Základní elektronické obvody

Transkript

1 Základní elektronické obvody

2 Soustava jednotek Coulomb (C) = jednotka elektrického náboje q Elektrický proud i = náboj, který proteče průřezem vodiče za jednotku času i [A] = dq [C] / dt [s] Volt (V) = jednotkou napětí neboli rozdílu potenciálů = práce vykonaná přenesením jednotkového náboje v elektrickém poli V=J/C=kg.m 2.A -1.s -3

3 Ohmův zákon

4 Okamžitý elektrický výkon = součin okamžitého napětí a okamžitého proudu Okamžitý elektrický výkon = práce vykonaná za jednotku času p=ui =a/t Jednotkou = Watt (W) p = i 2 R = u 2 /R

5 Průběh okamžitého napětí, proudu a výkonu

6 Systém orientačních šipek

7 Princip superpozice Hledáme proud I k. Princip superpozice nám říká, že tuto odezvu můžeme najít tak, že najdeme proudy od jednotlivých zdrojů s indexem i (i jde od 1 do n), tj. I ki tak, že ponecháme v síti jen zdroj s indexem i a ostatní nahradíme jejich vnitřními odpory (tj. kde je zdroj napětí zkratem, kde je zdroj proudu, necháme obvod rozpojen) a příspěvky I ki sečteme I k = I k1 +I k2 +I k I kn

8 Příklad Pomocí principu superpozice určete napětí U AB v síti na následujícím obrázku Napřed uvažujme jen zdroj proudu I 1 =2 A a položme I 2 =0. Pak napětí Nyní uvažujme jen zdroj proudu I 2 = 4 A a položme I 1 = 0 A. Pak napětí Uvažujeme-li oba zdroje proudu, je podle principu superpozice

9 1. Kirchhoffův zákon Součet všech proudů v uzlovém bodu je roven nule

10 2. Kirchhoffův zákon Součet všech napětí je v každém proudovém okruhu roven nule

11 Výkon dodávaný zdrojem 1 je P 1 =U 1 I=-200W. Výkon dodávaný zdrojem 2 je P 2 =U 2 I=500W. Příklad Dva zdroje konstantního napětí U 1 = 20 V a U 2 = 50 V jsou zařazeny do obvodu dle následujícího obrázku. Jaký výkon dodává do obvodu každý z nich?

12 Příklad Odvoďte vztah pro celkový odpor R paralelního zapojení tří rezistorů podle následujícího obrázku.

13 Příklad Odvoďte vztahy pro dělící poměr děliče napětí u = R 1 i + R 2 i

14 Příklad Odvoďte vztahy pro dělící poměr děliče proudu

15 Obvodové prvky dělení podle zpracovávané vlnové délky snesoustředěnými ( rozloženými) parametry jsou popsány rovnicemi u = f(i,x), i = g(u,x). Jsou to el. obvody jehož geometrické rozměry jsou srovnatelné s vlnovou délkou zpracovávaného signálu, např. telegrafní nebo telefonní vedení. se soustředěnými parametry jsou popsány rovnicemi u = f(i), i= g(u). Geometrické rozměry jsou podstatně menší, než vlnová délka zpracovávaného signálu. Jde o běžné elektrické obvody.

16 Obvodové prvky dělení podle energetického hlediska pasivní prvky napětí a proudy na prvcích se mění nevratně na Jouleho teplo W = ui dt> 0 bezeztrátové (též reaktanční) akumulují el. energii a vracejí ji zpět do zdroje W = 0 aktivní jsou to zdroje elektrické energie. Platí pro ně W < 0

17 Obvodové prvky dělení podle počtu svorek 2-pól (též jednobran) nejjednodušší obvodový prvek. Má pouze dvě svorky 3 pól obvodový prvek se třemi svorkami

18 dělení podle počtu svorek Obvodové prvky 4 pól (nyní dvojbran) mádvě dvojice svorek ( dvě brány pro signál) 2 bran, u něhož vstupní brána je od výstupní brány galvanicky oddělena 2 bran, u něhož vstupní brána je s výstupní bránou galvanicky spojena

19 Obvodové prvky dělení podle počtu svorek n pól n bran U n - branu je proud vtékající do jedné svorky roven proudu z druhé svorky vytékajícímu. Napětí je měřeno mezi svorkami brány.

20 Obvodové prvky dělení podle možnosti změny parametrů neřízené - mají jednoznačnou ( jednu) charakteristiku řízené - VA charakteristika je parametrickým zobrazením řídicí proměnné v (např. vliv teploty)

21 Základní pasivní dvojpóly Rezistor odpor Induktor cívka Kapacitor kondenzátor

22 Ideální rezistor R je pasivní dvojpól, u něhož po připojení na napětí nastává nevratná změna elektrické energie na Jouleovo teplo

23 Statický odpor a diferenciální odpor Statický odpor R s je definován jako podíl napětí a proudu v pracovním bodu P R s = u i Diferenciální odpor R d je definován jako podíl diferenciálů napětí a proudu. Je dán směrnicí tečny v pracovním bodu P R d u du i i di lim = = 0

24 Sériové spojení odporů

25 Dělič napětí

26 Paralelní spojení odporů

27 Ideální induktor L je pasivní dvojpól, schopný akumulovat magnetickou energii. Nemá VA charakteristiku. di u = L L t d L s = Φ i L d = dφ di

28 Magnetické pole a indukčnost cívek

29 Sériové spojení cívek

30 Paralelní spojení cívek

31 Ideální kapacitor C je pasivní dvojpól, schopný akumulovat elektrickou energii beze ztrát. Nemá VA charakteristiku dq du i = = C dt dt C = Q U C = dq du

32 Kapacita deskového kondenzátoru

33 Sériové spojení kondenzátorů

34 Paralelní spojení kondenzátorů

35 Nezávislé zdroje elektrické energie napěťové Ideální Neideální proudové Ideální Neideální R = i 0 R > i 0 R i = R < i

36 Transformátor Pro ideální transformátor platí U = p U 2 1 kde p je převod transformátoru

37 Transformátor

38 Autotransformátor

39 Zesilovače Pro výkony platí P2 = P1+ Pss

40 Amplitudová (též kmitočtová) a fázová charakteristika zesilovače