacniacze operacyjne są głównie stosowane w następujących układach
elektronicznych:
układy analogowe, które wykonują operacje dodawania, odejmowania, mnożenia,
całkowania, logarytmowania itd.,
wzmacniacze o zadanej charakterystyce przejściowej i częstotliwościowej,
układy filtrów aktywnych,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
 generatory sygnałów np. prostokątnego, trójkątnego lub sinusoidalnego,
detektory np. wartości szczytowej,
układy próbkujące z pamięcią.
Wzmacniacz operacyjny pracujący z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego może służyć
jako  przybliżony komparator (czyli układ porównujący wartości dwóch napięć), ale
obarczony wieloma wadami. Zastosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego we wzmacniaczu
operacyjnym zmniejsza nieliniowość jego charakterystyki, umożliwia realizację układu
o szerszym paśmie niż pasmo częstotliwościowe wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego.
Iloczyn wzmocnienia i odpowiadającej mu górnej częstotliwości granicznej  tzw. pole
wzmocnienia  jest stały i wynosi KU1 f1 = KU 2 f2 = 1�" fT
W układach ze wzmacniaczem operacyjnym objętym ujemnym sprzężeniem zwrotnym
właściwości wzmacniacza i sprzężenia zwrotnego powodują wyrównanie napięć na obu
wejściach wzmacniacza. Na tej podstawie wyznacza się wzmocnienie całego układu pracy.
Poniżej pokazujemy podstawowe układy pracy wzmacniacza operacyjnego z ujemnym
sprzężeniem zwrotnym oraz odpowiadające tym układom wzmocnienia napięciowe.
Rys. 37. Układ wzmacniacza odwracającego: a) schemat ideowy, b) wzmocnienie napięciowe układu [2]
Rys. 38. Układ wzmacniacza nieodwracającego: a) schemat ideowy, b) wzmocnienie napięciowe układu [2]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
Rys. 39. Układ wzmacniacza odejmującego: a) schemat ideowy, b) wzmocnienie napięciowe układu [2]
4.7.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są podstawowe parametry wzmacniacza elektronicznego?
2. Jakie właściwości ma układ wzmacniacza z tranzystorem pracującym w układzie OE?
3. Z jakich bloków funkcjonalnych składa się wzmacniacz mocy?
4. Czym charakteryzuje się wzmacniacz mocy pracujący w klasie AB?
5. Czym charakteryzuje się układ Darlingtona?
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wyznacz charakterystykę amplitudową i pasmo przenoszenia tranzystorowego
wzmacniacza napięciowego pracującego w układzie OE.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączyć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją,
3) dobrać poziom sygnału z generatora poniżej napięcia przesterowania,
4) dobrać zakres częstotliwości, dla których badamy wzmacniacz,
5) wybrać częstotliwości pomiarowe,
6) wykonać pomiary,
7) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
8) narysować charakterystykę amplitudową wzmacniacza zgodnie ze skalą częstotliwości
podaną w instrukcji,
9) odczytać częstotliwości graniczne wzmacniacza i wyznaczyć jego pasmo przenoszenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
makieta do demonstracji działania wzmacniacza,
instrukcja do ćwiczenia,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
 zestaw przyrządów pomiarowych niezbędnych do wykonania ćwiczenia,
instrukcje obsługi przyrządów pomiarowych,
zeszyt do ćwiczeń,
papier milimetrowy,
ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
Ćwiczenie 2
Wyznacz charakterystykę przejściową wzmacniacza operacyjnego odwracającego
i wyznacz napięcia przesterowania tego wzmacniacza dla określonych wzmocnień
napięciowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) połączeć układ pomiarowy zgodnie z instrukcją,
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją,
3) dobrać poziom napięcia wejściowego poniżej napięcia przesterowania,
4) dobrać zakres napięcia wejściowego dla którego badamy wzmacniacz,
5) wybrać 3 różne rezystory pracujące w pętli sprzężenia zwrotnego, dla których
wzmocnienie napięciowe będzie równe 10 V/V, 50 V/V, 100 V/V
6) wykonać pomiary,
7) zapisać wyniki pomiarów w opracowanej przez Ciebie tabeli,
8) narysować 3 charakterystyki przejściowe wzmacniacza dla 3 podanych wzmocnień
napięciowych,
9) odczytać z 3 charakterystyk przejściowych wzmocnienia napięciowe wzmacniacza
operacyjnego oraz odpowiadające im napięcia przesterowania,
10) zinterpretować zależność wartości napięcia przesterowania od wzmocnienia
napięciowego wzmacniacza.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- makieta do demonstracji działania wzmacniacza,
- zasilacz napięciowy DC,
- dzielnik napięcia,
- instrukcja do ćwiczenia,
- zestaw przyrządów pomiarowych niezbędnych do wykonania ćwiczenia,
- instrukcje obsługi przyrządów pomiarowych,
- kalkulator,
- zeszyt do ćwiczeń i papier milimetrowy,
- ołówek, linijka, inne przyrządy kreślarskie.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) połączyć układ pomiarowy do badania pasma przenoszenia
wzmacniacza? Ą% Ą%
2) wybrać zakresy urządzeń pomiarowych zgodnie z instrukcją? Ą% Ą%
3) dobrać częstotliwości pomiarowe? Ą% Ą%
4) zastosować właściwe mierniki do pomiarów? Ą% Ą%
5) odczytać wartości napięcia wyjściowego dla wybranych częstotliwości? Ą% Ą%
6) narysować charakterystykę amplitudową wzmacniacza na podstawie
Ą% Ą%
przeprowadzonych badań?
7) wyznaczyć częstotliwości graniczne wzmacniacza? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
4.8. Montaż i naprawa układów elektronicznych
4.8.1. Materiał nauczania
Montaż układów elektronicznych
Najczęściej stosowaną przez elektromechanika technologią montażu układu
elektronicznego jest tzw. montaż przewlekany, polegający na umieszczeniu w odpowiednich
otworach płytki drukowanej elementów elektronicznych i połączeniu metalowych końcówek
tych elementów z punktami lutowniczymi za pomocą specjalnego spoiwa zwanego tinolem.
Głównymi składnikami tinolu (drutu o średnicach od jednego do kilku milimetrów) są cyna
i ołów o różnej zawartości oraz topnik, którym jest kalafonia.
Prawidłowe lutowanie wymaga przestrzegania następujących zasad:
moc lutownicy dobiera się w zależności od wielkości powierzchni lutowanej (zasadą jest,
aby grot lutownicy nie był mniejszy od powierzchni lutowanej),
przed każdym lutowaniem należy dokładnie oczyścić łączone powierzchnie z tlenków
metali, tłuszczów, lakierów i resztek innych spoiw,
grot lutownicy musi być czysty, pozbawiony brudu i resztek spalonego topnika oraz
pokryty spoiwem,
podczas lutowania grot lutownicy nie powinien dotykać bezpośrednio miejsc, które
chcemy połączyć, a wyłącznie poprzez tinol,
czas lutowania nie powinien przekraczać kilku sekund, gdyż może to spowodować
termiczne uszkodzenie lutowanych elementów lub spalić topnik.
Prawidłowo wykonana spoina po wystygnięciu powinna być gładka, błyszcząca o ostrym
kącie przylegania spoiwa do punktu lutowniczego.
Prawidłowy rozkład elementów na płytce drukowanej rozpoznajemy na podstawie
schematu montażowego obrazującego fizyczne rozstawienie elementów na płytce i schematu
ideowego pokazującego obwód elektryczny montowanego układu elektronicznego.
Naprawa płytek drukowanych i elementów
Płytka drukowana charakteryzuje się dużą wrażliwością na podgrzewanie jej podczas
procesu lutowania. Miedziana folia, z której wytrawione są ścieżki łączące poszczególne
elementy, jest przyklejona do laminatu specjalnym klejem, tracącym swoje właściwości przy
dłuższym podgrzewaniu lutownicą. Aby uniknąć odklejenia się ścieżki od podłoża, należy
stosować lutownice o małej mocy i cienkim grocie oraz ograniczać czas nagrzewania do
niezbędnego minimum. Po podgrzaniu punktu lutowniczego należy odsysaczem cyny usunąć
stopione spoiwo, odsłaniając wystającą z otworu końcówkę elementu.
Jeżeli jednak ścieżka ulegnie odklejeniu, to możemy spróbować przykleić ją specjalnym
klejem. W przypadku niepowodzenia tej próby należy obciąć ostrym nożem odklejony
fragment ścieżki i zastąpić go odcinkiem przewodu (najlepiej drutem) dolutowanym do
istniejącego fragmentu ścieżki. W przypadku pęknięcia ścieżki należy ją połączyć kawałkiem
np. srebrzonego drutu. Podczas wykonywania tych czynności należy zwrócić szczególną
uwagę na to, aby podczas lutowania kropla cyny nie zwarła dwóch sąsiednich ścieżek.
Uszkodzone elementy typu rezystory, kondensatory, diody tranzystory czy elementy
optoelektroniczne nie nadają się do naprawy. Naprawiać można jedynie elementy indukcyjne.
Montaż i uszkodzenia elementów rezystancyjnych
Rezystory najczęściej są montowane na płytce drukowanej, ale zdarza się też montaż
mechaniczny, gdzie korpus rezystora jest umieszczony w specjalnej obejmie, a do końcówek
rezystora dolutowywane są przewody łączące go z układem. Uszkodzenia rezystorów
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
możemy podzielić na mechaniczne i elektryczne. Do uszkodzeń mechanicznych możemy
zaliczyć: urwanie końcówki, złamanie korpusu rezystora, odprysk ceramiki lub przecięcie
drutu oporowego. Do uszkodzeń elektrycznych zalicza się spalenie rezystora w wyniku
przegrzania lub przebicia napięciowego. Spalenie rezystora powoduje przerwanie ścieżki
oporowej lub wzrost jej rezystancji. Często trudno odróżnić rezystor spalony od
przegrzanego, ale sprawnego i dlatego w wypadkach wątpliwych należy sprawdzić czy
rezystancja rzeczywista zgadza się ze znamionową (z uwzględnieniem tolerancji).
Uszkodzenie elektryczne rezystora jest zwykle skutkiem innego uszkodzenia w układzie, np.
zwarcia innego elementu lub przebicia kondensatora.
Potencjometry dostrojcze najczęściej są montowane na płytce drukowanej a regulacyjne
na obudowie urządzenia. Te drugie pełnią często rolę wyłączników danego urządzenia.
Przyczyną uszkodzenia potencjometru może być jego zużycie lub zniszczenie przez
przekroczenie dopuszczalnych parametrów elektrycznych. Objawem zużycia potencjometru
może być całkowity brak regulacji, trzeszczenie, iskrzenie, regulacja niezgodna
z charakterystyką (np. skokowa). Często przyczyną nieprawidłowości w działaniu
potencjometru jest zły kontakt ślizgacza ze ścieżką rezystywną. Nieprawidłowości te można
usunąć za pomocą przemycia ścieżki odpowiednim środkiem chemicznym (np. benzyną
ekstrakcyjną). Podczas wymiany potencjometru należy zwrócić uwagę na sposób mocowania
(musi być ten sam), charakterystykę regulacji i moc znamionową. Nowy potencjometr
powinien mieć również tę samą rezystancję znamionową, ale w mniej wymagających
układach wystarczy zastosować rezystancję znamionową tego samego rzędu. Jeżeli
potencjometr pracował jako dzielnik napięcia, to mniejszą rezystancję znamionową można
uzupełnić szeregowo dołączonymi rezystorami kosztem zmniejszenia zakresu regulacji.
Montaż i uszkodzenia kondensatorów
Kondensatory są montowane podobnie jak rezystory do płytki drukowanej, ale
kondensatory o dużych pojemnościach znajdują się najczęściej w specjalnych obejmach i nie
są lutowane do druku. Najczęściej spotykanym uszkodzeniem kondensatorów jest przebicie
elektryczne. Następuje ono po przyłożeniu zbyt wielkiego napięcia na okładki. Zniszczeniu
ulega wtedy dielektryk i okładki zwierają się ze sobą. W kondensatorze może pojawić się też
 przerwa spowodowana urwaniem wyprowadzenia od okładki. W kondensatorach
elektrolitycznych przerwa może być spowodowana również wyschnięciem elektrolitu
ciekłego.
Przebicie kondensatora jest łatwo wykrywalne za pomocą omomierza, kondensator ma
wtedy rezystancję od zera do kilkuset k�. Należy pamiętać, że kondensatory elektrolityczne
mają stosunkowo dużą upływność i można zakwalifikować taki kondensator jako
uszkodzony tylko wtedy, gdy jego rezystancja jest wyraz
nie mała tzn. wynosi od zera do
kilku k�. Do wykrycia przerwy w kondensatorach o małych pojemnościach konieczny jest
miernik pojemności.
Stare kondensatory elektrolityczne, które montujemy po długim czasie od daty produkcji,
należy poddać formowaniu. Polega ono na dołączeniu do kondensatora napięcia stałego,
zgodnie z polaryzacją, na kilka godzin. Napięcie formujące stopniowo należy zwiększać do
znamionowego utrzymując prąd upływu na niskim poziomie (sprawdzając jego wartość na
mikroamperomierzu).
Montaż elementów półprzewodnikowych
Elementy półprzewodnikowe w większości są montowane na płytkach drukowanych, ale
elementy wydzielające dużą moc często montuje się na radiatorach w celu zwiększenia emisji
ciepła przez te elementy. Radiator zwykle połączony jest z masą układu, a jeżeli obudowa
metalowa elementu półprzewodnikowego nie powinna być połączona z masą, to między
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
radiatorem i obudową umieszcza się specjalne izolacyjne podkładki (np. mikowe). Podkładki
te są smarowane pastą silikonową w celu zmniejszenia oporu cieplnego. Podczas montażu
tego typu elementów należy dokładnie sprawdzić na schemacie ideowym, z jakim
potencjałem powinna być połączona elektroda elementu montowana na radiatorze.
Przyczyną uszkodzeń elektrycznych elementów półprzewodnikowych (takich jak: diody,
tranzystory, tyrystory czy elementy optoelektroniczne) jest przekroczenie dopuszczalnych
wartości napięć i prądów wynikające z:
- nieostrożności w czasie naprawy (praca pod napięciem),
- niewłaściwego dobrania punktu pracy lub typu danego elementu.
Podczas wymiany diod półprzewodnikowych i tyrystorów należy sprawdzić dokładnie
gdzie jest katoda i anoda tego elementu. W przypadku wymiany elementu montowanego na
radiatorze należy wymienić przekładkę albo przynajmniej dokładnie ją oczyścić z resztek
opiłków i smarów.
Podczas wymiany tranzystorów bipolarnych należy dokładnie rozpoznać końcówki tego
tranzystora i ich połączenie z pozostałymi elementami układu. Podczas wylutowywania
tranzystorów należy zastosować odsysacz cyny i dopiero po usunięciu spoiwa z punktów
lutowniczych można podważyć i wyjąć tranzystory. W przypadku tranzystorów typu
MOSFET należy postępować bardzo ostrożnie, najlepiej czynności montażowe wykonywać
w specjalnych obrączkach metalowych odprowadzających ładunek elektrostatyczny do masy
układu.
Przed wymianą elementów optoelektronicznych należy sprawdzić, czy zabrudzenie
obudowy tych elementów (brak emisji promieniowania  diody IR lub brak odbioru
promieniowania  fototranzystory) nie jest przyczyną pozornego uszkodzenia tych
elementów.
4.8.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega technologia elektronicznego montażu przewlekanego?
2. Jakich zasad należy przestrzegać podczas lutowania elementów na płytce drukowanej?
3. Co to jest tinol?
4. Jakie lutownice należy stosować, aby uniknąć odklejenia się ścieżki?
5. Jakie uszkodzone elementy elektroniczne można poddać naprawie?
6. Co jest najczęściej przyczyną elektrycznego uszkodzenia rezystora?
7. Jak można usunąć trzaski podczas regulacji głośności potencjometrem?
8. Kiedy podczas pomiaru omomierzem możemy uznać, że kondensator elektrolityczny
uległ przebiciu?
9. Kiedy stosujemy przekładki izolacyjne podczas montażu elementów
półprzewodnikowych na radiatorze?
10. Jakie środki ostrożności należy zastosować podczas montażu elementów tranzystorów
MOSFET na płytce drukowanej?
4.8.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wymień tranzystor wlutowany do płytki drukowanej i umieszczony na radiatorze.
Sposób wykonania ćwiczenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z danymi katalogowymi tranzystora,
2) wybrać zamiennik uszkodzonego tranzystora,
3) zaproponować harmonogram wykonywanych czynności,
4) dokonać wyboru narzędzi montażowych,
5) wymontować i wylutować uszkodzony tranzystor,
6) oczyścić przekładkę i radiator oraz posmarować te miejsca pastą silikonową,
7) zamontować i przylutować tranzystor na płytce,
8) sprawdzić za pomocą omomierza prawidłowość montażu,
9) uruchomić układ elektroniczny,
10) zmierzyć napięcia stałe na elektrodach tranzystora,
11) porównać zmierzone wartości z zamieszczonymi na schemacie ideowym.
Wyposażenie stanowiska pracy:
katalog tranzystorów,
schemat ideowy układu z naniesionymi wartościami napięć,
miernik uniwersalny,
zestaw lutowniczy,
pęseta,
wkrętak,
odsysacz cyny,
pasta silikonowa,
zeszyt do ćwiczeń.
4.8.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) znalez
ć w katalogu dane dotyczące obudowy wymienia tranzystora ? Ą% Ą%
2) wybrać z katalogu zamiennik uszkodzonego tranzystora? Ą% Ą%
3) wybrać narzędzia do montażu i demontażu tranzystora? Ą% Ą%
4) wymontować tranzystor umieszczony na radiatorze? Ą% Ą%
5) przygotować do montażu tranzystor mocowany na radiatorze? Ą% Ą%
6) wlutować i zamontować na radiatorze tranzystor? Ą% Ą%
7) sprawdzić jakość montażu? Ą% Ą%
8) sprawdzić wartości napięć na elektrodach tranzystora po włączeniu do
zasilania układu i porównać je z wartościami wzorcowymi na
schemacie ideowym? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
Instrukcja dla ucznia
1. Przeczytaj dokładnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na karcie odpowiedzi.
4. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
5. Test zawiera 20 zadań.
6. Do każdego pytania podane są trzy odpowiedzi, z których tylko jedna jest prawidłowa.
7. Zaznacz prawidłową według Ciebie odpowiedz
, wstawiając literę X w odpowiednim
miejscu na karcie odpowiedzi.
8. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedz
kółkiem, a następnie literą X zaznacz
odpowiedz
prawidłową.
9. Za każde poprawne rozwiązanie zadania otrzymujesz jeden punkt.
10. Za udzielenie błędnej odpowiedzi, jej brak lub zakreślenie więcej niż jednej odpowiedzi
otrzymujesz zero punktów.
11. Uważnie czytaj treść zadań i proponowane warianty odpowiedzi.
12. Nie odpowiadaj bez zastanowienia; jeśli któreś z zadań sprawi Ci trudność  przejdz
do
następnego. Do zadań, na które nie udzieliłeś odpowiedzi, możesz wrócić póz
niej.
13. Pamiętaj, że odpowiedzi masz udzielać samodzielnie.
14. Na rozwiązanie testu masz 40 minut.
Powodzenia !
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Na poniższym schemacie ideowym przedstawiono:
a) układ prostownika niesterowanego
b) układ sterownika prądu przemiennego
c) układ prostownika sterowanego
2. Do regulacji siły głosu we wzmacniaczach akustycznych stosuje się potencjometry
o charakterystyce:
a) liniowej
b) logarytmicznej
c) wykładniczej
3. Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza operacyjnego pracującego w układzie
pokazanym na poniższym rysunku wynosi:
a) 3
b) 2
c) 4
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
4. Diody stabilizacyjne pracując w kierunku zaporowym (powyżej napięcia Zenera)
charakteryzują się:
a) niewielkimi zmianami napięcia pod wpływem dużych zmian prądu
b) niewielkimi zmianami prądu pod wpływem dużych zmian napięcia
c) nieodwracalnym przebiciem złącza PN
5. Parametr URWM definiowany dla diod półprzewodnikowych oznacza:
a) maksymalne napięcie przewodzenia diody
b) maksymalne napięcie wsteczne diody
c) napięcie stabilizacyjne diody
6. Złącze emiterowe tranzystora NPN jest w stanie przewodzenia, gdy:
a) VE > VB
b) VB > VC
c) VB > VE
7. Przedstawiony symbol graficzny jest symbolem:
a) kondensatora zmiennego
b) trymera
c) kondensatora elektrolitycznego
8. Wyprowadzenia tranzystora bipolarnego pokazanego na rysunku to:
a) 1 - emiter, 2 - kolektor, 3 - baza
b) 1 - emiter, 2 - baza, 3 - kolektor
c) 1 - kolektor, 2 - emiter, 3 - baza
9. Jaki kod barwny będzie miał rezystor z szeregu E24 o wartości rezystancji znamionowej
1,2 M�:
a) brązowy - czerwony - zielony - złoty
b) brązowy - czerwony - niebieski - złoty
c) brązowy - czerwony - zielony
10. Dla jakiego stanu pracy tyrystora określamy napięcie przełączania U(BO):
a) zaworowego
b) blokowania
c) przewodzenia
d)
11. Który z podanych parametrów dotyczy tranzystora unipolarnego:
a) współczynnik wzmocnienia prądowego �
b) napięcie odcięcia kanału UGSoff
c) napięcie powtarzalne URRM
12. Rezystancja ciemna fotorezystora jest większa od rezystancji przy oświetleniu 50 lx
około:
a) 10 razy
b) 100 razy
c) 1000 razy
13. Do jakiego typu zaliczymy tranzystor, którego VE = 2 V, VB = 2,7 V, VC = 6 V
a) NPN
b) PNP
c) JFET
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60
14. Jeżeli tranzystor unipolarny zaczyna przewodzić przy napięciu dodatnim UGS > UGSoff, to
jest to tranzystor:
a) MOSFET z kanałem wzbogacanym typu N
b) MOSFET z kanałem zubażanym typu N
c) MOSFET z kanałem wzbogacanym typu P
15. Dioda prostownicza pracuje w układzie prostownika z mostkiem Graetza przy napięciu
230 V/50 Hz. Spośród podanych wartości wybierz optymalną wartość parametru URRM
tej diody:
a) 150 V
b) 250 V
c) 400 V
16. Tranzystor bipolarny pracuje w układzie OE (klasa A, bez sprzężenia zwrotnego) jako
wzmacniacz napięcia sinusoidalnego. Oblicz maksymalną wartość skuteczną prądu
płynącego przez ten tranzystor, znając napięcie zasilania UCC = 10 V i rezystancję
w obwodzie kolektora RC = 560 �:
a) IC = 3,54 mA
b) IC = 6,31 mA
c) IC = 7,09 mA
17. Podczas montowania elementów elektronicznych na radiatorze stosujemy przekładki
mikowe wtedy, gdy:
a) potencjał obudowy elementu elektronicznego jest różny od potencjału radiatora
b) radiator połączony jest z masą
c) element elektroniczny pracuje pod wysokim napięciem
18. W jakim układzie pracy pracuje pojedynczy stopień wzmacniacza tranzystorowego,
którego wyjście połączone jest z kolektorem a wejście z emiterem?
a) OE
b) OC
c) OB
19. Która wartość parametru dotyczy tyrystora oznaczonego symbolem F71-225-12:
a) IT(RMS) = 71 A
b) IT(RMS) = 225 A
c) IT(RMS) = 12 A
20. Które parametry dotyczą kondensatora ceramicznego oznaczonego symbolami N33 i 101:
a) CN = 33 pF i ujemny współczynnik temperaturowy
b) CN = 10 pF i zerowy współczynnik temperaturowy
c) CN = 100 pF i ujemny współczynnik temperaturowy
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
61
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko.....................................................................................................................
Dobieranie elementów i podzespołów elektronicznych oraz sprawdzanie ich
parametrów
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c
2 a b c
3 a b c
4 a b c
5 a b c
6 a b c
7 a b c
8 a b c
9 a b c
10 a b c
11 a b c
12 a b c
13 a b c
14 a b c
15 a b c
16 a b c
17 a b c
18 a b c
19 a b c
20 a b c
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
62
6. LITERATURA
1. Grabowski L.: Pracownia elektroniczna  układy elektroniczne. WSiP, Warszawa 1999
2. Chwaleba A., Moeschke B., Pilawski M.: Pracownia elektroniczna  elementy układów
elektronicznych. WSiP, Warszawa 1996
3. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G.: Elektronika. WSiP, Warszawa 1996
4. Marusak A.: Urządzenia elektroniczne, część 1. Elementy urządzeń, część 2. Układy
elektroniczne. WSiP, Warszawa 2000
5. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki, cz. 1. WSiP, Warszawa 1998
6. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki, cz. 2. WSiP, Warszawa 1997
7. http://pl.wikipedia.org
8. http://www.cyfronika.com.pl
9. http://www.edw.com.pl
10. http://www.matmic.neostrada.pl
11. http://www.meditronik.com.pl
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
63