Pasivní obvodové součástky R,L, C. Ing. Viera Nouzová

Transkript

1 Pasivní obvodové součástky R,L, C Ing. Viera Nouzová

2 Základní pojmy Elektrický obvod vzniká spojením jedné nebo více součástek na zdroj elektrické energie. Obvodové součástky - součástky zapojeny do elektrického obvodu. Z hlediska vodivosti dělíme látky na: 1. vodiče (kovy např: Cu, Ni, Fe) volné částice s el. nábojem- elektrony 2. nevodiče-izolanty ( např: papír, plast, dřevo, guma) elektrony jsou vázány 3. polovodiče ( nejpoužívanější Si, Ge)- vedou za určitých podmínek ( látky mají volné elektrony -, nebo díry+)

3 Lineární prvky elektronických obvodů Rozdělení součástek dle chování: pasivní - rezistory, kondensátory, cívky, diody chovají se jako spotřebič elektrické energie aktivní baterie, fotodiody, tranzistory buď jsou zdroji elektrické energie, nebo se tak chovají Rozdělení součástek dle kmitočtové závislosti: kmitočtově nezávislé - rezistory, diody, tranzistory kmitočtově závislé kondenzátoy, cívky

4 Rozdělení součástek dle závislosti na proudu a napětí dle VA charakteristiky Dle voltampérové charakteristiky: lineární rezistory, cívky a kondenzátory nelineární diody, tranzistory, tyristory Závislost zjistíme zvyšováním napětí na součástce při současném měření proudu součástkou dle zapojení. Vyneseme-li naměřené hodnoty do grafu, získáme VA charakteristiku. Obrázky zdroj: 2

5 Rezistory R[Ω] pasivní elektronické součástky, lineární, kmitočtově nezávislé základní vlastností rezistoru elektrický odpor vyjadřuje velikost odporu (překážky), kterou klade součástka procházejícímu elektrickému proudu schopnost brzdit proud se nazývá elektrický odpor nebo rezistence, značí se R měří se v Ω Definice jednotky odporu 1 Ω (1 ohm): Odpor 1 Ω má vodič kterým při napětí 1V protéká proud 1A. Obr. zdroj: 3 R[Ω]

6 Druhy rezistorů, značky s dvěma vývody: vrstvové uhlíkové, drátové s více vývody: s pevnou odbočkou, s plynule nastavitelnou odbočkou potenciometry Potenciometry slouží k plynulé změně odporu pro získání proměnného napětí na výstupu. Obr. zdroj: 2

7 Rozdělení potenciometrů dle konstrukce posuvné posouvání přímočaré otočné jednoduché velikost odporu je úměrná úhlu otočení reostaty - drátového potenciometru s mohutnější konstrukcí trimry upevňovány na tištěný spoj Obrázky zdroj: 3 - barevné značení odporů proužky, trimry. Specifikace rezistorů: jmenovitý odpor [Ω], zatížitelnost [W], přesnost v [%]

8 Úkoly, otázky 1. Nakreslete obvod střídavého proudu s odporem a umístěte voltmetr a ampérmetr. Nakreslete VA charakteristiku odporu. 2. Jaká je VA charakteristika? 3. Definujte odpor 1 Ω. 4. Čím se měří odpor? 5. Nakreslete značku odporu, označte odpor i veličinu. 6. Mezi jaké součástky patří odpor dle frekvenční závislosti?

9 Kondenzátor -pasivní elektronický prvek - lineární, kmitočtově závislý základní vlastnost je kapacita kondenzátoru C[F] jednotkou 1Farad schopnost udržet elektrický náboj Q[C], nebo také napětí U[V] ideální kondenzátor má nekonečný odpor nepropouští stejnosměrný proud, ale střídavý proud jim prochází přechodem střídavého proudu dochází k fázovému posunu mezi U[V] a I[A] o čtvrt periody nejdřív prochází proud I a pak napětí U

10 Princip kondenzátoru, značka Kondenzátor tvoří dvě elektrody oddělené dielektrikem. Ideální kondenzátor má nekonečný odpor. Značka kondenzátoru C[F], Princip kondentátoru: obr. zdroj: 2, a/ pevný b/ otočný

11 Druhy kondenzátorů, průchod proudu Pevné: keramické s papírovým dielektrikem s plastovou fólií slídové S proměnnou kapacitou: otočné kapacitní trimry - dolaďovací Obrázky zdroj 2,3: - Vlastnosti kondenzátoru, Keramické a svitkové kondenzátory.

12 Použití kondenzátorů v oddělovačích stejnosměrného napětí od střídavého při úpravách charakteristik v rezonančních obvodech filtrech PARAMETRY : jmenovitá kapacita [F] maximální napětí [Umax] izolační odpor [Ω] ztrátový činitel (charakterizuje ztráty energie v kondenzátoru)

13 Cívka -pasivní elektronický prvek - lineární, vlastnost cívky: indukčnost - L kmitočtově závislý jednotka indukčnosti je 1 H (Henry): L[H] čím více závitů cívka obsahuje, tím má větší indukčnost elektricky proud v cívce má setrvačnost - proud se v ni "rozjiždí" nebo "brzdi" podle přiloženého napětí Indukčnost 1 H znamená, že při stálém napětí 1 V vzroste proud o 1 A za 1 s.

14 Konstrukce cívky, značka L[H] Obrázek zdroj 2: Konstrukce cívky DRUHY CÍVEK: bez jádra samonosné, vinuté na kostře závit vedle závitu, křížově vinuté, vinuté na divoko", s jádrem cívky s jádrem mají větší indukčnost tato indukčnost se vysouváním jádra zmenšuje o 5 až 10 %.

15 Vlastnosti cívky průchod střídavého proudu přechodem střídavého proudu dochází k fázovému k posunu mezi U[V] a I[A] o čtvrt periody nejdřív je napětí U pak proud I pro střídavý proud se chová jako zdánlivý odpor

16 POUŽITÍ CÍVEK v transformátorech, v tlumivkách, ve filtrech, v rezonančních obvodech Ideální cívka má nulový odpor. Zdroj obrázků: 2 a 3 měření odporu Rss u cívky, různé druhy cívek Použití cívek

17 Barevné značení u miniaturních součástek se používá barevného kódu, dle kterého se určuje hodnota barevných proužků na součástce údaje jsou uvedeny v tabulce Obrázky a tabulka zdroj: 2 a 4 Ukázky značení, popis,

18 Tabulka - zdroj 4: Barevné značení rezistorů

19 Úkoly, otázky - kondenzátor 1. Nakreslete obvody stejnosměrného a střídavého proudu s kondenzátorem. Kterým obvodem prochází proud? 2. Nakreslete značku kondenzátoru a popište, udejte veličinu. 3. Co je to 1F? 4. Jaká je VA charakteristika? 5. Co prochází dřív U nebo I? 6. Mezi jaké součástky patří kondenzátor dle frekvenční závislosti? 7. Nakreslete princip kondenzátoru a udejte jeho základní vlastnosti. 8. Co je to dielektrikum a k čemu slouží? 9. Kde se používají kondenzátory? 10. Jaký má odpor ideální kondenzátor?

20 Úkoly, otázky - cívka 1. Nakreslete obvody stejnosměrného a střídavého proudu s cívkou. 2. Nakreslete značku cívky, a popište, udejte veličinu. 3. Mezi jaké součástky patří cívka dle frekvenční závislosti? 4. V obvodu cívky se střídavým proudem a napětím dochází k fázovému posunu. Co je dřív U nebo I? 5. Nakreslete konstrukci cívky. 6. Vyjmenujte alespoň 2 vlastnosti a 2 použití cívek v obvodech. 7. Jaký má odpor ideální cívka?

21 PLOŠNÝ SPOJ - deska plošných spojů DPS název se v používá pro mechanické připevnění a současně pro elektrické propojení elektronických součástek součástky jsou propojeny vodivými cestami vytvořenými leptáním z měděných fólií nalepených na izolační laminátové desce součástky jsou na DPS připájeny za své vývody cínovou pájkou klasická provedení součástek mají vývody ve formě drátů nebo kolíčků ty se obvykle prostrčí otvory v DPS a na opačné straně se připájely k spojům, vytvořených vrstvou mědi

22 Ukázky plošných spojů plošný spoj ukázka montáže SMT a zelené nepájivé masky viz obr zdroj: 1 (Surface-mount technology) plošný spoj osazený součástkami s drátovými vývody (Through hole technology THT ) a odpor vsazený do DPS viz obrázky zdroj: 2

23 Způsoby osazování plošných spojů v minulosti se používal plošný spoj osazený součástkami s drátovými vývody (through hole technology, THT ) v současnosti se při sériové výrobě používá technologie povrchové montáže (surface-mount technology, SMT) součástky pro povrchovou montáž (surface-mount device, SMD) mají na svém povrchu kontaktní plošky, za které se připájí na stejnou stranu DPS, na které jsou osazeny to umožní i osazení desek součástkami z obou stran - mají vodivý obrazec z obou stran DPS následně vícevrstvé plošné spoje - vznikají slepením několika tenkých oboustranných DPS

24 Pájení vlnou je tradiční metoda hromadného pájení v elektronice používá se pro pájení DPS osazených konvenčními součástkami s vývody ve formě drátů, kolíčků součástky se v tomto případě osazují všechny ze stejné strany DPS a jsou zajištěny proti vypadnutí zařízení pro pájení vlnou je známé pod názvem cínová vlna obsluha vkládá desky do dopravníku stranou součástek nahoru

25 Výroba DPS postup práce pájení vlnou obsluha vkládá desky do dopravníku stranou součástek nahoru na první stanici je na stranu pájení naneseno tavidlo (např. roztok kalafuny v alkoholu) vytváří se pěna v které se smáčí spodní strana DPS. po nanesení tavidla veze dopravník DPS předehřívací zónou tady se odpaří část rozpouštědla z tavidla DPS i součástky se zahřejí na teplotu blízkou teplotě tekuté pájky DPS následně projíždějí vlastní cínovou vlnou s využitím selektivního pájení je možné osazovat další součástky DPS se testují, doplňují o konektory probíhá povrchová úprava lakováním (pro venkovní použití)