FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE SVEUČILIŠTA U ZAGREBU Katedra za strojarsku automatiku Essert, Grilec, Žilić, Maletić: ELEKTROTEHIKA Modelarske i laboratorijske vježbe Zagreb, 2016.
Modelarska vježba I. 1.1. Energija kondenzatora i prijelazna pojava a) Izrazite energiju nabijenog kondenzatora i navedite jedinice za pojedine veličine:... b) Shema prikazuje spoj za provjeru energije W nabijenog kondenzatora. Kad je preklopka S u položaju 1 kondenzator kapaciteta C nabija se preko otpora R iz izvora napona E. Prebacivanjem preklopke u položaj 2 kondenzator se izbija preko žarulje. Zadano je E=12 V; C=10 mf; R=100 Ω. Izračunajte energiju nabijenog kondenzatora: W=... c) Koliko puta se promijeni energija nabijenog kondenzatora ako mu se priključeni napon dvostruko smanji?... d) Izračunajte vremensku konstantu kruga nabijanja kondenzatora: τ =... Kako bi se izračunala vremenska konstanta kruga izbijanja?... 2
WEB simulacija električnih krugova Otvorite internetski preglednik i upišite adresu http://www.falstad.com/circuit/. Na padajućem meniju odaberite Circuit / Blank Circuit da otvorite novi prozor, a ako želite bijelu podlogu otiđite na Options / White Background. Za crtanje elemenata može se koristaći padajući meni Draw te odabir elementa, dok se neki osnovni elementi mogu puno brže crtati jednostavnim pritiskom na odgovarajućeg slova na tastaturi i povlačenjem mišem po prozoru za crtanje. Tako za crtanje: istosmjernog naponskog izvora pritisnuti slovo v (eng. voltage) na tastaturi žice tj. vodiča pritisnuti slovo w (eng. wire) na tastaturi otpornika pritisnuti slovo r (eng. resistance) na tastaturi kondenzatora pritisnuti slovo c (eng. capacitor) na tastaturi zavojnice pritisnuti slovo L (eng. inductance) na tastaturi sklopke pritisnuti slovo s (eng. switch) na tastaturi dvopoložajne sklopke ritisnuti slovo S (eng. SPDT switch) na tastaturi uzemljenje pritisnuti slovo g (eng. ground) na tastaturi te povući mišem po prozoru za crtanje. Dodatne opcije za nacrtani strujni: Za vidljivost napona na naponskom izvoru možete koristiti Draw / Outputs And Labels / Add Analog Output. Desnim klikom miša i odabirom Edit možete postavljati vrijednosti elemenata (ili dvostrukim klikom miša na prikaz elementa). Vremenski odziv napona/struje možete pratiti na diagramina koji se nalaze ispod električnog kruga (dijagrami se prikažu nakon pritiska desnim klikom miša i odabirom Edit / View in Scope). Skala za povećanje do 500mV/div dobije se višestrukim ponavljanjem odabira desnog klika na dijagram i odabirom Speed1/2x ili za smanjenje odabirom Speed2x. 3
Zadatak za simuliranje: Strujni krug nabijanja i izbijanja kondenzatora Strujni krug nabijanja i izbijanja kondenzatora dobije se od elemenata 12 V istosmjernog izvora, 100 Ω otpornika i 10 mf kondenzatora, te dvopoložajne (SPDT switch) sklopke i žarulje (Draw / Outputs And Labels / Add Lamp). Žarulje ima specifikacije 5W / 12 V, a vrijeme zagrijavanja (Warmup Time) i hlađenja (Cooldown Time) stavite na nulu. Zadaci: 1. Promatrajte vremensku promjenu napona i struje na kondenzatoru pri nabijanju te izbijanju kondenzatora. Komentirajte: 2. Koliko dugo treba da se kondenzator nabije i izbije. Koliko vremenskih konstanti. Promijenite vrijednost otpornika na 1 kω. Promatrajte vrijeme nabijanja. Komentirajte: 3. Promatrajte struju kroz žaruljicu i promjenu intenziteta svjetla na njoj. Smanjite snagu žaruljice na 0.5 W i promatrajte struju izbijanja nabijenog kondenzatora preko žaruljice. Komentirajte: 4
1.2. a) Istosmjerni strujni krug Za spoj na slici izračunajte tražene veličine struja i napona: VS =12 V R1 =R2 =R3 = 470 Ω b) I1=... V1=... I2=... V2=... I3=... V3=... Pomoću izračunatih veličina dokažite da u spoju vrijede Kirchhoffovi zakoni: I KIRCHHOFFOV ZAKON:... II KIRCHHOFFOV ZAKON:... c) Izračunajte sve struje i napone ako se u spoju izvede jedna od slijedećih promjena: - dvostruko se poveća napon napajanja VS,... - odspoji se otpornik R3,... - otporniku R1 doda se paralelno otpornik R1 iste vrijednosti otpora.... d) Napišite jednažbe strujnog kruga u matričnom obliku i izračunajte ih ručno ili Matlab (Scilab) programom. 5
Zadatak za simuliranje: Istosmjerni strujni krug Strujni krug za istosmjernu analizu dobije se od elemenata 12 V istosmjernog izvora te tri 470 Ω otpornika. Zadaci: 1. Iscrtajte valne oblike napona i struje na svakom otporniku. Komentirajte: 2. Dvostruko povećajte napon izvora i analizirajte napona i struje otpornika. Komentirajte: 3. Odspojite jedan od paralelnih otpornika. Komentirajte: 6
1.3. Izmjenični strujni krug a) Izračunajte sljedeće veličine (preko SciLab ili Matlab programa ili kalkulatora) (na kalkulatorima koristite funkcije R P i P R, odnosno xy r θ): X =X L 90 o =jx L Z1 =Z 1 β 1 =R1 + Z L =R 1 +R L + X L= L = X L =2p fl =R1 +R L +jx L=......................... [ k Ω ] Im ( Z1 ) X Z1= ( R 1 +RL ) 2 +X 2L, β1 =arctg =arctg L R+R L Re ( Z1 ) X ZL =Z L β L =RL +jx L....................... [ k Ω ], β L =arctg L RL X C =X C -90o =- jx C Z2 =Z 2 β 2 =R 2 + X C = =R 2 jx C =..................... [ k Ω ] 1 XC= 2p fc Im X C ( Z2 ) Z 2 = R22 +X 2C, β 2 =arctg =arctg R2 Re ( Z2 ) V =V γ ( neka γ =0 o ) V V γ V I1= = = γ β 1 =I 1 α I1=...................... [ ma ] Z 1 Z 1 β 1 Z 1 V V γ V I2= = = γ β 2 =I 2 α I2=..................... [ ma ] Z 2 Z 2 β 2 Z 2 I =I 1 + I 2 =I 1 cos α I1 +I 2 cos α I2 +ji 1 sin α I1 +ji 2 sin α I2 =I cos α+ji sin α= I sin α I1 +I 2 sin α I2 I α=......................... [ ma ], α=arctg 1 I 1 cos α I1 +I 2 cos α I2 I= ( I 1 cos α I1 +I 2 cos α I2 ) 2 + ( I 1 sin α I1 +I 2 sin α I2 ) 2 7
V R1 =R 1 I 1 =R 1 I 1 α I1=.......................... [ V ] V ZL = Z L I 1 =Z L β L I 1 α I1 =........................... [ V ] V R2 =R 2 I 2 =R 2 I 2 α I2=............................ [ V ] V C = X C I 2 =X C -90o I 2 α I2=............................... [ V ] b) U mjerilu skicirajte i označite trokute impedancije te vektorski dijagram napona i struja. 8
Zadatak za simuliranje: Izmjenični strujni krug Strujni krug za izmjeničnu analizu dobije se od izvora izmjeničnog napona efektivne vrijednosti 15 V i frekvencije 50 Hz, tri otpornika (2.2 kω, 3.9 kω, 4.7 kω), jedne zavojnice (9.23 H) te jednog kondenzatora (330 nf). Zadaci: 1. Iscrtajte valne oblike napona i struje za otpornike 2.2 kω i 4.7 kω te zavojnicu i kondenzator. Analizirajte fazne pomake između napona. Komentirajte: 2. Analiziratjte fazne pomake između struja. Komentirajte: 3. Iscrtajte valne oblike napona i struje izvora. Komentirajte fazne pomake struje izvora u odnosu na struje analizirane u zadatku 2. Komentirajte: 9
Molimo PROČITATI prije dolaska u Laboratorij! 1.4. Nastavne makete Vježbe iz elektrotehnike izvode studenti samostalno, korištenjem nastavnih maketa (prema slici). Svaka laboratorijska vježba sastoji se od dvije tematske jedinice. Nastavna maketa sastoji se od okvira sa izvorom napajanja, prednje ploče s poljem priključaka i priključcima napajanja, te tiskane pločice (modula) koja pripada određenoj tematskoj jedinici. Napajanje pločice izvodi se spajanjem odgovarajućih priključaka na pločici i istoznačnih priključaka napajanja na desnom kraju prednje ploče (+5 V na +5 V, 0V na 0V itd.). Uobičajeno je koristiti žice određenih boja za određene polaritete napona: crvena boja za pozitivne napone, plava za negativne i crna za potencijal nula. 1.5. Mjerni instrumenti Mjerni rezultati očitavaju se na odgovarajućim instrumentima. Za očitavanje napona, struja i otpora koriste se univerzalni instrumenti (s kazaljkom ili digitalni) koji moraju biti postavljeni za određeni način rada (mjerenje napona, struje ili otpora, istosmjerne ili izmjenične veličine). Način rada određen je postavljanjem odgovarajućih preklopnika za željeni način rada i spajanjem priključnih žica u priključnice instrumenta predviđene za taj način rada. Pri priključivanju obavezno treba voditi računa o polaritetu mjerne veličine i izboru istosmjernog ili izmjeničnog mjernog područja. Mjerno područje postavlja se preklopnikom područja. Izabrano područje mora uvijek biti veće od mjerene veličine da se izbjegne oštećenje instrumenta. Napon se mjeri spajanjem voltmetra između točaka čija nas razlika potencijala zanima (paralelno trošilu ili izvoru). Struja se mjeri uključenjem 10
ampermetra serijski u strujni krug, dok se otpor mjeri na izoliranim komponentama u beznaponskom stanju. Na instrumentima s kazaljkom često postoji samo jedna skala za više strujnih i naponskih mjernih područja. Da bi dobili rezultat mjerenja na takvom instrumentu moramo očitanje sa skale pomnožiti s faktorom tog mjernog područja koji mjerno podrucje iznosi F=. Kod instrumenata s više skala uputno je koristiti se onom puniopseg skale koja na izabranom mjernom području daje najjednostavniji faktor F. Kako veći otkloni daju točnije rezultate, najbolje je izabrati mjerno područje tako da očitanje bude između 1/2 i punog otklona. Izmjenične veličine često se očitavaju sa posebne skale označene crvenom bojom. Za promatranje vremenskih tokova funkcija koristit će se osciloskopi koji se priključuju na mjernu točku koju želimo promatrati. U većini slučajeva instrumenti će biti unaprijed namješteni na odgovarajući način rada i područje tako da promjene neće biti potrebne. S izuzetkom prve vježbe, promjene na instrumentima obavljati će demonstrator. 1.6. Redoslijed izvođenja vježbe Radi urednog i sigurnog odvijanja laboratorijske vježbe student treba: a) Priprema - Prije dolaska na vježbu student treba proučiti i upoznati odgovarajuću teoriju, proučiti teme dotične vježbe i unaprijed samostalno riješiti postavljene zadatke za tu vježbu. Asistent pregledava dobivene rezultate na početku vježbe. b) Spajanje - Usporediti spoj i simbole u električnoj shemi sa vezama, komponentama i instrumentima u realnosti. Spojiti napajanje pločice pomoću kratkih žica odgovarajućih boja (izvor mora biti isključen!). Ugraditi komponente koje nedostaju i spojiti mjerne instrumente vodeći računa o polaritetu napona, načinu rada i mjernom opsegu. c) Provjera - Provjeriti kompletan spoj, polaritete svih napona, elektrolitskih kondenzatora, instrumenata, orijentaciju dioda i slično. Pozvati demonstratora da uključi izvor napajanja. 11
d) Očitavanje mjernih rezultata - Izvodi se prema planu odgovarajuće vježbe. Ako je potrebno bilo kakvo prespajanje u toku vježbe obavezno prethodno isključiti izvor. Usporediti mjerne rezultate s izračunatima. e) Isključiti izvor i dovesti maketu u početno stanje. f) Na kraju vježbe asistent pregledava rezultate i provjerava znanje. 1.7. Sigurnosne mjere Napajanje sklopova koji su predmet vježbe izvodi se naponima koji su manji od 24 V i prema tome bezopasni. Studenti se trebaju pridržavati slijedećih sigurnosnih mjera: Ne dirati ništa osim sklopova na prednjoj ploči makete i to samo onda kada je prekidač izvora u isključenom položaju. Sva spajanja i promjene izvoditi u beznaponskom stanju, dodirujući samo izolirane dijelove. Pomoćni uređaji (osciloskopi, izvori i slično) napajaju se iz napona 220 V pa je za bilo kakvu intervenciju na tim instrumentima potrebno pozvati asistenta. Strogo se držati plana izvođenja vježbe. Na prvoj vježbi student potpisuje da je proučio ove upute i da će se pridržavati sigurnosnih mjera. Slika osciloskopa: 12
2. LABORATORIJSKA VJEŽBA I. 2.1. Nabijanje kondenzatora i prijelazne pojave a) Nacrtajte spoj komponenti u polju priključaka prema shemi iz pripreme A.1. b): Priključci izvora su +12 V i 0 V. Ne uključujte izvor napajanja! Elektrolitski kondenzator mora se spojiti prema označenom polaritetu (opasnost eksplozije!). Očitajte kapacitet i maksimalni napon s kondenzatora: C=..., Vmax=... Usporedite očitani Vmax i napon izvora E. Smije li se taj kondenzator koristiti u ovom pokusu i zašto?... Sklopku S realizirajte žicom kojoj je jedan kraj stalno spojen s pozitivnim polom kondenzatora (priključak 3), a drugi kraj premještat će se po potrebi na priključke 1 ili 2. Prvotno je postavite u položaj 1. Otpor ima iznos 100 Ω. 13
b) Pozovite voditelja vježbi da pregleda spoj. Nakon njegovog odobrenja uključite napajanje (E = 12 V). Poslije 10 sekundi (nabijanje kondenzatora) prebacite sklopku u položaj 2. Vratite sklopku u položaj 1 i nakon 10 sekundi opet prebacite u položaj 2. Što opažate?... Skraćujte trajanje nabijanja na 6, 3, 1 sekundu. Što opažate?... Usporedite vremenske konstante kruga nabijanja i kruga izbijanja kondenzatora. c) Postupak nabijanja i izbijanja ponovite uz niži napon napajanja premještanjem priključka +12 V na +5 V. Što opažate?... d) Izračunajte vrijeme potrebno da se kondenzator u spoju nabije na 95% napona izvora. 2.2. Istosmjerni strujni krug a) Na modul pločici spojeni su elementi prema slici iz pripreme 1.2. a) 14
Struje se mjere ovako: odspojite kratkospojnik (K1, K2 ili K3), na njegovo mjesto spojite ampermetar s (+) stezaljkom na dolazeći tok struje, serijski u strujni krug, na ampermetru namjestite najveće mjerno područje, uključite napajanje i očitajte rezultat (u slučaju malih vrijednosti koje je teško očitati, smanjite područje), poslije mjerenja vratite kratkospojnik. Naponi se mjere ovako: voltmetar spojite paralelno elementu na kojem mjerite napon s (+) stezaljkom voltmetra prema točki višeg potencijala (pozitivnom polu izvora), na voltmetru namjestite najveće mjerno područje, uključite napajanje i očitajte rezultat (u slučaju malih vrijednosti koje je teško očitati, smanjite područje). Instrumenti su već podešeni na najpogodnije mjerno područje. Pozovite demonstratora da pregleda spoj. Nakon njegovog dopuštenja uključite izvor i izmjerite slijedeće veličine: I1a=... V1a=... I2a=... V2a=... I3a=...... V3a=... Usporedite izmjerene vrijednosti napona i struja s izračunatim. Pomoću Ohmovog zakona iz izmjerenih napona i struja izračunajte stvarne vrijednosti otpora: R1= R2= R3= Poklapaju li se izmjereni iznosi otpora s onima iz pripreme? Zašto? b) Odspojite otpornik R3 i izmjerite slijedeće veličine: I1b=... V1b=... I2b=... V2b=... Zašto se vrijednosti struja i napona razlikuju od onih izmjerenih u a)? c) Vratite R3 na mjesto, a onda otporniku R1 priključite paralelno novi otpornik R1. Izmjerite: I1 =... V1 =... I2 =... V2 =... Na temelju izmjerenog izračunajte otpor Rp paralelne kombinacije R1 i R1. 15
Rp=... d) Na osnovu stvarne vrijednosti R1 (iz mjerenja a)) i izračunatog Rp (iz c)), izračunajte stvarnu vrijednost dodanog R1 : R1 =... 2.3. Izmjenični strujni krug a) Spojite napajanje pločice na istosmjerni napon (E = 12 V). Izmjerite struju I2. (Pozor! Ampermetar na istosmjerno područje!) 16
I2 =-------------- Komentirajte rezultat:------------------------------------------- b) Spojite izmjenični izvor (VS = 15 V) i izmjerite izmjenične veličine: I =---------------- I1 =------------------------ I2 =--------------------------- VR1 =------------ VL =----------------------- VS =--------------------------- VR2 =------------ VC =----------------------- Usporedite dobivene rezultate s izračunatim. c) Provjerite Kirchoffove zakone u izmjeničnom strujnom krugu. I KIRCHHOFFOV ZAKON:-------------------------------------------II KIRCHHOFFOV ZAKON:------------------------------------------- d) Korištenjem izmjerenih veličina nacrtajte u mjerilu vektorski dijagram napona i struja, koristeći fazne kuteve izračunate u pripremi: 17
MODELARSKA VJEŽBA II. 3.1. Poluvodička dioda kao ispravljač a) Nacrtajte naponsko-strujne karakteristike idealne diode i realne silicijske diode. b) Idealna dioda može djelovati kao idealna sklopka. Obrazložite to. c) Pri stalnoj struji 500 ma kolika se energija oslobađa u obliku topline za 5 sati na realnoj diodi čiju ste karakteristiku nacrtali? d) Koliki je iznos zaporne struje u karakteristici realne diode koju ste nacrtali, pri zapornom naponu iznosa 25 V? Označite tu vrijednost točkom u karakteristici. 18
A ~ K + 15 V~ C R T 470 Ω e) Na spoju jednofaznog poluvalnog ispravljača prema shemi ucrtajte mogući smjer struje i polaritet ispravljenog napona na omskom trošilu otpora RT. Izračunajte maksimalnu i srednju vrijednost napona na trošilu ako je kondenzator odspojen. VTmax= VTsred = f) Skicirajte oblik napona na trošilu vt =f(t) bez i sa kondenzatorom. Crtkano označite pripadne srednje vrijednosti. Da li se uključenjem kondenzatora povećava srednja vrijednost struje kroz trošilo i zašto? 19
Zadatak za simuliranje: Dioda kao ispravljač Strujni krug za diodnog ispravljača dobije se spojem izmjeničnog izvora efektivne vrijednosti 15 V, 50 Hz sa serijskim spojem diode i paralele kondenzatora i otpornika. Kondenzator je elektrolitski (u falstadu Capacitor (polarized), veliko slovo C na tastaturi), kapaciteta 100 µf, dok otpornik ima iznos otpora 10 Ω. Zadaci: 1. Odspojite kondenzator iz kruga. Iscrtajte valne oblike napona i struje izvora, diode i izlaznog otpornika. Komentirajte: 2. Vratite kondenzator (100 µf). Promatrajte razlike u snimanim valnim oblicima. Komentirajte: 3. Povećajte kapacitet kondenzatora na 10 mf. Promatrajte razlike u valnim oblicima. Komentirajte: 20
3.2. Bipolarni tranzistor Zadatak za simuliranje: Tranzistor kao sklopka U izborniku Circuits->Transistors odaberite krug pod nazivom NPN Transistor. Applet će generirati model NPN tranzistora s mogućnošću podešavanja napona baze i kolektora sliderom s desne strane ekrana. Desnim klikom na element tranzistora odaberite opciju View in Scope te potom desnim klikom na generirani koordinatni sustav odaberite opciju Show Vce vs. Ic. Vaš zadatak je skicirati karakteristiku promatranog tranzistora tako da promatrate ovisnost napona kolektora i struje kolektora za različite iznose napona baze. Trebali biste dobiti karakteristiku sličnu dolje prikazanoj. Vašu karakteristiku s karakterističnim iznosima struja i napona nacrtajte u nastavku: 21
3.2.1. Naponsko pojačalo model sa zavisnim izvorom a) Pojačalo se može prikazati modelom četveropola koji posjeduje ulazni otpor Rin te na izlazu upravljani izvor i izlazni otpor Rout. AV je faktor naponskog pojačanja pojačala jednak koeficijentu zavisnog izvora na slici. Na ulaz pojačala spaja se realni naponski izvor kojeg čini idealni izvor VS i serijski otpor RS. Izlaz pojačala opterećuje se otporom tereta RL na kojem se mjeri napon Vo. Neka pojačanje sklopa bude g =Vo/VS. b) izvedite izraz za pojačanje sklopa g: c) koliko treba biti pojačanje pojačala AV da bi se ostvarilo pojačanje sklopa g. 22
3.2.2. Pojačalo s tranzistorom a) Napišite izraze za VCE = f(ic) i IB =f(rb) za spoj prema gornjoj slici: VCE = IB = b) Ucrtajte radni pravac preko karakteristike tranzistora uz vrijednosti sa sheme. c) Izračunajte RB da radna točka bude u sredini radnog pravca. d) Označite na radnom pravcu točke u kojima tranzistor radi kao sklopka (A zasićenje, B zapiranje). Kolike bi bile potrebne granične vrijednosti otpora RB za ostvarenje pojedine točke? 23
Zadatak za simuliranje: Tranzistor kao pojačalo (NPN transistor commom emitter amplifier) Modelirajte u Falstadu sklop prema slici. Ulazni i izlazni kondenzatori su kapaciteta 10 µf, otpor baze je 180 kω, otpor kolektorske grane iznosi 10 kω. Naponski izvor je izmjeničan frekvencije 1 khz, iznosa 5 mv efektivne vrijednosti. Zadaci: 1. Iscrtajte valne oblike ulaznog izmjeničnog izvora i izlaznog napona (iza kondenzatora na kolektoru). Komentirajte: 2. Izračunajte naponsko pojačanje sklopa (pojačanje je omjer ulaznog i izlaznog napona). 3. Iscrtajte karakteristiku tranzistora u Falstadu. Komentirajte: 24
3.3. Računsko (operacijsko) pojačalo a) Napišite izraze koji definiraju matematski model računskog pojačala i navedite glavne namjene računskog pojačala: b) Sumator prema shemi zbraja trenutne vrijednosti analognih naponskih signala. c) Napišite izraz za ovisnost izlaznog o ulaznim naponima vizl = d) Ako se na ulaz 1 priključi sinusni napon frekvencije 50 Hz i efektivnog iznosa 15 V, a na ulaz 2 istosmjerni napon -12 V konstantnog iznosa, izračunajte Vizl =f(vul1, Vul2, t) i prikažite ga grafički. Vizl = e) Za integrator na slici izračunajte i nacrtajte vizl =f(t) ako je ulazni napon konstantan i iznosi +5 V. 25
Račun: 26
Zadatak za simuliranje: Operacijsko pojačalo kao sumator i integrator Nacrtajte krug s operacijskim pojačalom prema slici. Ulazni izmjenični napon ima efektivnu vrijednosti 15 V, drugi ulazni napon je istosmjerni napona -12V, ulazni otpornici su po 10 kω, a otpornik u povratnoj grani iznosi 3.3 kω. Zadaci: 1. Iscrtajte valne oblike ulaznog i izlaznog napona. Komentirajte: 2. Umjesto otpornika u povratnoj grani spojite kondenzator kapaciteta 220 nf. Prvi ulaz odposjite, a na drugi ulaz dovedite pravokutni napon (Input and Sources -> Square Wave Source) amplitude 5 V, frekvencije 100 Hz. Iscrtajte valni oblik izlaznog napona. Komentirajte: 27
LABORATORIJSKA VJEŽBA II. 4.1. Poluvodička dioda kao ispravljač A ~ K + 15 V~ C R T 470 Ω a) Prema shemi poluvalnog ispravljača spojite elemente na polje priključaka makete kako sugerira slika ispod. Pazite na priključke diode (katoda označena prstenom) i na polaritet elektrolitskog kondenzatora! b) Priključite napon 15 V~ i snimite oscilograme napona na trošilu (VT) najprije bez, a onda s priključenim kondenzatorom C. Prespojite osciloskop na anodu i katodu diode (masa na katodu) i snimite VD bez kondenzatora i s priključenim kondenzatorom. 28
c) Objasnite zašto naponsko opterećenje diode raste kod priključivanja kondenzatora? Koristite prikaz u pripremi 3.1.f) i snimljeni oblik VD. d) Za slučaj bez kondenzatora izračunajte maksimalni napon na diodi i usporedite ga s izmjerenim. Vdmax = 4.2. Bipolarni tranzistor a) Fotoelektrični relej je primjer spoja u kojemu se tranzistor koristi kao sklopka.tranzistor pojačava struju baze IB koja bitno ovisi o otporu fotootpornika (LDR smanjuje svoj otpor kad je izložen jačoj rasvjeti E u luksima), te kolektorskom strujom pobuđuje ili ne pobuđuje zavojnicu releja koji preko svojih kontakata upravlja jakim trošilom (ovdje je to žarulja Ž). Uključite napon i prekrivajte fotootpornik rukom. Promatrajte što se događa. Upišite strelicama u tablice promjena slijed uzroka i posljedica koji objašnjava zašto žarulja zasvjetli. Izračunajte maksimalnu moguću struju kolektora te struju baze potrebnu za privlačenje (relej s otporom 350 Ω privlači pri struji 50 ma). 29
ICmax= IBp= _ b) Pojačalo malog izmjeničnog signala prikazuje shema. Spojite generator sinusne funkcije s frekvencijom 1 khz na ulaz pojačala, a izmjenični voltmetar s područjem 20 V najprije na izlaz pojačala prema shemi: Povećavajte ulazni napon od nule dok izlazni ne dosegne 2 V. Premjestite voltmetar na ulaz, promijenite područje na 20 mv i očitajte ulazni napon. Izračunajte naponsko pojačanje: AV Vizl Vul AV db 20 log 30 Vizl Vul
c) Objasnite pojačanje grafičkom konstrukcijom na slici. Očitajte vrijednost kolektorskog otpora RC, izračunajte potrebne vrijednosti i označite mjerilo na apscisi i ordinati dijagrama. 4.3. Računsko pojačalo a) Spojite računsko pojačalo kao sumator prema shemi iz pripreme 3.3.e): Posebnu pozornost pridajte priključivanju pojedinih napona. Uključite izvor. Dobiveni oscilogram mora odgovarati izrazu iz pripreme 3.3. e): 31
b) Isključite R3 =3.3 kω i uključite R3=10 kω. Komentirajte razliku: _ c) Formirajte integrator tako da umjesto R3 spojite kondenzator. Na ulaz 2 dovedite pravokutni napon 5 V, 100 Hz iz generatora funkcija i promatrajte dobiveni izlazni oblik. (Ulaz 1 odspojite!). Po potrebi centrirajte napon generatora pomoću kontrole DC OFFSET na generatoru funkcija. Precrtajte oscilogram izlaznog napona. Prespojite osciloskop na ulaz i precrtajte oscilogram ulaznog napona: 32
d) Objasnite dobiveni oscilogram pomoću rezultata dobivenog iz točke 3.3.h) pripreme: 33