NAMJENA, SADRŽAJ I KONCEPCIJA UDŽBENIKA

Transcript

1 NMJEN, SDRŽJ I KONCEPCIJ UDŽENIK NMJEN UDŽENIK Udžbenik ELEKTRONIČKI SKLOPOVI namijenjen je poučavanjz predmea ELEKTRONIČKI SKLOPOVI koji je u nasavnim planovima i programima obrazovanja za zanimanja elekroehničar (izborni blok ), ehničar za elekrosrojarsvo, ehničar za elekroenergeik zrakoplovni ehničar IRE, elekromehaničar i elekromoner, zaim predmea ELEKTRONIČKE KOMPONENETE koji je u nasavnim planovima i programima obrazovanja za zanimanja elekromehaničar, elekroinsalaer i auoelekričar e predmea ELEKTRONIK koji je u nasavnim planovima i ehničar za finomehaniku, indusrijski finomehaničar, finomehaničar i urar. Zasupljenos predmea u obveznom dijelu plana i programa i najmanji broj sai koje se osvaruje prakičnim radom u laboraoriju pokazuje ablica 1, ablica 2 i ablica 3. Tablica 1. Zasupljenos predmea ELEKTRONIČKI SKLOPOVI u okvirnim obrazovnim programima Zanimanje Razred Ukupno sai u jednu Najmanji broj sai u jednu za lab. vježbe Ukupno sai u godini Najmanji broj sai lab. vježbi u godini elekroehničar (-izborni ) , ehničar za elekrosrojarsvo () , ehničar za elekroenergeiku () , zrakoplovni ehničar IRE () 3. / ,5 70/64 18/16 elekromoner () 2 2 0, elekromehaničar () 2 2 0, elekomunikacijski moner () 2 2 0, Tablica 2. Zasupljenos predmea ELEKTRONIČKE KOMPONENETE u okvirnim obrazovnim programima Zanimanje Razred Ukupno sai u jednu Najmanji broj sai u jednu za lab. vježbe Ukupno sai u godini Najmanji broj sai lab. vježbi u godini elekromehaničar (C) 3. 1, elekroinsalaer (C) 3. 1, auoelekričar (C) 3. 1, Tablica 3. Zasupljenos predmea ELEKTRONIK u okvirnim obrazovnim programima za zanimanja Zanimanje Razred Ukupno sai u jednu Najmanji broj sai u jednu za lab. vježbe Ukupno sai u godini Najmanji broj sai lab. vježbi u godini ehničar za finomehaniku () indusrijski finomehaničar () finomehaničar, urar (C) ,

2 Udžbenik se, osim oga, može rabii zbornoj nasavi. Prema nasavnim planovima i okvirnim obrazovnim programima za spomenua zanimanja izborna nasava iz elekroničkih sklopova može se izvodii ako da se obvezni fond sai predmea ELEKTRONIČKI SKLOPOVI poveća ili nasavom posebnih predmea kao šo je NLOGNI I DIGITLNI SKLOPOVI ili drugi na prijedlog samih škola. Udžbenik se akođer kože rabii u nasavi predmea TEHNOLOGIJ ZNIMNJ koji je zasupljen u programu naukovanja za zanimanja elekromehaničar, elekroinsalaer i auoelekričar po dvojnom susavu obrazovanja za dio koji se odnosi na elekroničke komponene, analogne i digialne elekroničke sklopove. SDRŽJ UDŽENIK Građa udžbenika podijeljena je u 15 poglavlja, a pojedina poglavlja podijeljena su na 2-4 popoglavlja: 1. Elekronika u susavima za mjerenje, upravljanje i zašiređaja i posrojenja 2. Sklopovi s diodama 2.1. Svojsva dioda 2.2. Ispravljački sklopovi 2.3. Diodni ograničavači i resauraori 2.4. Zenerova dioda 3. Osnovni sklopovi s bipolarnim ranzisorima 3.1. Svojsva bipolarnih ranzisora 2.2. Osnovni spojevi pojačala s bipolarnim ranzisorima 2.3. ipolarni ranzisor kao sklopka ranzisorima 4. Osnovni sklopovi s unipolarnim ranzisorima 4.1. Spojni ranzisori s efekom polja 4.2. Tranzisori s efekom polja i izoliranim zasunom 4.3. Osnovni spojevi pojačala s unipolarnim ranzisorima 4.4. Unipolarni ranzisor kao sklopka 5. Pojačala 5.1. Darlingonov spoj 5.2. Diferencijsko pojačalo 5.3. Pojačala snage 6. Operacijsko pojačalo 6.1. Osnovna svojsva operacijskoga pojačala 6.2. Sklopovi s operacijskim pojačalom 7. Oscilaori 7.1. RC oscilaori 7.2. LC oscilaori 8. Sabilizaor napona 8.1. Sabilizaori napona i sruje s ranzisorima 8.2. Inegrirane izvedbe sabilizaora 9. Sklopovi s irisorima i jednospojnim ranzisorom 9.1. Tirisori 9.2. Jednospojni ranzisor 10. Opoelekronički elemeni 10.1 Foodeekori Svijeleće diode Foovezni elemeni 11. Osnovni digialni sklopovi nalogni i digialni sklopovi Osnovni logički sklopovi Skupine inegriranih logičkih sklopova 12. Mulivibraori u digialnoj elekronici isabilni mulivibraori Monosabilni mulivibraori sabilni mulivibraori Vremenski sklop 13. Regisri, brojila i memorije 13. Regisri rojila Memorije 14. Složeni logički sklopovi Sklopovi za kodiranje i dekodiranje Upravljački sklopovi pokazivača Sklopovi za mulipleksiranje i demulipleksiranje Programirljive digialne komponene 15. Digialno upravljanje D i D prevorba Osnovna organizacija i način rada mikroračunala Dodaak ) Označivanje opornika ) Označivanje kondenzaora C) Normirane vrijednosi opora opornika i kapaciea kondenzaora D) Označivanje elekroničkih poluvodičkih komponenaa E) Izvodi iz vorničkih podaaka za poluvodičke elekroničke komponene F) Pribor i insrumeni za laboraorijske vježbe Kazalo Lieraura 2

3 Svako poglavlje udžbenika uz opis izvedbe, rada, svojsava i primjene pojedinih sklopova sadrži pregled ključnih pojmova, zadake za prakičan laboraorijski rad i pianja i zadake za ponavljanje i provjeru znanja. Na kraju je udžbenika dodaak, popis lieraure i kazalo. U dodaku su: označivanje opornika i kondenzaora, normirane vrijednosi opora opornika i kapaciea kondenzaora, označivanje poluvodičkih komponenaa, izvodi iz vorničkih podaaka za elekroničke komponene porebni za izvođenje predviđenih laboraorijskih vježbi. Zbog cjeloviosi eksa, na počeku 1., 2., 3., 9. i 10. poglavlja ukrako su opisana svojsva elekroničkih elemenaa bez dealjnije fizikalne analize budući da je o sadržaj predmea ELEKTROTEHNIČKI MTERIJLI I KOMPONENTE. KONCEPCIJ UDŽENIK Opis rada i svojsava sklopova dan je kao prikaz ispiivanja i mjerenja (pokusa) obavljenih na svarnim sklopovima u laboraorijli s pomoću simulacijskog računalnoga programa Elecronics Workbench kojim raspolažu elekroehničke škole. Soga se zlaganju gradiva uporebljavaju simboli elemenaa i komponenaa prema programu Elecronics Workbench. Ovakav prisup omogućava nasavniku da svako izlaganje poprai pokazivanjem djelovanja sklopa čime će učeniku učinii izlaganje bližim i prihvaljivijim. Pri umačenju gradiva naglasak je na fizikalnoj slici rada i svojsava sklopova. Maemaički apara sveden je na najmanju porebnu mjeru; uporebljava se kad je neophodno za samo fizikalno razumijevanje svojsava i rada sklopova ili za neposrednu prakičnu primjenu. Pianja i zadaci za laboraorijske vježbe sasoje se od pripremnoga dijela, prakičnoga dijela i dijela za zaključke. Pianja i zadaci iz pripremnoga dijela služe za sjecanje i obnavljanje neophodnog znanja i prikupljanje podaaka koji su porebni prije prisupa izvođenju vježbe. Taj dio reba izradii prije dolaska na rad u laboraorij. Prakični dio, j. zadaci za neposredan prakičan rad u laboraoriju (spojie, izmjerie, prikažie rezulae, izračunaje na emeljzmjerenih vrijednosi), sasoji se od većega broja pokusa šo omogućuje nasavnikndividualan prisup svakome pojedinome učeniku. Odabir pokusa unuar pojedine vježbe ovisi s jedne srane o sadržaj opsegu proučavanja elekroničkih sklopova u svakom od spomenuih programa za zanimanja, odnosno s druge srane o mogućnosima, zalaganj napredovanjčenika. Odabirom pokusa reba omogućii svakom učeniku svladavanje emeljnih sadržaja svakoga područja unuar nasavnog predmea. Učenicima koji pokazuju veće mogućnosi i želje reba omogućii izvođenje svih pokusa kojima se proširuju emeljna znanja. Pianja i zadaci za ponavljanje i provjeru znanja raže izvođenje odgovarajućih zaključaka na emelju opažanja, izmjerenih ili računski dobivenih vrijednosi, odnosno rješavanje zadaaka na osnovi gradiva izloženoga džbeniku e znanja i iskusva sečenoga laboraorijskim vježbama. RJEŠENJ ZDTK Z PONVLJNJE I PROVJERU ZNNJ 2. SKLOPOVI S DIODM 2.a) Dioda je propusno polarizirana I D =(12-0,7)V/3k =3,77m U D =0,7V U R1 =1k 3,77m=3,77V U R2 =2k 3,77m=7,54V 2.b) Dioda je zaporno polarizirana I D =0 U D =12V U R1 = 0 U R2 =0 7. C=24V 2/0,5V 50Hz 1000 =1360 F 8. Dioda u krakom spoju 9. Dioda u prekidu 10. C=24V 2/0,5V 100Hz 1000 =680 F 11. Ni jedna 12. Dioda D2 u prekidu 3

4 13. a) 3. OSNOVNI SKLOPOVI S IPOLRNIM TRNZISTORIM V (5+U D )V 12. 0,1-0,3V 18. U i =12V 4,5k /(1,5+4,5)k =9V 13.b) (==1/div) 19. Tranzisor u prekidu (E ili CE) 20. Tranzisor u krakom spoju (CE ili C) 4. OSNOVNI SKLOPOVI S UNIPOLRNIM TRNZISTORIM 15. 5V (==1/div) 14.a) 12V 14.b) 0,1V 14.c) 12V 5. POJČL 17. (4V+U D ) (2V+U D ) (==5V/div) 20. Na pojačalu na slici 5.26.a posoji samo jedan izvor napona napajanja ako da će se 12V s oga izvora dijelii na oba ranzisora, pa je moguće dobii manji hod izlaznoga signala bez izobličenja u odnosu na pojačalo sa slike 5.26.b s dva napona napajanja OPERCIJSK POJČL 7. u = 150k /10k = ,7V 6,8V (==1/div) 18. Iz vorničkih podaaka je U Z1N4731 =4,7V i U Z1N4736 =6,8V. Vršna vrijednos sruje kroz diode za vrijeme poziivne poluperiode priključenoga sinusoidnoga napona je I zmax = 2(10 4,7 0,6)V/1k =6,65m, a za vrijeme negaivne poluperiode I zmax = 2(10 6,8 0,6)V/1k = 3,68m, šo je manje od dopušenih vrijednosi sruja za e diode prema vorničkim podacima. (0,2ms/d, =1V/d, =5V/d) 9. u = 1+150k /10k =16 4

5 l1 l2 = 1V z (0,5ms/d, ==2V/d) 18. 2V 12. (0,2ms/d, =1V/d, =5V/d) = 2 (0,2ms/d, ==1V/d) T=10ms (2ms/d, =2V/d, =200mV/d) (0,2ms/d, ==1V/d) T/ ,5V T=10ms (2ms/d, =2V/d, =200mV/d) 15. 7,5V l1 T=0,5ms (0,1ms/d, ==5V/d) l2 24. z (0,5ms/d, ==2V/d) T/4 T (0,1ms/d, ==5V/d) 5

6 27. 2V 32.a) U 1 = 2 27/(10+27)+9,7 10/(10+27)=1,16V U 2 = 2 27/(10+27) 9,7 10/(10+27)= 4,08V U iz U i + = 9,7V U 2 = 4,08V U 1 =1,16V U ul U i = 9,7V 28. U iz 12V (0,2ms/d, ==5V/d) 2V 32.b) U 1 = 0 27/(10+27)+9,7 10/(10+27)=2,62V U 2 = 0 27/(10+27) 9,7 10/(10+27)= 2,62V U iz U i + = 9,7V U ul U 2 = 2,62V U 1 =2,62V U ul 12V 29. U i = 9,7V kHz 2V 34. U 1 (0,2ms/d, ==5V/d) 30. U iz 12V U 2 2V (0,05ms/d, =5V/d, =2V/d) 12V 31.a) U 1 = 2(10+27)/27+9,7 10/27= 0,85V U 2 = 2(10+27)/27 9,7 10/27= 6,33V U iz U i + = 9,7V U ul 35. 8kHz 36. U 2 = 6,33V U 1 = 0,85V U i = 9,7V U ul U 1 U 2 31.b) U 1 = 0(10+27)/27+9,7 10/27= 3,59V U 2 = 0(10+27)/27 9,7 10/27= 3,59V U iz U i + =9,7V U 2 = 3,59V U i = 9,7V U 1 =3,59V U ul 7. OSCILTORI (0,2ms/d, =5V/d, =2V/d) 13. T 1 = ln(9,7+0,5 9,7)/(9,7 0,5 9,7) = 543,81 s T 2 = ln(9,7+0,5 9,7)/(9,7 0,5 9,7) = 543,81 s f = 1/(543, , )= 566,11Hz 6

7 Prema rješenju zadaka 7. za sklop sa slike R min =3,3k i R max =750 k = 0,56-0,75 pa je srednja vrijednos 0,65 u C T 1 T 2 T (0,5ms/d, ==5V/d) 15. T 1 = ln(9,1+0,5 0,6)/(9,1 0,5 9,1) = 359,16 s T 2 = ln(0,6+0,5 9,1)/(0,6 0,5 0,6) = 1407,27 s f = 1/(359, , )= 566,11Hz 16. T 1 T 2 T (0,5ms/d, ==5V/d) 18. f = (1/ F) ( / ) = 8,25kHz u C 8. STILIZTORI NPON I STRUJE 2. U iz = U Z U E1 U E2 = 5,6 0,7 0,7 = 4,2 V 5. R S = 0.7/0.5 = 1,4 Ω 6. Za ranzisor 2N2222 je I cmax = 0,8. I S = (2 U D U E )/R s < I cmax R smin = (2 U D U E )/I S = (2 0,7 0,7)/0,8 = 0,875Ω = 1kΩ U i = U ref (1+R 2 /R 1 ) +I DJ R 2 9=1,25(1+R 2 /R 1 ) R 2 R 1 =1,25R 2 /7, R 2 Za R 2 =1kΩ R 1 =162Ω. 9. SKLOPOVI S TIRISTORIM I JEDNOSPOJNIM TRNZISTORIM 7. Za ranzisor 2N2646 =0,75 I P =5m, U P =U U D =15V 0,75+0,7 šo je približno 15 0,75V R < (U U P )/I P = 15(1 0,75)/ =0,75M. R > (U U V ) /I V = (15 2)/ = 3,25k. T min = 3, ln [1/(1 0,65)]=34,64 s f= 1/34,64 s=28868hz T max = ln [1/(1-0,65)]=7873,67 s f= 1/7873,67 s=127hz 9. T=T 1 = ln1/(1 0,655)=248,6 s u 2 15V T 15V I OPTOELEKTRONIČKI ELEMENTI 1. Kada je fooopornik neosvijeljen, njegov opor je vrlo velik pa je sruja I nedovoljna da ranzisor provede. Soga je ranzisor u zapiranju pa je napon na izlazu sklopke jednak naponu napajanja 12V. Kad je fooopornik osvijeljen, njegov opor je mali pa se poveća sruja I, a s njom i napon U E e će ranzisor provesi, odnosno prijeći u zasićenje pa je na izlazu napon U CEzas. 3. Kada je foodioda neosvijeljena, djeluje kao ovorena sklopka pa eče sruja baze kroz opornik 100k. Tranzisor je u zasićenju pa djeluje kao uključena sklopka. Kad je foodioda osvijeljena, posaje vodljiva e ranzisor ne dobiva porebnu sruju baze i prelazi u sanje zapiranja, j. djeluje kao isključena sklopka. 4. Kada je ranzisor neosvijeljen, bi će u sanju zapiranja pa je izlazni napon prakično, jer nema sruje kroz opornik 1,5k. Kad se ranzisor osvijeli, ranzisor prelazi u područje zasićenja pa će napon na izlazu bii jednak padu napona na opornik iznosi će 11,7V. 5. Svijeleća dioda u sklopu sa slike svijeli će kad je ranzisor u području zasićenja (uključena sklopka) šo će bii ako je na ulaz priključen odgovarajući napon (5V). 6. R=(5V 2V 0,3V)/10m=270 7

8 7. Da bi svijeleća dioda svijelila, mora bii propusna polarizirana kako bi kroz nju mogla eći sruja. To će bii moguće ako je ranzisor u zapiranju R=(5V 2V)/10m= OSNOVNI DIGITLNI SKLOPOVI a) b) F , odnosno X C 19. C Sklopovi 74S00 i 74LS00 razlikuju se po vrijednosima ulazne sruje sanja niske razine IIL, izlazne sruje sanja niske razine, brzini rada i urošku snage. Vrijednos sruja I IL i I OL e uroška snage P D su većih vrijednosi za sklop 74S00 ali je manje kašnjenje, odnosno veća brzina rada. 32. Sklopovi 74S02 i 74LS02 razlikuju se po vrijednosima ulazne sruje sanja niske razine I IL, izlazne sruje sanja niske razine I OL, brzini rada i rošku snage. Vrijednosi sruja I IL i I OL e uroška snage P D veće su za sklop 74S02 ali je manje kašnjenje, odnosno veća brzina rada. 8

9 33. Sklop 7400 je sklop NI skupine TTL sandardne izvedbe s izlaznim ranzisorom kao kolekorskim oporom. Sklop 7401 je sklop s zv. ovorenim kolekorom kojemu se kolekorski opor dodaje izvana. 36. Sklopovi 74HC00 i 74HCT00 razlikuju se po dopušenima vrijednosima napona napajanja, dopušenim vrijednosima ulaznih napona sanja niske razine U IL i ulaznome naponu sanja visoke razine U IH. Te su vrijednosi za sklop 74HCT00 niže, a napon napajanja je 5V. Za sklop 74HC00 e su vrijednosi napona više, a napon napajanja može bii u rasponu 2-6V. 37. Sklopovi 74C00 i 74CT00 razlikuju se po dopušenima vrijednosima napona napajanja, dopušenim vrijednosima ulaznih napona sanja niske razine U IL i ulaznome naponu sanja visoke razine U IH. Te su vrijednosi za sklop 74CT00 niže, a napon napajanja je 5V. Za sklop 74C00 e su vrijednosi napona više, a napon napajanja može bii u rasponu 2-6V. 12. MULTIVIRTORI U DIGITLNOJ ELEKTRONICI S R Q Q 0* 0* 1* 1* Q 0 Q 0 * nedopušena sanje na ulazima, nesabilna sanja na izlazu Ul 6. 2kHz 7. T=0,69*22*10 3 *33*10 9 =0,5ms 8. u Q2 T =0,5ms (0,02ms/d ==5V/div) 9. Napon na izlazu Q2 za vrijeme sabilnoga sanja smanji će se s 9V na 6V: U i = 9V 2k /(1+2)k =6V. Zbog oga će se smanjii rajanje kvazisabilnoga sanja s 0,5ms na 0,36ms: T = F ln(9+6 0,3 0,7)/(9 0,5) = ln1,65 = ,5 = 0,36ms. 10. T P = 0, F = 228,7 s 11. a) Q b) T=1ms T P =0,23ms Iz Q T u =0,2ms 5. Ul T P =0,23ms T i =2T u =0,4ms 12. T P = k F(1+700 /15000 ) = 0, F = 1584 s = 1,58ms Iz (0,5ms/div, ==2V/div) 9

10 13. a) 19. T ul =1/10-3 =1ms, T P = 0,775ms (prema zadaku 18.). u Ul Tu=2ms Q u Iz T P =1,58ms b) T u =1ms Tp T=1ms Tp = 0,775ms Q 14. f=1/0,69( , F , F)=9,83kHz 15. T 1 =0, , F=33,4 s T 2 =0, , F=71,3 s 20. T P1 = 0,639( ) F = 651,42μs T P2 =0, F =325,71μs f = 1/(651,42μs+325,71μs) = 1025Hz 21. T P1 = 651,42μs i T P2 =325,71μs (prema zadaku 20.) u Iz u Q2 T p1 T p2 T p1=652ms T p2=325ms T 1 T 2 T (0,02ms/d, 2V/div) 16. Napon na izlazu Q2, kad je aj ranzisor nevodljiv (kvazisabilno sanje T 2 ), smanji će se na 4V: U Q2 =6V 2k /(1+2)k =4V. Zbog smanjenoga napona na izlazu Q2, smanji će se rajanje kvazisabilnoga sanja T 1 s 33,4 s na 23,8 s pa će se povećai frekvencija asabila s 9,83kHz na 10,51kHz: T 2 = , F ln2= , F 0,69 = 71,3 s T 1 = , F ln[(6+4 0,3 0,7)V/(6 0,5)V] = , F ln1,63 = , F 0,49 =23,8 s f=1/(71,3+23,8)ms=10,51khz. 13. REGISTRI, ROJIL I MEMORIJE Iz Ul 18. T P = 1,1 47kΩ 15nF = 775, s = 0,775ms Ul 10

11 Ul ** x8b = 1024x8b = 8192b = 1K = 8Kb 10. Svijele svi segmeni. 11. D S 0 =0 i S 1 =1 X 5 X 4 X 3 X 2 X 1 X SLOŽENI LOGIČKI SKLOPOVI =1 i 1 = X 3 X 2 X 1 X 0 4. *

12 15. DIGITLNO UPRVLJNJE 2. U R =1/(2 8 1)=39,2mV 6. U iz = 5V(136/2 8 ) = 2,65625V 7. U iz = 5V(136/2 8 ) = 2,65625V 3. U iz =25mV 153 = 3,825V * Zadaak 4. u poglavlju 14. Složeni logički sklopovi (sranica 192.) zdanjima udžbenika iz i godine posavljen s pogreškom na slici Ispravna slika je: Slika Logička shema sklopa uz zadaak 4 ** Zadaak 6. u poglavlju 14. Složeni logički sklopovi (sranica 192.) zdanjima udžbenika iz i godine posavljen s pogreškom u ablici Ispravna ablica je: Tablica Tablica sanja sklopa uz zadaak 6 Ulazi Izlazi X 5 X 4 X 3 X 2 X 1 X