Tytuł oryginału: All New Electronics Self-Teaching Guide
TÅ‚umaczenie: Julia Szajkowska
ISBN: 978-83-246-3740-9
Copyright © 2008 Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana.
All Rights Reserved. This translation published under license with the original publisher John
Wiley & Sons, Inc.
Translation copyright © 2012 by Wydawnictwo Helion.
All rights reserved. No part of this book may be reproduced, stored in a retrieval system or
transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording,
scanning or otherwise without the prior written permission of the Publisher.
Wiley, the Wiley logo, and are related trade dress are trademarks or registered trademarks of John
Wiley & Sons, Inc. and / or its affiliates in the United States and other countries, and may not be
used without written permission. All other trademarks are the property of their respective owners.
Wiley Publishing, Inc., is no associated with any product or vendor mentioned in this book.
Wszelkie prawa zastrze one. Nieautoryzowane rozpowszechnianie cało ci lub fragmentu niniejszej
publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metod kserograficzn ,
fotograficzn , a tak e kopiowanie ksi ki na no niku filmowym, magnetycznym lub innym
powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji.
Wszystkie znaki wyst puj ce w tek cie s zastrze onymi znakami firmowymi b d towarowymi
ich wła cicieli.
Autor oraz Wydawnictwo HELION doło yli wszelkich stara , by zawarte
w tej ksi ce informacje były kompletne i rzetelne. Nie bior jednak adnej odpowiedzialno ci ani
za ich wykorzystanie, ani za zwi zane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub
autorskich. Autor oraz Wydawnictwo HELION nie ponosz równie adnej odpowiedzialno ci za
ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w ksi ce.
Wydawnictwo HELION
ul. Ko ciuszki 1c, 44-100 GLIWICE
tel. 32 231 22 19, 32 230 98 63
e-mail: helion@helion.pl
WWW: http://helion.pl (ksi garnia internetowa, katalog ksi ek)
Drogi Czytelniku!
Je eli chcesz oceni t ksi k , zajrzyj pod adres
http://helion.pl/user/opinie/elekdk
Mo esz tam wpisa swoje uwagi, spostrze enia, recenzj .
Printed in Poland.
" Kup książkę " Księgarnia internetowa
" Poleć książkę " Lubię to! Nasza społeczność
" Oceń książkę
Spis treści
O autorze 9
Wstęp 11
Rozdział 1. Powtórzenie informacji o prądzie stałym i test wstępny 17
Przepływ prądu 17
Prawo Ohma 20
Szeregowe łączenie oporników 22
Równoległe łączenie oporników 23
Moc prÄ…du 24
Prądy o małym natężeniu 27
Charakterystyka prądowo-napięciowa 28
Dzielnik napięcia 30
Dzielnik prÄ…du 33
Przełączniki 36
Kondensatory w obwodach prądu stałego 38
Podsumowanie 44
Obwody prądu stałego  test wstępny 46
Rozdział 2. Dioda 51
Jak działa dioda? 52
Dioda w doświadczeniu 56
Przebicie diody 70
Dioda Zenera 73
Podsumowanie 80
Test zrozumienia 80
Rozdział 3. Wprowadzenie do tranzystorów 85
Czym jest tranzystor? 86
Doświadczenie 100
Tranzystor polowy złączowy 109
Poleć ksi k
Kup ksi k
6 Elektronika dla każdego. Przewodnik
Podsumowanie 112
Test zrozumienia 113
Rozdział 4. Tranzystor jako przełącznik 117
WÅ‚Ä…czanie tranzystora 118
Wyłączanie tranzystora 124
Dlaczego używamy tranzystora w charakterze przełącznika? 127
Potrójny przełącznik tranzystorowy 136
Alternatywny sposób realizowania przełączeń 140
Przełączanie tranzystorów JFET 146
Tranzystor JFET  doświadczenie 147
Podsumowanie 151
Test zrozumienia 151
Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym
i test wstępny 157
Generator 158
Opornik w obwodzie prÄ…du zmiennego 162
Kondensator w obwodzie prÄ…du zmiennego 164
Cewka w obwodzie prÄ…du zmiennego 166
Rezonans 168
Podsumowanie 170
Test zrozumienia 171
Rozdział 6. Prąd zmienny w elektronice 173
Kondensatory w obwodach prÄ…du zmiennego 173
Kondensatory i oporniki Å‚Ä…czone szeregowo 175
Filtr górnoprzepustowy  doświadczenie 181
Przesunięcie fazowe w obwodzie RC 187
Opornik i kondensator połączone równolegle 192
Elementy indukcyjne w układach prądu zmiennego 195
Przesunięcie fazowe w obwodzie RL 201
Podsumowanie 203
Test zrozumienia 204
Rozdział 7. Obwody rezonansowe 209
Szeregowe łączenie kondensatorów i cewek 210
Krzywa sygnału wyjściowego 220
Wprowadzenie do układów drgających 234
Podsumowanie 238
Test zrozumienia 238
Rozdział 8. Wzmacniacze tranzystorowe 243
Praca ze wzmacniaczami tranzystorowymi 244
Wzmacniacz tranzystorowy  doświadczenie 253
Stabilny wzmacniacz 254
Stabilizowanie 258
Wtórnik emiterowy 267
Poleć ksi k
Kup ksi k
Spis treści 7
Analiza układu wzmacniającego 273
Tranzystor JFET jako wzmacniacz 276
Wzmacniacz operacyjny 285
Podsumowanie 289
Test zrozumienia 289
Rozdział 9. Generatory drgań 293
Jak działa generator drgań? 294
Sprzężenie zwrotne 303
Generator Colpittsa 308
Generator Hartleya 313
Generator Armstronga 314
Projektowanie generatora drgań 315
Typowe trudności z uruchomieniem generatora 319
Podsumowanie i zastosowania 324
Test zrozumienia 325
Rozdział 10. Transformator 327
Podstawa działania transformatora 327
Transformatory w obwodach łączności 336
Podsumowanie i zastosowania 340
Test zrozumienia 340
Rozdział 11. Zasilacze 343
Diody w obwodach prÄ…du zmiennego. Pulsacje 344
Filtrowanie napięcia tętniącego 353
Podsumowanie 368
Test zrozumienia 368
Rozdział 12. Wnioski i test końcowy 373
Wnioski 373
Test końcowy 374
Dodatek A SÅ‚owniczek 385
Dodatek B Spis symboli i skrótów 389
Dodatek C Przedrostki liczbowe 391
Dodatek D Standardowe wartości oporników 393
Dodatek E Materiały pomocnicze 395
Dodatek F Spis wzorów 399
Dodatek G Symbole stosowane w schematach
obwodów elektronicznych 403
Skorowidz 405
Poleć ksi k
Kup ksi k
8 Elektronika dla każdego. Przewodnik
Poleć ksi k
Kup ksi k
R O Z D Z I A A

5
Powtórzenie informacji
o prÄ…dzie zmiennym
i test wstępny
Aby zajmować się elektroniką, musisz dysponować podstawową wiedzą doty-
czącą zagadnień związanych z prądem zmiennym. To z kolei wymaga pozna-
nia cech charakterystycznych sinusoidy, czyli wykresu funkcji sinusoidalnej.
Sinusoida przypomina kształtem falę na wodzie. Funkcja sinusoidalna
jest wykorzystywana w elektronice do opisu zachowań napięcia i prądu
o zmiennych amplitudach. Niektóre z sygnałów podawanych do układów
prądu zmiennego (na przykład dostarczanych z sieci domowej) są opisywane
funkcją sinusoidalną. Jej wykres pokazuje charakter zmian napięcia narasta-
jącego od wartości 0 woltów do wartości maksymalnej, a następnie spadek 
również przez wartość zerową  do wartości minimalnej i powrót do wartości
wyjściowej. W ciągu sekundy następuje pięćdziesiąt takich zmian, co oznacza,
że częstotliwość sygnału wynosi 50 Hz (herców).
PodobnÄ… charakterystykÄ™ majÄ… dz
więki wydawane przez instrumenty
muzyczne. Występ orkiestry symfonicznej jest w rzeczywistości niczym innym,
jak tylko generatorem bardzo skomplikowanych fal akustycznych, będących
złożeniem wielu fal sinusoidalnych o różnych częstotliwościach.
Poznawanie tematyki prądu zmiennego należy rozpocząć od zapoznania
się z cechami funkcji sinusoidalnych. Póz
niej dowiesz się, w jaki sposób układy
elektroniczne mogą generować fale sinusoidalne i jak mogą je zmieniać.
W tym rozdziale zajmiemy się następującymi zagadnieniami:
zasadÄ… pracy generatora,
charakterystykÄ… funkcji sinusoidalnej,
napięciem międzyszczytowym i skutecznym,
zachowaniem oporników w obwodach prądu zmiennego,
reaktancją pojemnościową i indukcyjną,
rezonansem.
Poleć ksi k
Kup ksi k
158 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Generator
1
y
ródłem prądu w obwodach prądu stałego jest zazwyczaj bateria (czasami
bateria słoneczna) podająca do układu stałe napięcie i prąd o stałym natężeniu.
W obwodach prÄ…du zmiennego z
ródłem napięcia jest najczęściej generator
podający napięcie w postaci regularnego sygnału, na przykład opisanego funk-
cjÄ… sinus.
Zadania
Narysuj pełny okres funkcji sinus.
Odpowiedz

Patrz rysunek 5.1.
Rysunek 5.1
2
W laboratorium stosuje się różne z
ródła zmiennego napięcia. W dalszych
rozważaniach będziemy się posługiwać określeniem generator, mając na
myśli z
ródło napięcia opisywanego funkcją sinus. Urządzenia te pozwalają
zmieniać napięcie i częstotliwość generowanej fali za pomocą przycisku lub
pokrętła. Określa się je różnymi nazwami, w zależności od sposobu generowa-
nia zmiennego napięcia bądz
zastosowania do badań. Największą popular-
nością cieszą się tak zwane generatory funkcji wytwarzające napięcia o róż-
nych falach, na przykład kwadratowej czy trójkątnej. Generator funkcji przydaje
się bardzo do testowania obwodów.
Generatory oznacza siÄ™ w schematach symbolem przedstawionym na
rysunku 5.2. Kształt sinusoidy wewnątrz kółka oznacza, że jest to z
ródło prądu
zmiennego o charakterze sinusoidalnym.
Rysunek 5.2
Poleć ksi k
Kup ksi k
Generator 159
Zadania
A. Jak nazywa siÄ™ najpopularniejsze urzÄ…dzenie laboratoryjne wykorzysty-
wane do generowania przebiegu sygnału?
B. Co oznacza skrót AC?
C. Jak rozumieć znak sinusoidy wewnątrz symbolu generatora w schemacie
obwodu?
Odpowiedzi
A. Generator funkcji.
B. PrÄ…d zmienny.
C. Tak oznaczony generator wytwarza sygnały sinusoidalne.
3
Na rysunku 5.3 przedstawiliśmy niektóre z parametrów opisujących funk-
cję sinus. Na osiach wykresu dokłada się odpowiednio napięcie i czas.
Rysunek 5.3
Poziom zerowy jest wygodnym punktem odniesienia do dokonywania
pomiarów napięcia.
Zadania
A. Po co wprowadza siÄ™ poziom zerowy?
B. W jakim punkcie najczęściej rozpoczyna się pomiar czasu?
Odpowiedzi
A. To punkt odniesienia do pomiarów napięcia.
Poleć ksi k
Kup ksi k
160 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
B. Pomiar czasu trwania zjawiska można rozpocząć w dowolnym punkcie
przebiegu funkcji zmienności, ale najczęściej wybiera się któryś z punk-
tów charakterystycznych, na przykład przecięcia krzywej z osią poziomu
zerowego.
4
W pomiarach napięcia szczególną uwagę zwraca się na trzy wielkości 
napięcie szczytowe (MAX), napięcie międzyszczytowe (PP) oraz napięcie
skuteczne (SK).
Podane niżej równania ujmują zależności pomiędzy napięciami szczytowym,
międzyszczytowym oraz skutecznym w funkcji o przebiegu sinusoidalnym.
Dla innych przebiegów (na przykład dla fali kwadratowej) zależności te są opi-
sane innymi wzorami.
UMAX 2 USK ,
UPP 2 UMAX 2 2 USK ,
1 1 UPP
USK UMAX .
2 2 2
Zapamiętaj też następujące zależności:
1
2 = 1,414, = 0,707.
2
Zadanie
Znajdz
napięcie skuteczne, jeśli napięcie międzyszczytowe wynosi 10 V.
Odpowiedz

1 UPP 10 V
USK 0,707 3,535 V .
2 2 2
5
Przeprowadz
obliczenia dla napięcia opisywanego funkcją sinus.
Zadanie
Znajdz
napięcie międzyszczytowe, jeśli napięcie skuteczne wynosi 2 V.
Odpowiedz

UPP 2 2 USK 2 1,414 2 V 5,656 V .
Poleć ksi k
Kup ksi k
Generator 161
6
Przeprowadz
obliczenia dla napięcia opisywanego funkcją sinus.
Zadania
A. Znajdz
U , gdy U = 230 V.
SK PP
B. Znajdz
U , gdy U = 120 V.
PP SK
Odpowiedzi
A. 81,33 V.
B. 340 V.
7
FunkcjÄ™ okresowÄ… o przebiegu sinusoidalnym opisuje siÄ™ charakterystycz-
nym parametrem czasowym. Pełny przebieg funkcji dokonuje się po tak
zwanym okresie. SytuacjÄ™ tÄ™ ilustruje rysunek 5.4. Wszystkie inne pomiary
czasowe są wielokrotnością okresu bądz
jego ułamkiem.
Rysunek 5.4
Zadania
A. Jak nazywa się pełny przebieg funkcji sinusoidalnej?
B. Jak nazywa się czas pełnego przebiegu funkcji sinusoidalnej?
C. Jakim wzorem wyraża się zależność częstotliwości funkcji od czasu pełnego
przebiegu?
D. Co jest jednostką częstotliwości?
E. Określ częstotliwość fali sinusoidalnej o okresie 0,5 ms. Jaka będzie często-
tliwość fali o okresie 40 źs?
F. Podaj okres fali o częstotliwości 60 Hz. Ile wynoszą okresy fal sinusoidal-
nych o częstotliwościach 12,5 Hz oraz 1 MHz?
Poleć ksi k
Kup ksi k
162 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Odpowiedzi
A. Cykl.
B. Okres, oznacza siÄ™ go symbolem T.
1
C. f .
T
D. Podstawową jednostką częstotliwości jest jeden herc (Hz). Jeden herc
jest równy jednemu cyklowi na sekundę.
E. 2 kHz, 25 kHz.
F. 16,7 ms, 80 źs, 1 źs.
8
Wskaż poprawne stwierdzenia.
Zadanie
Która z funkcji może opisywać sygnał prądu zmiennego?
A. Funkcja o przebiegu sinusoidalnym.
B. Funkcja będąca złożeniem wielu fal sinusoidalnych o różnych częstotli-
wościach i amplitudach.
C. Linia prosta.
Odpowiedzi
A i B.
Opornik w obwodzie prÄ…du zmiennego
9
Prąd zmienny może przepływać przez różne elementy układu, tak jak
prąd stały. Oporniki w obwodzie reagują na przepływ prądu zmiennego tak
samo jak na przepływ prądu stałego.
Zadanie
Załóżmy, że do obwodu podawany jest sygnał zmienny o napięciu międzysz-
czytowym 10 V, przepływający przez dziesięcioomowy opornik. Jaki prąd
popłynie przez ten opornik?
Poleć ksi k
Kup ksi k
Opornik w obwodzie prÄ…du zmiennego 163
Odpowiedz

Skorzystaj z prawa Ohma:
U 10 V
I 1 APP .
R 10
Ponieważ podano napięcie międzyszczytowe, obliczony prąd jest rów-
nież wielkością międzyszczytową.
10
Do obwodu z dwudziestoomowym opornikiem podawany jest sygnał
o napięciu skutecznym 10 V.
Zadanie
Oblicz prąd płynący przez opornik.
Odpowiedz

10 V
I 0,5 ASK .
20
Ponieważ w zadaniu podano napięcie skuteczne, wyznaczona wartość
natężenia jest również wartością skuteczną.
11
Do obwodu z dzielnikiem napięcia podawany jest sygnał zmienny o napię-
ciu międzyszczytowym równym 10 V (rysunek 5.5).
Rysunek 5.5
Zadanie
Określ napięcie wyjściowe U .
WY
Poleć ksi k
Kup ksi k
164 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Odpowiedz

R2 2 k 2 k
UWY UWE 10 V 10 V 2 VPP .
R1 R2 8 k 2 k 10 k
Kondensator w obwodzie prÄ…du zmiennego
12
Kondensator stawia opór przepływowi prądu zmiennego.
Zadania
A. Jak nazywa się opór stawiany przepływowi prądu przez kondensator?
B. Do jakiej wielkości charakteryzującej obwody prądu stałego można przy-
równać ten parametr?
Odpowiedzi
A. Reaktancja.
B. Można porównać ją do rezystancji.
13
ReaktancjÄ™, tak samo jak rezystancjÄ™, opisuje siÄ™ odpowiednim wzorem.
Zadania
A. Podaj wzór na reaktancję.
B. Opisz zmienne użyte w równaniu.
C. W jaki sposób zmienia się reaktancja kondensatora, gdy częstotliwość
sygnału rośnie?
Odpowiedz

1
A. XC .
2 fC
B. X  reaktancja pojemnościowa podawana w omach,
C
f  częstotliwość sygnału podawana w hercach,
C  pojemność kondensatora podawana w faradach.
C. Wraz ze wzrostem częstotliwości reaktancja kondensatora spada.
Poleć ksi k
Kup ksi k
Kondensator w obwodzie prÄ…du zmiennego 165
14
Przyjmij, że pojemność kondensatora wynosi 1 źF, a częstotliwość sygnału
podawanego przez generator  1 kHz.
Zadanie
1
Znajdz
reaktancję kondensatora. (Uwaga: to około 0,159).
2
Odpowiedz

1
XC ,
2 fC
f = 1 kHz = 103 Hz,
C = 1 źF = 10 -6 F.
Zatem:
0,159
XC 160 .
103 10 6
15
Przeprowadz
teraz dwa proste obliczenia. Wyznacz reaktancjÄ™ kondensa-
tora X dla sygnału o częstotliwości 1 kHz oraz reaktancję X dla drugiej,
C1 C2
podanej w zadaniu częstotliwości.
Zadania
Oblicz X oraz X .
C1 C2
A. C = 0,1 źF, f = 100 Hz
B. C = 100 źF, f = 2 kHz
Odpowiedzi
A. Dla czÄ™stotliwoÅ›ci f = 100 kHz X = 1600 ©, dla czÄ™stotliwoÅ›ci f = 100 Hz
C1
X = 16 000 ©.
C2
B. Dla czÄ™stotliwoÅ›ci f = 100 kHz X = 1,6 ©, dla czÄ™stotliwoÅ›ci f = 2 kHz
C1
X = 0,8 ©.
C2
Układ zawierający szeregowo połączone opornik i kondensator (w sposób
przedstawiony na rysunku 5.6) działa jako dzielnik napięcia.
Wprawdzie ten dzielnik podaje na wyjściu zmniejszone napięcie, tak samo
jak dzielnik zbudowany z dwóch oporników, ale różni się od tego ostatniego
jedną zasadniczą cechą. Gdybyś sprawdził sygnały wejściowy i wyjściowy na
Poleć ksi k
Kup ksi k
166 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Rysunek 5.6
oscyloskopie, przekonałbyś się, że są one przesunięte w stosunku do siebie.
O takich sygnałach mówimy, że są  przesunięte w fazie . Faza to bardzo istotne
pojęcie, niezbędne do zrozumienia pewnych aspektów działania układów
elektronicznych. W rozdziale 6. omówimy szczegółowo związek pojęcia fazy
i wybranych obwodów prądu zmiennego. Do zagadnień związanych z fazą
powrócimy też podczas dyskusji o wzmacnianiu sygnałów.
Cewka w obwodzie prÄ…du zmiennego
16
Cewka indukcyjna, zwana też zwojnicą, jest zazwyczaj wykonana z drutu
nawiniętego na rdzeń z miękkiego żelaza. Czasami zwoje umieszcza się na
rdzeniu z materiału nieprzewodzącego.
Zadania
A. Powiedz, czy reaktancja cewki w obwodzie prądu zmiennego jest duża, czy
mała. Odpowiedz
uzasadnij.
B. Czy rezystancja cewki w obwodzie prądu stałego jest duża, czy mała?
C. Co Å‚Ä…czy reaktancjÄ™ w obwodzie prÄ…du zmiennego z rezystancjÄ… w obwodzie
prądu stałego?
D. Podaj wzór na obliczanie reaktancji indukcyjnej.
Odpowiedzi
A. Reaktancja cewki (X ) w obwodzie prÄ…du zmiennego potrafi przyjmo-
L
wać dość wysokie wartości, ponieważ wokół cewki powstaje pole elek-
tromagnetyczne, które generuje prąd płynący w kierunku przeciwnym
do prądu będącego z
ródłem pola.
B. Rezystancja cewki (r) umieszczonej w obwodzie prądu stałego jest zazwy-
czaj dosyć niska, równa oporowi drutu, z którego wykonany jest ten
element.
Poleć ksi k
Kup ksi k
Cewka w obwodzie prÄ…du zmiennego 167
C. Nic.
D. X = 2ĄfL, gdzie L  indukcyjność cewki wyrażana w henrach. Zgod-
L
nie z równaniem reaktancja cewki będzie rosła wraz ze wzrostem czę-
stotliwości przepływającego przez nią sygnału.
17
Przyjmij, że indukcyjność cewki wynosi 10 H, a częstotliwość sygnału
to 100 Hz.
Zadanie
Oblicz reaktancjÄ™ cewki.
Odpowiedz

X = 2Ä„fL = 2Ä„·100 Hz·10 H = 6280 ©.
L
18
Spróbuj rozwiązać teraz następujące dwa zadania. W każdym przypadku
znajdz
reaktancjÄ™ cewki dla 1 kHz X oraz reaktancjÄ™ X dla drugiej poda-
L1 L2
nej częstotliwości.
Zadania
A. L = 1 mH (0,001 H), f = 10 kHz.
B. L = 0,01 mH, f = 5 MHz.
Odpowiedzi
A. X = 6, 28·103·0,001 = 6,28 ©.
L1
X = 6, 28·10·103·0,001 = 62,8 ©.
L2
B. X = 6, 28·103·0,01·10 -3 = 0,0628 ©.
L1
X = 6, 28·5·106·0,01·10 -3 = 314 ©.
L2
Obwód zawierający cewkę i opornik połączone szeregowo działa jak dziel-
nik napięcia, tak samo jak miało to miejsce w przypadku połączonych ze sobą
szeregowo opornika i kondensatora. Także w tym przypadku zależność pomię-
dzy napięciem wejściowym a napięciem wyjściowym nie jest tak prosta jak
przy dzielniku zbudowanym z samych oporników. Tego rodzaju obwody omó-
wimy szczegółowo w rozdziale 6.
Poleć ksi k
Kup ksi k
168 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Rezonans
19
Obliczenia, które wykonywałeś w poprzednio omówionych zadaniach,
wykazały, że reaktancja pojemnościowa spada ze wzrostem częstotliwości
sygnału, natomiast reaktancja indukcyjna wzrasta, gdy częstotliwość sygnału
rośnie. Dla połączonych szeregowo cewki i kondensatora istnieje jedna czę-
stotliwość sygnału, przy której ich reaktancje są sobie równe.
Zadania
A. Jak nazywa się ta częstotliwość?
B. Podaj wzór pozwalający obliczyć jej wartość. Aby go poznać, przyjmij
X = X i wyznacz z niego częstotliwość.
L C
Odpowiedzi
A. Częstotliwość rezonansowa.
1
B. 2 fL . Po przekształceniu tego równania i wyznaczeniu z niego
2 fC
f otrzymasz wzór pozwalający obliczyć częstotliwość rezonansową f :
R
1
fR .
2 LC
20
Kondensator i cewka połączone równolegle również dzielą pewną często-
tliwość rezonansową, jednak w tym przypadku wyznaczenie jej nie jest tak
proste jak przy połączeniu szeregowym. Analizowanie połączenia równoległego
jest utrudnione, ponieważ cewka zawsze charakteryzuje się pewną oporno-
ścią wewnętrzną, co utrudnia prowadzenie obliczeń. Jednak w określonych
warunkach analiza połączenia równoległego staje się podobna do analizy połą-
czenia szeregowego. Ma to miejsce, gdy reaktancja cewki wyrażona w omach
jest przynajmniej dziesięć razy większa od wewnętrznego oporu tego elementu
(r). Wtedy wzór pozwalający wyznaczyć częstotliwość rezonansową przyjmuje
postać identyczną z tym wyznaczanym dla połączenia szeregowego. W dal-
szych rozważaniach będziesz często korzystać z tego przybliżenia.
Zadania
Sprawdz
, czy dla podanych parametrów cewek ich reaktancja jest dziesięcio-
krotnie wyższa od ich wewnętrznej rezystancji. Częstotliwość rezonansowa
jest podana w zadaniu.
Poleć ksi k
Kup ksi k
Rezonans 169
A. f = 25 kHz, L = 2 mH, r = 20 ©.
R
B. f = 1 kHz, L = 33,5 mH, r = 30 ©.
R
Odpowiedzi
A. X = 314 ©, co oznacza, że reaktancja jest przeszÅ‚o dziesięć razy wiÄ™ksza
L
od oporu wewnętrznego.
B. X = 210 ©, co oznacza, że reaktancja jest mniej niż dziesięć razy wiÄ™ksza
L
od oporu wewnętrznego.
UWAGA W rozdziale 7. znajdziesz informacje dotyczące połączeń równoległych i szere-
gowych obwodów rezonansowych. Przedstawimy wtedy wiele przydatnych sposobów
rozwiązywania tych problemów.
21
Określ częstotliwość rezonansową (f ) dla podanych cewek i kondensa-
R
torów przy połączeniu szeregowym i równoległym. Przyjmij, że opór wew-
nętrzny cewek jest tak mały, że można go pominąć.
Zadania
Wyznacz wartość f .
R
A. C = 1 źF, L = 1 H.
B. C = 0,2 źF, L = 3,3 H.
Odpowiedzi
0,159
A. fR 160 Hz .
10 6 1
0,159
B. fR 6,2 kHz .
3,3 10 3 0,2 10 6
22
Rozwiąż teraz dwa ostatnie zadania.
Zadania
Wyznacz wartość f .
R
A. C = 10 źF, L = 1 H.
B. C = 0,0033 źF, L = 0,5 H.
Poleć ksi k
Kup ksi k
170 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
Odpowiedzi
A. f = 50 Hz (w przybliżeniu).
R
B. f = 124 kHz.
R
Znajomość zagadnienia rezonansu staje się niezbędna, jeżeli chcesz anali-
zować bardziej złożone układy elektroniczne, na przykład filtry czy oscylatory.
Filtry to obwody elektroniczne mogące blokować wybrane częstotliwości
lub przekazywać dalej sygnały o określonych częstotliwościach. Stosuje się je
powszechnie między innymi w radioodbiornikach i odbiornikach telewizyj-
nych. Oscylatory to obwody generujące ciągły sygnał wyjściowy bez koniecz-
ności podawania im sygnału wejściowego. Oscylatory stosowane w obwodach
rezonansowych wytwarzają fale o przebiegu sinusoidalnym. (Więcej na temat
oscylatorów dowiesz się z rozdziału 9.).
Podsumowanie
Poniżej znajdziesz zestawienie najważniejszych informacji z tego rozdziału.
W obwodach prądu zmiennego bardzo często wykorzystuje się sygnały
o przebiegu sinusoidalnym.
Najczęściej stosowanym generatorem sygnałów jest tak zwany generator
funkcji.
UMAX 2 USK ,UPP 2 2 USK .
1
f .
T
UPP USK
IPP , ISK .
R R
1
Reaktancja pojemnościowa jest opisywana wzorem XC .
2 fC
Reaktancję indukcyjną oblicza się z równania X = 2ĄfL.
L
1
Częstotliwość rezonansowa jest opisywana wzorem fR .
2 LC
Poleć ksi k
Kup ksi k
Test zrozumienia 171
Test zrozumienia
Podane niżej zadania sprawdzą Twoją znajomość zagadnień przedstawio-
nych w tym rozdziale. Do prowadzenia obliczeń użyj osobnej kartki papieru.
Póz
niej porównaj otrzymane wyniki z odpowiedziami umieszczonymi na końcu
rozdziału.
1. Na podstawie podanych wartości maksymalnych i międzyszczytowych wy-
znacz wartości skuteczne danych wielkości.
A. U = 12 V, U =
MAX SK
B. U = 80 mV, U =
MAX SK
C. U = 100 V, U =
PP SK
2. Na podstawie podanej wartości skutecznej wyznacz odpowiednie wartości
międzyszczytowe i maksymalne.
A. U = 120 V, U =
SK MAX
B. U = 100 mV, U =
SK MAX
C. U = 12 V, U =
SK PP
3. Na podstawie danej wartości wyznacz okres lub częstotliwość.
A. T = 16,7 ms, f =
B. f = 15 kHz, T =
4. Znajdz
całkowity prąd płynący przez przedstawiony na rysunku 5.7 układ
oraz spadek napięcia na oporniku R (U ).
2 WY
Rysunek 5.7
5. Wyznacz reaktancję dla podanych elementów.
A. C = 0,16 źF, f = 12 kHz, X =
C
B. L = 5 mH, f = 30 kHz, X =
L
6. Znajdz
częstotliwość rezonansową podanych elementów.
A. C = 1 źF, X = 200 ©, f =
C
B. L = 50 źH, X = 320 ©, f =
L
7. Ile będzie wynosić częstotliwość rezonansowa kondensatora i cewki połą-
czonych szeregowo i opisanych wartościami z podpunktów A i B zadania 5.?
Poleć ksi k
Kup ksi k
172 Rozdział 5. Powtórzenie informacji o prądzie zmiennym i test wstępny
8. Ile wyniosłaby częstotliwość rezonansowa kondensatora i cewki połączo-
nych równolegle i opisanych wartościami z podpunktów A i B zadania 6.?
Przy jakim założeniu otrzymany wynik będzie poprawny?
Odpowiedzi do testu zrozumienia
Jeśli otrzymane odpowiedzi nie zgadzają się z kluczem, powtórz problemy
podane w nawiasach, zanim przejdziesz do następnego rozdziału.
1. A. 8,5 V (wartość skuteczna). (problemy 4  6)
B. 56,6 V (wartość skuteczna).
C. 35,4 V (wartość skuteczna).
2. A. 169,7 V (wartość maksymalna). (problemy 4  6)
B. 141,4 mV (wartość maksymalna).
C. 33,9 V (wartość międzyszczytowa).
3. A. 60 Hz. (problem 7.)
B. 66,7 źs.
4. I = 0,1 A (wartość skuteczna). (problemy 9  11)
U = 12 V (wartość skuteczna).
WY
5. A. 82,9 &!. (problemy 14. i 17.)
B. 942,5 &!.
6. A. 795,8 Hz. (problemy 14. i 17.)
B. 1,02 kHz.
7. 5,63 kHz. (problem 19.)
8. 711,8 Hz. Należy założyć, że wewnętrzny opór cewki jest (problem 20.)
tak mały, iż można go pominąć.
Poleć ksi k
Kup ksi k
Skorowidz
A D
admitancja przejściowa, 282 dioda 1N4001, 59
amper, 27 dioda baza-emiter, 88
amperomierz, 57 dioda baza-kolektor, 88
amplituda, 176 dioda idealna, 56
analiza układu wzmacniającego, 273 dioda Zenera, 73
anoda, 52 napięcie przebicia, 74
diody, 51, 347
półprzewodnikowe, 80
B
przebicie, 70
spalenie, 77
baza, 87
spolaryzowane w kierunku przewodzenia, 54
bipolarny tranzystor złączowy, 85
wstecznie spolaryzowane, 55
BJT, bipolar junction transistor, 85
długość fali, 359
Boysen Earl, 9
dobór oporników, 260
bramka, 109, 146
dobór oporników stabilizacyjnych, 272
dobroć niska, 229
C
dobroć obwodu, 225
dobroć wysoka, 229
cewka indukcyjna, 166
dodatnie sprzężenie zwrotne, 295, 383
indukcyjność, 167
dodawanie wektorów, 189
reaktancja, 166
domieszkowanie, 52
rezystancja, 166
dopasowanie impedancyjne, 336
charakterystyka
dren, 109
prądowo-napięciowa, 28
drgania, 295
prądowo-napięciowa diody, 57
drugie prawo Kirchhoffa, 32, 45
wzmacniacza idealnego, 286
dzielnik napięcia, 30, 167
wzmacniacza operacyjnego, 286
dzielnik prÄ…du, 33
cykl, 162, 359
częstotliwość, 168
dolna, 221
E
drgań, 293
efekt tranzystorowy, 93
górna, 221
elektrony, 19
rezonansowa, 168, 214, 305
emiter, 87
Poleć ksi k
Kup ksi k
406 Elektronika dla każdego. Przewodnik
kolektor, 87
F
kondensator, 38, 164
faza, 166, 329 łączenie równoległe, 42
filtr, 170, 173 Å‚Ä…czenie szeregowe, 43
dolnoprzepustowy, 184 kondensator emiterowy, 263
górnoprzepustowy, 181 krzywa przejściowa, 277
środkowoprzepustowy, 223 krzywa rezonansowa uniwersalna, 231
środkowozaporowy, 223 krzywa sygnału wyjściowego, 220
filtrowanie jednokrotne, 361 krzywa U-I, 57
filtrowanie napięcia tętniącego, 353
funkcja arcus tangens, 189
L
funkcja sinusoidalna, 157
lampa próżniowa, 51
funkcja wykładnicza, 40
liczba zwojów, 331
linia, 336
G
logika boolowska, 117
generator, 158
generator drgań, 293, 307, 383
A

Armstronga, 304, 314
Å‚adowanie kondensatora, 40
Colpittsa, 305, 308
łączny opór układu, 31
Hartleya, 304, 313
projektowanie, 316
uruchamianie, 319
M
generator funkcji, 158
megaom, 27
generowanie przepływu prądu, 18
metoda Armstronga, 304
metoda Colpittsa, 304
H
metoda Hartleya, 304
mikroamper, 27
henr, 167
miliamper, 27
moc, 25, 45
I
moc wyjściowa transformatora, 335
impedancja, 177 moc znamionowa, 26
dzielnika napięcia, 218 moc z
ródła, 44
linii, 336 MOSFET, metal oxide silicon field effect
obwodu LC, 322 transistor, 85
obwodu RLC, 211
układu, 218
N
wewnętrzna, 298
napięcie, 20, 44
wyjściowa, 269
bramka  z
ródło, 284
wyjściowa transformatora, 337
dren  z
ródło, 278
indukcyjność cewki, 167
kolektor  emiter, 102, 248
izolator, 51
kolektora, 244
maksymalne, 233
J
międzyszczytowe, 160, 333
JFET, junction field effect transistors, 85 nasycenia, 119
odcięcia, 149
progowe diody, 61
K
przewodzenia, 62
kanał N, 109 skuteczne, 160, 333
katoda, 52 stałe, 244
kÄ…t nachylenia prostej, 29 szczytowe, 160, 213
kąt przesunięcia fazowego, 189, 190, 202 średnie, 364
kierunek przepływu elektronów, 19 wejściowe, 30
kierunek przepływu prądu, 19, 53 wyjściowe, 31, 197
kiloom, 27 wyjściowe transformatora, 330, 335
Poleć ksi k
Kup ksi k
Skorowidz 407
natężenie, 20, 27, 35 płynący przez diodę, 66
natężenie całkowite, 34 rdzenia, 116
stały, 28, 46
wyjściowy transformatora, 335
O
zmienny, 162
obciążenie, 118, 354
projektowanie generatora, 316
obciążenie rezonansowe, 299
prosta obciążenia, 247
obciążenie tranzystora, 285
prostowanie, 348
obszar progowy, 61
prostowanie pełnookresowe, 351
obszar typu P, 88
prostownik pełnookresowy, 350, 351
obwód drgający, 238
prostownik półokresowy, 348
obwód LC, 301
PRV, peak reverse voltage, 72
obwód RC, 187
przebicie, 71
obwód RL, 201
przebieg sygnału, 188, 368
obwód RLC, 210
przebieg sygnału wyjściowego, 345
obwód zasilacza, 355
przebieg zmienności napięcia, 349
odczep środkowy, 330, 334
przeciwfaza, 329
okres, 161
przedrostki, 391
opornik, 26, 44, 162
przekładnia transformatora, 331, 339
łączenie równoległe, 23, 44
przełączanie, 117
Å‚Ä…czenie szeregowe, 22, 44
przełączanie tranzystorów JFET, 146
opornik sprzężenia zwrotnego, 288
przełącznik, 112
opornik stabilizujÄ…cy, 258
elektroniczny, 237
oporność obciążenia, 251
mechaniczny, 36, 138, 140
oporność wejściowa tranzystora, 251
tranzystorowy, 117, 127
opór, 23, 30
tranzystorowy potrójny, 136
opór układu, 23
tranzystorowy wielopoziomowy, 130
opór wewnętrzny, 269
przesunięcie fazowe, 188, 189, 201
opór zastępczy, 23, 24, 193
pulsacje, 344
oscylatory, 170, 234
punkt nasycenia, 248
oscylator sinusoidalny, 293
punkt odcięcia, 248
osłabianie sygnału, 179
punkt pracy, 254
P
R
pasmo przenoszenia, 221
reaktancja, 164, 177
pierwsze prawo Kirchhoffa, 35, 45
cewki, 166, 196, 210, 216
PIV, peak inverse voltage, 72
cewki i kondensatora, 213
pojedynczy przełącznik dwupozycyjny, 36
indukcyjna, 166, 170
pojedynczy przełącznik jednopozycyjny, 36
kondensatora, 164, 210
pojemność całkowita, 43, 45
pojemnościowa, 164, 170, 174
polaryzacja diody, 350
rezonans, 168, 209
pole magnetyczne, 236
rezystancja, 26, 177
potencjometr, 58
cewki, 166
poziom zerowy, 159
diody, 61
półprzewodnik, 51
lampy, 74
prawa Kirchhoffa, 32, 35, 45
zastępcza, 23
prawo Ohma, 20, 44
rezystory mocy, 393
prÄ…d
rozładowanie kondensatora, 356
bazy, 90, 114, 120, 245, 257
równoległe łączenie, 23, 42
bramki, 114
różnica faz, 188
drenu, 116, 277
elektryczny, 18
S
emitera, 257
kolektora, 96, 120, 244, 257 schemat
nasycenia, 148, 278 dzielnika napięcia, 195
obciążenia, 118 generatora Armstronga, 314
Poleć ksi k
Kup ksi k
408 Elektronika dla każdego. Przewodnik
schemat oscylatora, 294
generatora Colpittsa, 308 RLC, 215
generatora Hartleya, 313 scalony, 128, 285
separator obciążeń, 270 stabilizujący, 277
simens, 282 wzmacniacza, 255
sinusoida, 157 wzmacniajÄ…cy, 264
skuteczność transformatora, 335 uruchamianie generatora, 319
spadek napięcia, 30, 45, 64 uzwojenie pierwotne, 327
spalenie diody, 77 uzwojenie wtórne, 328
sprzężenie zwrotne, 237, 288, 303
stabilizowanie punktu pracy, 245, 259
W
stabilizowanie tranzystora, 245
stabilizowanie wzmacniacza, 296
wartości oporów, 393
stała czasowa, 39, 45, 357
wartość maksymalna sygnału, 358
stałoprądowe napięcie kolektora, 251
woltomierz, 57
stan nasycenia, 106
wspólna baza, 298
stan tranzystora, 112
wspólne z
ródło, 279
stopień wzmocnienia, 301
wspólny emiter, 296
sygnał wyjściowy, 281
wspólny kolektor, 267
symbole, 389
współczynnik
symbole graficzne, 403
kierunkowy prostej, 30, 248
szczytowe napięcie wsteczne, 72
wzmocnienia stałoprądowego, 249
szeregowe Å‚Ä…czenie, 22, 43
wzmocnienia zmiennoprÄ…dowego, 249
szeregowy obwód RLC, 211
wtórnik emiterowy, 267, 270
szerokość pasma przenoszenia, 223, 224
wygasanie drgań, 237
szerokość połówkowa, 221
wykres wskazowy, 189, 202
wzmacniacz
dwustopniowy, 266
T
jednotranzystorowy, 243
temperatura, 256
JFET, 279
testowanie obwodów, 158
niestabilny, 252
tętniący sygnał stały, 353
operacyjny, 243, 285
transformator, 327
stabilny, 254
obniżający napięcie, 332
wspólnej bazy, 298
podnoszący napięcie, 332
wzmocnienie
separacyjny, 332
napięciowe, 255, 281
transkonduktancja, 282
napięciowe wzmacniacza, 251, 265, 283, 297
tranzystor, 86, 144
prÄ…dowe, 97, 113, 115
2N3643, 101, 102
wzory, 399
bipolarny, 85
wzrost wzmocnienia, 301
BJT, 109, 112
JFET, 109, 112, 147, 276
Z
npn, 90
polowy, 85
zasilacze, 343
polowy złączowy, 85, 109
złącze baza-emiter, 125
pnp, 90
złącze p-n, 52
włączanie, 122
zmienne napięcie wyjściowe, 251
wyłączanie, 124
zniekształcenia, 295
typ N, 52
typ P, 52
y

U
z
ródło, 109
z
ródło napięcia, 158
ujemne sprzężenie zwrotne, 294, 383
układ
drgajÄ…cy, 234
elektryczny, 44
Poleć ksi k
Kup ksi k
Czytaj dalej...


Wyszukiwarka