ELEKTRONIKA 1,2

Materiał nauczania Pojęcia wzmocnienia liniowego i logarytmicznego Kompresja i ekspansja sygnałów, regulowany dzielnik napięciowy Model mechaniczny i półprzewodnikowy wzmacniacza, dioda zwykła i odwrotna Podstawowe rodzaje tranzystorów i jednostopniowe wzmacniacze napięciowe

5. Wzmacniacz różnicowy i układ mnożenia analogowego dla regulacji wzmocnienia 6. Układy: różniczkujący, całkujący i regulacji pasma przenoszenia analogowego 7. Pojęcie sprężenia zwrotnego, ujemnego i dodatniego 8. Wzmacniacze mocy w klasach: A, B, AB, D, ich właściwości i proste schematy 9. Zniekształcenia nieliniowe, zawartość harmonicznych i intermodulacja 10 Układy z automatyczną regulacją wzmocnienia 11. Typy rozwiązań sprzętowych realizacji analogowych

12. Ogólny schemat sprzętu cyfrowego, podstawowe pojęcia przetwarzania a/c i c/a 13. Przegląd typów rozwiązań funkcyjnych i sprzętowych, pojęcia realizacji scalonych monolitycznych i hybrydowych 14. Ogólne omówienie realizacji implantów słuchowych 15. Zasilanie aparatów słuchowych

Literatura Horowitz P., Hill W., Sztuka elektroniki Warszawa1997 Watson J., Elektronika, Warszawa 1999

Podstawowe pojęcia Prąd elektryczny Napięcie i natężenie prądu Napięcie zmienne i stałe Prąd zmienny i stały Elektryki, dielektryki, przewodniki, półprzewodniki Prawo Ohma Prawa Kirchhoffa

Elementy elektroniczne Opornik Cewka Kondensator Transformator Dioda Tranzystor

Prąd elektryczny Prąd elektryczny, to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Ładunki elektryczne, to zwykle cząstki, które potrafią wytwarzać pole elektryczne. Prąd tworzyć mogą zarówno ładunki dodatnie (np. jony dodatnie: jon wodoru, jon siarczanowy itp), jak i ujemne (np. elektrony, czy jony ujemne w rodzaju jonu OH-)

Po przyłożeniu pola elektrycznego na ładunki zaczyna działać siła elektryczna – na ładunki dodatnie sił o zwrocie zgodnym z kierunkiem pola, a na ładunki ujemne siła o zwrocie przeciwnym. Uporządkowane - w jednym kierunku - przesuwanie się ładunków tworzy prąd elektryczny. Umownym kierunkiem prądu jest kierunek wyznaczony przez ruch ładunków dodatnich (czyli kierunek zgodny z kierunkiem pola elektrycznego). W obwodzie z prądem jest to kierunek (właściwie zwrot) od plusa do minusa.

Natężenie prądu elektrycznego I Natężenie prądu jest wielkością podstawową, definiowaną jako stosunek ładunku przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do czasu w jakim on przepłynął. I=q/t I - natężenie prądu (w układzie SI w amperach – A) q - przenoszony ładunek (w układzie SI w kulombach – C) t - czas (w układzie SI w sekundach – s)

Napięcie Napięcie jest różnicą potencjałów między dwoma punktami obwodu (układu). Napięcie (podobnie jak sam potencjał) w układzie SI mierzymy w woltach (V). 1V=1J/1C

Napięcie różne od zera może występować tylko między dwoma istotnie różnymi (przedzielonymi jakimś źródłem, lub odbiornikiem prądu) punktami obwodu. Przykład Przykładowo, jeżeli potencjał jednego punktu wynosi V1 = 5 V, a potencjał drugiego V2 = 12 V, to między tymi punktami panuje napięcie między tymi punktami ma wartość U = 12 V - 5 V = 7 V

Prawo Ohma Stosunek natężenia prądu płynącego przez przewodnik do napięcia pomiędzy jego końcami jest stały. I/U=const. I - natężenie prądu (w układzie SI w amperach – A) U - napięcie między końcami przewodnika (w układzie SI w woltach – V)

Inaczej prawo Ohma można sformułować także w postaci zapisu symbolicznego: I ~ U (I jest proporcjonalne do U)

Charakterystyka prądowo napięciowa przewodnika spełniającego prawo Ohma

Opór elektryczny i przewodnictwo elektryczne G=I/U G - przewodnictwo elektryczne (w simensach S) I - natężenie prądu (w układzie SI w amperach – A) U - napięcie między końcami przewodnika (w układzie SI w woltach – V) Jednostką przewodnictwa w układzie SI jest simens - S: 1 S = 1/ Ω = A/V.

Opór przewodnika R=U/I R - opór elektryczny (w omach - Ω ) I - natężenie prądu (w układzie SI w amperach – A) U - napięcie między końcami przewodnika (w układzie SI w woltach – V) Jednostką oporu jest 1 om. Om oznaczany jest grecką literą „duże omega” – Ω. [R] = Ω = V/A

Σ I wpływające = Σ I wypływające Prawa Kirchhoffa I prawo Kirchhoffa: Suma natężeń prądów wpływających do rozgałęzienia, równa jest sumie natężeń prądów wypływających z tego rozgałęzienia. Σ I wpływające = Σ I wypływające

Przykład 1 Σ I wpływające = 2A + 3A + 5A = 10A Σ I wypływające = 7A + 3 A Σ I wpływające = Σ I wypływające

Przykład 2 Dla sytuacji na rysunku: I1 + I2 + I3 = I4 + I5 + I6

II prawo Kirchhoffa W obwodzie zamkniętym suma spadków napięć na wszystkich odbiornikach prądu musi być równa sumie napięć na źródłach napięcia.

Przykład 1 Na rysunku podłączono woltomierze do źródła prądu oraz dwóch oporników – odbiorników prądu. Jaki związek zachodzi między napięciami przez nie wskazywanymi?

SEM siła elektromotoryczna SEM i różnica potencjałów SEM na końcówkach źródła energii elektrycznej np. baterii różnica potencjałów mierzona między dwoma dowolnymi punktami obwodu (niezależnie czy są one końcówkami źródła energii)

Przewodniki PRZEWODNIKI, fiz. ciało dobrze przewodzące prąd elektr. w warunkach normalnych. Zależnie od mechanizmu przewodzenia rozróżnia się: przewodniki pierwszego rodzaju (np. metale i grafit) — nośnikami ładunku elektr. są elektrony mogące się przemieszczać swobodnie między jonami sieci krystal., prąd elektr. w zasadzie nie wywołuje w nich żadnych zmian chem. ani nie zmienia ich masy; przewodniki drugiego rodzaju (np. zjonizowane gazy i elektrolity, sole w stanie ciekłym, roztwory soli, kwasów, zasad) — nośnikami ładunku elektr. są w nich jony dodatnie i ujemne; szczególnym rodzajem przewodnika jest gorąca plazma odznaczająca się b. dobrym przewodnictwem elektrycznym. Wielkością charakteryzującą makroskopowe właściwości przewodników jest przewodność elektr. właściwa (konduktywność).

Dielektryki DIELEKTRYKI [gr.], ciała b. słabo przewodzące prąd elektr.; opór właściwy (rezystywność elektr.) jest większy od 107–10 8 W· m; dielektryki mają b. mało swobodnych ładunków elektr., a o ich właściwościach elektr. decydują ładunki związane, mogące wykonywać tylko ograniczone ruchy względem położeń równowagi; zewn. pola elektr. powodują polaryzację dielektryków — niewielkie przesunięcie ładunków dodatnich i ujemnych względem siebie; indukowane pole elektr. częściowo kompensuje wewnątrz dielektryków zewnętrzne pole elektr.; najważniejszą wielkością charakteryzującą dielektryki jest ® przenikalność elektryczna; przenikalność elektr. dielektryków zależy od częst. zmian zewn. pola elektr., a niektórych dielektryków, np. kryształów jonowych, także od temperatury; dielektrykami mogą być zarówno ciała stałe jak ciecze i gazy;

Dielektryk umieszczony między okładki kondensatora, zwiększa jego pojemność.

Półprzewodniki Półprzewodniki obejmują obszerną grupę materiałów, które ze względu na przewodnictwo elektryczne zajmują pośrednie miejsce pomiędzy metalami a izolatorami. Półprzewodniki stanowią oddzielną klasę substancji, gdyż ich przewodnictwo ma szereg charakterystycznych cech odwrotną niż dla metali zależność przewodnictwa elektrycznego od temperatury,w dostatecznie niskich temperaturach półprzewodnik staje się izolatorem, a przewodnictwo przewodników szybko rośnie wraz ze wzrostem temperaturą; drugą ważną cechą półprzewodników jest zmiana przewodnictwa elektrycznego w wyniku niewielkich zmian ich składu.

Elementy elektroniczne Opornik nazywany również rezystorem) jest to element bierny, jego podstawowym parametrem jest rezystancja, czyli opór jaki przedstawia sobą dla prądu płynącego w obwodzie elektrycznym. Jednostką rezystancji jest: Ω (ohm). Wpływ rezystancji na natężenie prądu i napięcie w obwodzie precyzuje Prawo Ohma

Cewką nazywamy zwojnicę (patrz rys Cewką nazywamy zwojnicę (patrz rys. pod regułką), której podstawowym parametrem jest indukcyjność. Indukcyjność określa zdolność cewki do przeciwstawiania się zmianom prądu płynącego przez cewkę 1– korpus, 2– uzwojenie, 3– rdzeń

Kondensatorem nazywamy układ dwóch lub więcej przewodników (okładzin) odizolowanych od siebie dielektrykiem. Zadaniem kondensatora jest gromadzenie ładunków elektrycznych.Miarę zdolności kondensatora do gromadzenia ładunków elektrycznych nazywamy pojemnością kondensatora. Jednostką pojemności jest farad oznaczany dużą literą F.

Transformator energetyczny służy do przetwarzania energii elektrycznej o jednym napięciu na energię elektryczną o innym napięciu, przy tej samej częstotliwości. Uw/Up=nw/np Ip/Iw=nw/np Uw/Up=Ip/Iw

Dioda jest elementem elektronicznym wyposażonym w dwie elektrody - anodę i katodę. Cechą charakterystyczną jest wyłącznie jednokierunkowy przepływ prądu od anody do katody. W praktyce, w zależności od sposobu wykonania, występuje większa lub mniejsza różnica w oporności przy przewodzeniu prądu w kierunku od anody do katody (mała oporność), a kierunkiem od katody do anody (duża oporność).

Tranzystor jest elementem o trzech końcówkach (elektrodach) i służy do wzmacniania lub przełączania sygnałów