ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ. Σ.Δ. Φωτόπουλος 1/24. ΘΕΩΡΙΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ και ΣΗΜΑΤΩΝ

Transcript

1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ 1/24

2 βασικά μεγέθη φορτίο ρεύμα τάση ενέργεια ισχύς 2/24

3 ορισμοί στοιχείο κκλώματος είναι το μαθηματικό μοντέλο ενός πραγματικού στοιχείο πο έχει δύο ακροδέκτες- δίπολο. Χαρακτηρίζεται από την σχέση ρεύματος- τάσης Στοιχείο + - 3/24

4 ορισμοί - σνέχεια Ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο στιγμιαίος ρθμός ροής θετικού φορτίο q Μονάδα ρεύματος είναι το 1 Ampere Σχηματικά παριστάνεται με ένα βέλος = dq dt - 4/24

5 ορισμοί - σνέχεια ηλεκτρικό δναμικό (τάση) στος ακροδέκτες ενός στοιχείο ορίζομε το πηλίκο το έργο W πο απαιτείται για τη μετακίνηση θετικού φορτίο q από τον ένα ακροδέκτη στον άλλο, δια το φορτίο ατού. = w q σμβολισμός E χψ= Eχ-Eψ 5/24

6 ορισμοί - σνέχεια Καταναλισκόμενη ισχύς P = dw dt = dw dq dq dt = ορισμός (α) (β) =10A =10A =5V (γ) =-5V (δ) α) p= β) p= γ)p=- (5) 10 = -50 δ) p=(-5) 10= -50 w ενεργά και παθητικά στοιχεία 6/24

7 ορισμοί - σνέχεια αντιστάτης αντίσταση Νόμος το Ohm γραμμικός χρονικά αμετάβλητος ορισμός + - = R =G R = 1 G αντίσταση Ω αγωγιμότητα S 7/24

8 ισχύς σε αντίσταση p== R= 2 2 R παθητικό στοιχείο 8/24

9 ορισμοί - σνέχεια δίοδος ορισμός-χαρακτηριστική σμβολισμός 9/24

10 ορισμοί - σνέχεια πκνωτής -capactor ορισμός =C d dt C χωρητικότητα το πκνωτή ----Farad (F) Εάν ο πκνωτής αποτελείται από δύο επιφάνειες (οπλισμούς) εμβαδού Α πο απέχον απόσταση d, και περιέχον λικό διηλεκτρικής σταθεράς ε τότε η χωρητικότητα είναι: C=ε A/d 10/24

11 πκνωτής - σνέχεια Δύο θεμελιώδεις ιδιότητες: =C d dt 1. η τάση στα άκρα το πκνωτή σαν σνάρτηση είναι σνεχής 2. γιά σνεχείς τάσεις (DC) ο πκνωτής είναι ανοικτό κύκλωμα 11/24

12 πκνωτής - σνέχεια ισχύς p==c d dt ενέργεια W(t)-W(t )= C[ (t)- (t )] o 2 o W(t o )=(t o )=0 1 W(t)= 2C 2 στοιχείο αποθήκεσης εξομοίωση απωλειών 12/24

13 ορισμοί - σνέχεια Επαγωγός (nductor) μήκος διατομή + - Σπείρες πρήνας ορισμός =L d dt L είναι η επαγωγή --- Henry (H). 13/24

14 επαγωγός - σνέχεια Δύο θεμελιώδεις ιδιότητες: =L d dt 1. τάση στος ακροδέκτες πάρχει μόνον όταν πάρχει μη μηδενική μεταβολή ρεύματος (d/dt 0). 2. απότομη μεταβολή το ρεύματος (ασνέχεια) δεν είναι δνατή διότι θα απαιτείτο εφαρμογή άπειρης τάσεως ( d/dt ) 14/24

15 επαγωγός - σνέχεια ισχύς p==l d dt ενέργεια W(t) W(t o ) t t o pdt 1 2 L 2 (t) 2 (t o ) W(t o )=(t o )=0 W = 1 2 L 2 στοιχείο αποθήκεσης εξομοίωση απωλειών 15/24

16 ορισμοί - σνέχεια Ιδανικές ανεξάρτητες πηγές τάσεως V (α) ( β) (γ) Iδανική ανεξάρτητη πηγή τάσεως (ΙΑΠΤ) 16/24

17 Ιδανικές ανεξάρτητες πηγές ρεύματος ( α ) ( β) ( γ ) Ιδανική ανεξάρτητη πηγή ρεύματος (ΙΑΠΡ) 17/24

18 εξαρτημένες πηγές =Α x ή (α) (β) =Αι x =Αι x =Α x Εξαρτημένες πηγές α) ρεύματος β) τάσεως 18/24

19 Σύνθετα στοιχεία κκλωμάτων Τρανσίστορ επιδράσεως πεδίο - FET D G D G (α) S S (β) α)σμβολισμός β)κύκλωμα 19/24

20 Σύνθετα στοιχεία κκλωμάτων - σνέχεια τελεστικός ενισχτής ΤΕ ορισμός ο = Α( 1 2 )? 1 2 ο Σμβολισμός - πραγματικό στοιχείο - Αρίθμηση των ακροδεκτών 20/24

21 Τελεστικός ενισχτής - σνέχεια μοντελοποίηση 1 2 ο 1 Μοντελοποίηση το ΤΕ με αντιστάσεις εισόδο, εξόδο και πεπερασμένη ενίσχση 2 R x R o A ( 1-2 ) ο Aπλοποιημένo μοντέλο το ΤΕ με αντίσταση εισόδο =, αντίσταση εξόδο =0 και ενίσχση Α= 1 2 R = R o =0 A ο 21/24

22 Τελεστικός ενισχτής-σνέχεια τελικά Η αντίσταση εισόδο R είναι άπειρη Η αντίσταση εξόδο R o είναι μηδενική Η ενίσχση Α τείνει στο άπειρο Τι σνεπάγονται?? 1 2 ο πλασματική γή Δηλ. 1 = 2 Απόδειξη ή ο = Α( ) ο Α 10 ο /24

23 Τελεστικός ενισχτής -σνέχεια ΤΕ «ακολοθητής τάσεως» ο = s από την «πλασματική γή» ο = - = + = s Να ξαναεπαναλάβομε.. Α (πεπερασμένο μεγάλης τιμής) Η τάση ο είναι : ο =A( s ο ) ο =Α/(Α+1) s πχ. εάν Α 10 5 ο =10 5 /( ) s s ο = s s ο 23/24

24 Τελεστικός ενισχτής -σνέχεια 1 ο Τελικά πως χειριζόμαστε ένα ΤΕ σα στοιχείο κκλώματος?? 2 1 = 2 R n =, =0 ο =Ιδανική ΠΤ 24/24