online kép - Fájl  tubefájl feltöltés file feltöltés - adja hozzá a fájlokat onlinefedezze fel a legújabb online dokumentumokKapcsolat
  
 

Letöltheto dokumentumok, programok, törvények, tervezetek, javaslatok, egyéb hasznos információk, receptek - Fájl kiterjesztések - fajltube.com

Online dokumentumok - kep
  
felso sarok kategória jobb felso sarok
 

Biológia állatok Fizikai Földrajz Kémia Matematika Növénytan Számítógépes
Filozófia
Gazdaság
Gyógyszer
Irodalom
Menedzsment
Receptek
Vegyes

 
bal also sarok   jobb also sarok
felso sarok   jobb felso sarok
 




































 
bal also sarok   jobb also sarok

EGYENÁRAMÚ (DC) ÁRAMKÖRÖK

fizikai





felso sarok

egyéb tételek

jobb felso sarok
 
Fizika II, Hõtan: vizsgatételek
A SZIMMETRIA MATEMATIKAI FOGALMÁNAK TÖRTÉNETE
LEVÉL NEWTONNAK
KIHÍVÁSOK
A TALÁLMÁNY TOVÁBBI SORSA
AZ ÉLŐVILÁG ÉS AZ EMBERI TECHNOLÓGIA KÖZÖS VONÁSAI
AZ "ÖRÖKMOZGÓ"
A MAYER-FÉLE VÍZAUTÓ
VÁLTÓÁRAMÚ (AC) ÁRAMKÖRÖK
A CURIE-ELV
 
bal also sarok   jobb also sarok

Egyenáramú (DC) áramkörök

Villamosságtani alapfogalmak

Fizikai mennyiségek: feszültség U[V], áramerősség I[A], töltés[C].

Áramkör: olyan vezető, zárt hurkok együttese, ahol áram kering(het).

Áramköri elemek: feszültségforrás(ok), kapcsoló(k), fogyasztó(k) és ezek kombinációi.



Áramköri struktúrák: soros, párhuzamos kapcsolás, hidak.

Áramkörök osztályozása: analóg, digitális; egyenáramú, váltóáramú.

Áramköri szabályok:
Kirchhoff I. (csomóponti törvény): a töltésmegmaradás törvénye miatt a nem elágazó áramkörök bármely pontjában az áramerősség ugyanakkora; elágazásnál az elágazásba befolyó áramok összege és a kifolyó áramok összege egyenlő.
Kirchhoff II. (huroktörvény): az energia­megmaradás törvénye értelmében bármely hurok mentén a feszültség­esések összege zérus.

Mérés: feszültséget párhuzamosan, áramot sorosan mérünk.

Feszültségforrás: elem, tápegység, stb. Nagyfrekvenciás átalakítás szerepe.

Kapcsoló: mechanikus, elektro­mecha­nikus (mágneskapcsoló, relé), elektro­nikus.

Földelés szerepe: referenciapont, élet­védelem.


Alapalkatrészek

Ellenállások:

Ellenállás definíciója

Az ellenálláson időben állandó U feszültség hatására időben állandó áram folyik át. (A ábra.) Ha az I(U) összefüggés lineáris (B ábra, b) akkor az R=U/I feszültségfüggetlen hányadost ellenállásnak nevezzük; melynek egysége 1 Ohm. A nemlineáris I(U) össze­függésű áramköri elemek (B ábra, a és c) az Rint(U)=U/I integrális és a Rdiff(U)=dU/dI differenciális ellenállással jellemzhetők..

Ellenállások eredője:

Soros kapcsolás:

Re=R1+R2

Funkció: feszültségosztó

Párhuzamos kapcsolás:

1/Re=1/R1+1/R2

Funkció: sönt

Hídkapcsolás

A híd két átellenes pontjára U1 feszültséget kapcsolunk, a két másik pont között U2=U1*[R4/(R3+R4)- R2/(R1+R2)] feszültség mérhető.


A hídkapcsolás előnye: ha a mérendő mennyiség (pl. megvilágítás vagy hőmérséklet változása) csak az R1 ellenállást (R1 =R0+ dR) változtatja meg, akkor célszerűen azonos ellenállásokat választva (legyen R2 =R3 =R4 =R0),


U2=-U1*dR/2R0, vagyis U2 az eltéréssel arányos.

Felhasználás: hőmérsékletmérés (R1 Pt ellenálláshőmérő), fényintenzitás mérése (R1 fényellenállás), erő-, nyomaték-, tömegmérés (R1 nyúlásmérő bélyeg, erőmérő cella, mérlegcella), nyomásmérés (R1 szilicium­membrán), mágneses tér mérése (R1 magnetorezisztív elem), stb.

Ellenállások specifikálása: érték, teljesítmény, pontosság szerint;

változtatható ellenállások: potencio­méter, trimmelő potenciométer;

nemlineáris ellenállás, VCR (voltage controlled resistor);

hőmérsékletfüggő, fényfüggő, stb. ellenállások.


Kondenzátorok:

specifikálásuk: érték, max. feszültség, veszteség szerint;

energiatárolás vagy jw karakterisztika.


Félvezető alapalkatrészek

Diódák

Dióda: igen aszimmetrikus karakterisztika, fő funkció: egyenirányítás




Zener-dióda: záróirányú letörés UZ-nél, fő funkció: stabil feszültség beállítása


Fotodióda: a záróirányú áram a megvilá­gítással arányos


LED: nyitóirányú áram hatására világít


Optocsatoló (LED+fotodióda): galvanikus összeköttetés nélküli kapcsolat

Tranzisztorok: erősítőként vagy kapcsolóelemként működnek:

Triac és tirisztor: kapcsolóként használjuk, teljesítményszabályozás lehetséges alkalmazásukkal


Műveleti erősítők

Tulajdonságok



A műveleti erősítők olyan, integrált áramkör­ként gyártott erősítők, amelyekkel a hozzá­csatolt alkatrészek jellegétől függően a bemenetre kapcsolt Ube feszültség és a kimeneten megjelenő Uki feszültségszintek között különböző matematikai műveleteknek megfelelő, pl. az Uki = -k*Ube, vagy Uki = òUbedt kapcsolatok valósíthatók meg.

A műveleti erősítők kivezetései:(A ábra):

Tápfeszültség bemenetek

A + jelű nem invertáló, és a - jelű invertáló bemenetek.

Kimenet

A műveleti erősítők szokásos rajzjele a B ábra szerinti (a tápfeszültségeket és a 0 vonalat nem tüntetjük fel).

A műveleti erősítők kivezetései a következő tulajdonságuak:

Tápfeszültség bemenetek: a műveleti erősítők ún. kettős tápfeszültséggel működnek, melyet két, sorba kapcsolt feszültségforrás (tápegység) állít elő. Ezek közös pontja lesz a készülék 0 potenciálú pontja (e pontot ill. feszültséget "közös" potenciálnak nevezik; a készülékek e pontját szokás földelni). A tápegységek másik két pontja a +Ut ill. -Ut . Ut típustól függően 3..22 V; tipikus érték 15 V.

Bemenetek: a + jelű nem invertáló, és a - jelű invertáló bemenetek. Ezek nagyon nagy ellenállásúak (a bemenő áram típustól függően 10-13..10-7A)

A kimeneten Uki = A * [U+ - U-]

feszültség jelenik meg, ahol A az ún. nyílthurkú erősítés (A>>1, tipikus érték 106). A kimenet kis ellenállású, 1 mA (teljesítmény­fokozattal épített műveleti erősítő akár 100 mA..10 A) áramot képes kiadni.

A műveleti erősítők alkalmazásakor (általában negatív) visszacsatolást, azaz a kimenet és a bemenet közötti összeköttetést alkalmazunk.

Negatív visszacsatolás: kapcsolat a kimenet és az invertáló bemenet között. Ilyen kell a "normális" üzemmódokhoz.

Pozitív visszacsatolás: kapcsolat a kimenet és a neminvertáló bemenet között. Hatására a kimenet "kiül" vagy az erősítő oszcillál (a kimeneten periodikusan változó feszültség jelenik meg).


Szabályok

Az ideális műveleti erősítő úgy működik, hogy:

1. szabály: A bemeneteken át be az erősítőbe áram nem folyik;

szabály: A kimeneten Uki = A * [ U+ - U- ] feszültség (A®¥) jelenik meg, mely értelemszerűen nem lehet nagyobb a tápfeszültségnél. Emiatt, hacsak a kimenet nincs kiült állapotban, a két bemenet (gyakorlatilag) azonos potenciálon van.


Jellegzetes kapcsolások

Komparátor

Egyszerű alkalmazás: a komparátor

a: A kimenet feszültsége, Uki

Uki +Ut ha U+ > U-, ill.

Uki -Ut ha U+ < U-.

b: Egyszerű alkalmazás digitális elektronikai célokra, 5V-os Zener-dióda felhasználásával:

Uki +5V (high) ha Ube < 0 ill.

Uki 0 V (low) ha Ube > 0.


Feszültségkövető, I.

Egyszerű alkalmazás: a feszültségkövető.

Minthogy a negatív visszacsatolás miatt

U- = Uki, ezért

Uki = A * ( U+ - U- ) = A * ( U+ - Uki )

ahonnan átrendezéssel azt kapjuk, hogy

Uki = U+ * A / (1+A).

Minthogy A®¥ Uki = U+ = Ube.

A feszültségkövető fő szerepe, hogy nem terhel­hető feszültségforrások feszültségét terhelhetővé alakítja át..




Feszültségkövető, II.

Terhelhető feszültség előállításának módja, hogy hogy feszültségkövetőt alkalmazunk. A műveleti erősítős kapcsolásoknál alternatív megoldások lehetségesek. Például, stabil feszültség előállításának (egy stabil elem által szolgáltatott E feszültség "lekövetésenek") az ábrán látható két módja van. Mindkét módszer alkalmazásakor Uki = E és az elemen át nem folyik áram (hiszen a bemeneteken át az erősítőbe áram nem folyhat).

Általában ilyen alternatív megoldások közül azt választjuk, amelynél mindkét bemenet földön van (B).


Invertáló erősítő

A csomóponti törvény és az 1. szabály miatt
Ube / R1 = - Uki /
R2 így  Uki = - Ube * R2 / R1.


Megjegyzés: a nem invertáló bemenetet rendszerint egy R1 * R2 / [ R1 + R2 ] ellenálláson keresztül földeljük.


Összegző invertáló

A csomóponti törvény és az 1. szabály miatt
U1/R1 + U2/R2 +...+ Un/Rn = -Uki/Rn
így
Uki = - SUi * [ Rv / Ri ] .

Ha Rv = R1 = R2 = ... = Rn, akkor Uki = - SUi; egyébként Uki a bemenő feszültségek súlyozott összege.



DA konverter:


DA konverzió tipikus technikai megvalósítás összegző erősítővel


Nem invertáló erősítő

A csomóponti törvény miatt és az 1. szabály miatt
(Uki - U-) / R2 = (U- - 0)
/ R2.

A 2. szabály miatt U- = U+, így

Uki = Ube * (R1 + R2) / R1.


A nem invertáló erősítő kimenő feszültsége tehát
Uki = +k*Ube




Kivonó

A csomóponti törvény miatt és az 1. szabály miatt

(Uki - U-) / R2 = (U- - U2) / R1 és

(U1 - U+) / R3 = (U+ - 0) / R4.

A 2. szabály miatt U- = U+ ; a három egyenletből átrendezéssel azt kapjuk, hogy

Uki = +U1 * [ ( 1 + R2/R1) / ( 1 + R3/R4)] -

- U2 * [ R2/R1 ]

Speciális esetek:

ha R1 = R2 és R3 = R4, akkor

Uki = +U1 - U2 (az áramkör egyszerű kivonó áramkör.)

ha R1 = R3 = R4 = R, és R2 = R + d

és U1 = U2 (a bemeneteket össze­kapcsoljuk) akkor Uki = -2 d U1 / R (hídkapcsolás).

Műszererősítő (instrumentációs erősítő)

Uki = k*(U1 - U2) ahol k = 1 + 2*R2 / R1.


Az R1 ellenállás cseréjével a k erősítés pontosan szabályozható, ezért változtatható erősítésű erősítőfokozatokban alkalmazzák.



Áram-feszültség átalakító:


Minthogy a mindkét bemenet föld­potenciálon van, és az Rm mérőellenálláson I*Rm feszültség esik,
Uki = I * Rm


Áramerősség mérésére használjuk.



Logaritmikus erősítő


A diódák exponenciális karakterisztikájúak, vagyis I = k1 * exp(k2U). A neminvertáló bemenet földön van, ezért az invertáló bemenet potenciálja is mindig 0.

Legyen Ube pozitív és elegendően nagy, hogy a visszacsatoló ágban gyakorlatilag csak a felső, nyitóirányban lévő diódán folyjon át lényeges nagyságú I áram. A diódán

I = (0 - Ube) / R1 erősségű áram folyik át, tehát

I = k1 * exp(k2Uki) = (0 -Ube) / R1 vagyis Uki = - k3 * log ( k4 Ube ) .

A visszacsatoló ágban azért van két dióda, hogy pozitív és negatív feszültségek logaritmusát egyaránt lehessen képezni.


Exponenciális erősítő


A diódák exponenciális karakterisztikájúak, vagyis I = k1 * exp(k2U). A neminvertáló bemenet földön van, ezért az invertáló bemenet potenciálja is mindig 0. Legyen Ube pozitív és elegendően nagy, hogy gyakorlatilag csak a felső, nyitóirányban lévő diódán folyjon át lényeges nagyságú I áram. Mindkét bemenet földön van, így a visszacsatoló ágon I = (0 - Uki) / R1, a diódán pedig I = k1 * exp(k2Ube) erősségű áram folyik át. Innen Uki = - k1 R1* exp ( k2 Ube ).

A bemenetnél azért van két dióda, hogy pozitív és negatív feszültségek exponenciálisát egyaránt lehessen képezni.

A logaritmáló és az exponencializáló erősítők összehasonlításával észrevehetjük, hogy ha a visszacsatoló ágban lévő elemet felcseréljük az invertáló bemenethez vezető elemmel akkor az inverz matematikai függvényt állítjuk elő. (Ugyanez a reláció figyelhető meg a differen­ciáló és az integráló erősítők esetében is.)


Analóg szorzó: Két feszültség szorzata a log(U1*U2) = log(U1) + log(U2) azonosság felhasz­nálásával állítható elő: A feszültségeket logaritmáljuk, összeadjuk, majd exponencializáljuk.



: 8187