1
Elektronika
Osnovni pojmovi
Pojam elektronike
Signal je nosilac informacijeAnalogne informacijeDigitalne informacije
Elektronika je oblast elektrotehnike koja se bavi proizvodnjom, prenosom i obradom elektrinih
signala
ElektronikaAnalogna elektronika
Digitalna elektronika
elektronskokolo
ulazni
signal
izlazni
signal
Analogni signali
Jedna elektrina veliina opisuje jedan signalMale vrijednosti napona i strujaVelika osjetljivost na umNe obaziremo se na koeficijent korisnog dejstva
Analogni elektronski signaliJednosmjerne struje obezbjeuju rad elektronskih kolaSignali su promjenljivi, pa i struje moraju biti promjenljiveStruje u elektronici su promjenljive jednosmjerne struje
iI +
Veliki signal Mali signalObezbjeuje rad elektronskog kola
KulisaNosi informaciju
Glumac
2
Digitalni signali
124816
U1U2U3U4U5
3V1V
3V1V
7h
8h
3V1V9h
Jedna elektrina veliina opisuje jednu cifru (0 ili 1)Jedan signal se opisuje sa vie cifaraSmanjena osjetljivost (praktino neosjetljiv) na um
Komponente elektronskih kolaLinearne elektronske komponente
Rad ovih komponenti se opisuje linearnim diferencijalnim jednainamaOtpornici, kalemovi, kondenzatori
Nelinearne elektronske komponenteStrujno naponska zavisnost je nelinearnaDiode, tranzistori, ...
Nelinearne elektronske komponenteElektronske cijeviPoluprovodnike komponente
Nelinearne elektronske komponenteElektronske cijevi
Struja elektrona koja protie kroz vakuumStruja elektrona potie iz usijane negativno naelektrisane ice -katode
3
Nelinearne elektronske komponenteElektronske cijevi
PrednostiMali umOtpornost na radioaktivno zraenje
NedostaciVelike dimenzijeVelika potronja energijeOsjetljivost na udarSkupa proizvodnja
PrimjenaVojna elektronikaHi-fi audio ureaji ekstremnog kvaliteta reprodukcije
Nelinearne elektronske komponentePoluprovodnike komponente
Poluprovodnici su izolatori u kojima pod dejstvom spoljanjih uticaja nastaju pokretna naelektrisanja
Elementi etvrte grupe periodnog sistema (silicijum i germanijum)Jedinjenja elemenata III i V grupe, ili II i VI grupe
Hemijskom obradom stvaramo u njima naelektrisanja u onoj mjeri u kojoj to elimo !!! (to kod metala ne moemo)
Negativna naelektrisanja elektroni (n poluprovodnici)Pozitivna nelektrisanja upljine (p poluprovodnici)
Prema elji, ostavljamo neobraen da bude izolatorCijelo kolo od jednog materijala !!!
C... i to najjeftinijeg, jer je zemljina kora (pijesak) sastavljena od silicijuma
R
Nelinearne elektronske komponentePoluprovodnike komponente
PrednostiMinimalna cijenaMale dimenzijeMala potronja energijeRobusne
Nedostacium neto vei nego kod elektronskih cijeviOsjetljivije na NEKE spoljanje promjene (temperatura, radioaktivno zraenje)
PrimjenaSvuda
Elektronika
Elektronska kola
4
Elektronska kolaDiskretna elektronska kola
Sastavljena od prethodno proizvedenih komponentiVelike dimenzijePopravljiva i podesiva
Integrisana elektronska kolaSve komponente kola se
proizvode istovremeno
Minijature dimenzije
Velika gustina komponenti
Tei se smanjenju proizvedene toplote
Hibridna elektronska kola
Elektronska kolaPasivna elektronska kola
Koriste energiju signala za svoj radPodela pasivnih kola
pasivna linearna kola (sadre samo linearne komponente: otpornike, kondenzatore i kalemove)pasivna nelinearna kola (sadre bar jednu nelinearnu komponentu)
Aktivna elektronska kolaPotrebna je dopunska energija za njihov rad (sadre komponente kojima je potrebno napajanje, a to su tranzistori i operacioni pojaavai)Sva aktivna kola su nelinearna
Napajanje elektronskih kolaKonstantno jednosmjerno napajanje, smatramo idealnim naponskim generatorima, jer su najmanje impedanse elektronskih komponenti reda kiloomaIma i vanu ulogu obezbjeivanja referentnih potencijala
potencijal polova napajanja je konstantan, ne mijenja se tokom radaza jedan od njih, obino onaj koji ima manji potencijal (minus) se uzima da ima vrijednost nula, i taj kraj se naziva masa (ponekad i zemlja), na slian nain kao to se nivo mora uzima za nulti nivo visineSvi ostali potencijali u kolu se raunaju u odnosu na taj potencijalSVI NAPONI U KOLU SU MANJI OD NAPONA IZMEU POLOVA NAPAJANJA (kao to je i svaka visina izmeu dve take na rijeci manja od visine izmeu izvora i ua rijeke)SVI POTENCIJALI U KOLU MORAJU BITI MANJI OD POTENCIJALA POZITIVNOG KRAJA NAPAJANJA (kao to izvor mora imati najveu visinu od svih taaka na jednoj rijeci)
Izvori elektronskih signalaSignal generatori, prijemnici (antene) i pretvarai (senzori)I oni su izvori elektrine struje ali:
realni, a ne idealni (imaju velike unutranje impedanse)promjenljivog a ne kostantnog potencijala (stvaraju mali signal)
5
Predstavljanje elektronskih kolaVeliki broj elemenataEkonomisanje u prikazivanju
ne prikazuju se konturekoje sadre napajanje, ve samo njihovi elementine prikazuju se jedinice ve samo vrijednosti veliina kojima se opisuju elementi
baterija
masa
Prorauni elektronskih kolaPrincipijelno jednostavnijiRetko se trae tane vrijednosti napona i struja u kolu, ve su od interesa njihove meusobne zavisnosti, odnosno kako promjena jedne od struja ili napona utie na neku drugu struju ili napon.Rijetko, skoro nikada se ne koristi metoda Kirhofovih zakonaObino se koriste Omov zakon i ekvivalentne transformacije
xy
yxxy R
VVI
=
xy
yxxy R
vvi
=
Mnogo se koristi i razlaganje kola na blokove kojima je poznata funkcija (metoda Lego kockica)
Prorauni elektronskih kola
I
mAk
VVI 121
012=
=Elektronika
Pasivne linearne komponente ipasivna linearna elektronska kola
6
Pasivne linearne elektronske komponenteOtpornici, kalemovi i kondenzatori
Otporniciimaju velike vrijednosti, da bi se smanjilo generisanje toplote (Q=U2/R)otpornici velikih vrijednosti imaju male dimenzije, to je pogodno za minijaturizaciju
Kondenzatoriu principu kapacitivnost od reda pikofarada do nanofarada, male dimenzije
Kalemovine mogu da se proizvedu od poluprovodnikaimaju velike dimenzije ako su od bakarne ice sa jezgrom
Pasivna linearna elektronska kolaVrste
Razdjelnicinaponski razdjelnicistrujni razdjelnici
Filtriniskofrekventnivisokofrekventnipropusnici opsegaprigunici opsega
RazdjelniciNaponski razdjelnik
Naponskirazdjelniku a
u
u
au
iRx
uxRR
ui)1(
0+
=+
=
)1()1( xu
RxuRRi
au
+=
+==
11 =+= axxa
auu
RazdjelniciNaponski razdjelnik
mnogo se koristi da se dobiju svi potrebni naponi polazei od napona napajanja
V9V6
V3
7
RazdjelniciStrujni razdjelnik
Strujnirazdelnik
xxRi
xRRxRiiRu ekv +
=+
==1
2
)1( xi
xRu
ai
+==
11 =+= axxa
aii
i ai
i
Strujni signali nisu pogodni za obradu, ali su pogodni za prenosprovodnicima
ai
FiltriElektronska kola ija je namjena da mijenjaju frekventni sadraj signalaNajea primena uklanjanje nepoeljno nastalih napona (umova)Elektronski filtar se razliito ponaa prema signalima razliitih frekvencijaElektronski filtri imaju impedansu koja zavisi od frekvencije (ne mogu da se naprave samo od otpornika)
FiltriFrekventni sadraj signala
nepromjenljiva sporopromjenljiva brzopromjenljiva
FiltriFrekventni sadraj signala
Izraeno brzinom promjenenepromjenljiva komponentasporopromjenljiva komponentabrzopromjenljiva komponenta
Izraemo frekvencijomjednosmjerna (f=0)niskofrekventna komponentavisokofrekventna komponenta
8
FiltriPrema namjeni
niskofrekventni (NF ili LF)proputaju niskofrekventne, a ne proputaju visokofrekventne komponente signala
visokofrekventni (VF ili HF)proputaju visokofrekventne, a ne proputaju niskofrekventne komponente signala
propusnici opsega (band pass)proputaju frekvencije u nekom opsegu, a nie frekvencije i vie frekvencije ne proputaju
prigunici opsega (band stop)priguuju frekvencije u nekom opsegu, a nie frekvencije i vie frekvencije proputaju
FiltriPrema namjeni
Filtaru ufg )(
idealni NF filtar idealni VF filtar
FiltriPrema elementima koje koristi
RC filtriRL filtriLC filtri
Najjednostavniji filtri su razdjelnici naizmjeninog napona
RC filtar
uluNFu
VFu
RL filtar
uluVFu
NFuulu
VFu
NFu
LC filtar
RC filtarNajjednostavniji i najei jer su mu dimenzije male
NF RC filter
iul
ul
CR
ul VRCj
Cj
CjR
VZZ
Vi
+
=+
=+
=11
0ul
izl
VVfg =)(
ulCizl VRCji
CjiZV
+===
111
00
1
1
1
11
11
1)(
ffjjjRCj
fg+
=+
=+
=+
=
Za frekvence f f0 (visoke frekvencije): g(f) 0
f0 se naziva granina frekvencija filtra
RC11
0 ==
9
RC filtarPrenosna karakteristika filtra g(f)
2
00 1
1)(1
1)(
+
=+
=
ff
fg
ffj
fg
f0.99f>10f0 g
10
RC filtarPrimena VF filtra
uklanjanje uticaja nestabilnosti napajanja pri mjerenjima, u audio-sistemima (brujanje zvunika) i drugim primjenama
Elektronika
Nelinearna pasivna elektronska kola
DiodaNelinearna pasivna elektronska kola se zasnivaju na elektrinom elementu koji se naziva dioda
nesimetrian elementnelinearan element
