circuite electonice analogice

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII ŞI TINERETULUI CNDIPT Programul PHARE TVET ..............................

AUXILIAR CURRICULAR

PROFILUL: TEHNIC SPECIALIZAREA: TEHNICIAN DE TELECOMUNICATII MODULUL: CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICA ŢII NIVELUL: 3

2008

AUTORI: Profesor 1 Profesor 2

MIRELA LIE , grad didactic I, Colegiul Tehnic de Po ştă şi Telecomunica ţii „Gh. Airinei” , Bucureşti NINA OLTEAN , grad didactic didactic I, Colegiul Tehnic Tehnic de Poştă şi Telecomunica ţii „Gh. Airinei” , Bucureşti

CONSULTANŢĂ CNDIPT: ASISTENŢĂ TEHNICĂ:

ANGELA POPESCU , EXPERT CURRICULUM IVAN MYKYTYN , EXPERT WYG INTERNATIONAL

COORDONATOR: MARIANA VIOLETA CIOBANU

Profilul: TEHNIC Nivelul 3

2

CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICAŢII

CUPRINS Pag. 1. Introducere

5

2. Competenţe

9

3. Activităţi de învăţare

10

A. Componente electronice active discrete A. 3.1. Activitatea de învăţare 1

10

A. 3.2. Activitatea de învăţare 2

12


13


14


16


18


20


21


22


24


25


26


27


29

B. Circuite electronice cu componente discrete B. 3.1. Activitatea de învăţare 1

31

B. 3.2. Activitatea de învăţare 2

32


33


34


35


36


37


38

B.3.9. Activitatea de învăţare 9

39


41


43


44


3



46

4. Glosar

48

5. Anexe Anexa 1: Fişe de documentare

49

Anexa 2 : Fişă de progres

100

Anexa 3: Sugestii metodologice

105

Anexa 4: Soluţionarea activit ăţilor

109

6. Mulţumiri

114

7. Bibliografie

115


4


1. INTRODUCERE tre elevi

Vă propunem un exerci ţiu de imagina ţie: Un scenarist, cam capricios de altfel, decide s ă scoată din spectacolul jucat pe scena lumii un personaj prea pu ţin interesant: John Ambrose Fleming , inventatorul tubului electronic cu vid. Retr ăiţi acest ultim secol în noile circumstan ţe imaginate. Sunte ţi în secolul al XXIlea. Căutaţi în zadar telecomanda televizorului sau a DVD-player-ului. În jurul vostru, oamenii încă ascult ă muzică la gramofon, în timp ce radioul şi televizorul stau cumin ţi în magazia de „inven ţii încă neinventate”, alături de tranzistor şi de circuitele integrate. Praful stelar din cosmos este înc ă netulburat de avântul primei nave terestre, iar cuvântul „comunicare” pare o form ă f ăr ă fond, căci îi lipsesc multe din dimensiunile pe care le ştiaţi. Puneţi punct aici îndr ăzneţei voastre incursiuni înapoi în timp! Acest „ ce-ar fi fost dac ă...” ne predispune spre melancolie şi visare, dar ne oblig ă, în acelaşi timp, să reevalu ăm cuvinte precum „civiliza ţie” sau „progres”. Prezentul auxiliar curricular reprezint ă o provocare. Vă provoac ă să descifraţi codul electronicii analogice pentru a crea din el un altul, mai aproape de resursele şi nevoile lumii de azi. A şa cum un copil retr ăieşte experienţa omenirii începând cu primele cuvinte pentru a putea, la maturitate, s ă se exprime în mod original, tot a şa şi voi trebuie să refaceţi primii paşi ai electronicii analogice pentru a putea spune alte lucruri noi. Probabil că mulţi dintre voi visaţi să folosi ţi în mod obişnuit roboţi care să vă scutească de sarcinile nepl ăcute. Deocamdată, acest proiect este la început, dar nimic nu vă împiedică să faceţi visul realitate! Oare cum a fost posibil ca oamenii s ă ajung ă pe Lună? Cât i se datoreaz ă electronicii analogice? Cum a fost posibil ca omenirea s ă facă saltul de la generatoarele chimice la tranzistoare? Sau de la banalul bec cu incandescen ţă al lui Edison la sofisticatele sisteme şi echipamente de iluminare din ziua de ast ăzi? Ori de la primul telefon al lui A.G. Bell la sistemele moderne de telefonie? Acest Auxiliar curricular caută să vă deschidă orizonturi pentru a r ăspunde la întrebările de mai sus, dezvoltându-v ă competenţele vizate prin modulul Circuite electronice analogice pentru telecomunicaţ ii. De asemenea, urm ăreşte să vă dezvolte capacitatea de evaluare şi autoevaluare. Ştim că fiecare dintre voi are un stil de înv ăţare propriu. Pe de alt ă parte, lumea modernă ne obligă pe toţi s ă ne adaptăm continuu stilul personal la cerin ţele sarcinii de lucru. Altfel spus, ve ţi avea mereu de analizat informa ţii care vă parvin sub diverse forme, mai aproape sau mai departe de abilitatea voastr ă înnăscută de interacţiune, de aceea este nevoie să vă dezvoltaţi o gamă căt mai largă de „mijloace” de percep ţie şi analiză a informaţiilor. Prezentul Auxiliar conţine tipuri diverse de activit ăţi de învăţare, care, sper ăm, vor r ăspunde stilurilor voastre individuale de lucru şi care, prin încurajarea colabor ării în interiorul echipelor, v ă vor îmbunătăţi abilităţile personale. Aproape toate activit ăţile de învăţare sunt concepute pentru a fi desf ăşurate pe grupe sau în echipe. Totu şi, ele pot fi folosite şi pentru lucrul individual, folosind materialul de documentare inclus în Anexa 1. Fi şele de documentare din această anexă Profilul: TEHNIC Nivelul 3

5


pot fi consultate la sfâr şitul activităţilor în scopul de a revedea unele aspecte pe care nu le stăpâniţi încă, sau pentru a v ă ajuta să vă proiecta ţi propriile voastre fi şe-conspect. Auxiliarul include şi o cheie a activit ăţilor, pe care o pute ţi folosi ca pe o verificare finală a activităţii voastre. Dacă sunteţi interesaţi de viitorul tehnologiei, r ăsfoiţi acest material pentru a-i deprinde ABC-ul! Mult succes! Autoarele

Iunie 2008


6


Codul tipurilor de activităţi de învăţare din acest auxiliar curricular:

Sortare

Decizii, decizii

Simulare

Împărtăşirea rezultatelor cu întreaga clasă

Cubul

Ref ă activitatea Găsirea

după ce consulţi anexa!

elementului gre şit

Afişarea rezultatelor

Idei care merită spuse

la tablă/flip-chart/pe perete

Transformare


7


Te-ai descurcat excelent, treci la activitatea următoare!

Reconstruc ie

Evaluare Lucru în perechi

Joc de testare a Diagrama păianjen

cunoştinţelor

Lucru pe grupe/în echipe

Concurs de întrebări

Timp de lucru recomandat


8


2. COMPETEN

• 25. CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICA ŢII

•

25.1. Analizează funcţionarea componentelor electronice discrete 25.2. Analizează funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii.. 25.3. Verifică funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii. 7. PROCESAREA DATELOR NUMERICE 7.1. Planifică o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta 7.3. Interpretează rezultatele obţinute şi prezintă concluziile


9


3. ACTIVITĂŢI DE ÎNVĂŢARE

A. COMPONENTE ELECTRONICE ACTIVE DISCRETE A.3.1.

ACTIVITATEA DE ÎNVĂŢARE 1

Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să precizeze tipurile de materiale semiconductoare • Să precizeze comportarea jonc ţiunii pn polarizată şi nepolarizată • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă 20 min • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate

Tipul activităţii: Conţ inutul : Joncţiunea pn şi dioda semiconductoare Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să precizaţi comportarea jonc ţiunii pn şi să caracterizaţi pe scurt tipurile de diode studiate. Enunţ : 1. Materialele semiconductoare de tip p se ob ţin prin doparea semiconductorului pur cu elemente: a. trivalente; b. pentavalente; c. trivalente şi pentavalente. 2. La o joncţiune pn polarizat ă direct sensul curentului este : a. de la n la p; b. de la p la n; c. dependent de materialul semiconductor. 3. La un semiconductor de tip n purt ătorii majoritari sunt: a. electronii; b. golurile; c. nu există purtători majoritari. 4. La o joncţiune pn curentul direct cre şte cu: a. tensiunea de polarizare direct ă; b. tensiunea de polarizare invers ă; c. are o valoare constant ă cu variaţia tensiunii. 5. Diodele cu contact punctiform sunt utilizate ca: a. diode redresoare la frecven ţe joase; b. diode stabilizatoare de tensiune; c. diode redresoare la frecven ţe înalte. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

10


6. Pe corpul unei diode Zener se marcheaz ă electrodul: a. pe care trebuie s ă se aplice plusul tensiunii de polarizare; b. pe care trebuie s ă se aplice minusul tensiunii de polarizare; c. nu se aplică nici un marcaj. 7. Din lista de termeni de mai jos selectaţi pe cei adecva ţi pentru a realiza o scurt ă prezentare a diodei Zener. Polarizare direct ă, curent de iluminare, catod, colector, emitor, anod, stabilizare, redresare, marcarea electrodului, compensare termic ă, tensiune constantă, curent constant, tensiune variabil ă, variaţie a curentului, tranzistor, varactor. 1p – pentru fiecare item cu alegere multipl ă 2p – pentru selectarea termenilor adecva ţi 2p – pentru prezentarea diodei Zener

Dacă aţi găsit toate r ăspunsurile, FELICITĂRI! V-aţi descurcat excelent, trece ţi la activitatea următoare!

Dacă nu aţi găsit toate r ăspunsurile, refaceţi activitatea după ce consultaţi Anexa 1!


11


A.3.2.

ACTIVITATEA DE ÎNVĂŢARE 2 Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta

Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate 20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Tipuri de diode Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să determina ţi performanţele şi particularităţile constructive, de polarizare şi de utilizare (în concordan ţă cu principiul de funcţionare) pentru diverse tipuri de diode. Enunţ : Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de notiţe, catalog de componente electronice etc), ob ţineţi informaţii despre cinci tipuri diferite de diode (redresoare, stabilizatoare, varicap, tunel, cu contact punctiform). Prezenta ţi rezultatul sub form ă de tabel, după modelul următor: Tip diodă

Simbol

Polarizare

Principiu de funcţionare

Parametri

Utilizări

2p – pentru fiecare tip de diodă prezentată corect. Dacă aţi completat corect tabelul pentru toate cele 5 categorii de diode, puteţi trece la următoarea activitate. FELICITĂRI! Dacă nu aţi completat toate casetele tabelului, reface ţi activitatea după ce consulta ţi Anexa 1!


12


A.3.3.

ACTIVITATEA DE ÎNVĂŢARE 3 Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de componentă discretă • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete

20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Diode semiconductoare Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să utilizaţi cataloagele de componente electronice pentru a alege corect tipul de diod ă necesar pentru realizarea unui circuit, sau pentru a determina tipul unei diode dintre mai multe componente date. Enunţ : Folosind cataloagele de componente electronice discrete, preciza ţi: a. parametrii comuni pentru diodele din familia 1N4001......1N4007; b. criteriul de sortare a diodelor în cadrul familiei; c. valoarea acestui parametru pentru dioda 1N4003; d. precizaţi denumirea terminalelor pentru diodele din figura de mai jos:

Carcasă din plastic

Carcasă din sticlă

2p – pentru cerin ţa a 3p – pentru cerin ţa b 2p – pentru cerin ţa c 3p – pentru cerin ţa d

Carcasă metalică

Dacă aţi găsit r ăspunsuri adecvate pentru toate activit ăţile, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Dacă nu aţi completat toate casetele tabelului, reface ţi activitatea dup ă ce consulta ţi Anexa 1!


13


A.3.4.

ACTIVITATEA DE ÎNV ĂŢARE 4 Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să testeze dioda redresoare cu ajutorul ohmmetrului • Să verifice parametrii func ţionali ai componentelor discrete • Să traseze caracteristicile de func ţionare ale componentelor discrete • Interpretează rezultatele ob ţinute şi prezintă concluziile

50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Ridicarea caracteristicii statice a diodei semiconductoare. Scopul activit ăţ ii : Prin această activitate veţi învăţa să măsuraţi intensitatea curentului prin diodă, pentru diferite valori ale tensiunii de polarizare; de asemenea, ve ţi învăţa să trasaţi caracteristica diodei. Enunţ : I. Măsurarea conductivit ăţii directe şi inverse a diodei: • materiale necesare: fiecare grup ă de elevi va primi câte dou ă diode redresoare( una cu siliciu şi una cu germaniu) şi un multimetru. • desf ăşurarea lucr ării: 1. Măsuraţi rezistenţa directă şi inversă a celor două diode şi treceţi rezultatele obţinute în tabelul de mai jos. RSi RGe direct invers direct invers


14


2. Analizând rezultatele din tabelul de mai sus, care este diferen ţa între diodele cu germaniu şi cele cu siliciu? II. Măsurarea curentului prin diod ă • în func ţi e de tensiunea direct ă aplicat ă

E +

A

R 2k

V

D

- materiale necesare: platformă de laborator, multimetre, surs ă de tensiune continuă - realizaţi circuitul din figura de mai sus - creşteţi progresiv tensiunea aplicat ă şi măsuraţi tensiunea la bornele diodei, pentru valorile curentului date în tabelul urm ător:

I (mA) USi(V)

0,02

0,05

0,07

0,1

0,2

0,4

0,7

1

5

10

• în func ţi e de tensiunea inversă aplicat ă - schimbaţi polaritatea sursei şi măsuraţi curentul la bornele diodei D, pentru valorile tensiunii de polarizare date în tabelul urm ător: U(V) I (µA)

5

10

20

III Trasarea caracteristicii diodei • cu rezultatele ob ţinute anterior, desena ţi caracteristica diodei studiate, I=f(U) • determina ţi valoarea tensiunii de prag a diodei folosind caracteristica trasat ă

5p – pentru măsurarea corectă a intensităţii curentului şi completarea tabelelor. 5p – pentru trasarea caracteristicii diodei


Anexa 1!

Dacă nu aţi rezolvat toate cerin ţele, refaceţi activitatea dup ă ce consultaţi


15


A.3.5.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să recunoască terminalele tranzistorului bipolar • Să precizeze ecua ţiile fundamentale ale tranzistorului • Să precizeze conexiunile tranzistorului şi regimurile de func ţionare 20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Tranzistorul bipolar Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi cunoştinţele despre performan ţele şi particularit ăţile constructive, de polarizare şi de utilizare, ale tranzistorului bipolar. Enunţ : 1. Pentru a avea loc efectul de tranzistor este necesar ca: a. baza să aibă o lăţime cât mai mică; b. baza să fie puternic dopat ă cu impurităţi; c. emitorul să aibă o lăţime mai mică decât baza; 2. În figura de mai jos sunt reprezentate simbolurile a două componente active de circuit. 1 2

1 2

3 a.

3

b.

a. precizaţi denumirea componentelor reprezentate; b. indicaţi denumirea terminalelor notate cu 1,2,3; c. indica ţi materialele utilizate la confec ţionarea lor; d. precizaţi modul de polarizare a componentei a pentru a func ţiona în regim activ normal. 3. Prima ecuaţie fundamental ă a unui tranzistor este: a. IE = IB – IC b. IE = IB + IC c. IE + IB + IC = 0. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

16


4. Funcţionarea tranzistorului bipolar în regim activ invers presupune: a. inversarea rolului func ţional între baz ă şi emitor b. inversarea rolului func ţional între baz ă şi colector c. inversarea rolului func ţional între colector şi emitor 5. La un tranzistor în conexiunea emitor comun m ărimile electrice de intrare sunt: a. IE, IB b. IB, UBE c. IE, UCB. 6. Două trazistoare cu caracteristici....(1) .... , unul de tip npn şi altul de tip pnp, se numesc ...(2).... câte 1p – pentru cerin ţele 1, 3, 4, 5 4p – pentru cerin ţa 2 2p – pentru cerin ţa 6


Anexa 1!

Dacă nu aţi rezolvat toate cerin ţele, refaceţi activitatea după ce consultaţi


17


A.3.6.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să testeze tranzistorul bipolar cu ajutorul ohmmetrului • Să verifice parametrii func ţionali ai componentelor discrete • Să interpreteze rezultatele ob ţinute şi să prezinte concluziile 50 min Tipul activităţii: Conţ inutul : Tranzistorul bipolar Scopul activit ăţ ii : Prin această activitate veţi învăţa să identificaţi pinii corespunz ători emitorului, colectorului şi bazei unui tranzistor bipolar. De asemenea, ve ţi învăţa să măsuraţi intensităţile curenţilor prin tranzistor. Enunţ : I. Identificarea tranzistoarelor pnp şi npn • materiale necesare: tranzistoare pnp şi npn, multimetru - măsuraţi rezistenţa între bază şi emitor, bază şi colector, colector şi emitor în ambele sensuri şi treceţi rezultatele în tabelul de mai jos:

RBC

RBE

RCE

B

B

B

B

C

C

C

C

E

E

E

E

T1 T2 - utilizaţi rezultatele ob ţinute pentru rezisten ţe pentru a determina care tranzistor este de tip pnp şi care este de tip npn II. Determinarea experimental ă a relaţiilor între curenţi • materiale necesare: platformă de laborator, multimetre, surs ă de tensiune continuă


18


+12V

A

+12V

Rv1

R2

R1

A

Tranzistor – BC337 Rv1 – 100kΩ R1 – 4,7kΩ R2 - 470Ω

A

• desf ăşurarea lucr ării : - măsuraţi curentul din colector pentru diferite valori ale curentului de baz ă obţinute prin varierea lui R v1 şi completaţi tabelul de mai jos: IB(µA) IC(mA) IE(mA)

10

30

50

70

90

- verificaţi prima ecuaţie fundamental ă a tranzistoarelor folosind rezultatele ob ţinute.

3p – pentru activitatea I 5p – pentru activitatea II: completarea tabelului 2p – pentru activitatea II: verificarea ecua ţiei fundamentale a tranzistoarelor


Anexa 1!



19


A.3.7.

ACTIVITATEA DE ÎNV ĂŢARE 7 Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta

Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze, pe baza datelor de catalog, parametrii caracteristici fiec ărui tip de componentă discretă • Să descrie funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate 20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Tipuri de dispozitive optoelectronice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi cunoştinţele despre performan ţele şi particularit ăţile constructive, de polarizare şi de utilizare (în concordan ţă cu principiul de func ţionare) ale diverselor tipuri de dispozitive optoelectronice. Enunţ : Folosind surse diferite (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, catalog de componente electronice etc), obtineţi informaţii despre 2 tipuri diferite de dispozitive optoelectronice (fotodiod ă, dioda electroluminiscent ă, optocuplor, fototranzistor). Prezenta ţi rezultatul sub formă de tabel, după modelul următor: Tip diodă

Simbol

Polarizare

Principiu de funcţionare

Parametri

Utilizări

2p – pentru fiecare tip de diod ă prezentată corect.

Dacă aţi găsit r ăspunsuri adecvate, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Anexa 1!



20


A.3.8.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze, pe baza datelor de catalog, parametrii caracteristici fiec ărui tip de componentă discretă • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii :Această activitate vă va ajuta să aprofundaţi şi să sintetizaţi informaţiile privitoare la componentele electronice discrete. Enunţ : Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, catalog de componente electronice etc), obţineţi informaţii despre tipurile de componente electronice discrete studiate. Exemplu: dioda Zener simbol marcare

diode compensate termic

Dioda Zener

parametri

polarizare

caracteristica statică

utilizări

Se acordă punctajul în func ţie de numărul de informaţii importante precizate pentru componenta respectiv ă.

Dacă aţi realizat diagrame p ăianjen adecvate, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Anexa 1!



21


A.3.9.


Competenţe: i onarea componentelor electronice discrete • Analizeaz ă func ţ ţionarea • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze func ţionarea tipurilor de componente discrete studiate • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete 20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi ăţ ii informaţiile privitoare la componentele componentele electronice discrete. Enunţ : 1. Diodele varicap sunt diode cu jonc ţiune funcţionând în regim de : a. polarizare direct ă ; b. polarizare invers ă până la valoarea de str ăpungere ; c. polarizare invers ă peste valoarea de str ăpungere. 2. Diodele cu contact punctiform sunt utilizate ca: a. diode redresoare la frecven ţe joase; b. diode stabilizatoare de tensiune; c. diode redresoare la frecven ţe înalte. 3. Capacitatea de barier ă a diodei varicap variaz ă în funcţie de: a. tensiunea de polarizare invers ă; b. curentul invers; c. tensiunea de polarizare direct ă. 4. Dioda folosit ă pentru realizarea unui stabilizator parametric este: a. redresoare; b. tunel; c. Zener. 5. Conven ţional, unui gol i se atribuie o sarcin ă electrică: a. egală cu a electronului electronului şi de acela şi semn; b. egală cu a electronului, dar de semn contrar; c. mai mare decât a electronului şi de acela şi semn.


22


6. Dioda care, în regiunea polarizării directe, prezint ă o rezistenţă intern ă negativă este: a. tunel; b. redresoare; c. electroluminiscent ă. 7. LED – ul este un dispozitiv optoelectronic optoelectronic care transform ă: a. energia electric ă în energie luminoas ă; b. energia electric ă în energie caloric ă; c. energia luminoas ă în energie electric ă. 8. Optocuploarele Optocuploarele sunt dispozitive dispozitive optoelectronice realizate : a. dintr-un tranzistor bipolar şi o fotorezisten ţă; b. dintr-o diod ă Zener şi o fotorezistenţă; c. dintr-un LED şi un fototranzistor. 9. Dioda care poate fi utilizat ă ca un condensator având capacitatea controlabil ă cu ajutorul unei tensiuni continue este de tip: a. Zener; b. varicap; c. tunel. 10. În semiconductoarele pure, conduc ţia este datorat ă: a. golurilor; b. electronilor; c. electronilor şi golurilor. 1p – pentru fiecare întrebare rezolvat ă corect Grupele eliminate vor putea să-şi ia revanşa elaborând întrebări pentru alt concurs cu aceea şi temă.

Dacă aţi găsit r ăspunsurile corecte la toate întreb ările, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Anexa 1!



23


A.3.10.

ACTIVITATEA DE ÎNV ĂŢARE 10

Competenţe: i onarea componentelor electronice discrete • Analizeaz ă func ţ ţionarea • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze func ţionarea tipurilor de componente discrete studiate • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete 20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi ăţ ii informaţiile privitoare la componentele componentele electronice discrete. Enunţ :

Plasaţi cartonaşele cu simbolul componentei în coloana stâng ă, iar pe cele cu denumirea componentei corespunz ătoare simbolului, în coloana dreapt ă. Simbol componentă

denumire

2p – pentru fiecare asociere corect ă

Dacă aţi găsit asocierile corecte dintre cartona şele cu simboluri şi cele cu denumiri, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la urm ătoarea activitate.

Dacă nu aţi reuşit să potriviţi toate cartona şele, refaceţi activitatea dup ă ce consulta ţi Anexa 1!


24


A.3.11.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate 50 min • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete

Tipul activităţii: Conţ inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi informaţiile privitoare la utiliz ările componentelor electronice discrete. Enunţ : Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, etc), obţineţi informaţii despre utilizările componentelor electronice discrete studiate. Realiza ţi o scurtă prezentare (5 minute). 2p – pentru diversiatea surselor utilizate 2p – pentru volumul informa ţiilor culese 2p – pentru corectitudinea informa ţiilor obţinute 2p – pentru calitatea prezent ării grafice 2p – pentru calitatea prezent ării orale

Dacă aţi obţinut punctaj maxim la toate aspectele prezentate mai sus, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Dacă mai aveţi nelămuriri, refaceţi activitatea dup ă ce consultaţi Anexa 1 şi cereţi sfatul colegilor şi profesorului!


25


A.3.12.

ACTIVITATEA DE ÎNVĂŢARE 12 Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta

Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi informaţiile privitoare la utiliz ările componentelor electronice discrete. Enunţ : Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, etc), obţineţi informaţii despre utilizările componentelor electronice discrete studiate. Fiecare grup ă formulează câte şase întrebări, precum şi r ăspunsurile pentru ele., iar apoi le va scrie pe cartona şe. Fiecare grupă va r ăspunde setului de întreb ări formulate de o altă grupă. Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evaluării sumative.

Dacă aţi obţinut punctaj maxim la toate seturile de întreb ări, precum şi pentru formularea propriului set, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi la conceperea întreb ărilor sau la g ăsirea r ăspunsurilor, consulta ţi Anexa 1 sau cereţi sfatul colegilor şi profesorului!


26


A.3.13.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă, pe baza datelor de catalog • Să precizeze funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate • Să utilizeze cataloage de componente electronice discrete 50 min Tipul activităţii:

Conţ inutul : Componente electronice discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să realizaţi practic un montaj şi să verificaţi tranzistoarele pnp şi npn. Enunţ : Folosind materialele pe care le ave ţi la dispozi ţie, realizaţi montajul din figur ă şi verificaţi trei tranzistoare pnp şi trei tranzistoare npn.

În circuit, tranzistorul func ţioneaz ă ca întrerupător. Tensiunea de alimentare este de 512V. Dacă tranzistorul este bun, led-ul va lumina la ap ăsarea întrerupătorului şi nu va lumina când întrerup ătorul este deschis. Pentru a verifica un tranzistor pnp se utilizează acelaşi circuit, dar se inversează led-ul şi tensiunea alimentare.


27


Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evaluării sumative. Criteriile de evaluare, precum şi punctajele corespunz ătoare, vor fi stabilite de c ătre elevi.

Dacă aţi obţinut punctaj maxim, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.

Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi, consultaţi Anexa 1 sau cereţi sfatul colegilor şi profesorului!


28


A.3.14.

ACTIVITATEA DE ÎNV ĂŢARE 14 Competenţă: • Analizeaz ă func ţi onarea componentelor electronice discrete

Obiective: • Să identifice tipurile de componente discrete • Să precizeze, pe baza datelor de catalog, parametrii caracteristici fiec ărui tip de component ă discretă • Să descrie funcţionarea tipurilor de componente discrete studiate 30 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Tranzistoare bipolare Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va oferi o perspectiv ă integratoare asupra temei Tranzistoare bipolare . Enunţ : Folosi ţi un cub care semnific ă, în mod simbolic, tema ce urmeaz ă a fi explorat ă: Tranzistoare bipolare . Cubul are înscrise pe fiecare dintre fe ţele sale Descrie, Compar ă, Analizeaz ă, Asociaz ă, Aplic ă, Argumenteaz ă. Pe tablă, profesorul detaliaz ă cerinţele de pe feţele cubului cu urm ătoarele: Descrie: Descrie structura unui tranzistor bipolar (num ărul de joncţiuni, denumirea jonc ţiunilor, tipul purt ătorilor de sarcin ă) Compar ă: Compar ă regimurile de func ţionare în raport cu polariz ările. Analizează: Un circuit de polarizare cu tensiune de baz ă constantă, după structura de idei: schemă, elemente componente, rolul componentelor. Asociază: Cu ce dispozitiv electronic pute ţi asocia funcţionarea tranzistorului în regim de blocare, respectiv de satura ţie? Aplică: Ce poţi face cu un tranzistor în regim de blocare, respectiv de satura ţie? Argumentează: Inventarea tranzistorului este considerat ă un punct crucial pentru dezvoltarea comunica ţiilor şi, în general, a tehnicii moderne. Argumenta ţi. Reprezentantul fiec ărei echipe va rostogoli cubul. Echipa sa va explora tema din perspectiva cerin ţei care a căzut pe faţa superioar ă a cubului şi va înregistra totul pe o foaie de flip-chart.

analizei.

După 15 minute, grupurile se reunesc în plen şi vor împărtăşi clasei rezultatul


29


Afişaţi pe tablă, flip-chart sau pe perete rezultatele întregii discu ţii. Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evalu ării sumative. Criteriile de evaluare, precum şi punctajele corespunz ătoare, vor fi stabilite de c ătre elevi.




30


B. CIRCUITE ELECTRONICE CU COMPONENTE DISCRETE CIRCUITE INTEGRATE ANALOGICE B.3.1.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Redresorul Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să înţelegeţi funcţionarea diferitelor tipuri de redresoare şi să învăţaţi caracteristicile acestora. Enunţ : 1. Folosind surse diferite (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, catalog de componente electronice etc), ob ţineţi informaţii despre: a. redresorul monoalternan ţă; b. dublă alternan ţă cu punte de diode; c. dublă alternan ţă cu transformator cu priză median ă, după următoarea structur ă de idei: schema de principiu, func ţionare, formele de und ă ale tensiunilor de intrare şi de ieşire, randamentul, factorul de ondula ţie şi frecvenţa semnalului ob ţinut. 2. Reprezenta ţi schemele de principiu ale acestor redresoare. 4p – pentru schemă 3p – pentru formele de und ă ale tensiunilor de intrare şi de ieşire 3p – pentru randament, factor de ondula ţie şi frecvenţa semnalului ob ţinut


Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi, consultaţi Anexa 1 şi refaceţi activitatea!


31



B.3.2.

Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Redresorul dublă alternanţă cu punte de diode Scopul activit ăţ ii : Prin această activitate veţi învăţa să utilizaţi osciloscopul pentru a vizualiza tensiunile de la intrarea şi ieşirea unui redresor, precum şi să determina ţi amplitudinea şi frecvenţa tensiunii de ie şire. Enunţ :: I. Analiza funcţionării redresorului dubl ă aletrnan ţă cu punte de diode • materiale necesare: platformă de laborator, multimetru, surs ă de tensiune alternativ ă, osciloscop • desf ăşurarea lucr ării : - variaţi Rv2 pentru a obţine maximul curentului în circuit; - conectaţi sondele osciloscopului astfel încât s ă vizualizaţi semnalele de la intrarea şi de la ieşirea redresorului; - determinaţi valoarea tensiunii de ie şire cu ajutorul osciloscopului; - determinaţi frecvenţa semnalului redresat cu ajutorul osciloscopului. 1

220 V 50 Hz

DD1 1

+ (-

D2

D4

D3

R s

D1, D2, D3, D4 – 1N4007 R1 – 2,2kΩ Rv1 – 100kΩ

2p – pentru conectarea sondelor osciloscopului 4p – pentru determinarea amplitudinii tensiunii 4p – pentru determinarea frecven ţei tensiunii redresate

Dacă aţi obţinut punctaj maxim, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate. Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi, consultaţi Anexa 1 şi refaceţi activitatea! Profilul: TEHNIC Nivelul 3

32


B.3.3.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate

20 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Amplificatorul Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să învăţaţi rolul amplificatoarelor şi să cunoaşteţi parametrii acestora. Enunţ : 1. Care sunt parametrii unui amplificator? 2. Care este banda de frecven ţă a unui amplificator de audiofrecvenţă ? 3. Ce înţelegeţi prin band ă de frecvenţă a unui amplificator? 4. Ce reprezint ă gama dinamică al unui amplificator ideal? 5. Cum este influen ţată stabilitatea amplific ării de reacţia negativă? 6. Care este banda de frecven ţă a unui amplificator de radiofrecven ţă ? 7. Care este valoarea expresiei ⏐1- βA⏐ în cazul unui amplificator cu reac ţie pozitivă? 8. Ce defazaj trebuie s ă introduc ă reţeaua de reac ţie a unui oscilator la care amplificatorul este realizat cu un tranzistor în conexiunea EC? 9. Cum este influen ţat nivelul distorsiunilor neliniare de reac ţia negativă? 10. Ce reprezint ă raportul semnal zgomot al unui amplificator?

Dacă aţi obţinut punctaj maxim, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate. Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi, consultaţi Anexa 1 şi refaceţi activitatea!


33


B.3.4.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 20 min Tipul activităţii:

Conţ inutul : Circuite electronice analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să selectaţi componentele electronice pentru realizarea unor circuite analogice, precum şi să recunoa şteţi schemele unor circuite analogice de baz ă. Enunţ : Analiza ţi simbolurile componentelor electronice din desenul de mai jos. Selecta ţi componentele electronice necesare realiz ării unui a. redresor dublă alternan ţă cu punte de diode şi filtru capacitiv b. stabilizator parametric c. amplificator de semnal mic cu un tranzistor în conexiunea EC. Explicaţi, pe scurt, funcţionarea circuitului respectiv.

G

3p – pentru alegerea corect ă a componentelor necesare 3p – pentru desenarea corect ă a schemei 4p – pentru explicarea func ţionării schemei Dacă aţi obţinut punctaj maxim, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoare activitate.

Dacă aţi întâmpinat dificult ăţi, consultaţi Anexa 1 şi refaceţi activitatea! Profilul: TEHNIC Nivelul 3

34


B.3.5.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Circuite electronice cu componente discrete Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi informaţiile privitoare la circuitele electronice cu componente discrete studiate. Enunţ :

Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de notiţe, catalog de componente electronice etc), obţineţi informaţii despre tipurile de circuite electronice cu componente discrete studiate. Exemplu: redresorul. tipuri

schema bloc

Redresorul scheme

randament factor de

filtre

Câştigătoare va fi grupa care va sintetiza cât mai bine informaţiile.



35


B.3.6.


Competenţe i onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de • Analizeaz ă func ţ ţionarea telecomunicaţ ii ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze func ţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min Tipul activităţii: Conţ inutul inutul : Circuite integrate analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofundaţi şi să sintetizaţi ăţ ii informaţiile privitoare la circuitele integrate analogice. Enunţ :

Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, specialitate, caiet de notiţe, catalog de componente componente electronice electronice etc), culegeţi informaţii despre amplificatorul amplificatorul operaţional (defini ţie, simbol şi notaţii, parametri, AO inversor, AO neinversor, aplica ţii). Informaţiile obţinute vor fi utilizate pentru realizarea unei diagrame asem ănătoare celei din figur ă.

Câştigătoare va fi grupa care va sintetiza cât mai bine informaţiile.

Dacă aţi rezolvat sarcina de lucru, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.


36


B.3.7.


Competenţe: i onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de • Analizeaz ă func ţ ţionarea telecomunicaţ ii ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta Obiective: • Să identifice scheme de circuite electronice analogice • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze func ţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min Tipul activităţii: Conţ inutul inutul : Circuite integrate analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofundaţi şi să sintetizaţi ăţ ii informaţiile privitoare la circuitele integrate analogice. Enunţ : a. Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, specialitate, caiet de noti ţe, catalog de component componente e electronice etc), culege ţi informaţii despre tipurile de circuite integrate analogice studiate. b. Compara ţi circuitele alese din punctul de vedere al performan ţelor. Exemplu: amplificatorul opera ţional Firme producătoare

Tipuri de capsule

Amplificator opera ope ra ional ional

Parametri

Semnificaţia pinilor pentru fiecare tip de capsulă

Câştigătoare va fi grupa care va sintetiza cât mai bine informaţiile. Dacă aţi rezolvat sarcina de lucru, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.


37


B.3.8.


Competenţe: i onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de • Analizeaz ă func ţ ţionarea telecomunicaţ ii ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta inute şi prezint ă concluziile • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze func ţionarea tipurilor de circuite studiate 50 min

Tipul activităţii: Conţ inutul inutul : Circuite electronice analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofunda ţi şi să sintetizaţi ăţ ii informaţiile privitoare la utiliz ările componentelor electronice discrete. Enunţ : Folosind surse diverse (internet, manual, reviste de specialitate, caiet de noti ţe, etc), culege ţi informaţii despre func ţionarea, parametrii şi utilizările circuitelor electronice analogice studiate. Formula ţi câte patru întreb ări, precum şi r ăspunsurile pentru ele. Scrie ţi întrebările pe cartona şe şi schimbaţi întrebările cu altă grupă. Răspunde ţi la întrebările primite şi daţi-le spre verificare grupei care le-a formulat. Dac ă aţi r ăspuns corect pute ţi lua setul de întrebări de la alt ă grupă.

Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evaluării sumative.



38


B.3.9.


Competenţe: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile

80 min

Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate

Tipul activităţii: Conţ inutul : Amplificatorul operaţional Scopul activit ăţ ii : Prin această activitate veţi învăţa să utilizaţi osciloscopul pentru a vizualiza tensiunile de la intrarea şi ieşirea unui AO, să determinaţi amplitudinea tensiunii de ie şire. Enunţ :: Analizarea funcţionării AO • materiale necesare: platformă de laborator, generator de tensiune sinusoidalâ, osciloscop R2 R1 =10kΩ R2= 10kΩ

R1

2 1

• desf ăşurarea lucr ării : - Aplicaţi de la un generator un semnal sinusoidal cu amplitudinea 1V VV şi frecvenţa1kHz între borna 1 şi masă. - Conectaţi osciloscopul pentru a vizualiza semnalul aplicat la intrare şi semnalul obţinut la ieşire - Măsuraţi amplitudinea semnalului de ie şire şi calculaţi amplificarea în acest caz - Observaţi defazajul între semnalele de intrare şi de ieşire - Înlocuiţi rezistenţa R2 cu o rezisten ţă de 10k. Determina ţi amplificarea în acest caz - Aplicaţi un semnal sinusoidal cu amplitudinea 1V VV , măsuraţi tensiunea de ieşire pentru R1 egal cu 10k Ω şi R2 egal cu 100k Ω şi completaţi tabelul de mai jos:


39


Frecvenţa semnalului de intrare

100Hz 1kHz 10kHz 20kHz 50kHz 160kHz 200kHz -

Tensiunea de ieşire (R2 = 10k )

Tensiunea de ieşire (R2=100k )

Calculaţi frecvenţa de tăiere (frecvenţa la care tensiunea de ie şire scade la 0,707 din valoarea maxim ă) în cele dou ă cazuri.

2p – pentru conectarea sondelor osciloscopului 4p – pentru calculul amplific ării în fiecare dintre cele dou ă cazuri Dacă aţi rezolvat sarcina de lucru, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.



40



B.3.10.

Competenţe: • Verific ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii. • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 20 min

Tipul activităţii:

Conţ inutul : Circuite analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să aprofundaţi şi să sintetizaţi informaţiile privitoare la func ţionarea circuitelor analogice. Enunţ : a. Precizaţi denumirea fiec ărui circuit reprezentat. b. Găsiţi greşelile din fiecare schem ă de circuit şi precizaţi modul de corectare.

1

+ (-) u

1

D U

+ (-)

220 V 50 Hz

R s

DD1 1

D2

D4

D3

R

1'

1' R

R B1

~

EC

UF Ug


R C

∼

R B2

R E

41


0,5p – pentru precizarea fiec ărui tip de circuit 1p – pentru fiecare gre şeală găsită 1p – pentru fiecare gre şeală corectată 2p – pentru completarea corect ă a tabelului 2p – pentru fiecare frecven ţă de tăiere determinat ă corect Dacă aţi rezolvat sarcina de lucru, FELICITĂRI! Acum puteţi trece la următoarea activitate.



42


B.3.11.


Competenţe: • Verific ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii. • Planific ă o activitate şi culege date numerice în leg ătur ă cu aceasta • Interpreteaz ă rezultatele obţ inute şi prezint ă concluziile Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 20 min • Să selecteze componente electronice pentru realizarea unor circuite

Tipul activităţii:

Conţ inutul : Circuite analogice Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va ajuta să realizaţi practic un circuit simplu şi să determina ţi rolul unor componente din circuitul analogic realizat. Enunţ : Rp.

- realizaţi practic circuitul din figur ă şi precizaţi rolul rezisten ţelor R şi

Vcc

Rp

R

- alegeţi două valori pentru Vcc şi apoi determina ţi valorile pentru Rp şi R

4p. – pentru realizarea circuitului 1p. – pentru rolul corect precizat al fiec ărei rezistenţe



43


B.3.12.


Competenţă: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 30 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Circuite de limitare Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va oferi o perspectiv ă integratoare asupra circuitelor de limitare. Enunţ : Folosiţi un cub care semnific ă, în mod simbolic, tema ce urmeaz ă a fi explorată: Circuitele de limitare . Cubul are înscrise pe fiecare dintre fe ţele sale Descrie, Compar ă, Analizeaz ă, Asociaz ă, Aplic ă, Argumenteaz ă. Pe tablă, profesorul detaliaz ă cerinţele de pe fe ţele cubului cu urm ătoarele: Descrie: Descrie limitatorul serie cu prag 0. Compar ă: Compar ă limitatorul serie cu prag 0 cu limitatorul serie cu prag +E. Analizează: Analizează funcţionarea limitatorului serie cu prag 0. Asociază: Cu ce altă schemă asemănaţi schema limitatorului cu prag 0? Aplică: Ce poţi face cu un circuit de limitare? Argumentează: De ce se utilizeaz ă limitatoare cu prag ±E pentru generarea de impulsuri? Reprezentantul fiec ărei echipe va rostogoli cubul. Echipa sa va explora tema din perspectiva cerin ţei care a căzut pe faţa superioar ă a cubului şi va înregistra totul pe o foaie de flip-chart.

analizei.

După 15 minute, echipele se reunesc în plen şi vor împărtăşi clasei rezultatul

Afişaţi pe tablă, flip-chart sau pe perete rezultatele întregii discu ţii. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

44


Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evalu ării sumative. Criteriile de evaluare, precum şi punctajele corespunz ătoare, vor fi stabilite de c ătre elevi.




45


B.3.13.


Competenţă: • Analizeaz ă func ţi onarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţ ii Obiective: • Să identifice diverse tipuri de circuite electronice analogice cu componente discrete • Să precizeze parametrii caracteristici fiec ărui tip de circuit • Să precizeze funcţionarea tipurilor de circuite studiate 30 min

Tipul activităţii: Conţ inutul : Oscilatoare cu cuar ţ Scopul activit ăţ ii : Această activitate vă va oferi o perspectiv ă integratoare asupra oscilatoarelor cu cuar ţ. Enunţ : Folosi ţi un cub care semnific ă, în mod simbolic, tema ce urmeaz ă a fi explorat ă: Oscilatoare cu cuar ţ. Cubul are înscrise pe fiecare dintre fe ţele sale Descrie, Compar ă, Analizeaz ă, Asociaz ă, Aplic ă, Argumenteaz ă. Pe tablă, profesorul detaliaz ă cerinţele de pe feţele cubului cu urm ătoarele: Descrie: Descrie fenomenul de piezoelectricitate direct ă. Compar ă: Compar ă fenomenul de piezoelectricitate direct ă cu piezoelectricitatea inversă. Analizează: Analizează propriet ăţile cristalelor de cuar ţ care le recomand ă pentru utilizarea în oscilatoare. Asociază: Ce schemă echivalent ă asocia ţi unui cristal de cuar ţ? Aplică: Ce puteţi face cu un oscilator cu cuar ţ? Argumentează: Care este proprietatea care determin ă utilizarea cuar ţului în componen ţa oscilatorului Colpitts? Reprezentantul fiec ărei echipe va rostogoli cubul. Echipa sa va explora tema din perspectiva cerin ţei care a căzut pe faţa superioar ă a cubului şi va înregistra totul pe o foaie de flip-chart.

După 15 minute, echipele se reunesc în plen şi vor împărtăşi clasei rezultatul analizei. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

46


Afişaţi pe tablă, flip-chart sau pe perete rezultatele întregii discu ţii. Activitatea va fi o autoevaluare a elevilor în vederea evalu ării sumative. Criteriile de evaluare, precum şi punctajele corespunz ătoare, vor fi stabilite de c ătre elevi.




47


4. GLOSAR

amplificat oare electronice

– cuadripoli activi capabili s ă redea la ie şire semnale electrice de putere mult mai mare decât cea de intrare

amplificatoare operaţ ionale

– amplificatoare de curent continuu având reac ţie negativă interioar ă şi care sunt prevăzute cu buclă de reacţie negativă externă – semnalul de intrare este aplicat pe intrarea inversoare

amplificator operaţ ional inversor amplificator operaţ ional neinversor

– semnalul de intrare este aplicat pe intrarea neinversoare

bialternanţă dopare

– cu două alternanţe – procedeu tehnologic prin care se ob ţin semiconductoare extrinseci

jonc ţ iune pn

– zonă de contact dintre dou ă regiuni ale aceluia şi cristal semiconductor, una de tip n şi alta de tip p monoalternanţă – cu o singur ă alternanţă monofazat

– cu o singur ă fază

redresor

– circuit electronic capabil s ă transforme energia electric ă de curent alternativ în energie electric ă de curent continuu. semiconductoare – semiconductoare impurificate cu alte elemente extrinseci stabilizator

– circuit electronic care se conecteaz ă între sursa de alimentare nestabilizat ă şi consumator, având rolul de a men ţine constantă tensiunea sau curentul consumatorului, în raport cu varia ţiile tensiunii sursei, ale rezisten ţei sarcinii, ale temperaturii ambiante şi cu alţi factori perturbatori.

tranzistor bipolar – dispozitiv semiconductor format dintr-un monocristal de germaniu cu jonc ţ iuni sau siliciu în care, prin impurificare se creaz ă trei regiuni alternativ dopate.


48


ANEXA 1 FIŞE DE DOCUMENTARE

MATERIALE SEMICONDUCTOARE După rezistivitatea pe care o prezint ă în anumite condi ţii, materialele pot fi clasificate în trei categorii: -8  Bune conducătoare (metalele) – a c ăror rezistivitate este mic ă (ρ ≈10 Ωm); 12  Neconductoare (izolante) – a c ăror rezistivitate este foarte mare ( ρ ≈10 Ωm);  Semiconductoare (materiale care conduc doar în anumite condi ţii) – a căror rezistivitate este medie ( ρ≈10-2Ωm la Ge şi ρ≈103Ωm la Si).

Principalele materiale semiconductoare folosite la fabricarea dispozitivelor electronice sunt cristalele elementelor tetravalente: siliciu (Si), germaniu (Ge), precum şi cristale ale unor compuşi binari cum ar fi: galiu – arsen (GaAs), indiu – stibiu (In – Sb) etc. ELECTRONI LIBERI ŞI GOLURI Pentru ca un semiconductor să prezinte o conductivitate electric ă utilizabil ă practic, este necesar să dispună de purt ători mobili de sarcină electric ă. Astfel de purt ători sunt, în semiconductoare, electronii de conduc ţ ie şi golurile. Electronul de conduc ie şi golul se consider ă particule libere, încărcate electric şi se tratează ca atare: electronul de conduc ie cu sarcina electrică –e (e=1,6 10-19 C) şi golul cu sarcina electrică +e. SEMICONDUCTOARE INTRINSECI ŞI SEMICONDUCTOARE EXTRINSECI În construc ţia dispozitivelor electronice se folosesc semiconductoare impurificate. Semiconductoarele impurificate (numite semiconductoare extrinseci ) se obţin din semiconductoarele pure prin înlocuirea, f ăr ă a modifica structura re ţelei, a unui atom semiconductor cu elemente a c ăror valenţă difer ă cu o unitate în plus (pentavalente) sau în minus (trivalente). Procedeul tehnologic prin care se ob ţin semiconductoare extrinseci poart ă numele de dopare. Dacă doparea se face cu elemente pentavalente se ob ţin semiconductoare de tip n. La un semiconductor de tip n:  electronii sunt purt ători majoritari;  golurile sunt purt ători minoritari. Dacă doparea se face cu elemente trivalente se ob ţin semiconductoare de tip p. La un semiconductor de tip p:  electronii sunt purt ători minoritari;  golurile sunt purt ători majoritari. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

49


NU UITA! 1. Într-un semiconductor, purtătorii de sarcin ă sunt electronii şi golurile. 2. Semiconductoarele pot fi intrinseci (pure) şi extrinseci (impure). 3. Semiconductoarele extrinseci se pot ob ţine prin impurificare cu:  elemente trivalente (se ob ţin semiconductoare de tip p)  elemente pentavalente (se ob ţin semiconductoare de tip n). 4. Deplasarea ordonat ă a electronilor sau a golurilor reprezint ă un curent electric. Deplasarea golurilor are loc în sens invers deplas ării electronilor; 5. Într-un semiconductor extrinsec, exist ă două tipuri de purt ători de sarcină: • majoritari; • minoritari. TIPUL SEMICONDUCTORULUI TIP p TIP n

PURTĂTORI MAJORITARI goluri

PURTĂTORI MINORITARI electroni

electroni

goluri

6. La semiconductoarele extrinseci conductibilitatea nu mai depinde de temperatur ă, ci doar de concentra ţia de impurit ăţi şi este controlată prin intermediul acesteia.

JONCŢIUNEA PN

Dacă se creează, în acelaşi cristal semiconductor, prin impurificare controlat ă cu impurităţi, de o parte şi de alta a unei suprafe ţe de separaţie, două zone, una de tip n şi una de tip p, se ob ţine o joncţiune pn. 

Joncţiunea pn polarizată direct

Polarizarea direct ă a joncţiunii se ob ţine prin aplicarea unei surse de tensiune exterioare, cu polul pozitiv pe regiunea p şi cu cel negativ pe regiunea n. Prin jonc ţiune va trece un curent având sensul de la regiunea p la regiunea n. Acest curent se numeşte curent direct şi creşte cu creşterea tensiunii de polarizare direct ă. A Id

p

n

C

Ve Vd


Vs

50


Joncţiunea pn polarizată invers Polarizarea invers ă a joncţiunii se ob ţine prin aplicarea unei surse de tensiune exterioare, cu polul pozitiv pe regiunea n şi cu cel negativ pe regiunea p. Prin jonc ţiune va trece un curent având sensul de la regiunea n la regiunea p. Acest curent se numeşte curent invers şi are valori de ordinul 10 -6 – 10-9 A (în funcţie de natura materialului semiconductor). 

C A Ve

Id p

n Vd


Vs

51


DIODA DIODA REDRESOARE PRINCIPIU DE FUNC Ţ IONARE: diodele redresoare folosesc proprietatea jonc ţiunii pn de conducţie unilateral ă. SIMBOLUL DIODEI REDRESOARE: Anod Catod A

C

ASPECT FIZIC: Diodele sunt componente electronice realizate dintr-o jonc ţiune pn prevăzută cu contacte metalice la cele dou ă regiuni şi introdusă într-o capsulă de sticlă, metal sau material plastic. Capsula are rolul de a proteja jonc ţiunea de mediul exterior. Regiunea p a joncţiunii constituie anodul diodei, iar regiunea n catodul. MATERIALE FOLOSITE: germaniu şi siliciu. MARCAJ: Diodele redresoare (obi şnuite) sunt marcate cu litera N, cele rapide cu litera R şi cele cu avalan şă controlată cu A.

PARAMETRI SPECIFICI: 

IF – curentul direct prin diod ă.



IR – curentul invers prin diod ă;



UF - tensiunea direct ă;



UR – tensiunea invers ă;



IO – curentul direct continuu maxim;



IFSM – curentul direct maxim de suprasarcină accidental ă;



IFRM – curentul direct maxim repetitiv;


52

CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICAŢII 

URRM – tensiunea invers ă maximă repetitivă;



Pdmax – puterea disipat ă maxim admisibil ă;



Domeniul frecvenţelor de lucru.

Mărimile care limiteaz ă funcţionarea unei componente electronice într-o anumit ă gamă de valori poart ă numele de parametri limit ă. Parametrii limit ă sunt specificaţi în cataloagele firmelor constructoare; dep ăşirea acestor m ărimi poate conduce la distrugerea componentei semiconductoare. Pentru dioda redresoare parametrii limită se refer ă la: • Tensiunea inversă maximă – UR – reprezintă tensiunea inversă aplicat ă diodei, pentru care curentul invers devine mai mare decât o valoare specificat ă. • Curentul direct de vârf – IFM – reprezintă amplitudinea maxim ă a unui curent în sens direct, în regim permanent. • Puterea disipat ă – Pdmax – reprezintă valoarea puterii disipate maxime care nu trebuie dep ăşită în funcţionare. • Temperatura maximă a jonc ţi unii – T jmax – pentru o jonc ţiune în funcţionare se are în vedere o temperatur ă maximă posibil ă, care depinde de natura materialului semiconductor. Pentru diodele cu siliciu T jmax ≅ 1750 C, iar pentru cele cu germaniu T jmax ≅ 850 C. În redresoarele de putere, în timpul procesului de redresare, pe diode au loc pierderi de putere (8 W / k W pentru diodele cu germaniu şi 4-5 W / k W pentru cele cu siliciu). Aceste pierderi de putere duc la înc ălzirea diodelor şi chiar la deteriorarea acestora. Pentru protec ţia lor termică diodelor de putere se monteaz ă pe radiatoare metalice care u şurează disiparea c ăldurii de la diod ă la mediul ambiant. TIPURI DE CONEXIUNI La realizarea circuitelor de redresare poate ap ărea necesitatea ob ţinerii unor curenţi sau tensiuni care dep ăşesc valorile limit ă absolute ale parametrilor. În acest caz se obişnuieşte ca diodele s ă se lege în serie sau în paralel.  Legarea în paralel Pentru curenţi mai mari decât valorile admise de diode, acestea se leag ă în serie, iar pentru echilibrarea curen ţilor care trec prin acestea, în serie cu diodele se leagă rezistoare suplimentare. Valoarea rezisten ţei R este de câţiva ohmi. Diodele vor fi, în acest caz, cuplate termic prin montarea pe acelaşi radiator. D

R

D

R

D

R

Legarea în serie. În cazul circuitelor cu tensiuni ridicate diodele redresoare se leagă în serie, în felul acesta tensiunea aplicat ă repartizându-se între diode. Pentru asigurarea func ţionării diodelor, în paralel cu fiecare diod ă se conectează rezistoare (de ordinul 100 k Ω). Pentru egalizarea tensiunilor pe diode în momentul aplic ării tensiunilor inverse (sau la apari ţia unor supratensiuni de scurt ă durată), în paralel cu diodele se montează condensatoare. 


53




D

D

D

R

R

R

C

C

C

Legarea în punte

Legarea în punte a diodelor este o conexiune utilizat ă pentru realizarea redresoarelor dubl ă alternan ţă.

LIMITĂRI ÎN FUNCŢIONARE Diodele redresoare nu pot fi utilizate la frecven ţe mari de lucru datorit ă capacităţilor interne care scurtcircuiteaz ă rezistenţa de conducţie a diodei la aceste frecvenţe.

DIODA STABILIZATOARE SIMBOLUL DIODEI STABILIZATOARE: PRINCIPIU DE FUNC ŢI ONARE: Dioda stabilizatoare sau dioda Zener utilizeaz ă proprietatea jonc ţiunii pn de a avea în regim de polarizare invers ă o tensiune constant ă la borne, indiferent de valoarea curentului într-o anumit ă plajă de valori. ASPECT FIZIC: Diodele Zener sunt componente electronice realizate dintr-o jonc ţiune pn prevăzută cu contacte metalice la cele dou ă regiuni şi introdusă într-o capsulă de sticlă, metal sau material plastic. Capsula are rolul de a proteja jonc ţiunea de mediul exterior. MARCAJ: Pe capsula diodei Zener se marcheaz ă electrodul pe care se aplic ă plusul tensiunii de polarizare (catodul diodei). PARAMETRI SPECIFICI: 

tensiunea nominal ă de stabilizare U z;



curentul de control al tensiunii U z;



coeficientul de temperatur ă al tensiunii de stabilizare αz ;



curentul maxim de stabilizare I zM;



domeniul de temperatur ă de lucru;



puterea maximă disipat ă Pmax;



rezistenţa dinamică în regiunea de stabilizare: r z = ΔUz / ΔIz.

La folosirea diodelor trebuie s ă se ţină seama de urm ătoarele considerente: există o dispersie de natur ă tehnologic ă a valorilor tensiunii U Z în jurul valorii nominale;  valorile de catalog (nominale, minime şi maxime) sunt garantate pentru cazul în care temperatura jonc ţiunii este egal ă cu temperatura mediului ambiant de referin ţă (T0 = 250C); 


54

CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICAŢII 

  

coeficientul de temperatur ă al tensiunii stabilizate αz are valori negative pentru diode cu Uz < 6V Şi valori pozitive pentru diode cu U z> 6V. Prin legarea în aceeaşi capsulă a două diode Zener cu coeficien ţi egali, dar opu şi ca semn se obţin diode compensate termic. legarea în serie a mai multor diode stabilizatoare este mai indicat ă decât utilizarea unei singure diode mai puternice şi de tensiune mai mare. diodele stabilizatoare de putere trebuie montate pe radiatoare. pentru creşterea duratei de via ţă şi a siguranţei în funcţionare a diodelor stabilizatoare, este indicat ca în exploatare s ă disipe puteri mai mici decât puterea nominal ă cu 20 – 30%.

Exemple de familii de diode Zener:

1. Diode de 0,4 W: - sunt marcate cu simbolul DZ... - gama de tensiuni nominale este cuprins ă între 0,75 V – 50 V - exemplu: DZ4V7 la care U z = 4,7 V 2. Diode de 1 W: - marcajul se face cu PL... - gama de tensiuni nominale este cuprins ă între 3,3 V – 200 V - exemplu: PL5V1 la care U z = 5,1 V 3. Diode de 4 W: - marcajul se face cu 4DZ... - gama de tensiuni nominale este cuprins ă între 10 V – 180 V - exemplu: 4DZ18 V la care U z = 18 V

POLARIZARE: Pentru a-şi îndeplini funcţia de stabilizare, dioda Zener se folose şte în polarizare invers ă. +

R

+

Uz = Uieş = ct.

Circuitul de polarizare a diodei Zener Rezistenţa R va realiza şi o limitare a curentului prin diodă, deoarece la depăşirea valorii I zM a curentului prin diod ă str ăpungerea electric ă este însoţită şi de fenomene termice care determin ă str ăpungerea jonc ţiunii.


55


DIODA VARACTOR (VARICAP) SIMBOLUL DIODEI VARICAP: DEFINI ŢI E: Dioda varactor sau varicap este un dispozitiv semiconductorcare în circuitele electronice se comport ă ca o capacitate variabilă cu tensiunea de polarizare. MATERIALE FOLOSITE: siliciu, iar pentru frecven ţe foarte înalte GaAs. ASPECT FIZIC: Diodele varicap sunt componente electronice realizate dintr-o jonc ţiune pn prevăzută cu contacte metalice la cele dou ă regiuni şi introdusă într-o capsulă de sticlă. MARCAJ: Pe capsula diodei varicap sunt dispuse, c ătre terminalul corespunz ător catodului, 1 – 3 inele colorate, în func ţie de tipul diodei. PARAMETRI SPECIFICI: 

Cnom - capacitatea nominal ă,între terminalele diodei, la tensiunea de semnal – 25V;



Cnmax - capacitatea maximă, la tensiunea de semnal minim ă;



Cmin - capacitatea minimă, la tensiunea maxim ă;



c

- coeficientul de temperatur ă al capacit ăţii;



temperatura maximă a joncţiunii;



puterea maximă de disipaţie.

Capacitatea este parametrul electric esen ţial pentru diodele varicap. POLARIZARE  diodele varicap se utilizeaz ă în polarizare invers ă.

DIODA CU CONTACT PUNCTIFORM PRINCIPIU DE FUNC ŢI ONARE: Datorită faptului că dioda cu joncţiuni prezint ă o capacitate echivalent ă de minimum câţiva pF, ea nu poate fi folosit ă la frecvenţe foarte înalte (de ordinul sute kHz – sute MHz). Pentru acest domeniu se folosesc diode de o altă construcţie tehnologic ă, numite diode cu contact punctiform. Suprafa ţa foarte mică a joncţiunii pn în acest caz (1/10 -4 mm2) va determina, de asemenea, o capacitate foarte mică (sub 1pf). Caracteristica curent – tensiune a acestor diode nu se deosebe şte cu nimic de caracteristica diodelor redresoare. MATERIALE FOLOSITE: germaniu MARCAJ Ş I UTILIZ ĂRI: Aceste diode fac parte din seria EFD 100, criteriul de sortare fiind tensiunea invers ă maximă în regim de redresare. Aceast ă familie poate redresa un curent I 0 de 20 – 30 mA şi pote suporta un curent de vârf accidental timp de 1s de 200 – 300 mA. Detecţia este o funcţie asemănătoare redresării, cu deosebirea c ă semnalele prelucrate nu mai au frecven ţe de ordinul 50Hz – 20kHz, ci se situeaz ă de regulă în domeniul sute de kHz – sute MHz. Utilizare: demodulatoare MA şi MF, circuite de RAA (reglajul automat al amplificării), circuite de sincronizare, de limitare, redresare de impulsuri. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

56


NU UITA!

1. Respecta ţi valorile limit ă indicate în cataloage pentru diodele folosite! 2. Pentru a-şi îndeplini rolul de stabilizare, diodele Zener se polarizeaz ă invers. 3. Pe corpul diodei Zener este marcat catodul diodei Zener. 4. Diodele varicap se utilizeaz ă în polarizare invers ă.


57


TRANZISTORUL BIPOLAR TIPURI DE TRANZISTOARE BIPOLARE

DEFINI ŢI E: Un tranzistor bipolar cu jonc ţiuni este un dispozitiv semiconductor format dintr-un monocristal de germaniu sau siliciu în care prin impurificare se creaz ă trei regiuni alternativ dopate. ASPECT FIZIC: Regiunile de la extremit ăţi au acelaşi tip de conductibilitate şi se numesc emitor (E) şi colector (C). Regiunea central ă are conductibilitate opus ă faţă de extremităţi şi este mult mai subţire decât ele. Aceast ă regiune poart ă numele de bază (B). Doparea cu impurit ăţi a emitorului şi colectorului este mult mai mare decât cea a bazei (de aproximativ 100 de ori). Cele trei regiuni au contacte ohmice care sunt scoase înafara capsulei tranzistorului şi poartă numele de electrozi. În funcţie de tipul zonelor (N sau P) care sunt alternate, exist ă două categorii de tranzistoare: NPN sau PNP (fig. 4.1.) Datorit ă modului de realizare, apar dou ă joncţiuni pn:

• Joncţiunea emitor – baz ă (JE); • Joncţiunea bază – colector (JC). SIMBOLULTRANZISTORULUI BIPOLAR: C

C

B B

E Tranzistor pnp

E Tranzistor npn

sensul săgeţii din emitor indic ă tipul tranzistorului;  două tranzistoare cu caracteristici similare, dar de tipuri diferite (PNP şi NPN) se numesc tranzistoare complementare. MATERIALE FOLOSITE: germaniu şi siliciu. 

MARCAJ: pentru identificarea diferitelor tipuri de tranzistoare se folosesc diferite coduri. De exemplu, în codul european, • prima liter ă semnific ă tipul materialului semiconductor: A – germaniu B – siliciu C – galiu-arsen D – indiu-antimoniu • a doua liter ă arată domeniul de aplicare: C – tranzistor de semnale mici şi joasă frecvenţă D – tranzistor de putere şi joasă frecvenţă Profilul: TEHNIC Nivelul 3

58


F – tranzistor de înaltă frecvenţă L – tranzistor de putere şi înaltă frecvenţă S – tranzistor de comuta ţie U – tranzistor de putere pentru comuta ţie În codul american tranzistoarele sunt desemnate prin indicativul 2N. Cifrele de la urmă indică tipul respectiv de tranzistor.

PARAMETRI SPECIFICI: În foile de catalog puse la dispoziţia beneficiarilor de c ătre producătorii de tranzistoare se specific ă o serie de parametrii care nu trebuie dep ăşiţi. IC ICmax

UCE

Domeniul de func ionare admis entru un tranzistor

Temperatura maximă a jonc ţ iunii Ea depinde de natura materialului semiconductor. Pentru tranzistoarele cu Si T jmax = 1250 – 1750C, iar pentru cele cu Ge T jmax = 800-1000C.  Curentul de colector maxim Acest curent corespunde regimului permanent şi se notează în catalog cu I C.  Tensiunea maximă admisibil ă Tensiunea inversă aplicată unei joncţiuni a tranzistorului poate duce la str ăpungerea ei, dac ă se depăşeşte tensiunea la care se amorseaz ă procesul de multiplicare în avalan şă. Deoarece fenomenul de str ăpungere a tranzistorului depinde şi de modul de conectare a acestuia, În cataloage se indic ă următoarele tensiuni de str ăpungere:  UCB0 – tensiunea de str ăpungere colector – baz ă. Este tensiunea invers ă aplicată joncţiunii colector- baz ă când emitorul este în gol (I CE0). Este cea mai mare tensiune pe care o poate suporta tranzistorul.  UEB0 – tensiunea de str ăpungere emitor-baz ă, când IC =0. Este tensiunea maxim admisibil ă care poate fi aplicat ă joncţiunii EB în sens de blocare şi depinde de tipul tranzistorului. Pentru tranzistoarele de înalt ă frecvenţă cu Ge este de aproximativ 0,3 V, pentru Si 3 ÷7V, iar la tranzistorul cu Ge aliat este de 10 - 20 V. 

• UCE0 – tensiunea de str ăpungere colector – emitor când I B = 0. Este, de regul ă, c ea mai mică tensiune. 

Puterea disipat ă maxim admisibil ă Reprezint ă, teoretic, puterea disipată pe joncţiuni:


59


PDmax ≅ UBE IE + UCB IC Deoarece în regim activ normal U BE<< UCB, practic, se poate considera : PDmax ≅ UCB IC ≅ UCE IC În planul caracteristicilor de ieşire această ecuaţie reprezintă o curbă, care împreună cu curentul maxim de colector şi tensiunea colector-emitor maxim ă, determin ă zona admisă de funcţionare. Puterea disipată maximă se mai noteaz ă în cataloage cu Ptot . În cazul tranzistoarelor de putere disipa ţia este asigurat ă prin montarea de radiatoare. Calculul radiatoarelor ţine seama de temperatura jonc ţiunii, capsulă, mediul ambiant şi rezistenţele termice care intervin între jonc ţiune şi mediul ambiant. TIPURI DE CONEXIUNI Tranzistorul bipolar are numai trei borne, de aceea una dintre ele trebuie s ă fie comună intr ării şi ieşirii. Borna comun ă define şte conexiunea tranzistorului. În consecin ţă tranzistorul poate fi conectat în trei moduri. Conexiunea baz ă comună (BC) E C • Semnalul este aplicat între B şiE; • Rezisten ţa de sarcin ă se montează între C şi B; • Curentul de intrare (curent de emitor) are valoare mare; B B • Amplificarea în curent este aproximativ 1; • Impedan ţa de intrare are valori de zeci sau sute de ohmi. Conexiunea emitor comun (EC)

C B

E

E

• Semnalul de intrare se aplic ă între B şi E; • Rezisten ţa de sarcin ă se montează între C şi E; • Curentul de intrare (curent de baz ă) are valoare mică; • Impedan ţa de intrare are valoare mare; • Impedan ţa de ieşire este de ordinul sutelor de k Ω sau MΩ; • Semnalul amplificat în tensiune este în antifaz ă cu cel de la intrare.

Conexiunea colector comun (CC)

E B

• Semnalul de intrare se aplic ă între B şi C; • Rezisten ţa de sarcin ă se montează între E şi C; • amplificarea în tensiune este subunitar ă (0,95 –

0,98); • amplificarea în curent şi impedanţa de intrare sunt mari datorită valorii mici a curentului de intrare (curent de baz ă). Impedanţa de intrare are valori C C de ordinul zeci de k Ω. • Impedan ţa de ieşire este foarte mic ă (zeci de Ω); • Cele două impedan ţe sunt dependente de β, IC, IE. REGIMURILE DE FUNC ŢI ONARE Profilul: TEHNIC Nivelul 3

60


După felul polarizărilor aplicate celor dou ă joncţiuni ale unui tranzistor bipolar, se pot deosebi patru regimuri de funcţionare: Regimul activ normal (RAN)

• Polarizare – JE polarizat ă direct; – JC polarizată invers. Tranzistorul permite ob ţinerea celei mai importante amplific ări a semnalelor. Cu o mică variaţie a tensiunii aplicate JE, polarizat ă direct, se pot obţine variaţii mari ale curentului de colector. Regimul activ invers

• Polarizare – JE polarizat ă invers; – JC polarizat ă direct. Coeficientul de amplificare în curent este mai mic decât în regim activ normal, deoarece tehnologic suprafa ţa colectorului este mai mic ă decât suprafaţa emitorului. Regimul de blocare (tăiere)

• Polarizare – JE polarizat ă invers; – JC polarizat ă invers. Curentul care trece prin tranzistor este foarte mic (nA) şi este datorat purt ătorilor minoritari, genera ţi termic. Tensiunea invers ă maximă care poate fi aplicat ă JE , în regim de blocare, depinde de tipul tranzistorului şi este specificată în catalog. În cazul dep ăşirii acestei tensiuni, apare un curent invers important şi, dacă nu există o rezistenţă de limitare, tranzistorul se distruge prin ambalare termic ă. Regimul de saturaţie

• Polarizare – JE polarizat ă direct; – JC polarizatădirect. Curenţii care circul ă prin tranzistor sunt limita ţi în principal de circuitul exterior. Tensiunile pe cele dou ă joncţiuni sunt mici şi relativ independente de curen ţi (UCesat ≅ 0,2 ÷0,3 V). ECUAŢIILE FUNDAMENTALE ALE TRANZISTOARELOR Pentru caracterizarea modului de distrIbu ţie a curenţilor în bază, s-au introdus următoarele mărimi: factorul de amplificare în curent emitor – colector ( α) α = (componenta curentului de colector datorat ă emitorului)/ (curentul de emitor)  factorul de amplificare în curent baz ă – colector ( β) β = (componenta curentului de colector datorat ă emitorului)/ (curentul de baz ă). Între α şi β există relaţiile: β = α/(1-α) şi α = β /(1- β) Pentru tranzistoarele uzuale: α = 0,95÷0,995 şi β = 20 ÷500 • Curentul rezidual de colector I CB0 este de ordinul 10 μ A pentru tranzistoarele cu germaniu şi 0,1 μ A pentru cele cu siliciu. Prima ecuaţie fundamental ă: IE = IB + IC A doua ecua ţie fundamentală a tranzistorului exprim ă componen ţa curentului de colector: Profilul: TEHNIC Nivelul 3

61


IC = IE + ICB0 (conexiunea BC) IC = IB + ICE0 (conexiunea EC) unde ICE0 ≅βICB0 (4.8.) POLARIZAREA TRANZISTORULUI În studiul principiului de funcţionare a tranzistorului bipolar s-a considerat c ă joncţiunile EC şi BC au fost polarizate cu dou ă surse separate EB şi EC.. Din punct de vedere practic aceast ă soluţie crează multe dificultăţi, de aceea cel mai r ăspândit mod de polarizare este circuitul care utilizeaz ă sursa comună de alimentare EC. Sursa EC furnizează atât curentul de colector ( şi tensiunea colector-emitor) cât şi curentul de bază  circuit de polarizare cu o rezisten ţă de baz ă În exemplul ales, tranzistorul bipolar de tip npn este în conexiunea EC. Acest circuit este cunoscut ca circuit de polarizare cu curent de bază constant.

R B

R C IC

IB

UCE EC

UBE R E

Circuit de polarizare cu o rezisten ţă în bază

RB este aleasă astfel încât să provoace o c ădere de tensiune U BE de 0,2 V pentru tranzistoarele ce Ge şi =,6 V pentru cele cu Si.  circuit de polarizare cu divizor în baz ă Circuitul din figura este cunoscut ca circuit de polarizare cu tensiune de bază constantă.

R C

R B1

EC

IC UCE R B2

UBE R E

Circuit de polarizare cu divizor în bază

Rezisten ţa din emitorul tranzistorului, R E, are un rol important în îmbun ătăţirea parametrilor schemei din punct de vedere al temperaturii. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

62


Divizorul de tensiune R B1 , RB2 are rolul de a asigura pe baza tranzistorului un potenţial constant, care să determine funcţionarea acestuia în regimul dorit. Tensiunea unică de alimentare EC, este diminuată, cu ajutorul rezisten ţelor RB1 şi RB2, până la valoarea necesar ă polarizării joncţiunii emitorului. Rezisten ţa de colector RC este numită şi rezistenţă de sarcină. Prin aplicarea pe baza tranzistorului a unui semnal alternativ se ob ţine în circuit un curent alternativ de ieşire (de colector) care variaz ă în fază cu semnalul de la intrare, dar are amplitudine mult mai mare. Pentru a transmite aceste varia ţii unui alt circuit, sub forma unei tensiuni, este necesar ă o rezistenţă, care, str ăbătută de acest curent, s ă ofere la borne o tensiune propor ţional ă. .MARCAREA TRANZISTOARELOR Pentru identificarea tipurilor de tranzistoare se folosesc diferite coduri. De exemplu, în codul european :

• prima liter ă semnific ă tipul materialului semiconductor:

A – Ge B – Si

C – Galiu – Arsen D – Indiu – Antimoniu

• a doua liter ă arată domeniul de aplicare: C – tranzistor de semnale mici şi joasă frecvenţă; D – tranzistor de putere şi joasă frecvenţă; F – tranzistor de înaltă frecvenţă; L – tranzistor de putere şi înaltă frecvenţă; S – tranzistor de comuta ţie; U – tranzistor de putere pentru comuta ţie. În codul american tranzistoarele sunt desemnate prin indicativul 2N, iar cifrele de la urmă indică tipul respectiv de tranzistor. .

NU UITA!

1. Tranzistorul bipolar are dou ă joncţiuni: emitor – baz ă şi colector – bază. 2. Purtătorii de sarcină sunt electronii şi golurile. 3. Tranzistoarele complementare au acelea şi caracteristici, dar unul este npn iar celălalt pnp. 4. În funcţie de electrodul comun pentru intrare şi pentru ie şire, tranzistorul bipolar prezintă trei conexiuni posibile: CC, BC, EC. 5. Pentru a-şi îndeplini rolul într-un circuit electronic tranzistorul bipolar trebuie Polarizat.


63


DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE

FOTODIODA SIMBOL:

PRINCIPIUL DE FUNC ŢI ONARE : Fotodioda este un dispozitiv optoelectronic realizat dintr-o joncţiune pn fotosensibil ă, sau un contact metal – semiconductor fotosensibil. Fotodiodele sunt dispozitive care transform ă radiaţiile electromagnetice în energie electric ă. Prin fotodiode, în absen ţa iluminării trece un curent foarte mic – curentul de saturaţie al unei jonc ţiuni – numit „curent de întuneric”. Pentru fotodiodele cu Ge acest curent este de 10-20mA, iar pentru cele cu Si de 1-2mA. Când joncţiunea este iluminat ă curentul prin circuit cre şte cu atât mai mult cu cât iluminarea este mai puternic ă. Acest curent poartă numele de curent de iluminare şi are valori mult mai mari decât ale curentului de întuneric. Curentul de iluminare este propor ţional cu fluxul luminos incident pe suprafa ţa fotosensibil ă, fiind independent de valoarea tensiunii inverse (pân ă în apropierea tensiunii de str ăpungere). POLARIZARE: Fotodiodele se utilizeaz ă exclusiv polarizate invers. UTILIZ ĂRI Fotodioda poate fi folosit ă ca celulă fotovoltaică (convertor fotoelectric) dac ă lucrează f ăr ă polarizare exterioar ă. Sub influen ţa luminii se produce un câmp electric imprimat fotovoltaic. Dacă s-ar conecta o rezisten ţă de sarcină la bornele ei, prin ea ar circula un curent electric foarte redus, propor ţional cu iluminarea extern ă. Fotodiodele î şi găsesc aplicaţii în circuitele de comandă, control şi echipamente de automatizare(de exemplu la comanda automat ă a iluminatului exterior). Cea mai spectaculoas ă utilizare a lor este analiza tuburilor videocaptoare (captatoare de imagini) care transform ă informaţia purtată de lumină într-o informaţie electrică, aceste tuburi fiind partea esenţială a unei camere de luat vederi.

PARAMETRII PRINCIPALI AI UNEI FOTODIODE:  Sensibilitatea S este raportul dintre valoarea curentului invers şi valoarea ilumin ării la care se obţine acest curent. Se măsoar ă în nA/lx sau mA/lm;  Tensiunea invers ă UR este tensiunea pân ă la care dispozitivul poate fi utilizat în circuit; Curentul de întuneric I D este indicat de produc ător la o anumit ă valoare a tensiunii;  Sensibilitatea spectrală indic ă r ăspunsul la diferite lungimi de und ă ale luminii incidente. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

64


DIODA ELECTROLUMINISCENTĂ (LED) SIMBOLUL: PRINCIPIUL DE FUNC ŢI ONARE: LED – urile au proprietatea de a emite lumin ă atunci când sunt polarizate direct. Sunt realizate din compu şi ai galiului cu elemente trivalente sau pentavalente, formând GaAs, GaP, GaAsP, etc. PARAMETRII ELECTRICI ai diodelor electroluminiscente sunt identici cu cei ai diodelor obişnuite:  IFmax – curentul direct maxim are valori de ordinul zecilor de mA;  UF – tensiunea de deschidere a jonc ţiunii variaz ă de la 1,2 V pentru diodele electroluminiscente ce emit în infraro şu până la 3V pentru cele care emit lumin ă verde; Roşu – 1,8V Verde – 2,1V Albastru – 4,7V  UR – tensiunea invers ă poate avea valoarea maxim ă de câţiva volţi. CARACTERISTICA LED-ului: I

M UR

Pe caracteristica curent – tensiune a diodei electroluminiscente, punctul de func ţionare M se alege pe por ţiunea din cadranul I, deoarece lumina se emite atunci când dispozitivul este polarizat direct . POLARIZAREA LED:

• În curent continuu : curentul IF care corespunde punctului static de func ţionare M este limitat de o rezisten ţă R, conectată în serie cu LED – ul. Valoarea acestei rezistenţe se determină în funcţie de IF, UF, U. R

+ U

UF

-


65

CIRCUITE ELECTRONICE ANALOGICE PENTRU TELECOMUNICAŢII R

=

U − U F I F

• În curent alternativ : în acest caz alternan ţa negativă se suprimă cu o diodă rapidă montată în antifază. R

UF

Uef

Printr-o tehnologie special ă se pot realiza diode electroluminiscente a c ăror lumină emisă să aibă caracteristicile luminii laser – monocromaticitate pronun ţată, directivitate, coerenţă şi o intensitate deosebit de mare. Acest tip de diod ă poartă numele de diod ă laser sau laser cu injec ţie. LED – urile sunt folosite pe scar ă largă în construcţia afişoarelor numerice. Cu un astfel de afişaj, cu şapte segmente,se pot a afişa cifre de la 0 la 9. Fiecare segment conţine un LED care necesit ă o tensiune de alimentare f b de 1,6 V la 20 mA. g e

c d


66


OPTOCUPLOARE Optocuplorul este cel mai simplu sistem optoelectronic, deoarece, prin construcţie, este singurul în care nu intervin propriet ăţile optice ale mediului înconjur ător. Parametrii săi depind de temperatur ă şi de nivelul curentului la intrare, ca ale oricărui alt semiconductor. PRINCIPIUL DE FUNC ŢI ONARE: Cuplorul optoelectronic este un dispozitiv complex constituit dintr-un emi ţător de radiaţie luminoasă (LED) şi un receptor de lumin ă (fotodiodă, fototranzistor, fotorezisten ţă). Acestea sunt aşezate faţă în faţă la distanţă foarte mică într-o capsulă comună.

Dacă la bornele diodei se aplic ă un semnal electric, atunci acesta, prin intermediul fluxului luminos, va putea fi ob ţinut la ieşirea receptorului. Se ob ţin astfel tensiuni de izola ţie foarte mari, de ordinul 2000 – 5000 V care constituie principalul avantaj al optocuploarelor, combinat cu o vitez ă de r ăspuns foarte mare. Informa ţiile se transmit într- un singur sens, f ăr ă reacţie. Datorită eficacităţii, gabaritului şi vitezei r ăspunsului, acum singura surs ă de radiaţii folosită în optocuploare este LED-ul, mai ales GaAs, cu emisie în infraro şu. Detectorul este, de regul ă, din Si. Detectorul cel mai des folosit este fototranzistorul. Fotodiodele sunt rapide, dar au sensibilitate mic ă. UTILIZ ĂRI Optocuplorul are multe şi variate aplica ţii practice, el având şi avantajul imunit ăţii la zgomote. Cea mai important ă aplicaţie este aceea de a transfera o comand ă, prin intermediul undei de lumin ă, între două echipamente care, fie c ă nu trebuie să aibă legătur ă electrică, fie că se află la potenţiale electrice diferite, între cele dou ă echipamente existând o diferen ţă mare sau foarte mare de poten ţial. Optocuploarele sunt folosite şi la supravegherea re ţelei de alimentare. Pentru aceast ă aplica ţie au fost construite optocuploare care, pentru a putea lucra cu tensiune alternativă, au două LED – uri antiparalel.


67


NU UITA!

1. 2. 3. 4.

Fotodioda se utilizeaz ă în polarizare invers ă, iar LED-ul în polarizare direct ă. Fotodioada transformă energia luminoas ă în energie electric ă. LED-ul transformă energia electric ă în energie luminoas ă. Culoarea radia ţiei luminoase a LED-ului depinde de tipul semiconductorului folosit.


68


CIRCUITE ELECTRONICE

REDRESOARE Prin redresarea curentului alternativ se în ţ elege transformarea lui în curent continuu . Redresarea tensiunii alternative de re ţea (cu frecvenţa de 50Hz) este necesar ă pentru alimentarea dispozitivelor electronice din aparate şi instalaţii, precum şi a altor consumatoare de curent continuu (motoare electrice, instala ţii electrochimice, acumulatoare, etc.). Circuitele care efectueaz ă această transformare se numesc circuite de redresare sau, simplu, redresoare. Clasificarea redresoarelor poate fi f ăcută după mai multe criterii, conform tabelului 5.1. Nr.crt.

CRITERIU

TIPURI REDRESOARE

•

1.

DUPĂ FELUL TENSIUNII ALTERNATIVE REDRESATE

• •

2.

DUPĂ MODUL DE VARIAŢIE A TENSIUNII REDRESATE

• •

3.

DUPĂ NUMĂRUL ALTERNANŢELOR REDRESATE

•

monofazate – tensiunea alternativ ă redresată este monofazat ă; are valoarea efectivă 220 V; trifazate – tensiunea redresat ă este trifazată. comandate – tensiunea redresat ă poate fi variată în procesul de redresare; necomandate – tensiunea redresat ă nu poate fi variată în procesul de redresare. monoalternanţă – se redresează o singur ă alternanţă; bialternanţă – se redreseaz ă ambele alternanţe.

SCHEMA BLOC A UNUI REDRESOR

   

În general instala ţiile de redresare cuprind: transformatoare de alimentare – cu rol de adaptare a tensiunii de intrare la valoarea necesar ă tensiunii de ie şire şi de a micşora curenţii de scurtcircuit; elemente de redresare – diode, tiristoare; elemente de protec ţie ultrarapide – siguran ţe fuzibile, întrerup ătoare, separatoare; elemente de filtrare.

Schemele de redresare determin ă în mare măsur ă solicitarea elementelor redresoare la curent direct şi tensiune invers ă.  Ondula ţia tensiunii redresate;  Puterea transformatorului de alimentare; Profilul: TEHNIC Nivelul 3

69


Caracteristica exterioar ă a redresorului (tensiune – curent de sarcin ă);  Efectele asupra re ţelei de alimentare (factorul de putere şi regimul deformant). În figura 5.2. este dat ă schema bloc tipic ă a unui redresor monofazat necomandat şi formele de undă ale tensiunilor. 

2 1  U1 '

 TRANSFORMATOR

U2

REDRESOR



FILTRU DE NETEZIRE

U0

R S

'

t

T = 20 ms

Schema bloc a unui redresor monoalternanţă

• Transformatorul - Tensiunea alternativ ă de reţea u1 se aplică la bornele primare

'

(11 ) ale transformatorului, acesta având rolul de a furniza la bornele secundare (22 ') o tensiune alternativ ă u2 , mai mare sau mai mic ă decât u1 , în funcţie de valoarea necesar ă pentru tensiunea redresat ă.

• Redresorul - Tensiunea u2 se aplică sistemului de redresare, care efectuează redresarea propriu-zis ă (mono sau bialternan ţă). Circuitul este realizat din una sau mai multe diode redresoare conectate într-o configuraţie specifică schemei de redresare. Observaţ ii :

1. În locul unei diode redresoare pot fi conectate mai multe în serie, dac ă tensiunea este prea înalt ă, respectiv în paralel, dac ă valoarea curentului direct (redresat) este mare. 2. Pentru repartizarea echilibrat ă a tensiunilor inverse, respectiv a curen ţilor direcţi, se asigur ă diodele prin rezisten ţe de echilibrare şunt, respectiv adi ţionale.

• Filtrul - Dacă între sistemul de redresare şi sarcină nu este intercalat un filtru de netezire, tensiunea redresat ă u0 de la bornele de ie şire va avea o formă pulsatorie.; introducând îns ă filtrul, forma de undă devine mai neted ă. Filtrul conţine în structur ă elemente reactive condensatoare şi /sau bobine de valori mari, care estompeaz ă tendin ţa de variaţie în timp a tensiunii U 0 , respectiv a curentului redresat I 0. Calitatea filtr ării se apreciaz ă cantitativ prin factorul de pulsaţ ie (sau factorul de ondulaţ ie) γ. O definiţie adecvată măsur ării este: γ =

U 0VV U 0

unde U0w este tensiunea de ondula ţie măsurată vârf la vârf (se poate determina uşor cu osciloscopul), iar U0 este tensiunea redresat ă medie (se poate m ăsura cu voltmetrul). Factorul de ondula ţie se exprimă de obicei în procente. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

70


• Rezistenţ a R S - reprezintă rezistenţa prezentată de consumator, adică raportul U 0 / I0 .

REDRESOR MONOFAZAT MONOALTERNANŢĂ Redresorul monofazat monoalternan ţă este utilizat pentru puteri medii (de ordinul sutelor de W). În figur ă este prezentată schema unui redresor monoalternan ţă. 1

u1

+(-) ui

t U

R s

u1(t) U 1' a. schema electrică

t

b. formele de undă pentru tensiunile de intrare şi de ieşire Redresor monofazat monoalternanţă

În analiza func ţionării se vor considera elementele schemei (transformatorul de reţea şi dioda redresoare) ideale. Funcţionarea redresorului cu sarcin ă pur rezistivă este simplă. Pe durata alternan ţelor pozitive ale tensiunii din secundarul transformatorului u 1 (când potenţialul bornei 1 este superior poten ţialului bornei 1') dioda conduce, iar tensiunea la bornele sarcinii, U0, este egală cu tensiunea u 1 (se neglijează căderea de tensiune pe diode). Pe durata alternan ţelor negative ale tensiunii u 1, dioda D este blocată, iar tensiunea U 0 de la bornele sarcinii este zero. Tensiunea U 0 va fi formată numai din impulsurile alternanţelor pozitive (fig. 5.3. b) Componeneta continu ă a tensiunii de sarcin ă este valoarea medie a formei de undă obţinută la bornele sarcinii. U0 = Umax / π unde Umax este valoarea de vârf a tensiunii alternative de la intrare. Curentul continuu din rezistorul de sarcin ă RS este: I0 = Umax / π R


71


NU UITA!

1. Dioda redresoare va fi aleas ă astfel încât să suporte un curent direct continuu I0 şi o tensiune invers ă Umax, deoarece când dioda este blocat ă, tensiunea u1 se aplică pe ea. 2. Redresorul monoalternan ţă dă o tensiune de ie şire cu o component ă apreciabil ă de curent alternativ, de acela şi ordin de m ărime cu componenta de curent continuu dorit ă. 3. În cazul acestui tip de redresor, valoarea factorului de ondula ţie este γ = 1,57. În cazul redresorului ideal factorul de ondula ţie trebuie să fie 0. 4. Frecvenţa este 50 Hz. 5. Randamentul este 40%.

REDRESOR MONOFAZAT DUBLĂ ALTERNANŢĂ CU TRANSFORMATOR CU PRIZĂ MEDIANĂ În figur ă sunt redate schema electric ă şi formele de und ă ale tensiunilor în cazul unui redresor monofazat dubl ă alternan ţă cu transformator cu priză median ă, cu sarcin ă rezistivă. u1 D1

u1

t

U

ui

R s u2

u2

t

D2 U0

Redresor monofazat dubl ă alternanţă transformator cu priză mediană: a. schema electrică; b. formele de undă ale tensiunilor de intrare şi de ieşire


t

72


Acest redresor dubleaz ă componenta continu ă a tensiunii de ie şire, f ăr ă a creşte excursia vârf la vârf a componentei alternative. Tensiunea alternativ ă se aplică printr-un transformator care are un secundar cu priză mediană legată la masă, astfel încât u2(t) = - u1 (t) ( tensiunea la bornele celor două secţiuni variază în antifază). Schema conţine două redresoare monoalternan ţă formate din:

• Înf ăşurarea L1, D1, Rs; • Înf ăşurarea L2, D2, Rs;  La apariţia alternan ţei pozitive prin înf ăşurarea L1 , dioda D1 este polarizat ă direct, conduce şi determină apariţia curentului i A1, care str ăbate rezistenţa de sarcină Rs, iar tensiunea de ie şire urmăreşte tensiunea u1’. În acest interval de timp, dioda D2 este polarizată invers (în înf ăşurarea L2 fiind aplicat ă alternanţa negativă) şi curentul

prin circuitul ei va fi nul.  La aplicarea alternan ţei negative prin înf ăşurarea L 1 ( ceea ce corespunde aplicării alternan ţei pozitive prin L2), dioda D1 se blocheaz ă, fiind polarizat ă invers. Dioda L2 , polarizată direct, va intra în conduc ţie, iar prin circuit apare un curent i A2 , care str ăbate Rs în acelaşi sens ca şi curentul i A1 . Componenta de curent continuu a curentului din rezistorul de sarcin ă este de două ori mai mare decât în cazul unui redresor monoalternan ţă, care lucrează cu aceeaşi rezistenţă de sarcină: I0 = 2Umax/ πRs

NU UITA! 1. Avantaje:  Forma de und ă obţinut ă la ieşire este mai apropiat ă de cea continu ă; Factorul de ondula ţie devine subunitar: γ = 0,67  Frecvenţa semnalului pulsatoriu, ob ţinut la bornele sarcinii este: f p = 100Hz  Randamentul cre şte la 80%;  Acest redresor realizeaz ă încărcarea simetrică a reţelei de curent alternativ. 2. Dezavantaje:  Diodele trebuie s ă suporte o tensiune invers ă mai mare decât în cazul redresoarelor monoalternan ţă, 2Umax ( tensiunea invers ă maximă rezultă, pentru dioda blocat ă, din însumarea valorilor tensiunii negative aplicate pe catodul s ău de către transformator şi tensiunea pozitiv ă aflată la bornele rezisten ţei de sarcin ă, deci pe catodul diodei blocate);  Schema este mai complex ă şi mai costisitoare (secundar cu priz ă median ă, două diode redresoare). 


73


REDRESOR MONOFAZAT DUBLĂ ALTERNANŢĂ ÎN MONTAJ DE TIP PUNTE, CU SARCINĂ REZISTIVĂ Redresorul dubl ă alternan ţă în montaj de tip punte ofer ă toate avantajele redresorului anterior, evitând dezavantajele acestuia. Folose şte un transformator cu secundar obi şnuit. Faptul că necesit ă 4 diode constituie un dezavantaj minor în condiţiile preţurilor actuale ale acestor dispozitive. 1 D1

+ (-) 220 V 50 Hz

ui(t) D4 - (+)

Redresor dubl ă alternanţă în montaj de tip punte:

D2

D3

R s

U

iA iA

Ca şi în cazul celorlalte tipuri de redresoare, în analiza func ţionării redresorului dublă alternanţă în montaj de tip punte, se vor considera transformatorul şi diodele ideale. Diodele D 1 – D4 formează o configuraţie de tip punte. Pe una din diagonale se aplică tensiunea alternativ ă care trebuie redresat ă, u1, iar pe cealaltă diagonal ă se culege tensiunea redresat ă U0 care se aplică sarcinii Rs.  În alternan ţa pozitivă a lui u1, corespunz ătoare polarit ăţii reale, notate cu + şi – în schemă, intr ă în conducţie diodele D1 şi D 3, fiind polarizate direct (plusul lui u1’ se aplică pe anodul lui D 1, iar minusulpe catodul lui D 3 ). Curentul iA, comun diodelor D 1 şi D 3 , circulă de la borna 1, prin D 1, R s şi D 3, la borna 1´. Situaţia se repet ă în fiecare alternanţă pozitivă. În acest interval de timp D2 şi D4 sunt blocate, fiind polarizate invers.  Pe durata alternan ţei negative, corespunz ător polarit ăţii reale marcate cu + şi – în schemă, se deschid diodele D 2 şi D4 , iar D1 şi D3 se blochează. Curentul iA´ comun diodelor D 2 şi D4 circulă de la borna 1´, prin D 2 , Rs şi D4 la borna 1. Se observă că şi în alternanţele negative, impulsurile de curent i A´ circulă prin Rs în acelaşi sens cu iA, obţinându-se curentul redresat i 0, format din impulsuri de aceea şi polaritate. Curentul din rezistorul de sarcin ă este: I0 = 2Umax /π Rs


74


NU UITA!

pentru montarea corect ă a diodelor, trebuie re ţinută observaţia că toate diodele sunt orientate către borna + de la ie şirea redresorului;  diodele trebuie s ă suporte o tensiune invers ă maximă Umax. 


75


FILTRE DE NETEZIRE Pentru îmbunătăţirea formei tensiunii pulsatorii redresate, în vederea aducerii cât mai aproape ca form ă de tensiunea continu ă, se intercalează între sistemul de redresare şi sarcină circuite de tipul unor cuadripoli, numite filtre de netezire. Acestea au rolul de a mic şora componenta variabil ă (brum rezidual) care se men ţine în tensiunea de ie şire, cât mai mult posibil. Cele mai folosite filtre sunt:  filtre simple (cu bobin ă sau cu condensator);  filtre compuse (de tip LC). a. Filtre cu condensator Filtrul de netezire cu condensator (filtrul RC) const ă dintr-un condensator care se montează în paralel pe rezisten ţa de sarcină. Valoarea maximă a condenasatorului de filtraj este dată şi de tipul diodei redresoare utilizate. În cataloagele de componente fabricantul indic ă valoarea maximă utilizabilă pentru condensatorul de filtraj. Condensatorul are tendin ţa de a se opune varia ţiilor de tensiune, men ţinând astfel relativ constată tensiunea la bornele sarcinii. 1 +(-) ui

U

D C

u1(t)

1'

R s

t t1

t′1

b

a Filtrul cu condensator: a. schema electrică a unui redresor monoalternan ţă cu filtru cu condensator; b. variaţia tensiunii la bornele sarcinii.

La sosirea următoarei semialternan ţe pozitive a tensiunii de re ţea, dioda redresoare se deschide în momentul în care valoarea tensiunii de re ţea depăşeşte valoarea tensiunii de pe condensatorul de filtraj, reînc ărcându-l la valoarea de vârf. Ciclurile se repet ă periodic. b. Filtre cu bobin ă Folosirea filtrului cu bobin ă pentru îmbunătăţirea tensiunii pulsatorii redresate se bazează pe proprietatea bobinei de a men ţine curentul constant. Filtrul cu bobin ă se conectează în serie cu sarcina.


76


NU UITA!

1. Condensatorul de filtraj se monteaz ă în paralel cu rezisten ţa de sarcin ă. 2. Bobina de filtrare se monteaz ă în serie cu rezisten ţa de sarcină. 3. Dezavantajul filtrului cu condensator îl poate constitui valoarea mare a curentului prin diodă, ceea ce poate determina distrugerea acesteia. 4. Valoarea maximă a condenasatorului de filtraj este dat ă şi de tipul diodei redresoare utilizate. În cataloagele de componente fabricantul indic ă valoarea maximă utilizabil ă pentru condensatorul de filtraj.

COMPARAŢIE ÎNTRE CELE TREI TIPURI DE REDRESOARE Din punct de vedere constructiv, precum şi din punctul de vedere al particularităţilor funcţionale, rezultatul compara ţiei celor trei tipuri de redresoare este sintetizat în tabel. Nr. Crt.

Caracteristică

Tip de redresor

1.

Valoarea mică a randamentului (η = 0,4)

Redresor monoalternan ţă

2.

Valoare mică a factorului de ondulaţie (γ = 0,67)

Redresor dubl ă alternanţă cu priză mediană şi redre-sor în punte

3.

Valoarea tensiunii inverse maxime admise pentru diode

Redresor dubl ă alternanţă cu priză mediană (Uinv. max. = 2Uim)

4.

Solicitare mai mică a diodelor din punctul de vedere al tensiunii inverse maxime

Redresor în punte

5.

Numărului de diode utilizate în construc ţia redresorului

Redresor în punte

6.

Frecvenţa semnalului pulsatoriu obţinut la bornele sarcinii


7.

Condensator de filtraj de valori mari

Redresor monoalternan ţă

Încărcarea simetrică a reţelei de tensiune alternativ ă


8.


77


STABILIZATORUL GENERALITĂŢI Defini ţi e: Stabilizatoarel sunt circuite electronice care se conecteaz ă între sursa de alimentare şi consumator, având rolul de a men ţine constantă tensiunea sau curentul consumatorului. Clasificare:

• după parametrul electric menţ inut constant : stabilizatoare de tensiune sau de

curent; • după metoda de stabilizare: stabilizatoare parametrice sau electronice; • după modul de conectare a elementului de reglaj (de control) : stabilizatoare deriva ţie sau serie. Uin

R s

Sursă nestabiliza

Us Stabilizator

Schema bloc de conectare a unui stabilizator

Tensiunea de ie şire de la bornele rezisten ţei de sarcină Us (fig. 5.7.) trebuie menţinută constantă. Variaţiile acestei tensiuni pot ap ărea datorită variaţiilor tensiunii de intrare (Δ Uin) şi variaţiilor rezistenţei de sarcină (Δ Rs). Plecând de la aceast ă observa ţie se pot defini doi parametrii caracteristici unui stabilizator:  factorul de stabilizare în raport cu tensiunea F U

=

ΔU in / U in ΔU ies / U ies R =const s



factorul de stabilizare în raport cu rezisten ţa de sarcină

F U =

Δ Rs / Rs ΔU ies / U ies U =const in

Defini ţi e general ă: factorul de stabilizare reprezint ă raportul dintre varia ţ ia relativ ă a mărimii care produce nestabilitatea şi variaţ ia relativ ă a mărimii de ieşire, atunci când cel de-al doilea parametru de nestabilitate se men ţ ine constant. TEHNICI DE REGLARE Funcţionarea stabilizatoarelor se bazeaz ă:  pe comportarea neliniar ă a unui element (de exemplu diod ă Zener), care la o varia ţie mare a unui parametru (curentul) men ţine practic constant alt parametru (tensiunea la bornele diodei; Profilul: TEHNIC Nivelul 3

78


pe o schemă mult mai complexă, în care, un element activ de circuit (un tranzistor), numit element regulator, preia varia ţiile de tensiune sau de curent ale sarcinii, menţinând constant parametrul de ie şire. Pentru stabilizarea unei tensiuniexist ă două tehnici principale, definite dup ă poziţia elementului regulator în raport cu sarcina: 

• Reglarea derivaţie

Elementul de reglaj (ER), numit şi element de control, este plasat în paralel cu sarcina . UR IS

Iin Uin

ER

US

RS

Reglarea derivaţie

ER este un dispozitiv cu rezisten ţă dinamic ă foarte mică în comparaţie curezisten ţa de sarcină RS. Din această cauză, la variaţii mari ale curentului continuu de intrare ΔIin, să corespund ă la bornele elementului ER varia ţii extrem de mici ale tensiunii ΔUS, care este şi tensiunea la bornele rezisten ţei de sarcină. Rezistenţa R are rolul de a prelua variaţiile tensiunii de intrare şi de a limita în acest fel valoarea curentului prin elementul de reglaj. Dacă tensiunea de intrare cre şte, creşte şi căderea de tensiune pe R, şi deci, în circuit creşterea de tensiune pe R S va fi mai mic ă. Invers, la scăderea Uin, pe R se va obţine o valoare mai mic ă a căderii de tensiune, deci tensiunea de ie şire va avea o variaţie mai mică: Uin = UR + URs Dacă se variază rezistenţa de sarcină ΔRS, variaţiile de curent care apar sunt preluate de ER, astfel încât curentul prin R se men ţine constant şi deci tensiunea la bornele sarcinii nu variaz ă.

• Reglarea serie Elementul de reglaj se plaseaz ă în serie cu rezisten ţa de sarcină. IS

Iin

ER

Uin

US

RS

Reglaj tip serie

În acest caz, ER se comport ă ca o rezisten ţă variabilă controlată de tensiunea de intrare sau de tensiunea de ie şire. Creşterea tensiunii de intrare are tendin ţa de a creşte tensiunea de ie şire, dar, deoarece are ca efect şi creşterea rezistenţei Profilul: TEHNIC Nivelul 3

79


elementului de reglaj, tensiunea la bornele acestuia duce la mic şorarea tensiunii de ieşire, care se menţine astfel constantă. Variaţia rezistenţei de sarcină crează o variaţie de acelaşi tip a rezistenţei ER, care are ca efect redresarea tensiunii de ie şire la o valoare constant ă. Stabilizatorul cu reglare de tip serie este eficient şi la variaţiile de curent. 1. Reglarea derivaţ ie are o construc ţi e simpl ă şi elementul de control nu prezint ă pericolul unui scurtcircuit. 2. Reglarea serie se face folosind scheme mai complicate, dar care au un randament mai ridicat. În cazul unui scurtcircuit, elementul de control se poate distruge. Pentru a evita acest risc, se prev ăd montaje speciale de protec ţi e la scurcircuit.

STABILIZATOARE PARAMETRICE Defini ţi e: circuitele stabilizatoare care con ţin un element neliniar, caracterizat printr-un parametru variabil cu valoarea curentului care îl parcurge se numesc stabilizatoare parametrice. Schemele de realizare sunt simple, dar calitatea stabiliz ării este slab ă, debitând în sarcin ă puteri relativ mici. Tipuri de stabilizatoare parametrice : de tensiune şi de curent. Stabilizatoarele parametrice de tensiune se pot realiza cu diode Zener. Iz UR

IS

Iin IZ UZ

R S

Uin

a.

b.

Izmax

Q

Iz

M

Izmin

P Uzm Uz UzM

Uz

Stabilizator parametric cu diodă Zener: a. schema electrică; b. caracteristica elementului neliniar

Din caracteristica diodei se observ ă că la variaţii mari de curent la intrare ΔIZ (corespunz ătoare unor variaţii mari ale tensiunii de intrare Δ Uin ), se obţine o variaţie mică a tensiunii la borne Δ Uz = Δ US. Iin = IS + Iz Rezistenţa R, numită şi rezistenţă de balast, este aleasă astfel încât curentul prin ea (IR) să fie mai mare decât curentul necesar în sarcin ă, diferenţa fiind curentul necesar funcţionării diodei. (I zm, IzM). Tensiunea se men ţine constantă, fiind egală cu tensiunea diodei Zener. Deoarece ΔUin >> ΔUs se obţine un factor de stabilizare mult mai mare decât 1. Dezavantajele acestui stabilizator sunt: Profilul: TEHNIC Nivelul 3

80


tensiunea stabilizat ă se modifică la variaţia temperaturii ambiante;  modificarea în limite largi a curentului prin dioda Zener o dat ă cu modificarea tensiunii de alimentare. Pentru a obţine tensiuni stabilizate mai mari se pot conecta mai multe diode Zener în serie , iar pentru a m ări valoarea factorului de stabilizare se pot folosi mai multe celule dispuse în cascad ă. În oricare din aceste situa ţii se impune ca punctul static de funcţionare să fie situat în imediata vecinătate a tensiunii Zener, iar puterea maxim ă admisibil ă de disipa ţie să nu depăşească puterea maximă admisibilă a diodei. 

Ii

R

+

II

+

Us

-

DZ2

-

+

Ui

DZ1

DZ2

Uz

-

a

R 2

+

DZ1 Ui

R 1

-

b

Scheme electrice de stabilizare cu mai multe diode Zener

NU UITA!

1. Stabilizatoarele sunt circuite electronice care se conecteaz ă între sursa de alimentare şi consumator. 2. Stabilizatoarele au rolul de a men ţine constantă tensiunea sau curentul consumatorului. 3. Pentru a obţine tensiuni stabilizate mai mari se pot conecta mai multe diode Zener în serie. 4. Pentru a mări valoarea factorului de stabilizare se pot folosi mai multe celule de stabilizare dispuse în cascad ă.


81


AMPLIFICATOARE GENERALITĂŢI Defini ţi e: amplificatorul este un circuit electronic la care aplicând la intrare un semnal cu puterea P1, se obţine la ie ţire un semnal cu puterea P 2, mai mare decât P1. Clasificare:  în funcţie de puterea semnalului amplificat: • amplificatoare de semnal mic; • amplificatoare pentru semnale mari.  în funcţie de banda de frecven ţă a semnalului amplificat: • de curent continuu – f = 0Hz; • de audio frecven ţă (de joasă frecvenţă) – au frecvenţa cuprinsă între 20 Hz şi 20 kHz; • de radio frecven ţă ( de înaltă frecvenţă) – au frecvenţa cuprinsă între 20 kHz şi 30 MHz; • de foarte înaltă frecvenţă – au frecvenţa cuprinsă între 30 MHz şi 300 MHz;  în funcţie de lăţimea benzii de frecven ţă semnalului amplificat: • de bandă îngustă – au lăţimea benzii cuprins ă între 9 şi 30 kHz; • de bandă largă – au lăţimea benzii cuprins ă între 30 MHz şi 300 MHz.  în funcţie de tipul cuplajului folosit între etaje: • cu cuplaj RC; • cu circuite acordate; • cu cuplaj direct (galvanic); • cu cuplaj prin transformator. Parametrii amplificatoarelor  coeficientul de amplificare – este cea mai important ă mărime caracteristic ă a unui amplificator şi reprezintă raportul între o m ărime electrică de ieşirea amplificatorului şi mărimea corespunzătoare de la intrare. Se exprimă în dB (decibeli). Tipul amplificării Expresia matematică AU – amplificare de tensiune Uies / Uintr A I – amplificare de curent I / Iintr ies AP – amplificare de putere Pies / Pintr Pentru a mări amplificarea unui semnal se pot utiliza mai multe amplificatoare legate în cascad ă. În acest caz, semnalul de la ie şirea unui amplificator devine semnal de intrare pentru amplificatorul urm ător, iar amplificarea total ă este egală cu produsul amplificărilor. Exemplu:

Uin

A1

U1

A2

U2

A3

Uies

Schema bloc a uni amplificator cu trei etaje în cascadă. AU = Uies/Uin = A1 · A2 · A3

Caracteristica amplitudine – frecvenţă – reprezintă curba de varia ţie a modulului amplific ării în funcţie de frecven ţă. 


82


A A0 0,707 A0 Banda amplificatorului F f j

f s

Banda amplificatorului – reprezint ă intervalul de frecven ţe în interiorul c ăruia amplificarea nu scade sub 0,707 din valoarea sa la frecven ţe medii. f j – frecvenţa de tăiere la frecven ţe joase f s – frecven ţa de tăiere la frecven ţe înalte.  Impedanţa de intrare – reprezint ă raportul dintre amplitudinea tensiunii alternative aplicate la intrarea amplificatorului şi amplitudunea curentului de intrare cu ie şirea în gol.  Impedanţa de ieşire – reprezint ă raportul dintre amplitudinea tensiunii alternative obţinute la ieşirea amplificatorului şi amplitudunea curentului de ie şire cu intrarea în gol.  Factorul de distorsiune neliniar ă – semnalul de la ie şirea amplificatorului nu reproduce exact forma semnalului de la intrare, datorit ă distorsiunilor care apar din cauza limitărilor în funcţionarea tranzistorului, frecven ţei sau influen ţei diferitelor circuite folosite în amplificatoare.  Raportul semnal – zgomot – reprezint ă raportul între tensiunea de ie şire produs ă de semnalul amplificat şi tensiunea de zgomot. Prin zgomotul amplificatorului se înţelege semnalul ob ţinut la ieşirea amplificatorului în lipsa semnalului de intrare.  Gama dinamică – reprezint ă raportul între semnalul de putere maxim ă şi cel de putere minimă la ieşirea amplificatorului.  Sensibilitatea – reprezint ă tensiunea necesar ă la intrarea amplificatorului pentru a obţine la ieşire tensiunea sau puterea nominal ă.

AMPLIFICATOR DE TENSIUNE ÎN CONEXIUNEA EC Cel mai simplu circuit de amplificare este realizat dintr-un tranzistor în conexiunea EC (fig.5.9.). S-a folosit un circuit de polarizare cu divizor în baz ă. Semnalul care urmează a fi amplificat este dat de sursa U g şi se aplică pe bază. Semnalul de ieşire (semnalul amplificat) se culege din colector. Dac ă la intrarea şi la ieşirea amplificatorului se conectează cele două canale ale unui osciloscop, se vor putea vizualiza cele dou ă semnale.


83


R B1

R C EC IC IB

Ug

∼

UCE UBE

R B2

R E

Circuit de amplificare cu tranzistor în conexiunea EC

Diagramele curen ţilor de la intrarea ( –) şi ieşirea amplificatorului ( –) Dacă tensiunea UBE creşte, creşte curentul IB, la fel IC. Dacă valoarea curentului IC creşte va creşte şi tensiunea la bornele rezisten ţei RC şi tensiunea aplicat ă la intrare va fi amplificată.

NU UITA!

1. Tensiunea de la ie şirea unui amplificatorul realizat cu un tranzistor în conexiunea emitor comun este în antifaz ă cu tensiunea aplicat ă la intrare. 2. Acest tip de amplificator are urm ătoarele caracteristicI: • impedan ţă de intrare mică; • impedan ţă de ieşire mare; • amplificare în curent mare; • amplificare în tensiune mare; • amplificare în putere foarte mare.


84


AMPLIFICATOARE CU REACŢIE Defini ţi e: amplificatoarele cu reacţie sunt amplificatoare la care o parte a semnalului de ieţire revine la intrarea acestuia. Structura Uint+Ur

Uint

A

Uies

Ur

- amplificator f ăr ă

A

-

reacţie

cudripol de reac ţie

comparator – compar ă semnalul de intrare(U int) cu semnalul de la cuadripolul de reac ţie (Ur = βUies)

A'

- amplificator cu reac ţie

Dependenţ a amplific ării cu reac ţi e de amplificarea f ăr ă reac ţi e şi de factorul de reac ţi e β : A '

=

A

1 − β A

Tipuri de reac ţie

Relaţia între amplificarea cu reacţie şi f ăr ă reacţie

Valoarea lui 1 − β ⋅ A

Reacţie negativă

A′ 〈 A

1 − β ⋅ A 〉1

Reacţie pozitivă

A′ 〉 A

1 − β ⋅ A 〈1

Oscilaţie (amplificatorul s A′ → ∞ transformă în oscilator) Nu apare reac ţie A′ = A


1 − β ⋅ A

=0

1 − β ⋅ A

=1

85


Tipuri de re ţ ele de reac ţi e

Uint

A

Uint

A Uies

Uies Reacţie serie- serie

Reacţie paralel - serie

Uint

A

Uies

Reacţie paralel - paralel

Uint

A

Uies

Reacţie serie- paralel

Influenţ a reac ţi ei negative asupra amplific ării

• micşorează amplificarea • măreşte stabilitatea amplificatorului • măreşte banda amplificatorului • asigur ă independen ţa amplificării de parametrii amplificatorului • măreşte impedanţa de intrare pentru tipurile de re ţele serie la intrare • măreşte impedanţa de ieşire pentru tipurile de re ţele cu ieşire paralel • micşorează nivelul distorsiunilor neliniare

AMPLIFICATOARE OPERAŢIONALE Defini ţi e: sunt amplificatoare de curent continuu, având reac ţie negativă interioar ă şi care fiind prevăzute cu reacţie negativă exterioar ă,pot executa opera ţii matematice. Simbol: +Vcc V+ intrare neinversoare(+) V- intrare inversoare (-) + Ud tensiune de intrare diferen ţială VUd +Vcc, -Vcc alimentare tensiune continu ă Uo Uo tensiune de ie şire V+ -Vcc Dac ă semnalul este aplicat pe intrarea inversoare (-) se ob ţ ine un semnal în opozi ţi e de faz ă. Dac ă semnalul este aplicat pe intrarea neinversoare (+) se ob ţ ine un semnal în faz ă cu semnalul de la intrare Profilul: TEHNIC Nivelul 3

86


Parametrii AO: • amplificarea în bucl ă deschisă Ao (f ăr ă a conecta reac ţia externă) este teoretic infinită, practic foarte mare • impedan ţa de intrare Zin este teoretic infinit ă, practic foarte mare • mpedan ţa de ieşire Zo este teoretic zero, practic foarte mic ă. • Deriva tensiunii (apari ţia unui semnal la ie şirea AO în absenţa semnalului de intrare) este nulă.


87


AO INVERSOR Rr R1 Uin

• • • •

A

+

B

-

Uo

Rr – reţeaua de reac ţie externă semnalul de intrare este aplicat pe intrarea inversoare prin intermediul rezisten ţei R1 intrarea neinversoare este legat ă la masă amplificarea în tensiune Au

=−

R2 R1

• semnul (-) arată că tensiunea de ie şire este în opoziţie de fază cu cea de intrare • proprietăţi: - înmulţirea cu o constant ă: condiţia este R2=kR1, unde k>1 - circuit repetor: se pune condi ţia k=1 - împăr ţirea cu o constant ă: condiţia este R 2= R1/k, unde k >1 • AO sumator: Rr R1 Uin

-

A

+

B

-

Uo

schema de principiu con ţine mai multe rezisten ţe conectate în nodul de la intrarea inversoare. Semnalul de la ie şire este un semnal în antifaz ă cu semnalele de la intrare şi propor ţional în modul cu suma lor.

⎛ U 1 U 2 ⎞ ⎜⎜ + + ..... U n ⎟⎟ = − U o Rn ⎠ Rr ⎝ R1 R2 Dacă rezisten ţele sunt egale: Uo= U1+U2 +....+Un


88


AO NEINVERSOR Rr

R1

A

+

B

-

Uo

Uin

• Rr – reţeaua de reac ţie externă • semnalul de intrare este aplicat pe intrarea neinversoare prin intermediul rezisten ţei R1 • intrarea inversoare este legat ă la masă prin rezistenţa R1 • amplificarea în tensiune Au

= 1+

R2 R1

• proprietăţi:

înmulţirea cu o constant ă: condiţia este R2+ R1=k, unde k>1 • AO sumator: -

Rn

R1

Rr

R

A

+

B

-

Uo

Uin

U 1

+ U 2 + .... + U n = n ⋅ U o

R R + Rr

Dacă se aleg rezistenţele astfel încât R+R r =nR, atunci Uo= U1+U2 +....+Un


89


NU UITA!

1. Dacă semnalul este aplicat pe intrarea inversoare (-) se ob ţine un semnal în opoziţie de fază. 2. Dacă semnalul este aplicat pe intrarea neinversoare (+) se ob ţine un semnal în fază cu semnalul de la intrare. 3. Amplificarea în tensiune R2

Au

=−

Au

= 1+


R1

R2 R1

AO în conexiune inversoare AO în conexiune neinversoare

90


OSCILATOARE Defini ţi e: Oscilatoarele sunt circuite electronice care, folosind energia de curent continuu a sursei de alimentare, produc oscila ţii întreţinute, care au o formă aproape sinusoidal ă şi o frecvenţă care depinde de valorile componentelor pasive şi de regimul de funcţionare al componentelor active. Parametrii oscilatoarelor: • Forma semnalului generat • Domeniul de frecven ţă în care lucrează • Stabilitatea frecvenţei de oscilaţie • Amplitudinea semnalului de ie şire • Stabilitatea amplitudinii semnalului de ie şire • Coeficientul de distorsiuni neliniare impus Clasificarea oscilatoarelor Nr. crt 1.

Criteriul de clasificare

Tipuri de oscilatoare

după forma semnalului generat

2.

după domeniul de frecven ţe în care lucreaz ă

-

3.

după natura componentelor din re ţeaua selectivă

-

oscilatoare sinusoidale oscilatoare nesinusoidale oscilatoare de joas ă frecvenţă (audiofrecvenţă) oscilatoare de înaltăfrecvenţă (radiofrecvenţă) oscilatoare de foarte înalt ăfrecvenţă oscilatoare RC oscilatoare LC oscilatoare cu cuar ţ

OSCILATOARE SINUSOIDALE • genereaz ă un semnal a c ărui ecuaţie a valorii instantanee este: u = U sin ω t • valoarea frecvenţei se obţine cu ajutorul unui circuit acordat LC sau, datorit ă reacţei pozitive aplicate prin intermediul unei re ţele selective RC • oscilatoarele cu reacţie sunt amplificatoare cu reac ţie pozitivă

•

U1

U2

A Ur

A =

Ao

1 − β Ao

- relaţia lui Barkhausen

• condiţia de oscilaţie este: 1 − β ⋅ A = 0 (unde β este factorul de reac ţie, Ao amplificarea f ăr ă reacţie, A amplificarea circuitului cu reac ţie) • relaţia lui Barkhausen este echivalent ă cu două condiţii reale, una referitoare la modulul mărimilor Ao , A , β , iar cealaltă referitoare la faza acestor m ărimi. condiţia de amplitudine: β ⋅ A = 1 condiţia de fază: e j (ϕ +ϕ ) = 1 adevărată pentru ϕ A + ϕ B = 2k π A


B

91


OSCILATOARE LC

• clasificare din punctul de vedere a modului de conectare a impedan ţelor din circuitul de reacţie:

oscilatoare în trei puncte(Colpitts, Hartley, Clapp) oscilatoare cu cuplaj magnetic • oscilatoare în trei puncte→ impedan ţele cuadripolului de reac ţie se conectează la cei trei electrozi ai tranzistorului. Schema electric ă de principiu a acestui tip de oscilator: -

Z2

C

Z1 U3

B

Z3

U2

U1 B

Condi ţi a de oscila ţ ie , scrisă în complex, a oscilatoarelor în trei puncte: Z 1 + Z 2 + Z 3 + SZ 1 Z 3 = 0 Dacă Y1 şi Y3 sunt de aceea şi natur ă, Z2 este de natur ă opusă acestora. Variante constructive: - oscilator Colpitts: Z 1 şi Z3 sunt condensatoare, iar Z 2 este bobină - oscilator Clapp: Z 1 şi Z3 sunt bobine, iar Z 2 este condensator. Stabilitatea frecvenţ ei de oscilaţ ie:deoarece frecvenţa de oscilaţie depinde de parametrii circuitului oscilant, orice varia ţie a valorilor acestor elemente modific ă valoarea frecvenţei de oscial ţie. Factorii care influen ţează valorile acestora sunt: temperatura şi variaţia în timp a valorilor componentelor pasive. • Oscilatoare cu cristale de cuar ţ Utilizare: domeniul frecven ţelor foarte înalte Cuar ţu l este un material cu propriet ăţ i piezoelectrice: la aplicarea unei tensiuni electrice î şi modifică propriet ăţile mecanice, iar la aplicarea unor for ţe mecanice pe feţele cuar ţului se modific ă propriet ăţile electrice. Circuitul echivalent al unui cristal de cuar ţ : L – echivalentul electric al masei cristalului Cs – echivalentul electric al elasticit ăţii L R – echivalentul electric al pierderilor prin frecare Cp – capacitatea monturii, capacitatea dintre electrozi Cp Cs R


Rezisten ţa de pierderi edte mult mai mic ă decât reactanţa X, astfel încât factorul de caliatte al circuitului este foarte mare, de ordinul sutelor de mii. Valorile parametrilor R, L, C p, Cs sunt foarte stabile în timp şi nu sunt influen ţate de elementele de circuit. Valorile componentelor echivalente ale cristalului de cuar ţ depind de dimensiunile fizice ale acestuia. 92


Cuar ţul poate înlocui bobina din oscilatorul Colpitts.

Observaţ ii: cristalul de cuar ţ prezintă o frecvenţă de rezonanţă serie determinat ă de capacitatea Cs şi o frecvenţă de rezonanţă deriva ţie determinată de C p şi Cs în serie. - deoarece factorul de calitate este foarte mare, stabilitatea frecven ţei de oscila ţie este foarte mare. - Între cele dou ă frecvenţe de oscilaţie cuar ţul se comportă inductiv, de aceea poate înlocui bobina din oscialatorul Colpitts.

OSCILATOARE RC

• domeniul de frecven ţă: her ţi - zeci de kiloher ţi • structura: - oscilatoare cu reac ţie pozitivă selectivă - cuadripol de reac ţie realizat din rezisten ţe şi condensatoare • frecvenţa de oscila ţie: frecvenţa la care, datorit ă reacţiei pozitive, amplificarea circuitului devine infinit ă. • Clasificare Nr. crt 1. 2.

•

Criteriul de clasificare după numărul de tranzistoare ale etajului amplificator după configuraţia cuadripolului de reac ţie

Tipuri de oscilatoare RC -

cu un tranzistor cu două tranzistoare cu reţea de defazare trece - sus cu reţea de defazare trece - jos cu punte Wien cu punte dublu T

oscilatoare cu un tranzistor - etajul de amplificare introduce un defazaj de 180 0→ reţeaua de defazare trebuie să introducă un defazaj de 180 0→ar trebui să conţină două celule RC (condensatorul introduce un defazaj de 90 0 între curentul şi tensiunea de la bornelesale) dac ă elementele de circuit ar fi ideale. - Deoarece rezistoarele şi condensatoarele sunt elemente reale de circuit, numărul minim de celule RC este 3.


93


Oscilator RC cu re ţ ea de defazare trece – sus +EC Rc

R1

R2

Frecvenţa de oscila ţie: f =

C

1 R 2π RC 6 + 4 c R

R' CE

RE

rolul elementelor de circuit : - R1, R2 alcătuiesc sursa de tensiune constant ă pentru polarizarea tranzistorului - RE – rezistenţa de stabilizare a PSF cu temperatura - RC – rezistenţa de colector care limiteaz ă intensitatea curentului de colector - CE – capacitatea de decuplare a rezisten ţei de colector în c.a. - R, C – elementele rezisten ţei de reacţie - R' – conectează ieşirea cuadripolului de reac ţie la intrarea amolificatorului Oscilator RC cu re ţ ea de defazare trece – sus

Frecvenţa de oscila ţie: f =

R 6+4 c 2π RC R

1

+EC Rc

R1

R2

R

R' CE


RE

94


•

oscilatoare cu două tranzistare +EC Rc

R1

Rc C

R2

CE

RE

CE

RE

Structura amplificator – cuadripol de reac ţi e

U2

U1

U3

A

Frecvenţ a de oscilaţ ie f =

1 2π RC

Rolul elementelor de circuit: R, C sunt elementle re ţelei selective. Tranzistoarele, rezistenţele R1, R2, RE, Rc, CE alcătuiesc amplificatorul.

CIRCUITE DE LIMITARE  Definiţie: Circuitele de limitare sunt circuite care furnizeaz ă la ieşire o mărime (tensiune sau curent) propor ţional ă cu mărimea de la intrare, numai atunci când aceasta se află cuprinsă între anumite limite, numite praguri de limitare. Atunci când mărimea de la intrare dep ăşeşte pragurile de limitare, m ărimea corespunz ătoare de la ie şire se păstreză constant ă.  Tipuri de limitare - cu prag inferior; - cu prag superior; - cu două praguri de limitare Pentru realizarea circuitelor de limitare se folosesc elemente neliniare: diode semiconductoare sau tranzistoare. Cel mai simplu mod de realizare a limitatoarelor este prin folosirea diodelor şi rezistoarelor. Dac ă se folosesc diode, limitarea se ob ţine prin Profilul: TEHNIC Nivelul 3

95


trecerea acestora din starea de conducţie în starea de blocare şi invers, atunci când semnalul atinge valoarea de prag a limitatorului.  Clasificarea limitatoarelor Criteriu

Tipuri

Modul de montare a diodei în circuit

- serie; - derivaţie.

Alternan ţa obţinută la ieşire (tipul pragului)

- cu prag inferior; - cu prag superior.

Mărimea semnalului limitat în compara ţie cu valoarea amplitudinii semnalului

- cu prag zero; - cu prag diferit de zero.

LIMITATOARE DE TIP SERIE • Limitatoare cu prag de limitare zero Func ţi onare : La aplicarea alternan ţei pozitive, dioda conduce şi întreaga tensiune aplicat ă se obţine la ieşire. La aplicarea alternan ţei negative, dioda este blocat ă şi tensiunea la ie şire este zero. La ie şire se obţin astfel numai alternan ţele pozitive. u1 D

u1

t R

U2 U

a.

a: circuit de limitare serie cu prag inferior 0;

t

b: diagrama tensiunilor de intrare şi de ieşire.

b.

• Limitatoare cu prag inferior la +E. Dioda este polarizat ă cu o sursa E, cu minusul spre anod. Ea va conduce numai semnalele pozitive care dep ăşesc valoarea E de negativare a anodului.


96


u1 E

D

t

u1

R

U2 U2

a. a: circuit de limitare cu prag inferior +E; b: dia rama tensiunilor de intrare i de ie ire

E

b.

t

•

În mod similar se explic ă obţinerea semnalelor de ie şire pentru cazurile în care dioda este montat ă invers, cu şi f ăr ă sursă de polarizare a catodului u1 D

t

u1

R

U2 U

a. Circuit de limitare cu prag superior zero

t

b. diagrama tensiunilor de intrare şi de ieşire u1

E

u1

D

t R

U2 U 2

c. Circuit de limitare cu prag superior – E


d. diagrama tensiunilor de intrare şi de ieşire

97


LIMITATOARE DE TIP DERIVAŢIE În aceste circuite dioda se monteaz ă în paralel pe bornele de ie şire ale circuitului.

• Limitatorul de tip derivaţie, cu prag inferior zero. Pentru alternanţa pozitivă a semnalului, dioda este blocat ă şi aceasta trece nemodificat ă la ieşirea circuitului. La aplicarea alternan ţei negative, dioda conduce şi scurtcircuitează semnalul la mas ă. u1 R

t

u1

D

U2 U2

a.

b.

t

a: circuit de limitare deriva ţie cu prag inferior la zero; b: diagrama tensiunilor de intrare şi de ieşire

•

Limitator cu prag inferior la - E. Prin introducerea unei surse E în serie cu dioda cu polul negativ spre anodul diodei, dioda conduce alternan ţa negativă numai după ce valoarea acesteia dep ăşeşte negativarea E a anodului.

u1

R

u1

t D E

U2

a. U2 t a: circuit de limitare deriva ţie cu prag inferior la – E ; b: diagrama tensiunilor de la intrare şi de la ie şire.


98


LIMITATOARE CU DOUĂ PRAGURI DE LIMITARE Prin asocierea unor circuite de limitare deriva ţie se obţine un limitator cu dou ă praguri de limitare Dac ă la intrarea unui limitator cu dou ă praguri se aplic ă o tensiune sinusoidal ă, la ieşire se obţine o tensiune limitat ă, apropiată ca formă de o succesiune de impulsuri trapezoidale. Cu cât amplitudinea semnalului este mai mare şi pragurile mai apropiate, cu atât semnalul rezultat se poate asimila mai bine cu o succesiune de impulsuri dreptunghiulare.

u1 R u1 U2

D1 E

t D2 E

U2 t +E


99


ANEXA 2

FIŞĂ DE PROGRES AL ELEVULUI

FI ŞĂ REZUMAT Modulul : Circuite electronice analogice pentru telecomunicaţii

Numele elevului: Data începerii:

Data încheierii:

Competenţe

Activitatea de învăţare

Competenţ a 1 Analizează funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii

A.3.1 Joncţiunea pn şi dioda semiconductoare Concurs de întreb ări A.3.2 Tipuri de diode

Data realizării obiectivului de învăţare

Verificat Semnatura profesorului

Transformare

A.3.3 Diode semiconductoare Sortare

A.3.4 Ridicarea caracteristicii statice a diodei semiconductoare Simulare.

A.3.5 Tranzistorul bipolar Concurs de întrebări A.3.6 Tranzistorul bipolar Simulare

A.3.7 Tipuri de dispozitive optoelectronice Transformare



100


A.3.8 Componente electronice discrete Diagrama p ăianjen A.3.9 Componente electronice discrete Concurs de întreb ări A.3.10 Componente electronice discrete Decizii, decizii

A.3.11 Componente electronice discrete Idei care merit ă spuse A.3.12 Componente electronice discrete

Joc de testare a cuno ştin ţ elor

A.3.13 Componente electronice discrete Simulare

A.3.14 Tranzistoare bipolare Cubul

Competenţ a 2 Analizează funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii.

B.3.1. Redresorul Transformare

B.3.2. Redresorul dublă alternanţă cu punte de diode Simulare

B.3.3. Amplificatorul Concurs de întreb ări B.3.4. Circuite electronice analogice Reconstruc ţ ia B.3.5. Circuite electronice cu componente discrete Diagrama p ăianjen B.3.6. Circuite integrate analogice Diagrama p ăianjen B.3.7. Circuite integrate analogice Sortare

B.3.8. Circuite electronice analogice Joc de testare a cuno ştin ţ elor Profilul: TEHNIC Nivelul 3

101


B.3.9. Amplificatoare operaţionale Simulare

B.3.10. Circuite analogice G ă sirea elementului gre şit B.3.11. Circuite analogice Simulare

B.3.12. Circuite de limitare Cubul

B.3.13. Oscilatoare cu cuarţ Cubul

Competenţ a 3 Verifică funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii. Competenţ a 4 Planifică o activitate şi culege date numerice în legătur ă cu aceasta


A.3.1 Joncţiunea pn şi dioda semiconductoare Concurs de întreb ări A.3.2 Tipuri de diode Transformare

A.3.3 Diode semiconductoare Sortare


A.3.5 Tranzistorul bipolar Concurs de întrebări A.3.6 Tranzistorul bipolar Simulare


A.3.8 Componente electronice discrete Diagrama p ăianjen A.3.9 Componente electronice discrete Concurs de întreb ări Profilul: TEHNIC Nivelul 3

102


A.3.10 Componente electronice discrete Decizii, decizii

A.3.11 Componente electronice discrete Idei care merit ă spuse A.3.12 Componente electronice discrete Joc de testare a cuno ştin ţ elor

A.3.13 Componente electronice discrete Simulare


B.3.3. Amplificatorul Concurs de întrebări B.3.4. Circuite electronice analogice Reconstruc ţ ia B.3.5. Circuite electronice cu componente discrete Diagrama p ăianjen B.3.6. Circuite integrate analogice Diagrama p ăianjen B.3.7. Circuite integrate analogice Sortare

B.3.8. Circuite electronice analogice Joc de testare a cuno ştin ţ elor B.3.9. Amplificatoare operaţionale Simulare

B.3.10. Circuite analogice Găsirea elementului greşit B.3.11. Circuite analogice Simulare

Competenţ a 5 Interpretează rezultatele obţinute şi prezintă concluziile


A.3.6 Tranzistorul bipolar Simulare


103



B.3.8. Circuite electronice analogice Joc de testare a cuno ştin ţ elor B.3.9. Amplificatoare operaţionale Simulare


Competenţ a Competenţ a 1 Analizează funcţionarea circuitelor electronice analogice din echipamentele de telecomunicaţii

Activitatea de înv ăţ are A.3.1 Joncţiunea pn şi dioda semiconductoare Concurs de întrebări

Obiectivul de înv ăţ are Obiectivul : Această activitate vă va ajuta să învăţaţi rolul amplificatoarelor şi să cunoaşteţi parametrii acestora. Comentariul elevului:

Finalizat Data când obiectivul a fost realizat:

Comentariul profesorului:


104


ANEXA 3 SUGESTII METODOLOGICE

Activitatea A.3.1. Elevii vor lucra în grupe mici (3 elevi). Profesorul poate distribui sarcinile de lucru şi individual. La itemul 7 se vor alc ătui liste de cuvinte şi pentru alte tipuri de diode, astfel încât fiecare grup să caracterizeze alt ă diodă. Elevilor cu ritm de lucru mai bun, care termin ă activitatea mai repede, li se poate cere să construiască hăr ţi mentale în baza c ărora să explice conţinuturile pentru elevii cu dificultăţi de asimilare. Activitatea A.3.2. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 – 5 elevi). Activitatea A. 3. 3. Eelevii se vor organiza în grupe mici (5 elevi). Activitatea A.3.4. Elevii se vor organiza în grupe de câte 4. Activitatea A.3.5. Profesorul organizeaz ă clasa în grupe mici (3 elevi). La fel de bine se poate desf ăşura activitatea şi individual. Elevilor cu ritm de lucru mai bun, care termin ă activitatea mai repede, li se poate cere să construiască hăr ţi mentale în baza c ărora să explice conţinuturile pentru elevii cu dificultăţi de asimilare. Activitatea A.3.6. Elevii se vor organiza în grupe de câte 4. Activitatea A.3.7. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 – 5 elevi). Activitatea A.3.8. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Se poate scrie pe tabl ă denumirea unei componente şi grupele/echipele vor lucra propune, fiecare, elementele prin care vor caracteriza componenta respectiv ă. Apoi, folosind diagrama p ăianjen, vor realiza o scurt ă prezentare pe care purt ătorul de cuvânt al grupului o va expune în fa ţa întregii clase. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

105


Activitatea A.3.9. Profesorul poate organiza activitatea în perechi, dar şi în grupe mici (5 elevi). O grupă va reprezenta juriul. Răspunsurile vor fi date în scris. Grupa care nu r ăspunde la dou ă întrebări succesive este eliminat ă din concurs. Activitatea A.3.10. Această activitate este foarte potrivit ă mai ales pentru elevii kinestezici şi vizuali. Este bine dacă elevii decupeaz ă şi inscripţioneaz ă cartonaşele singuri. Unui elev kinestezic i se poate atribui sarcina de a conduce grupul de lucru. Profesorul poate creşte gradul de dificultate al activit ăţii prin introducerea câte unui cartonaş distractor în setul de cartona şe-simbol sau în cel de cartona şe-denumire. De asemenea, profesorul poate decide ca activitatea s ă fie continuată în perechi, pentru o creştere a gradului de dificultate şi o mai bună consolidare a temei în discu ţie. Activitatea A.3.11. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Fiecare grup va prezenta câte 2 utiliz ări ale uneia din componentele electronice studiate Se va iniţia apoi o discu ţie pe marginea materialelor prezentate şi fiecare grup ă va acorda o notă materialului prezentat de celelalte grupe. Criteriile de apreciere pot fi stabilite de c ătre elevi. Activitatea A.3.12. Elevii se vor organiza în grupe mici. Fiecare grup va formula câte 6 întreb ări de verificare a cuno ştinţelor despre una dintre componentele electronice studiate, precum şi r ăspunsurile la acestea. Fiecare grup va fi notat pentru setul de întreb ări concepute, precum şi pentru r ăspunsurile la seturile de întreb ări ale celorlalte grupe. Profesorul va verifica întrebările şi r ăspunsurile pentru a fi sigur c ă sunt atinse informaţii relevante şi r ăspunsurile sunt corecte. El va acorda şi o notă, care va fi nota de start, pentru calitatea setului de întreb ări (şi r ăspunsuri) conceput. În cazul în care este posibil, se poate desemna un juriu de elevi care să preia aceste sarcini de monitorizare şi notare ale profesorului. Elevii vor stabili nota acordat ă pentru grupa care r ăspunde unui set de întreb ări. Nota finală a grupei va fi dată de media notei de start pentru setul de întreb ări realizat şi a notelor obţinute la r ăspunsul la celelalte întreb ări. Aspecte avute în vedere la acordarea notei de c ătre profesor/juriu pentru setul de întrebări formulate:  Corectitudinea întrebărilor formulate  Claritatea exprim ării  Acurateţea r ăspunsurilor sugerate Aspecte avute în vedere la acordarea notei de c ătre echipele concurente pentru r ăspunsul la setul de întreb ări formulate:  Claritatea exprim ării  Rapiditatea furniz ării r ăspunsului  Acurateţea r ăspunsului  Colaborarea cu ceilal ţi membri ai grupului Activitatea A.3.13. Profesorul va organiza clasa în grupe mici (4 elevi). Profilul: TEHNIC Nivelul 3

106


Fiecare grup va avea la dispozi ţie o plăcuţă de test, letcon, sursă de tensiune şi componente electronice discrete.

Activitatea A.3.14. Elevii se vor organiza în 6 grupe. În loc de a detalia la tabl ă cerinţele de pe fe ţele cubului, profesorul poate scrie cerin ţele pe cartonaşe pe care le înmâneaz ă grupelor respective. De fapt, activitatea va fi una de echipă, deoarece membrii vor primi sarcini de lucru individualizate, în func ţie de stilurile şi abilităţile fiecăruia. Va exista un conduc ător de echipă, un raportor precum şi un “secretar” care va înregistra totul pe foaia de flip-chart. Profesorul va monitoriza activitatea echipelor pentru a se asigura c ă discuţiile sunt pe drumul cel bun. Activitatea B.3.1. Elevii se vor organiza în grupe mici (5 elevi). Elementele caracteristice fiec ărui tip de redresor vor fi trecute de c ătre fiecare grupă de elevi într-un tabel recapitulativ (vezi figura). Activitatea B.3.2. Elevii se vor organiza în grupe de câte 4. Activitatea B.3.3. Elevii se vor organiza în grupe mici (5 elevi). Grupa care nu r ăspunde la dou ă întrebări succesive este eliminat ă din concurs. Activitatea B.3.4. Elevii se vor organiza în grupe mici (5 elevi). Fiecare grupă va avea de realizat un alt circuit. Activitatea B.3.5. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Se va scrie pe tabl ă denumirea unui circuit şi grupele vor propune elementele prin care vor caracteriza circuitul respectiv. Folosind diagrama p ăianjen vor realiza o scurtă prezentare. Activitatea B.3.6. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Se va scrie pe tabl ă denumirea unui circuit integrat analogic şi grupele vor propune elementele prin care vor caracteriza circuitul respectiv. Folosind diagrama p ăianjen vor realiza o scurtă prezentare. Activitatea B.3.7. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Fiecare grupă va trebui să culeag ă date despre un alt tip de circuit integrat analogic (amplificator operaţional, stabilizator de tensiune, oscilator). Se vor alege câte 2 circuite din fiecare tip. Activitatea B.3.8. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Fiecare grup va formula câte 4 întreb ări de verificare a cuno ştinţelor despre unul din circuitele electronice cu componente discrete studiate, precum şi r ăspunsurile la acestea. Profilul: TEHNIC Nivelul 3

107


Profesorul va verifica întrebările şi r ăspunsurile pentru a fi sigur c ă sunt atinse informaţii relevante şi au r ăspunsuri corecte. Întrebările vor fi schimbate între grupuri.

Activitatea B.3.9. Elevii se vor organiza în grupe de câte 4. Activitatea B.3.10. Elevii se vor organiza în grupe mici (2 elevi). Fiecare grupă va primi un set de 4 cartona şe pe care se află schemele electrice ale unor circuite studiate şi în care există câte o greşeală. Elevii trebuie s ă găsească greşelile şi să precizeze modul de corectare a schemei. Activitatea B.3.11. Elevii se vor organiza în grupe mici (4 elevi). Activitatea B.3.12. Elevii se vor organiza în 6 grupe. În loc de a detalia la tabl ă cerinţele de pe fe ţele cubului, profesorul poate scrie cerin ţele pe cartonaşe pe care le înmâneaz ă grupelor respective. De fapt, activitatea va fi una de echipă, deoarece membrii vor primi sarcini de lucru individualizate, în func ţie de stilurile şi abilităţile fiecăruia. Va exista un conduc ător de echipă, un raportor precum şi un “secretar” care va înregistra totul pe foaia de flip-chart. Profesorul va monitoriza activitatea echipelor pentru a se asigura c ă discuţiile sunt pe drumul cel bun. Activitatea B.3.13. Elevii se vor organiza în 6 grupe. În loc de a detalia la tabl ă cerinţele de pe fe ţele cubului, profesorul poate scrie cerin ţele pe cartonaşe pe care le înmâneaz ă grupelor respective. De fapt, activitatea va fi una de echipă, deoarece membrii vor primi sarcini de lucru individualizate, în func ţie de stilurile şi abilităţile fiecăruia. Va exista un conduc ător de echipă, un raportor precum şi un “secretar” care va înregistra totul pe foaia de flip-chart. Profesorul va monitoriza activitatea echipelor pentru a se asigura c ă discuţiile sunt pe drumul cel bun.


108


ANEXA 4

SOLU IONAREA ACTIVITĂŢILOR

Activitatea A.3.1 1–a 2–b 3–a 4–a 5–c 6–a 7 – cu cuvintele alese se pot formula urm ătoarele idei: - Dioda stabilizatoare sau dioda Zener utilizeaz ă proprietatea jonc ţiunii pn de a avea în regim de polarizare invers ă o tensiune constantă la borne într-un domeniu larg de variaţie a curentului. - Pe capsula diodei Zener se marcheaz ă electrodul pe care se aplic ă plusul tensiunii de polarizare (catodul diodei). - Prin legarea în aceea şi capsul ă a două diode Zener cu coeficien ţi egali, dar opu şi ca semn, se obţin diode compensate termic. Activitatea A.3.5 1–a 2 a. tranzistor bipolar de tip npn b. 1 – colector 2 – bază 3 – emitor c. germaniu şi siliciu d. joncţiunea emitorului polarizat ă direct joncţiunea colectorului polarizat ă invers 3–b 4–c 5–b 6 – Două tranzistoare cu caracteristici similare , unul de tip npn şi altul de tip pnp, se numesc tranzistoare complementare. Activitatea A.3.9 1–b 2–c 3–a 4–c 5–b 6–a 7–a 8–c 9–b 10 – c Profilul: TEHNIC Nivelul 3

109


Activitatea A.3.10 exemplu: Simbol componentă

denumire

LED Dioda

Zener

Tranzistor

Activitatea A.3.11 Descrie: - un tranzistor bipolar are 2 jonc ţiuni, joncţiunea emitor-baz ă şi joncţiunea colector bază; - purtătorii de sarcină sunt electronii şi golurile Compar ă: Regimul activ normal (RAN) – JE polarizată direct; – JC polarizat ă invers. Tranzistorul permite ob ţinerea celei mai importante amplific ări a semnalelor. Regimul activ invers – JE polarizat ă invers; – JC polarizat ă direct. Coeficientul de amplificare în curent este mai mic decât în regim activ normal, deoarece tehnologic suprafa ţa colectorului este mai mic ă decât suprafaţa emitorului. Regimul de blocare (tăiere) – JE polarizat ă invers; – JC polarizată invers. Curentul care trece prin tranzistor este foarte mic (nA) şi este datorat purt ătorilor minoritari, genera ţi termic. Regimul de saturaţie – JE polarizat ă direct; – JC polarizat ădirect. Curenţii care circul ă prin tranzistor sunt limita ţi în principal de circuitul exterior. Tensiunile pe cele dou ă joncţiuni sunt mici şi relativ independente de curen ţi (UCesat ≅ 0,2 ÷0,3 V).


110


Analizează: R C

R B1

EC

IC UCE R B2

UBE R E

Rezistenţa din emitorul tranzistorului, R E, are un rol important în îmbunătăţirea parametrilor schemei din punct de vedere al temperaturii. Divizorul de tensiune RB1 , RB2 are rolul de a asigura pe baza tranzistorului un poten ţial constant, care s ă determine funcţionarea acestuia în regimul dorit. Rezistenţa de colector R C este numită şi rezistenţă de sarcină.

Circuit de polarizare cu divizor în bază

Asociază: - regim de blocare – intrerup ător deschis - regim de saturaţie – intrerup ător închis Aplică: circuite basculante Activitatea B.3.3 1. a. coeficientul de amplificare b. Caracteristica amplitudine – frecvenţă c. Impedanţa de intrare d. Impedanţa de ieşire e. Factorul de distorsiune neliniar ă f. Raportul semnal – zgomot g. Gama dinamică h. Sensibilitatea 2. . banda - 20 Hz şi 20 kHz; 3. Banda amplificatorului – reprezintă intervalul de frecven ţe în interiorul c ăruia amplificarea nu scade sub 0,707 din valoarea sa la frecven ţe medii. 4. Gama dinamică – reprezintă raportul între semnalul de putere maxim ă şi cel de putere minimă la ieşirea amplificatorului. 5. se măreşte stabilitatea amplific ării 6. 20kHz – 30MHz 7. 1 − β ⋅ A 〈1 8. 1800 (π/2) 9. se micşorează nivelul distorsiunilor 10. Raportul semnal – zgomot – reprezintă raportul între tensiunea de ie şire produsă de semnalul amplificat şi tensiunea de zgomot. Activitatea B.3.10 redresor monoalternanţă cu filtru capacitiv – condensatorul trebuie montat în paralel cu rezistenţa de sarcină şi nu în serie


111


D ui

C

R s

redresor dublă alternanţă cu punte de diode – diodele D 2 şi D4 sunt montate greşit 1

+ (-

220 V 50 Hz

D4

DD1 1 D2

D3

circuit de polarizare LED în c.a. – este necesar ă încă o diodă montată în paralel cu led-ul R

~ UF circuit de polarizare a tranzistorului cu tensiune de bază constantă – sursa de tensiune EC este montată invers R B1

Ug

R B2

R C

EC

R E

circuit de polarizare a tranzistorului cu tensiune de bază constantă – sursa de tensiune EC este montată invers


112


R B1

Ug


R B2

R C

EC

R E

113


6. MUL UMIRI

Următoarelor persoane dorim s ă le aducem mulţumiri la finalizarea acestui proiect: doamnei Angela Popescu , din partea CNDIPT şi domnului Ivan Mykytyn din partea WZG International pentru consultan ţă şi asistenţă tehnică, doamnei directoare Adriana Trifu pentru neobositele încuraj ări şi sugestiile pre ţioase oferite, doamnei Mariana Violeta Ciobanu pentru activitatea de coordonare, precum şi elevilor no ştri care ne-au oferit feed-back permanent pentru activităţile de învăţare. Nu în ultimul rând, suntem recunosc ătoare familiilor noastre pentru r ăbdarea cu care ne-au înconjurat cât şi pentru ideile constructive cu care au contribuit, de multe ori.


114

circuite electonice analogice

Recommend Documents