Elementy elektroniki

Elementy elektroniki

Szum, najczęściej pochodzenia termicznego. Wielki wybuch.

Wzór opisujący ten sygnał to


U = Umsin2πft

Um-amplituda

f – częstotliwość

t- czas

sygnał sinusoidalny opisują dwa parametry – amplituda i częstotliwość. Czasami zamiast amplitudy używa się wartości skutecznej. Czy wartości międzyszczytowej. Wartość skuteczna = 0.707 amplitudy, a wartość międzyszczytowa = 2* amplituda.

Sygnał cyfrowy.

W przypadku sygnału cyfrowego zmiana wartości sygnału odbywa się skokowo w określonych momentach czasowych. Zmiana następuje od wysokiego poziomu napięcia oznaczonego jako Vh od poziomu niskiego Vl i odwrotnie.

Impuls i jego parametry.

Większość układów elektronicznych wykorzystywanych w radarze służy do wytwarzania, wzmacniania i przekształcania impulsów elektrycznych, które dzielą się na impulsy wizyjne oraz radiowe.

Impulsy wizyjne to krótkotrwałe odchylenia od pewnego poziomu napięcia charakteryzujące się…

Kształt impulsów mogą być bardzo różne. Jednak największe znaczenie mają impulsy prostokątne, szpilkowe, piłokształtne.

Z uwagi na występujące w układach elektronicznych tzw. pojemności i indukcyjności pasożytnicze, nie jest możliwe uzyskanie idealnego kształtu impulsu.

Czas trwania impulsu mierzony jest w połowie jego amplitudy.

Zbocza narastające i opadające.

Czas trwania zbocza narastającego trwa od 0.1 do 0.9 wartości maksymalnej.

Czas trwania zbocza opadające trwa od 0.9 do 0.1 wartości maksymalnej.

Opisując kształt impulsów stosuje się takie pojęcia jak czoło impulsu, wierzchołek impulsu i tył impulsu.

Częstotliwość powtarzania impulsów zawiera się w granicach od kilkudziesięciu do kilku tysięcy impulsów na sekundę.

Ważnym parametrem jest energia impulsu W1. Dla impulsu prostokątnego energię oblicza się ze wzoru

W=P*t

Moc średnia jest to moc wytwarzana w czasie jednego okresu powtarzania impulsów. W przypadku impulsów prostokątnych moc średnią oblicza się ze wzoru:

Pśr = P*t*f=P*k

Przedrostki fizyczne i dB

Wklej tabelkę dla wielokrotności

Decybel został wymyślony po to, aby ułatwić porównywanie amplitud dwóch sygnałów, szczególnie, gdy różnica między nimi jest bardzo duża i wygodniej jest używać wtedy miary logarytmicznej. W przypadku napięcia stosunek amplitud dwóch sygnałów można wyrazić w decybelach zgodnie z poniższym wzorem


$$k_{\text{ulog}}\left\lbrack \text{dB} \right\rbrack = 20\log\left( \frac{U_{2}}{U_{1}} \right)$$

W przypadku mocy stosunek amplitud dwóch sygnałów można wyrazić w decybelach zgodnie z poniższym wzorem


$$k_{u\log}\left\lbrack \text{dB} \right\rbrack = 10\log\left( \frac{P_{2}}{P_{1}} \right)$$

Reguły:

  1. Dwukrotne zwiększenie napięcia powoduje zmianę o 6dB

  2. Dziesięciokrotne zwiększenie napięcia powoduje zmianę o 20dB

  3. Dwukrotne zwiększenie mocy powoduje zmianę o 3dB

  4. Dziesięciokrotne zwiększenie mocy powoduje zmianę o 10dB

W przypadku podania stosunku w dBm należy pamiętać, że U1 lub P1=x*10^3

Elementy bierne:

Rezystory – to elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem R=U/I.

Najistotniejszymi parametrami rezystorów są:

  1. Rezystancja znamionowa podawana zwykle w Ohmach, kohmach lub megaohmach

  2. Tolerancja rezystancji

  3. Moc znamionowa, moc która można na rezystorze rozproszyć

  4. Współczynnik temperaturowy rezystancji TWR

  5. Napięcie znamionowe

Zastosowań rezystorów jest bardzo dużo. Stosuje się je we wzmacniaczach jako elementy sprzężenia zwrotnego, z tranzystorami do ustalania ich punktu pracy, w połączeniu z kondensatorami pracują w układach filtrów, ustalają wartości napięć…

Rezystory produkowane są z różnych materiałów, ale najbardziej popularne są rezystory węglowe, które jednak ze względu na zbyt małą stabilność nie nadają się do zastosowania w układach, które muszą odznaczać się wysoką stabilnością i precyzją. Do takich celów lepiej nadają się rezystory metalizowane

Dzielnik napięcia.

Kondensatory to podobnie jak rezystory elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem Q=C*U

Kondensatory są zbudowane z dwóch przewodzących elektrod przedzielonych dielektrykiem.

Kondensatory spolaryzowane i niespolaryzowane.

Istotne parametry:

  1. Pojemność

  2. Tolerancja pojemności

  3. Napięcie znamionowe

Rozładowanie kondensatora w układzie RC.

Ładowanie kondensatora w układzie RC

Zarówno układ ładowania jak i rozładowania kondensatora dążą do równowagi to znaczy do stany gdy U równe jest Uwe . taki stan jest osiągany dla czasu znacznie większego od stałej czasowej t=RC. Z doświadczenia wynika, że czas taki do 5RC.

Elementy bierne – diody

Dioda podobnie jak elementy RLC jest elementem dwukońcówkowym, biernym ale w odróżnieniu od nich jest elementem nieliniowym.

W przypadku diody nie ma zastosowania prawo Ohma ale za to ma ona bardzo pożyteczną cechę, mianowicie prąd może przez nią płynąć tylko w jednym kierunku.

Symbol wyznacza kierunek przepływu prądu przez diodę.

Wyprowadzenie diody A jest nazywane Anodą, a wyprowadzenie K jest nazywane katodą.

Charakterystyka diody

Napięcie i prąd Fermiego.

Napięcie wsteczne maksymalne

Diody krzemowe są dużo bardziej sprawne od germanowych ze względu na prądy wsteczne.

Ważnym elementem jest czas magazynowania diody.

Dioda Schottky’ego

Symbol to dioda z taką kanciastą całką

Mały ładunek jest magazynowany, więc czas magazynowania jest krótki, rzędu 100ps

Dioda Zenera

Symbol to dioda z odwróconym L

Prąd wsteczny wyrównuje wartości do prądów, dla których dioda została wyprodukowana

Diody produkuje się na napięcia od 1.5 do 200 V

Stabilizacja polega na podłączaniu za rezystorem diody Zenera. Napięcie zasilania układu ma wynosić 5V. ma być pozbawione tętnień, wahnięć itp.

Na wejście podaje się celowo zwiększone napięcie, np. 6V, a dioda stabilizuje je odprowadzając to zbędne napięcie do masy.

Najczęściej stosuje się diodę jako prostownik.

Dioda będzie przewodziła, gdy napięcie anoda-katoda będzie większe od zera.

Najczęściej budowane są prostowniki dwupołówkowe. Diody łączy się w mostek Gretza.

Na wyjściu prostownika uzyskamy ciąg dodatni przebiegu prądu przemiennego na generatorze.

Wszystkie napięcia maksymalne zostaną obcięte o wartości napięć Fermiego.

Częstotliwość, na której wiadomość będzie niesiona – generator fali nośnej

Generator fali modulującej (np. mikrofon jako przetwornik, który zamienia fale akustyczną w postać elektryczną)

Modulator + wzmacniacz + filtr + 2 poprzednie = nadajnik

Na częstotliwość nośną nakładamy sinusoidę z generatora modulującej

Dzięki temu nośna jest modulowana amplitudowo

Pierwszy termin 14 maja!

Przykładowe zadanie.

  1. Podać nazwy i symbole przedrostków. 10^12, 10^9, 10^6, 10^3,10^(-3),10^(-6),

10^(-9),10^(-12)

  1. Wymienić podstawowe rodzaje impulsów elektrycznych i podać ich parametry (radiowe i wizyjne. Radiowe to radiowe. Wizyjne się dzielą)

  2. Narysować schemat blokowy modulatora i opisać ogólną zasadę modulacji FM i AM

  3. Obliczenie mocy średniej. Nadajnik pracuje z impulsem o długości 1 mikro sekunda. Częstotliwością powtarzania 1000 Hz, mocą w impulsie 10 kW. Moc średnia =? Podaj w watach oraz decybelach.


Psr=Pi*f * τ = 10*103*103*10−6=10W

  1. Obliczyć pojemność i rezystancję zastępczą.

Układ RC.

  1. Przeznaczenie i zasada działania magnetronu.

Magnetron jest lampą elektronową, która służy jako generator drgań. Skonstruowana w 1941r. pierwsze próby były prowadzone wcześniej. Magnetron pozwala generować fale o częstotliwościach rzędu 9GHz, co za tym idzie anteny mogły być dużo mniejsze.

Magnetron jest podstawą wszystkich urządzeń radarowych.

Magnetron jest lampą dwuelektrodową. Zbudowany jest z katody i katoda otoczona jest dużą anodą. W anodzie wycięte są szczeliny i wnęki rezonansowe. Te szczeliny to układy RLC. Pomiędzy katodą i anodą musi być próżnia. Żeby magnetron mógł pracować musi być umieszczony w silnym polu magnetycznym. Wytwarzane jest ono przez zespół magnesów stałych stale wbudowanych w magnetron. Do katody doprowadzone jest napięcie żarzenia, które podgrzewa katodę. Napięcie to zwyczajowo wynosi 6.3 V. temperatura pracy katody magnetronu jest od 700-2k stopni. Dopiero gdy katoda się podgrzeje to można urządzenie włączyć na pracę i rozpocząć odczyt z radaru. Tym samym przewodem, który doprowadza napięcie żarzenia, doprowadzany jest też impuls modulujący. Ma on kształt prostokątny o polaryzacji ujemnej i bardzo dużą amplitudę, najczęściej 9kV. Dopiero kiedy ten impuls jest doprowadzony do katody, to katoda zaczyna emitować chmury elektronów.


Wyszukiwarka