Základy elektroniky 1.časť

Čaute od dnešného dňa každý týždeň pribudnú 3 časti (Steda, Piatok, Nedeľa) náučného článku Základy elektroniky. V tomto článkovom seriáli Vás budem sprevádzať znalosťou elektronického odboru. Na začiatku si popíšeme elektronické obvody, súčiastky (rezistor, cievky ...), filtre, vyhýbky, polovodiče, polovodičové súčiastky až k usmerňovačom, oscilátorom, moduláciou, prenosu zvuku , obrazu cez rádiové vlny, záznam zvuku (gramofóny, magnetické pásky,optický záznam - hudobné CD) a mnoho iného čo vás dovedie k úctihodnej znalosti elektroniky.

1. ELEKTRONICKÉ OBVODY

Zložité elektronické zariadenia sa skladajú z elektronických obvodov, ktoré obsahujú obvodové prvky - ak sú to väčšinou elektronické stavebné prvky, nazývame ich elektronické obvody.
Obvodové prvky môžu byť lineárne alebo nelineárne. Lineárne obvodové prvky majú lineárnu voltampérovú charakteristiku (napr. rezistor. cievka, kondenzátor). Nelineárne obvodové prvky majú nelineárnu voltampérovú charakteristiku (napr. dióda, tranzistor, tyristor).
Jedným z často používaných elektronických obvodov je delič napätia. Ak je vytvorený sériovým spojením rezistorov, je frekvenčné nezávislý. Sériovým spojením rezistora a kondenzátora, prip. rezistora a cievky, sa delič napätia stáva frekvenčné závislým obvodom. Frekvenčnú závislosť spôsobuje kondenzátor alebo cievka preto, že ich reaktancia v obvode striedavého prúdu závisí od frekvencie.
Elektronické obvody sa skladajú z jednobrán alebo dvojbrán. Jednobránaje do elektronického obvodu zapojená v dvoch bodoch, má dve elektródy alebo svorky (napr. dióda). Dvojbrána je do obvodu zapojená v štyroch bodoch, má štyri elektródy alebo svorky, z ktorých jedna môže byť spoločná (napr. tranzistor). Jednobrány sa nazývajú aj dvojpóly a dvojbrány sa nazývajú štvorpóly.

1.1 PRVKY ELEKTRONICKÝCH OBVODOV

V tejto podkapitole opíšeme zlozenie a vlastnosti základných lineárnych prvkov používaných v elektronických obvodoch. Sú to rezistory, kondenzátory a cievky.
Rezistory
Rezistory s dvoma vývodmi

Funkčnú časť rezistorov tvorí odporová vrstva s požadovaným odporom. Podľa technológie výroby odporovej vrstvy rezistory môžeme rozdeliť na vrstvové a drôtové.
Pevné vrstvové rezistory sú vyhotovené z keramického nosného telieska, na povrchu ktorého je nanesená odporová vrstva chránená lakom. Lak nemá funkciu elektrickej izolácie. Ak je ochranná vrstva vyhotovená z epoxidovej živice, má aj izolačné vlastnosti. Vývody týchto rezistorov sú medené, pocínované.
Podľa materiálu odporovej vrstvy rozlišujeme dva základné druhy vrstvových rezistorov — uhlíkové a metalizované. Uhlíkové rezistory majú odporovú vrstvu tvorenú tenkou vrstvou uhlíka. Metalizované rezistory majú odporovú vrstvu z kovových oxidov alebo nitridu tantalu. Táto vrstva je vákuovo nanesená na nízkoalkalickom keramickom teliesku. Požadovaný odpor vrstvového rezistora sa dosiahne tak, že sa do jeho odporovej vrstvy vybrúsi špirálová drážka. Vývody z odporovej vrstvy sú vytvorené pomocou nalisovaných kovových čiapočiek, ktoré zabezpečujú zároveň mechanickú pevnosť vývodu. Čiapočka môže byť nahradená kovovou vrstvou, na ktorú sú prispájkované vývody.
Drôtové rezistory sa vyrábajú navinutím odporového drôtu na valcové keramické teliesko. Konce odporového drôtu sú privarené k vývodom, ktoré môžu byť axiálne alebo sponkové. Axiálne drôtové vývody sú medené alebo pocínované, sponkové vývody sa vyrábajú z oceľového pocínovaného plechu.
Povrch drôtových rezistorov sa chráni vrstvou špeciálneho tmelu alebo smaltu, ktorý odoláva teplotám až niekoľko sto °C.
Drôtové rezistory majú značnú parazitnú indukčnosť, preto sa používajú len v elektronických obvodoch, ktorými prechádza jednosmerný alebo striedavý prúd nízkej frekvencie (50 Hz).

Rezistory s viacerými vývodmi

Rezistory s viac ako dvoma vývodmi pracujú ako napäťové deliče a môžeme ich rozdeliť na dve skupiny: rezistory s pevnou odbočkou (obr. 1.1a) a rezistory s plynulé nastaviteľnou odbočkou, nazývané aj potenciometre (obr. 1.1b) a trimre (obr. 1.1c).
Pomocou pevnej alebo nastaviteľnej odbočky možno nastaviť deliaci pomer napäťového deliča.
Rezistory s pevným a nastaviteľným deliacim pomerom sa vyrábajú ako drôtové. Vývod odbočky je vytvorený oceľovým pocínovaným plechom. Tam, kde vývod odbočky svojím kontaktom prilieha na odporové vinutie, chýba vrstva ochranného tmelu po celej dĺžke telieska rezistora.

Obr. 1.1 Rezistor s odbočkou (a), potenciometer (b), odporový trimer (c). Pre zväčšenie kliknite na obrázok.

Rezistory s plynule premenlivým deliacim pomerom — potenciometre — môžu byť podľa vyhotovenia otočné alebo posuvné. Odporová vrstva potenciometrov sa vyrába zo špeciálneho laku, do ktorého sa pridávajú sadze. Kvalitnejšie potenciometre majú odporovú vrstvu z tvrdého uhlíka, nazývaného cermet (cermic — metal). Po odporovej vrstve sa posúva alebo otáčavým spôsobom pohybuje uhlíkový kontakt — bežec.

Podľa konštrukčného vyhotovenia rozdeľujeme potenciometre na:
— jednoduché — majú len jednu odporovú dráhu,
— tandemové — majú dve a viac odporových dráh a bežce sú ovládané súbežne jedným hriadeľom,
— dvojité — majú dve odporové dráhy a bežce sú ovládané samostatne súosovo uloženými hriadeľmi.

Podľa závislosti odporu od uhla natočenia alebo posunutia bežca sa vyrábajú lineárne potenciometre (N), logaritmické potenciometre (G] a exponenciálne potenciometre (E).
Odporové trimre sa od potenciometrov líšia tým, že nie sú určené na častú zmenu polohy bežca. Závislosť odporu od uhla natočenia alebo posunutia bežca je vždy lineárna.
Drôtové potenciometre sa vyrábajú navinutím odporového drôtu na izolačnú podložku v tvare podkovy. Závislosť odporu od uhla natočenia bežca je lineárna. Medzi charakteristické vlastnosti rezistorov patrí menovitý odpor a zaťažiteľnosť.
Menovitý odpor je odpor rezistora, ktorý predpokladá výrobca. Od skutočnej hodnoty zistenej meraním sa môže líšiť v rozpätí danej tolerancie.
Zaťažiteľnosť rezistora je daná menovitým výkonom (P = UI = RI²), ktorým sa zohreje odporová vrstva rezistora na maximálnu dovolenú teplotu.

Dnešnú časť máme za sebou. Nabudúce sa stretneme s kondenzátormi. Dalšia časť výjde v stredu 8.10.2006.