Elektronika II Razred

7/24/2019 Elektronika II Razred

1/61

/avojnica

Zavojnica (svitak)

Zavojnica je elektroniki element koji se koriste u kolima izmjenine struje, izrauje seod bakarne ice izolirane lakom, koja se namotava na izolaciono tijelo ili na feromagnetno

jezgro uz prethodno izoliranje jezgre papirom. Zavojnica moe biti izraena sa zranomjezgrom bez izolacionog tijela. Zavojnica elektrinu energiju pretvaraju u magnetnu zavrijeme izgradnje magnetnog polja, odnosno, magnetnu energiju pretvaraju u elektrinu zavrijeme razgradnje magnetnog polja. U stacionarnom stanju ona u kolima istosmjerne struje(ako je djelatni otpor veoma mali) predstavlja kratki spoj.

Slika 1.48. Primjer zavojnica male induktivnosti.

Zavojnice dijelimo prema vrsti jezgre na: zavojnice bez feromagnetne jezgre i zavojnicesa feromagnetnom jezgrom. Prema nazivnoj frekvenciji zavojnice dijelimo na:visokofrekventne (VF) i niskofrekventne (NF) zavojnice.

VF zavojnice su one koje se primjenjuju na frekvencijama reda ;


2/61

*ra'ti'um za drugi razred ele'

Faktor dobrote, definiraparazitni kapacitet zavojnicerealna zavojnica ima djelatni

Nazivni napon, je najve da trajno radi. Ako se nazivnizolacije meu namotajima zapo jednom voltu moemo izra

presjek eljezne jeNazivna struja, je najve

kroz zavojnicu, a da ne izazo

Jainu struje moemo iizraen namotaj zavojnice igranicama 3 ] # + **H , od

Zavojnica (svitak) u kru

Zavojnica ima sposobnmagnetne energije u prostordjelatnog otpora, prua izmje

Slika 1.49.

Ako kroz zavojnicu

} t

dobiva sloenim matematiki~Vidimo da za maksimaln

Veliina L} ima karakterjaine struje u njoj, pa se zreaktansa:

rote(ni$ara

o kao odnos induktivnog otpora zavojnice c, koji je veoma mali) i djelatnog otporatpor):

P~ c ~S~

a efektivna vrijednost napona za koji je zavi napon prekorai za dui vremenski periovojnice ili njenog unitenja. Visinu napona, ounati po empirijskoj (iskustvenoj) jednadbi

$# ] 60 F . gre (d*H).efektivna vrijednost izmjenine struje koja

e pregrijavanje namotaja i jezgra zavojnice.

raunati ako poznajemo popreni presjekpreporuljivu gustou struje (), koja trenosno:: h + .

gu izmjenine struje

ost da pri protjecanju izmjenine strujeoko zavojnice i unutar zavojnice. Zbog to

inoj struji dodatni otpor.

ani oblici struje i napona za krug sa zavojnicom.

e sinusna struja

- :9 2-LA, tada se

postupkom: } i-iA L } d2LA 8 9 d2LA vrijednosti struje i napona vrijedi Ohmov z

89 L } : 9 tj. :9 _ V~otpornosti i izraava protivljenje (reakciju)

bog toga naziva reaktivna induktivna otp

c~ L} !E=}

~(kad zanemarimoavojnice S~ (svaka

ojnica konstruiranadolazi do proboja

dnosno broj navojakoja glasi:

oe trajno da tee

ice (+) od koje jea da se kree u

vri koncentracijua zavojnica, pored

apon na zavojnici

kon, odnosno:

zavojnice promjenirnost ili induktivna


3/61

/avojnica

Dakle, za maksimalne i efektivne vrijednosti struje i napona vrijedi Ohmov zakon uobliku:

:9= _Vs odnosno :@=_

s

Sa slike 1.49. je vidljivo da u kolima izmjenine struje, sa isto induktivnom otpornou,

napon na zavojnici fazno prednjai struji za 90, odnosno, struja kroz zavojnicu faz no kasniza naponom za 90.

Otpor idealne zavojnice u krugu istosmjerne struje je nula ( = 0 L} = c~= 0), pa seidealna zavojnica u krugu istosmjerne struje ponaa kao kratak spoj.

Mjerenje induktivnosti zavojnica U-I metodom

a) b)

Slika 1.50. Mjerenje induktivnosti zavojnice U-I metodom.

Mjerenjem istosmjernog napona 8 i struje : kroz zavojnicu moemo odrediti djelatniotpor realne zavojnice S~(slika 1.50a).

S~=8

:

Mjerenjem izmjeninog efektivnog napona 8~ i struje :~ moemo odrediti impedancijurealne zavojnice (slika 1.50b).

=8~:~ Pomou S~i moemo izraunati induktivni otpor zavojnicec~, induktivnost zavojnice }

i kosinus kuta faznog pomaka d2\.c~=H] S~H

c~= L} = !E} } = c~!E=H

] S~H

!E d2\ =S~ \ = Fdd2

S~


4/61

&ondenzator

Kondenzator

Kondenzator je spremnik statikog elektriciteta i energije elektrinog polja koje nastaje uprostoru izmeu dva elektriki vodljiva tijela zbog razdvajanja elektrinog naboja.

Slika 1.51. Primjer razliitih vrsta kondenzatora.

Osnovna veliina kondenzatora je njegov elektrini kapacitet , koji je odreen odnosomkoliine elektriciteta Pi napona 8na oblogama kondenzatora:

=P8Nazivni kapacitet jeste kapacitet pri normalnim radnim uvjetima i oznaen je na samom

kondenzatoru. Kapacitet se izraava u faradima (q). Meutim, s obzirom da je farad vrlovelika jedinica, kapacitet se obino izraava u mikrofaradima (bq), nanofaradima (q) ipikofaradima (q).

Kapacitet kondenzatora zavisi od vrste dielektrika, geometrijskog oblika, dimenzija, itd.Utjecaj dielektrika na kapacitet je uvjetovan intenzitetom polarizacije samog dielektrika.Sposobnost dielektrika da se polarizira u elektrinom polju karakterizira se dielektrinompropustljivou, koja se jo zove i dielektrina konstanta:

= R gdje je R relativna dielektrina konstanta dielektrika, a dielektrina konstanta

vakuuma i ona iznosi ","#10(>Hq * .Vrijednosti kapaciteta kondenzatora (ako nije posebno naglaeno, u q), kao i

dozvoljena odstupanja kapaciteta od nazivne vrijednosti, nazivni napon i drugi parametriispisuju se na samom tijelu kondenzatora. Dozvoljena odstupanja kapaciteta od nazivnevrijednosti, koja se izraavaju u procentima, definirana su klasama tonosti. Ta odstupanjamogu biti simetrina (10%, 20%) i nesimetrina (10%, +30%). S obzirom da veoma

esto, zbog malih dimenzija kondenzatora, na njima nema mjesta za ispisivanje tolerancijekapaciteta, uveden je sistem slovnog oznaavanja (isti standard vai i za oznaavanjetolerancije otpornosti otpornika).


5/61


Kondenzator u krugu iz

Ako na kondenzator priklstalno mijenja po zakonu sinkondenzatorom vriti trajankrugu sa kondenzatorom te

dielektrik kondenzatora vedelektriciteta izmeu izvora elkondenzatora mijenja proportoliko puta, pa nastaje oscilatzv. struju dielektrinog pomic

Dakle, u krugu izmjeninkruga, postoji i struja dielektri

Slika 1.52. Vrem

Ako se na kapacitet kapacitet dobija sloenim mat

-g=

iiAVidimo da za maksimaln

Veliina 1 L ima karakapacitivna reaktansa:

Dakle, za maksimalne iobliku:

Sa slike 1.52. je vidljivo dstruja na kondenzatoru faznfazno kasni za strujom za 90

Otpor idealnog kondenz&) pa se idealni kondenzator

rote(ni$ara

mjenine struje

uimo izmjenini napon, s obzirom da se vriusa, moemo zakljuiti da e se u krugu i

roces periodinog punjenja i pranjenj e izmjenina struja, ali to ne znai da

a je ona posljedica trajne periodine izmjenktrine struje i kondenzatora. S obzirom dionalno frekvenciji, to se i smjer elektrinoorno pomicanje naelektriziranih estica kojanja.

e struje sa kondenzatorom, pored provodnnog pomicanja u dielektriku kondenzatora.

nski oblicu struje i napona za krug sa kondenzat

prikljui sinusni napon g 8 9 2-LA , tematikim postupkom:

igiA L 8 9 d2LA : 9 d2LA

vrijednosti struje i napona vrijedi Ohmov z

:9 L 8 9 tj. 89 U Vgkter otpornosti i naziva se reaktivna kapa

cg 1L 1!E=efektivne vrijednosti struje i napona vrije

:9 _ Vs odnosno :@ _ s a u kolima izmjenine struje, sa isto kapaciprednjai naponu za 90, odnosno, napo

.

tora u krugu istosmjerne struje je & (= u krugu istosmjerne struje ponaa kao preki

jednost tog naponamjenine struje sa kondenzatora. Ustruja prolazi kroz

odreene koliinese polaritet ploapolja mijenja isto

e na taj nain ine

struje u vodiima

orom.

da se struja kroz

kon, odnosno:

itivna otpornost ili

i Ohmov zakon u

tivnom otpornou,na k ondenzatoru

0 1 L c g kruga.


6/61

&ondenzator

Mjerenje kapaciteta kondenzatora U-I metodom

Slika 1.53. Shema za mjerenje kapaciteta kondenzatora U-I metodom.

Mjerenjem izmjeninog efektivnog naponana kondenzatori 8g i struje kroz kondenzator:gmoemo odrediti kapacitet kondenzatora .Djelatni ili omski otpor kondenzatora Sgmoemo zanemariti pa je kapacitivni otpor cg

jednak prividnom otporu

g.

g = cg =8g:g Budui da kapacitivni otpor ovisi o kapacitetu kondenzatora i o krunoj frekvenciji L,

moemo ga izraunati i pomou tih elemenata:

cg= 1L= 1!E

8g:g =

1L =

:gL 8g =

:g!E8g


7/61

>B; spojevi

Serijski spoj otpornika, zavojnice i kondenzatora

Za serijski RLC spoj, je karakteristino da se prikljueni napon raspodjeljuje na padnapona na aktivnom otporu 8^, pad napona na zavojnici 8~ i pad napona na kondenzatoru

8g.

Slika 1.54. Shema serijskog RLC kruga.

Pad napona 8^ je u fazi sa strujom koja protjee kroz krug, pad napona 8~ faznoprednjai struji kroz krug za 90, dok pad napona 8g fazno kasni za strujom kroz krug za 90.Znajui takve naponske odnose moemo nacrtati meusobne ovisnosti napona i otpornosti(trokuti napona i otpornosti).

a) b) c)

Slika 1.55. Trokuti napona i otpornosti: a) c~ cg; b)c~ cg; c)c~= cg.U zavisnosti od odnosa reaktivnih otporac~icgpostoje tri karakteristina sluaja:1. Ako je c~ cg, tada je 8~ 8g pa kaemo da je spoj induktivnog karaktera, a

napon 8prednjai struji za ugao \ 0.2. Ako je c~ cg, tada je 8~ 8g pa kaemo da je spoj kapacitivnog karaktera, a

napon 8kasni iza struje za ugao \ 0.3. Ako je c~ = cg, tada je 8~= 8gpa kaemo da je spoj u naponskoj rezonanci, jer

su napon 8i struja :u fazi (\ = 0).Pretpostavimo da je induktivna otpornost vea od kapacitivne. Napon 8 se odreuje

primjenom Pitagorine teoreme za trokut kao:

8H

= 8^H

Z Y8~] 8g[H odnosno

8 =8^H

Z Y8~] 8g[H

Na temelju Ohmovog zakona moemo pisati:

8^= : S; 8~ = : c~; 8g= : cgUvrtavanjem ovih vrijednosti u jednadbu za napone dobivamo:

8 =Y: S[HZ Y: c~] : cg[H=:H SHZ Yc~] cg[H= : SHZ Yc~] cg[HIz ove jednadbe dobivamo izraz za efektivnu vrijednost struje u krugu:

: = _^WyYs(s[W tj. : =_

Izraz u nazivniku predstavlja ukupni otpor ili impedanciju kruga:

=SHZ Yc~] cg[H


8/61

Pri poznatim vrijednostima , S, c~ i cgprimjenom trigonometrijskih funkcija za trokutdobivamo:

\ = Fdd2 ^; \ = Fd2- s(s ; \ = FdA s(s^ .Kod serijskog RLC kruga pri c~= cg u krugu nastupa serijska ili naponska rezonancija.

Fizikalna sutina naponske rezonancije je potpuna razmjena reaktivne energije izmeumagnetnog polja namotaja zavojnice i elektrinog polja dielektrika kondenzatora, pri emunastaje osciliranje energije koje podrava izvor. Prema tome, kada bi djelatni otpor kruga biojednak nuli (S = 0), dovoljno bi bilo pobuditi LC krug i u njemu bi primljena energija trajnooscilirala vlastitom frekvencijom (LQ) bez prisutnosti izvora.

Vlastitu frekvenciju oscilatornog kruga pri reimu naponske rezonance odreujemo kao:

c~= cg L} = 1L LQ= 1X}

Frekvencija izvora pri kojoj nastupa naponska rezonanca naziva se rezonantnafrekvencija:

LRv= >X~g; Rv= >HIX~g; 5 = !EX}.Dakle, rezonantna frekvencija izvora jednaka je frekvenciji slobodnih oscilacija

oscilatornog kruga. Impedancija serijskog oscilatornog kruga pri rezonanci je minimalna ijednaka je aktivnoj otpornosti, a amplituda elektrinih oscilacija pri rezonanci dostiemaksimum.

Zadatak vjebe

Spojiti elemente prema shemi. Izmjeriti struju kroz serijski RLC krug, izmjeriti

napone na otporniku S, zavojnici }, kondenzatoru i na rednoj vezi RLC. Naosnovu izmjerenih vrijednosti odrediti impedanciju cijelog kruga. Odreditiinduktivni otpor zavojnice i kapacitivni otpor kondenzatora.

Slika 1.56. Shema serijskog RLC kruga.

Tabela 1.8. Mjerenje parametara serijskog RLC kruga.

;


9/61

Paralelni spoj otporni

Za paralelni RLC spoj,Kirhofovom zakonu, na struje

S

Struja :^je u fazi sa nap:g fazno prednjai naponumeusobne ovisnosti struja i

a)

Slika 1.58. Trokuti

U zavisnosti od odnosa r

1. Ako je ~ g, tnapon 8prednja

2. Ako je ~ g, tnapon 8kasni iza

3. Ako je ~ = g, tnapon 8i struja :

Pretpostavimo da je indprimjenom Pitagorine teorem

:H= :H

Na temelju Ohmovog za

Uvrtavanjem ovih vrijed

: =Izraz u nazivniku predsta

Pri poznatim vrijednostidobivamo:

\ = F

a, zavojnice i kondenzatora

je karakteristino da se ukupna struja :

:^,

:~i

:g.

lika 1.57. Sema paralelnog RLC kruga.

onom 8, struja :~fazno kasni za naponom8 za 90. Znaju i takve strujne odnosrovodnosti (trokute struja i provodnosti).

b) c)

struja i provodnosti: a) ~ g; b) ~ g ; c) aktivnih provodnosti

~i

gpostoje tri kara

ada je :~ :g pa kaemo da je spoj induki struji za ugao \ 0 .da je :~ : g pa kaemo da je spoj kapacstruje za ugao \ 0.da je :~ : gpa kaemo da je spoj u strujnu fazi (\ 0).ktivna provodnost vea od kapacitivne. Sza trokut kao:

Z Y:~ ] : g[H odnosno : :H ] Y:~ ] : g[ ona moemo pisati::^ C 8 ; :~ ~ 8 ; :g g 8

osti u jednadbu za struje dobivamo:

CH Z Y~ ] g[H tj. 8 UWyYp(p[Wvlja ukupnu provodnost ili admitansu kruga:

` CH Z Y~ ] g[Ha `, C, ~ i gprimjenom trigonometrijski

dd2 t; \ Fd2- p(pt ; \ FdA p(p

>B; spojevi

ijeli, prema prvom

za 90, dok strujamoemo nacrtati

g .teristina sluaja:

tivnog karaktera, a

tivnog karaktera, a

j rezonanciji, jer su

ruja : se odreujeH

funkcija za trokut

.


10/61

Kod paralelnog RLC kruga pri ~= gu krugu nastupa paralelna ili strujna rezonancija.Fizikalna sutina strujne rezonancije je potpuna razmjena reaktivne energije izmeumagnetnog polja namotaja zavojnice i elektrinog polja dielektrika kondenzatora, pri emu seenergija izvora troi samo na pokrivanje djelatnih gubitaka.

Vlastitu frekvenciju oscilatornog kruga pri reimu strujne rezonance odreujemo kao:

~= g 1L}= L LQ= 1X}Frekvencija izvora pri kojoj nastupa strujna rezonancija naziva se rezonantna

frekvencija:

LRv= >X~g; Rv= >

HIX~g; 5 = !EX}.Dakle, rezonantna frekvencija izvora jednaka je frekvenciji slobodnih oscilacija

oscilatornog kruga. Provodnost paralelnog oscilatornog kruga pri rezonanci je minimalna ijednaka je djelatnoj provodnosti, a reaktivne struje grana su jednake i fazno pomjerene za180.

Zadatak vjebe

Spojiti elemente prema shemi. Izmjeriti ukupnu struju kroz paralelni RLC krug,izmjeriti struje kroz otpornik S, zavojnicu }, kondenzator . Izmjeriti pad naponana paralelnom RLC krugu. Na osnovu izmjerenih vrijednosti odrediti impedancijucijelog kruga. Odrediti induktivni otpor zavojnice i kapacitivni otpor kondenzatora.

Slika 1.59. Shema paralelnog RLC kruga.

Tabela 1.10. Mjerenje parametara paralelnog RLC kruga.

;


11/61

7rans+ormator

Transformator

Transformator je statiki elektromagnetski stroj koji pretvara izmjenini napon i strujujedne vrijednosti u izmjenini napon i struju druge vrijednosti uz istu frekvenciju. Sastoji se od

dva svitka koji nisu povezani galvanskom vezom. Veza se ostvaruje iskljuivo prekomagnetskog polja uz direktnu primjenu principa meuindukcije. Transformator je na

primarnoj strani prikljuen na izmjenini izvor, a na sekundarnoj optereen troilom.

Slika 1.60. Princip rada transformatora.

Transformatori se primjenjuju za vjerno prenoenje oblika strujnih i naponskih impulsamale snage, prilagoavanje struje i napona i njihovu transformaciju, promjenu impedancije,kao i za izolaciju elektrinih krugova (galvansku izolaciju).

Idealni transformator (bez gubitaka) prenosi snagu jednaku dovedenoj. U praktinimizvedbama transformatora gubici se stvaraju u zavojima i jezgri transformatora, tako da sesamo dio dovedene snage prenosi na troilo. Gubici stvoreni na djelatnom otporu zavojasvitka nazivaju se gubicima u bakru ge, a gubici u jezgri nastali zbog vrtlonih struja ihistereze feromagnetskog materijala su gubici u eljezu . Dodatni gubici mogu nastati uzranom rasporu na poprenom presjeku jezgre, koji se postavlja radi poboljanja svojstavatransformatora.

Transformatori mogu biti realizirani sa i bez feromagnetske jezgre, to bitno odreujenjihova svojstva. Naime, induktivnost svitka } bez jezgre ne ovisi o struji koja tee krozsvitak. Induktivnost je konstantna i odreena je geometrijskim karakteristikama svitka. Krug stakvim svitkom je linearan. Meutim, za svitak s feromagnetskom jezgrom ne vrijedi linearna

ovisnost izmeu struje i magnetskog toka, pa ni induktivnost takvih svitaka nije konstantna,ve zavisi od veliine struje. Elektrini krugovi koji sadravaju svitke s feromagnetskomjezgrom nelinearni su, to znai da izobliuju strujni signal.

Transformatori se od bakarne ice izolirane lakom. eljezna jezgra je sastavljena odmeusobno izoliranih limova, na taj nain postie se veliki elektrini otpor vrtlonim strujamau jezgru. eljezni limovi su U, E i I profila. Na stupove transformatora se stavljaju veformirani namotaji i jezgro se zatvara paketom limova I profila. Kod U profila namotaji suna zasebnom, a kod jezgra E profila na istom stubu. Namotaji mogu imati i vie izvoda.


12/61

Odnos broja namotaja sekundara i primara naziva se koeficijent transformacije iliprijenosni omjer:

= .

Ako se zanemare gubici snaga u transformatoru, tada je snaga sekundara priblinojednaka snazi primara.

= O8 := 8O :O UU=__=

Optereenje kojim transformator optereuje izvor na koji se prikljuuje je:

S=8: =8O O:OO

= SO O H

=SOH

gdje je SO=_

U optereenje sekundara, a Sreducirani otpor sekundara u primarni krug.

Zadatak vjebe

Spojiti elemente prema shemi. Za navedene poloaje preklopke izmjeriti naponena primaru i sekundaru transformatora. Izmjerene vrijednosti unijeti u tabelu i naosnovu njih odrediti prijenosni omjer transformatora.

Slika 1.61. Shema za odreivanje prijenosnog omjera transformatora sa dva primara.

Tabela 1.12. Rezultati mjerenja prijenosnog omjera transformatora.

Poloajpreklopke

Frekvencijanapona ;


13/61

)zna$avanje poluvodi$'i( elemenata

Oznaavanje poluvodikih elemenata

Iako poluvodike strukture imaju dosta standardiziran nain oznaavanja, tako da je izoznake jasno o kojoj komponenti se radi, s obzirom na veliki broj komponenti najbolji nain

da odgonetnemo o kojoj komponenti se radi i sa kojim karakteristikama, je koritenjekatalokih podataka.

Postoji veliki broj sistema oznaavanja poluvodikih elemenata, a najee se koristeEuropski, Ameriki i Japanski oznaavanja poluvodia.

Europski sistem (Pro-elektron)

Format: dva slova, (opcija tree slovo), serijski broj (sufiks)

Primjer: BC107, BZX12, AC109, BC547B.

Prvo slovo oznaava materijal od kojeg je poluvodiizraen. Znaenje je sljedee:

A germanij,B silicij,C galij-arsenid,D indij-antimonid,R - poluvodii bez ispravljakog djelovanja (foto elementi).

Drugo slovo oznaava primarnu upotrebu elemenata. Znaenje je sljedee:

A detektorske, ispravljake i diode za mijeanje;B diode sa promjenjivim kapacitetom (varikap diode);C NF tranzistori;D NF tranzistori snage;E tunel dioda;

F VF tranzistor;G kombinirani elementi;H elementi osjetljivi na magnetska polja;K Hall modulatori i umnoitelji;L VF tranzistori snage;N Optokapler;P elementi osjetljivi na radijacije, svjetlosni detektor;Q elementi koji emitiraju radijacije, svjetlosno emitiranje;R elementi za elektrinu kontrolu i okidanje, tiristor, dijak, UJT tranzistor;S tranzistori male snage za prekidake namjene;T snani prekidai i kontrolni elementi, tiristor, trijak;U tranzistori za prekidako napajanje

X diode za umnoavanje, varikap dioda;Y ispravljake diode i regulatori;Z naponski stabilizatori i regulatori, zener dioda;

Opcionalno tree slovo oznaava da je komponenta namijenjena za industrijsku iliprofesionalnu uporabu. Obino su to slova W, X, Y i Z.

Broj kao trei element oznake, oznaava registarski broj proizvoda i on moe bitidvocifreni ili trocifreni. esto se iza broja nalazi i jo jedno slovo, npr A, koje oznaava da seradi o jednoj od varijanti osnovnog tipa, koji se razlikuje po nekom parametru.

Diode za stabilizaciju, ispravljake diode i tiristori mogu imati dodatna slova i brojeve. Zazener diode esto se iza oznake nalazi slovo koje oznaava toleranciju:

A - 1%, B - 2%, C - 5%, D - 10% i E - 15%.


14/61

Iza ove oznake slijedi broj koji oznaava nazivni radni napon. Decimalni zarez u ovojoznaci je oznaen sa slovom V.

Npr. BZY 93-C7V5 je oznaka diode za stabilizaciju, koja ima toleranciju 5% i predvienaje za radni napon 7,5V.

Kod ispravljakih dioda iza standardne oznake moe se nalaziti jedan broj koji oznaavamaksimalni reverzni napon npr. BYX34-500 je ispravljaka dioda sa reverznim naponom od500V.

Kod oznake za tiristore dodatni broj oznaava maksimalni reverzni napon.

Amerikisistem(JEDEC - Join Electron Device Engineering Council)

Format: broj, slovo, serijski broj, (sufiks).

Primjer: 2N2222A, 2N904, 1N4148.

Ameriki proizvoai oznaavaju poluvodie sa tri elementa. Prvi element je broj koji

pokazuje broj PN spojeva. Broj 1 oznaava jedan PN spoj, odnosno to je oznaka za diode.Broj 2 oznaava dva PN spoja, odnosno tranzistore. Broj 3 oznaava tri PN spoja, odnosnotiristore.

Drugi element je slovo N.

Trei element je broj koji oznaava pod kojim je element registriran.

esto se iza broja nalaze i slova A, B, C, koja oznaavaju da se radi o varijantiosnovnog tipa tranzistora, koji se razlikuje po nekom parametru:

A malo pojaanje;B srednje pojaanje;C veliko pojaanje.

Japanski sistem (JEITA - JIS C7012)

Format: broj, dva slova, serijski broj, (sufiks).

Primjer: 2SC65, 2SC1213AC.

Prvi element je broj koji pokazuje broj PN spojeva (1) ili tranzistor (2).

Drugi element se sastoji od dva slova. Prvo slovo je S, koje oznaava da je to poluvodi.Drugo slovo ima sljedee znaenje:

A PNP VF tranzistor;B PNP NF tranzistor;C NPN VF tranzistor;D NPN NF tranzistor;F element od silicija;H tiristor;J P kanalni unipolarni tranzistor;K N kanalni unipolarni tranzistor.

Trei element je broj pod kojim je registriran proizvod.

Opcionalno se dodaje sufiks koji oznaava reviziju osnovnog modela elementa.

Npr. 2SC65 je VF tranzistor NPN tipa, registarski broj 65.


15/61

Kao to se vidi iako jeobzirom na veliki broj tih komvjebe dati su kataloki podkomponentu koja se prvi pinternetu te ih priloiti kao dod

Kuita poluvodikih e

Velika veina komponprvenstveno, neophodna daod vanjskih utjecaja (vlage, tsu tako izvedena da se prekDrugim rijeima, kuita omostvaruje elektrina veza sa d

Slika 2.1.

esto se prema vanjkomponente, to se posebnokomponenti, kada su komponvizualno razlikovati otpornik o

Slika 2.2. Usp

U naem radu emo kIzgled kuita najee korit

)zna$avanje polu

znaavanje poluvodikih komponenti dostponenti najbolji nain je ipak koritenje kataci za neke komponente koje emo korista koristi potrebno je pronai njene katatak vjebi.

emenata

nti je ugraena u odreene tipove ku i se sama komponenta, odnosno njen funk

emperature, mehanikih oteenja). Poredo njih komponenta vezuje (lemi) u odreeguuju da se preko njih privrste elektri

rugim komponentama.

azliite vrste kuita poluvodikih dioda i tranzis

kom izgledu kuita moe prepoznatimoe rei za komponente sa izvodima.

ente paralelopipednog, odnosno cilindrinogkondenzatora, odnosno otpornik ili konden

oredba SMD sa klasinim elektronikim kompon

ristiti samo poluvodike komponente u k nih poluvodikih elemenata je prikazan na

odi$'i( elemenata

standardizirano sloga. Na kraju oveiti, za svaku novuloke podatke na

ita. Kuita su,cionalni dio zatitiooga, sama kuitai elektroniki krug.i izvodi kojima se

tora.

vrsta elektronskeeutim, kod SMDoblika vrlo je teko

zator od diode.

ntama.

lasinim kuitima.ljedeim slikama.


16/61


17/61



18/61

Primjer dokumentacije proizvoaa za poluvodiki element:


19/61



20/61


21/61

Poluvodike diode

Diode su poluvodike kkatodu. Struja pozitivnog pokatodi. U suprotnom smjeru sstruja od nekoliko *+do nekdiode imaju odreeni otpor,napona na diodi je oko 0,6Granini napon i struja se momora izdrati reverzni napon

Slik

Ovisnost struje diode o(U-I karakteristiku), opisuje S

Na strujno-naponskoj kvoenja i podruje proboja. Nonaj napon u podruju voenj

o materijalu izrade, te iznosispoj metal-poluvodi.

Sli

omponente sastavljene od PN spoja i imlariteta moe tei samo u jednom smjerutruja nee tei kod idealne diode, dok u stvoliko b+. Curenje je nepoeljno i to je manapon e lagano pasti kako struja tee kroz1 , i to: 0,7 za silicijsku, a 0,3 zaraju uzeti u obzir, npr. kada se dioda koristiako ne bi dolo do proboja diode.

2.3. Simboli razliitih vrsta poluvodikih dioda.

rikljuenom naponu, odnosno strujno-napocklyeyeva jednadba:

: :Q __ ] 1 rakteristici postoje tri podruja: podrujepon koljena, koji se nekada naziva i napon

a u kojem dioda naglo poinje voditi struju.

,7 za silicij, 0,3 za germanij, 1 za gal

a 2.4. Strujno naponska karakteristika diode.

*oluvodi$'e diode

ju izvode anodu i, od anode premarnosti postoji malae to je bolje. Potodiodu. Tipini padermanijsku diodu.

za ispravljanje, ona

nsku karakteristiku

apiranja, podrujeukljuenja diode, jeapon koljena ovisi

ij-arsenid i 0,! za


22/61


Najvaniji podaci za polu

Nominalna propusna (dipri kojoj se ne prekorai dozv

Nominalni propusni (direpri nominalnoj propusnoj struj

Nominalni nepropusni (nepropusno polarizirana diod

Nominalna nepropusnanominalnom reverznom napo

Brzina prekidanja ARRm

Veina dioda ima valjkasluaj na tijelu diode je oznanatpisu ili obliku onda moeelektrodu za koju pretpostavlj

Koristimo podruje na inapon direktno polariziranognije dobar instrument e pokako je dioda ispravna dobiti

Slika 2.6

Pored standardnih diod

(Zenerove diode) , LED diodLED diode te emo ovdje dati

rote(ni$ara

odiku diodu su:

ektna) struja :je maksimalna dozvoljenaljeno zagrijavanje pri nominalnim uvjetima h

tni) napon 8je pad napona na propusni (0,3 za germanij, 0,7 za silicij).aporni) napon 8^je maksimalna vrijedmoe podnijeti trajno bez opasnosti da e

(zaporna) struja :^ je struja koja te u 8^.

aksimalno vrijeme oporavka kod nepropusn

Slika 2.5. Razliiti oblici poluvodikih dioda

t oblik i tada je katoda oznaena sa prstea elektroda. Ako ne moemo nikako identi

mo to pokuati instrumentom. Spojimo +mo da je anoda, a - kraj na katodu.

strumentu oznaeno znakom diode. InstrPN spoja (za Si diode oko 0,7 ). Ukoliko pzivati da ne moe izmjeriti ( I ), tada okrenemo traeni napon.

. Mjerenje napona direktno polariziranog PN spo

postoje i mnoge specijalne diode kao

, tunel diode, varikap diode itd. Mi emo kosnovne karakteristike tih dioda.

trajna struja diodelaenja.

polariziranoj diodi

ost napona kojegastupiti proboj.

e kroz diodu pri

polarizacije.

om, ukoliko to nijeicirati elektrode poraj instrumenta na

ument e pokazatietpostavljeni smjermo polaritet diode i

a.

o su: zener diode

ristiti zener diode i


23/61

*oluvodi$'e diode

Zener diode isto tako imaju nelinearnu strujno-naponsku karakteristiku, pri emu je onaidentina obinoj diodi za direktnu polarizaciju a razlikuje se u dijelu reverzne polarizacije. Tarazlika je osnovna odlika karakteristike zener diode i ona se koristi upravo u ovom dijelu. Nasljedeoj slici data je tipina karakteristika zener diode i naznaeni su osnovni parametri koji

je odreuju.

Slika 2.7. Strujno naponska karakteristika zener diode.

Kao to vidimo bitan nam je zenerov napon 8, radna struja u oblasti zenerovog napona:, minimalna :9u i maksimalna struja u oblasti zenerovog napona :9l, dinamiki otpor S.Pored navedenih karakteristika koje su opisane na samom dijagramu vana je jo disipacijasnage. Ovaj podatak se nalazi u katalogu i o njemu treba voditi rauna kada formiramoelektrine krugove sa zener diodama. Jednostavno vodimo rauna da radna struja budemanja od maksimalne, a maksimalnu odreujemo iz poznate disipacije snage premajednadbi:

:9l= _.Kod oznaavanja zener dioda vaan je raspored elektroda i on se oznaava na isti nain

kao kod obinih dioda, i vaan je zenerov napon. Zenerov napon se obino ispisuje na tijelodiode u obliku 6V8 (

6," ), 12V (

1! ) itd.

Slika 2.8. Zener dioda male snage.


24/61


Kod LED dioda karaktenapon PN spoja u provodnoto zavisi od boje koritene di

Mi emo uglavnom koriizvodima elektroda i radnom

Testiranje ispravnosti i

Kod analognog voltmetrdioda ili ispravljaka dioda troma) u jednom smjeru, dokbiti blizu 0 '(kratki spoj) ili uzbog nieg pada napona na n

Slika 2.9. Ispitivanje i

Na digitalnom instrumene pri tom pokazati 0,# dGermanijeva dioda e pokaza

Veina dioda (99 od 100)

Slika 2.10.Ispitiva

rote(ni$ara

istika je po obliku ista kao kod ispravlja smjeru zavisi od tipa LED diode. On se kr

ode. Kod LED dioda katoda se oznaava isj

titi crvene, zelene i ute LED diode sa #trujom od

10 *+.

polarizacije dioda

koristi se ljestvica za manji otpor (do ! ba pokazati mali otpor (tipino 2/3 ljestvic

drugom treba pokazati beskonani otpor.rekidu u oba smjera. Germanijska dioda e

joj.

spravnosti diode pomou analognog mjernog ins

u, obino postoji podruje za ispitivanje di0," u propusnom smjeru i prekid u neti manji napon, izmeu 0,! i 0,$ u propusu u kratkom spoju kada su neispravne.

je ispravnosti diode pomou digitalnog mjernog

ke diode pri emue od 1,# do ! kom na tijelu.

* razmaka meu

). Obina signalnaili nekoliko stotina

Otpor ne bi trebaopokazati nii otpor,

trumenta.

da. Silicijska diodaropusnom smjeru.nom smjeru.

instrumenta.


25/61

Strujno4napons'a 'ara'teristi'a diode

Strujno-naponska karakteristika diode

Poluvodike diode sastoje se od PN strukture, koja se pri prikljuenom naponu, ponaakao elektrini ventil, odnosno posjeduje ispravljaka svojstva. Dioda je, dakle, neupravljivi

ventil koji se u sklopu ponaa kao nelinearni aktivni otpor, aija veli

ina ovisi o polaritetu iveliini prikljuenog napona.

Osnovna svojstva diode dana su njenom statikom strujno-naponskom karakteristikomkoja prikazuje ovisnost struje kroz diodu o prikljuenom naponu. Osnovni nazivni parametridiode jesu:

nazivna propusna struja - maksimalna doputena trajna struja diode pri kojoj se neprekorai doputeno zagrijavanje pri nazivnim uvjetima hlaenja.

nazivni propusni napon - pad napona na propusno polariziranoj diodi pri nazivnojpropusnoj struji. Za silicijske diode iznosi 0,7# ] 1 , a za germanijske diode 0,3 ] 0,6 .

nazivni nepropusni ili zaporni napon - maksimalna vrijednost napona kojeg moepodnijeti nepropusno polarizirana dioda bez opasnosti od proboja.

nazivna nepropusna ili zaporna struja - struja koja tee kroz diodu kod zapornognapona 8^.Zadatak vjebe

Izvriti spajanje ispitne opreme prema shemama za direktan i reverzan smjerpolarizacije diode.

Izmjeriti struje i napone pri direktnom i reverznom smjeru polarizacije diode, tedobivene vrijednosti unijeti u tabelu.

Na osnovu tabelarnih vrijednosti nacrtati statiku karakteristiku diode, pri tome pazeina pravilan izbor razmjere koordinatnih osa.

Odrediti statiku i dinamiku otpornost diode u radnom podruju za radnu tokuodreenu naponom na diodi od 0,7# i izmjeninim naponom od 0,0# .

Odrediti vrijednost napona praga diode.

Slika 2.11. Izbor diode (1N4001) u programu Multisim.


26/61

Statiki i dinamiki otpor diode

U propusnom podruju kod nekog odreenog napona 8fna izvodima diode, kroz diodutee neka struja :f. Time je odreena statika radna toka diode, kao to je prikazano naslici.

Slika 2.12. Odreivanje statikog i dinamikog otpora diode.

U statikoj radnoj toki mogu se definirati statiki otpor diode i dinamiki otpor diode.

Statiki otpor diode odreen je omjerom istosmjernog napona i struje u statikoj radnojtoki 5diode:

SO?=8f?:f? Dinamiki otpor diode Ff je otpor koji dioda kao nelinearni element predstavlja

izmjeninoj struji u nekoj radnoj toki 5. On je definiran kao omjer male promjene napona i8oko radne toke i odreene male promjene struje

i:, koju je prouzrokovala promjena napona

i8:Ff=8f:f

Za primjer na slici vrijednosti su:

SO?=8f?:f? = 1,!#,$6+= 0,!!|

Ff=8f:f =66,!*

1,$6+ = 00$#|Napon praga otvaranja diode je definiran kao napon u propusnom podruju pri kome

struja kroz diodu iznosi 1% od maksimalne struje pri direktnoj polarizaciji diode.


27/61

Strujno4napons'a 'ara'teristi'a diode

Direktna polarizacija diode

Slika 2.13. Shema spoja za direktnu polarizaciju diode.

8f 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1:f*+

Slika 2.14. Strujno-naponska karakteristika za direktnu polarizaciju diode.


28/61

Reverzna polarizacija diode

Slika 2.15. Shema spoja za reverznu polarizaciju diode.

]8f 40 45 48 49 49,5 50 50,5 51 51,5 52:f b+

Slika 2.16. Strujno-naponska karakteristika za reverznu polarizaciju diode.


29/61

Strujno4napons'a 'ara'teristi'a zener diode

Strujno-naponska karakteristika zener diode

Zener dioda je dioda koja u radu koristi dio karakteristike koji odgovara reverznimnaponima neto veim od probojnog napona. Napon koji odreuje radnu toku zove sezenerov napon. Zener dioda se koristi za stabilizaciju istosmjernog napona, pa je potrebnoda ima to strmiji dio karakteristike za reverzne napone vee od probojnog napona. Poredtoga kako radi u podruju elektrinog proboja, ova dioda mora biti graena od takvogpoluvodia da se u radnom podruju ne oteti, tj. da je proces reverzibilan. Takoer se moravoditi rauna da se ne prekorai maksimalno dozvoljena snaga discipacije. Zener diodeizrauju se od silicija sa poveanim postotkom primjesa u P i N podruju. Izrauju se saprobojnim naponima od 3do 1#0 .Zadatak vjebe

Izvriti spajanje ispitne opreme prema shemama za direktan i reverzan smjerpolarizacije zener diode.

Izmjeriti struje i napone pri direktnom i reverznom smjeru polarizacije zener diode, tedobivene vrijednosti unijeti u tabelu.

Na osnovu tabelarnih vrijednosti nacrtati statiku karakteristiku diode, pri tome pazeina pravilan izbor razmjere koordinatnih osa. Posebno obratiti panju prilikom crtanjareverzne karakteristike.

Odrediti vrijednost napona praga diode u propusnom podruju.

Odrediti zenerov napon iz strujno-naponske karakteristike u reverznoj polarizaciji.

Slika 2.17. Izbor zener diode (BZX55C5V6) u programu Multisim.


30/61

Direktna polarizacija zener diode (BZX55C5V6)

Slika 2.18. Shema spoja za direktnu polarizaciju zener diode.

8 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2: *+

Slika 2.19. Strujno-naponska karakteristika za direktnu polarizaciju zener diode.


31/61


Reverzna polarizacija zener diode (BZX55C5V6)

Slika 2.20. Shema spoja za reverznu polarizaciju zener diode.

]8 1 2 3 4 5 5,5 5,75 6 6,25 6,5:b+

Slika 2.21. Strujno-naponska karakteristika za reverznu polarizaciju zener diode.


32/61

Direktna polarizacija zener diode (1N4461)

Slika 2.22. Shema spoja za direktnu polarizaciju zener diode.

8 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2

: *+

Slika 2.23. Strujno-naponska karakteristika za direktnu polarizaciju zener diode.


33/61


Reverzna polarizacija zener diode (1N4461)

Slika 2.24. Shema spoja za reverznu polarizaciju zener diode.

]8 1 2 3 4 5 6 6,5 7 7,5 8:b+

Slika 2.25. Strujno-naponska karakteristika za reverznu polarizaciju zener diode.


34/61

Igor *r


35/61

Tabela 2.1. Osnovne karakteristike filtarskih spojeva. Priblini izrazi, gdje je C bq, R ', L ;.

Filtar naslici 2.

Tip ispravljaa

Poluvalni Punovalni

Izlazni napon Faktor valovitosti Izlazni napon Faktor valovitosti

a) 89] 10000 S 89#77$ S 89]

10000 S 89

!""7 S

b) - - 0,6$89 1,1k }

c) 89] 10000 S 89$#611

H } S 89]10000 S 89

#701H } S

d) 89] 10000 S Z SS 89

3,610H S S 89]

10000 S Z

SS 89

1,$$10H S S

Najee se kao filtar koristi elektrolitski kondenzator spojen paralelno sa potroaem.Za vrijeme pozitivne poluperiode kondenzator C se puni preko diode D, a za vrijemenegativne poluperiode kondenzator se prazni preko otpora R. Kondenzator ne dozvoljavavelike varijacije napona na troilu, na taj nain to u sebi akumulira naboj i predaje gapotroau za vrijeme dok dioda ne proputa struju.

to je kapacitet kondenzatora vei to je i napon valovitosti manji. Napon valovitosti sedefinira kao razlika izmeu maksimalne i minimalne vrijednosti ispravljenog napona.

Valovitost

Prilikom ispravljanja i filtriranja napona, nije u mogue u potpunosti potisnutikomponente izmjeninog napona, tj. nije mogue dobiti idealni istosmjerni napon, veon ima

neku valovitost. Valovitost je osciliranje vrijednosti napona oko srednje vrijednosti i definirase kao omjer vrijednosti izmeu dva vrha i srednjeg napona. Valovitost ovisi o tipuispravljaa (bolja je, naravno, za punovalne ispravljae), upotrjebljenom filtru, te optereenjuispravljaa.

Slika 2.28. Valni oblici napona na ispravljau.

Klasine primjene ispravljaa su ispravljanje izmjeninog mrenog napona zaelektronike ureaje koji za svoj rad zahtijevaju istosmjerni napon. Ispravlja obinopredstavlja drugi stupanj u realizaciji klasinih istosmjernih napajanja - iza transformatora, aprije stabilizatora. Ispravljai se nalaze i kao samostalni ureaj, poznat pod nazivom adapter

(AC/DC pretvara).


36/61

Poluvalni ispravljai

Poluvalni ispravlja (enjedne poluperiode izmjeninjedna dioda spojena serijski sizmjeninog napona, uinkovi

Najjednostavniji poluvaln

poluvodika dioda i mrenogvrijeme pozitivne poluperiodsekundara i otporom potroaviem potencijalu od katode.polarizirana tj. katoda je nasekundarnom krugu. Kakoispravljanazivamo poluvalni

Slika 2.30. Shema poluval

Ovaj ispravljane moekonstantnu vrijednost istosmjnapona, iza diode ubacujemotrenutne promjene poluvalno i

a) napon na izv

l. halfwave rectifier) je sklop koji slui zag napona. Tipian predstavnik poluvalnih i

troilom. Budui da proputa samo jednu post ovakvog sklopa je manja od 50%.

Slika 2.29. Poluvalni ispravlja.

i ispravljase sastoji od elementa sa isprav

transformatora. Na izlaz ispravljaa spojen, u sekundarnom krugu e tei strujaa. Struja tee jer je dioda direktno polarizirKad nastupi negativna poluperioda tada jeviem potencijalu u odnosu na anodu, paioda provodi samo za vrijeme jedne poluispravlja.

og ispravljaa za vjebu, bez kondenzatora i sa

o upotrijebiti za napajanje elektronikih ure ernog napona. Da bi poboljali oblik dobi

filtarske elemente, iji je zadatak da je tospravljenog napona.

ru b) napon nakon

*oluvalni ispravlja$i

proputanje samospravljaa je samooluperiodu ulaznog

ljakim svojstvom -

je potroaR. Zadreena naponomana tj. anoda je nadioda nepropusnonee tei struja uperiode to ovakav

ondenzatorom.

aja koji zahtijevajuenog istosmjernogogue vie smanje

iode


37/61


c) napon nakon konde

Slika 2.31.

Sa slike vidimo da napodioda propusno polarizirana.napon generatora za pad nareverzno polarizirana (jako vsav napon izvora je na diodi.bude manji od maksimalno d

Zbog lakeg proraunadiodi), to znai da je 89= 8

Takoer doputena vrije

Napon na potroau je:

YA[= 892-YLA[,0,Srednja vrijednost ispravl

8QREfektivna vrijednost napo

Napon na potroau mo

gdje je /napon valovitveliina jednaka drugom korij

efektivna vrijednost valov

8/@ Kod ispravljaa napona

(engl. ripple factor) koji je jevrijednosti napona, mjerenih

Poboljanje oblika izlaznvalovitosti, postie se postupk

rote(ni$ara

zatora d) usporedba napona izvora i

Valni oblici napona kod poluvalnog ispravljaa.

n ne postoji samo za vrijeme pozitivne polVrijednost napona na potroau je uman

ona na diodi (0,7 ). Za vrijeme negativne pliki otpor diode) pa je napon na potroauZbog toga moramo voditi rauna da maksizvoljenog reverznog napona diode.

retpostavit e se da je dioda idealna (nem9.nost napona zaporne polarizacije diode mor

0 A E E A !E gdje je L HI? jenog napona (istosmjerna komponenta) da

8 9

E 0,31"8 9 0,$# 8 @ 8 fg

na na potroau je dana izrazom:

8@ 8 9! e se izraziti:

8 QR Z /osti na potroau. Kako je efektivna vrijednnu sume kvadrata vrijednosti pojedinih kom

8@ 8QRH Z 8 /@H itosti je:

8@H ] 8 QRH 8 91$ ] 1EH 0,3"6 8 9kvaliteta istosmjernog napona se mjeri fnak omjeru efektivne vrijednosti napona

a potroau:

F 8 /@8QR 0,3"6 8 90,31"89 1,!1 og napona, poveanje istosmjerne komponom filtriranja (glaenja) ispravljenog napona

napona na potroau

uperiode, tj. kad jejena u odnosu naoluperiode dioda jejednak nuli to jestmalni napon izvora

a pada napona na

a biti vea od 89.

a je izrazom:

ost nesinusoidalnihponenti:

aktorom valovitostialovitosti i srednje

ente uz smanjenje.


38/61

*oluvalni ispravlja$i

Slika 2.32. Mjerenje napona valovitosti na osciloskopu.

Iznos napona valovitosti 8Rumoemo oitati na osciloskopu (mjeren od vrha do vrha)ili izraunati prema izrazu:

8Ru= 89Ru S gdje je Rufrekvencija napona valovitosti koja za poluvalni ispravlja iznosi #0 ;


39/61

Punovalni ispravljai

Punovalni ispravlja (enpoluperiode izmjeninog napfazno pomakne za 180tj. pro

Slika 2.33. Punovalni is

Punovalni ispravlja msekundarna namotaja. Prilik

pozitivna poluperioda, papoluperioda, voditi e diodanapona.

Slika

Najjednostavniji punovaletiri poluvodike diode vtransformatora. Na izlaz isprvode diode D1 i D2. Kad npotroaR tee ispravljenapunovalni ispravlja.

Slika 2.35. Shema punoval

gl. fullwave rectifier) je sklop koji slui zona, ali tako da pozitivnu poluperiodu prmijeni joj predznak na pona.

ravljasa dvije diode i transformatorom sa sred

e biti realiziran s dvije diode i transfm pozitivne poluperiode, na gornjem n

odi dioda D1, dok u drugom sluaju,D2. Tako se osigurava punovalno ispra

.34. Punovalni ispravljau mosnom spoju.

i ispravljase sastoji od elementa sa ispra zane u mosnom spoju (Graetzov-om

vljaa spojen je potroaR. Za vrijeme postupi negativna poluperioda tada vode ditruja za vrijeme obje poluperiode pa se ov

og ispravljaa za vjebu, bez kondenzatora i sa

unovalni ispravlja$i

proputanje objepusti, a negativnu

jim izvodom.

ormatorom s dvamotaju je takoer

ada je negativnaljanje izmjeninog

ljakim svojstvom -spoju) i mrenogzitivne poluperiodeode D3 i D4. Krozaj ispravljanaziva

kondenzatorom.


40/61


Ovaj ispravlja moemokonstantnu vrijednost istosmjnapona, iza diode ubacujemotrenutne promjene punovalno

a) razlika napona izvora i napo

c) filtrirani napon nakon ko

Slika 2.36.

Na slici je prikazan obliAmplituda ispravljenog napondvije direktno polarizirane dio

Napon na potroau, zan

Srednja komponenta ispnapona na diodama iznosi:

8QR = H_IEfektivna vrijednost napo

8/@=Faktor valovitosti (engl. r

Kao i kod poluvalnih isosciloskopu (mjeren od vrha

gdje je Ru frekvencija nopem slu

aju frekvencija vpunovalni ispravljaspojen).

rote(ni$ara

upotrijebiti za napajanje elektronikih ure ernog napona. Da bi poboljali oblik dobifiltarske elemente, iji je zadatak da je toispravljenog napona.

na nakon dioda b) napon nakon punoval

denzatora d) usporedba napona izvora i

Valni oblici napona kod punovalnog ispravljaa.

signala na generatoru (AC izvoru) i napa je manja od amplitude signala AC izvorae (

! 0,7 1,$).

emarujui pad napona na diodama, je:YA[ 89 YLA[, 0 A !Eavljenog napona (istosmjerna komponenta)

0,637 89 0,k 8 @ gdje je 89 X ! na valovitosti je:

8@H ] 8 QRH 8 91!

] 1E

H 0,30" 8 9pple factor) iznosi:

F 8 /@8QR 0,30" 8 90,63789 0,$"3 pravljaa iznos napona valovitosti 8Ruo vrha) ili izraunati prema izrazu:

8Ru 8 9=Ru S apona valovitosti koja za punovalni ispravlj

lovitosti je dvostruko vea od frekvencije

aja koji zahtijevajuenog istosmjernogogue vie smanje

nog ispravljaa

apona na potroau

n na potroau R.za pad napona na

, uz zanemariv pad

8@

oemo oitati na

iznosi

100 ;< (u

mree na koju je


41/61

Stabilizatori napona


Stabilizatori su dio istosmjernih izvora napajanja. Nakon transformiranja, ispravljanja ifiltriranja izmjeninog mrenog napona, na izlazu ispravljaa dobiva se ispravljeni napon. Taj

se napon sastoji od istosmjerne komponente i male izmjenine komponente naponavalovitosti, koja je posljedica nesavrenog filtriranja ispravljenog napona. Istosmjerna

komponenta moe se mijenjati zbog promjene mrenog napona i promjene optereenja.Zadaa stabilizatora je svesti te promjene na minimum. Takoer stabilizator dodatnopriguuje izmjeninu komponentu napona valovitosti.

Stabilizator se moe prikazati blok-shemom na slici 2.37. Ulazni napon stabilizatora _~je izlazni napon ispravljaa i sadri promjenjivu istosmjernu komponentu napona 8_~ iizmjenini napon valovitosti e/. Na izlaz stabilizatora prikljuuje se realno troilo, koje senadomjesti promjenjivim otporom S?.

Slika 2.37. Blok shema stabilizatora napona.

Nijedan stabilizator nije idealan i napon na njegovom izlazu mijenja se s promjenomradnih uvjeta: ulazni napon, struja troila i temperatura.

Osnovne zna

ajke stabilizatora napona jesu:- podruje vrijednosti napona koji se moe dovesti na ulaz a da izlazni naponostane u zadanim granicama,

- vrijednost izlaznoga napona,- doputeno odstupanje izlaznoga napona,- vrijednost struje kojom se moe opteretiti stabilizator, tj. izlazna struja.

Uinkovitost stabilizatora napona iskazuje se pomou sljedeih parametara:

- faktor stabilizacije,- izlazni otpor,- temperaturni koeficijent,- faktor potiskivanja brujanja.

Faktor stabilizacije je omjer promjene izlaznoga napona i promjene ulaznoga naponakoja uzrokuje promjenu izlaznoga napona uz stalnu vrijednost struje optereenja itemperature okoline:

q =i8Ui8_~Prema gornjoj definiciji, za dobar stabilizator faktor stabilizacije treba biti to manji broj

kako bi za odreenu promjenu ulaznoga napona bila to manja promjena izlaznoga. Stogase ponekad faktor stabilizacije definira kao omjer promjene ulaznoga napona i njomeizazvane promjene izlaznoga napona. U tom sluaju faktor stabilizacije mora biti to veibroj.

C =i8_~i8U


42/61

Izlazni otpor stabilizatora je omjer promjene izlaznoga napona i promjene strujeoptereenja stabilizatora koja uzrokuje promjenu izlaznoga napona uz stalnu vrijednostulaznoga napona i temperature okoline:

SU=i8Ui:U Temperaturni koeficijent (engl. temperature coefficient of output voltage) omjer je

promjene izlaznoga napona i promjene temperature okoline koja je izazvala promjenuizlaznoga napona uz stalnu vrijednost ulaznoga napona i struje optereenja. Iskazuje se umilivoltima po Celzijevu stupnju:

5 =i8Ui5 Faktor potiskivanja brujanja (engl. ripple rejection) omjer je vrijednosti napona

brujanja (izmjenina komponenta ispravljenoga napona) od vrha do vrha na ulazu ivrijednosti napona brujanja od vrha do vrha na izlazu stabilizatora izraen u decibelima.

qp= !08Ru8Ru

Referentni element

Osnovni element stabilizatora je referentni element. To je element na kojem seuspostavlja stalni napon, po mogunosti neovisan o radnim uvjetima kao to su promjenastruje, temperature i slino. Kao jednostavan, ali vrlo djelotvoran referentni element ustabilizatorima se najee koristi zenerova dioda. To je pn-dioda koja radi u podrujuproboja, kako je to prikazano na slici 2.38. U proboju, probojni zenerov napon 8praktiki jestalan i vrlo se malo mijenja sa strujom. Zenerova dioda koristi se pri zapornoj polarizaciji izenerov napon 8suprotnog je polariteta od polariteta propusno polarizirane diode 8. Izistih je razloga smjer struje zenerove diode :suprotan smjeru struje propusno polariziranediode :f.

Slika 2.38. Simbol i strujno-naponska karakteristika zener diode.

Zenerove diode oznauju se posebnim elektrikim simbolom, prikazanim na slici 2.38.Izvode se za niz razliitih napona. Uz zenerov napon, bitan parametar zenerove diode jedinamiki otpor

F=i8i:

definiran kao reciprona vrijednost nagiba karakteristike u podruju proboja. Dinamikiotpor treba biti to manji.


43/61


Temperaturni koeficijent zenerove diode ukazuje kako se i koliko mijenja zenerov napons promjenom temperature. Zenerove diode su najee diode s lavinskim probojem, pa jetemperaturni koeficijent pozitivan, to znai da zenerov napon raste s temperaturom. Ima izenerovih dioda, koje su temperaturno kompenzirane. Njihov je temperaturni koeficijentznatno smanjen.

Za ispravan rad diode kao referentnog elementa kroz zenerovu diodu mora teiminimalna struja :9udovoljno velika da se izbjegne koljeno karakteristike u proboju i da sedosegne zenerov napon. Maksimalna struja zenerove diode :9l ograniena jemaksimalnom disipacijom snage 9l, koja ovisi o izvedbi diode, tipu kuita i eventualnododanom hladilu.

Stabilizator sa zener diodom

Najjednostavnija izvedba stabilizatora prikazana je na slici 2.39. Na ulaz stabilizatoradovodi se nestabilizirani napon iz ispravljaa oznaen _~. Na izlaz se prikljuuje troilopromjenjivog otpora S?. Izmeu ulaza i izlaza stabilizatora spojen je otpornik S>, a paralelnoizlazu spojena je zenerova dioda .

Slika 2.39. Stabilizator sa zenerovom diodom.

Da bi se na zenerovoj diodi uspostavio zenerov napon

8istosmjerni ulazni napon

8_~

mora biti vei od izlaznog stabiliziranog napona. Zenerov napon ujedno je i izlazni napon 8Ustabilizatora. Razlika ulaznog i izlaznog napona je na otporniku S>. Padom napona naotporniku S>odreena je struja :>kroz taj otpornik

:>=8_~] 8US> =8_~] 8

S> Struja :>dijeli se na struju zenerove diode :i izlaznu struju troila :U

:>= :Z :Upri emu je struja troila

:U=8US? =8S?Princip stabilizacije je odravanje izlaznog napona stabilnim, tj. to manje ovisnim o

promjeni radnih uvjeta kao to su promjena ulaznog napona ili promjena otpora troila. Akose promijeni ulazni napon, promijenit e se pad napona na otporniku S> a time i njegovastruja :>. Zenerova dioda odrava stalni napon 8, a time i stalni izlazni napon 8U.

Ako se nije promijenio otpor troila S?, nije s promijenila ni njegova struja. U tom sesluaju struja zenerove diode : mijenja s promjenom struje :>. Izlazni napon ostat enepromijenjen u onolikoj mjeri koliko se napon zenerove diode 8 ne mijenja s promjenomstruje :.

Ukoliko se uz nepromijenjeni ulazni napon promijeni troilo, tj. njegov otpor

S?, uz stalni

napon 8U= 8 promijeniti e se izlazna struja :U. Kako se nije promijenio pad napona naotporniku S>, nije se promijenila ni struja :>, tako da se izlazna struja :Umijenja na raun


44/61

promjene struja zenerove diode :.Promjenom radnih uvjeta mijenja se struja zenerove diode :. Pri projektiranju

stabilizatora treba osigurati da uz poznate promjene ulaznog napona 8_~i otpora troila S?struja zenerove diode ostane u intervalu :9u : :9l, gdje je :9u minimalna strujaodreena koljenom karakteristike diode, a :9l je maksimalna struja odreenamaksimalnom dozvoljenom disipacijom snage. Osiguravanje struje zenerove diode potrebneza ispravan rad stabilizatora postie se podeavanjem iznosa otpora S>.Serijski tranzistorski stabilizator

U stabilizatoru sa zenerovom diodom dioda je jako optereena. Budui da sestabilizatori projektiraju za vee izlazne struje, velika struja tee i kroz diodu uvjetujui na njojveliku disipaciju snage. Disipacija snage diode znatno se smanjuje u serijskomtranzistorskom stabilizatoru prikazanom na slici 2.40. Stabilizator se zove serijski, jer jeelement koji slui za stabilizaciju, bipolarni tranzistor, spojen u seriju s izlaznim prikljucima.Tranzistor prati i preuzima na sebe promjene ulaznog napona i optereenja na izlazu, priemu se na izlazu odrava stabilan napon.

Slika 2.40. Serijski tranzistorski stabilizator napona.

Istosmjerni izlazni napon stabilizatora manji je od napona zenerove diode za naponspoja baza-emiter tranzistora:

8U= 8] 8pNapon 8p malo se mijenja sa strujom i jednak je naponu koljena propusno

polariziranog spoja baza-emiter.

Ulazni napon 8_~mora biti vei od napona zenerove diode 8, kako bi dioda radila upodruju proboja. Razlika ulaznog napona 8_~ i napona zenerove diode 8uspostavlja padnapona na otporniku S>, kojim se regulira struja tog otpornika

:>=8_~] 8S> Pad napona na otporniku S> zaporno polarizira spoj kolektor-baza tranzistora i

osigurava njegov rad u normalnom aktivnom podruju.

Struja :>dijeli se na struju zenerove diode i baznu struju tranzistora:>= :Z :p

Izlazna struja je emiterska struja tranzistora i za rad tranzistora u normalnom aktivnompodruju vrijedi

:= Y1 Z [:p


45/61


pa se za izlazni napon moe pisati

8U= :S?= Y1 Z [:pS?Rad serijskog tranzistorskog stabilizatora slian je radu stabilizatora sa zenerovom

diodom. Dobar rad ovisi o nepromjenjivosti napona 8i 8psa strujama zenerove diode :ibazne struje tranzistora

:p. Pri promjeni ulaznog napona

8_~mijenja se struja

:>. Ako se ne

mijenja otpor troila S?, uz stalan izlazni napon 8U= 8] 8p ne mijenja se izlazna struja:U, ne mijenja se ni bazna struja tranzistora :p, pa promjenu struje :> preuzima zenerovadioda. Promjena otpora troila mijenja izlaznu struju :U, a s njom i baznu struju tranzistora :p.Ako se pri tome ne mijenja ulazni napon 8_~, uz stalni napon 8ne mijenja se ni struja :>.Bazna struja tranzistora mijenja se na raun promjene struje zenerove diode.

Promjenom radnih uvjeta mijenja se struja zenerove diode :. Uz poznate promjeneulaznog napona 8_~i otpora troila S?za ispravan rad stabilizatora treba osigurati da strujazenerove diode ne bude manja od struje :9u odreene naponom koljena probojnekarakteristike, niti vea od struje :9l, odreena maksimalnom dozvoljenom disipacijomsnage.

U serijskom tranzistorskom stabilizatoru tranzistor preuzima disipaciju snage. Izlaznastruja je emiterska struja tranzistora. Zenerova dioda spojena je u krug baze i kroz nju teepraktiki puta manja struja u odnosu na struju koja tee kroz zenerovu diodu u stabilizatorusa zenerovom diodom. To je bitna prednost. Uloga zenerove diode u stabilizatoru jeodravanje referentnog napona, to se lake postie ako dioda radi s manjim snagama imanje se grije.

Integrirane izvedbe stabilizatora

Postoji veliki broj razliitih tipova integriranih stabilizatora. Mogu se svrstati u etiriskupine: stabilizatori ope namjene, stabilizatori stalnoga izlaznog napona s tri izvoda,stabilizatori podesivoga izlaznog napona s tri i etiri izvoda i impulsni stabilizatori.

Stabilizatori ope namjene(engl. general purpose precision multi-terminal regulators),mogu posluiti za gradnju velikog broja razliitih izvedbi stabiliziranih izvora naponanapajanja. Ulazni napon moe im se kretati u irokom rasponu, a dodavanjem vanjskihelemenata moe se dobiti izlazni napon takoer u irokom rasponu. Kao primjer moe senavesti integrirani sklop poznat pod oznakom 723.

Stabilizatori stalnoga izlaznog napona s tri izvoda(engl. fixed voltage three-terminal)daju na izlazu stalan napon odreene vrijednosti. Proizvode se serije s razliitim iznosimakoji se najee upotrebljavaju.

Kod stabilizatora podesivoga izlaznog napona s tri i etiri izvoda (engl. adjustablevoltage three and four terminal) iznos izlaznoga napona odreuje se vrijednostima otporadijelila koje se dodaje izvana.

Kod serijskih stabilizatora napona serijski element (tranzistor) djeluje kao promjenljiviotpor koji na sebe preuzima promjene ulaznog napona. Ovisno o razlici ulaznoga i izlaznognapona te struji optereenja na serijskom tranzistoru moe doi do znatnog utroka snage(engl. power disipation). Stoga je stupanj iskoristivosti (odnos snage predane troilu isnage privedene iz izvora, engl. efficiency) kod serijskih stabilizatora vrlo nizak, esto ispod20%.

Primjenom impulsnih stabilizatora napona (engl. switching regulators) mogue jesmanjiti utroak snage na serijskom tranzistoru te ga uiniti gotovo neovisnim o razliciulaznoga i izlaznog napona i tako poveati stupanj iskoristivosti iznad 75%.

Osnovne karakteristine veliine integriranih izvedbi stabilizatora jesu: podruje

vrijednosti ulaznih napona (engl. input voltage range), vrijednosti napona koje se mogu dobitina izlazu (engl. output voltage range), mogua odstupanja izlaznoga napona (engl. output


46/61

voltage tolerance), vrijednost struje kojom se moe opteretiti stabilizator, tj. izlazna struja(engl. output current), naponski faktor stabilizacije (engl. line regulation), opteretni faktorstabilizacije, (engl. load regulation), temperaturni koeficijent (engl. temperature coefficient ofoutput voltage) i faktor potiskivanja brujanja (engl. ripple rejection).

Naponski faktor stabilizacije je promjena izlaznoga napona uz zadanu promjenu

ulaznoga napona. Iskazuje se u milivoltima ili postotku promjene izlaznoga napona.Opteretni faktorstabilizacije je promjena izlaznoga napona uz zadanu promjenu struje

troila. Iskazuje se takoer u milivoltima ili postotku promjene izlaznoga napona.

Temperaturni koeficijent i faktor potiskivanja napona brujanjadefiniraju se na istinain kao kod serijskoga tranzistorskog stabilizatora.

Stabilizatori stalnog napona sa tri izvoda

Kao tipini predstavnici stabilizatora stalnog napona s tri izvoda mogu se uzetistabilizatori serije 78XX za pozitivne vrijednosti, odnosno 79XX za negativne vrijednosti.Veliinu izlaznog napona oznaavaju znamenke XX. Izlazi tih stabilizatora mogu se opteretiti

strujom od 1 +. Kod veih optereenja djeluje unutranja zatita.

Slika 2.41. Integrirani stabilizatori napona sa tri izvoda.

Integrirani stabilizatori podesivog napona s tri izvoda

Izlazni napon integriranih stabilizatora podesivog napona s tri izvoda ovisi ovrijednostima izvana dodanih otpornika:

8U= 8R@1 Z SHS> Z :hfSH8R@je napon koji vlada izmeu izvoda integriranog sklopa na koje se spaja otpornik S>.

Za sklop s oznakom LM317 8R@ iznosi 1,!# . :hfje struja koja iz integriranog sklopa teekroz otpor SH. Tipina vrijednost za tu struju je #0 b+.

Slika 2.42. Integrirani stabilizator podesivog napona s tri izvoda (LM317).

Doputeni ulazni napon sklopa LM317 je 3# . radi smanjenja utjecaja prijelaznih pojavadodaju se paralelno ulazu i izlazu kondenzatori kapaciteta nekoliko stotina nanofarada.


47/61

?ipolarni tranzistori

Bipolarni tranzistori

Tranzistori su poluvodike komponente kod kojih se izlaz moe kontrolirati signalom najednoj ili vie ulaznih elektroda u obliku struje kroz spoj baza-emiter (bipolarni tranzistor) ili snaponom na ulaznoj elektrodi Gate (kod tranzistora sa efektom polja FET). Veinatranzistora je izraena od silicija i imaju tri izvoda: bazu emiter i kolektor.

U osnovi, tranzistori se klasificiraju prema materijalu od kojeg su izraeni (germanij Geili silicij Si) i prema njihovom polaritetu (PNP li NPN). Unutar tih kategorija postoji vrlo irokraspon tipova: opa namjena, za linearne ili prekidake (switching) aplikacije do 3 ;


48/61

Slika 2.47. Primjeri kuita tranzistora velike snage sa oznaenim izvodima.

Ispitivanje tranzistora

Digitalni instrument se moe iskoristiti kao da se na brz i jednostavan nain provjeri jesuli spojevi tranzistora otvoreni ili kratko spojeni. Za ovaj test moemo promatrati tranzistor kaospoj dvije diode kao to je prikazano na slici i za PNP i NPN tranzistore. Spoj baza-kolektorje jedna dioda i spoj baza-emiter je druga dioda.

Slika 2.48. Zamjenski model tranzistora prilikom ispitivanja ispravnosti.

Ispravna je ona dioda koja e pokazati jako veliki otpor (otvorena dioda) kada je diodareverzno polarizirana i jako mali otpor kada je dioda direktno polarizirana. Neispravnaotvorena dioda e pokazati jako veliki otpor i za direktnu i za reverznu polarizaciju.Neispravna kratko spojena dioda e pokazati otpor nula ili jako mali otpor za direktnu ireverznu polarizaciju.

Mnogi digitalni instrumenti imaju poloaj preklopnika za testiranje dioda kojiomoguavaju provedbu testa za ispravnost tranzistora. Kada je instrument postavljen upoloaj za testiranje dioda on daje unutarnji napon koji je dovoljan za reverznu i direktnupolarizaciju tranzistorskih spojeva. Mnogi instrumenti imaju razliit unutranji napon, ali !,# do 3,# je tipian opseg vrijednosti napona.


49/61


Direktno polariziran spoj baza-emiter Reverzno polariziran spoja baza-emiter

Direktno polariziran spoj baza-kolektor Reverzno polariziran spoj baza-kolektor

Neispravan tranzistor prekid B-E ili B-C Neispravan tranzistor kratak spoj B-E ili B-C

Slika 2.49. Ispitivanje tranzistora pomou digitalnog mjernog instrumenta.


50/61

Stanje kada je tranzistor ispravan. Na slici 2.49a, crvena (pozitivna) sonda instrumentaje spojena na bazu NPN tranzistora, a crna (negativna) sonda je spojena na emiter tako daje spoj baza emiter direktno polariziran. Ako je spoj dobar instrument e pokazati naponizmeu 0,# i 0,k , dok je napon od 0,7 tipian napon za direktnu polarizaciju.

Na slici 2.49b sonde su zamijenile mjesta tako da je spoj baza-emiter reverzno

polariziran. Ako tranzistor radi ispravno, instrument e pokazati oitanje napona koga stvaraunutranji izvor napona. Napon od !,6 predstavlja tipinu vrijednost koja predstavlja daspoj ima jako veliki otpor. Postupak za provjeru spoja baza-kolektor se ponavlja kao to jeprikazano na slici 2.49c i 2.49d.

NAPOMENA: Za PNP tranzistor polaritet sondi je suprotan za svaki test.

Stanje kada je tranzistor neispravan. Kada tranzistor ima greku da je spoj otvoren, tadae se dobiti napon otvorenog kruga (!,6 je tipini napon za mnoge instrumente) i zadirektnu i reverznu polarizaciju tog spoja kao to je prikazano na slici 2.49e. Ako je spojkratko spojen instrument e pokazati 0 za direktnu i reverznu polarizaciju tog spoja, kao toje prikazano na slici 2.49f. Ponekad oteeni spoj moe imati mali otpor za obje polarizacijespoja umjesto iste nule. U tom sluaju, instrument e pokazati mali napon koji je manji od

napona za otvoren krug. Na primjer, takav spoj tranzistora e dati oitanje na instrumentu od1,1 za obje polarizacije umjesto 0,7 za direktnu polarizaciju i !,6 za reverznupolarizaciju.

NAPOMENA: Za PNP tranzistor polaritet sondi je suprotan za svaki test.

Provjera ispravnosti tranzistora sa ommetrom.

Digitalni instrumenti koji nemaju mogunost provjere tranzistora sa testom za diodemogu se upotrijebiti za testiranje jesu li spojevi tranzistora otvoreni ili kratko spojeni,postavljanjem instrumenta u funkciju za mjerenje otpora. Za direktno polarizirani PN spoj koddobrog tranzistora dobije se otpor koji se kree od nekoliko stotina oma do nekoliko hiljadaoma (ovaj otpor e zavisiti od baterije koja se nalazi u instrumentu). Za reverzno polariziranPN spoj kod ispravnog tranzistora dobije se otpor koji je izvan opsega (beskonaan otpor).

Slika 2.50. Ispitivanje ispravnosti tranzistora pomou analognog ommetra.

Ako je otpor izvan opsega to znai da je reverzni otpor veoma veliki, kao to ioekujemo. Ako je otpor nekoliko stotina ili nekoliko hiljada oma za direktnu polarizacijuspoja to znai da je otpor mali u usporedbi sa otporom reverzno polariziranog spoja.


51/61


Ispitivanje i odreivanje elektroda tranzistora

Ako ne znamo raspored pojedinih prikljuaka tranzistora, potrebno je najprije saommetrom pronai koja je elektroda baza (baza je vodljiva prema ostalim elektrodama u

jednom smjeru, a u drugom je nevodljiva). Zatim ispitamo dali je tranzistor NPN ili PNP tipa.Za ovo odreivanje, pomoi emo se shemom tranzistora sa ekvivalentnim diodama.

PNP tip tranzistora (ommetar na mjerno podruje x 100 )

Kada smo pronali bazu tranzistora, ommetar prikljuimo izmeu nepoznatih elektroda,a izmeu baze i negativnog prikljuka ommetra (crvena ica), prikljuimo otpornik odpriblino $# '. Ako ommetar pokae vrijednost od 1 ] 3 '. Znai da je plus pol ommetra(crna ica) prikljuena na emiter, a minus (crvena ica) na kolektor.

NPN tip tranzistora (ommetar na mjerno podruje x 100 )

Kad smo pronali bazu tranzistora, ommetar prikljuimo izmeu nepoznatih elektroda, aizmeu baze i pozitivnog prikljuka (crna ica) ommetra prikljuimo otpornik od priblino

$# '. Ako ommetar pokae vrijednost od 1 ] 3 ', znai da je minus pol ommetra (crvenaica) prikljuen na emiter, a plus pol (crna ica) na kolektor.Ukoliko pokazane vrijednosti prelaze preko gornjih granica vrijednosti otpora, prikljuke

valja zamijeniti i mjerenje ponoviti.

Zadatak vjebe

Odrediti, skicirati i oznaiti elektrode bipolarnih tranzistora koji su dati na radnommjestu.

Ispitati ispravnost bipolarnih tranzistora pomou digitalnog i/ili analognog

instrumenta koristei tabele.


52/61

Strujno naponske kar

Bipolarni tranzistor sastelektrode. Slojevi i elektroderaspored poluvodikih slojeva

Budui da tranzistor imizlazna, a trea je zajednikmoe biti bilo koja pa se uzajednikog emitera, spoj zsvoje osobitosti koje ga iupotrebljava spoj zajednikoprimjene bipolarnih tranzistor

Za praktinu primjenu tranapona tranzistora. Proizvokarakteristike iz kojih se vid

pojedinoga tipa tranzistora

tranzistora. Karakteristike pojtipine karakteristike. Za prkarakteristike tranzistora.

Ulazne karakteristike tr

Slika 2.51. Snimanje u

Ulazne karakteristike traizmeu baze i emitera 8ppoinje tei tek kad napon 8Promjena napona 8gvrlo m

Strujno napons'e 'ara'teristi'e bi

kteristike bipolarnih tranzistora

ji se od tri poluvodika sloja na koja sunazivaju se baza (B), emiter (E) i kolektortranzistori mogu biti NPN ili PNP tipa.

tri elektrode, jedna se upotrebljava kaoa ulaznom i izlaznom strujnome krugu. Z

praksi primjenjuju sva tri naina spajanjjednike baze i spoj zajednikoga kolektone prikladnim za odreene svrhe. U p

emitera pa e na njemu biti pokazana.

nzistora potrebno je poznavati odnose izme ai tranzistora daju za svaki tip i osnovn

e omjeri pojedinih struja i napona tranzis

ine srednju vrijednost velikoga broja karadinih primjeraka istoga tipa tranzistora mogaktinu primjenu najvanije su ulazne, p

nzistora u spoju zajednikog emit

aznih karakteristika tranzistora u spoju zajednik

zistora pokazuju meusobnu ovisnost strujz stalan napon 8g. Iz karakteristika se

ima odreeni iznos (za silicijske tranzistlo utjee na iznos struje :p.

olarni( tranzistora

rikljuene metalne(C). S obzirom na

ulazna, druga kaojednika elektrodaa tranzistora: spojra. Svaki spoj imaraksi se najeeosnovna svojstva i

u pojedinih struja ii spoj tzv. statikeora. Karakteristike

teristika istovrsnihu jako odstupati odijenosne i izlazne

ra

og emitera.

e baze :p i naponaidi da struja bazere to je oko 0,# ).


53/61


Slika 2.52. Ulazn

Omjer napona 8p i prtranzistora Sp. Njega trebdinamiki ulazni otporF(enDinamiki ulazni otpor moepromjene napona izmeu bazobzirom na zakrivljenost ulaz:p.Prijenosne karakteristi

Slika 2.53. Snimanje prij

Prijenosne karakteristike

uz stalan napon 8g. Prijenjako ovisi o struji baze :p. to

rote(ni$ara

karakteristike tranzistora u spoju zajednikog e

ipadne struje :p istosmjerni je otpor izme razlikovati od otpora za izmjeninu str

gl. small-signal input impedance) koji se ese dobiti iz ulaznih karakteristika tranzistoe i emitera 8p i time izazvane male promjene karakteristike otpor mijenjat e se s pro

e u spoju zajednikog emitera

nosnih karakteristika tranzistora u spoju zajedni

prikazuju meusobni odnos struje kolektor

sne karakteristike tranzistora pokazuju daje struja baze vea, vea je i struja kolektor

itera.

u baze i emiteraju koji se nazivato oznaava s u.

ra kao omjer malee struje baze :p. Sjenom struje baze

kog emitera.

:g i struje baze

:p

struja kolektora :g.


54/61

Strujno napons'e 'ara'teristi'e bipolarni( tranzistora

Slika 2.54. Prijenosna karakteristika tranzistora u spoju zajednikog emitera.

Iz prijenosne karakteristike tranzistora vidi se da mala promjena ulazne struje, tj. struje

baze :p uzrokuje znatnu promjenu izlazne struje, tj. struje kolektora :g, to znai da jetranzistorom mogue postii strujno pojaanje. Omjer struje kolektora :gprema struji baze :puz stalan napon 8g naziva se faktor istosmjernoga strujnoga pojaanja (engl. DC currentgain) i oznaava s ili B. Omjer promjene struje kolektora :gi promjene struje baze :pkojaje uzrokovala promjenu struje kolektora naziva se faktor izmjeninoga strujnoga pojaanja(engl. small-signall current gain) i oznaava s @ili .

Na iznos obaju faktora utjee napon 8g, struja :g i temperatura. S porastom strujekolektora :g oba faktora rastu do odreenog iznosa, a zatim se smanjuju. Za struje redaveliine nekoliko desetaka do stotinu miliampera faktori i @malo se razlikuju i mogu sesmatrati jednakima.

Slika 2.55. Ovisnost faktora strujnog pojaanja o struji kolektora.

Potrebno je napomenuti da pojedini uzorci istoga tipa tranzistora imaju vrlo razliite

vrijednosti faktora pojaanja koje se esto meusobno razlikuju i nekoliko puta. Stogakarakteristike proizvoaa mogu posluiti samo kao osnovna informacija, a za stvarnekarakteristike i parametre, ako je potrebno, izvodi se snimanje i mjerenje za svaki uzorak.


55/61


Izlazne karakteristike tr

Slika 2.56. Snimanje iz

Izlazne karakteristike tkolektorske struje :go napon

Slika 2.57. Izlazn

Iz karakteristika se vidimilivolta, struja kolektora :gDaljnjim poveanjem naponnaziva se aktivno podruje.

Poveanje napona 8gpkoja prekomjerno grije tranzimoe dovesti do njegova uni

Uz struju baze :p= 0 tese preostala struja kolektorareda veliine nekoliko mikromoe praktiki zanemariti pa

Omjer male promjene strpromjenu kolektorske strujetranzistora (engl. smavodljivosti jest izlazni dinami za tranzistor u spoju zajednikilooma. Treba razlikovati izlSgza odreeni iznos struje i

rote(ni$ara

nzistora u spoju zajednikog emit

laznih karakteristika tranzistora u spoju zajedni

anzistora u spoju zajednikog emiteraizmeu kolektora i emitera 8gi struji baze

karakteristike tranzistora u spoju zajednikog e

a se za male napone 8g, koji iznose tipi rlo naglo mijenja. To se podruje naziva8g struja kolektora :g mijenja se vrlo

reko odreene vrijednosti uzrokuje nagli portor pa dolazi do proboja u unutarnjoj stru

tenja.

e kroz tranzistor vrlo mala kolektorska stru

:g (engl. collector cut-off current) i za sili

mpera ili manje. Stoga se ona, kod nore kae da je tranzistor u podruju zapiranja.

uje kolektora :g i male promjene napona 8g uz stalnu struju baze, ini izlaznu di l-signall output admitance). Reciprona

ki otporFtranzistora. Vrijednosti dinamikkog emitera kreu se u granicama od dzni dinamiki otpor od omjera 8g : g kojinapona.

ra

og emitera.

pokazuju ovisnost:p.

itera.

no nekoliko stotinaodruje zasienja.alo. Ovo podruje

ast struje kolektoraturi tranzistora to

a. Ta struja nazivaijske tranzistore jealnih temperatura,

koji je uzrokovaonamiku vodljivostvrijednost izlazneg izlaznoga otporasetak do stotinjak

je istosmjerni otpor


56/61

Strujno napons'e 'ara'teristi'e bipolarni( tranzistora

Slika 2.58. Odreivanje parametara tranzistora iz izlaznih karakteristika.

Sve to je reeno o radu i karakteristikama NPN tranzistora vrijedi i za PNP tranzistore,ali uz promijenjeni polaritet napona i smjer struja u odnosu na NPN tranzistore.

Tvorniki podaci

U tvornikim podacima proizvoai daju informacije o izvedbi i svojstvima tranzistorapomou slika, tablica, dijagrama i shema. Najvaniji podaci su oblik i dimenzije kuita,raspored prikljuaka, faktor strujnoga pojaanja i frekvencijsko podruje rada, te najveedoputene vrijednosti struje, napona, utroka snage i radne temperature.

Najvei doputeni naponi 8gpi 8gkreu se od nekoliko desetaka volta kod tranzistoramalih snaga pa do nekoliko stotina i vie volta kod tranzistora velikih snaga. Tipinedoputene vrijednosti napona 8p iznose oko # . Ako u sklopovima postoji mogunostpojave veega napona 8p, potrebno je zatititi spoj baza-emiter tranzistora. Najveedoputene vrijednosti kolektorske struje iznose od nekoliko desetaka miliampera do nekoliko

desetaka i vie ampera, to ovisi o snazi tranzistora, tj. doputenom utroku snage. Iznosidoputenog utroka snage iznose od nekoliko stotina milivata do stotinu i vie vata kodtranzistora snage.

Osim toga, tvorniki podaci sadre i podatke o uvjetima pod kojima su mjerene pojedinekarakteristine veliine. Kako veina podataka za isti tip tranzistora varira u velikomerasponu, u tvornikim podacima obino se daje tipian podatak ili najvea i najmanja moguavrijednost.

Uz ostale podatke potrebno je posebno spomenuti vrijednosti napona 8p i 8g zatranzistor u zasienju. Napon 8pvQ (engl. saturation voltage pQK) iznosi za silicijsketranzistore 0,7 ] 0," . Napon 8gvQ(engl. gQK) kree se u rasponu 0,1 ] 0,3 za silicijsketranzistore, ali moe imati vrijednosti i vee od volta kod snanih tranzistora. Vrijednosti za

preostale struje kolektora :g kreu se na normalnoj temperaturi od nekoliko desetinkimikroampera do nekoliko mikroampera. No kod snanih tranzistora mogu imati vrijednost odnekoliko miliampera.


57/61

Pojaalo u spoju zaje

Pojaala s bipolarnim trgain), pojaanje napona (engtome koja je od elektroda trase tri osnovna spoja poja odreenu uporabu. Ti spojevi

- pojaalo u spoju zaje- pojaalo u spoju zaje- pojaalo u spoju zaje

Osnovne su znaajke pfrekvencijsko podruje rada t

- Strujno pojaaopteretni otpor) i

- Naponsko pojaopteretnom otpo

- Pojaanje snagotporu spojenom

Iz praktinih razloga poja

Ako se eli da tranzistorpodruju rada tranzistora, tjosiguravaju izvor 8ppi otporn

Slika 2.62. Pojaalo u

*oja$alo u spoju z

nikog emitera

anzistorima mogu posluiti za pojaanje sl. voltage gain) i pojaanje snage (engl. pozistora zajednika ulaznom i izlaznom krugla, svaki s tipinim osobinama koje ga

jesu:

nikog emitera (engl. common-emitter amp nikoga kolektora (engl. common-collector

nike baze (engl. common-base amplifier)

ojaala strujno i naponsko pojaanje, ulafazni odnosi signala na izlazu i ulazu poja

je Ai- omjer je izlazne struje pojaala -uv(sulazne struje -e.anje Au - omjer je izlaznoga napona uv(i u) i ulaznoga napona e.

e Ap- omjer je izlazne snage uvkoja se du na izlaz pojaala i privedene snage signal

anje se esto izraava decibelima.

+u = uu +u = !0 uu +e e e +e !0 ee

+

+ 10

radi kao pojaalo, radna toka tranzistora. izmeu zasienja i zapiranja. Te radneik Spu krugu baze i izvor 8ggi otpornik Sgu

spoju zajednikog emitera i valni oblici napona n

ajedni$'og emitera

truje (engl. currenter gain). Ovisno o

u pojaala razlikujuine pogodnim za

lifier)amplifier)

ni i izlazni otpor ila.

truja koja tee kroz

mjenini napon na

bije na opteretnomna ulazu e.

ora biti u aktivnomuvjete tranzistoru

krugu kolektora.

a pojaalu.


58/61


Napon 8ppstvara izme tjera struju baze :p koja driemitera 8g = $,6 (priblino

Signal 8euzrokovat estruja baze

:pu ritmu ulaznog

strujnom krugu (krugu kolektokolektora mijenja se i pad nanapona 8g $,6 u ritmuulaznoga napona 8evidljivo j

Ulazni i izlazni signali spadajuu promjenu na izlazuradne toke pojaala pogodn

Slika 2.63. Prik

Napon izvora 8gg, koji tjna tranzistoru 8g i pad napdva elementa dobije se crkarakteristike, a za otpornik S

Potrebnu struju baze :ptranzistora, postie se izvoro

rote(ni$ara

baze i emitera istosmjerni napon 8p(okotranzistor u aktivnom podruju pa je naponpola napona napajanja 8gg).romjenu napona izmeu baze i emitera 8p

signala. Ovu promjenu tranzistor e pojaa

ra) znatno vee promjene struje kolektora :g pona na otporu Sg. Zato se napon 8gmijulaznoga signala. Iz omjera izlaznoga n

e da je ostvareno naponsko pojaanje.

u u protufazi, tj. rastua promjena naponi obratno. Za razumijevanje rada pojaala ije grafika metoda analize rada sklopova (

az djelovanja pojaala na karakteristikama poja

ra struju :gkroz otpornik Sgi tranzistor, dijelna na otporniku :gSg. Meusobni omjer patanjem njihovih karakteristika. Za tranzigto je pravac odreen jednadbom:8gg 8 g Z : gSg, koja e osigurati radnu toku u aktivn8ppi otpornikom Spu krugu baze:

8pp : pSp Z 8 p :p _ (_^

0,66 ). Taj naponizmeu kolektora i

. Time se mijenja ii i dati u izlaznome

. Promjenom strujenja oko vrijednostiapona 8uv 8 g i

na ulazu izazivaodabir elemenata ilika 2.63).

ala.

i se na pad naponadova napona na tator su to izlazne

mu podruju rada


59/61

Napon 8p iznosi za siliradni pravac i radna toka orada, nazivaju se statiki ranajvei hod izlaznoga signalpodruja.

Slika 2.

Izvor 8ppmoe se nadoradni uvjeti pojaala ostanu is

Na taj se nain izbjeglaodjeljivanja izvora istosmjern

Stabilizacija radne tok

S obzirom na rasipanjmogunost neeljene promj

pomicanja poloaja radne to radna toka pojaala moeUmjesto otpornika Spstruju b

Ako doe do neeljensmanjenje struja :p i :g, tj. prstruje emitera :. Struja :stsmanjenje pada napona na oDakle, djelovanje otpornikaradnu toku.

Slika

*oja$alo u spoju z

cijske tranzistore tipino 0,6# ] 0,7 . S oreeni bez signala na ulazu pojaala, tj. zani pravac i statika radna toka. Iz slike

moe dobiti ako je radna toka pojaala

64. Pojaalo s jednim izvorom napona napajanj

mjestiti spajanjem otpornika Sp na naponti (slika 2.64). Pri tome je:8gg : pSp Z 8 p :p _ (_^

otreba za dva izvora napajanja. Kondenzatga napona napajanja od ulaza i izlaza poja

e

karakteristika tranzistora, njihovu ovisnone iznosa napona napajanja, lako je m

ke pojaala i bez prisutnosti signala na ulaze postii spajanjem otpornika S u krug eaze odreuje otporno djelilo S>i SH.promjene napona 8p, npr. smanjenja,

omijenit e se poloaj radne toke. Zbog tara pad napona na otporniku Skoji se tatporu Sznai malo poveanje napona 8p

S priguuje prvobitne promjene, odnosn

2.65. Pojaalo s otporom u krugu emitera.

ajedni$'og emitera

zirom na to da suistosmjerne uvjete

2.63 vidi se da seu sredini aktivnog

.

apajanja 8gga da

ri imaju zadauala.

st o temperaturi igue da doe do

u. Znatno stabilnijamitera (slika 2.65).

to e uzrokovatiga e se smanjiti ioer smanjuje. To, a time i struje :p.

odrava stabilnu


60/61

Za ulazni strujni krug vrijede jednadbe:

8pp] 8p = :pSpZ :S:p= :Y 1 Z [

Sp= S>SHS>Z SH

8pp = 8ggSHS>Z SHiz kojih se dobiju izrazi za struju kolektora:

:g := 8pp] 8pSZ Sp1 Z

Ako je S puno vee od Sp Y1 Z [ , radna toka praktiki ne ovisi o faktoruistosmjernoga strujnoga pojaanja

, jer tada je

Sp Y1 Z [zanemarivo prema

Spa za

struju kolektora :gi napon 8gvrijedi::g :=8pp] 8pS

8g= 8gg] :gSg] :SOtpornik S povezuje meusobno izlazni i ulazni dio pojaala, tj. ostvaruje povratno

djelovanje izlaza na ulaz. To djelovanje naziva se povratna veza ili reakcija. Kako jedjelovanje izlazne promjene suprotno djelovanju ulazne promjene, ta se povratna vezanaziva negativna povratna veza. Otpornik S e na isti nain kako djeluje na promjeneistosmjerne struje, djelovati i na promjene uzrokovane izvorom signala koji se eli pojaati.Dakle otpornik

S priguit e i promjene ulaznoga napona i struje to se manifestira kao

slabljenje pojaanja. Da se to djelovanje izbjegne, spaja se paralelno otporniku kondenzatordovoljno velikoga kapaciteta (reda veliine stotinu i vie mikrofarada). Taj je kondenzatorkratki spoj za izmjenini signal koji se pojaava. Tako izmjenina struja ne prolazi kroz Spaza izmjenini signal nema povratne veze, odnosno slabljenja pojaanja.

U ovome sluaju statiki radni pravac pojaala odreen je iznosom zbroja otpora Sgi Si razlikuje se od tzv. dinamikoga radnog pravca kojeg odreuje samo otpor za izmjeninustruju, u ovom sluaju Sg. Dinamiki radni pravac pokazuje u kojemu se rasponu mogukretati izlazni naponski i strujni signali.

Slika 2.66. Statiki i dinamiki radni pravac.

Za najvei mogui hod izlaznoga signala kod ovakvoga pojaala mora statika radnatoka biti pomaknuta od sredine ulijevo tako da su ispunjeni uvjeti:

:p= _H^y^ 8g= _Hy


61/61

Amplitudno-frekvencijs

Grafiki prikaz ovisnostise amplitudno-frekvencijskalogaritamskomu mjerilu kakopodruju promatra rad pojaa

Iz frekvencijske karakteridolazi do slabljenja pojaanjputa u odnosu prema poja frekvencija pojaala. Ako sekojima se pojaanje smanji z

Slika 2.67. Pri

Do slabljenja pojaanjapojaala (vezni kondenzatokondenzatora, iako veih iznslabi pojaanje.

Na visokim frekvencijamkapacitivnosti koje meusopredoiti kondenzatorima parvisokim frekvencijama maliulaznom ili izlaznom krugu m

*oja$alo u spoju z

ka karakteristika pojaala

ojaanja pojaala o frekvenciji signala kojikarakteristika pojaala. Frekvencije se n

bi se mogao prikazati cjelokupan raspon frela.

stike pojaala vidi se da kod signala niskih ipojaala. Frekvencije na kojima se poja

nju srednjih frekvencija nazivaju se donjpojaanje izraava decibelima, granine fre3 .

jer amplitudno-frekvencijske karakteristike poja

na niskim frekvencijama dolazi zbog konri i kondenzator u krugu emiteraosa, su za signale niskih frekvencija znata

dolaze do izraaja parazitne kapacitivnosno ine elektrode tranzistora. Njihovo djalelno vezanima na ulazu i izlazu pojaala.a se zato smanjuje pojaanje. Dodavanjee se sniziti gornju graninu frekvenciju na

ajedni$'og emitera

se pojaava nazivaajee nanose ukvencija u ijem se

visokih frekvencijaanje smanji za X!

i gornja graninakvencije su one na

ala.

enzatora u sklopu). Kapaciteti tih

n otpor zbog ega

itranzistora. To suelovanje moe seNjihov otpor je na

m kondenzatora ueljeni iznos.

Documents

Elektronika II Razred