Zygmunt Wrobel - Elektronika Analgowa.pdf

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Elektronika Analogowa
UNIWERSYTET ĺ L ġ SKI
WYDZIAŁ TECHNIKI
INSTYTUT INFORMATYKI
ZAKŁAD KOMPUTEROWYCH SYSTEMÓW
STEROWANIA
ELEKTRONIKA
ANALOGOWA
Konspekt wykładu dla studentów kierunków
Wychowanie Techniczne
Informatyka
Prof. dr hab. in Ň . Zygmunt Wróbel
Sosnowiec 1999r.
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SPIS TRE ĺ CI
INSTYTUT INFORMATYKI.........................................................................................................................3
K ONSPEKT WYKŁADU DLA STUDENTÓW KIERUNKÓW .....................................................................................3
W YCHOWANIE T ECHNICZNE ...........................................................................................................................3
I NFORMATYKA ................................................................................................................................................3
ROZDZIAŁ I . ELEKTRONICZNE ELEMENTY BIERNE ........................................................................8
1.1. REZYSTORY .........................................................................................................................................8
1.2. KONDENSATORY..............................................................................................................................10
1.2.1. KONDENSATORY STAŁE ........................................................................................................12
1.2.2. KONDENSATORY ZMIENNE ..................................................................................................13
ROZDZIAŁ II . MATERIAŁY PÓŁPRZEWODNIKOWE ........................................................................15
2.1. MODEL PASMOWY ...........................................................................................................................15
2.2. PÓŁPRZEWODNIK SAMOISTNY.....................................................................................................16
2.3. PÓŁPRZEWODNIK TYPU N I TYPU P ..............................................................................................18
ROZDZIAŁ III . PÓŁPRZEWODNIKOWE ELEMENTY BIERNE ........................................................21
3.1. TERMISTOR ........................................................................................................................................21
3.2. WARYSTORY .....................................................................................................................................22
ROZDZIAŁ IV. ZŁ ġ CZE P-N ......................................................................................................................24
4.1. WARSTWA ZAPOROWA W ZŁ ġ CZU P - N . MODEL PASMOWY ZŁ ġ CZA.................................24
4.2. POLARYZACJA ZŁ ġ CZA P - N W KIERUNKU PRZEWODZENIA. ................................................26
4.3. POLARYZACJA ZŁ ġ CZA P - N W KIERUNKU ZAPOROWYM. .....................................................28
4.4. ZJAWISKO TUNELOWE....................................................................................................................30
ROZDZIAŁ V . DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE....................................................................................32
5.1. DIODY PROSTOWNICZE ..................................................................................................................34
5.2. DIODY STABILIZACYJNE (STABILITRONY) – DIODY ZENERA ..............................................36
5.3. DIODY POJEMNO ĺ CIOWE ...............................................................................................................37
5.4. DIODY PRZEŁ ġ CZAJ ġ CE ................................................................................................................39
5.5. DIODA TUNELOWA ..........................................................................................................................40
ROZDZIAŁ VI. TRANZYSTORY BIPOLARNE ........................................................................................42
6.1. PODZIAŁ TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH. .............................................................................43
6.2. ZASADA DZIAŁANIA TRANZYSTORA. ........................................................................................43
6.3. UKŁADY PRACY TRANZYSTORA. ................................................................................................46
6.4. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA .................................................................47
6.4.1. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA PRACUJ ġ CEGO W
UKŁADZIE OB . .....................................................................................................................................48
6.4.2. CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA PRACUJ ġ CEGO W UKŁADZIE
OE . ...........................................................................................................................................................49
6.5. STAN PRACY I PARAMETRY TRANZYSTORA. ...........................................................................50
6.6. SCHEMATY ZAST Ħ PCZE TRANZYSTORA ...................................................................................52
ROZDZIAŁ VII . TRANZYSTORY POLOWE – JFET ..............................................................................54
7.1. TRANZYSTORY POLOWE ZŁ ġ CZOWE – JFET. ...........................................................................55
7.2. ZASADA DZIAŁANIA TRANZYSTORA POLOWEGO JFET.........................................................55
7.3. PARAMETRY I CHARAKTERYSTYKI TRANZYSTORA POLOWEGO JEFT. ............................56
7.4 SCHEMAT ZAST Ħ PCZY TRANZYSTORA ZŁ ġ CZOWEGO. .........................................................58
7.5. TRANZYSTORY Z IZOLOWAN ġ BRAMK ġ MOSFET..................................................................60
4
7.5.1. ZASADA DZIAŁANIA TRANZYSTORA MIS ( MOS ). .......................................................... 60
7.6.CHARAKTERYSTYKI TRANZYSTORÓW MOSFET...................................................................... 62
ROZDZIAŁ VIII . ELEKTRONICZNE ELEMENTY PRZEŁ ġ CZAJ ġ CE ............................................ 64
8.1. TRANZYSTOR JEDNOZŁ ġ CZOWY................................................................................................ 64
8.2. DYNISTOR.......................................................................................................................................... 67
8.3. DIAK .................................................................................................................................................... 68
8.4. TYRYSTOR ......................................................................................................................................... 69
8.5. TRIAK.................................................................................................................................................. 70
ROZDZIAŁ IX . ELEMENTY OPTOELEKTRONICZNE........................................................................ 72
9.1. DIODA ELEKTROLUMINESCENCYJNA........................................................................................ 72
9.1.1. WŁA ĺ CIWO ĺ CI OPTYCZNE I ELEKTRYCZNE DIODY LED ......................................... 75
9.2. FOTOREZYSTOR ............................................................................................................................... 77
9.3. FOTODIODA....................................................................................................................................... 79
9.4. FOTOTRANZYSTOR ......................................................................................................................... 81
9.5. FOTOTYRYSTOR............................................................................................................................... 84
9.6. TRANSOPTORY ................................................................................................................................. 85
ROZDZIAŁ X . WZMACNIACZE................................................................................................................ 89
10.1. PODSTAWOWE UKŁADY WZMACNIAJ ġ CE ............................................................................. 91
10.2. UKŁAD O WSPÓLNYM EMITERZE WE ....................................................................................... 92
10.3. UKŁAD O WSPÓLNYM KOLEKTORZE WC ................................................................................ 95
10.4. UKŁAD O WSPÓLNEJ BAZIE WB ................................................................................................. 96
10.5. SPRZ Ħņ ENIE ZWROTNE WE WZMACNIACZACH .................................................................... 97
10.6. WZMACNIACZE OPERACYJNE.................................................................................................. 100
10.7. WZMACNIACZ ODWRACAJ ġ CY ............................................................................................... 103
10.8. WZMACNIACZ NIEODWRACAJ ġ CY ........................................................................................ 105
10.9. WTÓRNIK NAPI Ħ CIOWY ............................................................................................................. 106
10.10. WZMACNIACZ ODEJMUJ ġ CY.................................................................................................. 106
10.11. WZMACNIACZ SUMUJ ġ CY ...................................................................................................... 108
10.12. WZMACNIACZ CAŁKUJ ġ CY – INTEGRATOR....................................................................... 109
10.13. WZMACNIACZ RÓ ņ NICZKUJ ġ CY........................................................................................... 112
10.14. KONWERTER PR ġ D – NAPI Ħ CIE ............................................................................................. 113
10.15. PRZESUWNIK FAZY ................................................................................................................... 114
ROZDZIAŁ XI . GENERATORY. .............................................................................................................. 116
11.1. GENERATORY NAPI Ħ CIA SINUSOIDALNEGO........................................................................ 116
11.2. WZMACNIACZ JAKO GENERATOR. WARUNKI GENERACJI............................................... 117
11.3. PARAMETRY GENERATORÓW PRZEBIEGU SINUSOIDALNEGO ....................................... 118
11.4. GENERATOR LC ZE SPRZ Ħņ ENIEM ZWROTNYM.................................................................. 119
11.5. GENERATOR MEISSNERA .......................................................................................................... 119
11.6. GENERATOR Z MOSTKIEM WIENA .......................................................................................... 120
11.7. GENERATOR RC Z PRZESUWNIKIEM FAZY ........................................................................... 123
ROZDZIAŁ XII . MODULACJA I DEMODULACJA.............................................................................. 127
12.1. MODULACJA AMPLITUDY ......................................................................................................... 128
12.1.1. MODULACJA STUPROCENTOWA I PRZEMODULOWANIE ..................................... 130
12.2. MODULATORY AMPLITUDY ..................................................................................................... 134
12.3. MODULACJA CZ Ħ STOTLIWO ĺ CI .............................................................................................. 135
12.4. MODULATORY CZ Ħ STOTLIWO ĺ CI ( FM ) ................................................................................. 139
12.5. DEMODULACJA ............................................................................................................................ 140
ROZDZIAŁ XIII . UKŁADY ZASILAJ ġ CE ............................................................................................. 143
13.1. PROSTOWNIKI............................................................................................................................... 144
13.2. PROSTOWNIK JEDNOPOŁÓWKOWY........................................................................................ 145
13.3. PROSTOWNIK DWUPOŁÓWKOWY ........................................................................................... 146
13.4. DOBÓR DIOD PROSTOWNICZYCH STOSOWANYCH W PROSTOWNIKACH. ................... 148
13.5. PROSTOWNIK TYRYSTOROWY ................................................................................................ 150
13.6. STABILIZATORY........................................................................................................................... 150
5
13.7. STABILIZATOR Z DIOD ġ ZENERA ............................................................................................152
13.8. STABILIZATOR ZE SPRZ Ħņ ENIEM ZWROTNYM ....................................................................155
13.9. STABILIZATOR TRANZYSTOROWY .........................................................................................156
13.10. ZABEZPIECZENIA STABILIZATORÓW ...................................................................................159
ROZDZIAŁ XIV. PRZETWORNIKI ANALOGOWO-CYFROWE I CYFROWO- ANALOGOWE. 162
14.1. PRZETWORNIKI C/A ......................................................................................................................162
14.2. PRZETWORNIKI A/C ......................................................................................................................166
14.3. PODSTAWOWE CZŁONY PRZETWORNIKÓW .........................................................................167
BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................................................169
6
7

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