EDITURA
CM ALBATROS
ABREVIERI
AAF AF AFI AiF AJF AND AO
ARF ASC AVC BC
BIFET BIMOS bit CAA CAF(AFC) CAP (APC) c.a. (AC)
cc
c.c . (DC) CCD Cl (JC) CMOS COS / MOS dB DCTL d-MOS DTL EC ECL E2CL FET Fl
FiF FiT FOB FTB FTJ FTS GSS HI-Fl HVMOS
iF rt. PL
JF JFET
amplificator de audiofrecven\a trecven\a audio (joasa) amplificator de trecvenla intermediara amplificator de (inalta) radiotrecven1a amplificator de (joasa) audiofrecventa operatorul SI amplificator oper~ ion al amplificator de radiotrecventa control automat al sensibilitapi ( seleclivita~ ii) control automat al tensiunii (volumului) montaj cu tranzistor, cu baza comuna tranzistor bipolar i ncapsulat i mpreuna cu un TEC-J tranzistor bipolar incapsulat impreuna cu un TEC-MOS unitate binara control automat al amplificarii control automat al frecventei control automat al fazei curent alternativ montaj cu tranzistor, cu colector comun curent continuu dispozitive cuplate prin sarcina circuit integral (circuit imprimat) dispozitiv sau circuit cu tranzistoare MOS complementare dispozitiv sau circuit cu tranzistoare MOS complementare, simetrice decibel circuite logice cuplate direcl !ranzistor metal-oxid-semiconductor dublu difuzat circuite logice cu diode ~i tranzistoare monlaj cu tranzistor , cu emilor comun logica cu cupfaj pe emitor logica cu cupfaj emitor-emilor tranzistor cu elect de cimp (TEC) lrecventa intermediara loarte i nalta trecvenlii (30 300 MHz) loarte inalta tensiune filtru opr~ te banda fiftru trece-banda fiflru trece-jos liltru trece-sus generator de semnafe standard i nalta lidelitate ( tranzistor) MOS de tensiune i nalta inalta lrecvenla (3 30 MHz) fogica de injeqie integrata logica de injeqie integrata $i izoplanara joasa lrecven\a tranzistor cu elect de cimp cu jonqiune (TEC-J)
JUGFET LED MA MASTER-SLAVE MESFET MF MISEFT MINOS MOS MOSFET MP MANO n-MOS (NMOS) NOT NOR OL OR PEC PROM PU RAA RAF RAM RAP RCTL RF ROM RR RTL SF SIT SRF TEC TTL tv
UiF UJT UL UM
us uus
VCD
VJFET UMOS
vu
XOR
TEC - cu strat de baraj dioda em~atoare de lumina modulat ie de amplitudine bistabil RS (stapin-sclav) alcatuit din doua registre de decalaj comandate in antifaza tranzistor cu efect de cimp la care poarta este realizata printr-un contact metal-semiconductor modulatie de frecventa tranzistor cu efect de cimp cu (structura) metal-izolator-semiconductor semiconductor cu metal-nitrura-oxid (tranzistor) cu metal-oxid-semiconductor tranzistor cu efect de cimp cu metal-ox id-semiconductor modulatie de faza poarta SI-NU tranzistor metal-oxid-semiconductor cu canal de tip n operatorul NU poarta SAU-NU oscilator local operatorul SAU celula fotoelectrica memorie fixa programabila picup, doza de redare reglaj automat al amplificarii reglaj automat al frecven\ei memorie cu acces aleator reglaj automat al fazei circuite logice cu rezistor-capacitor-tranzistor radi ofrecventa memorie cu con\inut fix (memorie fixa) radioreceptor logica rezistor-tranzistor schimbator de frecventa tranzistor cu inductie statica ~oc de radiofrecventa tranzistor cu efect de cimp logica tranzistor-tranzistor televiziune ultra inalta frecventa (3003 000 MHz) tranzistor unijonc\iune (TUJ) unde fungi unde medii unde scurte unde ultrascurte dioda (semiconductoare) cu capacitate dependenta de tensiune, varactor sau dioda varicap TEC-J cu canal vertical TEC-MOS cu canal vertical volum (nivel) SAU-exclusiv
R~dactor
eoordouator: G. FOLESCU
C'o11ert11: C. GUUJTl
Deseno:
c.
C.:ll(,111RIS
Tebnoredactor: GABRIELA ILIOPOLOS
PRACTICA ELECTRONISTULUI .
AMATOR
ADRIAN BlfOIU GHEORGHE BlLrTl CORNELIU IfCOU IOSIF LINGVAY ALEXANDRU lllAUCUtESt:U ILIE l\llHlESCU l\IIRCEA NEGREANU ANDRIAN NICOLAE l'tlffiCEA SCHMOL DU.l\IITRU SDRULLA HIRE SZAT1\1IARY
Cu o pretafa de 11rof. dr. lloa. ing.
EDl\IOND NICOLAU
EDITURA ALBATROS • BUCURESTI . • 1984
lN LOC DE PREFATA
A CONSTRUI -A EXPERIMENTA
Jn anul 1984 s-au tmplinit 7S de ani de la primele experimentdri romane,ti tn domeniul radioelectronicii: e vorba de cercetdrile originale efectuate in 1912, de cdtre saPantul Emil Giurgea, primul om care a inregistrat pe htrtie de bromurd de argint semnale de radio. Desigur, era porba de experiente ftiin.Jifice care, tn acel moment, se situau la Pirful tehnicii mondiale. Savantul roman proiectase un galvanometru. special, care, conectat la o instalatie adecriata,pPrmitcainregistrarea semnalelor de telegrafie fdrd fir (TFF - in trrminologia cpocii). ~Jltlai mult chiar, afa dupd cum ardta ulterior savantul roman tntr-o confcrin1a, cu instalaf ia tn cauzd se puteau. efectua Ii mdsurdri asupra cristalelor de galend u.tiliztlt8 tn receptoa:rele epocii. Peste doi ani, tn 1914, Emil Giurgea, doctor tn fizicd de la Sorb01za, co11struia singur primul emifdtor romdnesc, cu. care emite din Parcul Liberta,eii din Capitala patriei noastre. Am aPut ocazia ca peste trei decenii sd tntilnesc pe sapant, acum biitrin, eonstruind alte fi alte aparate electronice. lmi amintesc perfect de bine ca in 1943, dnd l-am pizitat, era preocupat sd pund la prmct un voltmetru electronic in punte - cu tuburi electronice, desigur. CU de departe ne situdm a.zi fald de accste inceputuri timide ale radioelectronicii romdneftil Asttki "11'a noastrd e~portd utilaje com,plexe in care electronica are un rol important, e:r:portd, de asemenea, dispo:.itive electronice, calculatoare electron.ice etc. Jar specialiftii RO§tri au satisfac1ia ca lucriirile lor slnt traduse in. limbi de mare circula#e, iar academii de 1tiintd din lume le c6nfera prestigioase distincfii. Desigur, electronica a devenit azi o ramura indispensabild a industriei, tn sensul ca nici o alttl ramurd nu se poaie lipsi de aportul electronicii. Mai mult chiar, tntreaga noastrd Pia¢, este influenfatd direct, sar.i indirect, de electronicd. Am mai putea concepe o viatd din care sd lipaeascd teleoizirmea, radioul, telefonulJ Economia ar mai putea functiona fdrd calculatoa:re} Medicii cardiologi s-ar mai putea lipsi de elec1Toct1Tdiograme §i, mai nou, de eoogrtRM} lnd11stn:a ar putea fu.nctiona fora instalafiile aritomati.mte, deci electronizateJ Elc:ctronica este azi omniprezenta - la borri.ul n~vdor C#mite ca 1i pe platformel.e
-- . . -----·· - - - - - ---------------------PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR de fttrttre; ithgJ pt:itiienttit t:drnftt i sc efectuea::.il, in blocul operator, o· interventie chirz:irgicala, ca!ji in multe stlli de cu.rs, fn£nvi1tiimtntul de toa.te graclele ..EJ,ectronica cs~e i11tr-a4e~·
.
.tidf oi.1&8 lent eloc!ioh~if;> Aiti rtfspi£ti~ul nit- mtti e$t'c U§i'>r de dat,
deoarea adesca mi-a fost dat sii Pt'id filo::.ofi sati ::.iari!jti care, czt .
tztndu-se fie mai pnterhic, fie 1)fui slab, r:WjJtf cum el"ali d£~jnise hi puncte tn care undrt de teHsWtte ti~ea iUi hiaxini siiu u~ minim; De11itJn$ih'.'tf ia ne ern fdcutd de an thttfr radioamator din Bn'i.ila - ora§Ul in care locziiam. at1mci. Vtiliind ta HtHim·ejti. incii di~ prim'ele ltUti cH;i legat o pitternica -prietenie ce ft reiittat Cleceni£l0r; czt t-ttifioaniit~rzil de indiCtttiP YO 3 ML (ing. Livin Mat6~citiu) ..:.. d#igtitr>rul ii 1ium~rbase ~~nl!iirsrir£ 1uiffonale §i lazireat la niimer~iti'e aJnciif~uti Oiterttti~icHtm?. Dragosteii uomztnrl ~e o tt~eam pentnr. $tiinfd a (ifettt §i fctt~ ca ~i ttmifzi ta di~'riutdm dife>·ite p;·o&l~hie p»ivind consl>;iirtiile 1
rtillio~ftftire~
Jn epobti studenjief, ttlbuit de aceea~i sete de czdtoa~teh~, frecw:ntam ,,Societatea p1;iet1m,if nl1tiit-ii'', ittute regretatitl meu 'coleg, Diliii Dobrouici, £nt1'-o §edinld
. memorabild, tn anul 1948 a demo'i&strat e(edtll puternic pe care tl pot a"ea, in anumite condtlii, undele de rddro anJ1ra i~. Jn toate cazurile citate era porlJ.b: de tineri entuziritti; care in condifiile exislente tn anii '30 fi '48; Cdutau fi remt.tau unele e:11pm"ienie de radio sau de r.lectronica, cu 0 aparaturd comtruiid • ei; fJ8 68 unei dooumentatii tn general sumare - a,a ~ era ea tn atBi ani~ Azi, de8igur, laulitile "tie pr~in:ttJ c11 totl.lt 'altfel, tinermul nostru clispnnfnd attt de o literat~rd de itiformare fJo§'atd, cU fi de an b.zdrr.a orpnizat in care t,i poate satiS(ar:e rlorfnfa de a e•rimentti, rle a ~11i upamte rketroniee cit de comple:te. Cniri.r fi eei mai tineri mtlimimatori - pibnerii - ari cet-curi de radio, la C'tisete pi.on:reril:or 1i fOimik>r pa.ttiei - umte, sub fnrlhimared r:olnpetenttl a unor persoane calificate, pot realiza - # rstzli.zeazd - o gama ciarmta de aparate; mergtnrt de la lizci'iiri simple; ca n.idiorecepmare, la aparate conipl:e:ce; cum mo fi ro&Ofi teler:omanrlafi sa11 mici mlc~ electroniee; Jar exponarele pe tare le pnizinta pionierii la di.ferite ooJicurSliri 1i ea:pozi#i setit o do11add a trialtei lor mdieatrii, a grmlului de Btapitiire qiciehttJ a electr'Dnicii• Desigur, pionierul de a~i va fi spe~ialistul de mttne ,i acei ce uiziieaztl diferitele paPilioane t.de ewpozi{i.ilt>r ft Urgurilor nbastre ramtn pi&temic impresionati de marele a'1tm pe care l-a lr.mt indUBtria noasfra electrorrir:d. Baca .ptnd 14 tncepUlul anflor ''-' tn Iara n'Dtllltrd nu e:r;iata tkcit rin atelier tra care Be montrm radioreceptoare, dacd ult~ior, pe11,trzi neooile apdrdrii, in ariii celai de-al doih rdzboi mondial, in fard s-au pT'odas receptoare ,-i emifdtotire de radio; dbr la un niPel ariizanal, azi iridiisiriR 'TWrtstrd electronicd eilte foa11e bine de.zvohtrtrJ, specialiftii twpri pllblicd 'tll'ticole £Ji repme de eel mai tnatt nivel, iur produsel.e electron.ice romdnefli, ce ~eni a gamd liU'gti, stnt bine eunoscute fn numeroae tdri: bi acest domenit.i, din Jard impartator:&re, am dePenit o ~iJra e~ortoloar.e• .mecirvnirti esre o di~ipli>id ttiitt:tiff,crt $i te1mfca aptirte, z~ care tef»'ia se tff?.bint.'i bi nit1d armonios $i inseparn&il cu t.PAnica. Fenometiele care inteh>in Sf>tt foW·te co»iplexr. ;tt nu esre u§tJr sli ffe $tiiptnite; Dl· aceea. t.orde~una dup'd ee se proiecteazd zm apartll, este necesar sd ii mlfstirtl»i pe.rfvr»tatitele, spr-e ti Prdea dacii intr-adevdr ceea ce s-a realizat este sau mi corespun:::.fitor en ceea ce s-u dnrit, are pa1-pmei1·ii. ~·'tH· $i iatd ca, dintr-o data ne 'inttln;m w problema construirii aparaturii 1i a testdrii ei prin mdsuratori corespunziitoare. · Dar a construi in electronicd, la fel ca 'in orice alt don~eniri. e o $tiintd $i o artd. $tiinia se invaia din cdr# §i din proprie experienta, arta, tndeminarea se ob-Fin prin practicarea acestei tehnici a construciiilor eledtronice. Prezentul Polum ofera cititorilor un material amplu, organizat in mod sistematic, ~tiinEific, fdra insd ariditatea unui tratat de specialitatf': este meritlll rcdactorului coordonalor de a fi ftiut sd aleaga coloboratori lineri ·'ii cntu.:.ia.~li, buni cunoscdtori ai problemelor tratate, care au reUfit ca tntr-u11. minim de S'}J
'i
8
PRACTICA ELECTRONISTULUI A'MATOR
Notiunile stnt preuntate tn mod logic, tnceptnd cu eel. mai simplu element de circuit - rezistorul - 1i sfir1ind cu elemente de tehnica mdsurdrii. lntre aceste doua limite se situeaza tntregul material. Un cu"tnt de laudd pentru primfle doud capitole, cu caracter introductiP, trattnd despre laboratorul electronistului 1i, respecti" despre materialele utilizate tn el.ectronicd. Cu cartea tn fatd, ttndrul constructor electronist tncepe acti"itatea sa, pe care i-o dorim cit mai rodnicd. Nu 1tim spre ce se "a tndrepta mai tntii, dar un lucru e sigur: farmecul electronicii, al infinitelor posibilitdfi pe care le oferd electronica, tl 9a capta. Un montaj simplu azi ridicd o aerie de tntrebdri, ce con. due la alte construqii, la alte esperimentdri, la. alte realizdri. $i tn modul acesta, treptat, de obicei de la simplu la comple:i;, se ajunge la formarea unui bun electronist, util atft siqi, ctt 1i societdfii. E oare firesc ca tntr-o lume tn care la fiecare pas tntllnim aparate electronice tot mai complexe, sd nu avem nici mdcar o idee de modul tn care ele functionea:.dJ Mie mi se pare cd la f el dupd cum fn cultura generald a fiecarui om trebuie sd existe elemente in(ormatiPe pri"ind natura "ie, tot a1a tn epoca noastrd, tn care tehnica are un rol atft de mare, este obligatoriu ca fiecare dintre noi sd auem elemente de culturd electronicd. I ar plectnd de aici, cei talentafi, cei ce se dedicd electronicii "or putea sd tfi dezvolte puterea lor de creatie, imaginind noi scheme, noi montaje, e9entual noi dispozitiPe el.ectronice: tn tehnicd Piitorul rdmtne deschis tuturor posibilitatilor. Sint conr1ins cd nu grqesc atunci ctnd afirm cd fiecare tindr constructor electronist, printr-o muncd bine dirijatd, fn care tmbind armonios realizarea unor constructii practice cu tnsufirea elementelor teoretice corespunzdtoare - are posibilitatea sd se afirme pe deplin in aceastd disciplind atit de caracteristica epocii noastre. Numai epocii noastreJ Eu cred ca nu. Toate elementele 1tiint.ei contemporane ne tndreptd~esc sd credem ca etectronul, ca particula elementard stabild, nu poate fi inlocuitindispoziti9ele comandate cu Ufurinta cu care comanddm dispozitivele electronice. Jatd de ce electronica ne apare fi ca o 1tiin&d a epocilOI' Piitoare - a tuturor epocilor piitoare. EDl\IOND NICOLAU
NOTl ASUPRA EDJ'flET
In zilele noaRtre, electronica este o ramura de vlrf a induf;triei, fiind un factor determinant al revolu\iei ~t,iintifice ~i tehnicP. ront.emporane. Politica ~tiintifica a Partidului Comunist Roman 11rmar11~te !fi promoveaza cu prioritate dezvoltarea industriei electronice na\.ionale, a carei pondere 1n economia tJirii cre~te continun. La numni 18 ani de la lansarea industriei electronice profesionale romAnefJti, avem tn t.ara 10 institute de cercetare ~tiint.ifica ~i proiectare tn domeniul electronicii, precum f}i peste 40 de intreprinderi specializate. Astfel, tn tara noastra se realizeaza o larga gama de produse specifice, de pilcla: componente active ~i pasive, mecanice 'i electromecanire; receptoare radio ~i de televiziune; radiotelefoane fJi echipamente pentrn ratlioromunieatii profe:-iona.le; casetofoane ~i s mpli fi1•alnarP nmlio; eehi pament.e pPnt ru TV in circuit tnchis; calculntoar·e elPctronic11 ~i N:Lipanwnt.P pniferice; inst.elatii 'i ec.hipamente pentru teleconmnitiatii, precum l}i pentru t.elecomanda 'i autornntizari; ape rate electronice de masura Qi control; Apa.rate e)ectronice pentru dif\gnost.ic f}i supraveghere medil'alii ~i allele. l\folte diu aceste produse slot. cunoscute ti aJlrecia.te pe plan mondiaJ. Inca de ln tnceputurile sale, 1ntotcleauna Plect.roniea a fltras tineretul, care ~i-a. com~acrat. o marfl parte a. limpului liber pent.m a realiza l}i expPrimenta diverRf! construc\ii. PPntm n veni ln ajutornl tinPrilor elect.roni~t.i emat.ori, lncrarea de fat•'i i~i prop11nP Ri\ complet.M·.e volumul Radiorai'JJ!ia A-Z, Rpilrut In Edit11r::i Alhntros (1982), cu o serie de no\iuni practicP in IPgalura en fohniC'a montajului ~i foloRirea componentelor aetini ~i pnsini intilni1 o in diverse scheme. In acP.st scop au f oi;t luntl' tn considPrnre produsele industriei electronice naiionele, care pot u~or Ii proc. urot.e din comerf..
J,a £'1nhorarea lucrnrii n pnrticipnt un cnlentiv de ~pecinli~t.i en o bogato act.ivitate in domeninl eh~ctronir.ii: - i11g. AnRIAM BlfOIU - fo:. ·GHEORGHE BALUTA - ing. CORNELIU ITCOU - dr. ing. IOSIF LINGVAY -fo:. ALEXANDRU MARCULESCU - ing.. ILIE MIHAESCU - fiz. MIRCEA NEGREANU - ing. ANDRIAN NICOLAE - fiz. MI RCBA. SCHMOI~ - inj?. DlJMJTRU SDRUDLA 1 - ing. IMRE SZATMARY Dat fiind faptul ca in montajele electronice actuale se folose~~ aproape in exc~~siv~tate
I.
f
'
\
•
'
'
..
•
6apitelal 1
LAaORATORUL
SI , QRGANIZAREA LUI
ti• l\:IIIWEA sc1uno1,
Act iYit.nt.PI\ ele.rt.ronist.ulu i amalor sp. pnat.e desl'U.~ma int.r-un loc hine stabilit., cum ar fi o camera sau un cplt int.r-o camera. Aceasta, este hine fiP. pardosita cu du~umele, parchet sau linoleu rn, adica sil se lucreze pe un loe izolnt clin punct cle vP.dere electric. 0f1 a11f'mP.nea, camera Ya trebui sa fie luminoasa, suficient de spat.ioasa 11i aerisita. Aioi se vor desfii.f}ura o seri!" dr. lucrilri dintre cele mai deosebite. tn general Sl'l \"Or !11Umpin.
sa
o
fle
v~chi, ~;:i.re sii l}~bii ~i serifi sert~r~. q~unci Vl:l §~ pine. Apoi, Hn !h~l~ P,fQf f'ga~a~ pe uµ per~W jlin apr()pier.~, Un V~C4l ~arti Va f~ pimwenit
n
ran
mai pe
ip. fllicaj J~bpr~tor. ¥,as~, 04a~ii proc'lrat.a 1 y~ tr~Rl~i
s-o amenajam prin aco:peri:rea blatu11:U
llff5JHU:l 1-1(\~ c"rle>P., pe carl"-1 \'Om prin
cu o ff.lair: dn
•
'.
J
1• t
'
•
qe
'•
r~!l fil~rnente!~r tµ c'~zµl lHcrulu~ C"!-l tuburi electl'onice §i_ ~ uno~ lampi
12
PRACTICA ELECTBONISTULUI AMATOR
• .:tg}!
o"'o G,3
00
..;.o o+ .12.8
0
Fig. 1.1. Masa de lurru r.n anexele nere.<;are.
port.abile, cum vom vedea In continuare; - i:;1U'sa de tem1iune continua ~i stabilizata, de prefe.rinta variabila, int.re (3-20) Vee, ce va put.ea debita un curent de 100-200 mA pentru alim1mtarea aparatnrii cu tranzistoare; - suri:;i"\ oesnrFi la nlimnntnren unor montaje cu ciI'cuite int.egrat.e ~i vor putea debita un curent de (50-100) mA, sursele fii.nd stabilizate. Cel mai bine ar fi rlaca toate aceste surse vor putea fi controlate cu instrumente de mA.sma. EYPntmi.l
+
vom prevede huc~e, unde ''om puLea miisura cu ajutorul unui singnr inst runwnt, pe care-I putem comuta pe pozilia dorita (vezi. ~i capitolul ,,Surse de alimentare"). Pe acest panou mai putem monta un 1ntrerupi\t,or g1~neml, ce va putea. conPota sau deconecta 1ntreaga masi'i de la re~P.ana electricii. Acest lntreru~ p:Hor este foa1•te util, mni ales la termina.rea lucmlui, ctnd, prlntr-o Aingma comutare pulem scoate tntreagu. mnsii de sub tern-1iune. Attt prizele, ett ~i aliment.at.oarele mont.a.t la mnsi"1 le vom proteja cu ajut.ornl unor l'lign· l'r'lntc~, dPspre Cftre VOID YOr·bi IWU dPparte.
Pe mA.sa de lucru nu trebuie
sa
tio£>m fierul de Hpit. Acesta va Rtl1. pe nn suport din lemn, placat cu o foaie de asbest ~i prevazut cu un sprijin din slrma de 3-4 mm diametru, din fier. Suportul nu vn fi montat fix pe masa, pentru a-1 putea muta acolo unde ne VR fi mai u~or. Vorhinrl despre supnrt uri put.Pm
LABORATOBUL $1 ORGANIZAREA LUI
t:i
pentrn ordine l}i comoditn.te - sa ne confectioniim un panou, pe care-1 \'Om agiiia de zid l}i care va sus~ine, cu ajutorul unor cnil}oare batute judicios sau cu ajutorul unor ureohi din fl~ii de tabla~ o serie de scule ce vor fi mni des tntrebuiniate. Reveninrl la masa de lucru, tn cazul tn care ea dispune de sertare, le putem utiliza, piistrtnd acolo o serie de lucruri necesaro ca: scule, aparate de masura, montajele la care lucram, piese l}i mRteriale diverse. In aceste sertare vom pastra o serie de piese l}i materiale marunte, iar pentru meniinerea ordinii l}i Uljllrarea lucrului, piesele l}i marun\.il}urile diverse le vom piistra in cutii inchise cu eapac ti etichetate. Funciie de ingeruozitn.te l}i posibilitii~i, aceste cutii vor fi din carton - conf ec\.ionate de noi - sau vom procura o serie de cutii pe care le vom destina acestui scop cum ar fi: cutii pentru ace de pescuit, cut.ii pentm transportul nlimentelor in timpul drumet.iei, cutii pAnLru filme de cinema sau foto etc. In cutii vom piistra piese ~i materiale sort.ate dupil caracteristici. Vom m·ea deci cut.ii cu l}UrubUJ•i sort.ate dupa clinme.tru, lungime, rorma capului, pas, piulitele, de asemeni, clupa diametru ca ~i ~aibele.. In ce pri\·el}te piesele maf'llnte spec·ifice, cum ar fi capacitoarele mici sau rezistoa1•ele le vom puten tine fie in cutii, fie tn plicuri ce se vor pt\stra intr-o cutie mai mare, gen ,,cartotecii", fie, in fine, pe 'traifuri dP. carton de Jungimi diferite, in~irate ca anLinevralgicele ~i avtnd inscript-ia ~alorii. Evident rezistoarele §i capacitoarele le vom sorta tot clupii. carac-
terisLici, de exemplu: re.zistna1·e. cla volum, cu peliculli, me.t.aliznt.I', 1lupli valorile electrice.: zeci de oh mi, su LP. de oh mi, kiloohmi, me.gohmi; apni dupii putere: 1/8 W, 0,5 \V, ·JW, 2W e.Li~. Aceeaiti logica de sortare SP. Ya ut.ilizn l}i la capacitoare. E\·idPnt., rngulilP stnt suficient de e]ast.ice, af;1a inl'it fiecare amat.or sa utilizeze lo!?ica lui personala de sorLarc, clasificare, pastrarP. etc. a picselor sale. In ceOR ce ne prive§te, am dat doar o sugestie. In tot cazul, tn sertare va trebui, 01 icum, sa domneasct'l 0 desavirsiti1 ordine. In ce prive~te sigura~t.ele en care vom proteja masa §i montn.jele ce le vom construi, sii ne amintim citeva lucruri: La trecerea unui curent mare printr-un fir subtire, acesta se va inciilzi, iar cantitatea de caldura va fi a~a de mare, incit va topi firul. Acesta fiind montat in circuit, :prin topire, circuitul se va intrerupe, iar montajul va fi salvat de o degradare mai mare. Sa presupunem ca prin circuitul nostru trece un curent consumat in mod normal de circuit., ~i vom nota acei;t curent - curPnt nominal (m I.n. Vom nota, de asemeni, cu ly nurentul maxim admis de monta.iul sau circuitul nostru. Facem acei;t rnport, I,,,/f11. Daca curent.ul esto ~r·dPrc a unei sigurPn\,e:
JM
-· -
Jn
~
2.
Privind o siguranti'i, ,·e.dem marcat pe corpul ei o insrrip\if'; r·nprezP.ntind
H
''nloarea un~i c~r~n~· Ac~st Ciffent n~ r~prez~nta e11rentnl ei ~!" ar~!!r~, ci p~r~nW~ po-
m:tl'l1at.
pe i:;ig~ra-r~~a
e~te
minal pfmtru care
co~strµita.
S~1 presupup.eµi ca, qorim s~ :pr~~e jiim till eir~uit rr~~ care in ~04 n~nrial de functfonare curent , . . tr~ce un ., ·.• - . de .. 1,4 A.. Aplicind relat ia de ~ai s~s, S.!'H• ca.lculind !ll1 = 2 · I,., ap~ca in ~.azu~ 11~s tru, l M · 2 x 1,4 = 2 1 ~ A, vpni l!.~e~~ diµ tabelul 1.I, pentr~ ct~reRtu! q~ 2,8 A() sirma de cupru c~ dii.u~~tr~ 4~ 0,1 f!lID· La fun~tfonare ~opn~la 1 :P,f~fl circu'~ ~i respect.iv ff~~ si~!Jf~Il.i~ v~ trrce curentul ,4 A, in· c~zul unei . . . de . . : ' . , iar :.. ·.' .... ,., ,.
0
\
~~~ef.l~iu~i, a~~nc~ ct~d ~ttrfn~ul Y~ atinge valoarea de 2,8 A sigm~nla s~
va ard~~ '
~·
--.r
;·4·~.
121
[mm] ··-· . ......
O.R~ 0,03
reg~m~!! nenor~al in tj rnP, pncii tirnr~!l p.i11~ Ia fl~·,lt>1·f'I\ s~m·m~m·ej ei;tp mai Jpn~, 1·~i~r '!f.!.e5. ac~~~ta se y~ ar·~le, se va f!!slru$e ~!
C~filP.CJ~eµp
s~p
c~~ponepte!e
P.fO-
tej~t~. Iiµp~~r?v~ ap~s~O!' ~ecj4ent~ s-au confectiona} sigqr~11te ultrar~ pi(~f, Cffr~ ~~ dj~}r~1g int.r-u11 tirw"c1e m,1-p,~)sl p.~ptp1 acelQ.f}i ff!P,~ft l Mfiri = 2, f~ia de cele µppp.~lf:l Ip. Cllff:l anlerel!. se PN~\W~ in t~rnp qe cirPi' 1 ~'.
&igllf!HHele t1lt.rjlrl:).P,tqe pre~;~t~ constructiv - un arc q~ q~~Pf~H~R-re ~j R V.f!. 8~il~ Wrn1tP~ q·e inHerqiwre. Iii ~oml:lif}ul fJ~P~~irH qlrrntplqj f\4mi&, p.fJ.~Nli:i. }erplic~ ~l'l lRP.~~tf3, i~r l:lri::µl, prin }r~p\i'!-m~ ~ntrrrup~ cjrcuit»I insti'ntaµ~µ.
p
r
I "
tciPire
[A]
l
cupru
fid''
-
Q,6
0,2
0,7 0,9 1,06 1,80
0:0~6
0,04 0,00
0,26 0,28 0,36
2.a
P.l
0,811
~.76
0,1!)
0,2 0,3
1,4 2,0 4,0
~.6
14,0 20,0
0,4 0,6
6,8 8,8
27,6
fn tabelul 1.I se dau marimile necesare confectioniirii unQr sigurante din materiale u~or prcicurab!I~ ·:.:__ cupr~ ·§~ l'ier. In ce prive~tx prq~ectia montajelor eu ajutorul sigurantelpr, sint nece:;;are dtf'va precjzari relative la. viteza de a1·dere a acestora. Unele . dispozitiv~ .
!'l~porta
Iim,i~~t.
I
'
···1':
'
·
'
data fe~oJv~rt!l §~ JffObl~:rp.a $.lgµraJl~elqr, 1w vp.m gjµ,di la ilumin.!lre~ p1esei 4e lucru. Cea mai bµn~ hnnina este fl1.ra inqoj~~ luminf!. fl~ zi. Dar, i;eara, vpm. av~a nl}voi~ d.!3 o Jprµina buna, ce se poate obij:pe cti. ajµtQrul unei 18,.mpj de mas&. Prderabil ar f i PEI- ea s~ P.f~zip:te un bra~ rlJ,batabil. fosa, Jl~ntf1l tjzitarea unor par~i d~ apar~t, sau pl)ntru ur.m~irea coJiexiup.ilor 1.Ul<>r pliicJl~~ cu ~ircuit imprimat 11e carf;l nu dC>rim ~~u nu putem sa o 9-eJlJ.Ofit~m, ~vem. p.e.y~i~ fie lumina R.~tii de o lq.pterna. Q astff:ll de sursa de lmnini. pe>ate f i constrµita dintr-o liµiterna vecµe, preferal:>il rotupda, cii.reia. ii vom ataf}a un cordon de alimentare f}i pe care o vom alimenta cu tensiune de la bornele de alimentare din masa de lucru. 0 data ce am orgap.izat oa.recum eoltul de lucru, vom mai avea neYoie ! l' .
, 1
d~ m~a
. .
'
4PP,a
•
•r
-
•
·
'
. I
.
!
'·
•
instrU,~ti~ ~~ a1wm~ ff~ q
nnt
~i
dP n prir,i'i fie
pii.m1p,.. Fiderul ocPstei antenc "~ piitrunde 1q caiuera print.r-u~ 'coH· fle ~A~m 81\U ~:hiar prin ram~ ~a, pri~tr-un ~zolntor de trecerc t!-!bu~~r. D~~' c~~ fr,pt ce este o ant.ena? Ci~eva consideraiii generale ,·or lamuri ac,est luc~u, ,pentru ~ o construi corect: An~a~bl~l format dintr-un ctmp electric ~i unul magnetjc 'pe~pe~~icu lare i~tf~ ele 11i perpen~~c~lare pe directia de propaga.re f ~rmeaza cimpul electromagnetic. Acesta din urmii se propaga tn spaiiu cu viteza lumini~ sub' forma de unde. Antena de emis~e este tocmai dispozitivul prin care curentul alternativ de radiofrecventa ce creeaza clmpul electromagnetic este radiat din antena respectiva in spatiu. In cazul in ca~e un copductoi: este intilnit de o unda, el este capabil sa extraga o pai:t~ a energiei undei ~i s-o transforme intr-un cu.r~Jlt el~ctric altern~tiv de radiofrecvent~. iclontic cu eel cle la en1isie. Este deqi vorba de o E!,ntena de receptie. Cfll~ dP.uii f eluri de antene nu sJnt m.ult diferj~~ wia 4il cealalta, q& incit o antenii dr: ti~iM poat13 fi fp.lositQ. ~i la receptie §i ipyers, fara ca sa se schixnb~ prea mult carM~ teristicile ei electrice f-qnq~went&Ie. In ce pri:ve§te antena de recept-ie, curentul aparut in acea.ata se ppate djsipa intr-o rezist~nia de sarcina, Zs, ce va fi pqsa in s~rie cµ Q.ntflna. Fµncti~ 9.e 9~~p~e;i:ili~icile ~Jl.te.nej, car~ po~~d~ §i ~~ q fIJlll~diffi~~ PfPRfl~. i WP~di:rntfl
f.'ig. 1.2. f'1•hrma antf'OPi f'U impf'fl::tn!a df' sardnf1 1~Q!Wdal;i.
lqcrea~a
in i.reneral nPadaptatr. ~i neconcordate ca frec,·enta. ln cazuri speci~le, ntunci cind , ~e ~1rmiire~te un ranq~f11~p.t fparti:: )lllfl, se yqr llOllSidera toate aceste curacteristici. Yorn pa acum mod11l de c.onstruc~e al unei ~ntene ell care se poate echipa laboratol'.J.Il. Antena va fi montatu pe doi suport.i la o inaltime de citiva metrj d~ acoper~f}. Partea orizontala se intindr, intre ace~ti suporti §i Ya fi orientata, pe cit posibil, perpendicular pe direc1ia Jiniilor de inalta tensiune din upropiere daca exista - s~µ fct~a de liniile de tramvai sau trRlj;lfpuz. Lungimen antPnei este functie de banda dt> frcc·,·ep~e pe care dorim ~a f~cem recep\.ia ..M~ jos se va da cakulul lungim'ii acestei antene. Fidert!l ei l·a fi cqborit nrtical §l rP. trrc~ l~ mi.µ\n1um 0,5 1n cJe fll~i:s~ne!:l ttcc:ip1:n:i§)..ilUf ~a.u de per!'ltelr! casej. f:.uw Ii~ reflf, µin 1.3, anten~ ~e v~ fi:~!!- Re ~upr,ir~i cu i!jutorul un.or ~~pJ~tof!,re qiµ ~ticla, pprt~Ian etc. In caz ca nn &1"~m Q.S\ltµenea iwlatoare, le vom putea confec~iona. din sticla, t.eflon, 111icalux etc., tain
n1mra
16
PRACTICA EIJECTRONISTUl,UJ A1'1A'l'OR
A(m} 't---C{m)
Bfm)
J/4
L
Fig. 1.:l. Caknlnl
~i
montnrea ant.enel.
3 R!WmPneR izolatoare, tn f iecare parte, Ja f>-10 cm unul de altul. Aceasta, est.Po o ,,ant.r>n{1 In T, cu brate neegale", numitii ~i antena ,,Hertz", ~i ea rezoneazii pe jumatate lungime de unda. Bratel e neegale formeaza doua segmente, B ~i C, a~a cum se vede tn figura 1.3. Lungimea L a antenei se calcu1eazo cu formula: L[m] = 1.43 X 108
•
((kHz) In ce prive~te pozitionarea punctului A, acesta. se va sta.bili cu reiatia: B[m] =
IX•
L[m],
unde factorul IX depinde de diametrul sirmPi din care este confect-ionata nntl'nn. Valoarea factorului ex: este: o.:~5 pentru fir cu diametrul de 1. mm; 0,36 pentru fir cu diametrul de 1,5 mm; o.;~7 pentru fir cu diametrul de 2 mm. Conductorul din care este conf ec\.ionata antena va fi litat ~i va fi de preferinta din bronz fosforos (lita cle antena). Fiderul antenei - din cablu litat ~i izolat - va Ci lipit cu cositor in pundul A ~i YR ~obort Yf'rti-
ca.I fat.I\ de nnteni'i, pe <1 dist.anli'i ce nu va fj mui micii d<'cil. un sf1·rL de lungime de unda p . /4). Aceasta antenii poa.te funct.iona atit ca antena de receptie, cit ~i ca antena de emisie ~i er.;te omnidirec\.ionalD. ca radia\ie. Ca antenii directiva, la recep\ie poate fi folosita o antenii de f erita. Aceasta are forma unei baghete cu diametrul de 10 mm §i lungimea 10-30 cm. Pe aceasta bagheta se monteaza o bobinii forma.tii din spire de sirma d~ radiof recventa, ce intra ln circuitele receptorului. Pozi\ia acestei bobine pe antena de f eritii este critica §i se determina in general prin reglaj. Pentru a termini\ cu instalarea micului laborator, vom avea nevoie de o priza de pamint. Aici intervin o eerie de dificultati. Astfel, tn cazul ln care laboratorul este a§ezat la un nivel la care montarea este posibila, vom proceda in felul urmator: Pe o bucata de tabla de cupru sau alama vom lipi cu cositor buca\i de cablu litat, a§a cum se vede in figura 1.4. Cele ctteva bucia\i le vom uni 'i le vom lipi cu cositor lmpreuna cu cablul ce va merge pina la masa de lucru. Ta.bla dreptunghiulara o vom rasuci sub formii de spirala §i o vom lngropa ln pamtnt la o adtncime de circa 1 m. Pamintul ce va acoperi tabla este bine sa fie amestecat cu carhune, iar locul va fi udat cu apii pentru tasare §i prizii electrica bunii. Esta de preferat ca. locul ales sa fie ~ezat la umbra sau tntr-un loc urned. In caz ca laboratorul se afla la un etaj superior, vom utiliza ca priz~ de pamtnt conducta de apa a apartament11lui. PP acenstii conduct.ii, de plumb
LABORATORUL $1 OROANIZAREA LTJI
~ .,-,,,QlflNkt:ol cv ctlr"unl!
Fig.
1.~.
Constructia prizei de plim1nt.
sau fier, cura~ita cu material ahraziv se monteaza un colier de cupru, strtns cu ~urub de care vom lipi cu cositor firul ce va merge le masa de lucru. Aceasta priza de panrtnt o vom utiliza a.tit ca priza de masi ln montajele noastre, cit ~i ca protec~ie la prize care avlnd prevazuta o borna de mas a, va f i conectatii. la legatura cu pamtntul. In micul lahora.tor mai slnt necesare o serie de scule 'i unelt_e. Pentru lucrari mecanice vom avea nevoie de urmatoarele:
~ ~. ___ _'j_~ ·_: ~~~
~
Fig. 1.5. Dispozitiv pentru fixarea
--
1'7
1. Trusd de ,urubelniJe cuprinzind mai multe bucati, de marimi diferite. Evident, vom procura atttea cite ne vor trebui, functie de scopul utilizarii. $urubeJni~e mai deosebite putem sil ne confectionam singuri. Astfel, o ~uru belnita utila se poate confect.iona dintr-o spilii de bicicJeta de 25-30 cm lungime, ascut.ita pe polizor sau pe alt material abraziv ~i pe care o vom ,,tmbraca" tntr~o bucata de tub izolant colorat. 0 alta ~urubelnit-a utila se confec\.ioneaza tot din spita de hicicletii ~i cu ajutorul ei se pot prinde ~uruburi in locuri greu accesibile. La spi~a dA bieicletii se va lipi cu coi;;ilor, prin intermediul unei piese de legat.urii, un arc (fig. 1.5) ce are in interior o bucat de lita de otel flexibilii, ce o putem gasi la o frina veche de hicicleta, de exemplu. Arcul va avea spirele nedistantate (de la un biblioraft veclii). La celalalt ca.pat vom fixa, tot cu cositor, o piesa ce va sust.ine doua Iamele de arc U§dr distanJate. Apropiindu-se cu mina cele 2 lamele, acestea se pun in 'litul !JUrubului, iar odata mina luata, ~uruhul nu mai ca.de din ~urubelnita, putlnd astf el sii iinem !Jurubelniia orizontal. Pentru reglajul unor · miezuri de f erita putem ·sa ne conf ecFona m ~uru belnit-e cle reglaj din material dielectric, fibra, textolit etc., de dimensiuni \
"°)I
--T-----------
._I
20 ~uruburilor.
Tn c.n 11riY~~'·f< Jncrprf!r, ilp ny~ rninii::~1 fie Jflilr~ Pf"£!Ci~;r-, V'!lll P,ll\f'!~
dffrite.
tiHli~~ fUrqb~lpit~ fl~ p~a~pf!JiC'lf {p,rocu~!lt~ clifl c~m~rt~? cq m1rier ~~j?olat, a.,rz!'l;t·r- ~n tm~~ ~~ cite 7 lH!f'ri~j, de
rriijfilfll 4jf~r~t.e.
2. fr.uti de de,#, aw1nd diver~e forme &le falcilor: rptumJe, s~nlit"Ptunde, plate, latp,· flu iilci
fJi· unii clettti mai
tiUQt !!!h'me
ipcQY~iate,
speci@zq.~i
~i cleft~
prflcprµ -:-- ob.JiQ,
patent.
3. Set de pile. Vom avea nevoie de maj multe seturi de pile, pe c~re le vom
prooura pe masura ce luoririle noastre se vor tnmulti. In tot oazul, vom avea nevoie de minimum doua seturi: unul pentru metale mai m.oi : a.lama, bronz, nicbel etc., iar altul pentru fier ti alte ma.teriale mai dure. Cele doua seturi vor fi utilizate ·numai la materialul respeotiv ~i nu se vor amesteca intr~ ele. 0 piJii ce a fost uWizata la luoru pe material clur nu mai ,,prin$le", nu ma.i taie bine atnnci cind se utilizeaza pe cupru sau ala.ma. Cu acest.e piJe, 'in tot caiul, nu se va. lucra pe alumipiu sau pJumb, ori. mat.eriale plastfoe, pentru a nu se incarea. Piesel~ c~ vm• t;rebui preJucrate vor fi curat~ fiji nu vor avea urme de ulei sau vaselinii. - ce ar incarca, de asemenj, piJa. Ji)ac~ t9tW}i pjla 11-a tnc~rc~t cµ m"°ter.iaj, eR- se lll!'!-j po1J,te cur4~f prin sp~larfl !Ji perierea ~u P perie de i?Jrma, ~au ~P mµc4j1J. µ,n~i lr9cati de ala!!lii, frecind-o, urmUrind 1•1ndurile de din~i. In ce prive!Jte utilizarea acestor unelte vom tine seama. de unele recomandari: - se v.a alege pila de la~imea cea mai apropiata de suprafat.a pe care o avem de prelucrat, precum ~i marimea
ritat.P,a mat.erhtlqlui: cu cit materialul Pl'lte ma~
se
ma~etjtµ;
- :qq se pil~~te d~ctt tn s~p.11~1 de taiere, la tras~l pi~!3i insp~e ~p.oi pila oulistnd doar pe P.if:!ll~ fie pfelucr~t, pentru m~~t~~~~ ~re~~l~f i · - f.e toata cursa, pil~ -se v'.l iine de preferin~a in pozitie orizonta1a; - JIµ,\Wtj,µ~ JJlQi !Jlfo: Rlllm~>. i::~~it~r 1 ~ntiJPOnlJ.h ~u:rqiniu etc. ~~ v~w P!~f CU piJe Clf dinti pi~.i Il)it-fi, lar l'f1~~~1ej p)ast~ce CU ffil0 g~n ,,fa§pP}" j Ip pile rm 11e h!'f.t~ ,:iq piq~1~m1tl, nl! sr m·inq bi mcmg4f~il.. nu ~p. mQr,te~i~ in ll1a~~na ~~ gijµrit. 4. .P.~~'ete. ~~ qtHlz~az~ i~ l~rg~ maii"r4 p~ntfU 11P.1tP~r~!l Jinqr p.1~.s~ mai marunte, trasarea cable~qr 111\J.b~~P 1'ltc. fentrµ lucrari cur~nte, Jle~s~~e~e prfilz~pta I!~ f ~J~i zimii, au vtrf~tjl~ rotunjite l}i sint in general dr~pt~. s~ pot utiliza foarte bine pensete medi~l:J.l~. Cel~ ~tilizate Ja ~~cra~i fine - pe~ sete de ceasorniciirie - aµ Y.irfUrile oarte a11~·uiite;. nu .preztntii ziw.ii pe f~ci, sec~iunea unei falci fiincl un trapez ce s~ ingusteaza d~n ce in ce
f
p,~n~ !'prrn~~~~ v!ff'!I. ~u ~~r~enea Hf'fl~!'I !~ SP. pot, pfjnde ~fP,Sirp! f?j q~ !1 ZPl'i me
c~,('~ p,~:f et~~.
~p~a p.e~t~ ~~n·~n~ la
!l~.r~nger~. ~''ntrt! ~ !!H ~e ~e~~a~!a ~·!rl'll!: s~ p~st.rear-~ !nflpta i~t!·-~~!1 dop. useat. ~~ r!~!!+ ~a !f!~~·fll!'P.ep,t~ ~!e Ol~Slll'~ fl-rnimet.C!ej~~~r!~e se ya !llCfa
d::i:
trit e1~ Fep,se~r ~111 cr-asorni~~;ie: dian-iag~f-tjp~~! cnnfonionf!t~ ~i!1 t.om· b~c
t11r~:
~!!
ai;Pr111~ea
W'f1!WI e se
in~rnt.e11~a, se if!1reapta ~Ill/ ~e re~lP!'za~
qe e~~mnli.1, :mmrile t>Pt:r~l~ din in~tru ment.ele de mi'isnra. • ..· ~
: • · I ' ' ;
':
~ ·,
i I
• • .
" .
in
5. ~Jfli~r; utiH~a,t.~ q~vrrse lµ~fiifi, C!IW ~r H~~j;wlf:ffell. u~or ~jpn~?
n:
t~ii:ir~~ HHPf P,.jrt.ii, (!artm.PH~• cn~pi}1p, nJasttc etc. 111 grneraJ, 1-1n JlricE:ag ~jn~ ai;cu~it ~11t~
:mfjpit:pt.
lemq nscutit.e num!:'!i pe o part!:'. J>entrn •·• · l • t { hicrliri in mfltal, dalt.a i;e ascmt.e pP J ' ' 1
' I'
(
...
~
•
·a
~
•
"
'
• )
t,
•
•
•
l
'
I
J
.
•
~evoie t
ambele p,art.i. Avem
dP. n i:;inguril dalt~, cu Hitimea de maximum fo mm." 'tu' ,;~ lncrll.rl:'a necesita 0 ditltft. rnai, mi;i'i, acea~t~ Se pof\t.P COQfec~fp~~ 1jntr-u~· ~urghiu ·~1" filP.tat r~pt·~ s~~ fiiptr-up burghiu spiral, de m;emrm, rupt. ••
,.
.•
'
,.,
•
•
.
caz
·
ln c~~t1l., q~cuparpor in ta~la, se i11scrje pe~e11~! ~lr- ~ecup~L pP tabla rer-ip~c~·iv~ . .1\poj ~ce~~t~ se a§azii pe BP r~~aleJ!p.jp.~~ d~ p.l~~~ sa~ c9pru.
r, nm
tai~rH, ~~!~a v~ !nHini
metalf moole si Ya ramine integra. tn , p~z p~ ~nW~~~te up qet.al tare, ~ura se ~ndo~~~ ~1 se spllrge: '
'
i, f
I ' j
~
1
,
~
,
'
l
'
_
'
9. Dornuri. Se ~tiHZ1':8ZE\ in 11pecial 11-l µ11,P,r fitifturi 1 ~a largirra µno!' qrifi!Jjf in t~fa, ln s~epi~j, !Ill~! iJ1 pi~se f!i''ef~e. Vlrful este for:in~t
6. Foarfer.i: nacesare mai ales I~ taierea nnor bucat.i de cartQn ~aJ.l t!l-bl~. Func~ie de Jucrarea re.sp~ctivii 2'f pc:>t utiliz~ foarfeci de la c~I~ q~ 1.mgP,ij
pina la cele de tabla s;;iu grlidinarj~.
forui~1w'i ~i ftimeqtJi\lpe~
clorpuJuj. ~ sP de pup.ctlltpr, Ill ("arP \·jrf1,1 s1• tepnipa cu pp Pflfl, cu ''ff'ful In j11:- ~! cf!.r·e ·~ern~~te l14 irn1erpru:i.ri i:;au !~ frrd~oseqi
7. Frrd.r:frnfr. PPntn.1 lucrfiri mai mari In IPmn votn ntiliza 1111 ferflst.ran ,,coada q~ v~~fe''. P1mt.ru Jucrari _fine, '' ramii de f Prastriiu de traforaJ, cu pinze aferente. La lucrari de t.aiere in metal vom utiliza pinzele de taiat metale; de nsemenea, la lucrari mici vom utiliza pinze de trafnra.i pent.ru met~J. La uti11zare, vom ;wea grija ca ritmul
de t:aie~e sa fie suficierit de mic pentru ca p1nza 88 nu se incalzeasca. ln caz
~F~~ u!nii mic critler ce ~!". rri=wtica un
lnf.l.ip,t~ll e~~p4tarii nn~i g~l\rj cp 1mir~I 9lrcular, pepHµ ca ~ce~ta ~a f!h,Jll!;)CP.
Pf3
nu
:pi!1~~·
10. Pmluce~e: pies~ cilinqrk~ g~H rite in interior, avinq cixru~nf~rjnt~ asc11titii Cfl 9 q~Jt~ de J~mQ i:P~ q flf1!'lf') P,fi:1Zfnt1wi 1ateral p faHt·~ p~ pndP !-:P
se
e~tNge P.l:l.~~-ea fl~ ~~~eri~l t,:iiaH•. S" µWiz~~z~ \a wacti~ri-~~ U!Jfll' ~~uri ln
~· Pf'!H~· §~ 11tm~~~~~ peritr!1 ~a~er~ Hnqr nit-pr~, §}ll'll,PJtl'j sa~ la executarea i.mq~ d~q-qp~fi \n t~}:?l~ ~a~ pJ~stic. La
m!l-H~rjale paf ID?~ s~~ ~ubtjri: t.~bJf.I~ plai;tic, hM.ie, piele etc. Taif'1•Pa se e~ec~ta c~ ia' dait.i, utilizind un supol't de' metal pl~~' cupru, alu·
con\.rar, pinza -
prin tnciil.zire -
decaleste' si se rupe. ~
lu,q·ari
,
'q l9m11
•
I I
~~ ~tiJizeaza da~}i pentru
moale;.
m.iniu.
28
_ ...•. PBACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Mandrina se poate procur11. de la o U. Mengkin.e; utilizate pentru fix area unor piese, ln vederea prelucri'irii ma~inil de gaw·it, de la un trafor11.j ulterioare ca pilire, gaurire ti'iiere cu vechi. In ~e prive,te utilizarea ma,inii de ferastrlul, presarea unor piese ce se lipesc cu adezivi etc. Menghina po- gaurit, va trebui sl 9tim ca burghiele trivitl pentru lucrlrile amatorului va spirale - ca 9i pilele - se utilizeazl\ pe fi de Dl;i'irime mica, cu falcile de 35- sorturi de material, functie de ungbiul 50 mm lat.ime 9i eel mai bine sa fie de ascutire al acestora. Burghiele spidemontabiJa. 0 vom putea monta pe rale cu virf mai escutit se utilizeazi\ la marginea mesei de lucru doar atunci materiale mai moi, ier cele cu unghi c1nd va fi cazul, nu tnciircind nu1sa cu mai mare de ascutire - mai boante o piesa fixa ce nu o utilizam permanent. se utilizeaza la materiale mai dure. 13. Fierul de lipit este utilizat tn In efarl de aceastii menghinii de bazli putem sii ne procuram uneJe menghine vederea Jipirii cu cositor a unor conexi,,de m1nii", de dimensiuni mici, ce ne uni, componente etc. Se fabrica in vor servi la Jucrari fine. Menghina de multe modeJe 9i puteri electrice 9i res. mina o vom putea fixa ev1mtual tn pectiv caJorice. Pentru uzul curent Aste suficientii o p11tere de (20-30) W. In menghina de masa. 12. Mafina de gti.1uit este una din ce prive!}te JucruJ cu componente elecsculele de bazii din laboratorul electro- tronice moderne: tranzistoare, circuite nistului amator. Exista o serie 1lP. integrate, dinde· cu cristal etc. avem unelte specializate pentru acest lucru: nevoie de un ciomm de lipit cu o puma,ini de gaurit de minli, de mai mulle tere de maximum 20 W, avlnd capul de marimi, coarbe, ma,ini electrice de lipire cu un diametru de maximum gaurit. Ma,iniJe electrice de gaurit 4 mm. Pentru Jipirea unor piese cu pot avea ca anexa un snport ce se masi mare, acest ciocan de lipit nu prinde pe bancuJ de Juc1•u, ma,ina mai este suficient, avlnd nevoie de prinzindu-se vertical i,i solidar pe acest · unul cu o putere de (80-100) W. import. Prin aceasta se pot da gauri Ciocanele de lipit cu o putere de la pPI'pendicular pe piese de Jucru. Pentru 30 Win sus slnt curente, gisindu·s~ in uzul amatorului, o ma,inii de giiurit comerti. In ce privette ciocanele de ce are o mandrina in care pot intra Jipit mai specializate, acestea sint mai burghie spirale de maximum 6 mm este rare l)i vom da mai jos moduJ de construc~ie al unei aaemenea scule. Conin general suf'icient.fl. Pentru giiuri structie nu este prea u9oarii, necesittnd mici, ptnii la 1,5-2 mm, putem sa ne unele materiale mai greu procurabile, confec\fonam o ma~ina de giiurit eJec- utilizarea unor ma9ini unelte (strung) tricii clintr-un motor de la o jucarie ,i, 1n general, o tehnicitate mare. Ranveche, o ma§ina de biirbierit scoasa din damentul caloric este lnsl foerte bun uz e~. Turatia fiind mare se va pule11. 'i acest ciocan de lipit este eel ce se utiJiza la giiurirea unor metale mai moi utilizr.azii in prezent 9i la executarea ce.lor mai preten.iioase montajP pro9i nu pren gronse.
t~ABORATO&UL
$1 ORGANIZAREA LUI
fesionale. Ca muteriale ttVtnn nevoiti tie strma de rezisteuta CrNi 0 == 0,05 mm oxidate (R = ShO U/111), b:u·u de cupru 0 7-8 mm, t, = (i!J- '70 111111, ~eava de fier ¢ext = :·J,!°) llllll ~~ lt1I. = 3,4 mm. Cu mare atu~ie, 1w1:11i;Lil \t~avii se ponte confectiona la stru11g. l111 izoJator ceramic tip ,.macaroana", l.ubular, cu 0 2 mm orificiul, inclil'B1·e11t diametrul, dar mai mare ca o,m; mm (diametrul strmei). Dara
de fier se fixeaza tn capul
I
.I
'l
I
~·
1~ I
I
~
I
I·
1
2
Cipc<1n ch~ lipit, ~e 18-20 W·1 - ieavil ~e fier; 2 - Ltl!J izo1atqr dill fibrft de - t.ub iw~~tor cer~mic fe care se bobineaz1\ rezisten~P.l~; 4 - sir ma de rezisle!!Fi ~pbinatii p,e izolatorul ceramic; 5, 6 - contactele elect.rice ale rezistPntei.
f!g. 1·~· ~tif·'~; 3
funciie de materialele utilizate. Se va arna grija numai pe transferul energiei ealorice ~i de absorb~ia acesteia de ef1tre capul de lipire precum !li de puterea r~zisten~ei eleotrice. Un model de ciocan de lipit ii constituie ~i pistolul d1i Jipit, ce i'unctioneaza pe alt p1'incipiu 'l~ anume pe incalzirea unei sirme de oupru strabatuta de un curent mare, dar de tcnsiune mica, provenind dintr-un mir. transformator ce se gise~te in cutia pisto.tului. Se tnciilze!}te foartP. ~pede prin apasarea pe un ·;,trigaci", ce este de fapt un tntrerupator. Avantajul consta in aceea cl se consuma energie electrica numai atunci ctn"- n· executa lipir~!J.. ln rest eilleuitul fiiit4 iptr!irupt. ~~te 'Q~ IJi wactiq lfl lucran ma.i mari, in
electronica f}i in special in electrotehnica. Insa nu se poate utiliza in eJectronica chiar peste tot. Capul fiind strabatut de cul'ent este periculos. De aceea este interzis de a Jipi cu pistolql unele drcuite integrat!3 f}i mai cu seami tranzistoare cu efect de cimp, pe care Je tlistruge. 14. Pompa de absorhit cositor este o mica pompa aspiratoare, cu care cositoruJ topit de virful ciocanului de lipit este indepartat de pe piesele componente sau conexiuDile respective, fiicind posibilii desJipirea acestora. Este absolut necesara in cazul tr.anzistoarelor, circuiteJor integrate sau diodelor cu cristl\l, qnde nu pqtem iuc~zi terminaJ.el~ µp ~~WP IH'tlfl tnµel~gat ~tl ciQcauu1 de l~pit f ar11 dis~11+S~fe4 p).~f*.i
23
respect.ivf;. Prin ahi:1m·btin eositor11!11i t.nll\iflflltll ~!~ pn~ I" flf•;;lipi lrsrw. In
8. Se monlr>azii prin in~mrubare lmto1111J ( P) de pi·fsnrn I:~ nxul {.1).
tnz
Cu Hnftflflt.a pomp.A de cositor eRt.e gnta di' fnnr.tinmtrP.
Clfl ~I! (\fl po~t.e wool.fr~ ~IHI
('llfl-
strni 0 fl!'f'n1f'TIPR poq1p1i, nlikuta Cll cirr:uitul ifµrtr.im~t r~ C:P.Ht!~~ ~~~~~p,r1nN1ta dit'il'ilii sc poatc c:utata de cnsilm cu 11j11t01·11I unri 1wrnrnle pPnt 1·11 :11_,1111rnlP. 1111 Ci!lffl Pf~t·ip,m eof'itoml, lopit dr vM11l piqpannlni t!P Jipit. i\IPLndn rm f'Rtfl tleo~o~it ~~p' hunii, '~~r;it.ornl inl inzlnrlt~-Be
pe plifou{.i'i, mufdi'irinf!·o <'II cq~~tqr, P.~ c~r~ upoi va t rc>bui sa-i curiit-~m. E~t~ insa o posibilitate.
In fjgµ~~ 1.7 sc po~t.e vPdea o pompa de aspirat cositorul. cu ~:N!'Jlf rE!~pect.ife,
pent.ru o event1w!!l
~cm
stt140He. ln. c.e priv~EJH~ ~snmplar~~-P.i~ se~or eqnf ect1onat.e, aceasf.a se va face in ordipe.~ ur!n~toare:
1. S~ fn9Pieaza arcul (E) prin ifl~U rubare intre. piesele (D) ~i (.F); 2. Acest ansamblu se introduce in cprpul ( J) prin part.Aa post.Prioara (flecupatii); · Pi.esa (J) cu arc\~~ (NJ se introduce ip(G ), 1ar tnt.regul ansamblu in orifipiul Jui (.D) (E) (.F.); 4'. ~~ ~p~sa b~tonul (J) ~i se 'ntroduce axul (A) care se va im~uruba in filet.ul piesei (.F), apoi se nri~de" ~uruhul ct.~ q rr.r~ i~ pi~sa ~~) prip. corpul pompe~, pent.ru fixare; f>. S{! ap8:sii pe tijff pompei, iar ijp~~st~ Sfl VB; bJ~ca tn ~tlft-~1 pie~ei (?); 6. Se monteazii garnitura de cauciuc (C) cu ~aiba sa (B) prin part.ea ante-
a.
rioarii a pompei, dupa care se va pune ,aiba de sigura11~a in loca~ul ~i di'! pe ax; 7. Se monLea~a prin ip~~WH:\>llre oa1rnl RQIT\llEli (L), c4 vi~fHJ pe t~~WHt sau teflon in corpul pompei (1);
15. bistrzlmt.ntc
pctth:u
m
mern n ier' :
- ~'' uh/t!r11/, eu C'Hrf' f'e rnii!lnnr·f1 dimPnsiuni ca1 o pr£wizir> de ·1/lil lllll1. e1u·P. rPprezintI1, in I':"'O'f'llPl'al Ri ••la);1t if,. prPri?.\P. de mihnirii. a inst.runw11t ului. Est.~ rprrrlnt dintr-o rigJu grf\~lali1 pi11l1 la 1G-17 ··m, gradqr·ea fiidr(!u-:;P i11 [mm]. Apare en o rigli'i. Pe nerast a rigli\ se port\.e deplas~ o e1ilii;1i, a vinrionre -- _pot ma1mra adineimi a)e Ul101' orif'ir·ii. Este un instr~1ment fonrtP. ni.ult. qtilizat in lucriiri me.{'.anioe. I
,
'
- $ urubut micromf'iric - instrument de. masurii dP mare prr>eizie.: 1/'100 mm ea1·e reprezint.i'I Hi nlasn rle precizie a inst.rumentului. SP mi:iSOftrfi dimensiuni diverse; in cnzul nostru a imqr ~i~m~tre ~le sir~el~r qe bohiml.j, ale 1mor f olii suht-iri etp. 0
- Calibre -
cilindri de
o~el
sperial,
avind diametre Palibrat.e cu pre<'izii
in general C\l
de
1/10 mm sau mai hine.
Cal'~ S~ W~~Oftfll
1~an11>.tp~l u~9r q.mator se P'lt ~H mai ~11ic~ .precizie, evi-
orlficli. lll lucl'.arµe cle µ,tiliza -
4l'lnt - RUfgP,iele
spir~l~·
Aw trf:lo~t iq rr,'ista o s~rj~ qe s~.ul~
~l
~n,e~te
nec~sa~e.
pes~g~r
oa
un
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATO&
1#
pz
Drificiu li"lel#I ,.6111111 .
~~l\ml~~I[{
0
i
31
,...--~----
31 S'pire
©
--- ..,I
J'pini 11/lgti S'f'irri , .. Imm
"f!= 10mtP
(])
~
·-
m·
I
~
9.f
--
-
..
170
~
"
~
..,_.J_
@
~
...
Fig. 1.7. Pompi\ pl\nlru abi::orbirea r·oi;it.r•rului tupit. A - axul pompr.i; B -11aibl\; C - garnit.urii dt' cauduc; D - piesi'I pPnt1·11 fixart>a but.onului; E - arr• y>ompl\; F - piesa pentru fixarC"a arcului ljli axului; G - suport buton; H - arc buton; 1 - but.on; J, K.:... ('llrp pompil; L - cap pompll.
amator incepator nu poReda asemenea clotare preten~ioasa. ln decursul timpuJui tnsa va trebui sa tindl spre a avea pe panoul sau ln sertarele micului la· borator personal mil.car o serie dintre cele amintite i,;i anume acelea ce-i 111nt
mai de folos in lucriirile sale. Important este ca ceca ce poseda sa poata sii fie folosit corect, cu randament maxim, sa nu-!}i strice uneltele in timpul lucrului §i sa nu-§i rlneasca mtinile.
Ca)ltohd ·1
MATERIALE FOLOSITE DE ELECTRONISTUL. AMATOR fiz. MIBCEA SCHMOL MATERIALE IZOLATOARE
In construc~iile lor, amatorii utilizeaza o serie de materiale pe care le putem imparti in izolatoare §i conductoare. ln prima clasii pot fi integrate urmiitoarele, mai des folosite: - Lemnul, sub forroa de scinduri (subtiri, inguste, late), leaturi §i §ipci, sau prelucrat sub forma de placaj, panel sau pliici aglomerate. Este hig1·0scopic ~i se utilizeaza uneori impregnat cu diverse substante petroliere, uleiuri, parafinii uleiuri sicative (ulei de in, de exemplu), iar la exterior se poate acoperi cu lacuri sau vopsele. I mpregnarea se poate l'aee la cCJld, prin l'ierbere §i uneori la presiune. Placajul e8te format din placi subtiri (1-2 mm) a§ezate una pm;te al ta, pina la obtlnerea grosimii dorite, intre ele, lipindu-se cu diverse cleiuri, func\ie Je destina.~ia placajului. Fibrele pliicilor constituente se a§aza perpendicular una peste cealaltii, dupa care se a§azi:i totul la presii pina la uscare. Prin acest mod de constructie, placajul nu luoreazii - nu se strimbii in timp. Functie de natura cleiului cu care sint lipite placile intre ele §i de impregnarea facuta, ex.ista placaje care rezistii §i la apa. Se utilizea.za la conl"ect1onHroci
casetelor, cutiilor, suporturilor; cutiilo1· de rezonanta §i uneori a ~asielor. - Hlrtia. Se utilizeaza frecvent., in special htrtia de orez (impregnata sau nu), ca izolator intre straturile de strma ale transformatoarelor, inductantelor etc. Pergamentul - in acela§i scop. Hirtie natron (carton electrotehnic) - la confectionarea unor carcase, de exemplu, duplex, triplex eto., din care se pot faee ,aibe, cutii ~i multe altele. HM.ia fiind §i ea higroscopica se poate impregna cu o serie de lacuri, vopsele, uleiuri. 0 se1·ie.de piese. se.pot conf ectiona din l"oi'u unsa pin a la inmuiere cu un clei, a§ewte una peste alLa pilia la ob\inerea grosimii Jorite, puse apoi intr-o matrita ~i presate pina la uscare. Se obtin piese ,,diutr-o bucata". - Pcrtinax-ul se fabrica in sistemul de mai sus, dar foi\ele sint unse cu lac de bachelitii, apoi foarte puternic presate §i tratate Lermic. Este foarte dur, puiin higroscopic, se fac din el suporti reglete, socluri. Pina la anumita temperaturii este termorezistent. - Textolit-ul (fibra). Dara in Joe de foite do hirtie se va utilize, de exemplu. til'on, dupi1 lnli;irirPa lni:11hri
18
f q I·--
I
-~
S&t! ti. Hi.irl.ii \itili~ate, dacfi. 11i1satiiblul est~ t&.tii.t teHnic iii presaL :se ohtirlo o nu~sa quri, de ooloare m;.lrou dtltmhii:;, 1.:are se phziiitl sub forinu 1.le pliioi 4e t1~Je1tte grosimi, bat·e Hn11 pit>se conf'(jtl~~-nale ~rifl tnatritare. Se uLilizeazi"'t in diferite iocUI'i ~i se poate prelucra nr-ilP~ic. ~iincl. dpr, s~ pot confe~tiona elm textoht unele p1ese de nn§care, cum ar fi: axe, roti dint.ate etc. Rot.ile tlihtate pdt frinctidna in tegittt. sAMc de urigeN:~ ~i sint silentioa!!e. - Cauciucid nitttir12l se utilize1:1zii in divci·se scopm;i: vulcanizat hormal (5% sulf) este elastic; imperrneabil la temperatuti moderate, dal· la varieW mari nu este rezistent. Este ntacat de substonte petroHere; 0cizi f1i haie. Din cauoiuc se confectioneaza supOl'\.i elastici, garnituri de etan,are: ~aihe elast.ice; izolatoa1·e ]lent.I'll cnble etc. - Ebonita. ln raznl in core eam.1hicul natural se vulcanizeaza cu 30-40% sulf, materialul rezulliat este du!' l}i poate fi prehicrat mecanic sau turnat. La temperatura mai ma1·e de 50-60°C se lnmoaie f1i deformindu-se nu mai poate fi utilizat. Bun izolator la frecvente mici §i puteri medii. - Policlorur'a de ~·inil. Material plaS'tic, incolor suu colora.L cu coloi•attti diver~i. Nu este hig1·m;copic $i este
elastic, rezistent hi actidnea produseldr petroliere, alcoolului, acizilor ~i bazelol· slabe. Se utilizeaza ca izolator in diverse lomui, in spec.ial la izolare1:1
unor conductoare.
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR diver~!- Bun izohmt, dar nu rela te1hf>e1·atul•i ritliCd.te. Se poate prelucra mecanic ~i se poate lipi bine cu tilol·~form, iar Ii»itma este trainidl. Se confeet.ioneaza casete, cutii, comutatoare. supor~i, reglete etc. - Polistiremil est.e un bun izolator, in special la frecvente ridicate, dar nu rezistii la temperaturi superioare lui 80°C. Este solubil in tetraclorura de carbon; bctnzeh, acetat de aifill, cu care se poate ~i lipi. Dizolvat intr-unul dih sdlventfi sai, poate fi tittlizai ca lac iiolant la I.F.
mnti
ii~ta
- Produse petroliere: neofalinii - bun solvent, utilizat la curaiirea de grashni a unor contacLe; petrosin - pentru diluarea unor vopsele, lacuri; petrol lampimt - la curatireu ruginii de pe l"iet·; uleiziri - la ungerea unor supral'e~e sau a pieselor ·de mi§care; YftSeliue - la ungerea unor piese de mi§care, protec~ie de rugina a unor suprtifet-e; ulei de transforma.tor - ca izolant ~i masi:i de racire la inele transformatoa re de mare putere, la impregnarea unor hirtii, lemn etc. para(inu - ea izolator la unele capaciLoare, transformatoal!e, impregnarea lemnului eLc. Se at rage aten~ia ca h-enzi ha de automobil Iiu este indieata la Obser~at.fe !
- Pt;lieitlena. Material elastic, 11ehigroscopic, dat· ate.cat de acizi. - Plexfgl~s-ul este uh mateH11J tiur·,
acesta t·amine sub
transparent sau-uoeor.i. -0t>J.orat .cu colo-
pe piesa respectivA.
etiratirea unor contacte. Continind dizolva.t tetraetil de plumb, la tiscare
fo1·ma
de pu.lbeH'l
,. LAOUR.J, VOPSEIIE, CHITtJRI - hacurile sint lichide viscoase, provenind diil dtzolvarea unor substant!:l - in general izolante - in solventi i,i cw.•e au proprietatea ca f ormeaza o pelicula protectoare dupa ce solventul respectiv se evapora complet. - Vopselele au proprietatea ca solventul fiind sicativ, ac~sta se usucii se oxideazii - , riiminind impreuni'l cu substanta coloranta pe piesa protejata, form.ind, de asemeni, o pelicula protectoare• - Chiturile sint subs~an~e in gene1·al de consistenta plastilinei; sau mai fluide, cu oare se pot nivela unele port-iuni de sup~afata rugoasa, se pot etanf& o serie de piese etc. Dintl'e aceste substante, unele le puteni prooura din comer~, altele le putem prep1:1ra singuri. - Lac de bachelita, utilizat in special le tixarea spil'illor de slrml din transforriis.ioare, motoue electrfoe, fixarea - llpir~a - unor meiaie pe diverse suportm.:i rezistente la temperatura etc. Piesele respeotive se inciilzesc l}i se scufundii tn lac, pentl'u ca aceasta sa patru.nd' pr~~re spatiile 1ibere. Dµpa ce se scot, se lasa ta sours, iar ~poi se introduc in cuptor, unde se coo. Lecul, poiimedztild inai repede cu a~utorul ci11dU.tii, devine f oarte tare §i fixeaza piesele una de alta. - tac a$faitic, rezisteiit 1a. umiditate ~i ciildurlt S~ utilizea.za i;I la protec~ia 6paHtiUrii care H.tcreaza in aer liber. Se poate iiH~pai·a dopa re~eta m·miit.oare: ulei 27%, hitum 31 %. ra~ih~ O;~o/o. Ulei de in 0,l % care sl:l dizolvii iotr-o solu~ie formate. din terebent•na
5% ~i xilol 88%; Ac~ blc ~ iiWca 1n cuptor la iOO....:.t t0° - Lac ~e nitroceltilom {nitrt>l&c). Se utilb:eaza Ia ac0perirea uhor sttpnifl!ite
o.
de letmi l!au metal. N~retistent la l}tildura.~ Solv~ttttil este aeetotta, a.i:riil-
acetatttl sllu etilacetatul. Se uld.teii ln aer la l5..;...BS° C. - Lac de paltst£ren. Rezisterit la utnezeala, dar hereiittent la cIDth.il'it. Se utilizeaza le lipirM pi~seldr tie poilstiren. ~i la izt:>lerea urtl1r cthni;onettl'e ce lttcreazl la l. F. · Se preparli din poiistl\oen 15-50%. i11r solverttbl este url 1hrtesteo de behteh ~i xilol in piir~i egtUe 50~ss%. Se usuea in aer la 1.5-20° c. - La:c de 1elac. Se utilizeaza la impregnarea earcaselt>r de cert.oh ala inductantelOr, fixarea spirelor de sli•mii a unor bobine; acoperirea. unol· 1n1p1•dfete de lem.n; Oompozitia: •elac 58%. alcool ~tilic 4.i% sau 11elac 15%, afoool etilic 85%.
CLEIUBI Substan~e care serveso la lipirea unbr piese. Dintre acestea, multe se pdt psi gata preparate, cum er fi rleiul de osse (pe11te), clei rece, arapetm,. napodez, lipinoi, stiro~ol, _pasta alba de iipii ~i niuite altele. In unele cazuri, o serie de asenienea cleiul'i se poi prepara de amiitor. - Cle'i pe bazd de celUloid. Celufoitt taiat hi .liuciitele, peste care se toarnh ricettlda. Pi-in 1lizolvlh'e se olitine Ull lichict de cohtiistenta mierh tie albiile. Piesela se ung cu acest cmi, iis tin presate ptna la uscare la t\htitsertttura
PRACTICA ELECTB.ONISTULm AMATOR
oamerei. Se pot lipi unele piese din plastic, carton sau piele; - Clei ,,uniuersal". Se preparii in felul urmator: 15 par\i zahiir ti 36 part;i apa distilatl 8e \ine la f oc pinii Ia fierbere, apoi se adaugii 2 pai;,i var nestins proespiit calcinat. Se dau citeva clocote, dupii care se ia vasul de pe foe vi se tine la loo racoros 2-4 zile. Dupa un timp se separii un lichid viscos deasupra unui sediment calcaros. Se decanteaza, iar lichidul viscos se toarna In stialu\e. Lipe~te foarte bine, avind caracteristicile cleiului de pe§te §i se piistreazii ani de-a rindul in sticla cu dop, la loo riicoros; - Clei pentru lipit metal pe sticld. Se presara bucii\ele de piatra acra (de·barbierit) tntre piesele ce trebuiesc lipite. Se tnciilzette ansamblul cu aten\ie la lamps de spirt sau cu ciocanul de. lipit pina cind piatra se topette, c;Ievenind lichida. Atunci se tntrerupe incilzitul, piesele prestndu-se una peste aita. Ctnd se. solidificii piati·a
intre piesele ce trebuie lipite, care 88 \in apoi presate 24 ore. Este rezistent la caldurii (cleiul cu care erau lipite becurile electrice de culotul metalic); - Clei pentru lipit lemn pe metal10 pii.J1i clei de oase de buna calitate se fierb cu 10 piir\i 'elao lamele. Se adauga 1.0 piir\i creta pi8ata. Se utilizeaza fierbinte, dupl ce metalul a fost prelucrat, prin practicerea unor rugozitii\i, cu ajutorul unei hirtii abrazive. - Clei pentru lipit sticld pe sticld sau met~l pe sticld: 1 pa rte fluorat de celciu se amesteca cu 1 parte pulbere fin a de sticli (fainl) 'i cu 1 parte silicat de sodiu. Se tnoilze,,ie 'i se tntinde cald peste locurile de lipit. Piesele se preseaza constant, iar surplusul se tndeparteaza. Dupi ctteva zile cleiul se tntarette, devenind tare ca sticla; - Clei pentru lip it piele fi carton: 3 parti gelatina (alimentara) 2 pir\i clui do pc~te. Se fierb tmp1·euna §i se Jasa sii se riiceasca pinl ctnd pasta incepe sa se tragii tn fire. Se aplica pe locurilc d~ lipit in stare calda. E~te adezivul care sc utilizeazii §i la lipirea curelelor de transmisie ale unor ma§ini unelte; - Clei pentru lipit fier pe fier: 90% pilitura foarte fina de fier neoxidatii (neruginitii), 1. parte floare de sulf, 1 parte azotat de amoniu (\ipirig). Se arnesteca cu spa §i se prepara a.strel un. terci care trebuie folosit imediat, eele doua piese fiind curatate in ·preaJabil; . - Clei pentru lipit hirtie. Se amesteci 2 ...... 3..J.in.g.w:.i.~e .cu .vid .de fainii de.. grlu
'i
MA'tERIALE FOLOSITE
cu 300 ml apa, avind grijii sa nu se formeze cocoloa11e. Se amesteci'i bine pinii la omogenizare. Se lasa sa stea Jini9tit 10-15 minute, separindu-se un Jichid aproape transparent de un sediment graunCios de tiiri~e. Lichidul 11 qecantiim intr-un ibric, n fierbem mestecind continuu cu o lopa~icli din lemn. AtQnci cind compozitia capiita consisLenta sminltnii oprimincalzirea ~i avem grija sii. amestecam in compozitie put-in camfor sau acid salicilic penLru conservare. Se toarnii fierbiute in cut.ii. La ut.ilizare se ung rele do1~i\ piesc de hirtic ~i se Jm;ii. put.in limp la usc~t. pina cind pw;ta h1tinsa incu rut1i lipe~tc. Atunci se 1mprupun pieselu 9i se tin 1a prei;u pinii lu ul!rare.
MATEBIALE IIETALUJE
Iii domeniul
de aolivitate al electronistului amator 1:1e · utilizeaza o sede Iargi de materiale meLalice. Citeva
caracteristioi ale unor metale mai importEinte pentru amatori le putem vedea in tabelul 2.1. In general, metelele sint bune conducatoare de 08.lduri §i de electricitate, iar oa stare de agregare slnt eolide, tn afarii. de mercur care este lichid la temperetura normala. Din tabelul 2.1 se vede ca rezistivitatea celor ctteva. metale meniionate diferii. Funciie de aceasta caracteristicii se aleg met~ele cele mai potrivite pentru scopul u1·marit. Astfel, mctalul l'olosit pentru slm1a tie conexiuni, du bohiu~j sau peutru Mt1'1:1tul depus pe placuie, pentr~ Ii l'i trausformatt:i in dl'cuite imprim~t~, v1:1 trehui 15;1 aiba o rezistivitate cit mai micii. Din l1:1.bel vedem ca putem a.lege argintul ~i cup1·ul. Diferenta de t•ezistivitaLe estc mica, insii cea de prei ..• cam mare, mot.iv i1eutt·u l'at'e conductoa1·e]e nor male t;c fao ~in cupru. Astfel, pcntru conexiuni conven\ionale vom utiliza sil'mii
1
J!~tsrialul
Alami Aluminiu Argint Cupru Fier Niche I
Plumb Staniu Wolfram Zinc Merrur
Buod"""'..
I Coef if'ie11t de , ,.,;a{~ a mi•.,t•i
p;o[XlfP u mtitZ/111]
a:[xJ0'-3/"CJ
•
• •
(la :!0° GJ
7,1 ... 6 2,941 1,6 1,748 10,0 •.• t5.0 8,68 ... 9,62 20,8 11.4 5.55
5,92 95,8
cu tempsmtura
1,3 ••• 2 4,00
B,6 ... 4 8,93
6,67 4,4 ••. -6,9 4.28 4,4 4,G8 4,19 0,9
De11~ilute•J
y[k:1/d1113 J 8,9 •.• 8,73 2,6·17 10,5 8.735 7,86 8.!J
11.3-l 7,3
19.32 7,14 13,546
-
I
Tvmperufora
I
lltl"'CJ
dr. l1Jopire
890 660 960 1080
1036 1465 827
232 8370 419
-88,87
'
II PVt:, cu uh diathetrh eit~Hor tlE! E:tnaiHil ch care sint izoiiH.e fi~eie 1,5.:-3 filili, Ult- diat:h~thii t1MHH nie- 11rl:szintit tlhnatoarele caracteiisiici tl:ll ic tnt.re 0.3-0,8 min. iiiaustria (tiu~a cbdificai-iie i:HdustHei ~bmiihe~tij: - cod it-I - rezisient la sollCituH r11iiltui~h§ca ~thcHlce ij$0niehea hialemel::iinice ridic~le (eriate, ca ~i i'.~abla Htal peilt.ru coiiexii.il11, ni~il poltvii1Hacolat); izoiat Hi P"Vc si1U caiieiut.·, ti~1rii:t seccu
i~uriea !hti;e oJ9ti rilm~ ~i
7
i.545 i11in~,
C\i nil nUihar i:.le fi ,;e. De asenie:iii, ,;i.in1 1i11:ll pi.ilea lililizil. ili d.i{.erse friontl:tje callHld rlhxibih~. f1ci:m1rit~, citbluH
Cttevd ditncte1·islici ale
acestora, fbbn-
cate. ilc itichisUia noa~t.rA, sttit prezen~atY 1H tafrelhl 2.t1.
.;... dod. N -
itt
rezisterlt
soHciliiH
m~cariice ilorimifo
{izti-
cti etrttdl poliainidic); cod S - autosudebiJ (iiolat cu email poliuretanic); - cod T - tezistertt la solicitari termice ridicate (izolat cu email poliesterio (indice de temperaturii 155), poliesterimidic (indi~e 180) sau poiiimidic (indice 22lJ); ~
Tabelul !?.II ... ' . .
.:....··.
RI w11ria, i.t[inm] ,
..... ,..-
0,05 0,07 0,10 0,12 0,15 0,18 0,20 0;22
0,26 0,28 Oi86 0,96 6,40
0,4'6 0;60 0,'16 1,00
1,80 2;08 -----
·--
~
.•
- - - - - - - - - - --------$6 I Re;;tstii;itatea
'
ea:ttirior (OU
iiolttfte)
SeclHmeci 8 (tnm"]
. liiz[mm] 0;068 0;092 0,123 0,149 01180 0,210 0,231 0,256 0;286 0,817 0,337 0,394 0,444 0,601 0,651 0,81 1,087 1,696 2,100
0;00196 0,00385 0,00786 Q,01181 0,01167
0,02546 0,08142 o.ooao1 0,04909 0,06168 0,07069 0,09621 0,1260 0,1690 0,196 0,442 0,786 1,767 8,142 ,..,...,.
l
la
~O"O.
P20°[ll(m] ·---
8,86 4,62 2,21 1,587 0,988 0,682 0,t)!i2 0,457 0,364 0;282 0;245 0;1806 0,1388 0,1092 0,'0886 0;0894 0;0221 0;00984 0;00686
·-
I
I
Imax/1()8
I
I lmax/1()8 I
2A/.rnm1
I
3A/11mi.1
35,3
6,9 9,6 23,6 34,0 53,o
61,0 62,9 76,0 ,98,0
94,S 114,0 128;0
8,9 7,7 16,7 22,6
76,~
~22,0
i~6.~
l-41,0 192,0
212;0 2$9;0 376;0 477,0 590,0 1881 2860 5300 9430
~y2,0
818,0 892,0 -~2
1670 8080 6190 +
I
u ~dad
agen~.i rrigorifici (izolut i'.lti ettutil
I<' - rezistent la
polivinilacetal); --cod U - rezistertt la ulei de tr11nsformato1· (iit1Jt1.t d.1 ema.i.I potltinllacl'tal); Evident, industri!i noastra f abrici1 ~i hlte diatneire de sirmfi pehtrii }joblnaj' au fost date ctteva mai des utilizate. In ce prive,te sirma pentru confec\iorliireli iliio~ rezistoare bobinhte, se dau tn iabelui 2.~11 datele mai impor;tante a1e undr aliaje de mare rezistititate. In luerarile de amator se utilizea.zli diverse iil.etale iiu niiinai sub foi·ma de sirnia, ci su:b for:rha de tabla, bare, profile etc. Printre acesiea vor existe l}i 0 serie de aliaje ale caror prbprietati sint date bi tabelul 2.IV. Din metale se vor conf ec~iona l}&Sie, suportm'i, cutii, distantie~e etc. Acesiea. vor fi pj:elucrate dupa tehnicita.tea
aar
'i
tle cal'•! dispuuem
~i
tlupa i;eulele ce le
a\·eii.i. Dai·. o seVie lie iiietiitc te '\·oiii uiihza ca atare ~i va trebul sa 1·unoat;tei11 cltent ca1·ttcLeristi~i ult~ a('estora. Este \.·til·ba de ru.ateHi:iMe 11n•gnl1Ut:ti~ 1n get1~ral, materia!ell! P.¥hlei:ltiilitule mare prezinta o for\a cdhi:Utlh·a niicu §1 pieMeri prirl il.isierezis mici. Se utilizeaza ca miezuti Ju bobine, trant1formatoare ~i siht Ue cele mai mtilte orJ sub forrlia de i.1UJhi; dtii Mre se tale la 9tan~a tole, ito1i:ttn Hh8 ta.lo de cealalta cu hirtie sau lac. Av~i11 a,ada1•: otel electrotelmic (~diaj . de fier §i siliciti), ce lie prezittU. t1ub mai multe ualitaii, fonct-ie de c~htitatea de siliCiu din 8liaj. oterni iiilil'ios, larilinat la rece · prezintd o mm+ pcrmf.!abilitate 'i se f abricii sub form a de tabla. rhai sub~h-e (0;03 mm}; din 1•1:1t•e se fllc tole cu proprieta~i. ritagnetice bune mai ales pe dil'ec~ia de laminarl'. Alte aliaje mttgnetice ale fieruiui sint cele cu niche]: permaioy, /,iperm., '
I
Ti8~Ud
R~£Stivitate la 2U'O P1111['1mtn"/tn]
Oompuai,Jie [%] ma.nga.nini
Cu 86, Mii 12; Ni2
0,48
niehelini eonstantan
Cu66, NiS'l. Cu 60, Nit.b
o,4
alpaca
Cu GO, Nill, Zn25
0,3 ... 0,4
aur erom.
An 60, Ci-40
b,83
argint-man-
Ag 82, l\ln io,
0,5
gan-staniu
Sn 8
•
!!I.bl
Utili;;aro
960/60
. t II etliltlti; remten e
20 5
1230/250
I reostate; rifos~aie
270 ... 360
--12...-:sdo
termocutlte rezistt!ttte bobina.te,
1
-
rezistt!nte 18
0
-
rezillth4it819
5 ... 10
mii.surii.
i 0,44 ... b,62
I
--·- --
1271:1f41JO
-·
··-
-
reostli;t~
precizii
-··
I proeistl!l
--
,.
PRACTICA ELECTRONISTULm AMATOB
Taltelal LIV
ComposiJia (fn yrocenle) Aliajul
Cu Brom de aluminiu Bronz Oositorargint
Alami
98-82
80-83
-
I
Zn
I
20-43
80-57 Alami dttri 60-56 87,5-43 Alami albi 50-20 82-8 Bronz eu nichel 60-70 Alaml eu nichel Bronz de fier
Bromi aur Tombac Metal alb
-
89,4
60 86-90
0-4
9
70
80-96
o-9
20-5
-
Pb
-
--
I Sn I I Al I Fe I I IDi'Ve'rse An
-
-
Ni
2-18
- -
20-17
-
-
96
- -- -2,5-1 2,0 0,4 - - - - 0,1 - - - 7-11 - 9 7 - - - - 86-78?0-18 -
care au o Yaloare foarte mare a permeabilitaW. Caraoteristic este faptul ca wi miez din acest aliaj nu admite un cW'ent mare de premagnetizare, din cauza ca in prezen~IJ unui clmp magnetic continuu de valoLJre mar~, P.er-
-
Compoai/ia (Cn procenle)
-
-
-
50--30
10
-
0,5
- 6
--
permaloy
Fe 17,7; Ni 78,5: Cr 3,8 Fe 82,7; Ni 65; Mo1Mn 0,3
D~amax
Vanadi11
I
pe,mendur Megaperm
Fe 49; Co 46; U 2 Fe 25; Ni 65; Mn 10
:.v
PermB1JbilUalo relaliviJ ini/iqllJ
Fe 96; Si 4 Fe 86; Si9; Al 6 Fe 21,6; Ni 78,6
-
0,10,8
- --
-
Ag6
-· -
-
--
meabilitatea· sa scado. Nu se utilizeazii la frecvenie ridicate tot d:n cauza s:::iderii permeabilit&.W. In tabelul 2.V. sint prezentate citeva caracteristioi ale materielelor magne· tice ,,moi" fabricate 1n iarii:
' Fier-siliciu Alsifer Pennaloy Crom
-
- -·- -- --
-
Taltelul
Dsnumirea
~
p
I
400
8000 120000 10000
80000
8000 12000
60000 1:530 000
-
~00
6020
mazitnrJ
I
100000 81400
MATERIALE FOLOSITE
In
33
ce prive~te materialele ma,gnetice dure, din acestea se f ac tot felul de magne\i, iar caracteril:itica lor este ca posedii o fo1ia coercitiva mare. Calit.atea magnetului este data de relatia BH/&:. In tabelul 2.VI sint prezenta.te citeve aliaje mai des utilizate, fabricate de industria noastra. Miezurile bobinelor. In tehnica ceva mni veche erau utilizate mate1•iale magnetodielectrice: ferocart, alsifer, magnetita presata, oxifer. Acestea erau formate din pulbere de fier, de diferite granula~ii l}i concentratii, functie de caracteristicile nrmarite, inglobate int.r-un liant d;elect1ic ~i presate in forme dif erite: l}Uruburi, cilindri, oale, ba1•e, inele etc. Acum se utilizeazii, din ce in ce mai mult, f eritele, oare au pcrmeabilitate ma,i mare, un ciclu de histerezis ingust, un ctmp coercitiv redus. Tehnologia se apropie de cea a ceramicii, fiind constituite din oxizi metalici sinteriza\i. Caracteristicile feritelor Pint multe l}i mai complicate. Ctteva dintre ele le putem enumera: factor de pierderi prin histerezis, temperaturii. Curie,
Malerialul
Otel Cr Ot,el Co Vioaloy
Alnico Cunife Aliaj Pt-Co Vectolit
coeficient de crel}terea permeabilitat.ii, rezistenta in c.c., densitatea, mngnetostrictiunea. longitudinal&, transversala iii de volum etc. In \are noastrii se fabric& o serie de ferite, codificate cu majuscule, de pildii. Ferite tip ELFERIT A ~i B, avind codurile: A 1 -A8, A 0 1, A 02. D1 ~i B 2 (vezi l}i capitolul ,,Bobine'"), Aplica/ii: - miezuri diverse pentru receptoare radio §i tv, fillre, trnfo impuls (cod A); - antene uanelate (cod A 1), miezuri jugulare (cod A 2 ), trafo pentru final linii tv (cod D 1 f}i B 2 ) etc. Feritele tip D 1 -D8 §i E 1-E 2 ~i F 4 prezintii o gama larga de freC"vent.e, func~ie de cod, intre 0,5 :MHz 300 MHz. Slnt ferite de tip ,,PER~H~ VAR" (in afara de D1) §i se utilizeazii ca miezuri diverse pentru radioreceptoare 11i receptoare tv (cod D3 - D7). l\Iiezuri pentm rotactoare, cod D 1 (£ = 30-200 MHz), miezuri pentru trafo simetrizere (cod D 2), miezurilevariometrelor radioreceptoarelor pentru automobil (cod D8 ), antene diverse (cod E11 E2) ti miezuri pentru circuite de buna calitate termicii (cod F 4).
Compoai/ia (in zrocunte)
Co 9; Cr 3,5; Mn 0,4; Fe 90,2 Co 9; Cr o; W 5; Co 35; Fe 03,l Co 52; V 10; Fe 38 Co 3l!; Ni 15; Al 8; Cu 5; Fe 40 Cu 60; Ni 20; Fe 20 Pt 77; Co 23 Fe1 0 8+80; Fe30 4 +44; Co1 0 1+26
I
ltitlucfill Cit11p r6111a11entci· t1iagu.etfc
(BJ
0,98 0,9 0,9 0,78 0,56 0,68
0,16
I coerc.tw {H)
I
5,6 20 23,8 88
48 344 71,6
rnAf"TIC\\
tftd~rt.ttirr
Frt'iir RI T-r;
(l'er•H.c~
mni tip
l~Lfli
0 H 0) i
mi1 1.tll1l fl1J11l 1;tl mt 1ru111'ii (I-ml l;1- n,.); - 111ietut·i p1!illrU l'Ornu-
Aplicll\.ii: -
1
tu\ie (nod Gil""'"'07).
te'fite mt1lglieticc
htoi Up 1JLJiERl1'-
ll: AplicaW: - traductoare pentru emisia ti recepiia ultrasuneteior (cod 1t 1 llz). Miezurile de feritii sint fohricule ~i sub forma cilinclrici\, f'U ~j f iirii fil~t. Cele cilindrice faril filet nu dinmctt'ele urm~toiue: 2,5; 3; 4i 5; 6; 10 [mm] ~i lungimea de la ~,5 mm la 38. nun. Cele filetate au dimensiunile de la 3,8 mm la 6,6 mm diametru 'i iungimea de la 10 la 18 mm; lri ce priv~,te antenele de ferita, vezi capitolul ~?Bobina".
'i
.. IL\TE.BU.LE DIVERSE Dor, p~
ttttgi ~ell! vll~t~ ptnlt actitn, tU!-Voie lrt htbtlittle tli'Jnstre de h'laA muite, rrtulia pies~ S,i mA:teriale. Mat trtUI bottt\1t,atoartilt1, cu cate !I" ptlt fo!'l'l
avea
intrerupe prn·~iuni de circuit !:lau se pot comuta circuite intregi. Cele foloi;;ite tn ~Jectronica sint de tipuri diferite •i sint a~a i'le tnu1te tncit ''tlm enti111era doar elteva, prod use de indust1·~~ .romanea.scli, respcctiv uzinele ,,COl'\ECT" Bucure~ti. In accst (tomcniu exislu o oarcica.re stanrlartlizm·e fii, de at·oea, comstatoarel~ f abricufe la noi pnt l'i tnttliiite i;ii ht nµaratw-a stratfln. Vo111 vedea. acum citeva cara<:teristici ale ti.G&&wr
piese:
EJ,J!~Cl'ROJlfllilTUl.UI
AMATOR
11) ('mn11ttitri~rr-· lu1.-rc11.litnt1~ (11eri11 KD), a\ i 111.I PH nplil'll \,iH 11pecifo:ii C'.crnecl.arel\ ~j ch~i:Clnucl.ar•un.
tlo IH. l'l~~Pa. 1-\l'iieLen\u 111i11i ma cit• izolat io 1·upl'iw1ii j11t1·n ~ l\J U ~i 10 3 M U, l'i111c\ie de tip. Am.lut·a.htu (numitrUI rt1inim de actiouari sub l'larcinii) = 10 4 actionari; h) Conmtaloare roiatlire norniolr> (seria KRN), eu 2 ...... 12 phaitii. prel'.ihta t-12 gnlPti, iar fiecnre g11let prezinli\ 1-3 Circuite. Mfi
(') Comulatoare
104 MU. Am tmmnemt doar citeYa dintre produsele cle l:lt:est tip. Tatu ~1 cit.eva tiput·i llf' coneutoare fabricate, de asenieilea. de ,,CONECT"-Bucm·e~li. n) concctoaN~ pentru ci1·cuite imprimate simpiu plecate. Prezinla o rezU.tenia de izole~ie de 5 x10° M n,
anduranta 500 cicluri. iar contactele sint acoperite galvanic cu nichel (2 µm) •i sur (0,4 µm). b) conectoare pentru circuite dublu placate. Prezinta o rezistcntii de izolatie de 5 x105 M !l, anduranta 500 cicJuri. Contactele sint, de asemeni, acoperite cu nichel •i aur. Grosimea pliicii cu circuite imprimate este de [1,6 ± 0,1] mm; c) conectoare pars1elipipMice, de montaj, prezinta pereche asamblat cu carcase cablu. Se utilizeaza I~ cotl.eo~ tarea cablu-cablu sau cablu-apal'ltt cu 9, 15, 25, 37 sau 50 contacte; d) coneotoare axiale, seria BNC, avind impe
..
f) boheett:Jar~ 1!311
antena,
~i fi~A.
petttrii
audioli·~
pt~zenttnd per@!ehe~
priz8
ao~ruita abtegoi'i@ ifttrA li
lti
de
dH min 100 M 0 1 iar de 5 000 oicluri. Se utili-
ilole~ie
anduran~a
zeaza la conectarea ca~ilor sau difu· zoarelor cu radioreceptoarele sau h. ilpurl di'f~rse de conectare. In atara de acestf§ materiale aratate succlht; vom mlii iltilfaa o serie de ,.ir.iiiruri~i~uri", strict necesare, ce vor forina plrtli la urma un tot unit.er. Este vorha de borne, butoane, relee, becuri de semnalizare ~i in ca ... Suportul pe care se vor mo11ta pieaele va fi o pJAcuta pe cnre vom prattica circuitul imprimat. Lucrui sc complicu insa mai ales in c11zul circuitoltn' chisice. In 0cest caz, pieseJe vor trebui sA fie fixate p~ regll'!t.c. Acestea, Rii'lt; in g~ncral, pliicute de pertinax, prevazute cu gauri la intervale stabilite in c~e se vor fixa cose cu ajutorul capselor. Aoest.e cose seamana cu. §ninele, der care au prelungiri de care se vot lipi cfu COsitof' terminalele piesei li~ate. ln figura 2.1. so vede cum se pl'ind cosele pe placuta resp~ctiva pentru a formn o regleta. Aceasta poate fi simplil. sau dublii. ln cafol regletelor dubie, iat-imea regletei va fi CC\:El rnai mal'ti decit. lungii'nea piesei rei;pective. Ast.fol, piesa '\"a ti sus\irltita tle ar.eeitip regleta, termina1ele acesteia fii~ld lipitf! de cose ce st au f atli in fa ta. In cnzul regletelor sim:rle, acestea vo1· fi prcvazute cu un singur rind de cose caru vor sustine un (lin,Ur tetminal a.I pieaei; RezulH. deei ca pentrq a f i:Ku un rezistor, de exemplu, vom avea nevoie de douii reglote ~imple, ~ontalc pe tasiu, la di~an\ii sui'iGienti una de cea,lalta, e11ezate paralel. Piesa se va prinde prin lipire de cosa. de pe o
38
PRACTICA ELECTRONISTULtJI AMATOR
Fig. 2.1. a) Regleti1 dubli; b) Cosa; c) Cosa dubli1; d) CapsA; t•) Suport; f) Regleti1 simplii; g) Fixarea componentelor cu ajlitorul reglet.elor simple.
regleta - cu un terminal-, iar cu celiilalt de cosa. corespunzatoare a celeilalte reglete. 1n unele cazuri piesa respectiva o pulem lipi cu cositor direct pe capsii, fa1a sa mai utilizam 0 cosa. In ce prive,te unele lucriri de auton1atizare, mai ales atunci cind dorim sii stabilim un circuit pentru o perioadi
de timp scurta, putem utiliza un releu electromagnetic. Acesta se compune dintr-un electromagnet de a ciirei armatura este prinsii o tija ce apasa contactele. ln figura 2.2 se vede schematic un asemenea releu. Exista relee pentru curent continuu 'i relee pentru ourent alternativ. Oricum, bobina releului, stribatuti de un
MATERIALE FOLOSITE
curent, va atrage armiitura care apasii pe contacte, stabilind circuitul dorit. Evident releele pot avea mai multe contacte. Uneori acestea prezintii contacte de ,,re pa.us". Atunci cind prin bobinii nu mai circulii ourent, sub ac~iunea arcului de rapel, armiitura este atrasa, desfiicind contactele de lucru. lnsu, prin aceastii revenire, se !nchid alte contacte zise - cum a.m ma.i spus - contacte de repa.us. Existii relee de forme, numiir de contacte §i puteri diferite. Atunci clnd, automatizlnd funciionarea unui releu, cu ajutorul unor etaje electronizate, dorim sii stabilim un cii'cuit prin care circulii un curent mare, de exemplu 1-2 A, atunci, contactele unui mic releu, montat in colectorul unui tranzistor, ae pildii, nu vor putea suporta un asemenea curent. In acest caz, prin contactele micului releu va trece doar curentul cu care vom excita bobina unui releu de putere mare, dar arest
3'2
curent va fi doar de citeva zeri sau sute de miliamperi. In ace~t fel, cu relee montate in cascada, putem comuta puteri mai mari. Mai modern, un releu electromagnetic poate fi tnlocuit cu un tranzistor ce poate bloca sau debloca la comanda un tiristor etc. Releele pot fi de gabarite mai mari sau miniaturi, ajungtnd la marimi caro permit montarea lor pe o placu~a de circuit imprimat. Atunci cind dorim sii semnalizam prezenia unui curent, stabilirea unui circuit, in sfir~it funetio1w 1·Pu unui aparat, putem utiliza un indicut or optic. Acesta. va putea fi un banal becu!Pt de sem.nalizare pe care-I vom monta pe panoul de comandii al aparatului in speia. Uneori tnsa nu putem utiliza un asemenea indicator dstorita curentului mare consumat de acesta (200300 mA). Apoi, la aparatura ce fum:-
J'- ruorl o'erapel A- trrmcilurJ
I: - el«dromqg~J i - ir.t/,·ervplur 4-.rur.ui 1kcure11J
a
t'im1ikn 11/i/i;rqf'I
Fig. 2.2. a) Reprezentarea schematicll a unui rcleu; Legarea releelor fn cascadli: I - micro-relou - de putere miccl;, II - rcleu .de putere mare.
.__________________ tiotietid. alimefitiita diti bstl:!ril Mtt• sumul until bee de settifittlizare intrec~ consumul tntregului apatat. Deci, tte;. i·entilbil. La aparatura miniaturizatl, prezen~a unui beo indicator ou soclul lui, 6U apii1·f1toarea sn, devin prea IDari chiar decii becule\ul este clestul de mio. Pentru acest lucru se pot utilize alte imlicatoare optice; diodele luminis..; cenle, LED-urile. Ace11tea sint de gabarit f mu·te mic, avlnd diametre 1ntre 2-3 mm 1 nu mai este neoesarii utiJi-
taren unui soclu specializat, pot avea form~ ()irtiulare !!au drepturtghiulare, cttlbri diferite, iar t:urllntul consumat petitru aprinderea lor este mic: 2-20 rnA; fUttt:tie de mil.rime (vezi cnpilolul ,,Dispozitive optoelectronice"). Multe din pieselc ~i miiteriafole ainintite fiind minia.turizale apare necf'l'itatea montarii lor cu precizie ~i at.en\ie. ln montajeJe de amalor esLe biue sii nu existe termemd ,,prO\·izoriu". Toate componentele se YOI' monta ,,defi'1itiv", tr1:1inic, precis, corect §i curat.
Capitolul 3
REZISTOARE ing. CORNELIU
REZISTENTA ELE(JTBICl. RBZl8TOARE
G~NERALITl'fl
Pt'oprietatea fizici a material"Jftt d~ a !le optihe tntr•O mburA mai tilai·e 1uu1 :rhai tnica trecerii curentulUi ell:letrie poa.rtii numele de rezlstenta (ileetric8. Compohf!ntele electroniee pasive constl'uite special spre a av~a o llritlmiUi retisten\a electrica se nuniesc rezistoare~
Se prectzea.zii fa.ptul cl tn mod curent tn p1.iantica1 ln looul denumif'ii de rezistor se folose§te inca denumirea de rezisten/
u ==ill, unde R este marimea re1istea~ei rezi1itorului. Unitate~ de· mbui'li a rezisteniei electrice este ohmul [ !l]. ln practicii se ut.ilizeazl 9i mult.iplii acestei ma-
rtcou
r1m1: kilaobmul [k 0] ~i megohmul .OJ, int re acestea existtml reJatiiie: 1 1\1 n = 103 k n = 1011 n.
[~1
tegea Jiji Ohm se mai forma
poate scrie
i;i sub
unde G =
i
i =GU, este conduativitatoa re-
zi~iorului, ~. Cal'ei linitatc de iriaSUl'ti este s!eJllens~l tS]. R<'ia\ia c.Je d·~tinilie a rcZistehtei eiectrice este: '(]
R =--+I I
lh care: U este dif eren\a de poten\ial (t~nsi~nea) constanta continua a.plicatii la capetelc rczistorului ~i l este curentul cori1;tant care strabate J'ezistorul CLASIFIOARE~
SDIBOLURI ORAFICE
l;>upil ~~acteristica iensiune-curent (fig. 3.i) se c1eosel>esc dcma categt'>i'ii de
rezisto~~&:
- rezistoare liniate, din care f ac parte atit rezistoarele cu rezistentll fiia cit ~i retistoa.nle cu retisten1d reglabilii, ·care au earaot8ristioa utenaiu.ne~cu1·ent"
linied..
I I
Ponlti 1/R
I I I I I
I I
!!!__ ___112
u
""
Fig. 3.1. Caracteristica U-1 a rezistoarelor.
- rezistoa.re nelinia.re, din ca.re fac pa.rte rezistoarele cu caracteristica ,,tensiune-curent" nelinia.ra. Dupa modul constructiv de realizare tehnologica a rezistoarelOl', a.cestea. se impart in doua familii: - rezistoare eu rezisten\a f ixa, adica acele componente la care valoarea rezistentei se stabile§te in procesul de f abrica\ie ~i ramine constanta pe intreaga lor duratii de utilizare. - rezistoare cu rezistenta reglabila, adica acele rezistoare a caror constructie permite modificarea valorii rezistentei in -limite. cunoscute §i prestabilite, prin deplasarea pe elementul rezistiv (de forma rectilinie sau circularil.) a unui contact, denumit cursor. Dupa modul .tehnologic de realizare a elementului rezistiv, se disting trei categorii de rezistoarez - rezistoare bobinate, coni;truite prin inftl§urarea unui conductor meta.lie de mare rezi:;tiYitate pe un suport izolator (suport ceramic, fibre de sticlu etc.); - rezistoare cu pelicule, a caror element rezistiv este formi:i t dintr-o pelicula sub\iro de pastii metalica
con
Fig. 3.2. Simi.Joi d1i rcprczcntarc a unui rezistor.
41
REZISTOARE
~ $~ ~ e e
IJ,P.;
~.f
1
z
.;
I~
Fig. :J.3. :'\otarea pe srhemi> a rezistoarelor de dive1·se puteri de disipatie (in wat-i).
a rezistorului, prin introducerea unor de d ren.pta in dr·eptunghi, a~a rum ei;te p1·Pze>nlat in figurl\ 3.:l Cnrespunzator tipuriJor de r~zi:stoare prezPntatP, STAS 11381/6-80 Rezistnare - obliA'li foloi;irea.. scht>melor conven\.ionale din fib'1JI'8. 3.4. segm•~nte
:a-¢- f-8b--CS- 9--t:::i--
CARACTERISTICI PRIXCIP.\LE
Rezistenfa nominala
Este mii.ri mea '·alori i ff!zistP.n~ e i. marcnUi in cifre sau !11 dungi coloralt> pe cnrpul rezistorului. Acestei valori i se asociazi1 intotdeauna toleran\.a PxprimaHI in procPnte din valoare. ln l"unctie de toleranta, marimfla rezi!'ti:'ntei nominale est.e normalizaUi prin reeomandari internat iomllr. ~ rf.•· glemc>nt.ari na\ionale - STAS 683878 - in serii dfi \-alori mnninale. In tube Iul 3. l sin t p rezenta t P aN~st" valori in cazul s1wiilor E6, El2 )';i E24 din reeomamlarilf:' Coniit~tuh;i Electrot.ehnic I ntemationnl, valori l'Orespunziitoare toleran1elor de ±20%, _.j_ 10 °1 s1· +5 ;,, 10 :'o• Pr.ntru rezistoare de precizie se recomanda seriile E 48 ( ±2%), • ..L.
I
l
E 96 (±1%) 'i E 192 (±0,5%).
.e--2:Jf-
.h--mmmJ-
Valorile nominale ale rezi11t.en\ei, calculate conform seriilor mentionate, formeaza ~iruri zecimnle.
d~
t-gJ-
Pnterea disipati ·nominalA, Pd;, [\V]
e-¢-
j--r;Pu
Fig. 3.la. Srheme conven\ionale de reprezf'!n· tare a dift>ritelor f'atep;orii de rrzistonre: a) rrzistor ru rezist.en\il variabila; b) rt>zistor ru l"tmtaC'l mobil; c) rezistor f'U rontad mohil, t•u pozi\.ie de tntrerupere; d) potf"ntiometru ru ronlart mobil; e) poten~iometru cu ajustare predeterminatA; f) rezislor en doui\ prize fixe; g) ~unt; h) element de lnci\lzire: i) rf'!zistor cu rC\zislen~il. neliniari\, dependenti\ de trmperatu.rll (termistor); .i) rezistor cu rezistentA nelinia1·i1, dependentd de tPnsiune (varistor).
Este putere.a maxima - tn rmrPnt. ront.inuu !'11.U rurPnt altrrnati v - pP care o pont.e
rezistiv.
t•
PKACTIOA ELECTBONISTUL"tll AMATOR !J'abelul 3.1
----.------.-----,----------------------
.-,
1 si!i~ I ~;:4 I s;;~ I s:i~ I s;:.; I sJsia I· ~~i:
±lU% ±6% ±20% ,___ ±10% ___ ,___________ ." ..
~--+-----'----'----------1
~.
.
2,2
1
8,4
·I
2,2
r
l.il
2,7
.
6,6
6,2 '.,
'·
1,5
8,3
3,3
.,
!},3
1,8
3,9
Conform ST4,S 6898-: 18, gama de puter! disipatJ! a~minal~ aecaptata pentru rezistoarele c~e se "'QAUO §!/ eau se utiliieezl 1tl *ara neastri este: (Ot@~; 92t; ~12i; O,:t5; 0,5; t; 3; 4·I 5·1lh F.. ~'t S· •. I t•I d.O'· 't u;·f ,95· , I 40• ' f 5.Q·I ~; ~QQ; 160; 21\9; 800) M@~ilfli~~el4J ut.Miz'-t~ ~~l piai l1?@!3V'W; ln montajet~ @h~~t~qi~e aq pµt~r~ de disipa\ie cuprinsa in limitele: - reiiatftar&Me · ~\I •'1•i1t1tP.~ li?Ca: ((),~; 0,1~5; Q,2~; 0,5; '1; 2; 5 §i 10); r ...... •.• • • .. _. .. • ...... .,. ' • . ·- r~zist.oar~le cu rezistenta ·yaria· bila: (Q,5; 1. 11i 2) W·
a;
w.
~ ~·
1f
I
I
o
••
i'o
• 1111 • I
, •
•
P
·"r
r' (
Tensiunea . .... ...
91
.
,
nom~nalA, .... ,._ . .
7,~
6,8
3,9
1,8
"
8,8
6,~
' 8,6. ,
1,6
-------1
,
6,1
.~.
2,7
1,S
l,Q
4,7
4,7
2,2
i.i
1
I ±10%
±lij{i - __*_,10%
., .. 1fJ)'
, ,~.,•
.,
.....,.., "
Un[Vl ,,.. .
E~~~. leA§iU~!'ll cpn~«w~ ~~H llJJJQ•· ~~IJ tt!'lww~ ~ te"~!~P-H ~lt~r~wPve ~~H~~~~ !ft P,~rMle f~~jsl!?f~l~j, !P cqp
·' · Mari'm~~ te~sfuiii(nominale depinde de dimensiune~ ~i .consirilciia rt>1.istar.ului, de proprietaiiie elementului r• zistiv ,1 de puterea sa noipiu.all.
,,
8,2
9,1
1n
pfactica, cele mai uzusle valori ali; tensiupii npminale stnt: (jSQ; 200; ~591 aio;· 500; 750; TOOO) Tensiunea corespunzatoare puterii n9JlliRala' de disipa~ie, 2.,,., pQate fi determifletl- cu rela\ia· '"·
v.
..,
U = VPnll;,
unde Rn este rezistenta nominala a rezistorului. ~!1siu~~! ~a care ~~ inoe&Po~ re~!s toarel~ - Uprobll. este mai ·mare dectt · te~siunea nomiaali; de obicei .,
L
·"
~~,!~!e~f~ ~~~~~~ru!~J. ~ f.~f!D~
~t4''ff8~
~nM~~~ r.~zj~~~~t~i r~~!~!or~lui 4!f~f4, ~'' Cl1ft;p.t ~lt~rpQtiy,. d!:l 'Y~lpar~a misU.rat.!i bi cure~t co.qtin~u. pa tol'itii; - existen\ei capaciti\ii ~i incluctantei dist.ribuite pe lungimea elementului ~ ~ •
'
• ••
.. •
,.
•
.,.
l
rezistiv 1· - efectelor de
....
"\. '
..
•
•
,·
"''11."' ........ .
suprafa~li
.
•
••
1f1
- pi~r.decilo.r Jli~l~tcic~ suportul r~zistorului ~i @lr,~utu,e pe ~r
W
tie. Din acest m~tiv, r~~istenta totala a rezistorului in ·cureut alle!'natiY, ~j lp spec!.~1 '1a fr.~cy~qfe 'inflll~; ~re . l-fll c~actei: cr:nnpl~x ~~ ~Jlria~a ~u
rnodifi-
carea f recveniei, reiistorul real comportlndu-se in acest caz, in parte ca o inductanta ~i ln parte ca o capeci· tate.
S4\1'ili~W• Rezistenta rezistoarelor vuiaza sub inOuenta temperaturii aplic~te, ~!Ri ditatii~ hnbiitrinirii pretmm ~i su~ innuenta altor 'iactori: Ace11te mr:1rlificaFi ale valOrii rezistenfei eleet rice Se exprima de obicei ln procente pentru 1000 de q11a de lunct-i~!!RI!~. Sub inf~~~nta t~mp~raturii apnr rPle mai semnificative Yaria\ii TC\"l'l'Sibi!P sau nereversibile a rezistenlei rezi11torului. Variatiiie Peversibile · 1·ez!~ tentei electnee se . eVidentieazii prin coeficientul de temperaturA. ve.zistent-ei, «R, a d1rui miirime se calculeaza cu re}Rt.in: •ftJ' ,..,. ·r~•r'f•
ate
T@,@iUDM tie igoJBpt Este valoarea eficace a tensiunii ale~toare ·ca~~. ap~re ·1~ bor11el~;. rezi~to1~itJi~ a~.u·n~i <~1(n'd e~te parc~r~ ~~ ·~~ eurent contiJ)l,lll. Valoarea ace~~~i ~~m-
al
R = -~.-.Jlf'!w ~J_J_ f% /9e], RT1 T2 - Ti
~~~ent~ ~ i·~~~.il!~i~· 4~ ~~9~ot! n.~~~~a. ~~JJ!?P~~~ ~g,o~~t~! ttir~~· ~~te pr~
~orH~in~J~ .c~ fr~py~µ,la ~i t~ll1Jl~r~~f~·
Pentru re~t~~?.a~~ ~e ~ar~ r~~j3t~~\ii el~ctfic~,
~gomP~\l~ t~rmic P'!§.~P fi JI}l'l,i ffi.!)fe Pfl9t~ Zf;JQillOtPl prpprhi at montajel9~.
t~flge~HJ:l4
~~Jllnit'icativ
asupra sensiLilitatii construc\iilor elecLronice realizate. Raportul dintl'e tensiunea de zgomot
ten'si~~;~ ~f~ 9~~r~;;i ·99·n~in~~ -~·!jcarn ltt ~c:p;1~l~ r~;is~.q~{~j ~~qpr~te
*i
l'ar:.t.orul
de
miirime ~ar1.1 ~tiµ
!jEl
f!~pr}wa
i11 dt1cHwH [qB].
!n
_~,
I
mare.
I •
±{0~2)10.:. 4 /°C','
..
..
·..-.. . -,
- pel}t~~ r~zisto~re l!e~?~!l!~te
['*V/V]
.
~···
.. 'Rezistoarele bobinat.e au un coeficielit' de• temp:rat"u·ra foa~tP IDif 1. in • v . . .. . •; "'JI' ,.., '~ t . ... . ·-• ~ . timp ce rez1stoarele nebob~!rnte au O.C~llt coeficfont. cle ~·uJ•)aJ'C felativ Valori tipfoe ·pentru rezistoarele frecveni 'utiiizale ·1n mont.ajele ele~tro.' • ,i. ' • t-. °' • ' • ' • ' • • ~ .•.' ... nice sint: - pentru rezistoare bobinate
;e~-2.o> i~.irq
~~ptQful ~!l ~go
-
'11
z'Isfoniiu·na. ., -te-~peraturile ·l'~spec•. . . . . . r,.._,, .... ·r~. 'r ·-"\' .
tlv ..l.P;.·
zgomot al rezistorului,
ntot nl re~j:;to9rel9r P~HPlllJ.l.rA µ~ili zttte ln fl\,:hipam~~telEl eJectronice se gase~te in limitele (1-5)(.LV/V pentru rezistoarele de uz generel ~i sub f µVfV pentru l'l•zistoarele ~pecial~. Ac~st tac, . . .... - . . - -·,.. ' tor· de zgomot cr~¥te odota Nl cre~terea .....,..,_.\. 'r"1•°'''•r•-.-·...... .. temD. eraturi~ si a valorii rezi.:.t.ent.ei. ~ 'f"t"-' •f""t' l• ~ " ~.,_,. ·; _....,_..;;.js;:tl,, 0
und!l P, 'f 2 l}i RT1 stn\ rezist en l·~Je ~·~
Va'r1atli nereversibile ·... -'. ale. rezistenit>i .....
rezistorului pot apare dupa cP rez1storul 8; (o~ Slli:'U~ ~imp !1Hi~!U!l¥~t actiunii temperaturii sau mai multor ~fo1tiri · de -ie~p~;~i.ura: .. . ' . •
. '
...
...
.... '
•
•- • "T
..
_M~j~~·~t~~~~ rJfo.i~~?nfel~~ ll~~obina te ~~'!!!!El f~~c~~?~~~~ ~n g~JE! l~-.;~i
s~ tEi.IJ.l~Ff.\~r~l
Jlqi•i
~,!fe ;:;;;.9Qo~
44
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
ptna la 100-200°C, Rezistoarele bobinate pot func~iona ~i la temperaturi mai ridicate. Variatia rezistentei rezistorului sub influenta tensiunii aplicate la borne se aprecieaza prin coef icientul de tensiune:
unde R1 ~i R 2 reprezinta valorile rezisten\elor masurate la tensiunile U1 = 0,1 Un ~i U2 = Un; se miisoari tn [%/V].
lUARCAREA REZISTOARELOR. CODUL CULORILOR. Orice rezistor (rezistenta) este marcat in clar sau codificat (prin culori-inele, nenzi sau puncte), conform recomanddrii CEI-62, sau prin simboluri alf anumerice nominalizate international sau, uneori, specifice unui anumit producator. I ndi£er.ent de .rooclalitatea ad op tata pentru marcarea ~i codificarea unui rezistor, caracteristicile ce se tnscriu pe corpul sau sint: A) in mod obligatoriu, pe orice tip de rezistor: - reziRtenta nominala (Rn) cu unitatea ei de miisura, in rlar, in cod literar sau de culori. - tolerant-a valorii nominale, tn clar [%] in cod literal sau de culori. b) in mod obligatoriu, pe unele tipuri de rezistoare: - puterea disipatn nominala, Pdn (in general, in cazul rezist.oarelor de putere, bobinate sau nu) - tn clar;
---1 I IJ_____ I
-..-io
A 8 C D
Fig. 3.5. Modul de utilizare a codulni culo· rilor la rezistoare. Exemplu: A - galben, B - violet, C - ro~u, D - argintiu, deci R = ~7 x 101 = ~ 700, 103.
- coeficientul de temperatura al rezistentei, KT (numai la rezistoareJe cu pelicula metalicii sau din oxizi metalici) - tn cod literal sau de culori; - tensiuneanominali'ilimitatii,U11 um (numai la rezistoarele pentru inalta tensiune) - in clar sau in cod literal. Codul culorilor se utilizeaza pentru marcaMa miirimii rezistentei nominale §i a toleraniei pe rezistoare muuatura, pe care aceste miirimi nu se pot scrie in clar (fig. 3.5). Tabelul 3.11 prezinta modul de utiIizare a codului culorilor la rezistoare
(R =AB x 10c, D) TIPURI DE REZISTOARE ~I RECOMANDARI PRIVIW UTILIZAREA ACESTOR\ IN MONTAJE ELECTRO~ICE Deoarece tn montajcle ~i Pehipamentele e}ectronice rezistoareJe Rf- nti}izeaza tn proporiie de aproapt-> !j~}% din numarul componentelor din scheme, aproape' un sfert din defectarile acestor echipamente se datore!ite defectarii rezistoarelor. Cele mai frecvente cauze de defectare a rezistoarelor sint: tntreniperf'a ~i deteriorarea contactelor (mai mult de
BEZISTOABE
Tahlnl
Culoarea
eativii. A doua
B
c D
I~
~
0
1
Prima l'ifra semnifi-
A
i
j :;~=i~- i 0
~
~ I~
·-
~· l ~~ i ~-' ~ ~ ~ ~I ~ I ~
·;;.
01617
8
-
II ~=!I s& II "'= I
2
I~ I
'1
.?
I::t l '?.,
.:
I
3
4
'l&
I
I .... 9
I .:. . -
II
~
~
I"' ~
.. ..
I I
~i -
----,--------------1
2
I
:nmultipli-1 l
101
101
1
Tolerantli. % [ -
±1 j ±2
Coefieient
"'t';
a.n
3
I 4 51 6
7
8
9
-
-
-
10
110-1
10-
-
j ±5
±10
±20
-------1-l-----.I 9 3 38 8 9
I
I
1
lf,
,
(''(1 ,10
.
10710
1
'-----··--1-,-l-1--.---1 I - :- ,- i - , - - I I '
50%), suprainci'ilzirea, pina la ardcre a rezistoarelor (35-40%) 'i modificarea valorii rezistentei electrice (810%). Defectmile rezistoarelor slnt provocate attt de viciile de constructie ~i de tehnologia de realizare clt ~i de exploatarea lor necorespunziitoare ln montaje (suprasarcini electrice, supralncllzire de la mediul lnconjuriitor, montaje 1ngbesuite etc.). Pentru cre~terea sigurantei ln f unctionare a rezistoarelor, pentru folosirea corecta a tipurilor de rezistoare corelat cu aplicetia electronicii gindita, se impune, pe de o parte cunoa~te rea unor particularitati de realizare tehnologica a rezistoarelor, iar, pe de altii parte respectarea recomancliirilor privind utilizarea acestora, in montaje, corespunzatoare conditiilor de lucru pentru care acestea au fost realizate.
Rezistoare cu pelif.uli Rezistoarele din aceastii categorie au elementul rezistiv realizat sub forma unui strat subtire de material (metal, oxid, semiconductor), depus pe un suport izolator (ceramic), ciiruia i se ata11eazii contacte t;i fire de conexiune) (cupru cositorit), numite terminale. Re::.istoare czi pelicuUi de carbon. Stnt rezistoarele de tip pelicular al ciirui element· conduciitor ·este ·rea.Jizat printr-o peliculii subtire (0,1-10) µm de carbon pirolitic, obtinuta prin descompunerea metalului la temperatura ridicata, ln vid sau in mediu de gaz inert. Grosimea stratului de carbon determinii proprieta~ile rezistorului: cu cit acest strat este mai suhtire, cu atit este mai mare valoarea re;.istentei. Reducerea grosimii stratului l'Onduce tnsii la fenomene de instabilitnte n valorii rezisten~e~ ~i ·afecLeaza finbilitatea acesteia (cazul rezistent.elor de valori foe.rte mari - (4,7-10}M U).
.Aceste t.ipur.i de rezistoai:a se realize~za 11i ia nqj in tara, tn~r-o g~µl& larga de valori: 1 Q - 10 M !l. P.atQritl! ~i~b!!itQ\.H r!~ic:~~e a parametrilor acestor rezistoare, a rezistentei )a suprasarcini in impuls, a niv~lului 09~9!'!~ ~e teC!1peral"~ra, a dependen~ei mici a rezistentei electrice fatii de tensiune ~i frgcventa ~i, mai ale!i, n pretului .
~t!!hilit~H !l 1rnrl!.m~trH~~ elect~·ic),
Re=-istoare cu prlicule din oxizi metali ci. Stratul conductor al acestor tipuri de rt>.zistoa.re ~e re~i~eaza prin depm1Prea pe un suport izqfo.tor (
Be:.istaacc cu ]lcl iculil I&tqJi~(].. ~~
re-
zistoarele cu pelic1,1la metalica se utiliz~azii in ec~paipentele s,i montajele prof EJsionale. - ·- ... ··-
dat.Qi·itii:
tr
peri9a~~
pnnatoar~,
·
zh1t.oare le cu pel~cula metalieii au, fa\a de cele eu pelicmlii cu carbon, ~~i;wfici~nt ii~ t~nsiu~e 9i f~9tor de zgQm~t mt\i mic:j, ~nas~ §i g~~ar~t
culei conductoare, niai ridicata 'fata de cea a pelipulelor metalice;
1edua.e, stl\biliWitEi tQrrq\~* fll~i ri?ic~t~ 'i ear.nc~eri1ti~i de h~r;11ent~ µ18j }?uµe;
a peliculei lor conduct0are,
- stabilitaW termice ridicate a peli-
9;
procf!sului t~hnologic
de reolizare c~r~ l!C
deziwantaiYl prinizinal tJl 1113~~1dr. ~o~
prµ~.eazi I~ fl114~r~ te~ugl~fi~@ ~9p.li qu~, §JJt9lWAli~~t11~
f/:fl~~r@l puter~~
~pu~e ~I} p~~~~t1le din hioxi~l ~e st9ni1:J,
J'lO:nent~ Bet~ re~ii1tt>'1t~ ~hi~ h~ lHlPfa>sar.ciRi in impub (in
impulsnlui nu trehuiQ sii Ql}pas,e&sca puterea nominRla a 1·eii~te~r&lor C\1 mai mult de 16%). St rRtul »ezistiv nl rezistonrelgr cu pelicuH\ metaliea se · reuHz@ad sub for·mi'i de peliculii de cliv~I'iHl met.ale snu aliaje d e mare rnisti..,itate, depuse prin evaporare in vid pe un supot1 izoiator. - Acesttl lip'lri de f(!Zi11M>are se realizead ~i la noi 1'n tar4, iu Hrnit~le 0
100 ,..-- 16 t.f fi, la puter.i nominule cle di1>ipa~ie plna la 2 W. fo compara\ie
carbon, ptna la o tempera-
cu re7.istoarele cu pelicultt de
ele pot.
fune~iona
t.uril de +1i9GC ~i, Ill aGeea,i putere nominalii dimcn~iuni de gaba1~1t
nu
de JL.3 ori mai mioi. Datoriti: l>U11.ei
Pt; Pl~n mi:!A~~N
S(l
r~aH~P;i;~~ re~~~
cu rezistrnta f'lflclrid in limite]e rnn1 ~1 n, I~ p~teri dn la· 0,1 \y la. C'itc>va sute de. wat-i. ' . Datorita performanf.elor de precizie ~i Rt abilitatQ tetimiail, cit ~i gamei largi de temppraturA tn care pot funcl iona (-60 ... '...J-200)9C, rezistoarele cu peliculA din ox.id m~talic so utilizeaza
lie'
in aparatura profesiopaia. Jle:zistoare c1i pelicu.le
p
REZlSTOARE
cai:e stratul 11ezistiv i!iite o pelicula de siliciu policristalin, depusa p~ '9.Jl sl!e-: strat de siliciu mddat. Tipurile acestea de rezistoare st{lt' ~ompatibile cu tehnologia de realizare a circuitelor int<'grata, putiruf ti dapus~ pe suprafota strqptm.:ii monolitioa a UJIUi ci11ouit integrat, realirlfldu-se astfel un rircuit (integrat) cj:jmpatibil. ReziF;toarele cu pelicule. din ronterin]e i;eroiconduct.oare sint stabil11, au tensiune de zgom9t foart.i?. mit-£1, suportli suprasarcini mari do scul'l ii dpra.t.ii. ~i se p1·et~aza l!l o produc\je de mare f\erie.
Re:.istoarc cu prlirule metal-rermnire. Ca element condul'tor, aeest e rn.istoare utilizeazii metale . . ('.arr nu se. oxideaz~, precuro ~i alt.e cnippn1w1~!e. U~ ex~~plu de C'l~n1}10~i\ ie prnt I'll aceste rezistoa1·r este cPa cere eupri11dt>
sfieia, ~~1rul, paladiiil ~i' 1:~1(~~\!1."· f1i
uceste nm~t.tf'l.:uri, p~€>~alul St> ¥~se"?ll1 sub forma Prin ..•. l'oloidaliL .· ·.. -··. .. lncAlzin"', ., . ... .• c:o~~p~1~ij 1!\et~il~?r~~Qfri s~· d5·~~'?T!~l!11~
~~ p~p icJ!!~l~ inrtfll}qe f~lW~ ~jsp~··~~i11 !o ~ti~Ia. C1m){loii\il,\ J?&f.\sfo·A Sfi' q~1)~l~ 1w pe sup.oJ'i, prip miJioJe sf;:rigvafi~e, !.ffGl!\rne~ p~liuy.Jri
curnJ.ucto~r~
fiinJ.
in limitt.!la (0/>1:-:-0,,1 ) mm. Rezi11toarala cu pelicula metul-eeramiee au insu~iri caiitative... c.ieosebit~. • > ..,. earacterizate pl'in:
·
·
· _:_ ~t~1bi~~HJ.e •iicli~tllli ~ panrnli::~fr le?~· int;·q g~P.1~ ~~rG~
-
c9~fi1.:!~vt
qe
bil in Ii mite ~a,r~i
mmtii
pe
t.~!N!~J'E}tQri;
ii;mp~r.~iij!~~ f~¥lf~
i,n funct~~
J~ c9~11µ
pe~~A~lej PQn4uc~Q~Fe;
-:..- 'l\mf.
lifiA ~ r~iisttmiei (Ullit~~i ~' oh.a pll}i la fill~iva Dlfaohmi), cu
dima:osiuui mici ale elem1Jniului con, ductor;
- talerflni\:l ali:1
v~lP~H i:pzi~t~ntei
!:l~tf~Jll ~}~ IµfFi {~u~. 1?/.u• '1~ r~~ll•), Rezistoarele din n1·Pa!\t i'i. cntc~1:jr,i ~9~ f~~~HQ11!J. l~ fr~~yc~t~ r!~!ic~te. '~~!~~g~rr. ~~ }"Ql!•ll!
Se Ff!Q.JiiEJ~i'.P ~uh fC!rmit l!nei bnr~e, p.ri n pteSijCC!l lJQ~i f!PmJUHilij J'Cii~~jve ~prrjaJi,>. Cnmf11.1~iH~ element 11l~1i n.:; ~jst iv poq.l e f'ftl'.bPfl;f'ei,:~micil, metw:
n;
rr,i:nmiea.
Jm;~11egn1 d~
fµrn.
Ik~l;itP;,tP•le ii~ ypJt1m ppt h:incti
O,f1; 1 i;;i 2 \V. ReziKtoarele de volum au cararter·isliei electr~~e nepreHmtioase, chiRr i11 1·1.mditii climatic& dificile, din enr<' motiv se utilizeaza pe scara largu tn montaje elec.tron)l:~e "atit de la~f ~o!.1i.;um, dt si seminrofesionale. ~ ~: f I
JJ"'jst&a1e bo.hiJltie Elementu1 rezistiv al acest.or rezi:'-t oar·e este un conductor din alinje
~';! ~9J!'·*~e J?~~~~ ~~l'J}li~il~_f-, V~ Cate
~e ~~lJ~P.,P' e!Y~!l\u~ rel~~U~:, !!1 unul StlU mai !IlUlte fitr~turL
~~~~~;e~~ ·1~··~~~~ti~!l :iP,!~.: f~~r~~
frecvent necesitatea reahzlni pentru divene montlije electronfoe a unor tipuri de reziai0are "l>obfoa.te, tn cele •
f
I"!
•
....
'•
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
ce urmeaza se prezintii etapele de realizare ale acestora: - se precizeazii parametrii electrici 'i conditiile de exploatare ale rezistorului; - se alege carcasa - cilindrioa sau plata - care trebuie sii fie simplii, rigida din punct de vedere me:canic 'i sa permita bobinal'ea fara dificultiit.i; - se alege r.onductorul rezistiY. Pentru rPzistonre dP mare precizie ~i mare stabilitate se alege conductor din mang-aninfi st1u constantan. Pentru rezist.oP.re de la cnrP. nu se cer conclitii clC'nsebite se poate alege conductorul din alinj niehel-crom. Diametrul conductorului se determina din densitatea de curent cu 1elatia
I
41
J=-=--· .t1 r.cls de unde Jn rnrP rl - dinmPtrul r.ondnrtorului rmm], .T - densitateu de CUl'Cnt [A/ mm2] ~i curentul J[A]. Alegerea drnsitii.\ii de cure:nt este contiitionata de inc:alzirea admisa, diametrul condur.torului ~i de conditiile de racire ale rezistorului. Astfel, pentru rezistoPre stf!bile care, in general, nu trcbuie sa se incalzeascn, densitptea rle curent nu trebuie sa dPpii§Pasca (1-2) A/mm2 , iar pentru rezistoare de uz curent, la care se pot admite t.ncalziri, pot fi alese valori cuprinse ln limitele (5-10) A/mm.2•
- lungimea conductorului rezulta din relatia d2 R L=- -
1,27 p
sau, cunosdnd rezistrmta pe metru linier a conductorului, R0[ !l/m],
R Ro
L=-· unde L - lungimea conductorului [m], p - rezistivitatea [ 0 mm2 /m), d diametrul conductorului [mm], R rezistent-a [ O] ~i R 0 - rezistent-a pe metru [ O/m]. Rezistoarelc realizate conform celor de mai sus, nu pot functiona tn circuite de tnalta frecventa, deoarece au inductanta proprie ~i capacitate proprie ridicate. Pentru reducerea inductant-ei se realizeaza bobinaje speciale, f olosind unul din urmatoarele tipuri de lnfll,uriiri. - tncruci§ata (Ayrton-Perry), care se realizooza constructiv prin tnfa~u rnreR unui st.rot de ~Irma izolata pe o handii izolat.oare subtire. Dupa aceea, pe acet>a,i banda se infii~oarii in sens invers, tn intervalele dint.re spire, o a doua 1nfa,urare. Cele doua infa.,urli.ri se leagii apoi tn paralel. Ace.st tip de infii§urare are inductan\a mica §i capacitatea mica. - bifilarii, care se realizeaz5. prin bobinarea pe cnrcasa cu o strmii, luatii tn doui'i, In lungime. Are inductanta mica, tnsii capacitatea mare, motiv pentru care se utilizeaza tn special tn audiofrecvent-a. - sec1.ionat.a, la care hobinajul se tmparte 1n ctteva sectiuni, infii§urate 1n sensuri opuse §i legate apoi tn serie.
REZISTOABE
Se utilizeaza Rtunci cind estP nPcesara o Yaloare mare a rezistentei. Are inductantii foarte mica ~i capacitatea relativ mica.
Potentiometre Constructiv, potentionwtrul este realizat dintr-un rezistor pe care aluneca un cursor; el are eel putin trei borne de legatura, din care doua corespund capetelor elementului rezistiv ~i una cursorului. Dupii modul de variatie a rezisten\ei !n func\ie de unghiul de rota\ie al axului, poten\iometrele, pot fi liniare, logaritmice ~i exponentiale. Dupa constructie, potentiometrele pot fi simple, duble, tandem ~i miniaturii. Fiecare din aceste tipuri poate fi cu sau fara tntrerupator. Potenfiometre bobinate. Stnt realizate prin tnfii~urarea unui conductor metalic de mare rezistivitate pe un suport izolant. Suportul poate fi din pertinax (in cazul poten\iometrelor de putere mica), ceramica sau din aluminiu oxidat. Potentiometre cliimice. Sint realizate prin depunerea elementului conductor (o pasta sau o peliculii metalici'i) pe un suport izolant din pertinax. Forma Ior constructiva este circulara sau liniara; performantele :fotent-iometrelor chimice depind de modul ~i de atentia cu care se realizeaza elementul rezistiv, denumit ~i ,,potcoava". Pentru legatura cu bornele de contact, capetele rezisten\ei se acopera cu o pasta speciala de argint. Cursorul, care trebuie sa nu uzeze pelicula rezistiva, sa facii un contact
sigur pe aceasta ~i sii nu se oxideze In timp, se realizeazii din bronz fosforos.
Rezistoare neliniare Term.istoare. Termistoarele sint, de fapt, ni~te rezistoare Ia care rezistenta electrica variaza foarte mult cu temperatura. In functie de modul de varia.tie al rezistentei exisU doua tipuri mari de rezistoare: cu coeficient de temperatura negativa, NTC (CT'.':) i;;i cu coeficient de temperatura pozitiva, PTC (CTP). Variatia rezistentPi unui termiiitor de tip NTC l}i a unuia de tip PTC se prezinta 1n figura 3.6. Termistoarele NTC se fabrica din oxizi de Cr, Ni, Mn, Fe, Co, care devin semiconductori prin adaugare de Ti sau Li §i coacere 1n cuptoare la o temperatura de peste i 000°C. lntre rezistenta termistorului 9i temperatura exista relatia: B
Rr = Ae~[ O], unde, A- o constants care depinde de forma termistorului; e = 2,718; log 4 J 2
PTC
' , NTC
' ' ......
' .....
1
Fig. 3.6. Variatia rezistentei unui termistor de tip NTC 1;1i a unuia de tip PTC (R = f(T)}.
PRAOTICA F..LECTRONISTULUI AMl\,TOB
'i
B ~ constanta expciIJ).atli tn [K], ca.re depinde de mate:uial forma; T temperatura [K]; Rr- rezistenta termistol"Ului la temperatura T.
Nottnd
at :::;:
~'
relatia devine
RT ~ B2r.•c • ~~~, 11ndti ll2s•c
este reiistenia terinist~~J.Utti la t~JnPllfa tupa. d~ ~Q.~C. Faptul ca tempera.tur.~ te11Jll,istorului vwill~a d~ la val9are~ ma
ife
l'l q '!'&.Jo(lfe- l~ ~lt'!-, sau ~s~~ ~~·1-nar<:~ trecerii curentt*~~ l}fip termistE)r.
1(1 pri~l
Cf!f, tnrpii~t·9rW. ~~ p
tr
itlf1~~~~i' ~~ mi.~µra !l ~~Pi~~~r~~l)rH ~D,~j -~~ f~fif~ !~ l}lJ!;gt~fi~,mfr 1 ;~u: in aJ ~~1}fl~ r~r: -~Ii ·sti'~Hitt~t!?r ~~ ~\'"~!!~ lH ~~rfu~~Hl ~Jrt !~H;~lzire ~I !v.11~r~~'f
t;lectro11i ... e )Pgat P in f;erl1>, OI'i ea
~~-~y!-
Jizator .i,~ 1:u1·r·nt. in 1111111\ajelt-> ('U Lnw·
zii;toare. i11 i;ircuiH1l pob~ielur de dt·flexiP ale fPc·eptnar·elul' ~.le tt>kvizitllle c.;tf.~.
TP-ru1is.tG11:Jr~lt1
P::FC
fiµ coe)foi~ol
4.;
11.•mpPr.:tl m·1.1 pozitiv ~i sP JeosebL•sc de> eelt' de• tip l\TC prin aeeea ctt fl!~ 1i,:ti::-nt,n Jnr 1'l'l:'i;ll t> 1·u t 1•mpen1t lll'I.\. Tehnologin di> fab1·icatie est1> aseu1aniltoare, ~H'!~~·iud doa1· l'Omponen!ele, L·are, 111 ace:st. c~z sl~1L sill'l!ri l\jj b~c~u L·u titan, stronti1,1 ell'.
In general termi!i!OarelP PTC slnt folosite l~a t.r~yuctoare sau ea pro· tec\ii, 1b exemplu, la scurtrircuit. la ·acest. din m·mti eR.z, curentuJ tn ~i;µi~f!\Qr im~~t~, iemRtir~tµr~ s~ ~re,te ~l 1 i.;tt u Fijla!!e, t.lrl!ftl fi;iai:t~ bPnitc 'i
rezisten~a
electrica, encutlnd utfel
protec~ia.
Industria ~omAneasca de componente e]ectronice produce termistoare NTC, ceJelalte tipuri de termistoare PTC f abridndu-se prin microproduciie. Varistoarele atnt rezistoare I~ care rezjste1~~a eJectrjl9~!e a,sem~r~ toare in maro cu cea a termistoareJor. ln!re te!l~i~n~El a~lj~~t~. ~i ~~~~nt~l c~ s~r~~~!e -vatj~t1Jrn! ~?'ls~~ r~J~ti~
I;::::; Cf/?, un{ie I= cu11entul [A]; (J - conetantii ce depinde de materia1ul utilizat; ll - t.ensiunea aplioata [VJ; ~ -aoafi. ciont de nelinia,ritatQ ((3 > 1). LR. aplicarea unPi hn~iuni mici. cimmtul flare tra,:eneazi ''aristorul \:t\ fi fllie, inr la ~! t-11n~iunfl mai man• cureutul tlljl~t.~ mai repede dccit tlmsi!Iflep., iar rei:isi~mla YO. soidea. Re· ran.ql~ll u~pj oil J·ezitlt.flnta r;e mic,oreaa1i l' H oli tlJni;iunJ.'1-t "re~te. \'arisl(H:ll'•:h• Jlf•l fi utilizate aUt tn ci•·l-'ui~elt• I.le t.:l!~~fl~ 1,1.Qntinl.J.\l ~i alt«tr· ·~~ti)! 1 ~j ~~~ J'~iJj~ II.it ifitljl\JJS\l!'l, 'H~pr~iqnt1~4 iu~rH~· -
lfn
1!~
S~ J.l) i)jze1:i~~ l~ l}t~j~Je "' st~bilj!Uif'it, liir1it1JXe. PfO~~ittie J~ Sl.\Pr~l~Jt~iu~i
~~0.
fr1 tara noastr& se produc va1·istoa1•P. avind curent nominal de (!i!-8) mA ~i tensiunea nomiHa16. cuprinsA tritr~ (~6rr~DfJ) V. Aplicatii
Considerafi i practice priPind dimenaionarea rezisloareiar. -· · · · • -.. · •·
--------------------
-"1r1 (11
....
Fig.
~.7. Legar~a . ,,. .. '
11,
tn . . serie - a rezlstparelor. .. ... ~
La eonect.11.rel\ tn serie a mai m11ltor rezistcare (fig. 17). r~zistentl\ t
R = R1
+ /12 + Rs t ...
L~ i:;oo~i::t~r~a ip pq.r.al.el a douii s11u w-aj my1f.pr 11e~is!f1flre (fig. 3.8.)
r~zi~t~;nt~ toifll4 1?13 tnh.:~0rea.za fa.\a de v~Jf/~m~ qric,rei~ din J'9~~~t~qt~ ~s~~ ~!).Pi de re!atia:
fl
1
1
1
1
IC
Ri
f42
~.-=-+-;;-+-+
.fla '
...
!R
caxul f\ n Ft?.itistfmte egaJP., rezi!lten1a 1•pzult.11fi'i P:;te H n - a parte (ih1 valoarea unei rezistente: ' .. Rrez =
Aplicatia practicli a conectlirii tn serif' a rezisLoa.relor o reprezinta -diviz,_irul de t~ril!JHl(l ~p.u pot~qtiometric (t'iu-. 3.0.), circuit frecv'ent folosit fie cm 4.ll·nwit.pr, fi~ pentp1 pQJ.ari~~P~I;\ ei.ajeJqr !-14- trf,lJlzi~~~ar~. "{ alQ~r~~ t~p,:;
sipnii ,,reciu!ie!! ~ste pJ'1'.lport!on~l ~~ rezistenia Ra ti se d4Jtermini 9u Jl~l§.Ya:
Ila ;;;so
Jn l?~Zl.11 ~pner:liirii lJl. lHl"~l~l ~ ~puii R1 ~i Ra, J:~~~~i~ffl.i r~~\¥ iata eete:
R,R.. Brez = R;+-lf~
•
11, """-1. .. ••.. _
!
Fig. 3.9. Divizorlll de tensiune.
J1.n •
rezietente,
,,
... _1!-_,.
_
fll + R~
U1°
AJegtnd corespunzator va1o~1e . . zfaten~elor R 1 ~i Ra se poate ob~ine o tensinJlQ u.,,, cu o valoar.11 euprinsl intro 0 ~i U i· La conect~rea tn paraJel a rezistbarelor i:warA un cirfuit care s~ nume,te
~~Y~~ 2 r' ~\' 9 ~r~nt .er~~· ~·~~~·
-
R.
.. -:._...,...,;...
,, I
1~
Rz
I
,,
Fig. 3.10. Di"v.if,9fU}
ff,
~11£-
PRACTICA ELECTBONISTULUI AMATOB
Curentul care se ramifica prin rezistorul R 1 are va1oarea 11
=-
R2 ls. R1+R2 La trecerea curentului e1ectric prin rezistor, tn acesta se dezvoltii o putere electrica: P= Ul.
PuterPa electrica se masoara in wat.i [W], un wntt reprezentind puterea produsa de un curent de 1 A ce trece printr-un rezistor cu o rezisten\a de 1 .a. Puterea se mai exprimi ti prin relaliile:
P
= -(J2 R
• rezistoarele de putere si se dispunii. vertical ; • la montarea unui grup de rezistoare, distanta dintre doua rezistoare vecine sii nu fie mai mica dectt diametrul ]or; • sa nu se monteze tmpreuna rezistoare de putere cu rezistoare de mica putere; • rezistorul sa nu fie tnclrcat cu puteri mai mari de (30-80)% din puterea Jui nominala. Pent.ru orientarea amatorilor electroni~ti, in tabelul 3.111 este prezentat codul seriei rezistoarelor marcate tn clar, produse tn R.S.Romania.
,1 P = ru•, •
relatii cu ajutorul carora se poate ca1cula operaLiv puterea rezistorului ce urmeazl sa fie foJosit ln montaj. · Puterea electricii dezvoltati tn materialul conductor al unui rezistor se transformii in caldurii. C8.ldura Q dezvoltata tntr-un rezistor cu rezistenta R, strabatut de curentul I, timp de t secunde, este:
u2e
Q = Rl2t = Ult= -- [J]. R
Cnldura dezvo1tata are ca efect tncalzirea rezistoarelor, dar temperatura acestora nu trebuie sa depa,easca anumite Yalori limita. Pentru cre,terea sigurant-ei ln functionare a rezistoarelor, se utilizcazii regimuri de Jucru (putere 'i tensiune) care sii le asigure o racire convenabila. Racirea rezistoarelor tn montajele electronice se asiguri prin dispunerea rationaUi n acestora. De exemplu, se recomandl ca:
Tipul consl-ructw ( grupul tls Zitere) ROG = rezistor de uz general cu peliculi din carbon RMG == rezistor de uz general cu pe1irulii. din nichel RP.Ji= rezistorcu Jllllir.ula metalici HUR = rezistor pentru lnalti tensiune RB == rezistor bobinat R BC = rezistor bnbinnt cimentat
RBA, RBT = rezistor bobinat tn Cl)rp ceramic RP B = rrzistor bo.l:Jinat de putf~re. fix RBR = rezistor bobinat de pntere, reglabil
I
Taltebd
a.m
Tifml PuteretJ tlisicaps1tlei pata n11mina· (J?rima lli {ultfmele atfrd)
1
.. ..
6
I lre1
cafre)
a) rezistoa.re de mici put.ere 012=0,12-0 w 026==0,25 w 050==0,6 w 100==1 w 200=2 w b) rezistoare de putere, bobinate 001=1 w 002=2 w
. 250-250
w
Capitolul 4
CAPACITOARE ing. IMR.E SZATl\IABY
De la aparitia buteliei de LPyda ~i plna in zilele noastre s-a dezvoltat nespus de mult attt varietotea 'i tehnologia. fa.bric8.rii capacitoarelnr, ctt 'i numarul utilizatorilor acestora. Capacitoarele, sau condensatoarele, ca piese (componente) electrice pasive se gasesc ln majoritatea 'i diversitatea montajelor electrice 'i electronice. In diferitele locuri din circuitele electrice capacitoarele slot supuse unor conditii electrice de schema variate, care nu trebuie sa pericliteze functionarea corespunzatoare a circuitelor, pe de o psrte, !Ji a capacitoarelor respective, pe de alta parte. Pentru a satisf ace aceasta cerinF'i esentiala trebuie sa cunoatJtem tJi sii lnt-elegem corect parametrii capacitoarelor, tipurile acestora, marcarea lor, conectarea lor corecta ln circuite, verificarea acestora etc. Parametrii !Ji datele caracteristice ale capacitoarelor sint prezentate ln cataloagele fabricilor producatoare. Interpretarea corecta a acestor date in scopul utilizarii corespunzatoare a capacitoarelor ln circuite de catre amatorul electronist este principalul nostru obiectiv ln cele ce urmeaza.
P.AilAJIETRI CARAf'rERISTICI 1. Capacitatea nomimtld, Cm este valoarea capacita\ii efoctrice mnrceta pe cor·pul capacitorului. Marcarea se face in clar, in codul culorilor sau codificat, in subunitaii ale faradului [F]: 1 microfarad = 1 µF = 10-4 F 1 nanofarad = 1 nF = 10-fl F 1 picorarad = 1 pF = 10-12 F In functie de tipul capacitorului, valoarea capacitatii nominele este datl la o anumita temperatura tJi/sau frecvenlii, precizate ln cataloage. Fabricile producatoare de componente realizeaza ca.pacitoarele cu valori ale C n dupa valori norma1izste. ~irurile valorilor nominale normalizate sint prezentate ln tabelul 4.1. Dc~ci valorile nominale se vor gasi printre numerele acestor t}iruri (E24, E12, E6) multiplicate cu multiplii lor zecimali. In paranteze se indicii tolerant-a, C n (vezi pct. 2). Daca f abrica de componente produce un anumit tip de capacitor numai tntr-o anumita serie, valorile nominale C n vor putea primi numai aceste vslori multiplicate zecimal. De exemplu, daca capacitorul se f abrica cu valori din seria E12 nu va putea avea valori (1,1; 1,3; 1,6 ..• 7,5; 9,1) x 1on.
_ ·t -.... r.
111
PRACTICA ELECTRONISTULm AMATOR T~f.I
IE12 (±10%~ 1~6
E24 (±8%) . 'll,S. : . -
- .· .....
(
±20%)
,j '·
1
1 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8
1,8
2.2
2,2
1
+
1,2 1,6
1,6
2;o
2,.2
~.4
2.7
~.1
ii."3
8,8
a.o S,6 8,9 4,1)
s,e
4.1 ~·l
ft7
.e
'·
3,3
~'
fJ
8,2
8,2
1-;
1,7
u
f P.,~ffP.#(f [%} r~it,ezi~~A a~~ief~~
p.i:ngen~e .
. In :~i~!lul <.·a.11aci~~a,~l0r ~lir~mi~e Jte
qp °'i, 11u
~ai:!P.
•'t
' ••
,
•
1·
II
I,
•
1'Rf"1[~].
e~~!3 ~n:9~r~~t. c~p~~~t~r·~!· A~ ~r~i~~l
grup ..... se .rE>l'Pr!\ la dura~a . . . .. de. lncercar~, ' .. pa_p99i~@tH reaJe ...data ln zile, la Midura umedii ( Tmcu:).
ffil\~i~4 p~J:ffilllil ._ f;~l·~- ~e v~!o~~ta ~Ii!~~' ~~eri~,~~ lu
flCP~t~i
~~ t~~\i(i!P,~li'· ~ ~PH~' ~µ~ il}(lWf t~lll:P~f~\HfA ~~c~t~ 1 T 1J1q;t n~J 1 ll} !?'-~~
'
2.
~!~
coincid ~i cu temp~raturile prevazu~e "'f · . • • • .. , , in.. prescrip\ia de 9ate~rie clf matica a . - .... . . .. , .,.:-..• . ' capacitorului respectiv. Categ0ria cJi~iitica a capacitOrului se pretinta prin trei grupe de numere. Rrimul gr.up de numere se referi la compfi)fiarea In frig a ~apaoitorului, nµJllillllJ ljiq~
egaJ ~u tomp~~@t~Jl. milli~,
·~
~:1
pera~ur!J~ ~!~it~ r
5,6.
I
6,D
Valorile toleranieior admisibile stn\ qormalizate dupa cum urmeaza: · - abateri simetrice: ± 20% (E6); ± 10% (E12); ±5% (E24); - abateri asimetrice: + 80% ... - 20% (Z); - 20% ... 40% (X) -10% ... + 50% (T); etc. Marcarea valorii tolerantei se face lo clar, ln codul culorilor sau tn cod literal. 3. pameniuA de teaiperaturi narn,flJ,flle, T mtn •• • Tmax [~C], e11te glioma teqip,er~Jurpqr wei:Jiµ,Jµi aI»hi~mt in c~r~ cap~ci~orHl }!Q~t~ f~m~ii9P1' 119rµiR!. Tern-
¥aJ4art:fj.
e""
~
ao pP,
tql~
rlipla. 13~ ~¥primi prin d~via~ia pernu~i\l!H\ a Vll}pr·j~ On d~ti lq [pf], di" e~emehi ~.~
pE
± ().6 pf !!au i,2 pf ±
± 1 nit. e~c. Ctnct tOJ!Jrani~ s~ ~~prima
pi:ipµo-io~ DJUJl~l' !l~g~tiv,
valoa.rea reaJii ll jjl}.Pll~U0,rului Ya putfta J'i m11i mic~ i.:lf ~~@1 Pf:Q~!'lnt, d"' anmplu: capac:itorul l'ernmic diAo do ta QOO pF cu tol!Ulauta de (-.26, +50)% poate avea valori intre: 1 760 pF' 9f ·a pF.
aoo
'
'".,
•
,
II
"' ... • I
".
,
'Ii• Ii ,, " ,
Y
t
,
.
•. ,. ...,•
:De exemplu, un capacito~ care 8!e c'ategoria··~ciimatid1: 40f685/2t',. va put.Pa funciiona normal plna la f!ni;n =; = -4or c, 1'ma.:ic :::;:: +Sb" tl ,i a fost tncercat la cildura umedi timp de 21 &il'l. A~~irti parametri etnt dtti jn c;at~g~g~ sau ~hit ~11-~~U ~ pprp9J Cl\P~~!tQ~ulµi.
~- f:Pt'.fi~i~mfll d~ (~~~rqi1i~ ~l r:~~
~~~J, r~~~ r~PRr~~! qjptr~ Y~~
e,!!c+iafii
i·~~l!a V!lle~i! f\Rl?ti~~~~~~i ~i v~!~V':l t~r~~
peraturii. V ari~tia capa~itatii est~ deIi. , r . ierminata ln prmcipaJ de ~odVic9:1'~a. proprieti~ilor ~electtice ale dielectrfou,
I
•
~ .. -
\-.
l'\
~,.
•
• .. _..
l~i fW!~W~ q~ t!'lmp~ra.tµr~. qqeficiept~
d13 t~ffiP~~~~~ 2~
qie!~.cH"j~uJ»i pP~t~
fµfJP,~j~
fi
d~ ~1P\1J ppzjtiv - PfJl~
~~~t~ c~ pr~tter~a ~e~pllf4tw.ii v~~~:
f~a C~~cf~im ~~ mare§tP! ~an ne~~ ~iv ";'"'" ~tP-:4 ~ data f:llJ cr~'tPre1;t ~~n.ip~
Aa~~pjt~iti~ ~cad,e. ~aj~~~IIt• ~~pa~iW~'r.l9r cu QPflfipient de temperatura pozitiv sau rie~!'l;~iY
fll!Pif
@~te 4~pi!ep\t 4~ iJll:p,grt.~ntii ~~ ~µul r~qU~wi f~rcl:fl~~l9r ~u ~~abilitat~ ~~r~,
R~WJ?'H~P.l~ ~q ~~P1P,~f~t.W'~· V\l1o~r~
~Q~f!~e~tu.~'t\ ~e t~mll~ra~w~ ~~ ~~
Bfi~' ~ ¥~~~~ti rPPW.]r~ 11 ftdic~ v~ri~'7 ti~ ~~F.twiH~H ~~r~~t~ tn !'.Pi~io"!'lj~i f~P~rf.p.~a la yaria~i!l teiµp~r~turi! ~!!
1iad~ -t:~~P¥~· ~I~rm~r~, po~f~~i~~~ul~~
pJJ.le~pr ~~:V~~i~~r*µ,f ~~ q w.m:p.EJ~~µri. ~~ti(~~ r~~. :t.~9 g~. n~c~~ .cif~: ~ul ~~~ !l~ ~l~ con~~t~i ~~P~~j~~n!! exista ti ~~ffiP.~~ept,, ~' ~~Pr~!~~ aJt,.~f nativa (sau de impulsuri) este necesar ca suma dintre tensiune continui §i valf)~a ~e vlrf (a couiponeniei alterna".' tivel 1t8. fie ~i micf!iecft· u~. lii-~a~ unor tipuri de capacitoare, proppietiiue Jlideetpcµlµi IJE! 1J1Pdifig4 IJlult In funcii~ de f~~v~pia. A~.tf el, tJ;µsi\µ\~'4 ~~ !-qorµ A C~P~Rit.QrulHi ·iii~~~ :pr~pf i~t9 I~ o AA~~~a, ff~9Y.~Pta ~~ ~~9~· ij' ~~erqplu, :p~n~ ~@aci~oM~le
c.u ~.:;
~i~, ~~q~re~ ~~ yb1.' a. t(m~jup,i~ ~~re ~\l poate aplic~ lit frt;c\'~nt:t de. 5~ ~Jf . e$+~ ~Q% ~~~ U11 ? iar J~ 1 ~JI~ ~~t13 de
temp~p§~Uf~ ~e fiw~ ~p po~~J c~J~7 ~% 4~~ {J.11· 0 ~iµa c~ crflti~r~~ ~-E;JP..':' rilor sau ~odificat printre.Jitf're §tampi- B~1·~turii in~di~Jaj p.mbiant tpn~i•mfa late pe corpul' ~apaciiorului. Coeficien- parf) ~e pq~t,~ l'lp~i!J~ tprmipalel9r ~~p~-: ~?1 dQ t~mpera~ura al ciapncito1U·~Jor citprµIui Jrq. fi ~~ s~azqt~ ci~~i~ ·u.,,,,. are o anumitii toleranta. Adica, coefi- ~e ~~fi~efte fensj~nea de categori~ .Uc, ci~ntul de tenwerntu~i ai ~mui tip· de t.ensiµ.ne!l care se poate aplica ~~:pacj 1 f?np~j:lfror po~te afla lntr-o gama torului ce se afJa J~ tempe1·atura maxide valori data do toleranta acestui ma (T ma.1:) ll. ca.tegorici climalicc. De coeficient. be exempJu, i>entru' tipu.1 exemplu, la un capacitor cu polistiren d~ capacit.onre cerainice . disc (tip I) (styroflex) tip PS 06.15 <.Jn 25 nF, CGP1219 coe"ficientuJ de temperatura tensiunea nominali1 u" = 160 v, iar ~T este -750 ppmf C, toleranta Jui Uc= 140 V (la +i0° C). fl~ este ±250 ppm/~C. Daca un aseLa ter.iµinalele capllcit9rului pot sa menea capacitor de 100 pF ~ste supu~ unf:!i varia?,i d~ te~p~r~tur~ de +~Q~ C, a11~1·~ ~~~~r~-~ ·?~~~~a B<)~·rta ~i ~~~P. capacitatea poat.e fi tntre: C ;::::: 10Q ~!m•iqu~ w~i ~~i ~~ f/fl. v~1?,~~~ p:9 + (-:-750 ~ 10-:r• : 20? c ± 2&0 x waxi~~ a t~nl!iuni\t ~.~~ 8~ p~~i~ x 1o-6: 20° C) adica 98 pF ~ C ~ aplica t'mp de i 1!l-iP4t ca.pacitqi·µ!uj f ara ca ace~ta ~il se qet~J'iqr~z~, sp ~ 9~J5 pF.
de
se
•
5. fcnsiu~e~ ~ominnld, U111 mfisnr,ta iP [Y~. este tensjun~a con~i!lua,
C?!lr!! po~te fi ~~lie~~~ p~rll\an~~~ ~r~iJ
ppm - parts per milli~%
~ pp~ 7
x
w-•
nume~te
•
1
~
terisiune de vtrf, U"r· La
capacitoarele cu htrtie uleiati pentru c~rent alternativ, Uvf = 1,2 l11u iu la eJ~ctroJiti~i, p.,,, = 1,~& ii. (Un·<; ~ 100 V)~ . . . ... • . .
PRACTICA ELECTRONISTULm AMATOR
Valorile tensiunilor nominate U11 in volii stnt normalizate dupa ~irul de numere din tahelul aliiturat, multiplicate cu multiplii lor zecimali. 1 1
\
1,6
2,5
4
I
I G,3
I I
11,2 i 1,6 -212.51 3,5_1_4_,-r:- G,3 :-~ 1
Fata de valorile normalizatf', in cazttl unor tipuri de capacitoare cu destinatie spf'eiali'i, Sfl intllnesc ~i ntlori nenormalizatP. Dr f'xemplu. capaeitoarele cu hlrlie pentru startPrP. au Un= 220 Vra, pentru antiparazitare Hl1Z. U,, = 110 Vea etc. Tensiunea nominala Um in ca?.ul capacitoarelor destinate aplicntiilor de c.rt. (cum sint. tipurile HPA, HSA, HAM, cu hirtie uleiata etc.) se cli'i in rnlti c.a. [V,·n]. Valoarea tf'nsiunii nominale U,. N;le mnrcat.i'i tn clar. in codul culnrilnr i;au in cod literal pe corp ul cnpanitnrul u i. (). Rezisienta de i =.olo(ie, R;r• carACtr.rizeaza propriPtal <'a
de fllgd, T,. Intensitatea curentului de fuga 1,, dPpinde de modificarile care apar in dielectric odata cu: temperatura, tensiunea, capacitatea, timpul etr. Influenta nreRtor factori este in st rinsi'i Ieiri"itura cu tipul capacitorului. Cu dt r11rPntul de fuga este mai mic, cu atit calitaten dieleetricului este mai bunii. Pentru a caracterizn rl'zist.en\a de i:rnlatiP, R;:• in legaturii cu capacitatea rn a capacitorului, se define~te crmslanta de timp: "t' = Riz X Cn [s]; [F x !l]. In cazul capacitoarelor electrolitice, unde curentul de fugii are valori semnificative, curentu1 de fuga se rxprima functie de capacitatea ~i tensiunea nominala prin relatia:
Ir= a
x Cn x Un+ lo,
uncle: a eRte o constanta ~i I 0 - o valoarP rezi 1 000;
+
c) Ir= 0.'1 C11 x U11 100 µA pe11tru tipnrile destinatP fiJtrajului din rPdresoare (EGH.00, EG;~LOO. EG3500 etf'. ). Pentru comparatie, prPzenti'im valoareA curent.ului de fugii al crtpaeitoarl'lor cu tantal, cu eleetrolit solid. de uz general tip piciltura (CTS-P), la t = 20°C: Ir ~ 0.0!'> C11 x U 11 sau 2 tlA, alef!lndu-se cea mai mare dint.re cele doua va.lori.
CAPA CITOARE
Dependenta curentului de f ugii de factorii enumerati mai sus se prezintii in cataloagele f abricilor producatoare pentru familii (tipuri) de capacitoare. 7. Tangenta ungliiului de pierderi, tg 8. Datorita existeniei pierderilor in capacitor, ctnd acestuia i se aplica o tensiune alternativii de f recventa data •i la o temperaturii precizata, apare tn afara puterii reactive •i o putere activa (disipativii). Raportul dintre puterea activa •i cea reactiva este tangenta unghiului de pierderi, tg a. Calitatea capacitorului este cu atit mai buna cu "cit tg 8 este mai mica. 8. I nductan1a capacitorului, L , este valoarea inductantelor distribuite in sistemul fizic al capacitorului §i care in schema echivalenta a acestuia reprezintii un element parazitar. Datorita inductantei proprii se limiteaza frecventa maxima de lucru a capacitorului. La inductanta proprie se mai adaugii •i inductanta terminalelor. La frecvente lnalte (peste 100 MHz) terminalele vor fi cit mai scurte, iar peste 300 MHz se vor folosi capacitoare disc f ara terminale. Pe Unga ace§ti parametri principali ai capacitoarelor mai existii o serie de parametri specifici unor tipuri, cum ar fi cei care se ref era la capacitoarele variabile, ajustabile (trimeri), disc, tubulare etc. Exista apoi o serie de parametri legati de exigentele care se impun cu ocazia tncercw·ilor §i a proceselor tehnologice. Vom reveni, acolo unde vom considera util, asupra unol'a dintre ace§ti parametl'i. Recomandiim cititorului sii parourga cu atentie paragraJ'ele mai sus
5'1
prezentate, insu§indu·§i astfe] cuno§tinte minime pentru a putea tnt;elege principalele date care caracterizeaza tipurile de capacitoare. Este momentul sii mentionum ca majoritatea parametrilor care caracterizeazii. capacitoarele sint normati prin prevederi ~i recomandiiri na~ionale, STAS-uri, ~i internationale, CEI (Comisia Electrotehnica Internationala). Dezvoltarea ~i diversificarea productiei capacitoarelor in Republica Sodalista Romania a atras dupa sine ~i aparitia pe piata c<•mereialii a numeroase tipuri de asemene.a componente. Se poate afirma cu umatorul electro· nist lucreaza in prezent apronpe in exdush·itate cu capacitoare fabricale in tara. Din acest mCttiv, in prezentu lucrare vom prezenta numai aceste tipuri ~e capacitoare. TIPURI DE CAPA.CITOA.RE
Clasificarea capacitoarelor se poate face dupa mai multe criterii. Deoarece proprietatile dielectricului utilizat sta· bilesc in cea mai mare masura parametrii capacitoarelor, clasificarea dupii acest criteriu este cea mai riispiuditii. 1. - cu hlrtie uleiatii - cu hirtie metalizata - cu dielectric mixt hirtie §i folie de polipropilena 2. - bobinate cu film plastic - polistiren (stiroflex) mctalizat - polietilentereftalut (mylar) metalizat - policarbonat metalizat - polipropilena mclalizati - teflon
l!BACTICA ELECTaoNrSTifUrf
3. -
cer~ihice -
AMAtbi
tip l
adicit 1 I-IC - capacitor cu izolatie din htrtle ulehtta; 0,022 µF-'- capatJitalea norhinalli; ±20% - tolerlllita lui Cn; 400 Vee~ te11siuhl:!a notninalii; 25/ 85/21 - categoria climaticli (adica, T min == ~2!>° C; T ma~ :t:t +85° 0, 5. - cu mica durata hi.cerclrii la caldura umedii 8. - cu lac meta.Iitat 21 mile). "'i. - cu stie1a · Aoeste tipuri de capacitoare se cu a.er utilizoazii in cirnuite cu cemponentii 9. - cu portelan de RF pentru tipurile de c~pa.citoare fabri- de c-urent oontinuu. Avind o bunii cate th Repuhli6a SociaHsttt Roµ'!a.nia 1 stabilita.ta a capacita\li In timp, o itlui des utilizata tn ptactica athatoru- ga.rnA larga a temperaturilQr nominale s~ folosesc in cfreuite de cuplaj, de hi~ electrohist, voin prazentlt in conti· iniare principalii parnmet.ri e]ectrici, decuplare, corectoare etc. 0 data eu dimehsilliiiie, marcarea ~i domeriiul de ore,terea frecven\ei cresc 11i piet.deriJe in diele~tric. Astf el, limita superioarl util izare. a domeniului de utilizare funoiie de Capaelteare en dielectrle frecventii nu depii~e~te circa 100 kHz. btrtie iinptegnati Sint capaoitoare de uz general. Oapacitoare cu htrti'e ,.Zeiaµl pentrw Cupacitoare cu litftie uleiatll p!rdrrt t'utent alternati", •ip HA 2~,QO curent continuu, tip HC 24.00 .._ capacitatea aeminala: lntre 2 j.f.i'.... - capa~itatea Mhninala: 1.Iittte 01@tµF 7,5 p.F 'i 0,47 p.F · ..- tdlertutli.: :ztti0% -. t0l&r!n~Qi ±~6% - tensiunea neminall, ~; ~ tehsiunea noininall, Un 3 400; 400; 600; 600 Vea. @36; 1 000; i 300 Vee - temperaturile noJnina.le, Tn.m; .;;..o. tempeFaturile nai:ninale~ i'111.ttt., T fJtC:t: : -:--W0 70° Ttil41: : -...25~ C ! .. +S5° C _. • _ .. --:rezisten\a de izola~ie intre termi~ tensiµne~ de ~at.~gorie, :9,6 urt - tangcnta ~nghiului de pierder1 nale: Cn X Ru ~ 5 000 [MO · f.l-F]. Ia 20° C §I f -:-· ~Hz : fQ:.. 2 eapa.citoarele au eerpul format din-:- rezi1>lenia do izolatie: 6 000 MO tr-un tub de aluminiu inehis la un cap, Acest~ capabitoare au t:!orpul din tub iar la ceHi.lalt avirid un oapac izolator de aluminiu tu dimensiunile: L (iungimea) intre J.16 ... 53 m~ §i etan~at cu garniturii d.e eauoiuc;. Di tnensiuhlle stnt: L (ltingirnea) intre 65 •.• l> (ditunetrul) int.r& :10 •.• 20 mm Marcarea se faoe literal (in clar} pe 1i5 mm ~i D (diametru) ~ 40 mm. eorpul tubular al cap~oiterului, de ?i.Iarcarea sa fa~!:! literal (in clar) pe e.xemplu: corpUI capacitoro.Iui; de exemplu: HC 24.16 HA 25.77 0.022 µ}' ± 20°/0 400 Vcq 5 ILF ± 10% 2~0 Vea 25/85/21
- tip ti - nh1ltistr4t 4. __:. electroiitic6 - cu a1uruihiu - co. tllntal ;.
s. -
u..:
uo
+
i
c ... +
c
Aceste aapacitoare se foloseso la circuitele de curent alternativ: la. corpuri de iluminat, oircuite de defazare pentru motoare asincrone etc. Tot din fa.milia capaeitoarelor cu htrtie ulelatfi fac parte 'i tipurile: HSA, HAM, HS, HZ, HMZ; care se foJosesa in circuitele de curent alternativ pentru atitiparazitarea tna.;inilor electrice 1 pentru circuitele electrioe atito 1 ahtipurazitarea aparaturii de radio, capacitonre de trecere pentru antiparazitare (H~IZ 6411) etG. Capacitoarele cu hirtie rnetalizatd, HMC 83.00 au pcinoipalele oaracte1·istiei: - capacita.tea nominal&. C;i intre: 0,22 (LF •.. 2,2 (LF; - tole:tanta.: ±20%,; - tensiuilea n6niii1al8., lin: 150, 250,
350
Vee;
- temperaturile Tmax :
noniirtale,
T111in,
-10° C ... +70°C;
- tensiunea de categorie: O,S U11 ; · - tangenta unghiuiui de pierderi: 0,015; ~ categoria cij.matica: 10/070/04. Bobina capacitorului este acop1:witii cu uh strat de protectie din compund. Dimensiunile stnt: diametrul tntre 9,5 ... 19 mm, luhgin1ea tnlre 22 ... GO mm. ~Iarcarea se face literal pe corpul capacitoj·ului. Aceste capacitoare sint de uz general ~i se pot foJc,si in aparatura de audiofrecven\a, circuite de deflexie tv etc. Capacitoare c1i didectric mixt hirtie ~i folie de ·polipropilend, tip lIPR. Sint folosite la redresoareJe de putere
cu diode ijl tiristoare, in pa.ralel eu aces tea. Prinui pnleJe caractetistici sint: - c:apacitatea nominalil, C n: 0,47 ~i
1 µF; - toJeranta: ±10%; - tensiunea nominali'i.,
Un:
400,
800 Vea; - temperaturile nominale, Ttntn, -40° C ... +i0° C; - tangentll- unghhdui de pierderi: 0,01 la f = 1 000 Hz; - r<·zii:;tenta de izolatie la Um~;:::: = 500 V, t = 1 min, - tiitre terminale: ~6 000 :Mn - intre termi11aie ~i masA: Tniax :
>12000
Mn.
- rigiditatea dielectrie8. - intre terininale: 4Un (in c.c.); - intre ierminale 'i masa: (4Un 1 000) (in c.c.). Fiind capacitoare ell o foarte bunn izo];\(.ie i;:i t.ensiunc non~inalii mare sint corei:;punziltoare ~i in circuit~]e multip)icatoare de tensiunP. l\iarcat•ea se face literal pe corpul ae aluruiniu.
+
Capnettoare bbl}inate ru film plastic Aceste eap111·itoa1·e au armiHurile din fnlii subtiri din aluminiu sau staniu depuse pe tlna din \Ji·matoar~le :ruase plastice: polistirert (stiroflex), poiietilente.reftalat (mylm·), polit:a1·bon11t sau polipropileniL Stnt foarte rai:ptndite in aparatura radio, audio, tv, circ:uite industriale etc. Parametrii principali sint: - capacitatP1t nominalii. Cni pentru capaeit.oarele cu poliester, se modificii cu temperatura astfel: la -40°C, scacle cu circa 4%, iar la +80°C crelte cu circa 1,5%. 0 datl cu cre9t.atea
en
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
frecventei, C 11 scade, la 1 MHz cu 5%>· La capacitoarele cu polistiren (st.iroflex), C n scade cu cre§terea temperaturii, astf el la 70°C cu 1 %· - In ce prive~te tensiunea nominala, um trebuie sii facem urmatoarele preciziiri: a) componenta de curent continuu tnsumata cu valoarea de virf a componentei alternative trebuie sa fie mai mica ca Uni b) valoarea de vtrf a componentei alternative nu trebuie sa depa§easca urmatoarele valori:
+
Tip
IValoarea .0£ tA.rf
tl
Capaeitoare 20% . eu· policsteri 3% 1% Un '
I
Un[V]
\
(reci:enfa [Ha)
50 1000 10000
Capaeitoare 40% Uc 25 vi 63 cu 11tiroflexl80% Uc 1 100 'i 250 j20% Uc 1630 vi 1000
Aceste limitari trebuie indeplinite pentru a se asigura functionarea in conditii corespunzatoare ale capacitoarelor. - pierderile in capacitor, cresc odatii cu crefterea frecventei; astf el, pentru oapacitoarele cu poliester, la f = 100 kHz, tangenta unghiului de pierderi a crescut la 80 x 10-4 ra1.a. de 20 x 10-4 la 100 Hz. Capacitoarele cu polistiren (stiroflex) au caracteristici electrice bum~ intr-un domeniu larg de frecvente, de la curent continuu la sute de MHz. Sint fabricate in citeva variante constructive.
Capacitoarele cu polistiren, cu terminale axiale, tip PS 00.100 au urmatoa1·ele caracteristici principale: - capacitat.ea nominala, C n: 100 ... ... 100 000 pF; - t.oleran~a conform seriilor E48,
E24, E12, E6: ±2,5%, ±5%, ±10%, ±20%; - tensiunea nominalii, Un: 25, 63, 160, 250, 630, 1 000 Vee; - tensiunea de categorie: 0,85 Un ( +70°C); - temperaturile nominale: -100C ••• ••• +70°C; - categoria climaticii: 40/070/04; - tangents unghiului de pierderi: pentru C n E:; 1 000 pF fi f = 1 MHz: E:;10 x 1~ pentru C n > 1 000 pF fi f = 1 kHz: "5 x 10-' - coeficientul de temperatura, ~r: (-60 ... -220) ppm/°C; - rigiditatea dielectricii intre terminale: 2Un; intre terminalele unite §i masa: >400 v - rezistenta de izoteiie, R~: tntre terminflp.; pentru Un< 100 V: ~ 1000 lJJD. pentru Un> 100 V: ~1000 MU tntre terminalele unite §i masii: Un< 100 V: >100 MO Un > 100 V: >100 000 l\10 Dimensiunile sint: L intre 8 ... 32 mm, iar D iutre 5,1 ... 32 mm. Marc area: capacitatea §i toJeranta se fac literal, in clar, iar tensiunea nominala in cod - printr-o cu]oare aplicata Ia extremitatea capacitorului. Acest cod este: 25 Vcc - albastru 63 Vcc - galben
CAPACITOARE
160 Vcc - ro~u 250 Vee - verde 630 Vee - negru 1000 Vee - negru + marcaj in clar Cupacitoarele stiroflex sint utilizute in aparatura radio ~i t''• in Lelecomunicaiii, circuite industriale etc. Avind coeficient de temperatura negativ (~T) sint recomandate a f i utilizate in circuite oseilante ~i filtre electrice cu miezuri de ferita (tip oali"i). Tot din familia capacitourelor cu polistiren mai fac parte tipurile PSC 00.H, PS Ot3.10 cu terminale axiale, PS 00.20 iii PS 06.20 cm tern1inale de implantare, cai·e au caraeteristici electrice asemanatoare. Pentru o gama mai extinsii de temperaturii, intre -40°C ~i 85°C, stnt fabricate capacitoarele de tipul PS 16.00 cu folie de aluminiu §i PSS 16.00 cu folie de staniu. Aceste tipuri sint montate in capsule de hachelita inchise cu ra§ina epoxidica. Sint capadtoare cu pierderi mici, care se pot folosi la: circuite oscilante, circuite din sparate de masura, circuite de temporizare, integratoare etc. Capacitoare cu polietilentereftalat (mylar), tip PMP 02.00 Aceste capacitoare sint bobinate din folie de poliester metalizat, mulate apoi in compund de rii~inii epoxidiea de forma paralelipipedica. Principalele caracteristici sint : - capacitatea nominalii, cm intre: 0,01 ... 0,33 11F; - toleran~a capacitii\ii pentru seriile E6, E12: ±10%; ±20%; - tensiunea nominala, Un= 100, 200, 400, 500 Vee;
61
- temperaturile nominale, Tmin, Tmux: -40°C ... +85°C; - tangenta unghiului de pierderi (f = 1 kHz): ~ 0,01; - rezisten~a de izolatie (la 20°C): ~ 3 x 10 4 MO; - rigiditatea. dielectrica intre termi nale: 2Un. Dimensiunile sint: B (grosime) intre 5,5 ... 7 mm, H (inaltime) intre 9,5 ... ... 12,5 mm, L (latime) intre 13 ... . .. 18,5 mm. Marc area se face literal pe corpul capncitorului, de exemplu: PJIP 02.01 - 0,1/100, uncle: P.MP capacitor cu poliester meLalizat; 02 familia tehnologica; 01 - eodifiearea capsulei (data in cataloagc); 0,1 - capacitatea nominala in µF ~i 100 tensiunea nominalii in Vee. Tot din aeeasta familie fac parte tipurile: PMP 03.00 ~i P.MP 07.00, ca1-e sint de formii cilindricii cu nuori intre 0,01 ... 2,2 µF; P.MP 08.00. P~fP 08.00, PMP 09.00, P.MP 10.00 ~i PMP 11.00. Se utilizeaza in aparatura radio, tv, telecomunicrl1ii pina la frecvente de sute de kiloherp.
Capaeitoare eeramice Se produc in trei familii tehnologice: capacitoare eeramice tip I, tip II §i multistrat. Capacitoare ceramice tip 1. Se produc sub trei tipuri construcLh·e: disc, plaeheta ~i tubulare. Capacitoare ceramice disc: CG 12.00 Caracteristiei eleetrice: - capacitatea nominala, Cn: 0,8 pF •.. 270 pF; - tensiunea nominala, Un: 500 Vee; - rigiditatea dieleetricli: 1 250 Vee;
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMl1tTOR
~ rezi!te11~1i
d.e itnlit~t~ Rttt
~
10 000 MO; ....... tiangf!i\ta unghhilui dt! pil?rderi tg a la f = 1 Mfb C ~ 50 p:F: ~i6 ~ to-'~ c > 50 pF: ~(1BO/G+i2) x 104 ..... ~atiegoria t>limatioi: 40/85/2.i Codificarea:
C G U t2 o8 l$pF ::b5% 500_VQo
_ ___.. __ ....:...-·--
Lun
Ltoierah~a
-+l'n[pFJ
-diametrul [mrn] .:+t1p disc -+dielectric cu ~7' earacteriza\ -c~Mmice -tapa~itoI'
tip t
cerarnio
""'°' Capacitoare er• coefioient de tempe'ratu.ri!l pozitiv : CGA 1) CGA 12.0G; Crt: (0,St 1,0; 1,2i 1j5; 1,8i 2,2; 2,7; 3,3; 8,9; 4,7; 5,6) pF 2) GGA 12.08; Cn: (6,8; 8,2; 10) pF toleran~a :k;0;25 pF; :d±0,5 j>F; :;hi pF coeficient de tempetaturl ~-r: +100 ppmFC toleranta lui ~ft ±100 ppm/~ Olarcarea Jui ~T: auriu sau (A) ...,;_ Capacitaate cr.t coeftc'i:etd ii~ Mm-
perdtura
hl'.gatiP:
CG it
1) CGH 12.06; Cn: (2,2: 2,7; 3,3;
B,9; 4,?; 5,6
*i
6,8) pF
_
2) CG1t 12.08; Cn~ (8,2; 10; 12) pF S) QGH 12.11; t 11 1 (1~; 18; 22) f>F 4) COH 12.15; Cra: (33~ 89; 41} pF
5) CGH 12.19; C-a: (08; S2; 100; i20) :PF toleranta: C < 10 pF: (£0,~; ±0,8: :-H) pF C > 10 pF: ±6%; ±10%
coeficient de temperaturi ~1' !-33 ppmf°C toleran~a Iui ~t: ±60 pptnrc maroarea lui ~:r: maron situ (D)
-'- Capaciware cu coeficie11t de temperaturd negati<1: CGP 1) CGP 12.061 C,.: (2.2; 2,7; 3,3; 3,9; 417; 5,6; 6,8; 8,2) pF 2) CGP 12.08; Cri: (10; 12; 15) pF 3) CGP 12.11; Cn: (18; 22; 27; 33) pF 4) CG 12.15; Cn: (39; 47; 56; 68; 82) pF 5) CG 12.19; Cn: ('100; 120; 150) pF toleran~a C < 10 pF: (±0,25; ±0,5; ±1) pF C > 10 pF: ±5%; ±10% ooefielient de temperatura ~r: ...,;.fBO ppmf°C ttilerun~a Iui f3T: ±60 PrnnrG uiilrcarea ltli ~t= portocaliu sau (G) - Cilflllcithare tli tbeficient d~ tet11;jieratwd negiitifl: CGU i) ~GU 12.06; Cn: (2,1; 3,3; ~,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,~; 10; 12; 15; 1S) pF 2) CGU 12.08; C11 : (22; 27; Ja; 39) pF 3) QGU i2iU; Ca: (47; 56; 68; 82) pF 4) GGY 12.15; Ca: (100; 120; 150)
pF 5) CGU 12.19; 0 11 t (180; 220; 270) pF toleran~ C
< 10 pP: (:::f:0,25; ~tJ,s:
::E1) pF C > 10 pF: ±5%; ±i0% ooefit!ienttil de tefrl.peratittd.
~:
-750 ppm/°C tc1]P.1'1ln~n Jui ~.,.t +2~0 pptn{°C marca1·ea lui ~r: '\iolat stiu (N)
•
c
.,,
'
t
(·
;
t f
t ,. t· '
C'dpqcitoare ceramice placheld: CG :12.00 Garncteristici electrice: - capacitatea uominala, C": 10 ..• ... 1000 pF - Lensiunea "ominuli.i, U,,: 63 Vee - rigiditatea dielectric.ii: 2,:> U,, - reziste11tn ·de izolatie, R1.:: )>10 000 ~l!l - tangenta unghiulni de pierderi tg a la f = 1 llHz: <0,2% ..... categoria cli mati ca : 40 /08G ,'21. Codifical'ea He face la f el ca la capnciti>arele disc; tliferind doar tipul (cifrele 12 devin 32). - Capacitoarc cti coPfitient de tem·
pcratur
4) CGP :~2.15; C11 : (2i0; 330; 300) pF toleranta: ±5%; ±10%; ±20% c.nPffoicnt.ul de tempcralura ~T : -t::io ppm/°C t.olernnta Jui [3 1-: ±60 ppm/°C marcarea lui ~;: portoeuliu sau (G) - Crtpacitoar~ crt r0t:ficien.l de tmnpcraltml nt·gatir: CG l i 1) CGU 32.00; C11 : (33; 39; 47; 6$; 82) pF '..!) CGC 32.10: CTI: (lOO; 120; 180;
220; 270; 330) pF 3) CGU 32.12; C,,: (:J!Jt); 470; 000) pF 4) CGU 32.15: r:,. :(G80;820; I OOO)pf·· tole1·antu: ±f>%; ±10%; ~20% coefirientu] chi tPmperu f.ui·f1 ~ 1 .: -750 ppmfC toleranta Jui ~;: ±2;)0 ppm/~C marcarealui ~T: Yiolet situ(:'\). T11b1•lul
[_
IC<
Culoarea 0
Negru
-------·
-~
-33
:llato '
0
·-1
---
IlO--I
--1-·
1
-1
_T1,/u111;(,,
I . JO pF ,1_'~10 pF,
I
I
----,--o
~.1
±2 pF II ±~n~~ ±0,'lpF' ±1% .
----
_2_ ~·- ±0,26pF ±2% -150 1 3 3 108 Portoeaiiu ... ... ., - - - - - - - - --·--· -·----·4 104 Galllen 4 -
-75
RO§U
2
\
Vefde
l _::!~
Alba.sttu
-410
Violet
-760
Gri (centlfiu) Alb
Auriu
6
__.._
6
a
_±o,&~r
~
6
-
----
±6%
-
-
-- - 8- - s- 0,01 9 0,1 ±1 pl!' ±i0% - - - 9+100 - - - 'l
7
-
...
-.
PJlACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Marcarea capar.itoarelor de tip I disc §i plaoheta: - pentru capacitoare cu diametrul mai mic sau egal cu 8 mm se face in clar (sau in codul cuJc,rilor). - pentru capacitoare cu diametrul mai mare de 8 mm se face tn codul culorilor (figura 4.1, a).
a l'rimo f:'iH
.4 cfovo dlrti - ll!vlllplicoltJr Toleron/o.sau tlielmrkrll
b Fig. 1..i. a) :'\Iar~nren l'apaciloarelor ceramice tip I tn eodul culorilor. b) Marcarea l'apnciLoa1·elo1• cl~1·amice tip II in codul culorilor.
Capacitoare ceramice tubulare: co 10.00 Caracteristici electrice: - capacitatea nominala, C11 : 1 ... •.. 2,2 pF - tensiunea nominaHi, U,,: 500 Yee - rezistenta de izoJaiie, R 1i: >10000 MCl - tangenta unghiului de pierderi tg 8: < (150/Cn) x 1o-4 - categoria climatica: 40/085/21
Coclificarea: CO V 10.06 1,0 pF
±
+ 0.25 500 Yee, unde: V - tipul dielectricului; 10 - capacitor ceramic tubular; 06 - lungimea. [mml. Se produc urmatoarele tipuri: 1) COV 10.0il cu Cu: (1.0 ~i 1,2) pF 2) COV 10.07 cu C,,: (1,0 ~i 1,2) pF 3) COV 10.0S cu Cn: (1,5 §i 2,2) pF La toate tipurile: tolerant a: ±0,25 pF coeficientul de temperaturii. ~T este intre: ( +250 §i -500) ppm/°C. Marcarea se face tn clar pentru C n ~i cu codul culorilor pentru ~T· La tipurile de m.ai sus, ~T se marcheazii cu portocaliu. Capacitoarele ceramice tip I fiind cu pierderi mici, cu coeficient de temperatura f3T definit, cu tolerante mici, stnt utiJizabile in circuite oscilante §i filtre de ra
z.
CLX 1) CLX 12.06; C": (470, 560, 630, 820} pF;
CAP~.·-·
~
'
;
'
~
··•f
2) CLX 12.08; Cn: (1000, 1 200, 1 500; 1800) pF; 3) CLX 12.11; C~: (2 200, 2 700, 3 300, 3 900, 4 700) pF; 4) CLX 12.15; Cn: (5 600, 6 800) pF; - toleranta: (-20 ... +80) ... (-20 ... +:50)% - variatia capaoitlitii tn gama de temperaturi de la -40°C lk -85QC in p'l·ocente. fate de oapacitntea la +20°c: (-70 :.: +30')%. · ... - Capacitoare disc cu dielectric Y:
CLY 1) CLY 12.06; C 11 : (680, 820, 1000; 1200, ·1'500) pF'; 2) CLY 12.08; Cn: (1 800; 2 200; 2 700, 3 300) pF; 3) CLY 12.H; C,1 : '(3 9qO, 4 70.0.1 5 600, 6 800) pF; 4) CLY 12.15"; Cu: (8 200, 10 000) pF; , . ..
- toleranta: ( ~20 ... +80) ... (-20 ••• +50)% .. . ' ·. - varia~ia capacit.atii ln . gama de temperaturi de }a .-:-40° la, ·f85°~ in procente fatli de o~pacitate~ ·~ .+20°C: (-90 ... +30)~~:. . .. '
- Capacitoare disc cli d.iel~ctr,ic .~: CLZ 1) ct.z 12.06; Cnr <33. 39. 47. £:>~. 68, 82, 100. 120. 130, 180, 220, 270, 330,. 390, .4i0, 560, 680LpF; 2) CLZ 12.08;. C": (220. 2?Q,.·.?.30, 390, 470, 560, 680, 820, 1 000, 1, 200)
85
hl 'pl'OCf'...nite f :\tii de· -ca-pacitatea la +20°c: -~20%. PPntrli toate f amiliile capacit.onrelor disr: - t.ensinriE'ai nom.innlit, Uh: ~00 Vee; - l'igi
- tangent!\ iuln!?hililui de pierderi: tg 3· (Jn f= 1 kHz): ...;; 3,.u 0 ~; - calego1·ia cli m~tioii: 40/0S;;/21. Caporit(Jare ceramice tip II plachetd: CJ, 32.00 Sint~ d~ asemflnea. realizitlfl en CP.1'1\micA clielectrica de t1•ei cu.tegorii: X, ~i
Y
z.·
,
...;._ Capa'Citoa1'e placlit'td ·en dielectric
X:
· ·1r cLx ·a2_o6; 4
71~0). p F_;
c~1 :
ca 3bo, a.noo,
c;::
2) CLX 32.iO; (5 600, 6 800, 8 200, 10 000) pF;." - loh!runta: (-20 ... +80)% . ... (-20 ... :f:50)%; ' ~ - var1at1a. papac1tat11 m gama de temp.eratur~ de' la :.......40° la +85°C in pt·o:ceni~ 1 f~jo.: ~~-~~pacitatea +20"'C: ( ,-70 ... +30).1;~
j
I
I I
• '
'
•
:..
I •
A
la
- Cq.pacil'Uare. pl~chetd cu dielectric, Y: 1) CLY 32.06; C": 10 ooc) p".F; 2) CLY 32 ..10; l'.,.: (.12 OOQ, 15 000,
.18.000, 22,00~)· nF;.. . ... . 3) CLY 32.12; Cn: (27 000; J3 000, pF; a9 ,QQP. 47. OQO) :PF.; .. 3) CLZ 1~.11; C n: (1500, 1800, 4) CLY 32.15~,cn:: (56 000, 68 000, 2 200. 2 700) pF; 82 000. 100 000) ·1)f1'.;. ' 4) CLZ i2.i5; Cn:· 4 700 pF; -""- tolel'anta: (-20:... +SO) ... (-20 - toleranta: ±i0% fiit ±20%; ••• +50)%; - variatia capacitiitii In gama rie . - '"atiatia capaclUit.ii th kam1r '"de \em.peraturi de· Ja -40°C: Ja• · +85~C ·temp'eratura la -40° ltf +85°C in
ae
.. procente fa~a de oapacitatea la +20°c: ( -9-0 ... +30) %- Capaci.toare placlwtd cu dielec-
t1·ic, Z: 1) CLZ 32.06; l'n: (470, 560, 680, 820, 1·000, 1200, 1500, 1800, 2 200} pFj
2) CLZ 32.iO; C11 : (2 700, 3 300, 4 700, ;. 600, 6 800) pF; ~{) CLZ 32.12; C 11 : (8 200, 10 000, 12 000. 15 000) pF; t~) CLZ 32.15; Cn: (18 000, 22 000) pF; - t,(lleran\,a: ±10%, ±20%; - variatia capacitaiii in gama de temperaturi de la -4-0° la +85"C in p.roceute fata capacitatea la +20°C: ±20%. Pontru toate f'amiJiile de capaoitoare placheta: - teWJiwiea nominala, ull: 25 v cc; - rigiditatea dielectrica: 2,5 Un.i - rezistenta de izolatie, R;z: > > 3 000 1\1 {l; - tangenta unghiului de pierderi Lg 8 (la f = 1 kHz): < 3,5%; - categoria climatica: 40/085/21. Marcnrea capacitoarelor ceramice ~ip TI se face in codul culorilor. La (jn£'1e categorii inarearea se face numai tn dar. In figura 4.1, b prezerttam marcarea capacitoarelor tip II in codul eulorilor. Capacitoarele oeramice tip II sint utilizate. in schemele de ineltil frecventa ca circuite de cuplaj, in cire'liite de decuplare, filtrare din aparatura radio, tv ~i telecomunicatii. Curentul de ra.diofrecventa ce trece prin capacitor nu trebuie sa depa'eapca i A, tiau puterfla reactiva din cireuitul unde este nionta.t ¥8. fie sub
..PitACTic1\ ·- ---
..
%!!2C
-ELECTRONISTU!r!/~ A~~1';QR .. -
.. -
u.
··-
-
..
-·
-·
-
200 V.\R (vo]Lu.mpe1·J"eactiv). ..\t~este condHiilimita trcbuie su fie respectute pentru a se asigura func~iOJlarea in conditii de siguran~a a capacitoarelor. Capa.citoare ceramice d1:.s·c t i p I I d c t n. a l t ii t e 1u i u n c Sint destinuLe a lucra in trei game ue tensiuni nominale Uh: 1 kVcc, 2 kVcc ~i 3 kVcc. 1) Capacitoore de 1 kVcc: CA 12.00 - CAW 12.06; l'n: (100, ·150, 2-00, 330) pF - CAX 12.06; C": ('170, 680, 1000) pF - CAX 12. ll; C,,: (1 500, 2 200, 3 300) pF 2) Capacitoare de 2 kVcc: CB 12.00 -- CBW 12.06; Cn.: (100, 150, 200, 330, 470) pF - CB:X 12.08; Cn: (680, 1000) pF - CBX 12.11; Cn: (1500,2200) pf 3) Capacitoare >5000 l\{Q - tangenta unghiului de pierderi tg 8 la f = 1 :MHz: < 3i5%. ln ce prive§te toleran~n h1: - categoriile CAW, CBW ~i CCW: ±20%, cu o va1fotie a capacita\.ii cu temperatura (-40 ... +S5)°C intre: (-55 ... +20) 0 -~ - categoriile CAX, C:BX ~i CCX: (-20 ... +80)~{, cu o varial-ie f• capacitatii cu temperattirs (-40 ... +sore intre: (-70. ... +30)%. Acaste tipuri de capaoitoare sint utilizate ih oircuite de filtrare. de
1.~upluj,
ch•cuite de decuplore din apa-
t•iftlifla de radio,, iv $1
toleocmtunfoa~ii.
SinL itleale pcntru reali1a1·ea fUtrelor
de autiparazitar' Ja niv.elul ~lei de ttli1t1ent.nre. a. oohipamentelor. , CapacitiJare
ceram.iot
rt•alti1trat Sint realizate cu dielttutric •oetamic tip I cu ooefioieirt de teRtperaturiHoarte
• ±30 ppm/°C)_; tnt11..:oi··gamii ma1·e de temperatura sau ca dielectric tip :u (Z sau X).. D.a.toriti tebnologiei moJtistrat se ob~in oa:furoitJi~i mw.i p.e unitnte de vohiU11 &nt destinate· cir.. cuitelo1• profesionale, rniniatut•izate !Ji hibrlde. ln oooooi•da~~O. cu. perfornian~ela deosebite esto f}i pre~ul ® cost. In prezent, Inca nu au ajun& ,,la inde· mh1a" amat01'iJot, totul}i la vom pi'e• zenta succint. C-apacitoare mttltlstrat ,;tliip" a) ..c.. cu certunicli dielectrfod tip I: cc 30.00 ....... capacitatea nominalii, Cn: (3,3 ..• •.• 18 000) pF - toleran~a: :::l:Zo/°' ±5%, ±10%, mic
(~r
±20%
- tensiunea nominal&, Un: 50 Vee, 100 vcc, 200 vcc - rigiditatea dielectric& (1 min.): 2,5 Un - tangenta un;hiului de pierderi, tg 3", pentr¥ C ;;:.. 50 pF: < 0,15% pentru C < 50 pF: < 1,5(15()/Cit + 7)10"'4
+
-- rezhiten~a de izola~ie, Ru:
:>10000 MO - coeficientul de tempera~ura,· .~'l'' in gaina de tempera~ura intre (....:55 ~i
+126)°C: .±30 ppm/°C .
.
- cat~g0rla ·cliniatiea: 55/12?/66
- tempcratui-. do sudm·o: +:no·c. timp de maximmh 10 s; He 1•econ11t111l:i preinoiilziree. tnlrtiJor (cil'cnit + cupaoit.or) lat :i:a 1009C ... 150"C, Limp rh~ 2 ... 5 minute. · b) .......
cu
cz ao.oo
oeramloa dielectrica t.ip 11 :
- capacitatca nomi11aJii, l',,: (100 ... ... 100 000) pF - tole1•an~a: ±5%, .~:-10o~. :J-20 11 ;, · ~ tensitltiea nomir\aJil, U,,: 50 \'\:e,
100 Vee, 200 'Vee -
tg
tai1!!Cnt.u -
a: <3%
ung-hfolui ·de pi'erderl. 1 ~
·
- rdzfafont·a de izola\ie, Fl,;; : >·fOOO :\f!l, pcntt'U C <2;) '11F fl. ;z X C11 = 100 Ii, }JCl1t1•u C n. > 2j 11
nF - varia~ia maximil a capao~:t.o~ii tn gama de ttlmpera.turi (-55 ... +f25)°C: ljlla.xim ±20% (tipic ±15%) ' · - categoria cliniaticii: 55/t25/o6
Capaci.toare cetamice multiwat inca_psuJ.ule a) cu ce1·amica, tip I (MC 32.00); ati 0.6.l'Aot~i~ticile eleetrioe similare ou oele a.le.· tipqrifor ,,chip''; h) cu ceramica, tip JI (.MZ 32.00 ~i l\:IX 32.00); au cu11acteri1tici tipicl!I oalitutii dieleotricului (Z) sau (X). Marcarea acestor capacitotire se face in rlar, cu urmlltaa:rele observa~ii: - Ja oapa:citoarele cu Cn < 1 000 pF, cifra i.ndfoi valoarea in pF, de exemplu,
270
= 270
pF
- Ja capa,oitoarele c-µ
C > 10 000 11
pF, cifra "indica valoare~ in µF, iar pen~ru submultiplii µF-ului 0 nu se nuU ma.I'cheazii, de exemplu. •.i = = 0,1 µF = 100 nF.
..
81
PBACTICA ELECTBONISTULlJI AMA'fOB
- tensiunea nominals se marcheaza cu o cifra: 1 == 25 Vee; 2 = 50 Vee; 3 = 100 Voo; 4 ==f.200 Vee•. uneori pent.ru Clti >:50 Vee· marcarea nu se mai face. ,- tol,~1.'Mta se indioa tn codul literal: G = ±2%; J = -1.Y:{i; K =a
= ±10%;,
~l~ =
±20%.
Peotru realizarea ajui:;tii.rii valorii casau a acordului unor circuite oscil~nte se prodt•c cPpacitoare reglabile. Acestee se itnpart in doua grupe: c11pacitoal'e ajm;tabile (trimere) ~i variabile. Capacitoar~Je ajustahile pot ri cu dielec\b·ic eer, ceramio SAU folii plastice. Cele ma'i uzu;_.](, sint, cPle ceramice, carP se fabrica tip disc (CT) ~i tubular (CTFH); '· '
·capacitnarP: aju.r:tabile disc ajustabile disc (CT
10~07.t):
. •:..... ~ft'ftta dA variatie a C:'\']'lneitiit ii, CTI: 3/10 pF, 3/12 pF, 5/15 pF, 5/20 pF, &/~!>· 'j;li\: 7'./80 pF - tenshl-ne&: normnalti, U,; : 160 Vee - rigiclitatea dielentricli: 480 Vco· - ta.ngenta unghiuh-1i de pierderi, tg 8. la f = 1 MHz~ ..;;·0.2!Jf0 ·. . - rezistent•a de · izohWie,' · Rh":
>3000 M!l
·- tensiunea nominal&, :Un: 250 Vco - ta11i,,aenta u.nghiului de pie1•deri, tg 8, la f = 11\IHz:· <0,2% - rezistenia de izolaiie, R 1, ·: M.Q
- 1-igiditatea dielectrica: 750 Vee -:rezistenta, contactului mobil:
pecita~jj
C~paeitoare
pF, t0/60 pF.
>3000
Capaeitoare reglabile
t.
- gama de varia\ie a capacitiitii, Cn: 3/12 pF, 5/20 pF, ·6/25 pF, 10/40
.,
- categoi·ia climatica: .2r1/085/0.ft - coeficientul de tempm·aturii ~·r i:;e marcheaz.a cu o culoare pe Cffll"Pld capacitorului: (+mo ... -200) ppm{°C - portocaliu; ( -200 ... -~JOO) ppm/"C - violnt.; (-800 ... -1 800) pprni"C-:albastru. Vutoar.ea gamei lui C,.. se· face in clut\·. 2. Capa~toare aju~tahile disc (CT 10.10):
< 0,01
.Q
- oategoria climatica: 25/085/21 lVIarcarea se ·face in clar pentru Cn ~i in culori pentru ~T (ca la tipul CT 10.07.1). Se mai fabrica tipurile: CT 10.11 ~i CT i0.21, care nu caracte1·istici eleo· t1.·ice aseroauato~re .. La t~p\tl C'f. 10.21 ten~iunea nominal' Un. este d.e a;:;o V ~i l'igiditat.ea dielPcll'icil: 1 000 V•. Cupacitqarele ceramice njustabile s1nt folosit.e in circuiLe unde reg-lajul Yalnrii se fw·e rar, comlitie ce se impnne pentru piistrarea parametrilor cnpacitoru lui. pomeniul de ut.iliznre este exli ns: f)~cilatoare (~i cu cmlt't). c'irl:uitl' ac.urclnt~ iu _ru~io1·eceptoure, t.v ~i teleconiunicatii. · . · Yaloarea curPnl ilor cfo rnchofrPr.vent il din citeuit iui tr~buiP. sii"fie mai m~i.;·e de 1 .-\,. Capttrilnarl' varialiile Siut Crn·rmtt-e
la·
CAPACITOARE
fel, la un capacitor val'inbil cu doua sectiuni avem: o sectiune de 11emnal (sau de intrare) iti o sect.iune de oscilator local. Sec~iunile de sP.rnnal •i cle osciJator pot fi pentru l\lA ,,i/sm1 MF. Principalii parametrii ai capacitoarelor v ariabiJe sint: - capacitatea maxima, CM; re pre~ zinta capacitntea nominalii cu .rotorul dose his. Dae ii la C rn se atlaugii ~i cnpacitatea elemenLelol' montajului pent n1 obtinerea frecventei ma:dtue din gama, definitn cupacitatea initiala l'o; -·capacitatea maxima, C.u; reprezinta capaoitatea nominala cu rotorul tnchis; - variatia mazimd a copacitd#i, llCm1.1x• este difet·1mta dinLl'e CM 'i Cm: AC.ma...:= CM - Cm; - cnpacitatea prescrisri, C, este capacitatea elootrica a capaeitorului la un uughi de rotatie daL: C = C0 + iiC. - ung1'iul de rotatie efe.ctiP, a.0 , esLe unghiul dintfe pozi~iile rotorului corespunzatoare pozi~iei pentru Cm ti C14 (deschis-tnchis); - curba de 9ariarie a capacitd#i tn functie de unghiul -0• rota;t;ie a.; -' factnrul de alintere; est.e raportuJ dintre capacitatile seciiunii de semnal 'i celei de oscilator pent1·u o poijtie a r.otorului data; - rapQrtul de demultiplicare; este raportul dintre unghiul de rota~ie aJ ax.ului sist.emului de 11.c\.iom1rr~ ~i unghiul de rotatie al 1·otorului capm::itorului. · Caracteristicile electrice: UT,, tg Ri:' ~T' toleranta etc. stnt definite ca la celelaJte tipuri de capaci toare. Prezeotam mai jos citeva caJ'acteristici ale celor mai uzuaJe. tipuri de oapacitoare variabile. 1) Capacitoare variabile cu aer
a,
- tensiunea nominala, Un: 450 V;
l1t
jpf J~Q-
300·
I I
I I
250
' I I
2(J{J /5{1
I I
I
I
I
I
I I
I
100·
I I l
so
I
·1
I
I I
I I I I I
I
,.
o_
I
SJ
2&
15·
fJS
115
Fig. ~.2. Curba de variatie a unghiul de rolu~ie.
17Jld0 a!J
capa()ilu~ii
cu
- u.nghi. d.e rota\ie: 180° + 3°; - cat.egoria climalic1i: 10/0i>0/04; - Lange.nta unghiului de pi~1rderi tg ~ pentru se~tiuJ~~a .MA (UL ~i Ul\1): ~
0,1%;
pentru sectiunea MA (US): ~0,2%; pentru se~iunea MF: :E;; 1 %; - cu~~~~? de ~ariatie ale capacitii\ii func\ie. ,de 1 ~inghj\il de rotire slnt prez~ntate tn c'"~a.io,,gele fabriettn1ilnr. Jn t'igura 4;2 pre~ent~m curba de variaiie R capaciLa\Ji \·alabiJe pent l'U t.ipuriJe de capnciloare variabile cu aer din taheJul de mai jos: ·
Coil.
I .
.
D.11m1mi11
t/(!
:Ut~liZ'(iTI! .
P S!.!4H8 A ':If A,
1
! '
·i
~IF
P 3~415-3 A MA, AU'
.P lh!ti!:IS P :!171U
I MA ,;\IA., MF
P '22li99 A l\JA, MF P 2:.?0iO ,•. MA p :!~200 MA, MF I
I
Ftr•~for ill I 1Jll11!~1·u
·-·
M.t ' .11F
1 1 1 1 1 1 1
RaptJrl
•M~Jfi. 71liMre
. OP I
1 1
8:1 8:1
1 1
6.(:i6:1
8:1
1
.l'J,66:1 o,GG:l
8:1
I
2) Capacitoare pariabile cu dieleqtr.ic
solid
In locul foi~ei de mica ce se utilize ca izlillator la vechile capacitoare variabiJe e.u mica, in prezent se utilizeaza folii diri film plastic. Capacitoarele variabile c~ dielectric solid au gllharitul mai mi~ ~i sint utilizate in aparatele de t"adlQreceptie portabile. ~i auestea au [!ectiuftj. pentr~ recep~ia MA ~i MF. Fata de papa,citoarele variapile cu aer, t.enisiunea nom.inala este mfli scazutii., U,, = 50 V. · Am prezentat tipqrile dti cap;:i.citoare, cfl,re sint wai pu~iu e.up.oscute fUn~ to1·ilor electroui§ti ~i (lijr~ sint in .b.urul pa1·te proc41·a.hile. Nu vom trata capacito~reJe electrolitioe, cu care amatorii sin~ mai familiarizati. l)t.j)~ea corespunzatoare a cRpacitoarelor va fi exemplificata in para~r~~l~ W',[ll~toa~e.
Capaeifiearele In mrouit. Car@.~tecistjcile c~p~l)~toai·elor !!in' 41lpern;J.ente dtl fr~cventii ·§i temperatvra . .t\}egerea tipului Q.e capMitor se va race func\ie 1 Q.e ff~cventl 'i de ~aultl de tewp&raturi de· lucru. Vow coinenta tn co.iltinqare prlp.c~palele funotii pe care le au capaoitoai-ele 1n suhemele diferitelor oiroQite. Capacitoare de ouplaj Pentru separarea comp.onentei de oW"ent continuu tntre doua p1mct~ cl.intr-un ciJ'C1Jit f3e inter~ea~ii intr~ ace!ltea w1 eepaci~or. Da.cil intre ace!!te do1Jii. punct~ se face s,i transferuJ semnalului v1:1.1·IabH, oapacitorul a,ro i;i l'OllJJ clo. cuplaj - de u,nde ~i d!3numfrca qe <'<1pi\focitor de CijJ>laj. f;~n)ctcrjsticile ~!ectrjce ale capaciton.Jlui de rupl::i.j
tn
~ve~ui~
sa indepli1waf3c;:a qonmi naJe V11 trebµie sa fie mai mare ea t.ensiune& dintre punetele unde se conacteaza capacitorul. In unele cazuri, ctnd componenta a!ter~ativa este mare (oircuite (1.e ra,diofrecventa la rezonania), U,, trebuie sa fie egalii sau mai ma1·e cu ~qtrul celor clQi.,~ c91Qponente (cc ca).
+
:&:µe~en~a ~nor ~nreq~i 4e fµga a! cap11citoa•~lor pot pro{i.q~e p~tµr}?jiri in fqne~ipnarea etli}je}Ol' urm8,toa.ri:i. D~ci, v~foorea ~lll'Qntului de f uga s~u a re~
zisteniei de izolatie se va analiza. l!~ la caz la caz. De asemenea, se va stabili poiafitatea oircuituJui neoesera pentru conectare0 eorecta a o~pacitoareJor polarizat.e. · Di11 purwt cle vedere al transferului semn&I uluc 11lternativ, qapacitoruJ de cuplaj se l"'eiiutii 1q. serie cu retlciSinia ea capHuitiva
X0
= ·~ [OJ. 2~rc
Ast·
f\IJ, QIP.'clOWJ'~ti~a ~ tr-iwve.µ~ ~ eti:ijuJui va fi infl.uenia.ti d1:t vw9arfja capa.~ oito.vului de ouplej. La frj;loveute joase J1ezuJtii Xe mere, prin Ul'rn~re defile~ niul aoestor f11eovQnle va fi afectat. Se poate demonstra ca peµ1.l'll frecven\a. 1 .. d b . t"icu -.-.--· ~ cµr .e r;~,. T -.2n.f(C . . .. a. caracter1s . freQven~~
este Q~~ij.to;µ-e cu 0, 7 ( ...,...3 dB) fata de valoarea de la frecventele medii (~ k.ffz). Pacll foeovenia ~e xµjc§oreaza faill dB fj, parf,l.oteristica. va fi in co~ tinuare seazatoare. Rezislcmta. R e8te data de vaJoarea ref6istorului o.e fl1rmeazi grupul JlC. Ju figura 4.3 prt:'zenta m schema unui amplific1ttor cu [fl\J ~L in cMtfiCA11·at.ie invert>o~1·e.
i:apacito.41·ali: l'., ~~Cs olJlt OilJH'tl.(~to~1:i::
-------
71
cuplajul strins, Cc ;i: (:lO ... 20)/21. /'oZ, unde Z este impedant-a ce.a rnai midi intre care se face cuplajul. ·cupla,iul cu divizor oapaojti.v -aPe avttnLajul de a transforma -impedan~a Z 2 dn i ntra .. e mica, Ia o valoare mai mare 1n parulel pe circui tul osciJant: z; = Z 2 /ng. Coel'icientul de priza nc este dat de ·for1'nula n c = C./(C1 • . 09).
+
d~ '?u41I~j, yalolµ'e~ lo~· se calcule~z~ iH ~e frecventa. JQas~ trans1:Ps~ (-3 ~~.? ,,1 _de va.lo~~a rez1storulu1 R1
fWicH.e
:;;i ce1 de sarcin'.a ll8 , dupa f ormulele C' 1 = 1/2rc R 1f; §i Ca= 1/2rc Rafi· Se i~i;:~ §j ppJ~itatea la ar~turile c~~a citQ.arelor de puplaj. ~st~ r~~teqta de i~t~~r~ a ftafUiui-mma~r,lar It este bobi»a cJ~aei magnetic~ de piitU.P~ Capaoitoap:-ele -d~ decuplare 011. trebuie sa prezinw ~ reactanta foarte mfoa pentru s~mnalul de frecven\a cea mai joasii, f~, tPansmisii. Cit mai apJ'oape de ter1uip~µ1 (J ( V) se ~oneflt~~za un eapacitQr de -~cq:plare q~ Q,f µF ceramic (tip CLY 32,_1.5) necesar rejeclari i din teusiunea de alimentare a oomponenteJ01· '*1teunativa, c:al'e ar putea produce instabilitatea montajului. Pentru fj =f 20 Ii~ r~zult~ valovHe ~jn figurii. V~pr~ n1ai m;:t~i pu ~•rt ·nece&6lj·e ~i al' mari, pretuJ de cost. fotre etajele de radiofrecventa cele wai des utilizate pircuite de ci.J.plaj 11int arijta,te in figura 4~4. CuplajuJ ~lir~ct cu capt'l.citorul Cc poate fi rtlaliz~t in floua v~1ria.nte: cuplaj strins, ~~ud CG ~repµie :sil fie prQ9tic u11 scu1't<'ircuit la frecn::nto de lucru {0 : ~i cuplt~jul ~Jal,?. dnd reetdantet XcQ trebuie i:;a tie ·de o anumita ,-aJeere. Lii
l
eT. t '·{
- ·t1·Ci C-~
"'i"'Z
z'2 ..~ ~ &
a.
+
F~S'~ v .. ScP.~m~ 4~ cµpli~ 9i1..PMi.tiv fJl etaje de RF: a) cU.j:>laj ·di~ect, b) · ~ivizor capacitiv.
·
' ·· ·
'
In cazuJ filt11elor de handa euplate oapacitiv cu oapa.citorul de ouplaj se stabile§te faotorul · de cupla.j k, deci al'1!'a ourbei de selectivitate (fig. 4.5). Pentm capacitoarele de cuplaj la ft•ecvenfele sub 100 000 Hz ~e titilizeaza capacitoa~e electrolitiqe, pu policar·bonat, hirtie, poliester~ L~ frecv.en~e mai ma1·i se folosesc CCJ.pacitot:1re cu
h!J'. ~-Z•. l'lili
PRACTICA ELECTl!ONISTULl.Jl.AMJ\.TOR
lblicor/Jol'laf {"g/;.rf1're11
o
Ceroni/ca f'uli~J-ler ·
Htrf/e Eleclro/ifici
-
1u• 10 1 10 2 111 3 10 11 !tJ 5 tP'10 710 6 ' " ' Nlm /'[11iJ Fig. 4.6. !l~meninl dC' ul iliZArc al relor 1!l fuw·tie de frecventa.
~i
ca1nTt~ito~
:4.6
ceramicP.". In fiJ1-!'9prezenliim domeniul de utiliznre a capa.ciloll!·elor hmrtie cl~ frecventa. Intre diferitele etaje, prin circuitele de aliment,are pot sa apara cuplt:tje parazite, ..care provoacii instabilitat,ea rnontajului. Sau, peut.ru a se i;cm'LcircliiLa .c~1fori-E!nta de semnal allernativ intr-o portiune de circuit, se folosesc capacitoare de blocnre sau de J.eQuplare..l• ,Reactant-a ,ac.esto.r capttcitoar,_e;i tnehuie sii t'ie muJt nuu mica dee$~ rezis~imta circuitului care s~ decµplea~a. lµ figm•a 4. 7 sint prezentate ctteva circui~e tip~ce. cu cap.aciloare Je decupla1·e. . Gr~µrile · 1C 1 ~i. R 2C 2 servesc la decup1ar~ afimentarii celor dona etaje de amplificare A1 ~i (figura 4.7, a). ·11 Cind este necesara decl.1plarr.a unui rezistor se conect1>.aza in pm·alel eu acesta- un capacitor cu renctahtu mult mai micii, :(10 ... 20) ori. Component.a alternatiwii I sin (r)t Vil treee ·prin . ' iar ·cea d~ cu rent continuu, I 0, prin R (figura 4.7, b). Pentru a decupla un circuit oscilant (obtinerea ,,caputului rece") se corwcteaza capacitol'UI C, ca in figura 4. 7, c. Reactania acestuia trebuie sii fie de
polistirM
(10 ... 20) ori mai mica ca impedanta oscilant .la rezonan~u. Similar SP oh\ine deeuplarea bobinelor de ~M dP HF (Fig. 4.7, d) .. Da!'i1 este necesara decuplare co1·pi:;p11 nziit.onre de la f t'ecven~~ joase pinr.i la frecvert~e 1nalte (rac!,iofrecven·t e). capacitatea de decuplare v1Hi format.ii din: un capacitor electrolitic de vnloare tnnre pentru domeniul frecventelor foarte joase, un capacitor ceramic, int.re 10 ~·· 100 nF, in paralel, ~~ntru d~cuplarea frecvenielor tnaJte. Smt recomanclate asemenea circuite si la decuplarea.. etaje),or de putere tra~ zist01-izate. eirt~11ilul11i
i '!lo~ I.r/n '1jl l.rinr.Jjt
lo
1r C~· c
L;,=
-=Q""t,l1 ~ ID. .. 20 .
h./(,'Zo ·
fl.
As
c
~s ~f It
C;:.
llJ. .. lO (2rrt;,J2L.r
d · · +V Fig. 4.7. Circuite cu capacitoare de decuplare.
Capacitoare de· acnrd Co11ditia ·esentiala care se pmH' tn caz1 il capacitoarelor ce se ut.ilizPazil tn eil'cuit1!le acordate, fie de jnasa, fie de inalta frecventa este realizarea stnbilitotii t'recventei de acord. Variatiile cele mai mari se produc odatii cu modificarea ternperaturii. Coeficieut ul de temperatura al f'recven~ei circuitului LC at;ut·Jat ei:;Le: 1
~If = .-0,f)({)tL
+ {),a).
CAPA.ClT()ARE
,3
1/ .
Se constata ca pent1·u o buna stabilitate,. deci ~,, = 0, trebuie sa ex.i.ste egalitnte tntre coeficientul de tempernLura al inductentej,,. ~tLi lfi ooeffoi~n tul de temperaturi a capacitorului, ~ 1 c 1 intN> gama oit mai mare ~~ temperaturi. CoeficientuJ de temperaturii al inductan~ei ,bobinelor ~u un strat este cil'ca (25 ... 50) ppm/°C, 1a bobinele cu mai multe stratur] (150 .•• •.• 250) ppm/°C, iar , .J~ bobinele de radiofrecv.en~a cu feriti lntre (50 ••• •.• 150),.ppm/"C. CoeficientuJ de terqperatu1·ii al capacjtorului de ac01·d treb.uie sii fie egal ~i de semn. opus cu <;eJ al inductantei. D.acii nu se giise!fte., tn cat.alog o aseme11~a valoa.re a Jui ~ 1 c, se combina. doµii capacitoare, C 1 lfi Cs. care au coeficien~ii de .temperaturl ~ 11 lfi ~ 12 , Jegaii in serie sau tn paralel. Pen,~u conexiunea ~erie, coel'icie:qtul de temperaturl rezultat este: A t'q
==
~12C1
+ ~11C1
C1+C1
I
iar pentru legarea tn paralel: 12 t'Pt...
~uC1
+ P1.C1 •
C1+C1
Astfel, pentru circuite acordate· de audiofrecven~l stnt recomandate inductan~ele realizate cu oale de feritl ~i capacitoare de polistiren (stiroflex). Pentru circwtele de radiofrecventl, la paragraful ,,Tipuri de· ca:pacitoare" prezentat toatii gama de capacitoare cernmice care se produc. Am insistat mai mult asupra acestor·a ~.le-am prezentat in detaliu, pent1•u ca sa se poatii face_ o alegere corespunzatoare a vulorii ~i t.ipului, in scopul obtinerii compen-
am
adrii variaiiei
frecven~ei.
La capacitoarele utilizate ln circuitele de acord, trebu]e ca pierderile (tg 8) sa fie cit mai mici. Pierderile maci strica Q-ul circwtulw. ti disipaiia de putere a~tiva duce la tncalzirea com;ponentelqr, deci ·la instabilitatea frec:v~nt~i. La· frecven~e mari (F1F) 1ncepe sii .. conteze inductan\a terminalelor capacito~ului. Din acest motiv se recomanda utiliza.-ea terminaleJor ctt mai scurte. La becvente foarte mari ( UI F) se pot f 9Jo~i capacitoarele disc fara terminate, care dupa !ndepart.,a1·ea tt>rminuldor, .s~ lipesc direct in circuit. Accasta rPcomandare este valabila atit pentru capacitonrele de aco1·d, cit !fi pentru cele de decupJare. Circuite RC Grupurile RC au u.ne}e proprietaH remarcabile, f apt ce le rac utilizabile tn multe domenii de apli.calii: circuite de temporizare, ret.ele de defazare in oscilatoare RC, circu,ite selective re~ea Wien ti d~u. 'l', re~ele de coreciie a cara.cteristicii de frecven~l, circuite de in~egrar~, de derivare, atenuatoare compensate etc. ,Circuitul RC introduce . tn ' caract.eristica. de frecven~a o frecventa de fringere, fo = 1/2TC RC ~i o defnzare, q> = -arctg(f/fo) = -90° +arctg (fo/f); aQeste proprietati tl fac apt pentru circuite corectoare de ton (amptitudine, frecven~ii) ~i de corec~ie a fazei. Circuitul RC serie, conectat in Ian~ cu RC derivatie, formeaza .1·eteaUQ Wien; la frecventa fo = 1/2TC ·RC, t'mwtia de transfer (U2/U1) are un maximum, iar defazarea e.ste null, adicii circuitul este asemanator cu un circuit. rez.onant..
tL -==-an
.
P!ACTJCA ELfQTIONJSTtmm .&MATOR
-·=
'Ci!"euf tu I RC· tf~.e.tmitti\ o consttt~t11 df. tHnp, T; 'Actfo·A, 00.pacitorul se tnc:l\rcii printr•un ·rezistor sau se desca.rea
pP. un rP-dstO't, tntt--un thnp t = 't' = = RC. ~cl rezi!tenta de izolatie este mtt:re, ·regpeetiv~ curentuJ de fugli. al Mpnbltorttltli este mic, · se pot obtine c.'lrl11.1itt~
I~lementele
dP. temporizare.
active de circuit pot fi tranzistoare en ~ mare, TEC, MOS-TEC, t.roanzistonre unijonctiune etc. Pent.ru eomcmda unor ciMuite b.'\sl"lllnnt.e a\•£>m nEivoie de duratA s~urti'.'i. Citeuit.uJ RC prezentat ln ligura 4.8, n l'Halize,nza tnf.,•usta~ea impulsudlor.
At1f1st. grt~p
flC se mai nume~t.e circuit
de diterentiP.rP. Pentru lat.irea ·impulR1lrilor ee foloRe~t.r~ circuitul de int.egrl\re (fifM'll b). l.ia a~bftlf;' oirouito tre-
4.a,
bui" htd.,linitii· COJ'ldi~tt\ dint.-a
v1do11~
ttebuie oornpen&at. · ln figura 4.9 se prezintA schema retelei dh•iznare de ten111iune compP.nsate·. In toate cirouitele llC, se reoomandi\ ntiHzai'ea capaoitoarelor ou pierd1:1ri rilici ou coeficient ·de temperaturA de Remn opus rezifJtoarelor. ATENTIE; Utilizaree oapacitoa-
'i
te.-lo:r ln cirouitele de · i'adiofreeveniA de tJt1tere, tn oireuit.e oscilante, de c11plaj, de decnplM'e sau filtre se feP.e tinbtdu-se ileama de urrnatoare1e: • la clrcuitele eeri~ (rejectoarf.I}, l1t rezonan~a, tensiunea 111 bornele capA.cit.ornhii crei,te de Q ori; • lit circuitele derivat.ie, la rer.f.lnanti'i, cure'Ettul r.nre t.rece prln nft!JR· clMr E'At.f> dP. (!'Ori maf nutre ·('a eel nl ~tmP1'1ttorului cl\re aJiment.e1t2A rircui· t.t11.
de
j • Jll'ltPri tP l'Pfi{'t.iVP. Cftl'P. aplit lft. bf.Ir· nPIP eapn1•i 1m\r1'lof' ·cettu~dee dA f Abri· f·atii> incli~•tt1it n11 I rrbuie si'i depn~i>aAr.ii
tt'riS.inne r(lz'tftt.iv de ~al\~~ .1~~~, ·ace!!t.a
(10(1 •.. :!Ot1) \'.Ht; • e111·1·0111l cn1•f' t.rP.N'\ prin eapnc.i·
·9i
M!'h eomitantei
f
f1111oven~a
~ltie IFim.putBUrHot· de tnt.tllre. P"tiu;fr ;i~Hzltr~ unui df-Miar de· !
'
_,:
~
.,LI} t1>t~cl, 4
~~ttn-
4~·' . . ~·· '
.
H
-
.
'
L
toar••IP c'(•1·nmice fobrirntf\ ln tara (I.P.E.E. - Cut-tea de .'\i;ge~ nu trehuie. sii de.pfirpe1u1cn ·1 A; t·•·J~ ·OQQWQ~P.~·aO
out•Pf. oontiimnh J)«oa at.11t. dapafite ''nlorile.
carnc·t~
r.i•t.it'' &IP- f.;\ftJNlDit.orului, !IP recomnndA fP;ilimre11 eoiw~Wlii
m :raral~l
11. mai
4~ -,;.3ac.Re~m
.!!L. ' IA /!n.'
u, ..
·b
f.\~. '1.8. a\ Cir"~1i~· dr dif,;r.:ntiete. bl Cirn1it d·· inli:;~r::;r.; ·
Fii.t '•. ~. [•ivi1orul l'i:'7isth· do:> ftl'Mflt. If< fl-e,·"\"'d1.t~. . .
,~ .!
tt>n!liul\F,' c11tn· ., .
. i;;
multOl' capacitoa.re - ouren1ml de deplasare oresctnd. Reamintim: - Capaf.itoarele se pot oonecta in serie s(\u tn pRraleJ. J.,egare~ in paralel se folose~te atunci ctnd se ur~are~te obtinerea unPi capa.citati mai. mari, Pfertu1 Jegritii fiind similar cu m!MrM snprafetei arml'\turilor. - J~n cr.mectnrea in paralel, oay.n1citntea tot.1tli\, C, este flgaUi cu !mma tut.uror capnoit.i'ltilor amu.tmblului t C .,,.. ~ C1 C'J +Ca+ ... - Legnre11 in ~e1>ie n mai multnr capacitQLU'll SP- foloso~te ntunei eind se urmiirn~te ohtinePea unei Cl\pncit,itf.i mni mfoi d('cit. fiPcare dintre capncitritile eomponr.nte. F.;f('cttil leg:1rii in i;erie ei;t.e siinilnr f'U m1~rirrn diRt nntei dintre armiHnrile cnptt<'itnru1ui. - Ln eonertnri>n In sPriP, cnp1witatPR tot alA, ('. !'IP cakulenzit eu relatia:
+
1 1 ,,., ·-+- 1 (' C1 C;-i
~·
+ _1....... . Cs
AMitiP !
• Lfl grupnN R in llaraf Pl n eapnC'i· to:u·t-/n1· pnlnr·irnt.-•. anozii (hnr-n1·l1· fll•· zit j\·1') ~ .. \'or· 1·011••..t :1 imprP1Hd1, inr· entozii (born1~lt· nt'u·ntiH·). 1h.· rt<;1'mf'nen, s11 \'or lt>a·a i.rnprHmll. • Ln gf'llpnrw1 ·in SPri1-• n eapai-·itonrf'IOf' pnl:u·i1,i:itP, pPnt.rn 11 ohl.in11, de nsc·nwnr•11, un ('.llpadtor p11lnri1.ftt., :mo- · dul (bornn poi it i\'1\) n primului 1·11_pn<:ito1· Rf.' va conf'e1a i:·u l'l}to'thd -().lf)rnn nf:·gati,:n) n eehli dP--nf rfoilea ~.11.m.d. • Pentru a obt-ine on capneitot nf.'polari1.at, ~e leaga in 1>eru11 dot1a N1.p11l'it.on.re poln.r-izri te ast f <:'I : IUlOzij sa~lP.ag(i ;mprP1~no,_ iar· ec-i .•J.-,j 1·atozi t'or-mP.az:'.l cele doua borne alt1 c:a.padtol'i,tlui IJ.e.. 1
polarizat. Un astfel de cnpnoitor nopolari1tat poate fi uti1i:rnt ~i io 1!irc·uit.t1h· de eU11ent alt.emativ, fArli eomponent fl continua. it Gi>lfp.al'e& 1n serie a cnpncitMrl'lor· ee Mlose9~ tn done st>opuri : pt"ntru ohtiMl'f19' unor va1ot'i noi alt> cnpnritnt.ii !Ji, tn ilflecial, pentru nhtinPrfltt unui capMit.or cu tensiunP. de lucr11 ridi1mHi. Da t'l1[emplu, daf1f'i doui\ cnpaoitoare nu MAlP.a"i vn1nri rtlA rnpaC'i· ti'ltii ((! 1 :-;: C!) ~j· 1tla t.f!\nRiunilor nominn:I~ ( l! 1 m: l!'!). ani;nmbhd vn tn·ea mrpRPit.at.f'a c = c I • (' 2/C 1 -1- c'! ~i teni-itmen. nominnli\ ll = ff1 + Tf 2. Fmw·t.Hle oapacitorului tn cirl'uitelf' rPa raparitda·
,.,,
•)/'
Caruw.it,nf\rf'l(\ ut iliznt~ cOl'<'ct. tn ~rb~ mPlf' f'JE-ol ri1·P. ff11dtHf:'ll !Of' polltf' fi 1ff.11-n11inal ;·, 1!.:• m11i multe enuzfl, Fna di11t 1·f- c:11lZl'lf:' 1:PIP mni probnhile P.>1tP 11x i.-:t entn snu npnr·it in unor f.luprMnr·bini 1fo nnt.1.1l'i1 Plfl1·t r·i(:a,_mecan.ica Ra.~u tPr·mil'1'1. DP Pxrrnplµ: strirpnn!!'Prf\'1 fljodpj r·erlr·P~Oflf'(' \'D' llVf.'fl 1":1 ,~f1'flt nparitin 1rnsiunii t-1ll~r·nntin' ltl hotrwlt• eapa~itontlui elf'f·ir0Jiti1· dP fill r·nj. Cnpndtm-UJ Pl1M rolitie fiind pnlar-iznt, ·in a~f'ffif:'r)Nl C'Ondil ii i;fl ,.a def P.tt a. D1w.'1 ~" mont.Pazii inr·orr·•·t. un ··apai:it 111· •'U polistiren, de f'xrmplr1, 1:1.1 l•·t·rni· na.lele praa a<;>.urte r>e un eaHr;1.j 1·111·i:·
PRACTICA ELECTBONISTULUI ...MATOR
pnate fi supus ttnOl' deforma~ meca· nice (tncovoiere), terminate.le pot fi ,,smulse" din corpul capacitorului lntreruplndu-1. Sau, nerespectarea. oondi1.iilor de .sudahilitate l1A-·oapacitoa.r~le \:eram.ice multistrat tip ,,chip" due la def ectarea Jor prin suprain,ca1zire. Lista exemplelm· poate eontinul\. Un alt tip de def ectare se manifest! prin deteriorarea unuia sau mai multol' caracterietici electrice ale capaoitorului. Asemenea def ecte con clue la perturb8rea fu11ctionarii in cnnditii normale B montajului respel:t.iv. Cauzele acestui tip de defectttre s1nt in l~gaturii cu compor·tamentul in timp, In func\ie de tempt>rat.ura, de condit-ii climatice etc. i1 moterialeJor din cete este reaJizat oapacitorul. Evident, nu sint de neglijat niei f&ct-0rii de sarcinii din schema uJide se ·utilizeazii cepacitornl. Masural'ea· ~i verificarea caracteristiciJor capacitoarelor se face in fabricile producat.oare cu instalatii ~i aparat ura complexa. Dar Juarea unei decizii: def P.ct sau bun, eel putin in ce prin:isc citiva prinrip11li yu1ram1>t ri se pnntP lua ~i de ciitre amntol'UJ electronist. · 1
,
"
J'ur.ro
i:le
l~n.tiune
Masurare.a capacita\ii electrice, a cnrentului de fuga (rezistentei de izolaOe tntre terminate), ev11luarea pierderilor la tnaJHi frecventii., et.c. se poPte f0c:e rn ajtitOr'ul unor montaje simple la 1ndemtna amntorului. Miisurarea numai cu ohmetrul a capacitoarelor trebuie azi sa fie o etnpa depi'i~ita. Cu schema din figura 4.10 se poate masura curent.ul de fugii al capacitoarelor eleot.rolitice. Cu poten\iometrul de 100 k fJ se reg-leaza tensiunea nominala Un care provine de la o snrsa de tensiune cu U > 100 V. Se cnnel'tt>azl\, tntre a ~i h, o rezii:tent,a de limitare a curen· tului la 100 µA din ochit.il circuitului de ml\sura. Valoarc>.a numerici:i a ncestei rezistent.e in k Q este R = 0,1 U 11 • Se conecteaza la bornele 1 ~i 2 capacitorul de valoare Cn. Dupii un timp de 10 minute, c·u cornutatorul K inchis, acesta se descbide l?i se citei:tP curentul Ir afi1;1at. de microarnpermr:>lrul (µA). Curent.ul de incarcare aJ capacitorului fiind mare, o sectiune a comutat.orului I\ va s1•111·tc·fr,..11ita mic.rnampeT"mr>trul 111 timpul (10 min) incai·cltrii. In con-
I' I ' I
K
+
r Un
R· IT
= U,, /f'
/Rl=Un (lrn) 2 Fig. ~.. 10. Sdwnrn 1wntl'll-lllflst1r1i:1°11a 1'.u1·~11l1ilui de t'ugll..
.. !
ditii normale, curentul de t"uga Ir trebuie· sa corei:;pund:l· cu valorile date in tabelul urmator: T1ptil .
capacttorulut
I. ( Ir[riAJ, c11re;1t11lir.1 Cn[til"] fw1il. Forrnula
U;.,(l"] ~i
1-----c_--..
Electrolitie en a luininiu EG 62.00
tt; 61.00 EG 62.00 EG 70.00, 72.00 · · EG 76.00 EG 35.00 fi 46.00
'i .
de
--
1r ,,;;;. 0,03 CnU11 + 20 µA pentm C,, Un > 1 000 1r :i;;; O,Oo GnUn (sau li µA) val. maL , pt. CnUn" ~ 000 Ir :!Ot 0,02 011 Un + 20 µA If" 0,03 dnUn 20 µA 11 .,. o;oa OnUn 20 iiA
+ +
+ 100 µA pentru CnUn ··" 100 11 Ei 0,1 CnU" + 300 µA P'llt.J"u On Un> 100
1r .i;; 0,1 CnVn
Elecholitio cu tantu.l, 011. :electrolit solid . CTS-P 10.00 Ir "' 0,05 C11 U11 snn 2 riA een mai mnre ,·aJoare O'l'S-M 1 1 E; 0.Cr4 C11 Unsau 1,5µA:203)0 een. mn.i mare \ililonn• crrs~T ao.oo Ir .; (1,05 OttUn sn.u •2 µA cea m.ai mdte valtu1re
Temperatura la care se face miisnri\tovrt'.iil trebuie sa l'ie tn jur de 20CC; c'luca temp-eratu1:a ~1·el?te se va muri
~i
I 1• Alegerea capaoit.oar~or dupa
valoRrea lui 11 ~e faoe ·tn fnnctie de de~tinatia ar.Pstora. In circuitele de filtraj din sursele de 8lime11tnre valoarea lui' 1 r nu este imporhwtii, dar la
un circuit de temporiza1·e devine esentiolii etc. In figura 4.11 prrzcnt ilm schema de pl'incipiu a u,nui eapnci nwl ru si mplu ~i
ca1·P. al'e o precizie .bum\ in domeniul
10 pF ... 1 µ.F. CircuituJ de temporizA.re ~E 555, tn oonfiguratie de circuit . Rstabil, formeaza un convertor capaoitat.e-frecven1.a. Perioada impulsurilor g~nerl'lte este data d~ reln\ia: T= 0.6
+
+
grate liniare - circuite de tem.Pori.., zarP.). Dacii se alege cµnvenabiJ R 1 =P1 ~i R 2 se po ate reflliZfi C8 p~ntru C oc = - 100 pF, frecventa f = 1/T, = 10
kHz; 1 nF--. 1kHz;100 nF-+ 10 Hz; 1 :p.F --. 1 Hz. Pentru o freoven~il f.-c rezultii C x = = ilfx· La ie~irea 3 se pnato· conecLa un frecvei1t-mP.tru cu afi~aj rnmw1fo. Ctnd ace11ta · Hpse~te, nilo1trea cupacitat.ii se p~ate afi~a cu ajutorul i11strunwnt. ul11i de mi1surii, pe scala de O.:i m:\ sau 1 mA . .'.\fitsur·area t;C bazeuza pe pl"iru:ipi ul tndhcarii unui ct1.· !
,
I
; 220
1
-1.7f J
I
lt--t;;;:;J-+£
n
IJ.imA
..,..
illpF'F'fj~/
P"+~~~~~-,i,,,.....,n'""""
Fig. ~.u. ::ichcma capadmeLnilui 100 pF ... 1 µ.!<'.
I
12 ~,·
-l-$f
Slrn
"16 Bt'l7P
fl 5V! :
If/(} pf
--------.-~-.;;
·'II
___
RPMmnndi"im ('I:\ Rf'himhl\rl'n rnpn,.i· t.onr('Jor ti Pf P1•t,P din mnnt a.i'' !Hi !Cf' fi:wil d uplt urm:'Horul pronPtlN1: - nunliznrN\ e\·Pnt unlPlor Ntu7.e ext.erionre, din circuit, care n1' fi drtt1rminnt. Mte.darAa capa<'it.l'.lrnlui ~i 1nliltn· rarna nccsLorn; - f\ar1u~tel'isllir.ila fllect.rice Ale r'lf'.lu• Jui r.np1\f'itor trP.bt1ie sii fie crH pu1in aeelf'!n~1 ('H nle <'Alni ce urtneRt.i'l n fi tnJneuit.. Dnl'A Pste M1.11l unui rapacil or de tip vrehi 1a en.re 1111 Re poate. iclPn• t.ifica marC'njnl, sau a<'FH'lt.f\ R·n distr·us od~t.a <.111 df'ff!ct.area, sr vn fRee anali· tarea pe baza schemei dt:l principiu n <•nrf\ct.eristiciJor elect.rice necesarP. Ctnd tm ·SP. dispune nici de 11chen1a de ptincipiu, M-i.tluarea caracteristicilor .-}PC'· 3) 10 nF .. , 1 p:h' ~i 4) 1 nF ... 100 pF. trice n1e capaeit:otUJui '9e n face porTrari.zistoru1 BC :170 CBC 108, ~C 171, nind de la anaUP'.Mtea funct;iei pP care f:jC •73) ~-.rn ln eireuitul de cole~t.or trebuie s-o realizeze capa.cit01'U1 (cup~otertf.ioin~~·rul P., car~ csh~ legat cu laj, acord, filtrnj etc.), alegerea tiptllui r~.strttltieptn\ J. LP.gatura la instruelectrolitic corespunzutor (ceramic, tnentu} · f se face pril'l dona home etC'.), efeC'tunrea mi.'isnriirii tensiunilor {l.U\Dftne'); ! Etalonarea i nst.1·u m<'nttilhi se face tri c,c. ~i i:'.n. intre portiunile de cirruit. rnontat. cap•ci-torul, modul .ui'mator~, se cotlecteazA la bor- uncle u1·meazu nelc;1 C x un capacitor do v11:Joarie cu nos· de uncle en1.luam: U71 > lfcc + (]CCI. Etapa finala consta in st.Rbilirea .funcc~t.Ei 9i cu tolernnt.."i clt mai .mica, de exempl.u! C x • 1 ~1F. Ptmem K 2(a-b) tiQnalitatii montajului respecti v. De P!3 pozi~ia. J ~1. cu .Pi in pc;i.iitia me- exemplu: )3 un radioreceptor, dupli di'ana, vom regla P~ astfel ca "1Gul lnlocuirea unui capacitor ,pad er defect. instr.u~entul~i sa . in~ice 0 <\evia~if. trebuje sa ~btfoe:in receptJ-2L, unde (I) = 2n fo. la Joe uscat, ferit~ de surse de cl'.fldurli..
pqcit.or oo imtntf111ttt't rlf.i dt•NtUi i,i tunplil uitine ('.on11tnnt.fl. :C,1 (11t,. fr~twPnt.1-1 impuhuwilot vf\ l"i mai mare, cu nt.it sr.r.,·inn Ml!P'l'•'4Li'i pe ca;p1witor vt1 fi mai rrurre. nf'~i. curentlll m"d~u pri n cnpP~\it.or, est.e proportional (liuinr) cq f1·P.e\'Pr1t·n. ·cir1·11il.t1l CfiB ·1-12·1 -- mono~• nhi I, prinw~.~·e In iot.rtirf'a !On (tf'I'· tril nnlt11 :i) i mpulRi.trilP pnzit i \'P. dP comlln,UI cVP.nta. · Ln iPRirPn 6 s(ti obt.jn· impulsuri ct., nmplitudine 11i durnt.it conAtailt.ii. Ourl\t.a imt'uhmf'ilor i;tel\f'· cal.e do circuitul 1Mnostabil este dfo~ tata tlfl grupul RC ale~ t\e.comut.atol'ul J}3(a-/i). <.iamflle de milrnu·ore. ,t.tint: 1) 1 11F ..• ~00 nF; 2) 100 nF ... 10 nF;
an
Cp,pitolul !J
BOBINEing. 11\IR.E SZA 'flJ AR\'
tTn conductor ele(\tric izolat ~i 1nfa~ pe o cnrrasa (suport) cu o sect.iune de forma geomettica oarrcare formeazr1 o bobina. Cea mai simpl:.l bohinf:i t1!;te solenoirlul <'tmoscut. din expPrimentele de> fo.ici'i.. Din punct de \'edere elect.ric estEl un element de circuit ('II dona terminale, adieu un dipoJ. Pl'Oprietat.ea cea mai rPnrnrcabili.l a bnbinei consta in faptul cii. ea poate a.cumule energie magneLica. SimiJl\r cnpacitorului care aot1mtde11za int.re Mrnilturi o energio sub formi'i dr cimp electric, egalli (\ti = 0,5 cu~. bobi08 acumuleaza in spatiuJ dint.re 8pire o eilergie sub forma de ctmp magnetic: ~urat
we
n bohinefor cade tn saroinn utilizntnrilor. Aeeastn nn exe.Jude lnsrt t.rnd i 11 t. a prndueator·ilnr de nparat e rle.:-t.roni1.•f' de a realiza unele grupf:\ tipiznt.f'
de
frecventa
intermAdial'l'i
415 kHz ~i l\IF -
!\l.\ -
10,7 Jlllz, bobinP dP
frPc,·nnta internlPdi::m'i -- 6,5 !\HJz r-:unPt TV, filtre 88--!08 !\lllz, Ne. Simbolul bobinelor - i nrl11etan\eJ9r fnru miez (pe aer) este dat tn fig1.1ra5.1. Jn enzul hobinelor f'U miPz feromognrtic se poate realiza ~i nju~tnrPfl vt1lnrii indncta.ntf.'i, simholul Pstl" pre2c>nt.at :In figurn
5.2.
H'm= 0,5 L/2 , undEl L este inducta.nt-a bobinei ~i I este curentul N1.re parcurge bobina. ln circuitele idealizate, care contin bobine ~i capacito.are, energia electrica nu se consuma. ci trece de la o forma electrica (JYP) l::t cea magnetica CW11 i). Ai.:em.aoea oQ.icuit.e i:;int circuitele osrifonte. filtrele elert.ricE', circuitele de adnpt.are, oircuitPle cuplnte etc. Caracteristir.ile elect.rice ale bobinelor depind de multi fodori. Apare o particularitate nP\ntilnita la rezistoare ~i capai;:itare ~i nnume: nu se f nbrlca bobine cu in
t
L
L
c
b
a
Fig. ii.1. Flirnbolul hohinrlor f!lrll miPz. a) proferat; b) Lo-lerat; r.) \'E'.r:h i.
l
a
b
c
Fig. 5.2. Simbolul bobiuolnr cu miez fo1·11· magnetic. ~) fJI'eferat; b) tolefat; C) ';edh1.
80
-------·----------------- - - -----·----
PRAC1'1CA El,ECTRONISTULUI
Yorn.,. prezenta~ In continuare prin,_ . • · ·. . i cif+leJ~ daPacttriSf.Lci e!e('.tri<>e, calculul ~i recoinundnl·i· pentm i·ealizat·oa boQipelor. ' I
i
PRINCIP AJ,EJ,E CAU.\CTERIS'flCI EJ,ECTillCE AI.. E ..BOBIXEJ,OR
- I nr!.urtanta, L - Pst•~ rnporl ul ,'f. Sfl mfi.soara in henr~· f JJ]. Se. utilizonzu ~i submultiplii: 1 mH = 10- 3 IJ, 1p.H = 10-1'H ~i 1 ml1 = 10-9 H. Tndurtaata depinde rle forma, diri1(>n~iunile · ~i numa1·ul de spire al bobinei; la bobinele cu m\Pz magnetic depinde ~i de permeabilitatea ma.gnetica el'ect.ivii a ~ezajui 1 Valoarea inductantei ma.i ~~~ wP~ta: de rrecventa c1e 1ucru - .ptjlt"1PD~ia ef~ctului pelicular, de temp,ratµr~ ...:. cart> produce dilatarea conquc¥,>ruJui bobinei, de limp .....,. de-a lungul caruio pot sa npara Mformari plastice (fifl ale conductorului, fie ale carcasei). Astfe], la stabiliren ntlorii inductantei contribuie multi,. parametr.i, din care m?ti;,· formulel~e calr,ul stnt aproximative, dar m.f preeizii sath~faciil onre. Ohtincrea valorii exacte a inductan1ei se face pr-in masuriH.ori ~i ajustliri succesive sau prin uut.ilizarea unor miezuri filr-tnte ce permit. reglnjul. - Factorul rle caUtate al bobinri, Q. Ca in orice circuit real, ~i in bobinn npar pierderi de ener~ie. Put.Pren de pi&rderi se clisip'(I pe o rezis1eliti'i eehivalenta do pierderi, R, f'onm•tu din rezistenta eledrica a cond 11ct orului bobinei, rPzistentn <'chintlent:i de pierderi in dielectricul ca.rcasei §i conducto-
l 00---•1--~o
I
;'
s
Fig. ii.3. Schema bol.Jinei.
AMA1'QR
r'~ ~.
~J eleclrfoii
eclii.valentli
a
rului, iar la llobine!P cu mif'z, de pirrderiln in matHrialul magnetic, toale considerate la frecnmta ~i temperatura de l11eru. Daci'i. bobinn PSlf\ ecranata, !lierderile c1·e~c prin· efect11f de pro'x imitate. Ai:;tf el, schema · ecJ1ivalenta a. ho bi nei nratli ca in figura 5.3. CantitatiY, factor11J ~le calitete al bobir>ri ef>te raportul dinLre put.erea. reactiva ~i puterea activii. disipata sub. forma de calclura, deci Q =
-
Capa~itatea
,!!!_I:_.
R proprie a
bobin~i,
C0 •
.
lntre · terminal~le .J-1' (figQll'a . Q_,3) .
·..·
apare o capacitate echivalenta rezultnt.ii din capacitntea dintre spirele bobinei. Capacitatea C0 produce rezonanta la frec.\;enta c~ 0 .= ifl/LC0 , se al'la in paralel ·cu eapacitatea de acord a circuituJui _oscilant, limitlnd fie fact.orul de acoperire al gamei, fie frecvon~a maxima: de Jucru etc.
BOBINE FARl MIEZ
ln · majorit.atea situntiilor bobinP)e miez sint de forma cilinrlr·ica, axind un strat sau mni multe straturi. Asemenca bobine sc folosesc de rPgulu in domenml undelor ulLrasc11rtf', undelor scurte sau Ja realizarea §OCUrilor
farii
de ra
ROBJNE
Caleolul. induttanpi bobioolor pe aer
eu
swat
110
I
'
'
Sehita bobinei est.P data tn figurn [1.lt. Diametrul mediu D, Jungimea, bobinajului l, posul p ~i diamel.ruJ conductorului d stnt date in centimPtri. Dncii ·bobitiajnl este fiicut s_pi~·ii ltni;ta spire, deci · ptuml este p = d,- iar Jungimea bobirtei l este: nini m1tre en diametr'ul bobinei D,' induetant·a este datll de· formula: · · ' \
•
,'
• • •
I •
'
0~1
~
• . '
•
: ,
n 2D ·
I
'
'
.
.
1i2 D.
L=
45
n·+)Oo_x_l
/LO /) ~ 1~0 ~ l_
fo1·rnuleJe
.
+
.P.~ -.
.
,
rt~ ..rnai sv~- t.r~buie mic~orata
dupa formula.: •
4·
.
..1al
•
.
1•
L' = L -6,28 nJ;>(~ 1 ··\I
.~· ..·~
fµHJ .. ·
Tn cazul bo.hinelor foarte .scu_rt.e, ct mf ·I <:::. D /2i ··rimluct.ari~a · ·se aftd' cu formula: .: l • I. I '• n 2D ' ·L = · .. ~,:-....,....;..--fµH].
unde :n ·este numarul de spire.
.,..._............
-
Daca tnfARUl'~a $! f~ce CU un pElS diferit. rle rf."ah1hd iiidu
·
L. . .=.. -··l·'-,-~·-(p.IU, ' . . --+0,44 D
Dar.A bobina A-rP luni;rimea l ·apro• ptf\M· de l"flZft b~~i- (-D/2-); -B&-apff~ ur·mut.oorea formnl.i.\: ·
I
I..
+ K2 )10-3 ; .
.
'
unde: L' ~ est~ i~ductania bobin~i cu pasul p:·K 1 ·_._ ~effoient ce depinde de ra.portul din.tre ~''metrul cond~cto rului d $i pasulp, $i 'este dbt tn'tttbl:!lul 5.1: K 2 - ooeficien~ ce depi~de de nuqiarul ,de. spire ·a1· 'bobinei, ~i este dtit tn ta~1ur s·.n. · Capacitaiea- ptoprie co se calcul~il oil f ormwa :; : ·
.~ 1
r ,
--+----·-e-· _._ . . l
Co= 0,87 D
Fig. 5.41. Schita hubinei-·cu un singur st.rat.
·1
a~g ch l!_ . d
[pF]. 1:'
Tabelt1l liJ
- ...... - - .
-d
...
Ki
-1,S
0..1.
p
- 0,2
-1
'
..
0,3
I I -fl,6
I
I 0,6 :I:
I
•
I o.9 '
·---'-,----o,oo. o.~ 0.4
-0,4
o.5
I -0,1 I
o. 7. ·. o.s
· o,s \ ! :
1
0,.1
0,6
Teltolnl W n
Ii:.=
I -4·1
I 6 · 8 ! ·JO' I ·20 "j- 40 ! 80 100' 1-o-1~r o.16 i~ID:2~-1-~22Jo.;-1-o:~j_-o:a-J--o:a21~lo.sr:
·. \
1 ,... 2
I
3
o
J
J
'.l'delal 6JII
r !
[_4J~-l-~-j _1_J1 _s_l_9_~~
·1
1.1
I
2.a
- - · - - - I- - - - ---· nr::!'
t'l1~·-_ _o__,4_4--''------1_,4_s~!__ vrn ; 2,-~9 ~
Cit.E'vn vn Jori a le fun('f,ifli nrg eh ·~ ~int
dn.tr In t.:=thrluJ fdlf.
0 formulit 1tproximat.ivn pentru valoArrn 1.·apncitt\tii ptoptii este: Co~ D[pF].
Ln bohinele de ~oe din domeniul
1.! {IS, frPC'\"E'llta de Jucru trebuie sa fie in orir.e c·az mni mica deett frecventa prbprie de rezonantii ,
(foS9-·2n ~LCo)·
Q:lpfWitntiEiil.' ,proprie va determina o · .· rh1'· . :; , • • 1 r€lf\.(;l~an~• q-pac1h~ra ... ·c--, care ~un· i'·"
Le~~a, Jntr-o
oa11roare
b,>-o m~surii.
t·a inductiva <•JL, earn tropuie
reactansa b!o-
cheze oomponenta de radiofrecvent.ft. Rt>comandtim efllr.u!nrea bobinelor de ~oc
Ul. 1S d11pa metoda: a) Se dflterminil diamotrul carcasei cu formula: D = 6,9 l/iff. [mm]. b) SP aflii numarul de spire r.u rPla. . n. = 128 t. ia.
j, i)-, un.d e: /, -
] ung1mea .
Aflf.im
1
2,m1 l _.~.77
diami:>trul
2,S9
s
8,69
tnfa~urarii,
D
=
=f.>,H!/2x0,-5 =G,9
mm, apoi se st.11bile~te numi'irul de spire n = 128 · · (2 :6,9) = 37 spire. Se vel'ifici'i dadi. l!D < 3; I-=--= :l7 ~< 0,5 = 18.5 mm, I ID = ·18,[1 :6,!l -,- 2,6; (2.G < 3). Dar.i'i bobinP]Cl \"Or fi er.r:rnnte.
ntHnci inrluctant.a L sn vn
mie~ora.
Jn.
dudanta bohinei erranate, LP, cu un ecran C'ilindric este data de formula:
L~ = L ( 1 -
{:-f x ( 1 -
;,~-r
,
uncle: L - irn;luctant·R bobinei fara er.ran; D = obinei; . /).,
Oe
{)
ll'ig. 5.5. Schi\a bc;ibinei er.ranat.e.
ditnf..'ft~iuni t1)1'11·~lor
aJP. Mrca!JeJM
~i
'
1.·rmduc-.
uxiRH'i. rP.)atiit: n~ ---
II~
JJinmetntl IJ
IJ1 -"""Z
-
-
•
L2
nnci rlotim t!l.i modifi<'.l'im va.lonrPa indnntnntd ctmosl"ut.P, Lit eu n11miil'lll df\ 11pire n 1, 1nt.r-o nltn inrtuctant.l1 dfl valonre L 1, at.nncii numarul tie spire II~ = nrf;,2/IJ,. Ind~wt:mt-a unPi bobine t.oroidale pr t\flf (fi~u.ra f>.6) est.e da.M •IA l'ormuJa; L = &,28 n:?(J) - ·V .D~ =-ti2)10""3 {[lH], ondr.:. TJ. r=: diametnu t.nrului (luat. inl r·~
I
... J'~!l~-- 1
1
I
I
101·~~,,--~ ~
Va.lnnrea
I~i~1
I 1
eol llO
100
--~--
I
200
AOO
I
~
Caleulul hobinelor pe aer
cu mai multe straturi Din punctnl de verlere almndulni de n conductnrului; bobinl'I•' cm rnai multe st.raturi pot. fi rf'nlfaat.~
tnfa~umre
in mAi mn]t.e vnriant.r, cutti :n fi:
in fa,;ture, funcl· d~ eo~, tmifersnl, Mregulat. (sau vrM), sint. anle~i ct.t:.
In prez~nt bobine)e reaJizate cu lnfii~urm·ea neregulat.n !'1nt cE>le mri rlii~pindit.P.. lnductant~ hohin('i <'l.1 mni mult~ strattn'i (f~e 5. 7) sP. caleu.leazu cm formula: 00 l . ,Sn2[)""" :t= 3D·+~9a +~tOb [r;1illl,
'1.
Fig., 5.6. Bobina toroidalA..
Din. rela1'W•'.\talabile pentru hobinele eu un singur stil'at reztJlti ~ pentl"U a se- :mari valoerea induotQn~ei trebuie mirit atit numlrul spirelor, cit si diametrul bobinei. AmbeJe mijJoa~e stnt lirnitate, a,stfel incit valoarea inductantei bobinelor eu un strat pe aer nu depa~efte, de regula, 200 µ.H. In fu:tmtie ·de · diemetrul earoHei D, se recomandii valori limita a inductan~ei peate care e11te nece.ser a se trece la hobine· cu mai multe stl'&turi (ta..
und": e; b 9i D se dau in [~ml. ·Cttld vttJattree: inductant-ai nece11f\t'e ~Ei m&t'fj, se· practice rMliZa.f'ea mai multo;·bbbi'rte en tnfi\s,urari Mt'eguJttte, dispuse tn me:i mttlti f?lllP\.i. Lt\ bobi• nele reRlizat.e in J.raleli capacii-at.ea proprie este mai mica, dectt a \mei bo.bine simple, Ja aceea~i ''BJoare a
belul 5.lV).
In conoluzie, pentru ob~inerea unot velari :mai mari a induetan~ei se realizealdi bobJne·cu mai multe stratnri pe aer l!iMI se utili~eaza miezurile de f eritA.
Fi«. 5.7. Bobiha. cu mai multe straturi.
PRAC'.flCA ELECTRO!YlSTULUI AMA1DR
magneticii B. Raportul dint.re i'nduclfo rna.gnetica B ~i intensitatE:'a dmpului magnetic II est.e permeabilitnfPt\ mngneticA absoluta µ0 :
I.
µ0
I
a
r ...
.
0
Fig. 5.S. Bobina· cu mai mlllte straturi, cu trei gale~i.
inductantei. In figm'll 5.8 prezentam schita unei bobine cu IDBi multe stra· turi realizsta cu trei gaJe_t.i.
=
B
-·--([henry/m; H/m]• H
Permeabilitates absolute. este o carl\cteristicii s fieciirui materfol. Pentru vid (aer) !Lou= 4n:i0-' H/m. - Permeabilitatea ini[.iald, !Li, este valoares limita a permeabilitat-ii mPterialului magnetic in origiilee. primei curbe de .magnetizare (B = f(H})
1 1. B l'oo H-0 H.
""' = -,- µii - - •
unde: µ 011 BUQm. (}U l\flEZ 1'IA.GNETIO Concentrvea liniilor clmpului magnetic 1~ imaterialele f eromagnetice are ca rezultat c'l'~~terea fluxului magnetic. Prin urm~re, la acela§i diametrY. (sec~i une ), faductania bo}linei cu miez magnetic va. Ci mai m~1·e decit inductanta unei bobine pe aer. Cantitativ aceasta se exprimi .prin rela\ia: . ,
L
= !LapLo,
uncle: L 0 - este inductanta bobinei .pe .aer, C8.ra miE·z; L - este inductanta bobinei cu miezul magnetic.; µaP permeabilitatea mag:netica spaTenta (µap = L/Lo)· Pnramet1!ti ·cara.ctPNLici ni mat.P1·ialelor ~agnetroe moi sint_ p1·ezentati r' ..•.• tna1 JOa: · · -""'-Pf>1'meabilitate.a absoluta, IJ·:i· ~fa t.erialul magnetic introdus tntr-1111 cimp magnPtic cu intensitntea H Ya concentra Jiniile de cimp, c1·eind o indue\ie
permeebilitatea absolutii a ·vidu1tii; H - int-ensitate-a ~mtp11lui magnetic alternativ [A/m]; . B - i.JJduc~ja· m.agneticii [Wb/ni2 s~u T].· - Perrn.eabilitatea aparentd, IJ.ap· Dacii introducem un miez magqetic in iiiteriorul unei hobine, inductanta se Ya modiiiea din cauza coricentrarii liniilor de ctmp.:( c1·e1jta flux.UI magnetic). RaportuJ dintre inductan~a cu-miez ,a bobinei l}i valourea inductantei•.fara miez (pe aer) . se nume,te permeabili..
tate magnetic& aparenta: ' L
1'4P = -·· Lo ,PermeaoiJitatea sparentli evalueaza eontribu\.ia materialului magnetic la valm1rea inducta:n\ei. Ea nu este egala ou pemleabilitatea. ef ectivii (!'er)· decit in anu mite dislributii ale cimpului magnetic (cum ar fi in cazul torului). - lndu.ctanta specified, A 1• (sau factorul de induct._an~a). 0 bobinii realizatii pc miezu:l magnetic uonsiderat
J;\OBINf!
factorul relatiVi·~e.pier,deri ca .raport-ul dintre tg a..~i permaahilitatea initial& !Li (Is o anumita f recventa). '
are induct.ant.a proportionala cu patratnl numarului de spire (1i2 ) ~i un fRctor ce depinde de caraeteristicile ma~ne tice ale miezului (AL)· DRCa bobina are o singurii i;pirii, factorul de in ductanta este egal chiar cu inductan\.a bobinei:
- !~~''?~ul fl~ •. ~~'!'p~raturd al permPalnllf..afU. V1tr1nf.Jl\l , permt>abiJit:afii mngn~twe
de relatia:
AL=-~ [nH/spira2].
TK
1
0
- - == -
n
&H. ''~
AT
!Li
De exemplu, · dac11 un miPz rnagnetfo are AL= 700. (nH/sp 2) rezult.ii pentru o bobina cu o spire o inductl\nta L = iOO n H, pentru n = 10 !i1pirf· L = = 700x102 = 700~ nH = 70 ii.H etc. - Factor11l de pi,,rderi, t.g a ~i factorzrl de .cali~ate, Q. in miPzul mRgnetic apar pierderi produse dP. curen1ii turbionari, prin histerezi11uJ magnetic ~i alt.e pierderi in masa mieznlui {pierderi reziduale). Aceste pierderi stnt evf.luate tn puterea de pierderi produsa tn rezistenta echivalenta de pierderi, Se definesc: f actorul de caiitate, Q, §i tangenta unghiului de pierderi, t.g8:
-
•
1
1 ·
= +-::-[10- 6/°C] sau
'
µ.1 I
[pp°'/Cl9, ' unde: TK -·e.ste ·ooefi'C'ientul de t.PntpPrfllurA: · Ap. :- v~rj~tja permeabilitatii mA.~fltliC'e; ;aif. - ''1trin.iia de temperatura; !Li ':_ permeabilitate·~ initiala. A.ceasta c,\rnctel'iRti'cA< A11ie importantii. la analiza· st11tbilitlitii inrlur.t.rlnt~i, en1ntual a frec:!venfei· circuitului oscilant LC.
r.,,.
Q = __!:_= ~~-. r.,,
tga
1cu t.emperatura este data
Jn acest caz, unghiul 3 este rlefau1jul dintre induct.ia magnetica B ~i cimpul magnetic JI. Se obi~nuie~tc a prezenta
- 1'oleranta facto~ului de inductan(ti, AL• est.e abat.eretJ, 'p~rtniJi \.a ·valorii AL exprimata in procente. l\liezurile magnetioe utiiizRt.e in prezent stnt. real.izate.;din ft>rite magnetice moi. Principalele cara,cteristici ale ferit.elor moi care se pr·oduc tn f.ara (la lntreprinrlerea de ferite l~rziceni; 1.C.S.l.T.E. - Bueuroi;;ti) .etnt prezentate in tabelcle 5.V ti 5.VI:
A) Ferite moi tip ELFERIT A ,.Tallelol L\'
•,I
Permeabilitatea initillll, it;±20% Domenlul do trcovente: f,mio lkHz] f mas [kHz]
600 .. 200 11100
1200 1 1500 ! 1 1 100 100 ··
41
Faotor relatlv 4le pierderi• tg 8/µ1[10-•1 F:w torul de temperaturi al
'l'l{/v.i [ppm/•O),
<~2/GO
"c
.__•_1n_u._1_-_20_._••_+_ao_i·_o____"'"'l_ _
<10
I I
<41/20
1500 l 100 <8/i!O
2200 1 100 ·, <5/20
2200 I ·. 100
2200 1, 100
2800 l ··1·00
<1/.8
<1/8
<4./1&
I
-~-t~~ _ ~1.3..l~:-~... 1,r.i -~ L~~~.,. ~(o.s ... 1,&)
,
I .. ,,,. B)
GT ...
i"
t
__ ... ._. ., ..
-
- -·
I
F~ritt' mt.Ii f.ip ELFEffl"r D. E ~j F (pent.ru boii111.1 'dCI tattiofrer.vP.nt.n)
.·, 'lalltlal &. VI
I" . '. I
Col
o~
I
;Os
j-;;:-rme:ibiJltoten l11ltfalll, 1Lj~~Q%
I
II
'
Dompnlul dP f!'ee'I'. f min fltH7.) f mnx [:l!Hzl
•"n.eror rnlntiv de plefllerl: I .,. 8Jjl.i(i4••J Jo. INnV. (l1Jf7.j $'aetGiii I dn tr.mperatlll'S al • ~f TK/ 11.1fppm/"C], ' IDtH
I
I -40° ..• +so•c I
,,,
D,
eii
80
150
llllO
900
<60:1.
<~I
.o. I
sol&ojeo
2:: !
1: I: Ic!
!
di
1&0
100
llO
<80
-
I
l
I
IJ,
I>.
I
12
<10
! rI l .... I ... I
D,
120
I
I
~,s
<110 1,15
<:201<161
<10
10
I
I •• I '· I ~!
'llOli
200
u
0,5 6
0,5
~,&
5
IS
tll)
<46
1
1
'J
JO
<2
o.s j 10
I
<4,IS
di
70
Din materinle.le pre.zentato tn aoe11t.n tab.el~ &e prod1w miezuri pentru bobinP i::i1b mai mull.ff fo"Pmf' oenattuctive. Fiernr·P. t.ip At'e un anumit r:.rJd: prl:'iP.nUlm mai jos
(\i~
un exf\mplo:
·
- hlir;;u.ri eilittdrirr - codifit'Rr~: ~ 3 x :12 Os
I !
~ tMliaen1t\ din met.eriale)e: Aa. /Is, Dti it••· F., ·
j
-1,
I
1~-m1Jt.eri1tl
-.-
·--~----·
-
h~ni;t'tll'lf' [mm]
-- · - - - --d.JC• m~t~·u
. ' - hp
1Wi'f':;11ri t:"ill'ridfirr fflrtr1lt• -·· ~·ndifkare: CF l\H
[~nm J
1:,1h111frt('
0.6 F,1 ., . · · OlOf PrinJ 1 pas l'ilPt I mm I j · rlij\mrt.rul fitetnlni (mm] · tip cHh1dti<· fif Ptat.
~I' i'Ntlizi.irtdi dfo Yn:itPti!l4PJE<:
..,
.4a, D4 , F.a
;it.
1.-
"
- .ilie:.uri tuh11laN· - 1,•oclifi1.,a1"1:>: TB 2,6 >( '1,2 x f:,,:, A3 SP reAlizPrizil din mat•?l'ialele: -·matf·riat 1 ~4'~· . A4. D~. ba, 1>.,,. F.a , lung1mfl [mm] dinrn1~trul int1>1·im· f mm] 1 dinmetrul e.-;:tnior [mmJ 1 tip t ubu ln1·
--.- -r- , -.
T '.·
- Mi~;~nri torr1idafr din. fttrite - oor.Hficarf:!: T 7 x 4 >: 2 F 4 8e 1·e11li1.Pn11' din mnt.erialelP: ·i--mAtPriru .41. A •. -4.4, A 6• Ast. 451. De D;. D~. F, ·· tai.ilHmea (mm) i dinmetr·ul intP.rlnr (mm) diametrul exterior (mm)
-,.- -, I
tip \\Q1'0id&l
;
....
''
- MiPzu;i tip fJald di'fl feritd -· oodilicate: 0 22x,1.8 As 250 A St'! rl1alizeaflA din· materiaJeJe: -- T - -I --1 T-tnleranii\ A 1• Ai. As. A11. A 5t. A 81 valonrea A·i. I material tnnltime [mm] dia1ft8t,rnt.exterift [mm) tip oaln •
Toler~nta
I
A.~
Ae prezinti1 literal: ±3% - A; ±5% -.. J; :tt1Q% - K; (+30%, -2l1%) R. .. ·. .) I . , Peptru ·miezurile tip onJii se procluc carcase run mase plastiit~, clir" •i elo
etnt · ·~odjfi~at~: CAR O 22 x 13 1 _ '
·
; . ··
Tl
- - - , - 1-nnmftr ffo galP!i
dimenshmiJe ~ior.uJui pmit.ru miez oaJa
' -.
,.
'---------cnroaflii Bncnre~.i .p
ha r.c.S~l.T.:E. -
I.F.-
Urzief'!ni AA prnttuc miezuri tip onlii din Mritil cu A 1~ 1ntre (100 ... 7600) nff /~p 2 , din mnteriale ELFERIT ·tip A,, 'Aa, A5 , Ai;t· ·- Barr. din:· feritd pen.tru antPne.
Sfr\t realizat"" tn trei variante eonatruc· tivri_:
010 x 140; UM,U$; mnt.1•rial D,,; [.Lap =- 11; Q > 200 ('l \·lfiz) b) CnnPlnfP.: 0 -to l~f.I: r:i\J,l:frt mHLe1·i'il A 1 ; [l.o.JJ = 10; ::oo (0,H MH7.) c) Ph\te• 110 x 20 x 4; UM,'' UL; material E~; "t"'or.i ~,-= -10,f.1; Q > 2110
ci,,~ .. l\Ulz) ·55 14 >) It; l.TM, CL; mnterirtl £ 11 ; " n) CUindrice·: 010 x 18Cl; UM,UL; [.1.ap = 12; Q > 200 {1,r.i MHz) · ma.t~fra1 i\.; t-+(lv=15.;Q>420.(o,ttM1-1t) , ''"11 - .Mir.:wri1 tlt doua orificii -~i t~u .ya$e ori/icii lip: oiJiJJdric· - codificara C60 6 iX 10 Aa ·1:....__mat.e.rif1l -....--.-1nA}tim~a [mm]
'x
II
j
I
diarnet.rul [mm]
..__ _ _.._....,·,... cilin~J'ic
~u
6 erifjqii
·1·.
ptii>mJi - '.m9~ficare P 60 4,2 fl: 1-0 A6 . .I .'-..
·
"'
( 2_·f~,--I
1·----1nnltimen -,~---maMf'ial [ttnn.J
Jlit·h'nM (mm] 6 ori. fic-li en _, :..,,•-•:'IWIO'""'I,._•~·_ ,,,...,-.{ (cu 2 orificii) ---fr.iiltti• de pi'iBlb!
.l-----·-· ~'-'· l'ettJl!!!~~A din mnM'f!il\)e1t:
·.Jlt, Ali,
D~,
{),.
88
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
+
+
Se mai produo miezuri E I, E pentru transformatoare de impuJsuri,•convertoare cc-ca, tra.fe handa larga, trafo linii tv etc.
+ E, U + U
Bobine de joasi frecvenll In domeniul frecvente1or joase cuprins lntre citeva zeci de [Hz] ~i zeci de [kHz], care include ~i banda audiofrecven~elor (30 ... 15 000) Hz, bohine]e se realizeaza cu miezuri tip oala de feritii. Ca.Jculul inductantei este simplu: cunoscindu-se inductan~a specifica AL, care este marcata pe corpuJ oalei de f eritii se aflii numarul de spire pentru obtinerea inductantei necesare: n 2 = L
-=-· AL Alegerea tipului de miez so face de la caz la caz, in funqie de conditiile pe care trebuie sa le tndeplineasca bobina, astfel: - frec11enJa de lucru - afltndu-se tipul · materialului magnetic. La stabilirea definitiva a tipului materialului magnetic se vor analiza pierderile pentru aprecierea Q-ului, factoruJ de temperature al permeahilita ~ii pentru aprecierea stahi'l:itA.ti cu temperatura. - inductan/a specifica, AL se alege tn functie de L, dar ~i tinindu-se seama de diametrul strmei, care influenteaza semnificativ Q-uJ hobinei. Pentru obtinerea unei inductan~e de 100 mll lll un miez dat (0 18 x 14) §i AL ales= = 100 stnt necesare 1 000 spfre. Spatiul destinat hobinajuJui fiind limitat de dimensiunile miezului ~i al carcasei, este necesar sa alegem sirma de bobinaj
de diametru foe.rte mic. In acesti caz rezistenta tnfa~urarii cre~te 'i Q-ul scade. Solutia de ameliorare este alegerea unui miez cu AL mai mare sau cu dimensiuni mai mari. 0 problema deosehit de importantll. este alegerea unor circuite astfel ca 1nfi1~urarea bobinei sa fie parcursa. de o componenta de curent continuu cit mai mica. La curenti mai mari (lste necesar !ia se aleaga miezuri cu intref i'er mai mare, care vor avea AL mai mic. In cataJoagele de miezuri se precizeaza intrefierul la fiecare miez tip oaJa. Miirimea intrefierului influenteaza considerabil stabilitatea inductau~ei f ata de v.ariatiile temperaturii. La intrefier mare (deci AL mic) stabilitatea este buna, Ja intrefier mic (AL mare) stabilitatea inductantei scade. - slabilitatea inductanJei este conditionata ~j de f actorul de tempera.tura al permeabilitatii. La cre~terea temperaturii vaJoarea inductantei se mare~te. Variatiile inductantei vor fi cu atit mai semnificative cu clt factorul de temperatura al permeabilitatii !ii modificarea temperaturii stnt mai mari. La realize.rea · circuitelor aco,rdate la oscilatoare LC filtre etc., hobinelor cu oale de f erite Ii se vor asocia capacitoare cu polistiren (stiroflex), care au coeficient de temperatura negativ. Se poate astf el compensa aproape ln intregime variatiile inductantei cu temperatura, urmarea fiind o excelentii stu.biJitate a frecventei de acord. Valoarea inductantei care se realizeazii cu oala de ferita, calculatii cu formula de mai sus, este afectatli de toleranta inductantei specifice, care se da ln procente. Majori~tea ansa.mhlurilor de
BOBINE
bobine cu oaJa de ferita au micz filetat de reglaj, cu ajutorul oaruia se poate ajm:ta (ctteva procente) valoarea inductantei. Ca tn cazul majoritatii problemelor tehnice, aJegerea tipului de oalii pentru bobine este o problema de analiza ~i de compromis in scopttl obtinerii solutiei optime. Slot si'tuatii des tntJJnite tn prnct.ica amatorului electronist, dnd cara.ct.eristicile miezului de ferita nu stnt cunoscute (marcajut §ters). Pentru 8.fJar·ea AL se realizeaza pe carcasa miezului o bobina cu 10 spire, se mlisoara inductanta L, rezulttnd. AL= = LiiOO [nII/sp 2]. Pcntru asamblurea ~i fix area tn montaj a oalelor de f erita se recomandii utilizarea ansamblurilor de fixare prod use de f ahricant. La bobinele din mtrele electrice, oscilatoare etc., uncle este necesara o foarte bunii stal>ilitate a frecventei, dupa definitiva~ea reglajelor, se recoma~da ril>'idizarea miezului (celor doui p!J1i al~·-~alei de ferid.) prin Iipirea cu daJ. dit sal.1 epoxi. J-'ipirea se va face Cll miezurile asamblate (suprapuse) numai'' pe cercul exterior planului de contact al acestora. Trebnie meniionat ca dupii lipire nrl,ezurile de ferita nu se mai pot desface, deci atentiel Se recomandii ca dupii efectual'ea bobinei pe carcasii, spirele acesLeia sii fie rnai hine fixate cu un matisaj din a~a ·de cu.sut impregnata in ceara. Cu acest pro~edeu se elimina pos1bilitatea modificarii pozitiei spirelor din ultimele straturi ale bohinei. ~i o ultima recorha'ndare: la rea1izarea bobinajuJui se va pustra o .~higiena" perfecta a strmei de bobinaj ti a mtinilor. 1
Bobine de radiofreevenfl Valoarea inductantei necesare se calculeaza de la caz la caz, tn functie de circuitul unde este necesarii hobina. - Inductanta d1o circuitul oscilant: 4 _ [µ.H] L = 2,53 x 1~_ f2[MHz] x C[pF] - In cazul circuitelor oscilante de int1·are (de semnal) din receptoare, C este capacitatea minima a capacitorului va:riabil plus Ci\j>acilatea parazitii a montajului, if\J' f est.a frecvcn~a ma:ximii .a gamei de recepne. - Pentru ob~inerea unei iwpedan~e de sarcina Zo la a!llplil'icntoarele de radiofrecventa se utilizeazli cfrcuit ul oscilant deriv.atie la rezonan~il; in acest caz inductan\a este:
.
Zo. 6>oQ
L= Z 0Cr=--• unde:
Q= ~
-
factoruJ de calitate
B fiind banda de trecere a circuitului oscilan\, fo - frecvenia de rezonanta, r - rezistenta echivalenta serie de pierd~ri.
- Inductanta. necesara pentru bobina §Oculni de RF rezu1t8 din condi~ia.:
ZfflO unde: ~t>cului
cu
;;ii
(10 ..•. 20)Z,
Z,oe = 6>oL'!oe este reactanta 'i Z este impedan\a.ln paralel
~ocul;
daca este un circuit oscilant,
Z = L/Cr. Se obtine: Lfac = (10 ... 20)Z. . 2Ttfo
Dupa ce s-a stabilit valoarea inductantei L i:;e trece 1~ calcu]ul bobinei. Pentru bobinele pe aer am prezen-
•
PRACTfCA ELECTRONISTULUI AMATM .
tat formu)eJe d-e oaJout etud. se fo]u~c .QPAi®. cu im~~°"r;, qin f~:rjt!l, in-
.
{J~~j:l\l~~ e~ . 4~t4 ~le.; ,r~~~iij,: . ~
;
•
d
.
.
.
.
.
Do ex:emplu, pent1•u o induot.a.nta ~, µH realizata pe G cal'casii. de Fl···-TV cu d11t.ule iiin ,:etxemplul de mai su:; rezullii. numiirul de spine:
Lx -
. 11 -:- l-'ap~u· unde: ILaP ~ :per.meabilitatea aparenLl a miez~l'1i magnetio; L 0 = inductanta l>obinei firli miez - pe aer. P,acit se ounoa§te !Lapi se calculeaza oumirul de spire n. 0 al bobinei de in-
ductantii L 0 pe aer, cu formulele cunescute, apoi numarul de spire n. al bobinei ~~ Cind valoarea permeabilitaiii E!-Parente nu se eunoa,te, ea se poate afla masurind inductan~a L 0 pe aer Iii apoi L cu miezul magnetic introdus, la aceea~i bobin4. Pentru 'realizarea practica a bobinelor de RF~ rHpQJQa.µcHi~ t'olosirea bobinelor din filtruJ de Fl° al televizoarelor. Aceste bobine aµ miezul de fGriUi eu ~aP = 1,8 ... 2,~. fit s~ gi1Wic W cpffiert· D~m qiteva exep.lJlle q~ iUQl}C~,P,~~ r~~l~~~te
pe care~e ~i Ii}iez fl..,.... TV cale comQna :'
~jn nJ~1·ul .
.
.
=
n=10 spil'e. d=0,3 mm. L,i.,,.=0,64 µ,Ji n = 10 spire. d. = o:a mm, i~.i<': = i.41 µ.ff, !J.ap=1,41.:'f>~64==1t2 n=4 spire, d=0,35 mu1, Lau=0,11 ri.H
= 0,35
n = 4 spire,
d
=0,00 ii.H,
!J.ai>
In
mm, Lmiez = = t,8•1
= 6,26r-0,11
general, cuno11dnd- nu~r~I de spire n f}i inducta nta L a ll'Jej poP,!pe, pentru o alta valoare a inductaniei, L.'C (renliz11~ pe aceeq~i carcn.sii ~i miez), este nc~ar un numi.ir de spire:
. Ip E!-fura mieiµ!•ilor tip b~a cilindricii (cu sau fii1·a t"ilet), pentru bobinele de RF se prod11c ~i miezuri cu ctmp biQ])is tip oala 'de feritij, mosor plus. ~ala filetatii ~i toroidale. Miezurile mosor plus oala fileta.tii se utilizeazti 1n ansam.blurile d~ FI-MA-455 kHz. :fl-1\IF --10,7 Mffi, FI - sunet TV"" 6,5 MHz f}i la bobinele circuitelor de semnal fii oscilator ]()cal din gaJDele UL-U).-i. Citeva date c(lrac.ieristice ~i marc~jul · acestor bobine tipizate, falwicate in taJ•ii (la Uzinele ~le~tronica ~i T~hnotoµ) shlt prezent4te in figurile 5.9 ~i 5.10. Penirl,I reafi~area ~Ocl.frilpr ~F. a .transformatoajelor de adaptare ~i simet1·izal'e, ~rafo hn.puls1;1ri se folosesc miezuri din ferjta cu 2 sau 6 orit'icii 'i miezu1'i t,oro~~~le. pen~1·u .Qo~in~rea mie~uriJor
~9!'Picl~Je !I~ l'~!;IQID~J!4t uti)i,~rea l.Jnui Qilip9zi~jv $impJu .reEiHzat' d~pa. · iichita din flgtJ.ra 5.U. Pi~sa. se realizeaza din sirrn.4 de ot.el sau alami'i cu diametruJ de 0,8... 1 mm. Se ,.incarcii" piesa. cu iih·ma de bo})in~j ~i se exec11tl infa9urar.ea.. Peµtru bobinarea unor toruri
cu diQ.pietre interioal'e mai mfoi nu mai
est.e necfisarii. o asemenea
pies~.
1n
dameniul UUS i:.e pot reajii;a inductan1c chiar JlC! cabJah1l iq1prlm~t. J!\•rnw. aeebl-01'\l llOijl C fj SJ>ll'alQ. Sfl,U {H1.tr4ta (t4gurr& ~. l;J).
Vtthne,. jµgvc·
Mitff~~~~~~~····
.. ·····-···-
... _ _ ......._..
•
•ritH+ b
i..a...-.
d·
--- -------·---- - - - - - - - - Qap~~tatel {, I I f!t:hQt1Ja dcctricrJ qcortl ' j [tJ.l/) [9tre)
'
t1
1
1 nF
1 nF
Iii• I-· ff
lJO Pf,t ?9 . fO!!-U I:
00 : galbon
Nola: Q > 70 6L = :t:7%
1-1-;
i
0 = 0,0!•
nF
..
Ji
n\;
100
(e1wm faolat
n(Ji 6
cu poliureta.n)
! vcrde
·.-I----
3~4 ip.f
2q
I
I
.,----.
.-·-
i-to pF
I
·-· ..\'If"
. ;"
3~4 ~i
2A
b
.1
6
...
i70 pF
~
'
I i
I140 pF -
I
Fig. 5.9 . .-\nsamblu tipizal. di! bobine
tipiza.t
ue bp~ina
iimiiai ])p})j11eJor ~pirale este formula: ·
UL·U.\l {b).
data 4e unde:
+2 Rine ,,,.,,,.e r"'!la
- R __, = l!!L m-
~-
~
01e·
die, in [mm]; j~~· p~ntru bobineh~
patrate:
- l"'e"
I~·+ l~nt
·"'+ ··
,1
el
~
ii'
~,Si ~
14/'"ii 'ii.
este lat111·4 medie,
- - - - - - - - - - · ··--·---· - - - - ----··-------
2 ..
PRACTICA .ELECTRONISTULUI AMATOR
----------··---Schei/la e1cclnca
-···-----------
Q
C
~
I
11111 "· 11 nl .i
-----------'------'-1___1~,~~-----"'I_i_''_ca_~___ ,
"j G 'j·
lo
oS
-r ~ 1 lo'
o1
3
o4
• o.f
ol
"'J'l!'CM-~-ol-'t!J-i:r.~t.r..J..3j(.f 21
80
I
dunga albft d11ngii. Yerde _ _ _ _ I__ 2:!.iJ~I
I
80
160 pl•' 1Hfl pf
·1·--;-1ouii.-pu1;c-·t~-n-e.,-!!Til-•
! ,.
0:
0
douf1, puncte albe
Ii
"
JGI . ' PF - . 221J pl<'
,~ 1
·-·---·-dona pru1cte verzi
80
'5
to
d11 ngf1 alba dung:i. verde dungii. neagrii.
-1
lb(J µI•'·
3:1 pF
I
1
_
dungi\ albii-
4 7 pl•' 68 pl<'
dun!!a verde dunga neagri
----1------ ----------80
trei
pWl~te
ncgre
l20 pF 150 pl~ 18\l p1''
dunga alba
60
220 pF
doui't pnnete negre, unul ~lb
70
82 pF
I dunga verde dungii neagri!. ----------1----------
------
trei puncte verzi
______
_______
..:..
.;....:.
ig. 5.10. Ansambl~-!:!~~~a_t _de bobine Fl-10,7 MHz. Rini - lint sau a = lezt ---2 2 estP, 13~imea medie a bobinei tn [mm]. - n este numaruJ de spire. I ndnctanta unei benzi conductoare dP lungime D. lat.ime b ~i ~011ime c, toate io [cm], esLe data de t'ormuJa:
- a=
ig. 5.11. pi,spozitiv P,~ltra r.ealizarea bobielor toroidale.
L
=
RP.Tl -
2D
0,002 D (606 lg--+
b+c
+ 0,22 b ~ c)[µ.H]. a
, .
I
•..
b
ig. 5.J 2. Bobine realizat~ pe circuit impri1at: a) formil de spirali!., b) foruill p!l.tratA.
Dace inductanta se realizeaza dintr-o banda de cireuit imprimat de
93
Jungimea D, Iliiimea b, §i gr.os~e-.. pliicii imprimate este . /,., atunQi: ·
L = 197 5 D In {1 I
+ -6b/h • 2~ [1 +
+ 0,27 tg h(~;})]}[nH].
u... JOJ/z
a
2
Asemenea inductante sint semnificala frecven\ele din benzile FF ~i lJ iF. lndnctanta unui conductor cu lungimea de 1 mm ~i diametrul de 0,3 mm este de 1 nH. 0 asemenea inductanlii af1ata in emitoml un\1i tl'anzisio1' amplificator de t.TlF p1·orl11t·t· o piurdere de circa 10% din ci~tigul etajului. t i ve
Antene de feritl
In receptonrele tranzistoriznte, rircuitul osciJant de intrare este reAJizat pe o hara de ferita, care constituie anten& de recPpt.ie. Antenele de feritli au o directivitate. pronuntata, proprietnte care le fa.c prefera.te a.ltor ti]iuri de antene. lnductania ante'Mlor de .feritlt se calcmlea1ia, ca tn· cazul cfrcuit.elor oscilante de. acoFd, cu · formota: 25~ x 10'1
L
=.--·-~[·µ.ll] ·r.~ c· .. .. '. ~;,,,,J;
-,,,,,.
Unde: fmn:a - P.Sfe frt~CYf'ritn ffiltXllllU d.C l'ecep\ie din. gama.'·111 [\1117.j ' C,,.in .- esf~ . ca}rndtat.
Fig. 5.13. l\Ietode ~imple ,de m;isurure a inducl.antoi: n) ·mP.toda voit-ampl;1·1i11:Uicl1, b) meteda fezoaun\ei.
aePstoia de-a lunguJ barei
'·
1Jlcis1mtre.a inductim/ri hobinolnr se poate face in nuii multe modurL RezuJ tnt.H Util" precizie se ob~i n aiud, se l1lilizeaza punp. de .. imludnu~e snu (J- nwtre, apar·ate du Jaboral r•r. In lipK11 'l1ePst.ura sB pnL fnlnsi mPtnrlr de nlli!'t!l'ii, Cf\l'C
llll
II flf•('ii:jzjp
!lllf'icil'll(a.
In cmml imluet nntPlr1.~ mnri. /, ;;;., 10rnH ~i cu Q > 10, se pnate utilizn niei'oda
voltanipermetricil (figtir·n 5.13 a). In•. ductnn~a este ·dntii ·de formula: L
= - u- =
u . --· - .
=
0 altii metoda 314 x J · e$t-#· ce~ a rezpmmtei (figura 5.13,,h). . Se couectcuza iuducla.n~a nouu1u>s'.' cut.a. L.'t• i11tr-un cir·euit oi>cilant., CL.r:., de.dn1.\i11 (sau sPrie) ~i se cite~te de pe 1wnla ·~f'1_11wah11·uJui f're1'.nm\a de rczollft.ntt"i fn· Rezoniurtn sn· pune tit evi-· 1le11la· l'U un voltm(•t.ru elec:Lro11ic sau u:;cilQscop de RP. P1·1~.:izia ma1mrii.rii.. P:;le \'iciati1 de l.tt,t.pacit.ii~il~ p~·oprii ale sorideJl1i• \·o!LmeLrului st1ti osciioscnpuhii, l'rtl'C~ trel)_uj~ luq_te in calculuJ induetan~ei. _ _ Un 1.1pnrat.. ~e m;'11mrii care asiguri'i o buna: .pr<•d?jP. ri miisurii1·il intlu~l.l!nt,ei · este unclntnt>lrul en al)sorbtie numit in Jiteralui·ii grid-dip-met ru ('\:ezi~'i capitolul ,,"l"ehnfoa maiiurtil'ilor eleo2rcfI
Lrice}.
TRANSFOBMATOARE ;DE RETEA , tng. lttE ltUltliSCU fiz. ..\LEXANDllU MAUCULESVU Trunsformatoa1·ele si11t apa1·ate bazate pe fenomenul intlucpei el~cLron1ag ntiLicc, construjte cu destinatia de .. ~ preJua energie electrioa sub o teusiune U 1 ~i eu intensitatea / 1: ~i a 0 red a sub tensiunea U 2 la cu1•entul 1 2 • Energia prelt1atlt. din circuital primm· se re~ii.se§te tn circuitul secundar iu propor~ie cle 80-90%, diferenta de l0--20% · fiind ,,pierduta" sub fo1·m~ de ciU
egal cu ruporl.ul dinil'e len:.;iunile respective U1 ~i U2: Ni · U1 . .. - r---
~2
=-U2
Daci'i am nciglija pierde1·ile de ene1·gie din transformator, i·aportul clintre curentul in pl'imar i~ ceJ din ~ecundar a.r fi egal cu inversul i•aportului de transformare; in praclica insli ace.ste pierderi nu pot fi neglijate, astfeJ di egalitatea este doar aproximativa:
U1 U2
_._
doua infa~W'ari : primara ~i secundarli.
. / ..
~--!..
11
Randamentul transform11tnrului depinde de Humero~i factori, pt-intre care se numiirA calitatea ~i geometda miezului utiJizat (vezi tabele 2.V) forms ~i dimensiunile tnfiii;uMrilor, e,liametrul conductoarelor folosite ete. ' 1n marea majoritate a situat1Hor practice intilnite de amato1·i, Pincl se folosesc Iµiezuri -de forma E I tlin tole- de - tier:..siliciu, se poate lu~_ in calcule uri randament de 80~.~ ( YJ = . 0-,80). Acea.sta inseamqu cil daca dorim sa obttnem in cfrcuitul secundar o anumita putere P 2 , Ya tr.eb11i sa ..farnizlim primsruJui o putt'l'e mai
+
mare, P1:
l~ig: 6.1. Schema unui lransforinator c11 cele
(l't1}JUrLu) de Ll'ani:;fo1·nw.1·c).
· -- ·- -- --
p - P2 12r:: p i=~= ,.P.· :a· "i,i
tBANBPO&MATOA&B DE !!'!BA
1n aceastii l'elatie figul'eazii pute1·ea aparc11La cure se d..efin09te prin proclusuJ P = li • I se exprimii in unitii~i
•i
VA (v1llL-amper), tensiunea l'iind exprintttta in voJ~i i;i curentuJ in urnperi.
CALCULUJA .PUTERILOR Primul lue1·u pe ca1·e . t1·Pbuie sii-1 etabilim p1·el'is a!.unci cincl constr11i111 un transl'ormalor ei:;le clustinlia sa. .-\cuu1>Lu presu1rnne cunoa~terea ten11iu11ii muxime ~i a curenlului maxim pe care urmeaza sii le debiteze infa~urarea secunda1·ii. Pentru a raspunde mai multor situatji practice, vom clistinge trei ca7;Ul'i frecvent intilnitc, ~i anume: a) secundarul cu o singurii. infa§urare; b) secundarul cu n1a.i multe lnfarturari separate l}i c) secundarul cu o singurii tnfa§urare, cu prize mediane. a) Daca In secundar avem o singura tnfiirturare care trebuie sii. debiteze tensiunea maximi Us ti curentul maxim J1, put~rea aeou.ndarului este:
Pa= Us· /z. b) Daoa secundarul contine mai multe lnfalflurlri sepru.•ate care tre-, buie sa funo~ioneze simultan (fig. 6.2),
a. -
:szs_ .._
-
..... ... -· ..
puterea totaJii in &~cundar se <:aJculeazii i11summd pu:LeriJe pa1·~iaJ.c ale infitui·arilor. . De exemplu, daca sccunda1·uJ arc o infa9ura1·e do U V/2 A ~i una V/ 1 A. puterea tolalii. estc: P1 = 12 ·2 ++ 30 · 1 = 54 .YA. ExisLa "j situo~ii speoiale in care 11u toate int'utw-i'trile secunda.rului lrehuic sii furretioncze simultan. .AuP~l lue1·u rn;te important de ~liul. tll'mttw·1· pulem reduoe si m~ilor gaburil 111 ~i costuJ tran!!fQl'.Jl}8toruJui, l!Jiml :io f;Hlculc puterca nan xi mu ttll'I! se roh11;P.~l t'. Dt•cli rflluum e.xernplul pruce~tml ~i presupunem ca tf:'nsiunHf• cfo 1,l 'j de 30 V se folosflsc pe rind (~lUllai una o
uu ao
'i
Pa= U'l· lz. Tensiunee maxima va t'i suma tensiu-
de
nilor din sec1iunile deliinit8te ex:. tremittti ~ ·de prillele media~, pe
__...,..
._...,,_
Fig. 6.2. Schema unui trausformator cu doul tnflfuiri la 88CWlG8J'.
cind curentul maxim va fi aceh1~i prin toate seo~iunile (oifcuit serie). Dupii ce em celculat puterea total~ maxima P 2 pe care trebuie sii o forni· zeze seoundarul, urn1eaza celcufarea puterii absorbite. de
maxime .
P 1- ~ 1,25 · P 9;
-primat,
!KL.___
_
PR.i\CTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
RePni.intim ca am ll1at aici 0 valoare a' randamentului: d€'.'80%; ·in practica so poate depa~i u~or aceast.a valoare, dar· pentru uzul ccinstructorilor amatori este bine si'i se surplu~ de sigurarrtii, tinind cont de exigentele pe care le-ar impune·consider·area unui randatnent mai mal'o (tole de buna calitate, teserea ~i strin~erea I)erf'ecta a pachetuJui de tole etc.). I
lase un
SECTIUNEA MIEZULUI Dupa cum s-a mentionat, pentrn alciituirea miezului trmisl'ormatorului se folosesc eel mai · f'recYent tolele de tipul ·E +.I (fig. ·6.3). In literatura de i!peoialit.ate, aceste tole se clasiJ'imi, rinduJ ·Mt'. in functio ·de anumite
la·
ea:..ac~i dimerisionale. existind 110Miloiatora.t-e care u~ure11za mult alegerea. tip1ilui dorit ~i' calc'ulul transfor-
matorului. In' pfrvinta pachet\llui de tole, constructorul trebuie 1sa ooaoascii doua caracteristici ·esenyiale 1;1i a11ume sectiunea miezului 'i dim'ensiunile ;JerestJ·ei" (ev;dent, 'se -p-resu~une ·canoscuta natura mat.erialului din :oare ·!lint c
I
F'ig. 6.'•· J.;Jcmenlclc pcnlru culculul scc\iunii miczului.
fier-si1iciu). Sectiunea miezului, S, se obtine inmultind grosimea ca pachetului de. tole cu Hitimea b a benzii ccn· trale din tola E (fig. 6.4). Exprimind pe c ~i pe b in centimetri, sectiu-
nea S rezultii in centimetri patrati. Cunoa~terea sectiunii este ohligatorie. deoarece puterea maxima pe cure o transfera (din primar in secundar) un tra111;1'ormator e''te dependentii de sectiu11ea miezului. Pentru materialele feromnguetiee obi~nuite (tabIU de t'ier· silieiu), aceasta dependenta se poate exprima prin rHaiia aproximativii.:
s =VP~, unde S se ia in crn2, iar P 1 ' (putere.a maxima · totala din ·primar) in wa\i sau in volt-amperi. Aturici' cidd :miezul magnetic este realizat din tole de calitate inferioara (tabla de· fier sau oteJ decalit), hi r<~IP.~ ia p1·.ecfidflntii . se introduce un cn .. fieient impraunitar de prupor\ion~-tlitf\te--cµ valori cuprinse intre 1,1 ~ i~: . '
S = (1,1 ... 1,6) V Pi.
•
•
.
I
·~
•
Fig. 6.3. Tofo de tipul E
+ I. \
C:ealalti'i caracteristica. eserMalii a miPzului - fereastra. - reprezintu spa· tiul gnl care rumine dupa. imbinai·ea p•td1etului de tole, inLre bratul central §i unul din hra\ele laterale ale vniezului.
TBANSPoRMATOABB DE·BE'fEA
:91
La· tolele de tip E + I exista doua ferestre egale, de o parte 'i de cealaltl a: bra~Ului central. Acest spatiu gol al niiezului va ·fi · ocupat de carcasa transformatorului, pe care se afla infa~uriirile bobinelor din- p1imar l}i secundar. Dimensiunile lel'.estrei se iau ln coI;1.siderare dupa ce 's-a terniinat calculul infa,urii.rilor (numerele de spire ~i djametrul conductoarelor), pentru a ne asigura c.a bobinele rezultate clin calcul incap pe oarcas~. Asupra acestui aspect vom reveni la. momentul pot1'ivit. Dupa c_e aiµ stabilit sectiunea minima S a miezului nceesar (puterea P 1 in primar fiind calculatii anterior), ne ·vom procura pachetul de tole corespunzutol'. Trebuie sa avem grij:1 ca sectiunea sa nu fie in nici un ca:r. mei mica decit valoarea rezultata din calcul; pe de alta parte, o sectiuno mult mai mare va asigw·a functiona1•ea corecta a transformatorului, clal' va conduce la un gabarit sporit ~i la un consum mai mare do conductor. Corectarea sectiunii se poate face foarte u~or, marind sau mic§ol'ind adecvat grosimea pachetuluj de tole (deci numiirul de tole utiJizaLe). In praoticii. se va cauta, pe clt posibil, ca forma sectiunii b x c sa fie aproape patrata (b ~ c), deoarece in acest caz lungimea unei spire va. l'i minima pentru sec~iunea data. Se f,a.ce astfel economie de conductm· §i totodata se reduo pierderile de energie prin c~derea de te11si une pe rezisten~a chmioa a inf&rjurarilor. Pe de alta parte, atunci clnd .miezul procurat are f}i caroasa gata-.confeotionata, construotorul ama·
.
.
•
.
i
tor tl poate folosi ca atare, cbiar daca sec~iunea sa este cu 20.:....30% mai mare deoit valoarea calculata.
CALCULUL INF.l~URlRILOit Ln 1nceput s-a aratat ca raportul tensiunilor di~ primar 'i din f:l~cundar, U1 :U2, o~e ega) cu raporiuI numerelo1· de spire dir;L ac.este infii~ural'i: ll1 N1 --=-· Ua Na
S-ar parea, la prima vedere, cii pentru a realiza o ··transformare de tensiurie de· la U1 Ia U2 ·putem lua orice pereche de \·alol'i pentru numerele de spire Ni §i N 21 cu respectai·ea raportului dol'it. 1n realitate lucrm_;ilc nu st.au R§a, deoarece unui um,11nit uumar de spire nu ii putem ~,incredin \n" orice valoare de tensiuue. 1\foi precis, pentru un numru: dat do spire tixistil o limita maxima a tcnsiunii 1.w poatc fi preluatcii f}i' tl'ansformaltt iu conditii bune de randament ~i de :;igurania.. Fara a inti·a in cletaJii teoretice. vom mentiona doru· ca aceastii restriciie este i.mpusa de condi~iile de_magnetizare a miezului trai1sf01;mutorului (inductia magnetica din miez deJ>inuf' de numarul de spire . in tnf ~~1ir~rea primara, de curentUJ. ca:re,. strubatc• aceasta int'a§urare, de dimensiunilc i;:i de caJitatea miezul:U:i magneti'c). Pe baza experieri~ei p~actice ac.umulate, privind .proiectarea ·Iii e~loatarea transformatoarelor, s-a ajuns la o rd~t ~ie empirica foarte simplii pentr~ deter·minarea num8ruluf de spire pe wlL: 55 n~-··
:S
·•
----------
PBACTIO!}~'ftlT~O_Nl~TlJ~lJl AMi\TOV.
ft
I h aoeast4 reJa.\ie, S repreziutA sectiunea miezuJui (in cm2), n - numi:lrul de spire pe volt, iar numarul 53 este o constantu cmpirica aproximativli care de.pinde de oalitl\tea miezu)ui. Constanta poa.te fi luata chiar 50 in cazuJ toleJor din tablA de fier-siliciu, a'1nd o valoare de 55-60 pentru materlalele mngnetice de calitnte inferioarii (tabla obi~nuita de ficr etc.). Cunosdnd numlirul n de spire JW volt pentru miezuJ ales, putem ar:um calcu]a numerelc de spire din inft\§urariJe transformatorului:
N 1 = n • U1; N s = n · U2· Atunci clnd secundaruJ continc mai multe infli.~urari separate, numilrul de spire se calculeazii pentru l'iecnre tcnsiune h1 parte. De exemplu. pentru un miez cu seciiunea S = 10 cm 2 r,•
avem n o
= ~-~ = iO
infii~urm·c
De exemplu, daca primarul urmcazi'i 220V) ~i daca puterea maxima in pr~mar, rezultati\ din caleulelc preced1mte, estc P 1 = 100 "", curentul maxim din infii§urarea primarii vu fi:
sa fie alimentat de Ia retea ( U1 =
11
= ·100W ---- = 220V
04GA I
(se poatc upro.xima la 0,5
~\).
5,5 spire/volt. Pcntru
DLUIETRUL COXDlJCTO.ABELOR
secundal'ii care tre)mie
Sc ~tic cu ·la trecerca curcntu)ui electric printr-un conductor, o partc din tensiunea aplicalu la bornele circuitului so pierJc prin a~u-numiLa ,,didcre" de tenl'liune pe rczi!;ten!a ohmicu R a conductorului, transt'ormindu-se in ciilduril (efectul JouJc). Aceasta pa1•te de tensiune pierdutu echh·aleaza cu o pie1·derc de putere, tlP, fiind direct 111·oportio11nlu cu rezisl.cnta conductorului 1n cauzu ~i cu ]li'iLratul i11teni;iti1\ii curentului. Pentru a re1lucc Ja Jimite acceptahile aceste cihlcri de tensiune pe cnnductoarele bobinajeJor, trebuie su limit8m rezistentele ]or ohmice cu otit mai mult cu ctt curentii oe le str•abat . slnt mai nult'i. lleamintim cu rczisten\a R a unui conductor d~pinde de lung1-
sii. debitezc U 2 = 30 V, Yom bobina in totttl 1\'2 = 30 X 5,5 = 163
valorile m1.txime ale curentilor Jin primar §i din secundar. Uneo1·i se cunosc dinainte aceste vulori din destinaiia transformatorului, &Iteori so cuDOllC ini~ial puterile ma.x.imc necesarc, curentii calculiudu-se pe baza refo· tiilor;
secundare caro dPbiLeazii curenti mari, numurul de s11ire pe volt este bine sii fie majol'at cu 5-10'!~ fu\a de primar, penlt·u a compensa caderile de tensiune pe rezisten\a nenula a couductoarelor de bobinaj. Furil a faeo din ncensta observatie o regula generali1, eoustrudorul amatnr poate aprecia singur, de la caz la caz, solu\ia optima, pe buza · experientei personale acumulate. UrmlitotJ,ren etapil a calculului consta tn stabjlirea diametrelor minime pentru eonductoarele cje l>Qhinaj. In act'lit scop se vor determina in prealabil
rriea acest.uia l, de sectiunea sa, s, ~i de' rezistivitatea materialului p, conform rel4iei: l
R;::;: p-. s
In cazul nostru, lnfii~uriirile transformatorului au lungimi determinate (se impunc numarul de spire conform calculelor precedente, iar hmgimea medie a unei spire e11te dictatii de sec\iunea miezului); de asemenea, rezistivitatea este oonstanta, conductoarele fiind tntotdeauna din cupru. Singurul element prin care putem mic~ora rezistcnta unei lnfli~urari ramJne astf el sec\iunea conductorului. In practica, stabilirea sectiunii minime a conductorului (deci a diametrului minim) pentru un anumit curent dat se face prin intermediul densitatii de curent, j. Astrel, tn cazul transformatoarelor mici se r.dmite o densitflte · de curent de 2-2,5 A Imm 2 . E x1sta ~i situatii deosebite clnd se pot lua tn calcule dl•nsitati mai mal'i, de 3-3,5A/ mm 2 sau chiar 4 A/mm 2 (de exemplu, uncle inf a~urari secundare cu spire putine, amplasate la exterior, deci care beneficiazii. de o racire el'icientii prin ventilatie; de ascmenea, infa~u rarilc primare sau secundare ale transformatoarelor proiectate pentru a funcfunc~iona intervale scurte de timp, aJternind cu perioade de pauza). Alegind densitatea de curent j, sectiunea s a conductorului (in mm2 ) I . se calculeaza cu reI at1a: s =-;- • J unde I este intensitatea maxima a cw·enLului din infii§urarea respectivii (Ht -mperi). Vlj]oa.l'ea .s. a.atfel calclJ].Q.ta v
va fi consideratii ca minima, rotunjiril" practice fiictndu .. se tntotdeauna tn ad nus. De exemplu, pentru un curenl mtixim I = 1 A ~i com1idertnd clensitatea de curent j = 2,5 A/mm 2 , r~ zultii o sectiune minima s = 0.4 mm 2• (In practicii nu vom giisi conductor d·· bobinaj care sii aiba exact acenst1i sectiune; de aceea, vom alege conductorul cu sectiunea imediat inveeinatii, dar rnai marP, adica eel cu diametrul d, = 0, 75 mm). Intre seotiunea unui conductor, s (mm 2 ) ~j dinmetru] SHU farii izOilltOr d [mm] exista relu\ill binecunoscuta care exprimii aria oercului in functie de dinmetru:
s
=
r:d2 ~ 0.785 · d 2•
4
.
Reln\ia inversil se va sorie: d =
v
"\. /4s -7t
~ 1,13
l; -s.
Pentru a evita caJculeJe implicate de re)R\iile precE'dente, in practicii se folosesc tabrle care cuprind - pentru diametrele curente ale conductoarelor - valoriJe principalPlor miirimi cc intervin la bobinare (tnbelul 6.J). Densitatea de curent j se ia in amperi pe milimetru piitrat. Pentrti valnnrea j = 2 A/mm 3 (frecvent utilizntii), dinmetru] conductorului necesar se poate calcula cu formula aproximativl:
a~o.a VT. Atunci ctnd nu pose.darn conductor de bobinA.j cu diamctrul necesar (pe baza caloulului precfrdent), put.em realizq. infi1uririle bobintnd cu doui. sau
100
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMAT08
Tabellll 6.1 I max l 1_;1_,1_1_ _ _ _ 1
a
[mm]
s
[mins]
j=~
[A/1mn 2]
''
I
j =: [Afm 1;~.ii 1~]
I
0,15 0,18 0,20 0,22 0,25 0,28 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,0 1,2
1,4 1,5
-
35,S
t.1,0J 7(;7 0.02lHfi 0,03142 0,03801 0,04909 0,06158 0,07069 0,09621 0,126 0,159
11 8
[spire/cm=]
1
fl! . fiirit izo- cu izo[.111= 3"] latio intre latie €titre [spire/cm] ' mmstraturi straturi
I
.....
4 I •) ('. 1;3,7 7,8,13 95
51
62,9
53
7H,u 94,3
114
2 880 2 050
1715 1 1!GO
31,5 2U,6
.no
530 351)
20,3
371
'J77
19,9
224
18,1
mu
113,4 15,1 H,l 13,1 12,3 11,l 11,0
141
li 7
185 212
192 2f>2
241
289
1140 !J25 81!7 f>114
~\l;)
lU8
B!J8
378 477
0,19G
3H2
4!)!
0,2376 0,2827
·liii &li6
[1~J.
51)0 11 ;) 8..Jtl
0,BS12 0,3.848
662
\_
8.'"' ·) •)
"
9!J3
770
\IiiII
1150
300 :.!.J(i :.!09 180 153
0,442 0,503 0,5138 0,636 0,71U 0,785 1,131 1,54 1,767
882
111u l 'l'" Li
1331
1 uoo 1140 1270 1 420 1570 2 260
.
•)
-
3 (180
I
3 580
·"
142l) 15!)0 1 7i 0 l!lfl0 r""•'\
Ii)()
3 S:J 0
I
·14:!n
mai multe conductoare mai sub\iri pµse in paralel. Condjlia obligatorie in astfel de cazm·i este ca sectiunea totala a . firelor folosite (adica suma sec~iunilor conductoarelor) sa fie eel pu~in egaH'i. eu secliunea minima rezuJtata din calcule. De exemplu, daca dorim 1:1a re~,Iizam o :infa~urm·e care sa suporte curentul maxim I = 2,5 A, cu o dcnsitate de curentj = 2,5 A/mm 2, sect-iunea minima a conductorului necesar este s = 1 mm 2 • Din tabel rezulta cii diamotrul conductorului trehuio sii fie de circa 1,2 mm. Daca nu
43,4
7:!2
12i~ l!i'1
7(1
55 47,5
14G5 1210 978 tll3
70 !J8 19•> w•
147
2 260
1730
16:.! 14:.!
125 110
1510 1 700
13-! 127 106
1910 'J 13U
84
2 3GO 3400
75 &2
4 G2ll 5::JUO
39
115 I 40.5 I 30,7 .
33,5 .
:W.5
ll3
95,51
87 78
7o I
39,2 35
22,5
10,2
B,8
!l,a 7,7 u,7 G,2
posedum aceRt conductor, putcm efectua hnbinajul cu donil fire (in pnralel) de dia.metru d = 0.80 mm: sectiunea totalil va t'i s ~ 1.006 mm 2 , deci corespunzatoare scopului. Calculul spapului ocupat
de
infa~urari
Urmatoarea etapa in proiectarea transformatoal'elor o constituie calculul orientativ al spaviului total ocupat de 1nfii~urari. Acest ,,capitol" este adeseori neglijat de catre constructorii amatori, · conseciniele· fiind destul de
TRANSF9RMATOABE DE BE'.J'EA -
neplacute (se co:nstata pur 9i simplu ca nu lncap toate spirele pe ca:rcasa
aleasa). Prin spa~iul total ocupat de tnfa!}urari se lntelege practic aria unei sectiuni transversale a bobinei. Pentl'll a putea calcuJa aproximativ acest sp~ tiu, trebuie t;U cunoa~tem in prea1ah1I toate datelc> tnfa§u1·uri1or: numerele totale du spire. diametrele conductoarelor folosite, tipul :zolatiilor (intre straturi, intre infa!}uriiri). De aceea, aJegere~ pachetului de tole (~i implicit a. ca:rcasei) se face in mod firesc abia dupa ce s-a lnoheiat calculul tuturor 1nfii~uririlor dorite (un anumit pachet de t9le poate sa corespunda din punct de vedere al puterii, avind seotiunea miezului suficient de ::nare, dar sa nu posede f ereastrii dextul de mare pentru a tnc5.pea infii~urarile preconizate). Daci:i In calculul infa§m•arilor (tensiuni, cm·enti) a intervenit peste tot diametrul conductoarelor t'ii.ril izolalie, i11 discutiu de fat.ii va i'i vorba do diaruetrul ou izoh1.tic, notat cl.i=· Not-iunile noi care intervin aici sint numal'ul de spire pe centimetru ~i numarul de spire pe centimetru patrat (vezi tabelul 6.1). Pentru a stabili cite spire dintr-un anumit conductor incap pc Jungimea de 1 cm (numurul nz din tabcl) se po ate proceda astfel: pe un creion cu sectiunea. cll-cula.ra se infa~oara 20 de spire din a.eel conductor, cit mai Stl'tns ~if arii spat-ii intro ele. Se masoal'ii apoi cu o riglii lungimea bobinei obtinute, exprimtnd l'l:lzultatul L iu 1llilimet1·i. Numi:irul n..1 se calcu!eaza
.
101
din regula de propoi;.ionalitate directa: 20 spire ..•.••••••• . L [mm] nl spire ......•.... . l = 10 [mm] •
l
200 -z:·
]
n [spire1cm =
S-a Junt in mod arbitrar numarul de 20 Lie sph·e pentru u U!jura calculuJ r:;i pentru a miiri precizia la iliasumrea Jui L. Da•.·u este vorba de un conductor f oarte subtirc, se pot lua 30-40 di.:' spfre suu chiar mai multe. Tot prin metoda t!esc1·isu mui i;us se poate determina ~i tliametruJ conductorului cu izoJatie (bine1n~eles, atunci cind nu posediim un micl'ometru). Folosind aceleal}i notat-ii, pruj)Ortfonuli tatea dfreeta so scrio: 20 dn spire ......... . L [mm] 1 spira ........... .diz [mm]
,,
-------··----- --------d,, -
[mm]~-=·
20
.
Aria sectiunii t.rtmsver:mle a 11nui conductor cu dia11v~t r11J d;;: (i:;H indmlr· l}i izolatiu) poatu Ji culcufo.td cu formula aproximativu: .~,: ~ O.S
Pentru cnlculul spatiului total ot:u· pat de infa~m·uri i>l' p1·ocedL•azu astff•I: - numuruJ de i>pire tlin fieeurf! infii~ul'arc se inmultm~te cu iiec\.iuueu s,;: (cortispunzatoure diametrului d,:); - se aduna rezultate)e a1:1tf el obt-inute pentm toate infiii:ururil~ tl'ansformato1·ului, suum 1·np1·Pz('ntincl t-:1··~\iu nt::a truu:sv11r:salu Lolulil ucupata efoctiv de conductoal"e;
~ pentru Q. tittP ~oot, npro¥ip1ativ de pierderile de spa\iu datorate for~ mei sp~relor, izola\iilor dintre straturi ~i ~:Hn~re lnfii§urari, neuniformitli\i i de bobina1·e etc., rezultatul precedent va fi multiplicat cu un f~ctor cuprins tntr£~ 2 §i 3 (incepatorii -..·or lua factorul 3, pentru lll~i Plultii siguran\ii). Rezultatul obtinut pe neeasta cale aproximeaza aria minima [mm2] a feri>strei miezului de tole. E.i;cm.plu. Din cttkulul lHllli trans~ f ormulor au rezultat m·nliitoarelc infa~urtiri:
N 1 = 1 !130 de spire, di:r. = 0,4.4 mm; N 2 == 4 000 de spire, di: = 0,2 mm; ~y:l c,~ 3G cle spil'e, di:= 0,98 mm; .N4 = 4:i de spire, d;: = 0,8 mm;
l\@ JHJP~Pl Jntr11bare;:t. ~aPii u11 pntoJe CE;+ T), avir1d 1:1-rilj. fer13strPi de 6 cm X 3 cm= 18 cm 2 = 1800 min2, permjte ,plas~rea tµtµro1· tnl'i'i§urari)or mentiona.te. Procedind coqform celor u.r·iitate mai 1n1s, ob\inem: ch~t d~
( t): 0.8
x (0,44) 2 x
1 430 = 250 mm2 ;
(2): 0,8 X (0,2) 2 >:: Ii 000 = 128 mm2 ; (3): 0,8
x (0,98} 2 :< 35 =
(4): 0,8 x (0,8) 2
x 45 =
27 nun2 ; 23 mm2•
+
.Ari11 iotala a sectiuQii va fi 250 ti28 [mm2], adicii de peste :p.atrl.!. ol'i mui mica decit aria ferestrej. l\ljeinl m~n~ionat este deci ~decvat scopului (dii;i. ~c~st punct di:i vedere}•
+ 1~a + ~7 + 23 =
Capitolul 7
TRANSDUCTOARE ELECTROACUSTICE fiz. MIRCEA SC.HMOL
Transductorul este un dispozitiv care prime§te o energie de o anumita forma ~i o tr11n11forma intr-o alta formu de energie, indepliuind atit functia de tl'ansfer de informatie, cit i;i pe cea de transfer de putere". In cazul nostru, trnnsductoarele electroacustice asigura transformarea energiei acustice in energie electrica sau invers. Deosebim astfel mai multe dispozitive de aoest gen: a) tranaductoare care transfor1na sunetel~ in curenl electric de auJiofrecventa; b) transductoare care transforma curentul ek;·t.ric de AF in sunete. Din prim11. c11.tegorie rac parte: microfonul ~i doza de rcdat discuri, iar din a doua categoi·ie, difuzorul ~i casca. 0 alta categorie ar mai fi oapul de red1u·e-impri mare n.I magnetof oanelor suu casetofonndor, care trnnsl'orma ctmpul magnetic vari
l\IJCR OFOANELE Stnt t.ransductonre cnpabile si'i produce un curent el<'ct ric dn AF sub ae~iunea presiunii undeJur sunore sau
1mb nctiunea vitezei de depla.s1re a particulelor de ner. TensiunPa cn.rr. apare la hnrnrle unui microfon este data de rl'Jutia:
E=pk
E - tensiunca [mVJ p - p1•esimwu i:;onora [\Y /c m2] k - coel'idenL ck t1•ansformare
Caracteristiea de frcc1·en1a expri ma YUJ•ia\ia sensibilitiitii in 1·iwort cu fi-ecventa sonora ~i se Ju functie de sensibilitatea la 1 000 Hz.
Zgom•>tul de fond, Ju uncle mierofoa.. ne npnre din cuuze i 11lel'!1e ~i ise da tn dB: Zg[dB]
umle S
=
=
20 IO!!'-~(•~omoi~~rnVJ_,. ~ S[m Vft.Lllul']
semiuililutea.
Din p11nct de yeflerC1 functional se deosi>bPsc mui mu Ile l iplll"i de microfoane: - de JH'esiune, functinnintl pr hazf\ variatiei prei;iunii aerului cauzatU de sunet (microfou11e cu curbune, dinamice, piezof11ertrfrr, cu banda (pe o singm;i1 pnrlP), 1•apneitiv); - dn vitrz1L f"unc\ionin
104
aer (microfoane ·cu banda, aciionind pe ambele fe~e ale. benzii, dinamice, a.ciiontnd pe ambele fete ale membranei etc.); - m.icrol'oane directiouale, combinatic de microfoa11e de vitcza ~i de presiune care µrimesc astfol ca.lituti direct-ionale. Cu cit directivitaieu cre~tc. cu atit se iuruutUle§te curucteristicn de t'r1~c:vi>ntii. (200-5 000 IIz) ~i de acPea :-:int utilizate in cumri deosebite. ,;,lffrrofonul <'ll c1rrbune estc format rlintr-o i·ut.i11Fi 1n rare se gfose:;;te di1·ln111e i;uh t'n1•m1:i ti•~ g1·u1.111h·. w·np1)rit l'll 0 tnfimbrant't el as I.fr.a. rn interior se al'lii doua con tac Le. 1n ritmul variatiei presiunii :;onore, membrana apasa mai muJt sau mHi pu~in pe grnnu]e]e de cih·hum!, cure foe un con~uel rnui h11n :;au nmi putiH hu11. determin.ind variatia rezistcntei intl'rne u microfonului cure comandu in acest fel energia cfohiti:tti:'t de n hn.terie (fig. 7.1) varia~iLl este pusa 1n 1·,'id1.!nFi de un transformutor. Variatiile de tcmiune slnt proporiionale cu variatiile du prPi;ium·. "'.\°Pcei;iti'i: sm'Su de alimentare l'!i transformat.1w dn adaptare. pl'f•zinli1 zgomot df! fond.
Mfrr11fonul dinam.ir. Bo bi 11a B i>st.r. situalit in i 11ln~fi1.·1·11l mu~1wt.11lui rwr-
Fig. 7.1. Microfonul cu cllrbuue.
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
0
Fig. 7.2. l\iicrofonul dinamic.
muncnt 111 (fig. 7.2). La variat.iile mcmbl'anei D, bobina B va interi;ecta liuiilo d13 dmp ale magnetului ill, creindu-se in acest fel o for~ii clectrJrnott•are cm·1.i est.e propo1·tio1mlil 1'.11 pre:siunea :sonora. :\11 nece:;itu atiruentare suplimentara i;;i nu are zgomot 1fo fo11d. Dupit eonstructie poate l'i omnidirBt·\ional :;a\! dirc•l'li". Mfrrofunul cu bmull1. 0 handa foarte U!jum·11 diu alumi11i11 ::;«11 Ulll', l'ilnforsula -
prnl'ilalu --, esle sui::peudulii inl.ru polii uuui maguet. puLernic. Cind bunda incepe f~P la borne. l\liel'ot'n11ul de llCl':o;I. t j I' llll Jll'Pzi II t ii Z~Ull!Of 1le fond, ht :-:chimh P:;te fnar\t! :;cmdbiJ Ju. "·inl, mot.i\· 1u·nt ru cnrP se 111.ilizeazii mai alc•s in incuperi iuchise (J'ig. 7.3).
Jllicruf'orwl pit·.~odi;c1rir. Prt>siuuea so1101·i1 acliuneaza a:;upl'it unui element piezoelectl'ic, pl'oducind in acesta de-
105
TRANSDUCTOARE ELECTROACUSTICE
iar la bornele rezistent-P.i de sarcmn pare o tensiune AF (fig. 7.5). In tabelul 7.I. se dau citeva caracteristici mai importante ale microfoanelor.
Fig. 7.3. Mi.crofonul cu banda.. Fig. 7.5. Microfonul capacitiv.
formatii mecanice care f ac ca pe electrozi sii aparii o diferenta de potential. Ea este proporiionalii cu presiunea sonora (fig. 7.4). Microfonul cu condensator (capacitiv, electrostatic) are doua armi'ituri, una fixa, iar cealaltii eJastici'i, 1mpreuna formtnd un capacitor. La variatiile de presiune, armatura elasticii incepe sa vibreze, f iicind sa varieze capacitatea condensatorului. In circuitul microfonului apare o forta electromotoare,
Fig.
7.~.
Microfonul piezoelectric.
DOZELE DE REDAT DISCURI Dozele de redat discuri s1nt t.raductoare care transforma vibratiile mecanice ale virfului (acului lect.or), in curent de AF. Existii o mult.itudine de tipuri, dar ele se pot clasifica in: - eJectrodinamice - ferodinamice - piezoelectrice Doze electrodinamice. Intre polii unui electromagnet se poat.e deplm~a o bohina. in ritmul mi~carilor acului ce urmiire~te sinuozitiilile lat.erale ale fonogramei mecanice (~ant.urile inrcgistrate ale discului). Bobina int.eri::ectPazf\ liniilE! de c'lmp ale magnPtuJui 111 ~i debiteazil o tP.ni::iune proportionala cu viteza sa de depJasare. Caracteristica de frecventa este fom·t.<> bu.a 11i de aceea se ut:iiizeaza in inst.alat.iiJe profesionale. Tensiunea de ie~ire este mica, necesittnd lant.uri de ampliffoare corespunziitoar<>. Greutat.ea nu mai reprezinta in ziua de azi o proble-
PRAC't'l('-11. lll!ECl'AON18TtJLttl
1'14
I
.
Tt ·
AMATOB
Tabehll ;.J
I
SenrilJilifalea
Imiero'f::"'!'' (1n Vii' Bar]·
Proprield/i
I 10
liU-80UU
S1•11sibilitatl' m11re. Caracterlstita Tel1~fonie, emisii de lie fre<·vcn~a este ncuuiformii.. 11arviciut radioama· lli11torsiuni nclin1are. Zgomot de toti fond mare. Necesita alimenta1e scpara.ti. Robust, ieftin.
dih•mic
0,1-0,26
60-16 000
Cararteristica de frcrventii. bunli, Ra.diodifilziube, tn.:. direr.tivitatea variaza mi frell" reftittrl\ti i
ou bandA
0,()8.-(),12
60-10 000
8ensibilitate redusii.; clirettivita- Raoliodifnziuill', intea crette pupn en f~rven~a. regi~trari de sunet, nu are z~omot de fond, sensibll se ·utHilt•uA bi ht• Ja vint. Necesit& adaptllre deose- I cii.pt1ri u1rbise, ra.bit,:1.: Caraet.eris.tica de frecventa dioa. maturi
· cu el.rbune
I
I
bum~.
piezoelte.trfo
ele.etrostatic
0,1-0,26
1,0
60-10000
Nu pr1•zintii. zgomot de fond, frn,!?II, sN1sibil la 1tmidltate fi 1 ri1l1.hlrf~. Direet.ivitatea variaz& 1·11 frrcven~n.. l'\u ncccsita. surse de nlimcntare. Utiliznre rctlusii. din cauza functionil.rii instabile. 140-16000 Carartetist.ici. de frecvent,IL uni. (de bandi formii., aenaibilitate redua&, nu la.rgii.) prezinti zgomot de fond, necesitil. alimentare. Sensibil la umi-
I
lnstalatii intericiamagn:etofoane, aparate auditive pentru surzi,radiuamatori
I
?nregil1trii.ri
ditatc
mli, brntul liind pt'e,•iizut cu o contragr,..utnt" c.·u <'nr,.. sl' pnnte rogln apllsat·P.n n!lllprn disl'ului (fig. 7.0).
Fig. ?.I\.
Dm~.i
r•l111'1rocli11;1mid.
•i
: re,
de
muzici
praf.
Doze frromagnetice (cu reluctan\A variabila). La acest tip, de dozi~ un miez din fier moale este solidar cu acul prin intermediul unui br&\ de o\e~, puttnd oscila tn jurul unui ax. Ac1ll se gase~te montnt in intreficruJ unui magnet puternic. Prin mi~carile acestuia - respPctiv al miezului din fier moale - se dPformeaza JjniiJe de cfmp C0 Se fnchid prin miez,. modifictnd ln acest fel reluctantR i.pa\iului ac-magnet.. In bohiru•Jp afPrente apare uo uurent dP AF
Ui't
ce este proportional cu cfoplnsarc-n ncului. Intregul echipament. mobil este fonrle u~or ~i sensibil, p1·ezentlnd ni-tf1•l o .bunii caructeristica de frecYPn\11. Se utilizeaza in instnlntiile de foarlc! buna calitate (fig. 7.7). Do:.e pic:.oclrctrice. Se baz1'1w1 pP. fenomenul piezoelectric; Vibrat·lile l\rului sc propai::a prin intcrmediul 1111P.i furri la un element pino<"lrrt ric c:i.r<', la npllMrile n1r.c:'nilicn rrs1wet h·", dPhitenzii o tensinno - proportionali\ cti rlephumrea acnlui. CHern din: re mnt,,.rinlele care prC11.inHi fennmPne pir:urPlC'd rice sint.: blf'ndA, turmnlinn, c1111r\ ul, fo!'fn.tul flp nmoniu, snrr•n Srignf'l.t e snu chinr cristnlul de znhiir. C11rr11l ~f' ut.ilizf'nzi't sarra SrignPtte snu ro~fal ul dr nmnnitr, t:'nrP sint. ins1\ sc>n~ihilc> In nmidil.ate, 1·i11clurn ~i ~o~uri m£>ennicP. 1n ullimul timp SI' rnn~trniP!IC f'IPmPnle piC'zoelPclrice din mnlcriale f'•'rnmi('e, mai rc>zistC'nl c>. :\i;lf<'l. f;C' f'Oni-1 ruiPRc hi.mc>)e piezorl,..;·l.ril'P din litnnat de plumb ~i zirconiu. La do:wle do rednt discuri piPzOC'lecl rict>, rHrnctcris1.ir.a Je frel·\·ontu ei:;te mn.i pu\in hu11a;
rig. ;:;. flozi\ 1£'roiJinamid\ (l'll l'l'lur:tanp YurialJiM).
Fi~.
;.s.
Dozil pi1•wc·IPl'lrir.i.
nN·rsillnil o corer.\ if' a frre\'en\elor 1nA.l11•, 1lnr fensiunrit <111 ir~ire t>st.r rnnre, rnr~rgtnd la p<•i;Le 1 Y (l'ig. 7.8). C,\~'J'ILE
Ca sisl<'me furwtinnnln d<'ntoiC'l:iir11:
_ . { mononurirular" Ca~l1 . . { lllf•1.1t"1fr111ir•P. b1 a11 r1eulnrc
inr rn sii:tc>me
l
!
coni:tr1.11~l.i\'f'
dr·osP.})im:
elcctromagncti1~e
Cfi~t.i
C(/~tile
Pleet rodinamke piPzc1r h'l'I ril'C 1
elcctromagn<:lia. 0 cnsc1i Pi:te
formal.a dintr-o culie. in care. sc pisr·~I c>
un magnet pulernie (miezul) ~i d11w'1 bobi ne - din sirmii foarle subti1·P: O,O:J mm. La o distan\a st.ahiliti1 i:;(• aflit o mPmbrnrni circularfi din mntPrinl paramn~nolh>. Cintl bnhi nr~le sin I f'I rlibfil.ut.c de un curcnl. 1(0 AF, mPmbrnna va fi atrasii mni mulL snu mni put in, transformind <·urPnt 111 in f't111C'l. .1\ll'mlmuin ponte fi l'ixti. n~n l'Um 11111 llllli j.;pus, la distantri. glnhili1 p1'11t ru i;tnbiliren audi!Jilitfl\ii maxinw. Ct1~tile sint. binuritularC'. nmbPle fiinrl sui;\irnrto tie Q harc·lii d" o\nl c>lni-tic pr·nt ru n ri mN1\.inut op!> 1·np. 111 11ivr-l11l 111·f'1·hil11r. Ca~t.ile mo11nn11ril·11lar·n nu aplir·ul. en o mininturizarc, n~a ino.iL
108
eA.sca se introduce tntr-o singura nreche. Se utilizeaza in special la ascultarea personala a unor programe cle radiodifuziune. Rezistent.a intensa a acestor cal)ti monoauriculare este mica, in jur de 8 n. Ca1tile ekctromagnetice au o impedan~a de 2 000 sau 4 000 .Q §i nu au o caracteristica de frecvenia buna, ea nefiincl. m1iforma. Este cuprinsa intre 100 ~i 4 000 Hz ~i favorizeazii frecventelc de 1 000 ~i 3 000 Hz, care reprezintlt aproximativ punctele de rezonanta mecanica a memhranei. Ca snnsibilitate, caljtile sint dispozitive foarte sensibile. Ca,tile electrodinamice, formate dintr-un magnet puternic, in al carui int.refier se gase~te o bohina ce este prinsa solidar cu o memhranii. acusLicu. Caracteristica de frecvenia este i'oarte buna (80-12 000 Hz) .,i este uniforma. Se utilizeaza ln g1meral tn inst.ala~ii cle redare a muzicii. Sint binuriculare, iar pt'.'ntru muzica se construiesc dispozitive stereofonice. Rezistvidentil eu ajutorul mcmbranei acustfoe. Carnet.eristica de frecvent-il nu r.st.e prl':'n huna (200-5 000 Hz) isi este neunifom1a. Unele tipul'i red:m mai hine frecventele de 1000 15i 2 000 Hz. Sint sensihile, nvincl foficacitate mnrr. dar stnt fragile i:i influen~ate de umi-
ditate §i temperatura. Tipurile care a.u elementele piezoeleotrice din materia.le ceramice sint mai rezistente ~i au o caracteristicii de freoven~ii mai huna.
'DIFUZOAREI.E Transductoare care stnt destinate ca §i cli§tile - transformarii ourentului AF in sunete. Din punct de vedere constructiv se impart in mai multe categorii: 1. electromagnetice . ~ electrodinamice 2• di na1mce permanent dinamice 3. eleot.rostatice 4. piezoelectrice Din punct de vedere al siRtemului acustic pot fi: directa D1.1.uzoare { eu radiatie · en camera de compresie La difuzoarA]e cu radiaiie directa, membrana estc in contact direct cu aerul. ~i aici apar o serie de detalii constructive ale membranei, cu forme dif P.l'it.e ~i rnrhuri diferite in vedorea imbuniltiit-iri i caract.erist.icii de frecvnnFI. Difuzoarele eliptice repreiinta o combina\,ie din doua difuzoare circnloal'e: un dit'uzor mai mic ca dimenRiuni, raza cercului membranei sale fiind rnza mic1i a elipsei difuzorului eliptic, redind mai bine frecventele 1n1perioare, ~i un difuzor mai mare, rnza cercului mr.mbranei sale fiind rnza mare. a elipsei difuzorului eliptic, redind mui bine frecventele mai jonse. I ,n. difmmarele cu camera de compresie, int.re· memhrana ~i mediul tn-
TRANSDUCTOABE ELECTR<>ACUSTJCE
109
conjurator este montat un dispozitiv sub formii de pilnie, undo viteza aerului se reduce, antrenind in vibratii mase mai mari de aer, miirindu-se astfel eficacitatea. Difzizorul electromagnetic este construi t, tn principiu, ca o casca electromagnetica, de membrana paramagnetici fiind prinsii. cu ajutorul unei tije o membra.na acustica de o anumita marime. S-au construit o serie intreaia de astfel de difuzoare, numite cu paleta liberii, avind rezolvari tehnice ~i tipuri diferite. Rezistenta interna este mare, dar banda df\ frecvente redate este mica (250-300 Hz), iar eficacitatea mica. In func~ionare nu da ef ect de vol um ~i astfel s-a renuntat astazi Ja acest sistem. Impedanta fiincl mare nu necesitfi adaptari cleosPhite. Difuzorul dinamic are ca Plem1:>nt principal un magnet, in intrel'iPrul 1'11ruia se poate deplasa o hobirn:i p1·i n!:lii solidar cu o membranit acustica. lfunct-ie de constructie, caracteristica de fr,~c venta este foarte hunii (40-15 000 Hz) ~i in unele cazuri speciale. ch..iai· mai mult. Impedant.a este mica. 2-20 0, i:;i de aceea necesita un sist0m de adaptare. Eficacitatea acei;tui ste aceste puteri, tn foe de mngnPt pi>rmanent. se utilizeazii un PIPctromagnet, cu care se pot ohtine magnetiu~ri mari, §i din ace.st motiv difuzoa-
rele se numesc eJectl'odinamforL Ele~· tl'Omagnetul este alimentat de alimentatori separati ~i aceste difuzoare sf• utilizeaza in special la sonorizari. Ina~ inte vreme nu se puteau const1;ui magneii permanen~i a~a de put.ernici ~i din aceasta cauza, chiar la put.el'i mni mici - 1n radioreceptoare, d«?. exemplu, se utilizau difuzoal'e electrodinamicP, alimentate din acela§i redresor, al aparatului, bohina electromagnetului (dci excitat-ie a difuzorului) juctnd rolul de bobina de 1100 pentru filtraj. Difuzorul piezoelectric est.e format, ca l;li microfoanele lji ca~tile de acest tip, dintr-un sistem piezoelect.ric cu memhrana acusticii. Favorizeaza frecVfmtele inalte, dar put.erea este limitnta la posihilitatile de deformare mecanici\ a Plementului piezoelectric. Se u ti Ii zP11zfi. :i-n i;pP•' ial in sistemele acusl i1·i> pPnl ru riclicai·1:m frecvenielor suJH>ricmre. Difu z.orul r-lectro.<:t.atic ns1 <' format din douit nr1rn\h1ri: una constii dintr-o 111Pniill·anf1 cu o groi;ime de ordinuJ I\ 20-:.:o mil'roni, pt> o par•te metalizata cu alll' :5i cme l'eprezinta un !'llectrod. A doua armritm·1'i est,e formati'i. dint r-o pins;} foartn fina, en dinmetrnl ochiurilnr de ordinul H. jumatate de milimetru. Cf'J<' 2 membrane idnt, prP8atP dP un rlispozitiv cu arc ~i tncnsct.11te intr-o cutie perl'o1·ata. intrn cG!e clouii armiituri eilte necesar si• f'XiRte n tPnsiune de 200-400 Y pent 1·u n !'(>. t'Y'<'R un eirnp eJedrie .•.\N st tip de difl!znr rfldii bine h·ecvent.• h• inn It f, (pint1 lt1 20 000 Hz), n111wrw:intit zgomot dn fond. prPzinlf1 di11t1wsi1111i rnici, dar ne1·e;;;itn alimenll\re cu teni;:iune continua ~i 1
1
uo sist.om de adaptare. Se utiJizeazii mai nmlt in siateme .aoustfoe pentru uni for~ mizaroa car.acter-isticij de f recven\a a tntrt'gul~i
•i•tem.
11
COX~C'f4R~A IX ltf ()N'f 4Jll A 'J'R.A.S81)l:C'~'OA.n:ELOR ACl'.S'l'WJ<: llieroroane 1. .Micrnronul cu cArbune: necesita un rli~pozitiv d!' alinlC'ntare dP cttiva ,·nlti (rP1lrmo1nr. nliment.ator sau o bA.lf'ril') ~i un transrormator cu raport Je t.rnni;formare 1/20 (fig. 7.9). 2. Microfon.·)l capA.citiv: necegiti'i aliment.are d1:1 ctte\'R. 11ut.e de \"Olti sau rhinr mA.i mult (300-1 000 V) •i debit.fllazi'i. flP n rPzii;tPnFi de sarc:int'i Rs dfl ordinul a &-20 .MO (fig. 7.10). 3. l\fforofon11J cu bund1i: necesita adapt.are cu ajutorul unui transforma-
Fig. 7.9. Co1wl'Larea microronului CU carbUllC'.
+ N
Zt1 = Zt l'rimor: !splrtl l'ecundur: 10. .. l.fDIJl.rpire Fig. 7;11. Conectarea microfonului cu bandA.
o---;J--O c
/'1 ~
rr--fJ--o Fig. 7.12. ConectarPa mic:rofonului cu r.rislal.
tor cu raport mare de tram~formarP, nivelul sAn fiind mic. Transformatorul are ln primar 1-2 11pire, iar tn secundar 10-15 000 spire (fig. 7.11). 4. .Microfonul cu cri11tal se conectP.aza direct ln montaje (fig. 7.12) sau prin intermediul unor montaje separatoare. 5. Microfonul dinamic se conecteaza cu R.jutoruJ unui transformator de adaptare, care va avea impedan\a primarului egala cu cea a microt'onuJui (fig. 7.13).
-
: E
R= ,f"-2f1Hn Fh;. 7.10. Conectarea microro11 ului l'apneitiv.
Zl'f =Zt Fig. 7.13. ConecLarca microfonului diQ.amic.
'l'RANaDU{;f_Qi\!U'! EL@CTROACUS'DOE
lll
,_
Difuzoare
1. Difuzorul elrctroma.;:ndic, n,·ind impecl;.l.f1ia mare, se cnnectrazi1 in montaje dirret (fig. 'i.14). 2. Dif11zorul dinamic: - permnnent. dinnmic. Sn conPdPnz1i cu ajulorul unui tran~l'orrnalnr clo aRle nlimenlnli\ de un rPdrP!!Or snparnt SRU intr1i in C"il'm1itul celulei do l'iJLraj al redrcsort!lui existent.
-1- A o-- - - - + -.•-..... . . -...
o
~--,;,,, '-!:...I ~·
.-:'1
~ 1 Ef7 Qi11pmi.,:
~.
t__l;1
.:},-,; ,
1
1
(,Joa.re)
r1cc1m,la'-" (nea:j·./nalli/
L
Fiµ:. :-.Iii. Conrr·lnrra
clif111.0nr0lor C'!Pf'lro-
!-.lali1·r.
1,Yn
3nF
Fig-. ; 17. Conl"1·tarrn diJ'u. zor11l11i pi1.. 1.uwi'<·trii-.
Fig-. 7.1't. Co noel nrC'fl difn:wrului l'IPdromagnc-t.ic.
3. Difu:orul
4. Difu:orul pic::or/rrtrir. Cnnrd I\· rPn sr. face cu njulnrul unri bnl1i11f' tl1• ~oc, ~i
impedantn dift1znrului fiind mar•· cu un pronuntat caracler Cf\paoiti\·
(fig. 7.17). Fig. 'i". I~•. Conerlarl'a difuzorului dinamie.
Doz(lle de redat discuri se eonrelcnzil, functie de tipul lor, fie eu ajutor1d
PRAC'l'ICA ELECTRONlSTtJLUI .AMA.TOR
112 unor transformatoare de adaptarP, fie direct in circuit cu elemente de separare. C~tile electromagnetice. Ne remni ntim: iJnpedan~a marf' 2 000-1~ 000 .Q, firul de bobinuj al elPctrn rnn!!IH'tilor foarte subtire: 0.0!i . mm diametrn lectl'ict>, cu mPn~i111wa cii vom ntiliza in orice cnz tm capacitor r;r•pnrat.or pentru a nu nfoct.n n\ f'nl 11nl 61~t.ilo PH t.ensiune conf i ni1_r1. In ce pri n'i,tr> <:i'1:;Li1o electrodi mrniice, vom utilizn u 11 transformator
.
Dupi'i cum am vazut plna acum, I ram;ductonre1e electroacustice nu au
pPrl'ormante spectnculos.se. Pe masura erest.erii exfrrentei ascultatorului, a incep,ut. ,,sit 1~u 1°Wli a.jung-a" banda de frecven~e, puterea, l'a.ctorul de distorsiuni ... Pentru a tndrepta cit de cit aceste ddiciente ale t.ransdnctoarelor, au fost (·oncepute o serie de art.ificii mflnite sii Sl\tisfo.ca 8,f:CU{tiitOJ'U) PXigent. J)ae;'l. fa microfoane J?i doze de redA.t discuri s--a ajuns 1a unele rezultate satisfaciitoare,
ln ce pri\'P~t.e difuzoal'ele, problemele ramin deiichise. Se fac tot felul de studii, a.par tot felul de realizari. Membrana - element ce radiaza energia acustica, este unul dintre cele mai importante elemente, determinind in firm] cn.litntea difuzomlui, §i este functie de compozitia pastei din care se realizeaza: celuloza cu textura fibroasa, metale u~oare, aluminiu, magneziu, materiale plnst.ice, metale u~oare ~i celuloza, toate combinate in diferite mocluri. Ped'ormantclP mai rlepind elf' profilttl memhranri: cooi1'i1. Pxponen1iali\. cu diverse dcschideri, dn formii ~ircular::\, elipticu sau drephm~hi11lari1 cu col~uri rotm1jite, de suprafatfi. re.spf'cfo· dimern;iunilc lor. de ctmpul magnetic ct> se poate obti ne (~i C'U Cf! fel de magncti care sti asigure un flux de sci'ipari minim). Conteazu de ai>emenea, realizal'Pa rilelor (dispozitiv de suspensia memhranelor) sub formii de ondula1;ii cir1mlal'e, cu roJ de suspensie, dar ~i de evitare a aparitiei unor unde sta1ionarc 'in membrana, ce se confect.ioneazii fie din pasta din care 1?.ste f abricatii membrana, fie din piele, cauciuc, mase plastice etc ...• De aceea, am afirmat ca problemele ramin deschise. 1n ce prive~te pe electronistul nmatol', problema imbunat.atirii rl?.diirii n va putea rezolva utilizind un numi'lr de doua difuzoare. l i nul cu diametru mai marP. pentru redarea frecventelor joase ~i medii, al doilea pentru red.area fr·rc,·entPlor inalte, avind diametrul mni. rnic. Domeniul do t'unct.innare ca frecvnnF1 );f' v n Ina din cal aloagele sau prosp1~ct.ele cu caracteristici ale difuzoarelor.
TKANSDUCTOABEELECTBOACUSTICE 11.:t
r I I
/ll ../V!
l
pF
1nolte !'(Hz}
Fig. 7.1R. t:11racteristica do frecventu a unei
/nolt11
ref.e1e separatoarc formatii din douii difuzoare.
Circuitul de AF fiind debitat de un singur nmplificat.or, se pnne problema alimentilrii fiel'.larui difuzor cu partea din spectrn desl.inata lui. Acest lucru se poate face cu ajutorul unor filtrP. 1n conRt>cinta, in cazul a 2 difuzoare vom avea urmatoal'ea schema de f ilt.re: un fi1tru ,,trece jos", pentru i·edarea frecventelor joase ~i un filtru ,,trece sus" llentru redarf'a frecventelor inalte. ln figura 7.18 se vede caracll'rist.ica unei ,.ret.ele separatoare" formati1 din doml. filtre. Suprafa1ia care este comuna celor doua domenii, despiirt.itii dP frecven~a de truere (f1) este ncdoriti"i, produclnd deformari ale auditiei. Ma.rind panta de cadere la frecventa cln t.aiera (partea de tnceput i::i de sffr~it al domeniului cfo lucl'U respect.iv) ~i aJeglnd domeniile. tn mod judfoim1 se poate remedia tn parte acest neajuns. Dar sa vedem ctt.eva scheme practice: 1. Ret.ea separatoare cu un capacitor (fig. 7.19). Aceasta l'ezolvarfl nu est.e avant.ajoasa, nerealizind o st~pa rare prea buna a curentului de ft·Pcvent.a joasa fat
Fig. 7.19. l~iltru sPpRralor r.u un singur capacitor. (Zintr = r.onst .. = Z 1 + Z 9).
2. PP.ntru a tmbunatnti oarecum dificult.nt.ile mru i:;u;; nmjntite, se realizeaza ret.ele cu capaeit.or ~i induct.ant-a (fig. 7.20). Inductant.a se conecteaza in paralel cu hohina mohila a difuzorului pentru frecven~o inalte. Acest filtru 1mhuni\HitP~te ru ceva funct.ionarea celor doua difuzo?.re prin mic~orarea spatiului clint.rr- 0ele doua domenii.
Ir.rr,~,. !
r._J
z,.,,,r
~
'
T
LL§'""' Fig. 'J .20. FiJtru s«>parator cu caJl:i.l'ilc>r ~i inductanta. Z[!l] 1 L =-·'[II]; C = --[F]; "'' (J)t • Z[O] 6>&
= 21tft,
ft= [H].
n•
PB.\GTJOA m.-rnaoNISTUMTI AMATOR
:l. Fill1'.e 1•ompinate. Dr. l"i\ f'ier1'i.rui rli f nzor i l'I•' nl·n~r.rui\ cnpw."i tonrn ~i ind m·I atitP ;n
nmn clintm,;f1l1• do11a clonwnii dr runctin11nt'P._fipyine ~i m1i.i tpic . . \1~m1t. mod dn rPalizRrP n fill.rP)or !'«' n'de in fiirura 7.21. (1•11 1•l1·rnPnt1·IP mnntnl1' in !o\l'ril') 11i in fi~·111·a i.:!:2 (1•J.-·111P1tll'I<' montal.fil in pnrnlr•I).
c,______,_.I 0.62:i 7. [//]·• I •.3 -• -<»t I'
'--:!
l.•i fl'l -=---. ': Cn (•11.
.____..__-ft--' Fig. 7.2J. Filtru comllin:it srrir.
v-~--=[Ji]; t • jf,
L-= C
=
v-:-;
<»1·Z
=
=
7. 1
+ Z2;
l~onsidnrind:
.-___;_[FJ;
L 1 = L2
Z
L i;;i ('1 ,_ C' 2 ~ C. . l,
fCJhl
c,
l,'it1r.~c--
1---[F]; [II]; C= - -
v·f. c.11 • z
c.>1
considerlnd: L1
= L3 z;:
L, C1
=
C;. = C, Z1 = Z2•
---[P].
"'' ./.
2
G/I
+ Da + 10b
undr: R,..... rnzn me>dio n hobinni [cm]; =--= lungimr.a bobinei [em]; b = grosi· nwn. bobinci [cm]. Dl'lc1·min4rile hli n prin calcu~ se l'~w prin, iiwercari, cunoscind cliametrul sirmei 9i aproximativ valorile Jui a, b ~i R. Dupa citevR incerciiri SP. nji.mgn la un rezulLnt cu cnro so poate lrt•co la rcnlizarea pra~ticil. In J'igura 7.24 so viid aceste dimensiuni.
a
V!f ·Z
0,1;:::.
= -
n~ L = 0 3b- • - - ·R-• --.
'
L =-=
z
4. 0 imlmniit.ii~ir·f! ~i mai mnrn i:r poate r.1.ali:.ca ut.ili:dncl un l'iltr11 ,.T", n~:n cum RP verl" in l'i ~m·n i. 2:l. Con~lructi\·, in i;1·hf"mf")P nri'ilnlP. impcndnntPle cP)nr dnuii difuzonrn YOr l'i Pgn!C', l'fl ~i pulPr·ile Int• nnminalc. 111 cc prin~te> includnnte.ln L, !!C \'Or cnl· culn §i construi d upu ·rela~ia:
l,
rig. ;.!?2. ViHn1 c.omllinat paralel.
., = - 1 -:--[ ...~·1 ;
C:1
1'R4NSJJUOTOARE Bt.J!CTBOAOUSTICE . ,.
Fig. 7.2ft. ParametI•i pPntru constructiR inductanielor (L).
lnductan\ele se vor bobina pe supoJii din Jemn sau carton, Jn dimensiunile rezultate din calcul •i nu au miez.
ApUcatii Tl'aductoarele acu~tjpe li)e conP.cteazii la f!.mpljficatoarele electronice prin qispozitive de Q.4,aptnre. Traductonrele ce se monteazii la intrarea amplificatoarclor (micrQfon, doze de rcdl\t discuri, Ct\pete de magnetofon etc.) se vor conecta prin cabluri J:>lindate, fiind adaptate coresp~nzijtor. Traductoarele ce se monteaza la ie,irea ampliflcatoar$lor sint, in generQ.J, difuzoare. Acestea trebµie sa fie adaptate amplifjcatorului respectiv din punct de vedere al impedan\ei ~i al puterii. In caz ca adaptarea pu este f 8.Qut~, apar redari distorsio~ate, un nivel scazut al a-qui~iei sau un nivel prea Jllilre, tll&Pµt de zgomote parazite produse de difuzorul suprasolicitnt. Adapturea trebuie f acuta ~i tn cnzul mai multol' difuzoare, montate cu re\ele de separare. De pildii, la lcgarea prezcntatii tn figura 7.!W, daca impedan~ele difuzoarelor slot egale (Z1 = Z 11) impedan~a sisteJillllui este egala eu ;m..
iJI pedanta unui difuzor. La legarea din figura 7.21. avtnd, de Qsemenea condi. ' t1a Z1 = Za, Z101rare = impe,dan~a unui difuzor. . In modurile de conectare amintite ' impedant-a de intrare rlimlne consto.ntlt ~i egalil. cu impedan~a unui difuzor. ln celelalte cazuri ariitate, de~i Repararea frecven~elor se face mai bine, impedanta de intrare tn sistem variazii cu frecventa 'i se poate aproxima tn functie de impedanta difuzoarelor. In r.az cii difuzoarele au impedante diPerite, Rdaptarea se va face din 'tr1msformatorul de ie,ire. Jn cazul conectlirii mai mµltor difuzoare la un amplificat.or, acestea se vor conecta astfel lncit sii fie sinfazice. Cu nlte cuvinte, la un semnnl Jivrnt de amplificntor toute membrnnell• difuzoa:r.elor trebuie sll. se «teplru;c,r.e ln Ac('Ia.,i sens: sn\l ln$pre af!lr!:i, sau tqspre tnthintru. In caz contmr, Sf!mnalrl13 sonore vor fi ~gale ~i de foze opu11r, lnsumarea lor Jn spatiu put.incl sa procluci o sc~dere a nivelull]i general ~i sli aparii produse de interferentii sup~ ratoare. Sinfazarea se face in felul ur-miitor: Se conooteazii un terminal al difuzorului la borna (-) a uqei baterii de 1,5 V. Cu cealalta bornii. ( +) a bateriei se atinge pentru un momer.t celiilalt contact al difuzorului, In ca1 e timp se fl,pasii foB.rte u'or cu degetele membrB.na. Astf el se poate sim~i deplasurea membranei la contactul cu bateria. Si presupunem ca membrana ae deplasea.zii insJJre 11f ar~. ln acest cnz, conta.ctul difuzorului pe ciire a fost aplicata borna ( +) a batefjei se va tnsemna cu o piciiturl de vqpaeia rotie.
ns
PBAatlCA ELECTBONISTULUI AMATOB
Daca la eel de al doilea difuzor, la cone:ctarea hateriei deplasarea este inversa, adioi lnspre lnau_ntru, ._inversam conectarea hateriei l}i, de asemenea, insemnim cu o picatura de vopsea ro~ie contactul ( Dupa ~e am notat contactele tuturor difuzoarelor cu semnul distinctiv, la montarea acestora se vor lega toate terminalele cu semnul disti~ctiv la acelal}i plot de alimentare cu tensiune AF. Cunoa,terea impedantei Z a unui difuzor este absolut necesara. In cazul in care ea nu este marcati pe difuzor, se ,.a proceda ln felul urmator: Se masoar.1 rezistenta bobinei mobile a difuzorului (R) in c.c., cu ajutorul unui ohmmetru de precizie. Atun~i impedan~a difuzorului va fi (la' 1 000 Hz):
+).
Zc1~ mii =
1,15 • R[O]. La alegerea difuzoarelor vom tine S..eawa de frecventa lor de rezonanta. Aceasta frecventa se poate mihmra cu ajutorul unui g.enerator AF sau se .pnaie Astima - destul de i mprecis, de aJt.feJ.::- funct.ie. dA diametruJ difuzorului . (t.ab~~lul 7.11). Tabelul 7.11 tniamcf11d
rlift1z~r~Z"' I Fr~r.nfa. d;-;e.;~~;a-nE;;i
[Rz~
:_ _ /••m) 2.~
20
.
46-1~0
---1· .
40-100
so
'·31)-80
38 46
26-56 20-40
Orictt.e difnzoare> yom avea, orictt dP <:l'.'lt'f'rt s~ YR con11trui intregul apR~ataj; sjstemul ncustic format din dit'uzoare a~ezate liber ,,va suna prost''.
In t.impul funct-ionarii, tnt.r-un anumit. moment membrana se va deplasa cMre inainte, formind in fa~a difuzorului o presiune de aer. In aoela'i timp, in spatele membranei se va f orma o dP.presiune. Astfel, mcmbrana difuzo1·ului va radia fre.cvente avind faze decalate cu 180°. Rezultatul este acea redare nepliicuta, metalica. Acest defazaj este cu atit mai evident cu cit sunetele redate sint mai apropiate 17i cu cit frecvent.a este mai mica (sunete mai joase). Solu~ia este aceea a modificarii drumului undelor acustice produse de partea din spate a membranei cu ajutorul unor dispozitive de rnont.aj : panoul acustic, precum 'i - derivat din acesta - incinta acusticfl descliisa, incinta antirezonanta, labirintul acustic sau incinta acusticd tnckisa, aceasta din urrna lucrtnd numai pe partea din fa.ta a membranei. Panourile acustice plane sint suprafele plane, avtnd drept scop lungirea drumului undelor acustice emise de spatele membranei. In cadrul acestor dispozitivc se introduce notiunea de frecventa de tmere (f1), frecventa care P-ste o corespunzatoare unei Jungimi de nnda e.gala cu dublul celei mai mici rlime>nsiuni a panoului acustic (respectiv Jungim(la drumului undelor sonore din spate.le membranl'li). In cazul panoului plan, aceast.i'i · freeve.ntii este.:
100
ft r::t - - , d
unde ft - frecventa de taiere [Ifal. iar d - drumul undelor acustice [m]. Exemplu. Presupunem cii dorim sa construim un panou care sii poatii rf'da, in conditii optime, frecven~e pestc
TBANSDUCTOARE ELECTROACUSTICE ·OUOmm
!6mrr
0
11'1
de u~or de construit. Caracteristioa de frecventa este suficient de buna pentru a satisface exigentele. Pina nu mult timp in urma erau singurele dispozitive utilizate in instalatii de sonorizare. Incinta acusticii deschisa provine din panoul acustio plan, caruia i s-au lndoit marginile, form.2nd o cavitate. Aceste ,,cutii" sint, de fapt, rezonatoare acustice, avind o frecventii proprie de rezonantft.. Calculele arata ca aceasta frecventa, f 0 , este:
f0 =
Fig. 7.25. Panou
acusti~.
150 Hz. lnlocuind in reJat.ia de mru sus, rezulta: 150
=
100 . -- sau d d
100 150
= ---· =
0.66 m,
deci latura panoului va trebui sa aiba 0,66 m. Panoul acustie plan prezentat in figura 7.25 poate fi construit din placi'i de lemn (eventual panel sau pal), furniruit ~i lustruit. El este echipat cu un difuzor de 10 VA/15 .Q, cu diametrul de 245 mm, iar cliametrul orificiului din panou are 210 mm. Difuzorul are frecvent.a de rezonanta la 65 Hz, iar limit.a superioara este 16 000 Hz. Distanta de la sol este de 1100 mm. Panourile plane sint oarecum incomode clatorita dimcnsiunilor ]or. 1n schimb nu au adincime ~i sint extrem
. s
5460 V •
uncle S - suprafata deschiderii din spate [cm2], iar V - volumul incintei [ems]. Incinta acustica deschisi'i se poate considera ca A.tare chi11.r daca este inchisa Ja spate cu un carton gaurit., avind imprafata gi'iuri]or de circa 30% din intreagn suprafntil n rleschiderii din spate. Un exemplu de incintii acustica deschisa este pre.zentat in figura 7.26. Cu cotele date in figura, volumul incintei este de 370 elms. In partea din spate incintn se inchide cu un carton perforat, de 3 mm grOFiime. Orificiile au diarnet.rul de 5 mm. iar distania dintre ele este de 10 mm. Partlle constiGDDm111
~ v·--~
1so',,,,,,
Fig.
7.~1;.
Incint.4 acusticA deschisA..
------ --
---·------1•ai\ci1c;A-F.i:i.cno1Sr1si'u1.m AMA'l'ott
tnMtP. se fix-eaza prin hir.IPil'rn
{'tr dPi dr oaAe ~i ~urnburi. SP ywatP eonf Pr\inntl. din !Wimh1r11 clP kmn df' hrnt! ~roasii do 20 mm; rv1•nt11nl rli11 plllwl snu pA.1. Pe JWrPt-ii int.,riori Fifi liJW!IC (<'ll cll:il 111\U arnort) plAi'i fonnnh~nr bnnt.~. diri 11tslfi cu gror;lnwa d1· rir<'n ~}0 :tn.m. Ennt11nl, pf're\li itilrrinri "" pot CRJ'litona cu · vatli Im hrih·ntii in plnzii. J)ifuzorul <'·ll t•A.rr fl:.;lr f'ehiJHtlfi. incintn aro rlinmet.ml 1ln 320 mm: ~i so primlf! di' panoul fronlnl <'11 ~urul111ri. Inrintele n<'1111lice in.-·his<' sin!. pm·alPlipipC'de inchisP; dlfuzorul hwrind 1111niai po. pnr:lf'a din fo\ii a nwmb:·a1lf'i. De~i Re numesc hwltiile, f'l1~ Jl!'f'zinli'i tol u~i o mica df'sehi.-IPrC' P" parl r•n din spate 1 necesaru echilibr~rii 1m•siunii do aPr ~j in acest fel bobinn mohilii a difu6 zor1~lui este mentinut.i'i. 1n pozi!ia dn repaus norma.Ia. $i ac£'nsUi ineintii f'stf', de fap,t, un rezonator, fn-inrl o freuYent:ii de ·fezonnn1u proprit•. In functionar~, elasticitatea aerului din inl('rior fnr;e. ca sii se mlr. Dale.le co11r>tr11.:·t.i\ e r.ln unei i1111iJ1(hus-rt:'l'lex). tC' ~eui;tiee im·hif(i~ ~n d1l11 in l'iiiurn i.27. rnrP reprl'zintii. im-·i1.ln lip ]_\;~;,/ din ph.id pnl i:.au panPl dC' hrn1l cu 10-1 prodm; de Uzinn El<'d1·nr.i1•n din grosimM de 20 mm. Pl're\ii im capit.oJlticurc>.~li. \"olunml inlPrinr f·i-;f1' 1lf' 11Pnzi\ cu pt;;lii i.1m Mllrle dn pin.zi'i 35 Jm3 • Difuzor..wJ u1.ilii!1d 1 i
-----~ 0
~
I.
.I
TRANSDUCTOARE ELECTROACUSTICE
La ncefUlti b1cinta se ut ilizeazii unfJe].P. Ronore J>rove~1ite de J>e runl·ei€ feit1 n.lf' membranei, efer.tul fiind resimtit in special la frecventefo jonse. Deschideren de sub difuzor are o miirime bine
- factor de di1JtoniuQi redurt. 1r. figura stnt prezentate eletli8htele principale ale constructiei, far in t.abelul 7.111 se dau di*neiutliJe, fttnctict de diamet.rul difuzorului. Ta•elul
\ J) iametml
di(11to-
i Frrr.t~en/n tfo
naii(ti
[t1un]
[Hz]
100
I
Dimcn11it.r1ile incintei
re;;o-
mlm
w
i.m
A 1
I
B
os4i85G
Ia ID I E IF I o I» j 254114-G
101 '
lot
1
sa
I l.01 [
+j+I19901---;;r: :1 : I457::~1 :::-11~~11m·l-;-s-1;::~ ! ::: I ::~ aoo
39
determinate., functie de frecven\ii ti la calculul di 111ensiunilor ei apar solu~ii de comp.-omis. Principalele avantaje ale aoestor inoint" 11tnt: --. mlirirea nitelului de p11esiune pentM1 rreoventele cuprinse tntre frecventa de re~onartti a difutoMllui •i frecven1a de rezo"an\A a sit~teinuhti ; - o c~r"'ct••1 istici'i linitLra a impe'dantei, lunctio 1. rrecv enia;
-279"",-162
Ca material pentru constructie se poate utiliza sctndura de brad sau panel, cu grosimea de 20 mm ti se asambleaza prin tncl~ie~ 'i P,rindere cu
vn-
rubu~~· _Desc_hl~.6lf4'. 'e· de~~eazii, iar
pere111 mtenor1 ~r.l~c11;ite1 se capitoneazii prin tncleier!", cu ptsla groasi de 20 mm. Deschide:'.ea poate avea un capac glisant cu care se poate micljora tanta. Volumul incintei are circa 300 dm8•
Capitolul 8
PRACTICA MONTAJULUI fiz. MIBCEA. SCHMOL
Realizarea practica a unui montaj electronic presupune fixarea tuturor componentelor pe un l}asiu. Functie de schema aleasa 9i piesele f olosite, se va alege tipul de l}asiu eel ma.i potrivit. Pentru acei amatori care eventual incearca montajele cu cablaj conventional se recomandii a construi l}asiul in felul urmiitor: Piesele mari le al}ezam pe o hJrtiP. al}a cum dorim sa le aranjam pe l}asiu. Dupii ce am stabilit Jocul fiecarei piese, vom nota aceasta pozitie, iar .a.poi copiem desenul pe foaia de tabla ce va deveni a,asiu. Vom avea grija sa aranjam piesele al}a incit sa fie cuprinse toate pe partea de deasupra, cU ~i dedesubtul sau. Vom trece a.poi In prelucrarea buciitii de tabla - de aluminiu sau fier - ale.asii, practictnd decuparHe pentru soclurile tuburilor electronice, transformatorul de retea, capacitorul variabil l}i alte piese. Gaurile necesare se vor face cu o mal}ina de gaurit, iar decupiirile le vom executa tot cu mal}ina de giiurit, practicind gauri de-a Jungul perimetrului sau circumferint-ei respective cu un spiral de 3-4 mm. Interspatiile dintre gii.uri le vom taia cu o mica dalta, iar apoi vom indrepta marginile ptna la desenul pe care I-am fiicut cu
ajutorul unei pile plate sau semirotunde, dupa caz. Tabla utilizata va avea grosimea de 1-1,5 mm daca este de fier l}i de 1,5-2 mm daca este de aluminiu. Tabla de aluminiu o vom putea tiiia l}i cu o pinzii de traforaj pentru metal sau chiar cu o ptnza obil}nuiti'i, dar tabla de fier numai cu ptnza de traforaj pentru metal. Acolo unde este cazul, mai ales daca tabla este mai groasa, unele gauri le putem da cu un burghiu de filetat de 3 sau 4 mm. Daca nu vom putea fileta tabla, putem lipi pe l}asiu, cu cositor, o piulita in dreptul giiurii respective, chiar daca 1}8.siul este din aluminiu, a~a cum vom vedea mai departe. Ctnd totul este terminat, vom putea indoi partea anterioara ~i posterioara, dind astfel lnaltime ~asiului, iniiltime ce depinde ~i de piesele utilizate ce sevor monta sub ~asiu (fig. 8.1).
#! 0
o.
0
VL7L7 d ·O
0
0
Fig.· 8.1. f?asiu pentru montajo cu cablilj convenponal.
111
PBACTICA MONTAJULUI
Fig. 8.2.
~asiu
pe fier cornier.
lntre piesele mari vom stabili locul subansamble. In acest caz este preferegJetelor ce vor susiine componentele. rabiJ ::;ii nu moot.um piesele grele. pe In ce prive~te montarea pieseJor, pJacuie (t1•a11sfornw.toa1·e etc.). Acest acestea se vor aranja pe etaje, stabilin- mod du lucru ii put.ell\ u~iliza ~i in du-se o inlan~uire Jogica, determintnd caimJ moutaj*!lor cu lrunzii;Loa1·0 sau astfel conexiuni cit mai scm-te. P~ circuite intl~gl'ate. paJ1ile verticale vom da gauri unde Tot tn cazul montajeJm· dasice. un vom monta poten~iometrelt::. oomuta- 1tlt. mud cit~ u executu fjasiul com;tu in t.oarele, bo1·neJe. mufoJe etc. monta1·ea pieseJor pe o 11lacil de maln Caz ca dnrim SS facem Ull monlaj terial jzolant (placaj, J>l-!l'tinax etc.). cu tuburi elect.ronic:e, dar cabJa.jul :sa Placa 110 va fixa pe ~ntpol't·i gl"isanti fie imprimat pe o placa, uceasta o cH vo1· fi. prin~i chiar de cutia a.paraput.em monta pn o ramii de fier cornier LuJui (figura 8.2). cu la.Lura de 5-10 mm *i gi·osime d"' Bste bit1e insa tia ne amintim 1·itP-vu 1-1,5 mm, pe cure n vom confectiona .Jucruri esentiaJP. ce 1w ww a.inti\ ilHt din tablii .1'i o vom indoi fn unghi la coufect.ionarea l?Hf>iului, ejt ~i rnni drept, cu a.iutorul menghinei. La coJ~uri, vom putea lipi cu ensitor. vom put.ea nitui sau putem montu o capsa. Plaua cu cir•cuit imprimat, moututa in 1"<1me astfel fiicuta se va putea mont.u pe un 11asiu, tot din· cornier, executat de noi af)a cum se vede in f ig111 a 8.3. Cu oarecare t"antezie putem executa 1f8.i>iul fi sub alta forma. Pla<:a cu clrcuite imprimate, care sus~ine fii o" o o tuburile se va putea monta tu pozitie ori.zontala sau verticaHi dupe oaz. Dacii dorim. vom putea PXP.cutn mai multe pllicute - pe etaje Fig. 8.3. ~asiu 1$i cutits penlru ruontaje pe q:a inctt vom 1mp811i sohema in circuit imprimaL
PRACTICA ELECTRONISTULUI
1J2
departe, la cahlaj. Accste dtevn ,...,_ comandiiri sint urmi1 Loa.rtde: Pa1·tea de ali men Lare a unui aparat electronic, i ndif etient despru c.e fol tie apar11.t nr. fi vorba, este bine i;a n... i:wlata din. punct du vedere al cimpului parnzitar electric ~i magnetic, dr J'{'stul aparntului. EHntuaJ se va p4tea munta acest 1)taj JW un ~asiu Kf!parat ~i ecranat. Ecraum·ea o put.em facH ra protec~ie impulri\ a cimpuJui elect1·i1:. §i atunci pute.m utiliza ecrann confeciionate din tabla de cupru, ala.ma, aluminiu etc., sau ca proteciie impotriva cimpuJui magnetic, §i atunci vom utiliza ecrnne numai diq tabla de fier.
1u acest din urmii caz
ecran~rel:\
este facutii tmpotriva ambeJor cimpuri parazitare. In caz cli redresorul va fi montat totu§i pe acela§i §asiu, vorn avea grijii ca transformatoareJe montate sii fie cu axele perpendiculaJ·e.
Llnga piesele ce se tncii)zeBc puternic (tuburi electronice, radiatoa.re ale unor tranzistoare de putere) nu vom monta capacitoare electrolitice sau alte piese ce se degradeazii la 1:..Elmperaturii mai tnaltii. De asemeni, nu vom monta in ace! Joe componepte ale unor oscilatoare, de exemplu a cii.ror frecven\,ii va fugi proporiional cu incii.l~irea pieselor. La montai•ea unGl' etaje de A..F. vom ~vea
mare gr1Ja s11 nu se produpa o Peactie pozitivii intre eleml:!nte. l n general aceasta reaciie se p.roduce intre conductoare de intrare §i conductoare de ie~ire. Grilele tqJ.;>uriJor i:;au bazele tranzistoarelor ar fi hine sa fie cone<1tate prin
.A~A19Jl
mtl:ili· 1•1•1·a11nf.I'. Totu~i. 1111 t•i;l1.• i111Jicat 118 i;e l'aca 1·isipii de PCH'liIH\l'l'. D1>t·11pl1ll'ifP. urror 11Jemente ale intrurii trebuie i-;;'i l'iu leg-alB la ma::H.i i11 puncte diferitl' ra~t't de c:elfl di' lu ie~i1·1·. 1u caztJl ul ilizurii llllOI' punete Ul' mu.:;;i (u11,1.i alt>s iu n1zul ut.iliza1·ii ~asiµrilur din material izulant), acesleu n11· l'i ll!g-aln impreuna, formind un fir 1·1mtral d n n wsii. In cazul utiliziiri i 1rnur §r.1.si1ui ml:!talice, firul central d•1 masU. (µa.di t:.xii,;ta) va fi Jegat eel pu\i11 i11 dut.Jii Joeql·i penlru fiecare etaj. Etajele de radiot'recventii vor putea Ji ecranate l'atii de cimpul electric. Conexiunile vor fi bine izolate §i cit mai scurte. Cu cit frecvenia de lucru este mai mare, cu atit conteazu mai mult lungimea firelor de conexiune. Aceasta lungime este limitata in cazuJ ctnd se h,1creaza pe placute cu circuite imprimate. Dar cum se confectioneaza o asemenea placutii? Sii presupunem cii · avem o placa, placatii cu folie de cupru - special f abricatii pentru acest scop. Ea po ate fi pJaaatii pe o parte sau pe ambele parti. Mai tntii vom face un des en, pe o htrtie de oalc, dF>sen ce va cuprinde looul de sta.bilire al pieselor mari ljl Jegaturi!or tntre ele. Conexiunile acestea nu se vor putea intersecta, deci desenul se va sofistica de a\!a naturii inott ele sii se ocoleasca una pe cealalLa. Acolo unde vom avea de plasat componente se va intrerupe desenul pPin circulete de care se vor fixa mai Urziu terminalele componentelor. Pozitia §i di mensiunile soclurilor tuburilor electronice cu contactele lor, pozi\ia §i distllllt!lle dintre terminalele
l.lOOr potentiometre sau cfrciii te integru.tp, tranzistoQ.re etc, ce se vor plant.a pc pliicutii v'or trebui descnute foq,rte exact, cu rjgla §i compasul, iar mfirimile respective le vom musura cu ~1,tblerul dupa piesele or.iginalc. Unele piese vor trebui montate sau in loca~uri special ame~ajate pe pliicutii, sau pe pliicute adiiogate supJ.imeutar. Pentru uceusta se pot pra.ctica uneJo dPcupari In plUcuta cu ajutol'Ul pin?.ei 1le Ll'aforaj sau se vor m01}ta cu clistuJ1\ i1:~re, mici placute ce YOJ' purta unele componente. Inca
incUlzesc in timpuJ funclioni:irii. ~\ces tea vor trebui plantale cu un i;pa\iu suficient pentru riicire. Unele ecrane dintre etaje se vor putea monta perpendicular pe placuta - fiind de fapt buciiti de tabHI. Ja rlimensiuni stahilitc - §i lipite cu cositor de folie in punelele de ma~a. U1wlc radiatoare de guhal'.it mai mare se pot monta sustinute cu distanticre izolante termic (po1·~elan, mica etc.) sau direct cu !iUrubw·i pc placa. l n une.le cazmi putem utiliza pliicute izolatoare din sticlli ce ]e vom pulca prinde cu ~uru buri de placa. Dar pl'ntru aceasta va trebui s-o g;1urim ~i s-o ti'iiern. Tuier<'a o pulcm face cu un cutit cu diamant, cu ~n cu\it cu role viJia S~lu chiar cu un virf ascutit de vidia de la un c1Jtit de stl'Ung prevazµt cu p&~tilii tilietouro vid111.. Dllpii cc se zgirie stiGla 110 directil!. Q:o1•itii, se hate 1•~or in parlAJU opusij. tii,ipturii ~j de-u lungul 1!i, u,poi lie 11~.!l.iµ 11} iµc.irgin~~ hl~tuluj
mesei de lucrq §i sa npasu pe piirteu. cJinafarU. SticJa va plesni exact dqpii dfrectia zgiriat;'l. Cil.Q.rirel:\ o vom f"'-;:o cu uu burghjµ spintl cu vidia. 111 caz ca nu avpm a~£l cent, luilm µ.n bµrghju spiral obi~m,iit Ile dilH~P.&hml.la clol'iW - pQ pur~-1 hwo~iu\ tn f)tu.:ilnJ. pecuh.Ji de gtj.z suu Ja J~cAra 4rAg•Lzv~ Jui pin4 Jµ ulb. ll calim upoj, isciifqndindii-1 tntr-un ni.i; cu rqercur (tltPnti\3 la YHpol'ii ot,r~vitod ell sti degaja). Spirulul c;Jlit n~tfo! ~e tl)iCULC u pi&tl'il. apraziy!l f'io;) F,i d1ml. In ~fi.r~it, se fout· p soJutie sat4L·11t;j. de canifv•· lu uloi de tcl'e&ntimi ~i se lWge virful spiral~lui cu aceasla solutic, l~9cul de gihH'it so tine tut timpul µ,med Cll aceasta so!u~ie. ln twest fol slicla. se va guu1·i ap1·oape tot a~a de u~or ca lemnul. l\fargiuea sticlej o pµt~1n §lefµi cu hirtie aLraziva, ori ise poate pili cu o piUi suficient de t'in:l, unsd cu soluli~ de ruai SllS· llovenind la placuie, eel mai buli. . cat este - mai ales in cazul mootajelol' cu tranzistoare ~i circuite integrate - sa se h1oreze cu rnodule fonct~o na)e, impartind scb.ema pe poJ'\ilmj .,._ pe etaje. PHicutele astfel confectjonate, sub forma de modW.e fµno~iq nule, fo COU0J!:Ufil iJltre e}e Cl). ajutorul conectoiu·elor, sau cu fire conveQtionale Jipite direct c11 cositor de bornele cu care sjnt prevazute placutele. 1n genernl, o schema so d& aratind ~i pl8.c~ta cu circuit.e imprimate, 'tn mi:trime rcdusi'i sau chiar in' ra:port 1/1,
ve
Dar sil JH'~supun1lm c~ a.m e.xecutlJ.t e.xacL dcsenul pe fo~i~ de calc .m ra.p9rt. 1/1. 'C1·meaiu ~u copiem <,lel!~J1Ql pc pJacµ~!l- p1{4cata pc o s\ng1.µ-i part~ ClJ
cupru. Vom execlita acest desen cu ajutorul unui creion moale. Am ajuns astfel la prelucrarea propriu-zisa. Cu ajutorul unei pensule fine sau cu ajutorul unei buca~i de lemn ascu~it ca un creion Yoni. trasa cu o vopsea pe baza de nitrolac - din comer~ - urmele desenului nostru. Urma de vopsea va avea IA}imea de circa 1 mm §i va fi uniform 'i bine acoperita cu vopsea. Dupa ce desenul astfel executat se va fi usoat, urmeaza corodarea. Intr-o tava de prelucrat htrtie foto punem placu~ cu desenul in sus. Apoi turnam peste aceasta clorura ferica pin a ce placu}a este acoperita cu solu\.ie. Liisam totul lini!ltit, avind grija sa ne mai uitam din cind In ctnd la mcrsul, corodiirii. Cind aceasta a avut Joe, adica int.1•e liniil<~ ~i desenelc acoperite eu vopstia ti.lrat ul dP enpru dispare, putem sr;oate pJacutn din solutic §i o vom spala cu multa apa uurata. Dupa uscaro trP.nem la dizolvarea vopselci, pe care o inJaturiim ~tet•gind pla.ca c"u vat.a imbibatit cu 1111 dizolvanl: benzinii, aeotonui till£!!' ete. Cind vopscaua a fost inlaturatit. vu apare desenul format numai din folie de cup1'U. Vom pructica gaurile tn care se YOO' planta terminalele componentelo.r~ fn general cu un bm•ghiu spiral de i mm. Put.em utiliza o mica ma§ina de gaurit facutii. dintr-un motora, electric de la o jucarie veche la care se m.onteaza o madrinii de Ia un traforaj. Vom trece la. montarea pieselor pe care le vom lipi cu cositor. Cind componentele au fost montate, Yorn proteja conexiunile de oxidare cu ajutorul wiei solu~ii diluate de colofoniu in
alcool, cu un lac nitrocelulozic incolor sau, pur ~i simplu, cu f~xativ pentru par. Am vorbit ptna acum de placi placate pe o singura parte. Exista insa §i pliici placRte pe ambele parti. In acest din urmii caz, desenul se va face pe ambe]e fete, iar corodarea de asemenea. Utilizind amhele fete se face o oarecare economie de spatiu. In cazul in care nu avem o asemenea. pliicutil sau lucram cu piese conventionale putem sii facem §asiul din placii izolanta, chiiu· daca aceasta este - a~a cum am "·azut - din placaj subtire, montind piesele mari, previizind capse cu cose, sau mici nituri de cupru, ori agrafe pentru contacte. Circuitele le vom executa din sirma subtire de conexiuni, izolata. Firele le -vom trasa de-a lungul plilcu· tei ~i dedesubtul ei. Vom obtine astfel uu montaj foe.rte apropiat de eel cu circuite imprimate. Sii. n·dem acum citeva elemente de montaj.1n uazul celor clasice - conventionale - , co11exiunile le facem cu liil'mii. izolata. Accasta tie va lipi cu cosit.or dt~ tcrminalul, cosa sau horna respectiva. Dupii dezizolarea sirmei vom putea udauga o hucaticii de tub varni§, de culoare dorita, in lungime de 5-10 mm pe sirma dH conexiune. Dupii. Iipire, acest tub 8tl va trage peste lipiturii, dtnd un aspect f rumos montajului. La lipirea cu cositor a unor piese va trebui sa 'tim cum sa executiim. 1ipitura. Daca la o piesa mai mare sau Ia cosa respectiva cioca.nul de lipit se va line hine pe piesa, &fa inctt cosi-
PRAC'l'ICA MONTAJULUI
Lorul ,,sa fiarba", lipindu-se bine, acest lucru nu mai este posibil la lipirea unor piese mai deosebite, cum ar fi tranzistoa,rele, circuitele integrate, diodele cu cristal ~i altele. Daoa vom ~ine ciooanul de lipit prea mult 11i prea aproape de capsula respeotivii, atunci piesa se poate distruge. Pentru a evita acest lucru, se va utiliza un ciocan de lipit de putere redusii (18-25 W), iar vMul de lipit se va iine pe piesa un timp limitat pentru a nu permite ciildurii sa ajunga prin temtlnal la crii:talul semiconductor. Aceste precautii se Yor Jua nu numai la piesele descrise, da1· chia.r ~i la lipirea unui banal rozi!'ltor de putere mica, 1/4 \V san 1/8 W, carf', avincl gabarite foarte mici, este oricind gata t;ii. sn. distruga in cazuJ incalzirii puternice. In cazul circuitelor integrate, in ufara de Iipirea rapida a ter.minale101·, nu nvem prea mult de fi'tcut. in eazul tranzistoarelor ~i al diodelor cu cristal putem interveni, li1sind terminulele mai Juugi sau, daca spatiul nu vn permite, putem face pe terminalele respective ochiuri care prin marirea lungimii terminalului mic$orea~a pericolul incAfzirii. Col ma.i elegant ur fi su avem socluri speciale pentru .tranzistoare ~i socluri pentru circuite integrate. 0 probJemii mai deusebitu o ridicii lipirea in montaj a tranzistoarelor eu efect de cimp, care avind intre electrozi rezistenie de zeci ~i zeci de megohmi se pot inciirca electrostatic §i chiar strapunge, daca. nu sint legate in montaj, Pen.tru a se preinthµpina aceet .lu.cru, piesele acestea se dep_ozi-
125
teaza cu terminalele scurtcircuitat~, cu o sirmulWi in jurul terminalelm~. Sirmuli~a va fi scoasa de pe terminaIele tranzistorului doar dupa.ce acesta a fost deja lipit in montaj 11i aceasta reprezintii ultima opera~ie. Tranzistoarele cu efect de cimp sint sensibile: ~i la lipitul cu ciocanul de lipit ·care, f iind incalzit electric, po ate avea sarcini electrice pc Yirful siiu de· lipit. ~i in acest caz tranzistorul se poate: striipungc. Deci, ca regula generalii,. la lipitul cu ciocanul de lipit al ·unuj tranzistor cu efect de .cimp, TirfuL ciocanului
PRACTICA ELEC'l'BONISTULtJI AMATOR
urm.eazii ·a fi lipite
sa
i'ie
cm·a~ite
i11
aoelqi mod. Adaugindu..se decapunt. se clepune un strat de cositor, dupu ca a.au a,e;at in pozi~il1 de Ji1Jh ti. AGeaati qezare tnsii va trebui sa fio coraati. De exempJu, o slrma sti va lipi de oosa respectivii, introducintl-o 111 erifiei'J} coaei destinat acestui scop ti tndeind-o; abia dupi aceea se face llpirea. Atunci cind doui slrme 10 lipeao tmpreuni - acolo wide se poate ...... , ele vor fi 1·8.sucite lmpreuoa tnainte de lipire fi locul se izoleazi cu tub va1·nif, dacii este cazul. Dacil tnsii avem de lipit piese mati, nu se va mai putea utiliza ciocanuJ de lipit. Dupa ce piesele au f ost hine c'tlra~ate, se vor tncii.lzi la flaciira unui ardtor, bee de gaz, aragaz sau lampii de benzina, adii.ugtndu-se decapant. Cind piesele s-au tncA.lzit, se adaugii eositorul la locul de lipire fi se lntrerupe tnciilzirea. In alte cazuri, piesele lnciilzite se scuftlndii tntr-un vas in care se gii.se,te cositor topit. Dupii. ce piesele s-au co$itorit se soot fi. se lasii. la riicit. La aceste piese - mai mari - este bine · ca lipitura al fie lii.satil sii. se rAceascii. tncet. Racorirea nu apii rece nu este indicatii, cositorul cri1taliztnd, iar lipitura nu mai eate mecanic rezistentii. Pentru cl a venit vorba de reziatenia mecaniel a lipiturii cu cositor, trebuie al se vtie cii acest material nu este indicat tn locurile cu temperature. foarte seiizuta, din cauza ca lipitura l!ie desface la temperaturi foarte mici. De aceea, ln iernile grelo, cu temperatUl'i foar.t, sciizute. fi ou durq.te marl, 1
~e
intimµhl ca unele Jipitm•i cu ooMitor. la. 1mtene,
,-~::t ~0 '= .......
ii ..
.c ~
t=
Utilizarfl(.f
!"I.
=-
liQ .... ()'
~~ J s;~ I~~~I 25
70
268
30
70
257
88
67 60
260
40
uO
60
216
60
40
184
90
10
218
I
286
c~
lipituri flaciri tinichigerio plici de zinc ~i galvanizata alami, plU.ci co11itorite pentru meta.lo U§Or fnzihile pentru lipituri hi electronic& pentru vase de bucitii.rie
Dar, uneori a:vem nevoie de Iipituri la temperaturi mai mici. Pentru aceasta se pot utiliza o serie de aliaje de lipit numite aliaje rapide. Citevn caracteristici se pot vedea tn tahelul 8.2.: Tabelal 8.! Cpaitur.
Pfon1b
[%1 16 2l>
~p.ij
[%]
II
I
25 22 3;J
I I
I
Bismm [%]
7'e111p.
de topire ["VJ
GO
126
53
113 !I~
.11!.6
I I I
I
I
PR.\.CTl
MO~TAJVt.UI
12'7
Pentru lipirea componentelor olectronice se utilizeaza in mod frecvent fludorul, ce oste un tub cu peretii din aliaj do lipit umplut cu eolofoniu (saciz), acesta fiind decapant. ln ce p1·ive,te plumbuJ, acesta nu se lipe~le dtt meta.le; el se poute lipi num1ti cu plumb sun ClJ aliuj de lipit cu mt1lt plumb, iar ca decapant se folose~te stearina. Avhul tt>mpel'utura do topit•e mui mare, se Jipe~te Ja f'laciirii, respectiv lu la.mpa de benzinu ~i estc utilizut de instalatori la lipirea t eviJor de apa. Toate a.ceste lipiri so pol considera Jipitm·i ,,moi". Daca vrem faeem o lipitura ,,tare", atunci vom lipi cu argint. 0 bucatica qe argint dintr-o monedii veche sau o bucapca do argiut din capacul unui ceas vechi. Lipirea se va face ht ffodirii. Evident, vom putea lipi do!!r ohiccte mici, neavind posibilitatea, cu mijloace improvizute, sa obt-inem 0 putere ca]orica mare. Fla.cara va fi obtinutii de la o 1a.mpa de spirt care este umplutii cu spirt 1·at'inat (nu metlicinal I). 1n tabelul 8.3 se
sa
T11l1olul S.3
,---------------Carburautui man gal nlcoul !.l5% alcool motilic gaz metan
---
Putcn1 caluri1:d
[tlal/ky] li 1111-( ~1i1U G 'iPll- 7 ltJU 4 GOO
s ooo-9 ooo
Pentl'U obt;inerea tP.mpemturii de ~opire - destul de grou de ob ti nut c11 mijloucclc obi§nuile, proer~1lun~ in folul l1f!ll.iitor:
Fig.
s.:..
:!lfotodi! pentru lipirea cu argint.
Cu o tevi~oarii de metal de la o rezerY i.\ de pix golita §i spa.Ia.ta,, suflum, in partea ,,caldu" a flt\carii Iampii. de spirt, a~a incit flaciira sa fie de":iatii ~i concentratii sub forma unui jet de fla.ciirii. Obieetele de lipit se a~aza pe o bucatii de mangal 1nodelat nstfel incit marginile pieselor sa se unearcii bine (fig. 8.4). Dacii marginile nu s1i unesc, nu se poate face lipil'en. Deasupra loeului
ln a.Ito cuzuri Yom fj obligu~i sii lipim cu cusilot• obiecto dn uhuniniu. Aluminiul rn·e prnprietatea de a se o.xida chiiw in timp cc so curC1F1. Orice sub.sta.ntii decapuntcl am utiliza, el va
U8
ramlne oxidat 'i nu Ya prinde cositorul. Pent.i•u a scapa de acest neajuus, puteni proceda in felul urmator. Pe locul de lipit turnam o cantitate de ulei (ulei de ma,ina), care sii. acopere acest Ioc, iar cu virful unui briceag riizuim u~r o supraf a~a ce este tn acest timp acoperita cu ulei. Apoi, cu uu ciocan de lipit de puterc mai mare (80 W),, b.ine tncalzit 'i cositorit, frecam u'or locul de lipit ce este incii acoperit cu ulei. Cositorul ,,va prinde" tot a§a de u'or ca 'i pe alama sau cupru. Odata locul cositorit, se ,terge cu o clrpa uleiul de pe locul de lipit pe acel loc se poate Iipi cu cositor, tn mod normal, orice piesa. In ce prive,te sudarea cu cupru, nu putem s-o facem decit in mod Iimitat. Nu putem, cu mijloacele noastre sa ohiinem temperatura necesara. lnsa, sirmele suhiil'i de cupru, aproximativ pinii la 0.1 mm se pot suda. Este cazul sirmelor suhiiri de bobinaj care tn timpul lucrului se pot rupe. Atunci se procedeaza tn f elul m•mator: CeJe douii capete de slrma sc a~azil unuJ lingu altul ,i se rasuce.sc pe o portiune. Cu o foarfeca se taie a,a incit sa ramlna riisuciti'.i. o lungime de maximum 10 mm. Apoi, in flacara unui chibrit aprins, in partea calda a flacih'ii (1/3 de Ja yiJ'f), so aduce partea riisucita. Sirma se va inro,i, apoi va deveni alba, ,i, in fine, se va topi, formind o ,,margica" de cupru, cu un diametru mai mic de 0,5 mm. Decupantul este chiar lacul sirmei. Dupii. lipil'e, locul se izoleazii ~i bobinarea poate continua: sh'mele au fost sudatc cu cupru. Am viizut cii a.tunci cind se face o lipire cu cositor sau chiar o sudnrii. ~u
,r
PBAC11CA ELEC'fg01'18TULUI AMATOR
alte metale, locul sudurii trebuie sa fie curatit de oxizi pentru ca sudura ,,sii. prinda". Dat fiind ca Jocul sudw·ii sau lipiturii este supus tn timpul operatiei la temperaturii ridicatii., cu atit mai mult se produce oxidarea. Va trebui a!jadar sa intervenim chimic pentru a dizolva acetti oxizi cu ajutor·ul decapantilor. Pentru materiale diverse se va utiliza decapantul potrivit. Le vom vedea pe rind: Clorura de zinc. Pentru lipirea fierului ti otelului avem nevoie de un decapant dur. Accsta se obt.ine din acid clorhidric l}i buca~ele de zinc. Este deci vorba de acea ,,apii tare stinsa". Lipirea so face foarte binc, dar locul ramine acid ~i dacii. nu se curiita foarte bine, lipitura corodeaza in timp. Deci, dupa Jipire se curiita locul cu o pila, cu o perie de sirmii §i apoi se spaUi bine cu a.Icool. In electronicii nu se folosel}te dccit strict limitat; in caz contrar corodarea terminaJelor componentelor estc iminenta. Se utilizeazii in tinichigerie. ln timpul lipirii
PRACTICA MONTAJULUI
uecesitii cura\.ire §i spt'darc ullcrioara. In electronica nu se ut.ilizeazii df't'if Jimitat. In timpul lipirii da vapori corosivi ~i nu este bine sii fie respini.\.i. Pasta de lipit, formata dintr-un amestec de substant.e decapante, in general acide, amestecale in vaselina. Se utilizeaza a tit la f eroase, cit ~i la nef eroase. Lipirea se face bine, dizolvarea oxizilor fiind neta, dar locul ramine acid, necesitind . curatirea :;;i spalarea ulterioarii. In caz contrar, in timp, apare corodarea. Nefiind atit de corosiva ca alte substanie, mul~i praeticieni sint tenta\i s-u foloseasca. Riscul este insa mare - mai ales la actuala tehnicii - ~i de obicei se evita. Cu precau~iile necesare se utilizeaza la unele lipituri pe fier. Colofoniul (ra~ina naturala de conifere - saciz) este un decapant ideal, folosit in exclusivitate in eleetro11in1. ln timpul lipirii, eterii forma\i at<1.ca oxizii, care se dizolva in masa de colororuu topit. Se utilizeaza la lipiri pe cupru, alama, hronz, nichel !fi altele. Nu este un bun deca.pant pentru fier. Cu saciz se cura~ 'i capul de lipire al ciocanului de lipit. 1n unele cazuri se utilizeaza o solutie mai mult sau mai putin diluata de saciz in alcool etilic 95%. Se ung suprafetele cu ajutorul unei mici pensule. Exista f ara tndoiala o serie de retete cu tot f ehil decapanti, care mai de care mai interesante. ln tot cazul, la cea mai inalta tehnfoa profesionala, in a:cest domeniu, tot la fludor !fi la colofoniu s-a ajuns 1
de
·--------
129
IJal' Jneu n problemi-l rle ldrnulogic·: un fir rlc i:irmii de bobinaj cu un diamefru 0 == 0.02 mm (1111 fir de pi1r a1·n till diumelru 0 ~ O.OS mm I). izolat. <.·u lac-emnil, t rl'lrni11 lip.it pe 1111 i-uport. PP11l rn 1u:ea1;ta firul 1.r1'buie dezizolat. de1·npHt ~i 1·o~itorit.. Ni i;e pare o i mpn~ibilitalc ! l\ici eu lama, niei 1·u bii;turiul eel mai t'in. nici cu ~mirgheJ din eel mai fin nu 8f! pnatr scoate lacul fara sa se l'llp1! firul. Pentru realizarea scopului urmariL SC proeedeazii astfeJ. Se -ia 0 tablelil de. uspirinii, se a~aza firul eu e<1.putul de Jipit rlea:supra 15i cu docanul de lipit cositorit se apasa u~or pestc fir ~i tableta. Aspirina se tope~te (atentie, Yaporii :sinL rau miroisitori, Ut.itura ~i laorimeaia richii), dizolYind lacul de pe fir, decapindu-I ~i firul MJ acopera eu coi:;itor. Sc poitte utilizu ~i addul :salicilic pm\ eu acelu~i :succe:;. Dupa Iipire, firul ~i locul lipirii :se ::;pa.la cu akooJ. Am dat doar uu exemp]u c::a1·e parea mai dificil, dar de obi('ei, toate firele de bohinaj se dezizoleazii ~i se decapeaza astfel. Decapan\.ii se utilizeazu ~i la sudura. Am vazut ca pentru argint se utilizeaza boraxul pulvis. La sudurile autogene sau electrice pe fier sau alte metale electrodul de sudura este acoperit cu o crusta dintr-o pasta in care intra ca constituent §i boraxul. Sudorii utilizeaza uneori ~i · bucat.i de i;ticla care, topindu-se, produc d.ecaparea 'i impiedica oxidarea mai departe datorita temperaturii inalte. Dar aceste lucruri p1ivesc alte tehnologii, de care nu nc ocuvam aici.
Capitolul 9
DIODE dr. ing. IOSIF LlNGVAY
GENERALITl'.fl Diodele, con-tinlnd o siugurii jonctiune p-n, sint cele mai simple dispozitive semicomluctoa1·e. In func\ie de Jocu] ntiJizarii au f ost concepute mai multe tipuri de diode, cu parametri electrici specifici aplicatiei respective. Caracteristica electrica U -1 a unei jonctinni p-n (fig. 9.1) cuprinde doui1 domenU distincte:
Caracteristica de polarizare directd, chifinita prin tensiunea de deschidere ( Vr-o) ~i rezisten\a dinamica (rd>· Tenaiunea de deschidere ( V1, 0 ) reprezinta ten~iurtea minima de po1ari-
zare la care dispozitivul incepe si conduea curentul electric (se ,,duo.bide~' in direet). Valoarea Jui VFo depinde de tipul diodei. Astf el, VFO este de ciroa 0,1 V la diodele Sohott.ky (metal/semieonduetor), de 0,18 V lil diodele cu germaDiu, de 0,55, V la diodele cu siliciu etc. (zona de bloc~re in direct). La depa§il'ea a,cestei vaJori critice a tensiunii de polariza.re tn dfrecL, caderea de tensiune pe dioda oste determinate de valoa1·ea intensitlitii curentului ce trece pritl dispozitiv (zona de conduc\ie 1n direct}. In cataloage este &peeificatA vak>area maxima a caderii de tensiu'fle la p0Ja1·izare dil'eota pentru un eurent dat, de e>bicei c.na-entl.11 mR:ttJ11 ttdmii;ibil ( Vni la I n1). Cu o oarectu·e ap1·o~iroare uvem:
VFJf = Vi'O + r tJ. • J J.'J\I,
3 ,.,, J<'i~. 9.1. Car1.1,cte1•ist.ka t.:-J a uul'I JOfll.'.tiuni p--11. (1) zonu dP aYalait~;i. (couducfie in im·ers}; 2) zoiia de hlocarc tn polarizal'e inversil; 3) zona de ble-cui·e tn polarizare dirP.t.:ta: 'i) zona de conduc~i1.1 in pohu·ii111·0 llirecta.)
unde rd este 1·ezistenta dinamid.i a modei in poJaPiZ'll'e directA lji depindP. dfl construc~ia diepoziti"nJlui. Caraote1·istica in pol"1·iaare di1·eota a unej diode se poate ridica folosind mentajul din figu1•a 9.2. Peutru o diodu cu 1:1iliciu, i·eglind cu ajuto1•ul potentiometrului R tensiuni din ce in ce mai mari, curentul ind.icat de milia.mpe1·metru va ri ht inct-lpul. foarLc mic (sub
DIODE
+ 2Ycc
131
A
v
0
c
Fig. 9.2. Montaj p1:mtru i·idicru·ea caracteristidi unei diode in polarizarc clit•t>ct.iL
1 mA). iar tensiunea indicata de voltmetru va crei;te fl!i ea corespunzator. Cind tensiunea atinge circa 0,55 V ( VFo). dioda se deschicle. mlidi la et·e~te1•i mici ale tensiunii corespund crei;teri mal'i ale curentului p1'in dioda.
Ccm1,cteristica in polari:.are inyersd se caracterizeaza pl'in aoeea ca la varia;~ii mari ale tensiunii de polarizare ( VR - uneol'i suLe de vol~i), cw·eutul prin dispozitiv este neglijahil i;i 1·ep1·ez.inta cureniuJ reziflual al jonc~iunii p - n (1 r < 500 f.'A) (zona de blooare in invers). Cind se atinge o va:Joare cl'iticii a tensiunii de pola1·izare in invers, cm•entul prin dioda cre~le bl'usc datoritii intri'h'ii in conductie a jonct-iuuii p1•in erect zener, priu u·alau~ii sau prin piil1•undere (zona de oonduciio iu polariza1·0 i nn1·su). Valoarea tensiunii du p11larizare i11versu, la care cm·entul prin 1.lioda cl'e§te bt·usc, se nume~te tensiune de avaJan~ii ( V.). La diode.le redresuare obi!inuil.e m1 se recomandu solicitarea joncFmiii pii1a Ja in mod obilinuit, ffrmele Jll'01lu1·(1t,oare garant.ea~a functionarea co1·ecL.i1 a dispozitivului la V11 :11 (tensiune i 11ve1·sd repetitivi maxim admisihilii), dat ii do eatalog. ar-eai;L.a fiinrl egalii, tk obicei, cu cirva 0,7 di11
v•.
v...
In vederea caracteriziirii calitatii dispozitivului ~i a proiectarii unor montaje, unele firme garanteazii, la o valoare data a tensiunii de• polarizare (de obicei la YRJ1 sau la 0.7
11.. 11111« R
v
' '
Fig. 9.3. Monlaj pcntru ridic;area caracteri::;1idi U-1 a unei diode in polarizal'e iuvel'sii.
In fuuctie de a1JJicaWle !li de isoJicilarile concrete ale utilizatmiJor au fost puse in fabricatie difeiite tipuri de diode, clinti•e care cele mai importantP sint: UIODE
R0EDR.ESO~\UE
Si11t. utilizale Ja red1•esarea. ow•entu-
1ui altl:'l'nativ in alimentatoare]e
~i 1·1!-
dresoarele racordate la o sursii de curm1t elcct.riP- alternat.h-. Pammetrii gar;\ntu\i pt.1111 ru aut!i-;l.P diolle i-;int.:
-·
132
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
lu
I
-·--·
/a]'°
lq
Fig.
!.1 . .f.
\Iuul.1n:a
Ill
pa1·akl
a
uiodt,lor
rl'lll"L'1>UJ rn.
- h•miun••a inn•rt
dat (/p.11); - rezisten1a lermica jonctiunecapsula (Rt1ii-~) snu jonct iune-ambianL (R!hj-a) •
. ln uue]e aplicatii
~e
impune red1•pmai nHu't' deeit capabilitatea in curcnt a diotlei. ln astfel dP. ~rtzuri se poate recm·gc la 11area unui cm·PnL
moutarea. a 2-3 diode in paralul (f1111<1 o prealabilil !!IW!arc ~i imperel.'lwrc la paranwl rul r 1.-.11 • Dire1·Pnta dinlre d"ulerili.' tl1! lt•n:;imw in pnlari· zare rlirel'tu pn diocli•lu cure m•meazil a n monl VLl' in pHrHlf'I nu I r1•lmi1~ ~(I depa~n1m·:·i OJJ;.V. E"L" d .. p•ufrrut 1:a 1liotlele monlul.t.• i11 parn.l•·I :-;ii i;e fiXPZL' p1.• 1wr>l1ti;i 1·adfatn1'. l"ig. fl ..1. iu cazul reclrt>1:;u1·ii unor t r.ntiiuni rnai miui decit. Vm 1 al unei cliodP, tiP pot. monta rnai mulle diode i'lenlice in i·wrie (fig. U.5, a). Dii,;tributiu uniformti a Lensiunilor H! realizeaz1i prin mont a· rC'a in paralel cu fit:wttrll dioda a dte unui rezistor de egalizare (circa 100 ... 300 k Q penh·u diode cu I 0 < 10 ..\). In cazul inserierii a mai mult de douij diode i:i in montaje pretentiouse. egali· zm·Pa sc ,.a face ca in figura 9.5, b. Tipm·i reprezentatin~ de diodt• reclresoare uormale sint serille F 057 .. . ... F 407; 1 '.'i400i ... 1 N4007; toSiO.J .. . ... 10SiH. l'fe.
133
DIODE
r------ ------, 1
I I
I +
I
I I I I I
I I
-
I I I I
I
toare indica !}i garanteazii §i timpul de comutare (trr), pa.rametru care determina frecvent-a maxima de Jucru. Tipuri reprezentative de diode redresoare rapide sint: BA 157; BA 159; DRR 114; 6DRR 4 etc. DIODE DE CO.lUUTA'flE
I
L------1-,,,,-----J
Fig. 9.6. Schema un1Ji punti redresoare.
PIJNTI REDBESOARE
Unele firme of era patru diod1' roner.tate tn punte redresoare, tnglobat.e in aceea~i capsula (fig. 9.6). Utilizarea punWor.redresoare asigura un montaj mai simplu, de dimensiuni. mai mici, asigurtnd totodata o fiabilit<1.te ridicata. Tipuri semnificative de punti. redresoare stnt seriile de 1 A (1PM05 ... 1PM8), de 3 A (3PM05 ..• 3PM8) ~i de 1,5 A (B ..• C1500N). Cifrele dint.re literele B §i C i1ulicif tensiunea alter.nativa maxima aplicabila. De exemplu: Il40C1500N =;:: punte redresoare i 0 = 1,5 A; U = =40 v.
DIODE REDRESOARE RAPIDE Sint utilizate la redresarea tensiunilor alternative §i la comutarea semnalelm· cu frecventa cuprinsa tntre 1 000100 000 Hz. Ele diferii de diodele redresoare normale prin faptul ca au timpul de comutare mic (trr< 500 ns). Pe linga parametrii specifici diodelor 1-edresoare normale, firmele produca·
Sint, de obicei, de mica puturc (eirea 0,3 W) i;i au timpul de comuL1ue (t,.,) foart.e mic. A vind tn vedl"t'e 1~on1
la comutarea rapida a unor senmah>, la detectia · t11 inalta frecn11!-fi, 111 mixarea semnalelor de radiofrecventr1 (F ~1. GHz), precum !Ji la Jimitarea ;le semnale la intrarea 1n receptoare radio sau tv (prin montarea a doua diode in antiparalel pe borna de antenii), tn mixere echilibrate etc. La utilizarea acestor diode trebuie sii se lina cont de rezistenta lor dinamica in stare de c11ntluctie (rd) (prin diagramele de variatie a rd in functie de curentul ce trace prin dioda (IF) §i frecventa. semnalului). 0 dioda este cu atit mui buna cu .cit prezinta o atenuare mai mica, adicii are rd 'i C cit mai mici in conditiile de curent §i de frecventu din circuit. Tipuri semnificative de diode de co· mutatie slnt: 1N 914; 1N 4148; OA 1160; BB 243; BB 182 etc. In practica de amator, aplicat.iile cele mai interesante a diodelor de co· mutatie sint cele de comutnre a circuitelor rezonante, fara comuLatoare mecanice, •ucru _deosebit de important
PRACTICA ELEC'fRONISTULUI AlM;fAft
+..
Ner:onlc
El~dronic
Fig. 9.;. fl'itlti:f>htl canmMf'ii (:rrM1tfolor aco1•dale cu induclant.e in se1·in.
in special in domeniul freeven:~~lm· inalt.e 'i foarte inalte. PtincipiuJ comutilrii cirouiteJor osei-
laute cu diade de eamuta~ie este -prezentat iu figma 9.7, peutrli :imioctall(.e serie ti in fipra 9.8, pentm indoetanie in paralel. In ainbele mol!l:taje,. gaam de freeventie (Jungi:tnea de llll9i) se scbimlli prin poJIUizaHa (.K) d.i'ode1o1· de eomutalie (.DC)J priu rezistorul Re, iar acontol in hantlii ae :reatizeazii ou dioda varioap JJ V,. pG'larizata prin rezistt>fvl R 1• Capaeite&l'ele Ct l' f mi de obicei ottpaeitate tle ordinl 9, 1-1& nF.
'i
DIODE f .Mtft.AP l>1'opi·fofatea jotu:i(iui1ilor p-n d~ a prB1.1•1rr a caJIS:l'.litliti dfferiie lit func~ie dii tN1sh1nea de polarizare a fdst p·entlu
prima dfltfl utilizali't i11 iwhimbaLni:Uf' de. frecVClltU de CULl't.• fizi1·ia.11uJ KU\"i£'t.j1, H.\ l\_\.\'OVSK J. Prirmele diodt> varieap, cu µetmaniu. ut.iHMt.H in ad11·dul 1·ircuitelcw cle und~ ultra ~t1rlt•, a l'o~t reulizatit de L. J. GIACOI.. KTTO ~i J.O. CO~NELL (1956), cerceUrfori ct1re au conferit· ~i numele noului component VARI CAP - VARlable C.APucitor. Pc u jonct.iune p-rt polarizata fov~ri-; se acumuleaz~ un anumit numar desarcini electrice. Numiirul acestor sur-
cim "ste ftmei1~ de te:mri'timm de ptylttrizare, deui jonut.iunea p-n se comporta ca un ~-~~ eeltlv'alent, ~nd oapacitatea (C):
c=
Cn
- --·-- - --·--' (i -!- i,5 f R}'t
In eal'e C 0 = 011p1tcif.attM: jot11J\>i'fmii in HpRa pnfoti•Mi ftttatfontu~ inr '' = = 0.33 ..• @,75, fuoo1ie lie< U>hmillh:rJi?ill de fabtleatio 1Hmll!'t Jn fi~ur•t ~1.s1 Se' {f(f varla~ia: capacitift,il ufrf't fli'ode '\·ati~ap· in flffle~le de tertsitMeu inti'f)';im ( V11 ) aplicata. Ten~iunea de pofat'i?iailii diod~Jat· V't'fricttp este euprinttB tm.te '' -valM'l'e rrrrftltt1.a (peitt1"tt ca semnah1I de f'ac8of~vel1f,ii tli'if ift.tMtaj sli nu depatJeasca tensiunea de poJarizttte tu
tt
D*ill,.ae+. .,,•. ,, ••~,.... , ••• ,.... ••
+.t+-·;,
'**'* Diodele varicap ou germaniu au fost abadenate dato1•ita curentilor rezi-
- I I I
JL.
"6 /ilih
t~.
l
....
~M.t
_ II
9.!1. Caraetetistiea () == f(YR} a di
duali relativ mari,. ceea t::e eciilvaleaza cu o rezistentiB paraiel mica in circuital a.cordat,. deci factor dt• t~alitate, Q, mio.· Diode va1·.icap foHine ~i de calitate se fabrica pe baza t.le i;{Jiciu, diode care sint utilizabile la frf'c\·ente de plna la 1 GHz. Penil'u frecvente mai mari de Jucru au fost reailzate diode varicap pe baza cie cumpu~i inte1•metalici, cum ar fi Ga Ai;; in Ai; etc.
val'icttp.
vede1·ea elirn.iniilii riscului ca semnuiuJ 1lci inalta frec,·entii sa fie deformat sau redresat) f}i fula m«xlma (determinat de temrimte« dP- st;tapungmoe· a 'i' de uirJizme.
Don1~niu1 de utitizare(C~ 18 Cmin
V1111 "-); Vma
tlste dat in cataJoage. Un exemplu ·de circuit acordat cu o diodii va1·icap i>ste prezentat in figara 9.10', un decapacit1~ rul C1 impiGdica tensiunea continua ( V8 ) sa se scurtcil'chlteze ia mas·a, rezistorui ii l}i capacito'rul C:e se opun patrunderii semnalulw de radiofrecventa in circuitui de po1arlzare a dfodei. Tipuri rep'l·ezentatlve de diode varicap sint: BB 109; B:S 139; BB 100; BB 126 etc.
me:DB ZME• mod~l~
Ze:oer sbrt di&pot.t•i-Ye S(:oni-
conductoare. e: c-Arar cara.et.erist:ioa U...-J 'fii·· 9.H) se caraoterizeazi prin uceea oi, la po.larjzare·mversa, prezintii un domeniu in care vada.~ll1or mici de
tensiune corespu:fid varia.ti1 marl de cm·ent, zona cu r·ezisten~a eltriitttl'k'i mica, don'1Mfo
ce
8~ n~e· If/
~-
filtlri,lqm .
A Vz
inrer.ti t'a
- ·- .. _ -- /zit
-.-- - - -· ----- lzm
'Fig.· 9.11. Caracttll.'isLica U-1 Fi~.
\I.lo. CircuiL usdlatlt eu dWQa varittt;.
,,tita-
biliztti'P.". Ac:e~sta eani}>01't*e If& Mbreazii efeotului Zener, denumit dflf1I
Zenor.
.iJ l:z
it
a
diodellll'
136
PB.i\.CTICA ELECTRONISTULUJ AMATOR
dr. ing. C. ZENER, cercetatorul care a t~lucidat aspectele teoretice (19321\)34) a diodelor stabilizatoare cu tensiuni de ptnl la 5,5 V. La diodele cu tensiunea de stabilizare mai mare de :1,5 V efectul se datoreaza multiplicarii pr;in avalan~a, deci denumirea de diode Z1mer cste improprie. Diodele Zener, prin caracteristica Jor U-1, se utilizeazii ca stabilizatoare de t.ensiune ~i prezinta o 1m-ie de avantaje fa\a de tubw·ilc stabiJizatoare cu neon - cum ar fi: - rezi1:1ten\u dinamici redusa pe caracteristica de stabilizsre; - posibilitatea obtinerii de tensiuni stabilizate ~i sub 70 V; - controlul (prin tehnologia de fabricatie) exact al iensiunii de stabilizare; ·- nu necesitl supratensiune de amgrsare. Fabrican\ii de diode Zener specifica ur.mitorii paraml:lLrii eJectrici mai im-
pomnp: - tensiunea nominala de slabilizare (Vu), ce se define§te la curenlul de
mlsuri /ZT; - rezistenta dine.mica in domeniul de stabilize.re, ca fiind raportul dintr·e variatia tensiunii stabilizate ( l1 Vz) la un cu rent continuu I ZT pe care s-a
suprapus un curent alterna.tiv ·de 1 kHz de 0,1 I ZT, respectiv Ri1·
=
l1Vz l1lz
- curentuJ maxim admisibil (/zM), ca fiind curentul maxim de stabilizare ce poate sa suporLe dispozitivul fiirii riscul distruge1·ii. - puterea de disipat.ie (Pd), ca fiind putel'ea maxima ce poate sli disipe dispozitivul sprc mediul ambiant in conditiile de racire specificat. lntre puterea de disiptl\ic lji ceilaJ\i parameLri electrici exista urmat.oarea rela~ie: pd = vZT • I Zlol - coeficientul de variatie a tensiunii stabilizate cu temperatura («vz), ca fiind: «vz = 100
Vz{T2)- _rz;(T1) x l Vz( Ta) T2- Ti
[%/°CJ, atlica abat ert!a tensiunii stabilizat.e e.xprimalP in procente, masurate. Ja l ~'' ~i douli temperaturi cliferite, raportala la diferen\.a de temperatu1·a dinlre cele doua masuratori. . In R.S. Romania sint in fabricntie curentii serii de ·diode Zener cu puteri de disipatie intre 0,5 W ~i 50 W, dupa cum urmeaza (tabelul 9.1): Tahelul 9.1
Seria DZ 2V7-5l
Put6f'ea tliBipattJ . [W]
I
0,5 1 1 10
Ii
50 DZ6 V8-::-18U
20 20
lUPZl:!-ltiOP
10
Pr, :!V7-200 l:\3Ul6B-1N3001B i I 10DZ6V8-180 20DZG\'8-J80
j
I
Gama de tensiunt stabilkate
2,7--61 - tn 2,7-200 - in G,8-200 - in 6,8-180-in 6,8-180-·· 6,8-180 - in 12-180 - in
[VJ clase clase clase clase
de ±5% de ±5% de ±6%
de ±10% .,.., •• ±1•% clase de ±10% claae de ±10%
I
DIODE
13'1
A.PLICA'filLE SPECIFICE DIODELOR ZENER CAI mai simplu circuit stabilizator de tensiune cu dioda Zener este prezentat in figura 9.12, ~i se caracterizea.za prin faptul ca dioda stabilizntoare este legata tn paralel cu consumatorul (snrcina). Acest -montnj pr£'zinta deznvantajul ca factorul de sfabilizarA al tensinnii Ja ie~ire este afectnt de rezistent.n dinamicii a diodei Zenn, respectiv vnriaiiile tensiunii sLabilizale (AVz) vor fi propor\.ionale cu varialia C'urentului prin clispozi tiv (Alz):
AVz = RzT' Alz. Acest dezavantnj se elimina }ll'in montajul In ,,punt.e" (fig. 0.13) clnd prin reglarea Jui R 3 se compenseaza rezistenta· clinamiC'a a diodei stabilizatoare. Pentru obt.inerf'a tensiuniJor mici de mare st.abilitat.e se poate ut.iliza mon-
-----o+ ..
+o-~--c:::i---...
1".·e.r" l'z fslVDilizoJ)
Fig. 9.12. Circuit paralel slalJilizalor de lrnsiune.
R,
01,
Fig. 9.Jf•. Cirruit pentru obtinerea tensinnilor stabilizate foarle mid.
tnjul din fi~ura !.l.H, in cnre tensiunea de ie~ire este aproximativ egalt'i. cu dif erenta tensiunii de stabilizare a celor douii diode Zener, a ciiror rezi11tcnt-e dinnmice se c'ompenseazii din R 3 • Circuitele st.abilizatoare de t.rrn1iune (l-lur:o:e de aliment.are) cu tranzistoare ~i clinclt~ Zcmer 11int foarte riisptndite tJi i,;lnL cleiwrise in capitoJul respect.iv. Mai put in cuno11cut.e tn laboratoarele nlt~ct.roni~tilor nmatori stnt circuitele stabilizat.oare de curent., adica generaLoarele cle curcnt constant. Schema de principiu al urrni a11t.f cl de mont.aj este prl'ze.ntatii tn figma. 9.15. Mont.Rjul Re cm·ael.erbwaz1"\ prin arPea c'u dflbiteazr1 un l'llrPnl. f'Onsl anL pe rezist.ent-n de sareini\ fl1. dntl flL ~j t.ensillllf.'a de
-
o-~~-+~~~~~~-n---,
+
n~
"J
R1
.----·C-- - _,,
T
DZ
Fig. 9.13. Circuit. ,,punt_e"_ stabilizat.or de
Fig. 9.tj,. Cir.-·uit genr.ralol' di' "urrnt con-
teIL'>iune.
stant cu dioua Zenrr
~i
lranzisior.
138
PRACTICA ELECTRONISTULUt .'\MA'J'Q!
1
3
5
Fiii;. 9.lt\. '.\lonlaj
prnl.ru
al"i~Hl'Pa
a
11·ei
int rare vm·iav..8. Int.re nifjl.e Hmite relativ fargU Din ae-4'!i\t. [email protected] dt> bad au fost. dezv-0Jtat.e o serie d.e att.e cioouite cu dh·er11e perfMnumt.e, !l't>neratoarf!
de curent comtant (cu posibilitat.e rle prereglare a eu.rentului df' ie~i.,e, pt>rforman~e
de.osebite de st.e.bitit.at.e et.(~.). In figura ~U6 este prflzentat un montaj oGmplex ca:re urmar~tf' ~i afi~P.azii T«ril.~iile de te.nsitme pe trei d.ommii ;;llllt:i mie", ,,tntre" ~i ,,pe.stA>"' valoarf.\a i~pusA. Afi~area se fa~ pi> un afif!oor <1U LED-uri (~apte segmPnte). care tn rombjnat.ia din montaj indidi: ,.peste" = H; ,.intre" = F "i ,,sub" = L ~~mat.orii pot. obFne ~i alte indicatii conform combinat-iei reali.zate. Tensiunile de prag dorite se ste prezentat in figura 9.17. Gu a<'est montaj se 11nt aliment.a direct de la retPa aparate de l'adio tranzistorizat e. sP pot. incfirca ba1ierii de ar:umulalnri el1•. Scl1P.mn este simpla ~i f'onOne fft-8.t>te ymOne pief!e. Se prac•"f icit pent rn ruren\i r<='laliv miri {sub too 111.'\) ~i prezinta un
clom~nii
h
teosiuni.
grad ridieat d.e per,ic.ol de eJect.:rocuta1·e. Ares! pericol se eli.mina d.a.C'ii montajul se realizenzii tntr-o cnt.ie de plastir., perf'Elct. inchisa, ia:r punct.ul ,.O" se atJJi.e1l intotd.eauna pe ,,nul"-uJ ret.elei eJeewree. Diodefo Zener stn.t ut~lizate in cele nlRi divPr!'i> circuite rle proteetie. Jn figurA fl. ·J 8 dioda Zf>nPr Jj m.itPazii supra-
0
0 Fig. 9.17. Sr.IH'ma alimet1ta1on1f11i de t.t>nsiunr stabilizalfl clf'rnrPnli mi<'i (snb 10ll m!\), t"i1ri1 transformator Ch"' rPtl'a.
Fig-.
9.1,~.
LimilarPa s11pralrn1
zllorii ru apar Ia bomele unui l'f'leu f'lrd romagn..ilic.
+
t!C
[}1
oz
T
o---------+-o_z__ Fig. 9.22. Protect.ia cttr~nt alternath;.
Fig. 9.19. Pl'otecUa traiµ.istoarelor < UaEo).
<'U
sar-
cinl1 indunt.ivll (Vz
temsiunile t:ranzitorii ce apar la aliment.fit•ea unui releu electromagnetic. Prot~al\ tmtt~ifltoarelor care au 1n circuit o sarcina 1nduct.ivii 111e rea1izeaza ca tn figura 9.19. Didfta Zener se alege t'U V z < l!r1m al t1*nzistorulu~ de p,r.otejat. P1·otec\i.a con1umatori101· .de curent mic la SlJJ>rateJli@iuni se .realizeazii ea tn f~Ta . 9.20. In cazul co.nsumatorU._r pr.etent~~j i.;i care consuma curen\i de peste t.OQ m Ase recomandii montaju1 din fi~n·a 9.21, montaj r.P se caracterizeaza pri": ai:eea ca scurt~
unni
___J
11
c
r.ommmP.tor
de
cireuiteaza a.limentarea consumatorului Ju aparitia supratensiwiilor mai mari decit. tensiunea de sta1lilizal'I' a diodei Zener. CapabilitatP.a tn cu.re.nl a tiristorului Ty trebuie Rii fie mai mar.e decit eel aJ sigurantei. Diode)e Zener se pot utiliza si in curent alte.rnativ la protec~ia cons~a torilor. Un astfel de montaj este prP.zP.ntat in figura 9.22. Dio1lele ZenPr se aleg cu tensiune de avalan~ cent mai mare decit tensiunea alternativa de virf ce intra in ci~uit. 0 aplicat.ie deosebit de utilii a diodPlor Zener este cea de crei:iMrea preeiziPi unui voltmetru. Montlnd o diodii ZPnrr ca in figura 9.23, tensiunea masurati\ va fi de U = V z V.;1111-irot. Astfel se poate citi cti mal'e prec~iziP tensiunea la bornelP unui acumulator de 12 V, inseriind un '"oltmetru de
+
6
DZ
Ctmsilma~or
Fig-. 9.20. Proter.tia la supl'at.~nsiuni a consumatorilor de c.c. mai mici de ·100 mA. +
+0----1~ 02
I
I
u
fl= iiZ+V Mg. '9.fl. ~la suprateasi.U -a .-..cmsumatorilor de c.e. mai mari de 100 mA.
f6
I
Fig. 9.2:1. Ext.inderrR clomeni11l11i di• mi1suri a uuw v.oltmeb.·u pl'W iJISSl'icrea unoi diode Zrner.
140
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR'
+ 0---1:=1--.
v,,, Fig. 9.24. Determinarea ten.i;iunii de RvaJ1m~il a diodei Zener utilizntil. in montajul din figura 9.23.
3-5 V Jn rnp de> srnra cu o dioda Zener de _10 V. De menlionat cit tnainte de uti1izare, tn asemenea aplicntii, tPnsiunen de avalan!JB. a diodei Zener trebuie de.terminatii cu mare precizie. Aceastii de1P.rminare i;e poate face en 1n figurn fl.24. VoltmP.t.rul ut.i1izat pentru detel'minm•e trebuie Ri'i nibil o senRibilitate mai buna dA 20 000 D.{V. Diode.Jc Zener serve1m drept element de referinta ln circuite semnalizatoare cnre vizualizenzii ctncl o tensiune depii~<>~t.~ (fi,:t; 9.25) sm1 scade (fig. 9.26) Rub nnumiti'i vnlonre prescrisa. Dup:i aprintlerP.a LecuJuj (depi1~iren sau eiiunPa S\lb n\loarea prescrisa), cil'Cuitu} AP rN1,rmN\Zt'i prin npiisarea (trichiderea) ('omut.ntorului K, comutator de tipul ,,normal de11c·-his". R,
83
Rs
Fil?. 9.25. Circuit indicator de supralensiunP. fll'cul se aprinde t:ind Vint < f'z + Vc;T +
+ lar·Rs.
+ +
Ol
Fig. 9.::!G. C:irr.uit indicalor de sublensiune.
0 nit.a aplioa\.ie int.eresanta a diodeJor Zener este cea de generator cl e funct-ii. Asernenea montaje ~i diagramele de raspuns stnt prezentate ln j'igura 9.27 ~i figura 9.28. Forma c;iurbei R7
~es
T
n, Vj;"1 ~n
Fig. 9.27. Cireuil generator de
func~ii
~i rliag1•ama de
riispuns.
DIODE
JU
R, +
RG
oz,
R7
o.zz
+
0-{,
oz,,.,
I I
r'1
v,n
Fig. 9.28. Circuit generator de functii
..;er t
~ J1 ~es•
~i
de raspuns depinde de valorile tensiunilor de stabilizare a fiecarei diode Zener in parte, de valorile rezistentelor §i de intensitatea curentului la ie~ire.
DIODE ZENER SPECIALE Pentru diverse aplicatii au fost concepute §i puse tn f abricat-ie diode Zener cu caracteristici deosebite. Dintre acestea cele mai des intilnite s1nt: Diode Zener tPrmocompensate. Se caracterizeaza prin aceea ca au coeficientul de variatie a tensiunii stabiJizate cu temperatura foarte micii (cxvz = = ±10-6 %/°C), deci prin alimentaren lor cu un curent constant, specit'icnt de fa.bricant, la bornele !or se obtine o tensiune foarte constant.a, inrlependentii. de temperatura. Acest lucru se ohtine prin compensarea coeficientului de variatie cu tPmperatura a unei structuri Zenrr, cu jonrtiuni de diode polarizate In direct. Aceastii constructie presupune o inri'iutat.ire a rezistentE>i dinamice. De aceea, diodele Zener termocompensat.e !'1e alimenteaza dint.r-un generator de curent, cum ar fi eel prezentat in figura 9.-15. Tensiunea
diagrama de raspuns.
de ref erinta, independenta de temperaturii, se poate obtine ~i din montajul prezentat in figura 9.29, unde DZ 1 asigura o tensiune constantii, deci un curent constant prin R 2 ~i DZ 2 care este Zener termocompensat. In practica de amator aceste montaje sint cleosebit de utile la obtinerea tensiunilor stabile de aJimentare a oscilatoarelor, evitind ,,fuga" de frecvenla a acestora datorita abaterii tensiunii de aliment.are cu temperatura. Diode Zmer cu anod ( catod) comun. Consta din doua diode Zener inseriate cu polaritatea tn opozitie (fig. 9.30). Aceastii tnseriere Re realizeaza direct din construetie. Rezistenta dinamica n acestor componente ei;te mai mare clPcit a unei diode Zener simple, cu rP1.ist.ent n dinamicii a unei jonctiuni in direct. Se utilizeaza in cele mai diYerse montaje, tn special de curPnt
Fig. 9.29. Circuit simplu pentrn alimrnt:m•a
diodf'i ZPnPr termor.ompen!late (D:1}.
142
.. ,.
•l
PBAC'f!FA filfCTJfONlSrULU,l AMATO&
• •
I
0
.,.
0
Fig. 9.32. Limitarea suprnteusiunilor tran:titol'ii ci1 diOde Zener simetriee. t'iq. 9.30. DiodP.
Zrner r.u r.at.od (anod)
U-1 eete logaritmfoa. Se utHi&ea?.I\ in special in montaje gP.nPratoare de fnno~ii ~i a.mplificatoal'e lo~ritmice.
•"Olllllll.
Dispo::.itive stabilizatoat·e
Fig. t.at. ~inetea semnttle.Jor dtopt.nnghi uJttte cu diode Zener Rimlltrico.
alteraativ. Ast,fel se pot o.b'toine semnale dreptunghiulv~ din semnal sinusoidal (fig. 9.31). T-0t ~este dispozitive se utilizeaza lll .ij:nUtvea supratensiunilo.r tramitorii ~ aecund.arul transformatoarelor de re~ea (fig~ 9.32). Diode Zener logOl'itmf,t:c. Se caracterizeazii prin f aptul ca alura curbei
Tabelnl 9.1,1
'~-- VzT[V]
Sort
IL
Nomi· t1al
,.
, mu'I. I
I I
l
I
-D-f,-5V_6_A~-,-5-,6
. 5,3
6,!l
DJ,;.WGB 5,6 DLRV2A n,2 nLfi\':rn n.2 DL6\'8A 6,8 L.0_1,_ri.~·-R_fl _ _
5,S 5,7 o,7 11,4 6,4
5,9 G,6 s,6 7,2 ?,2
I.
!RzT[!lJ AVzfmVf°CJ
i lzT[mA] !
maa:. ,
dti
tensizme
trrmoconttnlatr. Se caracterizeaza prin faptul ca la o tenshme stnbilizatf\ tn plnja (5,3-7,2) V au coeficient.til de ,-al'intic a tf'nsiunii stabilizatP. r.u t.emperatura de (-2.5 ... -6,5) mVf"'C. At'este componPnte sint ulilizatt> in 1'pecial in montaj~le Pl'et>t roniC'f• l'f' regJeazfi curent.ul (t.ensiunfla) rl11 tnciircare a bateriilor de arumulatoarr ru plumb ~i acid sulfuric, la rnparitnfr>a Jor notninal1'i ~i fara 1·ifu-ul i-ull'nt iirii (pasivarii) pHkilor. Jn R.S. Romania au fost p11s1~ in fnhricat·ie urmatoarele snrh1ri rlP lll'll fol de disp.ozitive (tabeluJ 9.Il):
'
.
I
I
• ,
mo111unl tnm. jri111amn I 7,6 ·-'-1-7-5-+-,-2,-6...1,--4-1
I
7,5 7,5 7,5 7,5
75 76 75 7o
7,o
;5
1·
-8,(
1
-0,o J
-s I -4,o j
1--a,7.61 -6
1--3,31-4,8 -4,4
-G,o
1 j
I
DIODE
mecamca a cavitutii l'ezonante sau electric, prin varierea curentu1ui ce treoe prin dioda.
Dl.ODB VAB..MYIOB
Diodele Yaractor s1~t. · componente cu reactanta variabila, de lilDde ~i denumire& Jm-: varaotor = VARtab)e reNODE DIPATT ACTO,R, d~tii de J. UHLIR, ceruetat.or ~re •i-a concentrat preocupariJP DiodeJe IMPATT au l'm;t, fJPrcet.at.e sale spre conceptia §i realizarea acestor dupA 1970 ~i func~ioneaza JJe zona de comp.onente cu aplioa~ specifice in avalan~a a caracteristicii U-1 Ia dendomeniul mioroundelor. Stnt utilizate sitati foarte mari de curent, conditii in amplificatoare param.etrice, gene1•a- in care produc oscilatii fn domeniul toare de armonici {dubloare, triploare · microundelor de pina fa fOO GHz. cu etc. de frejlvel).\ii de o;rdinul sutelor de eficien~a (randament) de pfnii la 10%. MHz), gene:ratoare de jmpulsuri, ampli- Datorita densitatilor mari de curent ficatoare cu zgomot redns etc. (1-5 A/mm2 ) pe zona de avatan~fl
DIODE GUNN Diodele Gunn Blnt componente spe· cifice genera.toare (osoilatoe.re) de miCl'OUllde 4i funo~ioneaz:A prin efeotul GUNN, adiol prin apari\.ia de oscilaiii de foarte fnalti freovenia in semioondootoare omogene, la tl'ecerea unui $:Qrent prin acestea. Sp1·~ deosebire de djode1e JMPATT, necesita tensiuni de aiimentare relativ reduse (5-10 V) 11i pot. pl'Orluc~ oscilat.ii de ptna la 2010 r.Hz In putPri tie 16~100 mW, .-·u pni;ibilitate ci·e acnrrl {variereA. rret•ventiei de osr.ilatie) prin modifioal'ea
(Vz = 70-i20 V). la realizarea acPstor componente se impun miisuri constructive deosebite pentru eliminarP-n ciildurii formate (ra.diator interior), rezistentA termic8. jonc~iune-capsuJa redusa etc. Stnt utilizate la .generatoare de microunde in domeniul 5-100 GHz, generatoa~ e~ sfnt fnglobate In dii;;pozitive de alarma, radare pentru oontrolul circula~iei, receptoare in I c>lf'comunicatii, sisteme doppler ch~ nm·igatie aeriani.'i. In R.S. Romlinia, la I.P.R.S. BanPai:;n au f ost puse in fabricatje diode IMPATT dupA. cum urmeaza (t.abelul 9. I.JI): TaWal t.111
I ' I gm[wi11i ' I,-;~~1Y ---~I
'/rp
I
I
-
1
Bxoas1Y
o,35
BX0391Y BX0801Y BXOO'SlY BX0591Y BXOOOlY
0,R5 0,Ro 0,& 0,5 0,5
I
tk r P'lt!ttllt!.tlftl slrarV]ngm i fl:i!Hif
T 6 mljtulea
PuliBre•
, .
IEf 1%1°
ieil>niii ;
j'
'
:
70-00--,,r..0-100 60-100 60-100 60-100 00-100 60-100
-8 12--1-8-5 . !l-11
9-11 10-1! 8-10 9-11 10-].2
'
3-7
3-7 8-7 , 8-8 3-8 3--8
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
144
'Out
11[%}
(mW) 200 180 150
s 4
140
120 3 100
80 2 60 -40 1 20
fl
10
20
JD
.flJ
50
IJO
~10 (mA}
Fig. 9.33. Eficient.a ("I)), frecventa (fnl ~j pntcrea (P outl genera ta tn unda conlinuA f11rn~tie de curent {i0) pentru diodele IMPA'fT de tip BXOl81Y ~i BY0182Y.
fn figura 9.33 este prezentata diagrama putere (Pont), randament ( 'Y)) ~i frecventa (fo) functie de curentul prin dispozitiv (/0 ) pentru seria de diode. IMPATT de tipul BX0181Y ~i BX0182Y.
DIODE SCHOTTKY Diodele SCHOTTKY se caracterizeaza prin aceea ca au tensiunea de deschidere foarte mica, VFo = (0, 10,3) V, ~i timpi de comutare mici. De aceea sint componentele ideale tn aplicat.ii.cum ar fi: mixere echilibrate (chiar In frecvente de ordinul sutelor de .l\I Hz) t·u 7.gomot redus, convertizoar" de lnalta eficienta, redresoare de tenr;iune redusi'i ~i lnalta eficienlii etc. Spr~ deosebire de alte diode, unde pfect.ul dP redresare apare
TKY redresarea este realizatalanivelul interferentei metal/semiconductor, deci slnt diode cu contact metal/semiconductor red.resor. Structura unei diode SCHOTTKY este formata dintr-un substrat de siliciu cu dopare foarte ridicata, substrat ce are funcFa de suport 11i are dopare de ordinul' (0,001:.._0,003) O·cm tn vederea reducerii caderilor ohmice de tensiune pe el. Pe acest substrat se cre~te un strat epitaxial de siliciu monocristalin, de acela~i tip de dopare cu substratul, strat epitaxial ce este dopat mai putin (0,07-1) fl·cm, dopare ce va determina tensiunea de blocare ( Vn) a diodei. Peste stratul epitaxial se ev apora un strat de met.al (Cr, Al, Au etc.), formind o interf atii met.al/semiconductor cu caracter redresor, a carei- tensiune de deschidere este determinate. de metalul utilizat. Spre deosebire de diodeJe redresoare cu jonctiuni p-n difuzate sau aliate, diodele SCHOTTKY au tensiuni de blocare ( V8 ) relativ red use (10-50) V, rezist.ente dinamice relativ mari (de 2-10 ori mai mare ca la diodele cu jonc~iuni p-11) in favoarea tensiunilor de deschidere ( Vpo) foarte mici (0,10,3) V ~i a limitei de frecvente ridicate. Geometria verticalii R unei diode SCHOTTKY este prezentatii in figura 9.34.
DIODA TUNEL Dioda lunel a fost concepuUi ~i reahzata tn nnul 1957 de fizicinnul ESAKI LEO. Fnnr\i11narea ei nN' In Laza efectul de tunelare la nivelnl
1'5
DIODE
· .rt:nrt m~ltrl
..llllllllllllllllllllll::'.:=.~eon/uc/171efdlj.rem1~ontlvclorn!11'rest1r - (J.S. •• 1()pm
~-- .J'lml
tie .rilir:iv epilu.riirl
""21JfJpm
Ne/f!/Jrgre .ru/lslrrrl (conloci melq/j.remicontlvc/1Jro/lm1C,I Fig. 9.34. Oeometria verticalli a unei diode SCHOTTKY.
unei jonciiuni p-n - cu nivele foarte mari de dopare, efect ce ii confera o por\iune cu rezistenta negativa pe caracteristica U-1 (fig. 9.35). Inmontajele electronice, dioda. tunel se noteaza ca in figura 9.36. Parametrii electrici de baza la aceste diode sint punctul de vale corespunzator curentului (Jv> §i tensiunii ( Uv) ~i punctul de virf corespunzator curentului (Ip) ~i tensiunii (Up). Valorifictnd poJiiunea de re~istenta negativa (,,virf-vale"), diodele tunel I
___
..__
__
......_
__._
._
____
u
Fig. 9.35. Caracteristica U-1 a unei diode tlrnPI. -~llEJ--~~-oc
sou
0--11~...._-o
Fig. 9.3fr. Simbolul diodt>i tunel.
sint utilizate in amplificatoare §i oscilatoare de microunde - cu lungimi de unda de pina la 1,5 mm.
DIODE PIN
Diodele PIN, au ca element de baza. o structura redresoare de siliciu de forma p+ - Si intrinsec - N+. Structurile diodelor PIN se obtin prin difuzia unui dopant de tip p (de exemplu bor) ~i a unui dopant de tip n (de exemplu fosfor) pe o fata ~i pe alta a unei plachete de siliciu de tip p cu rezisthiiate foarte mare (pest.e 350 O·cm), obtintndu-se geometria. din figura 9.37. Do.toritii geotnetriei vert.iGale (strat intrinsec subtire), diodele PIN se ca.raclerizenza printr-o cadere de tensiune in polarizare directa relativ mica, deci pot. funct-iona ca redresoare cu eficien\a ridicato.. Datoi'itu structurii sale deosebite ~i a timpuh,ii de comutare relativ mate, in circuite de inalta frecventa (peste 1 MHz) efectul de redreFuue dispare, inr stratul intrinser. de siliciu prezinta o rezistenti'i ohmjc[1 ,·ariabilu, rezisten~a a carei va.Ioare este determi-
-•-...
PRACTICA ELECTRONISTULUI AJ)JATOB
-
~~~~~~~~~~~~-~~~-
-10. •. 6"0 II"' J'iliciu tlopul !'*prin tliFuzie
18. .. .fl/JI/II .filit:iv .inlrin.s-ec :J(). •• 138pm
Helokzqrt-
/
J'iliciu t/ppplN"pr1ndi!Vzie
Fig. !l.37. GPomet.ria n•rticalii a nnei sl.l'lld11ri dr. diorl;i l'I:\.
nat;a de intensitatea eurentului continuu su:p'l'apus ce trece prin diRpozitiv. Din aceai;t.{1 proprietate rezulta aplieatia de bazi'\. n diode]or PIN. respecti,· cPa de alenuator comandabil in cireuit.f'lP amp1ificatoare de radiofrecVf>nt-i'i (1 .MHz - 2 GHz). Schema unui circuit at.enuator eomandat cu triplet de diode PIN ef;te prezP-ntatil .in figura 9.38. Comanda se reRliieaza p:rin ~plic~J~a unui semnal
de RAA (regla1·ea automata a amplificarii) pP. haze tranzistorului T1 (BC 170 B). Jn func~ie de marimca semnalului, curentul de joasa frecventft prin diode cre~t.e, respectiv scade, l'Pa re are drept efec.t scaderea, respeeliY cre~terea, rezistentei in radiofrecven\,i"i. Rezistent.a in rad1ofrer,·entii a ace~tor diode variaza in plaja 5 n - f.~ k n pP.ntru curenti dt> polarizm·P-
1,3/m.
+1211
4,3
S.G
kn
T,
lw.
8C1'7()tJ
r lnlrore
i F.
-----
I
II ·~
I
I
I I
0 1
0 '3
I
I
~ le.fire I. F.
l'"F---.-,k-n---;-~---4__. ._-_-__-_•021-_--.--tt.-_-J~I__.,..,__/k-1~1
aa
Fig. ~l.:J8. ~l'.llwma 11nui at.1m11atn1·
t'll
•
triph•I dP diur.IP f'IN .
Capitolul 10
TRANZISTOARE BIPOLARE lllg. DUMITBU SDJiULLA INTRODUCERE hlventarPa tranzistorului bipolar ('1948) este consider.a.ta ca unul din marile evenimente ca.re stau la baza rflvolutiei tehnioo-~tiint.ifice contempo1·ane. Primele 1.ranzistoare comerciale (deceniul 50) au fost realizate folosind germaninl ca rnatel'ial sPmiconductor. lntroducerea lrhnologiei pla.nare {1960) l-lpecifica si1iciului a pus hazele dezrnll arii tranzistoarPJor ~i cirr.nitelor intPgro.Le actualP. f n momentul flp fa(ii. f'ircuilele inlPgrnte dominii in numeroase aplicat-ii, c.•nrP. apartineau inainl e tranzisl.oarelor discrete (mica putel'e. joasa §i mf!die 1'1·pm·en~.a, circuit e logice ). Existti 1nsa ~i domenii mulP (din motive telmice ~i eeonomice) tranzist.narrle discrt'l.e eont inui'i. ~i ,·or ('Onlinua incit nrnlHi vreme ~il dominf\ pia\a nte {aplic·atii dP pul ert' ~i apliea1ii de inall £1 frwwent-{1). Tranzisf(lml bipolar est.P un djspozitiv rmi.lizat. in malPrinl sPmiconrlurt.m·, l\\.·iwl &ll1tm j()nct.iuni Jl-n situntf1 in imediuta ,-f'.:.i.!li.Hate una fat.a de cPalaJt.;1,
p
p
+
+ Fig. 10.1. Heprezent.area sdH'matkt1 11 i:;1 rtw· lurii unni tranzistor pnp i;;i a cnr<'nt-Hor le, IE, In-
eo!E>ctor-bazii (polarizatii tn innrs). constituind curentul de coJector, acf'st proces definind efectul de tranzh1to1· Func~ionarea tranzistorulni npn est P eomplet similara, dnr se tine l'onl ei'.1 se inverseaza sf'nsul r·urf'n1 ilor la l e1·111inalf'le f'mitor. hazi'i, eolP1•l.or. Tn l'igura 10.2 se arnl i'i n sPe\iune sirnplifiealil printr-o struct.urtt rPalii de t ran7.ir-;t or pnp. Se pnt idPn1ifirn PIPmrnt PIP £1t1ilor
'~
---::---------------1 p
~·
.
l
Colee/or Fig. !O ~. Sh"~inne
PRAC1'fCA F.LECTRONISTULUI AMATOR
HS
t'11led1Jr
('q/ecl1Jr ~
Bozo
Bozii
'8 Tmnzislor ~NP
1£
Emilor
Tronzisl1Jr
N/W
fmilor
Fig. 10.3. Reprezentarea tranzistorului ca elemrnt de circuit ~i sensurile reale pentru curenti.
din figura 10.1 (poriiunea ha§urata) ~i se poate observa cum zonele de bazii, emit.or ~i colector ajung la suprafata plana a structurii, ceea ce define~te procesul planar. Reprezentarea simbolici'i a tranzistoarclor bipolare se arata in f igura 10.3 impreuna cu sensurile curentilor prin tranzistor la polarizare normala.
Tranzistoarele bipolare pot fi clasificate dupii mai multe criterii, cele mai utilizate fiind puterea disipatu §i frecventa de lucru. A. C l a s i f z: c a r e a t r a n z i st o a r r l o r b ; p o l a r e d u p d p ut e r e a d i s i p a t ii. 1. Tranzistoare de mica putere. Sint tranzistoare incapsulate in plastic sau metal ~i nu stnt destinate monti'irii pe radiator. Rezistenta termica jonctiunecapsula, la aceste tranzistoare este mai mare decit 15°CfW. In figura 10.4 sint prezentate capsulele tranzistoarelor de mica puterP- produse in tara cu modul de dispunere a terminalelor. 2. Tranzistoare de putere. Slnt tranzistoare incapsulate in plast.ic sau metal ~i stnt destinate pentru montarea pe radiator. Rezistenta termicii.
~ CWB E
{_~
::·
~ CWE 8
TD-.92
Fig. 10.4. Capsule pentru tranzistoare de micli putere.
10-72
TIHB
10-39
nlANZISTOARE Bill'OLARE
H9
jonctiune-capsulii la aceste tranzistoare este mai mica de 1.5° C/W. In figura 10.5 stnt prezentate capsulele tranzistoarelor bipolare de putere produse in tara. B. Clas if i care a tr a n z i st o a r e l ·o r b i p ol ar e d up d fr e c P e n I a d e l u c r u. 1. Tranzistoare de joasa frecr•enfri. Sint tranzistoare destinate utilizi'irii pina la frecventa de circa 100 kHz, tn circui~e audio ~i de control al puterii. 2. Tranzisware de tnaltd frcc1•enfrl, destinate nplicatiilor la frecvenie peste 100 kHz, cum ar fi domeniul radio-Tv ~i circuite de microunde ~i circuite de comutatie. PRINCIPALU P AR.AMETR.J AI .TRANZISTOARELOR BIPOLARE
Aplicatia cilreia ti este destinat tranzistorul impune ~i parametrii electrici sau termici care trebuie luati tn considerare. ;::
,,"
1.
'• to-.;
8
tOT-32·:.
1C · ro-J
r
£
T0-220
Foile de catalog grupeaza parametrii tranzistoarelor astfel: A. Va l or i ma x i m e a b sol u t e. Sint valori care nu trebuie depa~ite tn timpul functioniirii montajului, deoarece pot produce defectarea t ranzistorului. De regula !n aceasta grupa apar: - Tensiunile maxima tntre terminale: VcBo, VcEo, VE80 - Curentul maxim de colector 'i de baza: lcM, /RM - Puterra maxi ma clisipata: P tot - Temperatura maxima a jonc~iunii: TiM 0 regula practica utila reco.m.anda lncarcarea tranzistorului la eel mult 0, 75 din valorile de catalog ale acestor parametri. Trebuie mentionat cii timpul mediu de functionare cre1tte cu ortline de marime daca put.erea totala disipata de dispozitiv se tnjumataiette. B. C a r a c t e r i s t i c i e l e c tr ic e. Sint t.recute nici valorile parametrilor electrici care ,,uefincsc" tranzistorul ca realizare 9i ca destina~ii. Ca· racteristice electrice pot fi: 1. Caracteristici electrice statice - se clefinesc in curent continuu §i se t-010· sesc la alegerea punctului staLio de functionare al tranzistorului. La rindul lor, caracteristicile electrice st.atice pot fi tmpar~ite in: a. caracteristici de blocare - se defin£'sc aici parametrii apecifici stiirii de blocare a tranzistorului. Ace¥tia slnt: -
TO·G&
Fig. 1O.~. Capsule pent.1·u tranzistoare de putere.
V
-Icno· Jonc~iuneabaza
colector este polarizata 1n invera, iar emitorul este tn gol. _.:.. V(RR)CER·- f cER· . Jonctiunea baza colector este polarizata invers,
Ml jjar· tntr.e ~f.61' ,irj. '1vA eiH:.e
oonf'£1at.a o re.zistenia de Volllove apecifi-OfliU. ViREi)CEO ic-eor Baza s" arJf1 in . gut, iat' ¥1.tre colecro.· ~i .emit.or ~e . - p ·t.~ .e.¥ pola1#ia.tea rurl.foJ alealllli ftdt jcmet,iunea .hazi.l-ooJ.ect.or .sa lie polarimt.l i11vf'1'il. v(BR>EBO I EBO· Joncti:llftel\ aaiWr buA e.ste polarizat.a invers, iar C'Olectorul este tn goJ. · - v
De~: lt ·Gaa
m.ai mare
~wW-
..auporta-
tA"' die •un tra~ eate Vcso. oore
de oli'.e.ie mai multe ori Y, ~ VCE>-;! ~ Vcao).
Pfit1'
•
·~
.a cu.
mm
mare ou1•ent N£id.uaf este lcEr• ~ h.Jo''B •Icoo ~i cue se dUbM\:di • ems,tiere• temperat.urii cu ap1'0ximat.iv. ~. le
.PA
_,
7
.f
'"
~
'
/~Eli'
Vcao,
t
"cES
1
10 40 60 80 !# 12' 1111
I<'••·
·Vc.I'• "eE
16.fl. 1'"'nsiunil.P d.P. st'Nflllflge.•.,- Ill" t.r1rn~wului ~-
er F'ig. ~0.7. Ca.a;&COOrisUc.i.le .de i~·e le, VGE cu IB c~ parametru.
b. caracteri!!tic{ dP. conduq.ie - se def inesc aici parametr.ii specifiei stlil'ii de con4uc~ie a tranzistorului. Ace~ti par.etnetn P,>t cal'tl9teriza ~ a.eftvi'i normal& de funciionare sau zona de
satu.ratae. Fjsum Yi.'J ~ti it4MCteristieifo de i~We cur.em. de co1eetor-~ ieolootor .emibor cu curentul de hazii ca pai·ametru. · Ptra.metrii ee caract.erizeazi zona aetivii oormalii sint : - ltFE ct~igul Rlatic in curent. St> define~te ca raportul dintre curentul de colector 'i curentul de bazi ta o tensiune O()lector-emitor data (AFE == = Ic/111 ). 0 11rariatie tipica a ace&t.ii paramelru cu clll'entuJ "i temperat.ura npare in figma 10.8. - Vim 01t - tensiunen. baza-emitor ner.esara obtinerii ourentului de colecLor ~dorit la o tensiune coJector-emitor dala. Curmtul de colPctorvariaziiexpon.ential cu h•nsiunea bazii-emit,or I c ..... ........ exp (f' 1m/F r) unde VT = 0,026 V. Pentrt~ l.J•anzistoare 1•u tliliciu (pnp flau 11p11) (.pnsimwa
Fig. 10.S. Depcndc>n!a de temperatura r;;i de intensitatea curentului de coleclor la un trnnzistor npri de mir.:1 putet'e.
Parametrii ce raracterizeaza zona de i:1aturatie a caraeteristicifor de ie~ire
ale
tran~istoarelor
bipolare sint : - V c E sat - tensi.unea colt>ctoremit.01• ce a pare pe un tranzistor pent ru un r•aport al CW'.en.t-iJor de -eolector ~i 1le baza I cfIn mai mic decit ci~tigul static in curent al tranzistorului la acel curent de colector. Pentru obtinerea UJlOr teusiuni i'°cE sat cit mai micj, cw-entul de h.a.z.a. de descbidere trebuie sa fie cit mai
mare. Vom ¥ede.a insa, la definirea. timpilor de comutat,ie, ca aceasta conduce la w1 timp de stocare mai mm·e. - V BE sat - tensiunea haza-emitor ce apa1•e pe t.ranzistor la un rap.Ort al euren\,il@r ® eolector ~id~ baz:i le/I B eorespunziror zonei de satullllt,ie a ca-
racteristicilor de~- Specifica~iile de eatalog limiteaza superior ac0111t parametru astfel incit, pentru comancl.n tranzistorului in saturatie, sa nu fie necesarl'i o tensiune prPa mare. c. Caracteristici de srmnal mie se definesc aici parametrii speeifil'i funcFoniirii in curent alternatiY, ]a nive]e de semnal ce nu dept\~esc 26 mV. Spatiul acestei ciirti nu ne permite o prezentare detaliatii a tuturor acestor parameh'i. '.\e vom limitn aici la a spune di: - tranzistorul poate l'i pt'i\"it 1•a un cuadripo1. Relat.iile int.re miirimile rte int.rm•e ~i de ie~il'e af P f'nadripnlului permit definirea paran1f'trHor
10.9).
1n fi~ura 10.tO se preziati:! cnwlitiile de masurii. a pat>arnet.ri1or .. h'' ~i .,y" precum ~i relatiile rle rlefini~iP l'Orespun~atoare.
Pal'ametrii ,,b" se utilizeavit'i :i11df'or-;ebi la frecve~a joasii. (audfo), donw-
niu in care ei au valori reale (pMt;ea im.aginara este neglijabilii). Pentru t.ranzistioare de mic.a putere, fol0site la. frec,·ente audio (dt> exempJn BC 17-0-174, BC 250-256), sc pot utiliw
B
r-----,
C
E
r----,
~
8
r----,
E
L ____ ,..l E
8
L ____ _J
B
0
I C '-----.J
Fig. 10.~. Cele trei comndnni (EC, BC, CC) ale tranzistorului bi.polar.
E
151
PRACTICA ELECTRONJSTULUI AMATOR Hr;
h . .Amplificare in tensiune
11
Att =
~!
u1
=
= ________-::_~21Rr=-·---/t11(1 Rz.h.1.2) - /,1a/i 21 Rz.
+
A11
,,
-?121
= ------· ·- -Y22
+ YL
c. R('zi11tPnta (respect.iv a
Tin
1 - RLh22
11
u, =,,,, ,,.,."12 llz
I,= r,, ~ . . Y,2 llz '2 =>21 l4., 'Z.t ~ Fig. 10.10. Definirea parame.triJor ,,h" Iii ,,y" pentru un cuadripol.
Yin= Yu -
urmatonre]e formule simpJificat.e (co· nexiunea emifor comun):
26 hue = ·k2te • - [O], unde le se ia le tn [mA] kw~
1,2
hFE.
li12,.~ 1 -
5·10""' lt2r:ie ~ 10 - 100 (M0)-1 ParamPtrii ,,y" se f olosesc tn domeniuJ radiofrccvent.ei incluzind ~i capaciUilile interne ale. dispozitivului. In corit.inuare se definesc reiaime de calcuJ pent.ru principalii paramet.ri ai cuadripcilului in functie de parametrii k, respectiv y (vor fi folo~ite notat-iile din figurn 10.10): a. AmplificatPf\ de curf>nt
Ai
=}9
Jl Ai
.
_!1L_ 1
+ R1k2'J
Y~1T._1._ __
=
l'u(?h!2
+ 1'1)- Y12?121
l/J2:..__?f21__
Ya+ YL
~ c: "2111 + h22 ((,
d. Conductantn (admit.ant.a) de ic~ire Coua = 12 =kn - k12 • k21 U2 hu. Ra v .I
_
out -
Y22 -
YH
Yn
0
1/21
·-
+ Ya
Pentru frecvente f oarte mari, unde modelele cu constante concentrate J*i pierd valabilitatea, se utilizeazii para· metrii ,,S". Descrierea lor depa~e~te tnsa cadrul drt.ii de f a~a. Cel mtrl familiar parametru de semnal mic este ct,tigul dinamic in curcnt - h21e• Se define,te ca raportul lntre variatiile curentului de colector ~i ale curentului de baza la o tensiune colector-emitor data §i la un curent de colector dat, tn conexiune emitor-comun. La frecvente joase, de ordinul kilohertziJor, k21 e arc aceea,i variatie cu curent ui de colector ca 'i kFE, intro E1le fiind vaJabiJil relntia h2te ~ 1,2 /iFT>Variatia cu frecventa a Jui /t21 p, prPientutii in figura 10.11 pP.rmit:edefinirea a doi parametri f oarte deR utili-
TRANZISTOAKE BIPOl..ARE
------·-----··
153
NF {dB)
' 200'+------.......
8
IQQ
G 4
1(}
2 0
Fig. 10.11. Dependeuta dti fl'ecventii duJului mArimii lim.
11
mo·
za\.i in analiza schemelor de radio frecveuta t;i anumc: - f D - frecventa hi rnre d§tigul dinarnic in t'Ut'tmt h-:.1e ajunge Ja valoarea 0,707 din vuloa1·ea la 1 kHz. - Lu frecvente mai mal'i decit, f n· eu o f'oarte bunii aproxima\ie se poatc co11i:;ide1·a ca inlre ci§tigul dinamic iu curnnt §i frecvent-a de lucru exista relutin 11.~ ie • f =fr. ({ T = frecventii de tiliere). tin nit parametru dimuuic important este factorul de zgomot, care define.~le contributfa tranzistorului, folosit inlr-.un montaj de amplificare, la zgomotul total de la ie§irea amplificalorului. Figura 10.12 prezintii o variatie tipicii a f actorului de zgomot pe un ~ome niu larg de frecvente. Se poate obse1 \-"a o. variatie a f actorului de zgomot la freeven~e joase, proportionalii cu 1/f, un palier ce se apropie de frecventa de tiiiere 'i o cre§tere la frecvente inalte proportionala cu (2. La frecv_ente inalte f-acLorul tle zgomot minim nu se obtine concomitent cu uu ci§tig in putere maxim.
Fig. 111.J:.'. lll:'p1•111kn\a tipi11a rlc frecn•u\ii H f;iduruJ11i Ul! L.J;OlllO[ fl~~llll'U UD lran:t.ii:;lor
Li polar. rl) Caracteristiri dP. cmnutafie
Parametrii raraderiMtiri comutatiei i:;int. dnfinili iu figura 10.13. Si11t de n•tiuut: t,1 - Limpul de intirzicre tr - t.i111pul de cre~lere. t~ - limpul de st.oca1·e tr - qmpul de ciidere l"n tra11zislor de comuta\ie trebuie sa satisfacil urmat.oarele cerin\c: - timp de viatii al plll'tiilorilor de sarcinii ciL mai rl'dus (SP rt•alizeazu tehnologic prin dopa1·c cu Hut');
.:i------r--------~---M%
-~I I
:
lftJ
i~ 1----I I
•tI
fs I ,IF
.•
F'ig. 10.13. Timpii de comutatie ai tranzistorului bipolar.
PRACTICA ELJ\i(;'J'IW.M.S'l.'111.tll AMATO&
- tensiunea de saturatie V cE illt cit mai mica; - f T cit mai mare; - capacitati de iutrare §i de ie~re cit mai mici. e) Cara'eteristici term ice: Pu terea disipatil in tranzistor, hl spe'Cial pe jonetiunea bazu~colector, trebuie t>nwmi.tu In exterior (''ezi ~i capit.oful ,,D:fflipntia ealdurii"). Paranwtrul care ia ln censi
.
R11t
Ti -- T,
=-----·--
Ptot Rih'irca fol'tata (meutinetea capsu11~i la o temperatura data'.) p'ermite clisipai•f•a uno'I' pttteri mtth mai tnari fata dP l'azul in cflfe trttnzistortrl 4isipa in al'I' ceea cc :in foaia da catalog se trad 111·P pt·in ace-ea ca Rthj-c< Rt11j-[l tmde: R 0, j-cr. - rezisten~a termiua jonctiune"tnnbiant (Tr= Tamb) ll 1h J-c - rezisten~a terniieu jo1w! i 111w-eupsula (Tr= TcaJ1s1tltJ.).
~i de curent continuu - una intre coJectorul Jui T 2 ~i emitorul Jui 1'1, eealalta intre emitor.ut rot T 2 $t tmza Jui T 1 - , stabiliieaza punetele i!A funetionare ale ll'Anzisloarelor l'a~il de variatiile tensiunii de aliment.aN\ vatia\ iilP temperalui·ii ~i fatii de dii;persia para metrilor t1·aHzii>toarP !or. .\mplificar·ca de teni>iunP u1>t1• d1Hii. in pl'i'neipttl, dP pal'amelrii 1·etelr·i 1i.~ r·imet.re· lltntre colectffrul lui T'i i:;i Pllfitorcrl hfi' T 1• fiinrl astfl>I ro·mt.e stabiliL TabeluJ 10.I prcrizeaza dependent-a amplificarii de tensiune ~i 1:1 impednntei de intra re de valorile H 1 ~i R 2 ah~ t'l'zisloarefor dlil reteaua de te'itcUt" Folosirea reactifi negll.tive dtu::t! h:t ob{inerea u1·1or distO'l;si'.tini foai'te n1iei. Cureutu'I cotttitmti a:bsorbit ere artrpJificatol' e·stc de dtca 3 h1A. Reziste:Nf.a de ie~h·e e·ste de apto:dmativ 1 kU. Alegen~a capa'.crtol'nlili
JIO~'l\\JE CU rrltANZIS'fO.UtE
A
Din muHitudinea circuitelor eleetrouice cu tranzistoare am ales 11 exempfo, insisttnd asupra. monfafeJor audio, mai u~or de int.eles §i executat de cati·1· incepatori. toate tnmzistoarele feilo~j.t-e sllit rn fiibriclft·fe sliu m Gur~ ,, .. flsimiiare la I.P.R.S.-Btmeasa.
Ampiilicator de
de uz
m~i
1mtei·e,
~rid
Cin·uitul din figura '10.14 eistB form1tt din dou[1 eiaje de amp~ii'it•m·n cuplalf• dil'ect. Dou~1 buele de 1·ectut.ie negabirn
u
Q
Fi:;. 11). rtr' ...\ rnr1ftrkato'r de 11iica pull·re, dP 11.i: gt·111•ral.
-H1 - : -
-i
:- [kill
-Il;--1- .l;, -
1- (i,ii} ---~- · 1
1-- - - - - - - -
I
-
39
I
3.9
I
111
.f1
I
2.2
I
2'o'
rno
-~'-
'f.nehd lit.I I
1
i.s
1
ao
_l__ ~~1_J__~uo ____
Pewlo.1nante simiJare pot fi. ob~inute f$i folosidtl ti'.an1Astoare pnp (BC 253 :B p'4f:flt1'11 T1 l)i BC 2&1 8 p•.Mru · T9}. fii:ed iRSi .neeesar sii se iJ:lV&Met£ poJa-
1-it.ate& s&nei de alimentare tti ·a 'Capae-i~ toare.ler elealrcjjijce. PN611lptifieato.r de pieup. oa eplizare i;i filtre de lfJODMi
De nrulte 01~1 ei;te ne·voie d~ a:tttplificaioate mrte !!It fie· tie-1inia:-re ftl freci-"Mt~. tJn as~'ttff!naa exom.plu estl! tnt.flnit fa. a:tnr;tHictltotm~Je fafo-site pt:!trmi tedarfi'a inregfat:M'.ri1of' lfe pe discort Pe ciisl', p-entl"l.J economie de spatitr, frecveirf,Ple tnai foas~ sfnt biregist.t
i -2b.__..._..........
........
~..__..._
1P
a
(a) ~i redarP (b). P11Nnnpliffa~atorul pr~ zentat in figura 10.16 est_e t'ol'mat ftin !PO
pF
0
de
p'itop;
~1
1111 -.......... t fllz}
F'ig. 1!r;l5. '..-Uria~ia 1\11 tre11,-enfa a imrplitadinu semulttlor )t) ifll'eg.isLrw.1e pe drise ta1) i;;i varjatia necesw•a la rcdarc (b).
IDnF
Fig. to.16. P1a-,unpHlicator
...............
~.__..._
IP 3
cgali~tt ~i filLi'e' de igithWl-.
.tSJ... doua etaje cuplate in curent continuu. Ca Ja exempluJ 1, exista doua bucle de reactie negativa lntre cele doua etajP de a.mplificare, ducind la o foarte buna stabilitate a punctelor stat.ice de f'unctionare ale celor doui1 tranzistoare. Spre deosebire de exempluJ 1, re\eaua de reactie dintre colectorul lui T2 ~i emitorul Jui T 1 conpne ~i elemente reactive (capacitoare), ceea ce duce 111 o amplifica1·e mai mare a l'recventelor joa:se. Sursa de semnal poate f i o doz.ii magnetica sau o doza piezoceramicii. Datorit.a dif erentelor existente int re cele doua surse de semnal, la intrarea preamplificnt.orului a fost. prevazut cnmutatorul S 1 • Pozi\ia ,,inchis" coresp~nde fo)osil'ii dozei piezoceramice, iar pozita ,,deschis" corespu nde folosirii . dozei magnetice. Comuta,torul 8 2 introduce in cfrcuit un filtru ,,trece 1mis" care atenueaza frecventele mai mi1·i ca 30 Hz. In acest domeniu de frecve11ta apare un semnal de zgomot dato1·il ii neuniformitatii vitezei cle rol-H\.il' a pl<~ tanului, clet'icienta care este curudcril:ltica tuturor picupurilor, cu excep\ja celor de calitate. Comutatorul S 3 introduce in circuit un filtru LC, care rejecteaza zgomotul de tnalta frecventa. . ·-Zgomotul proprhi 81 anipljficatorului este extrem de redus, deoarece primul tranzistor, BC 413 B, este special con~eput pentru asemenea aplica\ii, avind un factor de zgomot foarte mic. AmpJificarea de tensiune este de circa 50 la f kH.z, iar rezistent-u de ie~iro a circuitului este de ordinul 1-5k0,
PRACTKlA ELECTRONISTULUI AMATOR
ceea ce face necesar ca etajele de amplificare ee urmeaza sa nu aiba rezistenta de intra.re mai mica decit 500.
Preamplificator cu corecfie de ton ~i
reglare a volumului
HPteaua de corectie de ton are o impedanta de intrare relativ miciJ; de aceea, la intrarea. montajufui este prevazut un tranzisto1· cu rolul de a miiri impedanta de intrare (fig. 10.17). Reteaua de corectie cle ton este conectati1 in emitoruJ tranzistorului de intra.re ~i contine poten\ iometrul P 1 pentru reglaj frecvente joase, potentiometrul P 2 pentru reglaj frecvente tnalte ~i potentiometrul P3 pentru reglajul volumului. Etajul de ie*ire este nccesar pentru a milri diu nou nivelul semnulului atenuaL de reteaua de corec\ie de ton. Cu volumul Ia maxim, amplificarea glohala de lensiune a montajului e1,;te de 2. Atit tranzistorul T 1 cit ~i T 2 au 1·ezislcntele de cmito1· ueclecupluLe, ceea ,.., ll' 111f11·P~te impeda11\a de intrare ~i 1nlu1·1• faclornl de di1;torsiuni. C11re11t.ul ab~l'Lit de montaj este de aproxiu1ath· 7 mA; impedanta de intrare e11te de circa 100 kn, iar impedanta de ie~ire de apro.ximativ 5 k .Q. Daca montajul este comandat de ci:ccuituJ descris la exempluJ 2, capacitorul .de intrare poate sa lipseasca.
Amplificator de mica puterc, cu tranzistoare complementare
ln figura 10.18 este prezentat un amplificator si mplu, de mica putere, cu ie~it·ea pe tranzistoare compJementarc, in clasu B. Funetiornu·ca st,aUeii a amplificatorului este. stabilizata. pr.ill'" apJi-
157
TRANZISTOARE BIPOLARE
.'(/
k12
vc 0
{!
fig. I fl.17. rrC'amplifiratur 1·11
JjlF
1·or1~1'\i1•
olc Inn >;-i re:;la.i UI'
't.111111.
I T4
BO!JS-/0
--~~~~___,1--~~-~A---•?::-1 IQP .. fl
R-1 470
o-C:l-l-----lira
IJ,47pF
47 ka
R, Q
Fig. 10.18. _Awplihcator i;u trau.i:istoare complementaru.
unei reactii ie~ire-intrare, prin intermediul rezistorului R 4 • Grupul Ca, R1 estie prevazut pentru a reduce efectul reactiei negative, in curcnt alternativ, la valoarea necesara. Etajul de intrare este echipat cu tranzistorul T 11 (pnp) care ,,atacii" etajul prefinal, prevazut cu tranzistorul T 2• Pentru a obtine un factor de disto1•siuni red.us este recomandabil ca tranzistoareleftna,Ie sa fie deschise chiar tn absen~a semnalului de ieljire. Tranzistoru1 T 31 in montaj ,,superdioda", serve~e la p1•epolarizarea etajului final, mentinind dif erenta de potential dintre bazele tranzistoareror T 4 ~ T 5 la o valoare de aproximativ 1,2-1,3 V (2 • V mJ. l\iontajul ,,superdiodu" (suu ,,dioda multiplicata") este fomiat din dipolul prezentat in figura 10.19. Daca se li&glijeazii curentul de haza in comparatie cu curentul cat·e trece prin rezist,oarele R 1 fJi R~) tensiunea Ja bornele dipoluCi:tl'ea
Jui va fi: V1
::.....: { 1
de 15-20 mA.
· Potentiometrul de 100 k!! servest.P. la ajusta1•ea poten~ialullJi din punctul A. Pentru a asigura o excursie egali'i dP tensiune pentl'u ambele semialt.ernanle ale semnalului, se recomanda ca p;itentialul punctului A sa fie fixat Ia valoarea 1/2 V ~o· unde Vcc este Yaloarea tensiunii de alimentare. Rezistorul de 1 kO de la intra1·e ~t capacitorul de 150 pF dintre baza r-;j colectorul tran.zistorului T 9 impiedic a aparitia unor 011eilat.ii de freevent.a inalta. Daca notiirn cu RL i·ezistenta de sarcina (impedanta difuzorului) i;i consideram ca tensiunea de saturatie a tran.zis.toai·elor fin ale este de circa 0. 7 \ ·. puterea maxima de ie~ire este data dt> cea mai mica dintre urmatoarele valori: 0
+ i!) Vl:IE·
Aju::;lurea. prepolariziirii etajului l'iiutl se t~xecuta prin inte.t'mediu1 poten~iumetl'Ului de 1 k,l. Se intenmleazii
---------n+ T
un miliampermet.ru in colectorul tranzistm·ului T4 s,i se regleazi potentiomeh•ul pinii. la ob~inerea unui curent
V,
Rz
l'if:. 111.1~1. Mo11ta.i ,,Ml!Jl'r1lioda:'.
uudc I 0111 este cu1·entul maxim rupt!titiv al tranzistoarelor de ie~irc. Trebuie insa f acuta recomandarea de u nu sc depi~ un curent de colector tie 0,6-0,8 I c.u Ia trlii1zistoarele finalt>; in eaz contrar t'1't~i,te foart1J 1111111 curerttul cJt, intrare, de cUl'ent ulterna· t.iv. al slajuJui l"iuul (ci¥~igul dn curent. ul tranzisloart-Jor fi11ulC' art! o lieiid1•r1• (li-astiea pt>11t1·u cur1•nti apropia[ i 1h· li.;.11). Tt-nsi11111!11 de intrm·•! 1111 t1·eb11ie i;ii tl•:j)i:i~t.·ai:;e;'i 0, 1 Y. J1npt·t1nn1a de i 11 Lra-
Tabelul 10. II precizeazii valm·ile ne· cesare ale componantelor p&11tru dif erite valori ale tenei'unii Vee ~i ale impedantei de sarcina.
re a amplificatorului este de circa
20 k n, iar f actorul de distorsiuni, la putere maxima de ieljire, 1IBte mai mic de 1%.
Tallehd 10.11
BL[!l]
ii [O]
4
8
j Voo ~ 6
V
27 27
16
lft
4
47
8
100
100
ltifl
2:N
220
100 50
90
23
25
16 4 8
1eo 50
16 4 8
1000
1 ovo
500
600
I
I
10 15 47
16
C9 [uF}
!-V cc-= 9 -------V I l''cc = -i2 V 10
50{)
----'-----'----~--_L __ 2&0 16
..__I
Puterea maxima ohtenahila in funciie de impedanta de sarcina ~i de tensiunea de ali:rnen'tare este precizatii in tabelul 10.Hi: Tabelul 10.III
llL[!lJ !VC'c .""'6V!Vec
4 8
Q.6 w 0,36 w
16
-
= 9V
\ Vee= 12V
1,5 w t 0,95 w
l,7
0,48
0,87
w '
_
w
I I
w
Obf,inerea acestor puteri nu necesitEi montal'ea tranzistoarelor finale pe radiator; totu~i realizal'ea unor mici radiatoa-re individuaJe ''a cre~te durata medie de viaia a l.ranzistoarelol' fintde, respectiv a amp1ii'icatorului.
Ampliftcator in ctasA :8 de 2 W, .m· tranzfstoare comphnttetttlfl'e Principalele caracteristici a.le ampliricatorului prezentat in figura 1.0.20 i;fof, ctpropiute de eek dcscrisfl Iii. PXtilll-
p}ele preeedente. Ne vom miil·gini sh spunem ca: - in ret.eaua de retlctle negativil a rost prevazut comutatortil S ale <~·i\rui poziiii sint: inchis (YfJl'bire) caz in efl'f'f! frecventele medii shlt amplifie~t.P mai
muJt; desohis
pe.ntMJ tm 1;m;.. puns liniar tn zona f PecvM'tJe}ol" 'Aledii ; - existit posibiHtatea rcgJm·ii impttfmu~a)
rate a raspmumlui 'in zona froovontelnt· joase (potent;iomEYtI'tfl de tO kil · de la intra.re) ~i in zoll.a fteoveJltelot inalt~ (potentiometPu1 d~ 10 kO ditl etni1ioro1 lranzisLol'ului T 1); - compcnsai'elt efecteloP temperaturii asupra t1•a11z1stmtr~lbr f.ina«:l 11e face cu ajutornl termis~orufoj RT~ avind un coeficient de val'ratffi lltlg'll.tiv al rezistentei cu teinP'el'fttura (i>ecomttndiim tiyrol ']'(; 0006 62 R, 11UltMt cu )Hiilel ctlbastru, prodttb l& J.P.E.E,-
.·ao
.
.,.,5y -11111
13 Ira
pF
13
801.J.J
l'pF
6'8nF
2J7JpF
+BY
j}
22 nF
15'a
Fig. 10.:!0. Amplifieator de 2 W, cu tranzisteare complementare.
Curtea de Arge§). Termistorul trebuie Amplifieator de 16 W, de performanie ridicate, monlat pe radiator, alaluri de tran· eu tranzistoare eomplementare zi.Jt04l"ele finale; -. .cwentul de colector al tranzistoa· Circuitul prezentat 1n figura 10.21 relor: rfhiale., in .ab!Jen\a semnaluJui la folose§te o configura\ie asemani.toare iatrare1 este de circa 10 mA !Ji pojlte fi cu cea descrhia in exemplul 4. Este fo. reglat cu ajutorul potentiometrului Josita o reaciie de curent continuu ie§i· re-intrare prin rezistorul de 820 .Q, de 50 .Q; - radiat.Grul pe ff.1'8 stnt montate _avlnd ca. scop stabilizarea regimului sta· tran.zistoarele.finit.le po11te fi constituit tic a.I amplificatorului. In curent alte1·· nativ, aceasta reac\ie este atenuata de dintr·o tahla de aluminiu de 1 mm gro· folosii'ea. unor capa.citoare. · Intrarea sime 'i arie 25 cm2 ; amplificatorului folosel}te montajul ....,.., am:plific~torul are urmatoarele per· .,bootstrap" pentl'u cre§terea impedan· forman\e: factorul de distorsiuni m~ tei de inLrare. Ca.pacitoarele baza-comjc de 2% in domeniul 70 Hz-20 kHz lecLor cm·espunzatoare tranzistoareJor 'i P,flt!.1 = 2 W; impedan~a de intrare T2 ~i T5 au rolul de a impiedica o~cila· de circa 10 kO 'j ten11iune de intrare \iile de lnaltii frecven\.a. de 200 mV,_pel'ltru a avea putere maxi· Cele cloua rezistoare de cite 0,47 .!J din emitorii tranzisto~lor finale &1J mi la ie§ue.
--
·.-.
IP
IµF
-
4,7kn
--------------
Ull
oron
/Oil_ nF .
120
·--
kn
1:, /JIU37
Ti
1.fOnF
6Cl71
0-:-1!
fl.17n
G,l1JF . . 620
11/J
2200
Im TQQ
220
pF
,
pF
pF
27a
82 fl
Fig. 10.21. Amplificalor de 15 W, cu trauzistoare complemeutare.
·r---":"---
e
--,
I
01
I
B
I I
l I
a Fig. 10.22. Configura~ia intorn§. a tranzistoarelor DAH.LlNGTON monolitice.
PllACTICA E~Ol'iJST!!).lJI
Ill
===~
rctlul de a ega!lza caract,eristfoile de intiia11e ale aoe.ator tran~istoare, elimi-
ntndu-se necesitatea upei hnperecheri f oarte riguroase. Tranzistoarele finalJ BD 437 /43a stnt tn capsula SOT-3~· (Qa ~i BD 135/ 136) l}i cu rezistani.i I wr~ica Ru, j-c de max. 3,5°C/W. Radiatorul ~Q ptJ.re e]e sint montate tr!A~tP~ ~ l\illJ. rt1zistenta termicii de ma•~ 14°C;WCurentul de cof ector al tranzistoarelor finale, in ahsen~1 senmalului la intrare, trelmie sa fi~ ,reglat la circa 10 mA, cu ajyiorul pgten\iometrului de 220 n. Recomandam ca tranzist.o~~µfi1."P·atie .,supel·diodji'\ al fie mpntat (prin l~vire sau ~u
rul
p~_.170
B, tll
un colier de '8.b~) pe raftja~br, tn apropierea tra.pzistoar&!!g~ f m14Ie. In acest mod el va avea nu numai rolul de a asigura p~polarizp;rea tranzistoarelor ri~ale, dai va realtza 'i o compensare termica, - tensiunea. .,superdiodei" soiiztnd in pas cu tensiunile V BB ale tranzistoarelor finale, o data cu crel}torea temperaturii (trebuie re~inut cii t.Pnsiunea V BE a unui tranzistor hipofar I In. I c = ~onstant scade cu 2 mv Jn cre§l~rea temper~t~!). lqipedanta de intrare a 4mplifica.torului este de circa 100 o~ i~ pu-
re
*
t1pn
BD fl'l6-681
'f't~nzisioare
1"1'
1m&96-682
Capsula ~ , P1.,1(Tc..,.25°C) (W]
15 \rV. implifieatoare cle putere, cu tranzistoaro Darlington
monolitice de putere Folosirea tranzistoarelor Darlington monolitice de putere (configuraiia Darlington este realizata pe aceea§i pastila de silioiu) a.r.e ava)ltajul unej sigurante mai mf\ri tn func\ionare (se reduce numarul de pomponente ~i de Jipituri), face ca circuituJ sa ocupe un 11patju mai redus. Datorita cl~ligului mare do ourent, tranzistoarefo DarJington pot ti comandat.e direct do un prPamplificator de mica p11t.erf'. Figura 10.22 pn·zinta co111'igura\fo interna a unui tranzistor Dal'lingLon monoJitic npn (a) ~i pnp (b). Rezistoarele R 1 ~i R 2 coutribuie la stabilizarea termicii, fo c1·e~tt>rea tensiw1ii de striipunge1·e ~i la cre~terea vit.ezci dt> comutat.ie. Diorla D p1·otf! j•'azu trnnzii;toruJ la. o conectare accuientali:i i1IYcri:i'J n sursei de a~!~~J!ta,re. ii~zi!?t(J~r~l•' R 1 'i R1 au valori intre 2-15 kn (.fl1) ~i 50-300 Q (R1). In tabel~le 10.JV fi
I fcJJ(.\)
IhztE mJn /Jc[A]
40
TD 648-649 TD644-650 T0-66 62,6
BDX67 BDXGG TO-S 1.Dll
7 760/1,6
12 750,'3
20 1000/10
SOT~2
AUJlTO•
terea qe ie~jre, corespunziitoare unui fnctor de distorsiuni de 1 % este de
Tallelul 10 'V.
Tranzistoa.re
·-- --
188
In figtµ'ile 10.23 ~i 10.24 sint pr•ede puierc de SO W, rei;pectiv 50 W, folosind tranzi~~o11rp Parli:qgton de puterc.
1().V se dau principalii par.ametl'i t0hnici ai tranzistoareJor DARLINGTON afJate in f abrica~ie sau in curs de asi-
~entate •mplifit~titoare
milare la l.P.R.S.-Daneasa.
Tabelul 10.V 'VcEO min
rvr··· r
4s
1·
np s1is
··-1
:Q:P Mii 1$D 644
I 1.oo
80
r
BD 677 BD67& BD 645 BD 646 J;JDX66 BDX67
:QD 676
Tipul tranziatoarelor
61
BD 670 ~D
GSO BD 64'1 BD 648 IlD:XG6A lJDX67A
BD
68l
~p
049
I
120
BDXG60 BDX670
BD65Q DDXGIJB llDXli7!$
S.G
ka
72
BC.12:! 33p~
1SI
d,l?.n./Z W 22IHlpF/41JV
IQla.
1,8
lrn
Fig. t0.23. Ampliiicator de 30 W, c11
tramistn~re
I I
l
p.p 682
lrn
-
~TDi4 . Qorlingfan
DARLINGTON complemeatare.
- - - - - - ---------------------- ··- ----16•
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOlt
f-G5V
3,!J Kil
I.rµf
82/rn
Ts
r,
BOX67A
8D/3!J
Porllnglon
o-{i lpF
6'8
kn 76-BDXlioA
Oorlioglon
un
!(IQ
µF 150
ka
IJ
Fig.
10.2~.
Amplificator de 50 W, cu Lranzisloa1·e DARLINGTOS complcmenlare.
AIQ.plificatorul din figura 10.23 are i mpeda~ia de intrare mai mare ca 300 kn, curentu) tranzistoarelor finale, in absenta semnalului la intrare, de 5-'10 mA, un factor do dii;torsinni Ja Pa111 = 0,8 P 111ax• mai mic de 0)% §i o band5. de J'recnm\e lnlre 20 Hz ~i 60 kHz. Radiato1·u1 pentru lranzi~ toarele finale h•rbuie Sa nibn rPzisten~a termica mai mica de 5,5°C/W. .Amplificatorul din l'igura 10.24 are impedanla elf:' intra.re de GO kQ. banda t.le frec-Yenie 20 Hz-:iO kJlz~ f'aetorul maxim de distorsiuni 0,2~~ la puterc maxima, ternsiune necesara la intl'are, pentru putere maxima de ietire, de 1 V.
Curentul ,,de repaus" al tranzistoafinale este de 15-20 mA. H.adiatorul pentru tranzistoarele finale trebuie i;a aiba o rczistenta termicii de max. 3°C/\V. Ei;te necesar ca, pentru ambele amplificatoare, lranzistoarele cal'P au i·olul de ,,superuioda·' sii fie montate pe radiatorul tranzistoarelor finale. 1·f~lor
Amplifieator de semnal mic §i bandA largi, en tranzistoare pn p de f oart., tnalti lrccveniA Figura 10.25 prezinta un mnplificator tie bnnda Jargii, desLinat amplil'icurii simu]tane a tuturor ca.nalelor TV (pina la 860 MHz).
165
TBANZISTOARE .BIPOLABB
tnFI
l2
~o ko.
-2PY lien
12/ra
tnFI
12ka
•
7Sn
L1
~
2nF ?Sa.
r,
72
2N49S7
-lnF
lira.
6'6
pF·
2N4957
lira.
70".
pF
Fig. 1.0.25. Ampli!icator de bandil. largll, cu tranzistoare pnp de tnaltA Crecvent.a..
Caracteristi"i tehnice: - amplificare constanta in banda
'0 MHz-860 MHz - factor de zgomot redus ( < 5 dB la 800 MHz) - distorsiuni de intermodulatie foarte mici - ciftig de putere modera\ (>15 dB) Tranzistoarele 2N4957 folosite sint tranzistoare pnp de 1iliciu, de foarte inaltl frecventl (f.r""" f,5-2 GHz) 9i zgomot redus, fabricate la l.P.R.S.Blneusa. De retinu11 cl vanzistoarele pnp au, la aceea9i valoare a parametrului fr, un 1gomot de tnaltil frecventl mai redus dec1"' tranzistoarele
npn. Bobina Li are 2 spire, diametrul 4 mm, f irl miez. La este o bobinl de circa 6-71:1-H.
Tuner lffiS cu tJ.·auzistoaro pnp In figura 10.26 este prezentat un tuner cu doua tranzistoare pnp Ue tnalta frecventa, ambele de tip BF 506, ·primul avind rolul de amplifical.or, al doilea de mixer-oscilator. Curentul de coleotor al tranzistorului T 1 este de circa 4,5 mA ceea ce asigura un compromis tntre caracteristicile cle zgomot 'i c19tigul de putere. Bobina L 3 tmpiedicl oscilaWle pe UIF. Intrarea poatc fi conectata la o antenl simetriea sau asimetrica. Etajul al doilea, mixeruloscilator, este cuplat la circuituJ oscilant LC printr-un capacitor de capacitate redusl. Ctteva date tehnice: - consumul de curent: 7 mA - tensiunea de comanda a diodelor varicap: &-28 V - impedanta de intrare: 60 n - impedanti de iefipe: 60 Q
1611
T,-8(5~~
!2pF
47.a
I
l...26V
Fig. 10.26. Tnner UUS cu trnnzisLoare pnp.
4B
In cpnductic in momentµ! in care amplitudinea oscilaFilor a. depa§it o anumita limita, ~i-pune rezistorul de 2,2 k.O In paraJel cu eel de t,6 kO; tn acest Date constructive air. hobinelor: L 1 : i? spire, skma de (.;u, 0 0,16 mm, c;a7. conditia de oscilatie nu mai est.e lndeplinitii. so priz4 mediani L 2 : 5 spire, slrmli dtt Cu, 0 o,a5 nun Frecventa de oscilatic ost.o de 6,5 Hz L 3 : perlli. de leriU, 3,5 X t,2 K 5,2 (r.espoctiv 0,01 Hz pentltu valoril~ de L 4 : IJ8 , G spire slr.ml cu 0 0,8 mm, componente lr~cute ln para.nteza). Stfrndiaml?'tn1I CJ I) ~m nalul de it!'ire ppate fi regla~ intre 0 ~i 6 V. Consurnul de om•ent este de -f·;: ~.8 tJ.ll . f 8: 1~ 6l)j11e, '~rlillfi dg ~P. ~ g,~ H\'11 aproximativ 3 mA. ~~: 2 ~pire~ · ~trin~ µ~ 9l ('.) P,,~ ll}Jl'.l - cl§tig de putere: 27 - zgomot: 5 dB - gamR: 88-108 MHz
P¥Sµ~t~r
:q.p ittmJ.rn
JJecy~f\~
fp~e iffft~P.
ln figura 10.27 e~t~ prcz,ento.t 1.Hl osciluior s;u runt.e '"''ien pentru frecY£'ri~ s~b 10 Hz (cle~tinat, qe cxemplu, gehl·ratoarelor' vibrl!tq ~e orgilor elect1·~11i1-=!:'.). . Stp.qHizllr~!!- W1lJ?lit'Hf!!Jli! !~ face cu a.jutorul unei diede Zener, care intra
Fig. 10.27. Oscilator RC foarte joa&e.
r~nµou
frecvenie
TRANZISTOARE BIPOLARE
vii, folpsip.4 trei valori dif.rrite pel1tru pe~i~~epta If 9i l.11\ lJOteQtiPIJleirq de 5 kn :pentru l!j~starea frecve~tej :
Oseilator RC pentru lnstrum{'n• muzicale electronice simpl!! Comparativ cu oscillitP'1'~1t' Lq, o~cilatoarele RC bazate pe principiul circuitului astabil, au o stabilitate maj scazuta. Totu,i, se pot obtine performante mul\umitoare daca se aleg in mod judicios elementele de circuit. Circuitul prezentat in figura 28 acopera dom.eniuJ de frecven~e de o octay
..
·· 'I ·
ioo k n = P. ix, 180 k!l-6%
240 k.Q-5%
®
Gama ile frecrenre
... llli
(554 Hz ... 655 Hz) fa •.. sol (698 Hz •.. 831 lb) la ... do (8~0 Hz ..• 1 0~7 Ilz)
&fmm~ul de i~•if~ Aste firen~unghi-q Ja,, qµ ~mplit~PiPP" 7,p V. JljP«Jfl ~~i &llr~ ifplar~a ~~Iccto1iµlui fq.\4 4e . 9ifpqitul ~e i~tfoe. Voio~lr~a 1.JPPr c4p~citOIU'A cµ pqli~~r.pop.q.t §i ~ µpQr re~istparJi C.U Reliculii ~ta.ijpu lµ r~l~~~~ !lC, carf' d~Le1!p}j~a ~repveij~tl Jlp lqprµ, 4Hf.l"1 l~ P V"1'i4iie ~~~ mi.ca qec~~ Q,5 % peptrH l}C~~ta fr~cvenia, lp qpn:wpiul de tmnneratUJ'i
r.
elf
lrn
,., q Pjg. 10.28. Oscilator RC pent1u insb:mnente mn~iQ!lJQ ''ec~fQJlic!J l!~mrJe.
,..
+io
0
•••
+40°~.
·
Oapitolul 11
TRANZISTOARE CU EFECT DE CiMP fiz. ALEXANDBU ILiRCULESCU
Aparitia pe scara Io.rga a tranzistoareJor cu efect de cimp, dupa anul 1965 (principiu] de functionare propus de W. Shockley in 1952), a constituit o adevaratii revolutie 1n tehnica dispozitivelor semiconductoare. Ele rea.duceau ln electronica unele calitiiti pierdute prin lnlocuirea treptata cu tranzistoare a biitrinelor lampi (mentionam aici doar impedanta de intra.re foarte mare), impunind totodata performante noi, avantajoase, pe care le vom discuta pe parcursul acestui capitol. PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE. CLASIFICARE
Tl'anzistorul cu efect de cimp - prescurtat TEC (sau FET, de la denumirea sa tn limba engleza, field effect transistol') - face pnrtc din familia tranzist.oarelor unipolarc, caracterizate prin c.onductia curentului electric du catr·e un singur fel de purtat.ori de sarcina (electroni sau goJuri, in functie de tipuJ semiconduclorului). In cazul TEC-ului calPa de concluclie a curentnlui (a.lciituit din purtlitorii majori1.ari) este numiLa canal ~i este renlizatii 1n volumul sau la suprataia unui semiconductor cu siliciu, de tip N sau P.
,,Extremitiitile" canalu1ui, previizute cu terminate pentru conectarea 1n circuitul extern, au fost denumite snrsd §i drend, sugerind astf el f aptul ca una emite sau furnizeazl purtatorii de sarcinl, iEU' cealaltl ti colecteazii, ii dreneaza. Conductan~a canalului (implicit intensitatea curentului ce 11 tra.verseaza prin ap1icarea unei tensiuni electrice Ia bornele sale) este controlat.ii cu ajutorul uriui chnp electric produs de sursa de semnal (de comandii) §i aplicat prin intermediul unui al treilea terminal, numit grild, sau poartd. Dupii modul cum se ob}ine clmpul electric de comanda - care justifica atributul ,,cu efect de cimp" din denumire.a acestor ti·anzistoar·e - distingem cloua mari categorii de TEC, deoscbite coustructiv. a) TEC cu grila jmictiune (J-TEC) ln acPst caz grila este o regiune sernicornluctoare de tip opus celei care alcatuie~te canalul §i aflata in contact direct cu aceasta din urma. In consecin\ii, ansamblul grild-canal
formea:.a o joncJiune semiconductoare. (Canalul fiind accesibil la exterior prin cele doua extremitii~i ale sale, putem vorbi, de Capt, de douii jonc~iu ni, grila-sursl §i grila-drena. Pentru
TBANZISTOAllE CU EFECT DE CIMP ob~nerea efectului de ctmp se folose,,te una singurii dintre ele, jonctiunea grila-sursa, dar observatia E!ste utilii pentm tntelegerea simetriei pe care J-TEC-ul o manifesta, tntre anumite Jimite, ln raport cu terminaJele sursii 'i drenii). Polariztnd invers joncliunea grildsursd, adicl apliclnd lntre cele doua terminale o tensiune continua, tn semml de bloeare a jonctiunii (plusul pe zona de tip N ~i minusw pe zona de tip P), se obtine o·regiune de sarcinii spaliala, lipsita de purt5tori mobili, cu attt mai lntinsii cu ctt tensiunea inversa este mai mare (Pe de'monstreaza ca grosimea stratului barierii variazii propor~ional cu radiicina patrata a tensiunii, observe.tie care explica neliniaritatea caracteristicilor de transfer). Cum conductant-a canalului este data tocmai 4e circulatia purtatorilor mobili, pe care regiunea de sarcinii spatiala a jonctiunii ti tmpulineaza, rezultii ca putem controla ,.largiroea" canalului - respectiv curentnI prin canal, pentru o tensiune V .Ds data - factnd sll varieze tensiunea inversa V cs· In figura 11.1 este ilustrat.ii. schematic strucLura unui J -TEC cu canal N,
"'
Rezislenlu
t(lnolt!e
lie ,f(lrc/nti
lipN
feflJ'1iJnef/
+
~U
tie u/immlure-::.. ....._ Ht:fiVRL'fl
rle.rurc1i11J .spulit1/tid
Vg$>tl
joncji11n1i
oplit:ulti·
kn1/11net1 .
&unu/ulvi·
Fig. 11.1. Structura unui J-TEC cu canal N.
189
ID.1s
0
Fig. H.2. Caract.eristica rle tnmsfAr (J-TEC cu canal N).
lmpreuna cu circuitele externe de polariza,re 'i de sarcina. In monta.jele practice, dupi cum vom vedea, pollU'izarea inversii a jonctiunii (pentru determinarea. punctului static de func~ionare) se obtine automat de la sursa. unica de alimentare, U, iar semnalul variabil de comanda se aplica pe grila. Deoarece intrarea J-TEC-ului este, de fapt, o diodii semiconductoare polarizata invers, rezistenta de intrare este foarte mare (sute sau mii de megohmi), iar curentul absorbit de gri1a extrem de mic. Oricum, I c este neglijat 1n comparatie cu ls f}i ID~ astfel ca putem considera practic 18 =ID (in calcule intervine numai ID - curentul de drenii). Cele expuse se regiisesc sintetic in carar:teristica de transfer, care pentru un J -TEC cu canal . N arata ca tn figura 11. 2. Ea exprimii dependen1a dintre miirimea de ieQire (conductan~a canalului, care pentru o tensiune V ns constanta poate f i inlocuita prin curentul de drena, ID) 'i marimea de intra.re, V GS· Observam ca pentru Vas == 0, conductan\a canalului este maxima (JD are valoare maxima,
nota.ta I Dss), iar pentru o anumitA valoare caracteristid.. f Gs = Vp (nuniita tensiune de prag), conductanta canaJuinl devine nula (JD = 0). Este i111portant cle retinut faptul cA cfectul de otmp opereaza numai in condiliile polari28rii inverse a jonctiunii poarl.11.-caiiiil. Milt mult, se interzfoe polarizarea directa pent1'll a nu ae risca deachiderea j<>nctiurtii (care se comport& ca o diodl e:ittrem de ,,fragila"). Nu trebuie ell ae eonfuilde tnsl. polari£area ataticl a jonatiunii (obli· gatofiu lnveni) cu polaritatea semnalului aplicat la intrare (semnalul de cotnendl.). Aeesta din 11rilli poate fi o teniiune continua direotl 10.u in\ferai tn raport eu jonetiunea, sa.u poate fi o tenshihe alternativi, · cu csondi~•• ca auma al(lebrici. dintte aemnalul de eomandA ti tenaiune• &tatici de polarizare si oonduci. 1n permanents I• 9 pQlatizue inveraa a jonctiunii. Alffteti\i! Ja irttrara 1iri semna.J pozitiv, pollll'ilt• inv-ersil a jonr.thinii se reduoo •t~ prin tJrma.re, ore~te curentul de drenA. A.cest seinnal nu are voie si depA~eaaci valoarea tensiunii statice UGs (tn moduJ). Pentru un semnal ne-gativ aplicat la b1trare, polq.rizarea in\ttl'tl a jonc~iunii cre,te, deci canalul ae blooheaza mai mult. Pentt'll J-TEC·urile cu canal P, polari2area irttersii a jonctiunii se oh~ine afjlictntl grilei (tie t.ip N) un potential potlii-v lil rapott cu 11ul'sa (convenponal Ya.s > 0)~ A.naliza modultti de furt~tiOtiflre se fa(!e tdmil!lP, lnverstnd dou 1~1111al tiittsiUnilor ti
b) 1'EC tr!grit4 izoltttll ( MJS.-TEC, MOS-TEC). De data aceasta grila nu mai reprezintA o t'egiune semicbnductoare, ci este pur i;i aimplu un strat 111eta.lio depus peste regiunea serniconductoare a canalului ~i sepa.rat electric f aia de aceasta printr-un alt strat foarte subtire de izoJator. Rezulta o structura tn ,.sandwich" cu ordinea metal-izol11tor-aellliconductor, tn particular metal-oxid-a~miconductor, atunci ctnd izolatorul este un oxid (de obicei SiOa), de und.e ti prescurt&rile MIS 9i MOS. Spre deosebire de J -TEC, unde conductia a.re loo ln volumul semi· conduotorului ce alcatuie9te canalul, la MIS-TEC conductia se produce lnt... un strat foarte sub~ire, situat Ia suprafata din1Jpre grill a substratului~ Sa ana,lid.m pe scurt structure. unui MIS---TEC cu canal de tip N (iig. 11.3). lntr-un suport semiconductor de tip P, numit substrat (sau bazi) slnt formate prin difuzie doui regiuni de tip It, foarte apropiate, care joa.cii rolul de •ursd, respecti v drenci. Zona cuprinsa lntre ele va oonstitui canalul conductor; aici este depus izolatorui, ia.r peste el 1tratul metallo reprezenifud grila.
'i
eutentilor.
Fig. U.3. ::Structtu·a unuj MiS•TEC
la1 N.
cu
ca~
ttlANztSTOAllll: CU mrECT DB ctMP
Cortsidertnd subetratul conectat la sursii., Bi preeupunem el aplielm tntre grili sursi o teneiune V GS pozitivl.. Datorltli chnpului electric ca.re ee propaga prin izolator, golurile de la suprafa\a semiconductorului substrat vor fi lmpinse spre interior, iar elect~ nii minoritari din substratul de tip P vor fi atra,i spre 1mprafate, formtnd aici un st.rat foarte subtil'e de tip N. Altfel spus, suprafa.ta semioonductorului suferii, sub intluenta clmpului produs de V cs. o inPersie a tipului de conduqie, din P ln N. Stratul de inversie teprezinta tocmai ca.nalul de tip N. Apliclnd acum 1ntre drena !}i sursa o tensiune V vs pozit.iva, prin canal se stabile~te un cure11t electric d~t de electronii care se deplaseazi de la sursii. spre drena. Teoretic, tensiunea V DS ar putea fi 'i nega.tiva (curent de la drenl spre sursa), dar, deoarece am eonaiderat substratul conectai la surs~, aceastn ar tnaemna polarizarea direcia a. jonctiunii drena-substrat, 1ucrti foarte periculos s.i de ailfel lipsit de sens (jonoiiunea deschisA ar scur·tcircuita canalul). Cu cit tensiunea VGS esie ma.i mare, cu atit acumularea de sarciiii negative In 1tratw de inversie este mill mare, implicit conductibilitatea canaluiui este mai mnre 9i curentul de dreni - pent.ru o tensiune VDS daU. - este mai mare. Caracteris~ica de t~anifer arlitll ca tn figure H.~. Modelul de MIS-'l'EC de~c.ris mai aus ae nume§te f u canal ind us, deoarece apari\ia canaiulul este condiiiOiiatA de prezenia tensiunil de polarizate grilAsursa. Penti-u r GS = 0, tNU\zl!1torul este bl6cat itldif e1'~nt de vitloa'l't!a
'i
H'l
~fll(J.
------------
~>{)
'6-J' mo.r
VGs
Fig. 11.4. Caracteristica de transfer (MlSTEC
cu canai indu$ de tip N).
tensiunii drena-surs:i, curentul de drenl avlnd practic valoarea zero, I DBS = O. Dupl eum ne aratii caracteri1.>tica de tNmsfer, existl 91 In acest caz o tensiune Vas de prag, not.a.ti tot cu V ,., de la care lncepe sli treaca un curen' semnificativ prin oanl,ll. Deosebirea funda111etltall f a~a de l -TEC consti ln faptul cl MIS-TEC.~ cu canal indus este blocat pentni Vas < V, ti deschis pentru V68 > V,,. Analog se analizeazii. comportareo. unui MOSTEC cu canal indue de tip P (sull.11trat N), inverslnd polaritltile marimilor implicate. Existi ln1I ~i un alt. tip de l\{J STEC, numit c1i camzl in.itial, la c1u-e pentru Vas == O, curentul de drena are "tl\lori apreciahile. In acest caz, tflnsiunea de comandl Vas poate lua s.Ut valori pozitive, cit 9i negative, me11\intttdu·9i controlul a.supra cureri· tului de drenl. SI presupunem, de exemplu, un MIS-TEC cu ctuud ini\iru df! tip N. Apliclnd o tensitme Vcs potitivA, conform celor dei:crise anterior, th canal \'or aplrea un numi\r supllmentlir de saroini ne~ative ~i In etil'laeeintl condaetan\a eannlului Vil
PRA.CTICA ELECTRONISTUJ.UI AMATOR
~mox
lp
d
~Smar
~
Fig. U.5. Carm1teristir.n cle trnnsfor (MISTEC cu canal initial N). cre~te,
eomportarea dispozitivului J'iind asemanatoare cu cea a unui Ml S-TEC cu canal indus N. Dimpotriva, pentru VGS < 0, conductanta canaluJui va sclidea, comportarea fiind asAmanatoare cu aceea a unui J-TEC cu camtl N. Caracteristica de transfer pentru un MIS-TEC cu canal iniiial de tip N are, deci, forma aratat8 1n figura 11.5. Repetam, tn cazul unui MIS-TEC cu canal init.ial, curentul de drena pentru Vas= 0 (notat I nss) nu e11te nici maxim, ca la J -TEC, nici nul ca la MIS-TEC-ul cu r.anal indus, ci are •" "Valoare intermt~dinra (ciiiYa miliamperi, pentru modelele de mica putert> }. In lit.eratura dP. specialitate, tranzist.oarele MOS-TEC cu canal iniiial stnt frecvent tntilrrite sub numele de depletion },fOS-FE T, iar cele cu r3anal indus sub rlenumirea de enhan(~rment AIOS-.FE T de la .Lermenii din limba englezii (semnific!nd golire, epuizare, ingustare rPspecitiv spnrire, intensificare, Jargire) care caracterizeaza sngestiv modul de Jucl'n. Deosebir-ea eRen~iala tntre J -TEC-uri ~i Ml S-TEC-uri consta t~ f_apt ul ca acestea din urmii, avind _gr1la .1,zoJaU (ansamblul grilii-izolator-substra:t
se comporta cu un ,,capacitor"), prezinta rezistent-e de int.rare imense, de ordinul a 1010-10 12 n (t"ata de 1011 -109 la J-TEC-uri). Acest avantaj al MIS-TEC-urilor este ,,pliHit" prin riscul spnrit de strii pungere cl a tori La tensiunilor eJectrostntice din mecliul ambiant, impuntnd masuri seYere de protectie, uneori internii, alteori numai prin precnutii deosebite de past.rare ~i manipulare. Clasificarea tranzistoarelor cu efect de cimp al' put.ea continua din punct de Yede're al protectiei interne la intrare. al frecvent.ei maxime de Jucru, a] puterii de disipatie etc. Exista, de asemenea, TEC-uri cu sau fara terminal bazii. (conectat intern sau nu), TEC~uri cu grila dublii, TEC-uri duble tn capsule comuna etc. Ne vom opri tnsa aici, cititorii domici sit aprofundeze problema puttnd consulta manualele de specialitate, precum ~i catalnagele firmt>lor pl'oduciitoare. t n 1nuheierf1a ace11tei scurte i nt.rod Ut.~f'ri Yom sublinia 1nca o data faptul di TEC-111 (indif erent ~aca este cu grilu jonc1.iune sau cu grila izolatl'.i), nu are jonctiuni semiconductoare tnseriate pe calea curentului princip~ sursa-drena, deci nu produce c8.der1 de tensiune de decalaj tn circuitul de iesire. Dupll cum vom vedea mai df;p:u1e, caract.P.risticile de ie~ire ID.= = f( u08 ) tree toate prin origine, ad1ca ID= 0 pentru V DB=~· ~nalul TE~ ului se comporta ca o rezistenia electncli determinatll de valorile tensiunilor J7DS §i vas (deci controlabila prin intermediul acestora, tntre anumite limite extreme date prin constructie).
1'73
'.fBANZJSTOAR.E CU BFECT DE CIMP
ln consecinta, TEC-u1 poate fi <·o- dar ericiente reglaje ti optimiziiri exnecta.t tn circuit cu cannlul ln ambele ·perimentale tntemeiate in permanenta sensuri, tn particular ~i tn circuite de pe masuratori adecvate. curent a.lternativ, binetnteles cu conIn fine, mai amintim oii, datoritll. ditia de a respect.a polarizarea corect.a analogiei evidente tntre functionarea a jonc\iunilor implicate (aten1ie la TEC-urilor 'i cea a tuburilor electroterminalul baza, care poate incurca nice, te.rminalele sursii drena poarta Iucrurile atunci cind este conectat mai stnt denumite uneori catod, placa intern). (anod) ti respectiv grill. 0 alta particularitate importanta a TEC-urilor o constituie dependPn1a SUIBOLURI mai redusa de temperatura a parametrilor (tn compara\ie cu tranzistoa.rele Pentru a reprezenta tn scheme]e bipolare), determinatl de faptul ca e]ectronice un anumit tip de tranzistor la conductia curentului prin canal nu inter.via purtiitorii de sarcina miuol'i- cu ef ect de cimp, se utilizeaza tn litetari. In plus, TEC-urile preziutii zgo- raturii mai multe variante de simboJuri, mot propriu redus c~pacitati interne nu foarte cliferite intr·e ele (dar sufimici, performante ce le ayantajeaza cient ca sa poatii deruta un constru<:tor h1cepator). ln figura 11.6 este ilm1in aplicatiile de 1na.lta frecnntii 'i de trata aceasta afirmntie pent r·u cazul semna.le m.ici. J-TEC-ului cu canal N, inclicindu-se Se mention.eazl tn literatura de spesimbolurile cele mai frpcvent intilnite cialitate, ca dezavantaje, faptul ca iar in figura 11.7 este data transpune• TEC-urile nu amplifica in curent, ci doar ln tensiune (9i aici cu Qi,tiguri rea pentru un J -TEC cu canal P. modeste). Este un fel de a vedea luc1·u- Se observa ca in variantele a, b 'i c natura canalului este prer.izatii prinrile, rezultat al conventiiloJ: consacrnte tr-o sageata af ectata terminalului de expriill8.I'~ a amplificarH, cal'e nu poarta (G). Sensul sagetii este spre tmpiedica lnsii cu nimic TEC-ul sii ,,lucreze" cu curenti de intra.re de ordinul nanoamperilor sau chiar .al picoamperilor, modu1ind in circuitul de G" ie!fire variat.ii de cureut de ordinul mmamperiJor sau al zecilor de mi1iamperi. Un dezavantaj real al TEC-urilor tl reprezinti lmpra,tierea mare din f abricatie a parametrilor, Jucru u,or vizibil .,i din dnte]e de catalog. Trec1nd la montaje cu TEC, constructorul ohi,nuit cu calcule minutioase se ·va vedea obligat sa le sacrifice pe acestea Fig. t 1.6. Simboluri pentru J-TEC cu ca· tn favoarea unor extrem de simple, nal N.
'i
'i
~D ~!
.~:
PRWJlpA EL£CQONl8TULUI AMA'OOR
interior (apre tlaflal) fUHllrti bailaltil N, re.pt!ctl\r ilprt! etieriol' ~~ntm M.ttalttl P. Prin urtfta'te, tn attibele cazuti i:ii.tgMta indicA seruml de citeula~ie a earciniJor jroziUve prin jdncttunett pottt· ;t1...:....tanal (ienstil oon"V~niJohaJ al cu• renttilui eiect.Hc), htt
ttele
11~ttticon
Ri'finefi: •••
geata este orieiatatl d& la zona. P spre zona N. In varianta a, poarta este desenatl simetrio in raport cu tf>oelil! ~i stifsa, iar tn variantele b ~i c terminalul poartd este trRsat tn pteiurigireil terininal ului sursd. Varianta c pune lil eviden\ll, tu p1us, existen~a terminalului baza, specificlnd cl acesta nu este ccinectat iniern. Sageata afectata tetlminaluhil baid indica (ln acee&.ti conven\ie de ma~ sus) I aptul ca substratul are natura opusa ln raport cu canalul. lntr-adevar, pe Unga modelul ciasic de J- tEC prezentat In tigura 11..1 (selectionat pentru a u;nra expunerea) existil la ora actuali numeroase variante constructive de J -T~C Iii care c.umtu1 repre1l.inti o zonii. delimiiatl, ingustii, a 1mhstratului semiconductor, cu tip de coi\duciie opus taia. de eel
Fig. H.8. Variant! const.ructivA a ttttd J-TEC.
al substratului. O astfel de strticturA este aritatl ln figurll U.8, cu tnentiunea cl substratul poate fi conectf\t intel'n la poattd (ca tn fi~rA), sau lilsat indet>tmdent, pet:ttrti a fi utiliziit ca un al doilM elecirod de pr>atrfl.. l\milind la sitnboluH, tetna.rtilth. cl ht cam! varianteltlr .-,•, 6' ti t', natnra canaltil11i ~ate prillilittl printr-o sageata afectata termitialul\ii aaritf,
orientatil 11pre pentru canal N,
e:ttet'i~l'
(lpre
1U1"sd)
re&p~tiv llpre lntti'ior (spre canal) penttU tonal P. In ambele si'tuatii1 d~i, ilge&ta tertttinaltilUi Mta indici sene\ll de oircUlatie a
sareinilOI' pozitiv-e prin ~antil; H!Apectiv •en&ul cotitentional al cttt-entul\d electric J>rlii talUil {se are ln hdfll'e pt>llU'l!atea tifricl a tlanalttlui; cu plttaul la t&~ntl · p~llttu etzh.cil N; tNpNtiv eu thinutul la tltenl! p~nttu ertnal P). 'Vatiatttale t:' pUn In evidett~li ,1 afoi e~~t~n\a. tettninah.tlui &rtzd, indfottid tot.Odid.a natura aubstratului, opuaa
tatl de cea a cenaluhti, prin atleea'i oofivl!11iifl ca Ja. dioda aemiconductoare (11Ageata Jndicl senllul cortventional al
aurentului prin
jonc~u11ea
•ubstrat-
tatall). P&ntl'1i. tipurile fundaDientaltl de MIS"-TEC. 1imbolurUe uzuale 1tnt
cele din figura H.9. llemarcati reprezentarea sugestiva a por(ii, printr-o Jinie pm·r.l!lela ou eanalkl, acest.a din urmii. fiind figurat printr-o Jinie cont.inuii sau bit.reruptii1 dupil cum este r.anal inif.ial sm.t canal indflll, Tipul lie conduet-ie al crmalului ti pre.eizeazl slgeata afectatl tettninalului fJli£d, c:are indioli sensbl de circulatie a HarciniJnr po•iti\'e prih joneiiunJ!il substrat~co.niJl. De exemplu, pentru canal N (deci substrat d1~ Up P), sageata este oriehbat.il spte inte1·ior (re.gula.: .~cle la P la N''). In figw-a 11.10 elnt prezenla\e doua :~imboh1i'i ale unor MIS-TEC~uri roai
deoaebite, ti antimet a) l\llS""""'TEG cu dubli poarta, cu canal iliitial de tip N, cu baza conectata intern la sursti 'i b) MIS-TEC cu canai ind.us de tip N, protejat intern ia intrare, cu baza conectata intern ta sws&. Ne oprim iilci cu prezentarea simbolurilor TEC, cu speran\li ca, pe baza exernplelbt- fll i'flgulilor expu11e., cititonll Je v-a putea descif ra tu~or pe cele (Inca f on.rte mwt.e) nemeniionat.P.. Am insi11t.nt asupre acestui nspect ........ in aparenVi neeseniial - deoarece aimbolul TEC-ului lnglobea.zii o intormaiie complexii despre nahira tranzistornlui, fiind adeseoi'i singuri1l dint.re pn~inele dAt~ de ciitaJog h.CCi'sibilP. Mt·e precizeadt tthutrtiLe partir.ularita\i ronstrUc· titt-i impartante.
CARACTEltlSTICil,F! DE IE~IltB Ne vom referi intU la un J.-TEC cu canai de tip N, penku care earacterii;ticile de ie,J.re (de drena}, definite l'll fA.milia curbelor I 0 ...:.. f (Vns)IVas == constant (parametru) arntA. cl\ lli figura H.H. Dupi cum !IP. ubsen•A, putem distinge trei 2one -cu
.1-rpnruh i· 6j
/11/J'-lfC
l'Oft1.roj/e
"
'-r.r .........l.:.l!!Jfl.:!'l!'!!.i/!!..-
.
Crlw11I lntr1tt1 A' dv/Jlli P!J~rlti..
...... :.
llazu /u.FUr.J'o
11~1
All.t-'fl"e
'"'"
Conol i'ndvs N
I
p~lejoflq inlJ:ore
~(flt! fd ¥/il'J'tl
J'
Fig. 11.10. SlmMJurl pl'ntru Mts-'tr.c en dublA pdttttili bu banal lnlllld N ~i eu cdal idcilll tip N. protejat la lat.rare.
a
.k"':ttn'fo tltdatoj
Ftg. l u t.
Car11r.teri~ticile
J-TEO cu oanal lll.
de
i~ire la
ull
PRAOl'ICA ELEC'llBONJSTULUl AM~
1'78
comportari diferite ale curb el or Vas = = constant: · a - zona ohmica (I), hi care curentul In cre~te cu cre~terea tensiunii V ns1 la tnceput aproximativ. propor·~ional (de unde ~i atributul de ,,ohmica"), apoi tot mai lent; b - zona de saturatie (II), unde curentul de drena cre~te foarte pu\in cu V l>S, putind f i presupus teoretic constant (praetic satura\ia nu este totula, In continuind sa mai creases.); c - zona de clacaj sau de avalan~a, in cf\re caracteristicile prezintii un cot abrupt, Iuind o pozitie aproape vorticalu (datorita fenomenelor de avalan~a ~i de multiplicare a purtatorilor de sa1·cina). Primcle doua zone stnt separate intre ele printr-o curba (mai exact o parabola), determinata ca locul geometric al punctelor de pe caracteristici pentru care
Vns=Vcs-Vp=jVpl-1 Vcsl =Vvs sill·
(1)
Acestea .stnt tocmai punctele in care curentul Iv ,,ntinge" '\"aloarea de saturaiie pentru V 08 dat, marcind deci ,,ie~irea" cul'belor caracteristice din portiunile de neliniaritate pronuntata. Regiisim in figura marimea VP (tn modul} ca abscisi'i a punctului in care caraderistica Vas = 0 ,,intra" in zona de suturatie. Tranzistorul poate fi utilizat pra.ctic in orica.re din zonele mentionate, In f unctie de scopul urmarit. Pentru functionarea in regim de amplificator liniar, exista in p1anul caract.eristicilor de ie§ire o a~a-numitii regiune permisii, determinata de limitarile de
~
Jh,max Fig. 11.t 2. Zona permisa de funcponare a unui .J-TEC cu canal N in regim de amplificator Iiniar.
tensiune, curent ~i putere ale tranzistorului, ca §i de nelininritatile mai pronuntate ale caracteristieilor, regiune in interiorul ciireia trebuie sa se situeze in permanentii punctul instantaneu de functionare. Mai precis, frontierele regiunii permise de functionare (zona ha.~urata din figura 11.12) sint: - caracteristica In = f(V ns) pentru Vcs = O; .- curba de disipat-ie maxima, V DS • • ID = pd max (o hiperbola in planul V ns - I 0 ), care sepnra regiunea de funct.ionare sigura, vDS • ID < pd ma:I: (spre origine) de cen de funct.ional'e nesigura, Vns · ID > Pd max (spre zona de avalan~ii.); - dreapta Vns = V ns ma:t'• care limiteazii tensiunea drend-sursd la valoarea maxima sa.u de striipungere, notata ~i v(BR) DS; - drea.pta ID = 0, cu semnificatie ~i justificare evidente ~i - gra.nita regiunii de saturatie, adica parabola V DS sat = V GS - V p, despre care am vorbit mai tna.inte. Putem spune ca in interiorul zonei permise de functionare, caracteristicile
TRAN~STOABE ·CV·
BFBCT .DE, clMP
slnt aproximativ drepte !(Ii paralele.. Tocmai aceastii particularitaLe justifica alegerea zonei pentru functionarea tn regim liniar, deoarece deplasarea punctului de funcFonare (in jurul pozitiei statice) pe o dreapt.a de sarcinii cuprinsa in aceastli zona se f'l\Ce prin variatii proportionale ale marimilor Vas l'DS (altfel spus, amplificarea tn tensiune este liniarli tn jurul punctului static). In ace8$tli zonli varia\iile curentului ID In raport cu Vns, pentru valori constante J'GS• sint foarte mici, cePa ce. tnseamna valori foarte mar·i penLru rezisten~a dinamica a cannlului. r i.1s (tipic tntre 0,01- 1 l\Ul). 1n cah:ule se folose,te frecvent couductan\.a cannlului, gd,, definita ca marimea inversa rezistentei:
'i
ga.,
= 1/r44 =
--1 8JD
8VDs
I
V as=constant (2)
Conductania se expriml in unita\i 0-1 (sau A[V), dar hi practica se folo-
se,te frecvent suhmuJtiplul ·mA/V. In alte aplicatli practice, dimpotrivii, TEC-ul se utilizeaza ln regiunr.a ohmica (liniara) a caracteristicilor de ie,ire. Pentru a analiza mai concret, hi figura U.13 s-au reluat carac teristicile de ie,ire ale unui J-TEC canal N, de data aceasta pentru nmbel13 polaritati aplicate canalului (normal, VDB > 0 §i invers, l'DS < 0). S-au reprezentat numai portiunile corespunzltoare unor tensiuni VJ.J:> mici, deoarece in discuiia ue Ia.ta nu ne intereseaza zona de sa.turalie. Observiim ca toate caracteristicile tree prin origine, iar pentru vaJol'i V.ua
l'l'I
2 fj
-2y
-Jv
!---~-~-•=-======-~
-G_~s -1.0
-0.5
u
0,5
1,Q
1,5
Fig. 1 t.13. Regium•:i t•hruid (liniari\) n caract.erislidlor de ie.,il·ti.
foarte mici (sub 0,1 V) ~i pentru tensiuni Vas nu prea apropi<\LP de valourea de prag, Vp, eJe pot fi considernte aproximativ liniare !fi simetrice fatii de origine. Pe de alta pnrLP., fi'lirn ca 1n planul axelor de coc1r1fo11ate tensiunecurent o dreapt.ii care trece prin origine ,,reprezintii" o rezist.enta electrica. Pulem spune deci cil in aceste condi\ii ca.nalul TEC-ului se comporlii ca o rl!zii!\Len\ii (r ds) controlutii exclusiv de cat1·e tensiunea Vcs· I nteresul practio al acestei · zone (V DS < 100 mV) estr. redus tocmni din cauz.a valorilor V DS prea mici, cu care esle incomod de operat. Pe de alta parte, considertnd lntreaga portiune premergatoare saturatiei (ca in figura), caracteristicile nu sint nici perfect simetrice in rapprt cu originea, nici su!'icient de linia.re pentru unele apli· ca~ii mai preten~ioase. lntr-adevar, se demonst.reaza ca in aceut.a. zo.ni ooa-
dllOfi&D\a
le8'e
canalului variui dwpi o
de- ft>rma
f,u ~
/f!t~--~2 ~VGS -
V p) -
VDB]
_- '9 (1~-·· VGS Vns) t·- + 2V ' ,
-
=
12 1Q
(3)
p
,.
de un.le rezuJta cl pailta can1.cteri11ticil0r nu depinde numai de Vas ci vi de m!rimea ti sensul Jui VDB· Pentru valori vDB f oarte mici, V.os <(Vas - Vp), regilsim cele atirma.te anterior ti se poate utor demonstra cl tn aceaRti regiune rezisten\a canalului este apro.rlrtiati\r constantll
Gfl
8 6
"'
2 I
·w ,,,
--.....---.-------.---'1.-2 m
Fig. tU~. CaNrnt.erlsUrile de iP%)ire nlr tranzist.omlor ins-TEC ru cnn:il lndn~ N.
~fmAJ
pentru Vas = constant ti egalii pentru eele doui aeneuri aJe lui VDSt
(4) Uiide e-a notnt '
.. ·. f. V;. ro=-= -----Co 21 vss
rezisten\a niinirna, ob\inuta pentm ras = o.
111 partea de aplica\ii a acestui capitol vom a,riUa eµm ae poate extinde plaja valoi·jJor ± l' oa de liniarit11t-t! ti simt>ir·ie a e1t.racterlstlcilOI'. fir-~.i reialHlc mntematice slnt pu\in diferil1•, (IOnsider·at-ii similaro SI' pol ~-i 1n cazul caraetP-rist.icilor de ie~irP al~ if.nhzistonrefor MtS-TEC cu ennui itidli3 de tip' .N (fig. 11.14), respectiv
face
cu Nmal initial de t1p N (fig. H.15). Jn fin~. t~cerea ht cah1d P nu tru;Pa.tnJlfi dPctt in'h~rsa1'~tt i'*ilhifilor pentru OUl'et1~i
fi
UtWUUi.
Fig. 11.15. C~rac~ristiGile de ietire 111eyauzi::1toarelor l\fIS-'l'EC cu t:anal initial N.
CARACTiBiSTlCU:.~ DE
TR.l."SFER
Din ct>le e.xp11se tu J•ftragrf\l'ul pi·PePdent am viii.ut ca In regiunf'a UA :>lltnratie, cea mai frecYent util.lzatli ti1 aplicatii, valonrea curentuJui 1D rill depinde practic de JTDS, ci este dkt11iA eiclusiv de tetisiuueu de inttare
YH.
Referindu-ne tot la. un J-TEC cu canal N, mai observarn ca tensiurtea. de satura~ie V DB 84t cre~te cu sciiderea Jui IV 68 I, avlnd valoarea maxi~ii V BS m~ = IVp I pentru Vas = 0 (vezi figdrile 11.11,11.12.) Prin urmare, pentru VDB ~ IVp I, reieaua caracteristiCUor de transfer ID = f(V Gs), V vs ~ constltnt se reduce practic la o siiigura ctfiibA, pe ~Are o giisim de fapt tn catalM~e §i p~ care attt pt-ezet1tat-'O tn fi~a i Ut Expresia ei matematicli este destul de complicata, dar ln calculele curente se tfl:WM~lte sl!tfic:d~&\ de preeisA a..
*"'
pro'ltimo.iia 2 I D=IDss(l--=-VasWp) 2 , VDB ~IVp I. (6)
1n Iegaturil cu caracteristica de transfer 11e define~te un patametru impottafit al TEC•Ului. anume parita sau transeontlu.ctan{a (conductan\a mutuala), notat cu gm: 8lf) 1V DB = const. gm ::;: ~ or as
(7)
Semnificatia Jui Int este chiar aceea de panta fizica a graffoului din figura 11. 2,dar, dupli <1u1t1 vom vedea mai departe, acest pa.rametru este de fapt o m8.sur0. indirectii a cl§tigului ln tensiune oferit de TEC tntr-un montaj dat. Este fi firesc sa fie a~a. deoarece variatia curentului de drend, pentru o rezistenia de llaroinl constanta este proportionala cu \rariatia tensiunii de ie~ire, deci gm repi'ezinta 0 marime proportione.lii cu ct't.igul tn tensiune al
TEC-ului. Urmarind graficul din figura 11.2 observam ca panta sa crefte cu ecaderea lui IVas I, fiind maximi pentru Va.s:::zO,
adica atun
Cm :1::: Imo {i ...... VbS/Vp)
(8)
unde am notat cu gmb transconduotan~a maxima, obtinuta pentru Va1-=0,
Emo === -'>21JJssfVP.
(9)
Din definitia (7) rezulta ca tra.luiconductnnta are dimertsitmiJe conductantei eleetrice (inversul rezist.entei), deci se poate exprima tn unit.Ali n-1 sau AfV. In pra.ctibii se preferK subtnultiplul mA{V, ve.lorile curente ale Jui g,,.. (pentru J -TEC) fiind de 0,1-10 mA{V, adica de 40-$0 de ori mai mici decit in cazul iranzistoarelot bipolat~. Relatiile precedefite &e pastreaza cu o bunii e.proximaiie ~i pentru MISTEC-urile cu canal ini~ial. ln cazul MIS-TEC-urilor cu canal indus; caract.eristica de transfer in regiunea de saturatie a lui ID (fig. 11.4) are o expre6.ie aproximativii de forma
ID = j3(VGS
-
vp)",
(iO)
unde ~ este un parnmetru constructiv, inr e;xponentul n are valoarea lmpri9tiatl tntre 1 ti 2. Rezultli din cele expuse ca ln planul caracteristicii de transfer calculele slnt foarte simple, fiind suficienti _eunoa~· terea pree.lnbiJa a vaJorilor IDSS 9i Vp pentru exemplarul d.e TEC utilizat.
180
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Mai mnJt, nici cararteriRtica d1>. t.r1rnRf er nu est.1>. strict necPsara, ea pnLtnd fi tnJocuita prin expr1>.sia aproximativa (6).
Exempln. Lucram cu un J -TEC canal N pent.ru care am determinnt tn prealahil I nss = 10 mA ~i V,. = = -5 V. Ne intereseazii transconductanta maxima, Kmcn tensiunea de poJarizare V GB necesara pentru un curent In = 5 mA !Ji valoarea transconductantei in acest punct. Din (9) deducem Cmo = -2 · 10mA/ ( -5 V) = 4 mA/V, iar din relatia (6) ,,rezolvata" in raport cu V GS• V Gs= V p (1 -
V lD/lnss)
(6')
obtinem pentru In = 5 mA:
Vs
V Gs= -5V (1 mA/10 mA) ~ ~ -5V(1 - 0,707) ~ - 1,46 V. Panta In acest punct o deducem cu relatia (8) :
Cm= (4 mA/V) (1 - 1,46 V/SV):;:: ~ 2,8 mA/V.
f n utilizarea practica a caracteristicii de transfer mai int.ervin insa doi factori ce nu pot fi neglijati, anume impra~tierea mare din fabl'ica\ie a paramet1·ilor I nss ~i V p pentru TEC-uri de acela~i tip ~i efP.ctul varia.tiilor de temperahm'i. Primul factor ne obliga la considerarea unor pozit-ii extreme (minimamaxi mi\) pentl'U cal'acteristica- de transfer, date ea atare Jn catalog sau deduse din plaja indicata a valorilor 1nss ~i V p, a~a cum se aratii Jn figura H.16 ( J -TEC canal N). Pentru un exemplal' concret din tipuJ de TEC considerat, pozitia reala a caracteristicii, la
loss min
(/
Fig. 11.16. Utilizarea caracteristicii de transfer.
o temperatura data, poate fi determinata numai prin masurarea experimentala a marimilor I nss !Ji Vp· EfectuJ variatiilor de temperatura este ilustrat In figura 11.17 (J-TEC c.anal N). Se observa ca odata cu cretterea temperaturi·i de Ja T 1 la T2, curentuJ I vss scade de la I nss1 la I nss 2 (datorita reducerii mobilitatii purtatorilor d~ sarcinii din canal), iar tensiunea de prag cre!Jte In modul de la l'Pt Ja V p 2 • Otracteristici1e de transfer pentru cele tlouii temperaturi se intersecteaza intr-un punct de abscisa Vcsz, indicele Z semnificlnd faptul ca pentru
Vcs
Fig. 11.17. Efectul variat.iilor de temperaturc1.
TBANZISTOAB.B CU EFECT DB plMP
aceastl valoare a tensiunii grila-sursa coeficientul de variaiie cu temperaturn a Jui !D este zero. Pentru valori I Vas l > IVasz I , curentul ID cre~te cu temperatura, iar pentru I Vc; 8 I < < IVasz !, In scade cu crP~terea temperaturii. TEC-ul este utilizat eel mai f recvent 1n zona curenWol' mnri In, unde panta gm este mai mare. Prin coincicle11t11. f m·icitii, in aceastii zona In scadr cre~terea temperaturii, deci nu mai intervin suparatoarele probleme legate de ambalarea termicii. ln unele aplica~ii speciale, unde st.abilitatea termica este pl'ioritara in raport cu c1'tigul (de exemplu, instrumente de miisurii), se preferii polarizarea staticli a TEC-ului cit mai aproape de Vasz, care pentru J - TEC are valoarea. aproxima.tiva
:u
IVaszl
=
IVPI - 0,63 V
(11)
!iii corespunde curentului de drena I DZ = I LISS (0,63
vN p) 2
(12)
MODUBl DE VONEXIUXE Dispozitiv activ capabil sii ofere cifi1tiguri (modeste) 1n tensiune, respectiv cl,tiguri imense in curent §i in putere, TEC-ul este folosit cu precadere in circuite de amplificare in curent continuu sa.u alternativ. Ne vom referi ln continuare tot la un J -TEC canal N, concluziile puttnd fi tra.nspuse U§Or §i pentru celelalte tipuri. Dupi modul tn care se aplicii semnalul de intra.re ~i respectiv se culege semnalul de ie~ire, deosebim trei tipuri fundamentale de conexiune, dcnu-
181
Fig. 1l. l8. Mo11laj SC (sul'sii. comunil).
mite cu s11rsd comun4 (SC), ctt drend comund sau Npetor pe sursd (DC) ti cu grild comunii (GC), ·reprezentate schematic in f'igurile 11.18, 11.19 9i 11.20 pentru cazul gene1•al al amplificatoareJor c.n. 1n montajul SC (fig. 11.18), tcrminalul sursa este comun circuitelor de intrare ~i de ietire, fiind pus la masl ln alternativ prin reactanta neglijabilii a capacitorului C 8 • Semnalul de int.rare V0 produs de generatorul c.a.. cu rezistenia interna R 0 , se aplicii lntre g.riJa ~j masa (sursil) p1fo Cl\pacitOMI} Cit iR.r senmalul dE'! ie~ire V0 se culE>ge Int.re drena ,1 masa prin intermediul Jui C 0 • Alt ernantele pozitive ale semnalului de intrare recluc tensiuilea inversa aplicata jonctiunii grilii-sursa prin 1·eteaua de polarizare staticii R 1, 112 , R •. In consecinta, lor le corespunde o cre~t.cre a curentului de drena, implicit a caderii de tensiune pe Rv, ceea ce tnseamna o sciidere a potentialului in punctul D. Rezulta ca montajul SC inverseaza f 8,18. semnalului, la f el ca etajul cu emitor comun din cazul tranzistoarelor bipola;re.
· Rezisienta. rle int.rare este Pgnlii practic cu R R1 II R2 = R1R2/(R1 +R 2}, rezistertta gri!U-sursa a TEC-ului, nflata tn paralel cu R, fiind mult mai mare. La ie~ire, rezisLenta rds a canalului (rle la bornele careia se culege semnalnl Vo} se afla in alternativ in paralel cu Rv. Pentru Rn< rd" cum se obi§nuie,te de fapt, tensiunea de ie~ire este practic egalll cu variat.iiJe cMerii de tensiune pe Rn, Vo = -Rn fif1> (semnul minus sublihiaza faza inversa.tll). Da.cB., tn plus, rezistenta R 0 a ~eneratorului ~i reactan~a Jui cf stnfi foarte mici in comparatie cu R~ putem aproxima vi ::::: AVGSt dccij Wtlnd cont d.e dnfinitia transconductantei (7), ob'tfoem:
+
=
l'IJ ~ •Rp•/:JJ;) = -Rn·gm·f1Vos
=m
..,,;, -ltv 'Cm· l'1.
1n
ace&te <'ondi\,i.i, clttigul ILL tensiu ne
aJ etajului SC este d.eci; J4:v ~ Vo/Vi ==" -cmRo.
(13)
P~nd.ic, Rn sP ia de orciinul kilonhmiior sau ai zecilpr de kjloohmi, ceca r11 conduce 111 valori Av d~ ordinul zecilor, der.i mai mici decit to cazul tranristoJ"Ului bipolar. 1~ara a intra tu d&ta.iii, rnen~ionihn c§. exp1:esia ;enerB.li -. d~tijtllltii tn t ensiune est.a: ' A . ,.
v•- _.
i
llu:i.Rn
+ ldBRiJ
R
.~--,
R
+ R.
regasitn u~or 1·elatia. pentru ll~<'• ti ll,<,R.. ta freoTimi& tnllte, d~tigul to de unda
capacitlitii de
Av~ -RD/Rs,
(16) relaiie asemanatoe.re eazului cu RE nedecuplata de la montajul EC. Montajul cu drenl eotnuul (fig. 11.i9) este similarul repertorului pe emitor cu tranzistoare hipola.re. caracteriztndu-se prin ct9tig ittbunitar 1n t.em1iune ~i amplificare f itl i:n"1'"ersare de f a.zlL El se utilizeaza ca adaptor de impednnta sun separator, ti.ind mai Lun ca repctorul pe emitor !n ceea ce pri"te~e rezistenta de intrare (mult mai mare) ~i capacitatea. de intrartt ( mult mai mica). In schi mb, c1~tigu1 1u tcnsiune al repetorltlw pa aursa este sensibil subunitu (practio 0, 70,9) rezistenta de ie9il'e este inai mare ca la Mpetoml pe enlitof..
•i
J·!EC Ct1ntrlll
(14)
b ('.I}
tf
(i3) te11-
sittne scad& dlltOMUi ~fi>rt.Ulut de ~unttue al
C08 ~i C gd a'1nd 1'"alori cUrente de ordittttl picotarazilor. In fine, mai mentionam ca montajul SC poate fi folosit ~i cu rezistenta de sursa nedecuplata (fiira Cs), caz tn care ci§tigul scade simtitor, 1n schimb el devine mai puiin dependent de amplitudinea. semnalulhl de irttrare ~i, lucru foarte important, ma.i puiin dependent de exemplarul de TEC utiliznt. Pentru Rb, Rs <: rds ~i gm· Rs~ 1, putem aprorima
hg
Hr
1~
i----O
• tJ 11
itttrr~r~ !
c; = ci}tl + (t + !'mRD) Cg;Z,
(15)
Fig. 11.19. Montaj DC (JrenA comunl).
lh
••• Pentru Rs<. rda• ci§tigul in tensiune poate fi aproximat prin relatia:
Av=
CmRs
(17)
1 +cmRs
de unde se ob!lervit ca Av~ i pentri.J. cmRs ~ 1 (conditie greu de realizat). Capa.citatea de intrare
CIRCmTB Dlil POLABIZARE Func\ionarea. montajeiol" cu TEC se bazeazl pe varia\ia tensiunii P'68 ('i implicit a curentului ID) in juriii unor valori statice predeterminate, provocata de varia~iile semnalului de intraret V,. Polarizarea statica, adici in ahsen\a semnalului (ln repaus) se obtirie de la sursa de alimentare cu ajutorul unor retele rezistive, dimensiona.ie in iunctie de performa.n~ele prioritare pe ca.re urmiirim sii le ob~ineni de la montaj (ca de exemplu: liniaritate maxima, amplificare maxima, semnal de ie~ire maiim; stabilitate termicll optima; ittipedanta de intrare maxima etc.) Ca 'i In tranzistorul bipolar, ana4za se face liltti tri planul c8.racteiisdCilor de iefire, folosind notiurtile dl! 'pttiU:t static de func~ionare §i dreaptl 'de sarcinii. In figura 11.21 este d.ai bi'l exemplu concret tn care se uMi'l.Ari!$te ob~in~rea unci plaje mari de 'tarlatie a tenshtnii de ie~ire. In acest sc
vi
are valori mult mm nrloi dectt tn cazul montajului SC, deci repetorul pe sursA se pretea.z~ mni bine la lucMil in frecvente inalie. Rezisten\a de ie§ire, cu valori curente de ordinul sutelor de ohmi, are e.llipresia aproximativli:
Ro ~ 1/(im Monta.jul
+ i/lls).
(i9)
cu grili'l comunl (fig. U.20)
pre2:intil interes tndeoaehi tn dotneniul tremrt~elor
tnhlt!, fiind caracterizat prin re~sterltil de intrare ttrlcA; reds.. tentit
Iuat a tertSiune de
(20)
alim~.ritare
mlll'e;
ft,(111A} IQ
ws -+--6------- ~.s·ll •: I
r~........---------~5V V.A~...,_~----TY
lott=l.SmA 2
-1,SV Y>.fi-..i..._-+__.~---2Y
Fig. H.21. Exemplu pentru obiinereo. unf!i plaje mari de \rariatie 11 tilnaiuaii de i~iru.
184
PRACTICA ELECTRONISTULUI Al\fATOB
U = 24. V, alegtnd totodata un curent de drenl tn repaus de valoare medie, I DQ .... 2,5 mA. Dreapta de sarcina, care porne~e din punctul VDB = U = = 24 V de pe axa absciselor, se pozitioneazl astfel ca punctul Q, aflat la intersectia ei cu orizontala In = = I DQ = 2,5 mA, sa aiba abscisa vDSQ aproximativ la jumatatea intervalului delimitat de tensiunea de saturatie V:ps sat la stinga, respectiv de VDS = U la dreapta. Un calcul elementar ne conduce in acest caz la valoarea rezistentei de drena: RD~ U - V DS
sat
~
24 V - 4,5 V
2·JDQ
5mA
=
= 3,9 kn. Din caracteristica de transfer a TEC-ului (fig. 11.22) deducem valoarea corespunzatoare a tensiunii statice grila-sursa, l'i;sQ = -1,3 V. 0 metoda simplii de realizare practicii a polariziirii statice este cea din figura 11.23. Curentul Is = ID produce la borne]e rezistentei Rs o cadere
lo (mA) IU
"&-J"a=-1.311 Fig. 11.22. Caracteristica de transfer TEC-ului pentru deducerea J"osQ.
a
rV
R" tt· cr-j
In
~ Rt;
~J'
Rs
t lb f fs=lo } l;f=.fiS"' OJI
Fig. 11.23. Metodi\ simpUi pentru rculiz11rea polarizfil'ii statice.
de tensiune Vs = Rs! D· Prin intermediul unei rezistente R 0 (de citiva megohmi) grila este pusa la masa, astfel ca tensiunea grila-sursa are valoarea Vos = - R 8 1 D· Pentru a obtine valorile statice dorite, VasQ = -1,3 V ~i I DQ = 2,5 mA, este deci suficient sii luiim Rs = - VasQ /I DQ = 520 .Q. Sa ne reamintim 1nsa impra§tierea mare din fabricaiie a parametrilor TEC, pe care cataloagele o pun in evident-a de obicei prin indicarea vaJoriJor I vss ~i V p mini.me, tipice ~i maxime. Pe haza acestora ~i cu ajutorul rela1iei (6) putem trasa (dacii in catalog nu se da.u) cele trei pozitii ale caracteristicii de transfer indicate in figura i 1.2'1. Polari7.ind TEC-ul ca in figura 11.23, curentul de repaus poate lua practic 01·ice valoare 1ntre limitele I DA ~i I DB• core.spunzatoare punctelor A ~i B in cRre dreapta de polarizare intersectraza caract.eristicile extreme. Numai mi'isurarea experi~entala a exemplarului poate preciza pozitia reala a punctului static. Oricum, metoda din f igura 11.23 este mai buna dectt simpla.,
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~-
185
TllANZIS';l"OAIJE CU EFECT DE CIMP lotmAJ 10- 103~ fltQK
In QV
Fig. 1l.21i. Exemplu pentru poJarizarea slatica a cazului din figura 11.2,';. -6 -7
I V,.111111
Fig. U.2,. Trasarea a trei pozitii ale caracteristicii de transfer.
polarizare a jonctiunii cu o tensiune Constanta VasQ , deoarece in acest caz pJaja de variatie a curentuJui static in func~ie de lmpra,tierea de fabricalie ar fi mult mai mare, intre IDA'
'i
IDB'•
Atunci cind curentuJui de repaus I DQ i se impune o plajii 1·estrinsa de variatie (de exemplu, ca in figura 11.25, tntre I D.4 'i I DB), este posibil sa nu existe o dreapta care sa treaca printre punctele A ~i B P,i in nceln'i timp prin originea la
lb.rs Fig. 11.25. Cazul tn care se hnpune o plajli. restrtnsil de variatie penlru lnQ.
axelor, 0. In astfel de situatii polarizaren statica se face ca in figura 11.26, unde gl'ilei i se aplica poten\iftlul suplimentar Va= RaU/(R 1 Ra), ob\inut cu ajutorul divizorului R 1 - ll 2 • Ecuaiia d1·eptei de polarizare este
+
ID= (Va -
Yas)/Rs.
Proiectind valorile date I DA 'i I DB pe caracteristicile extreme obtinem punctele A 'i B, carorn le cnrespund tensiunile grila-sursii l'as~t ~i FasB· Valoal'ea rezistcntt!i Rs ei;tc numeric egalu cu inversul pantei fizice a d·rt~ptei de polarizare, d1!ci poate fi cttlculnta cu relaiia:
lls
=
!_!'GSAl=1 ~~as.!!.l. In.A. - Inn
Trmsiunea suplimentara de polnriznrP, l-'a. se determina gr&fic, iar ,,retdizarea" ei practicii se rezumii la calculul divizorului R 1 - Ra dupa metoda cunoscµta de la tra.nzistoru] bipolar, cu deosebirea ca aici rczistentele pot fi mult mai mari (ctiini. rnegohmi). In f'ine, mai meniionam ca var·ianta a circuitului de polarizare cu divizor
4'
~1--1---'.....,.~ll-':::;lh-., /('J'
In
4 4
In f~.
Fig. H.27. Varinntd "zare cu divizor. ~p~ema din
figw~
c~ui~u~ui
de
po~ari-
· i~.~7 1
µnde s-~
'plipfl.t ~p plqs ref,tc~i~ 4~ tip bpotstrap p~t~~ ilJ:'lpe~a~t~i lte intrare i, JDODtt1,jqlui~
marirefi
ips.
ptro~!t
intrare pentr\}
l's
2x1N9/4
OV
de Iimitarea tensiunii de
pnt~ec~ie.
limitele extreme tie circa. ±~,8 V, nepericµ{{)a~~ pentru TEC (daca ~i nem cont ~i d~ polariif:lJ·ea stat.ica E!zj~tepta, qP,U~§toriq ipv~fsa). Rezisten~a
Ra f or.m.~~i
tp1pr.~ool
cu ca.pacitaiile para.zite ale diodelor ~BOTEC'fJA
GRILE{. PRECAUTII D~ lUAi,IPULARE ~ -'.fEC-urile ccwe P;µ slnt p.rPl~jfl.te intern la intrare pot fi distruse u'or p~fo ·aplicarea· unor t~nsi.qi{j direct~ exoesi'\l'e pe jonctiunea grila-sursa. Riscul este mare lndeosebi atunci cind se lucreaza ln curent alternativ, nivelul semnalului (mai greu de masurat) fiind cunoscut doar orientnliv. In nstfeJ de cazUJ•i se rec
vi
T~C:-ului '4n filtrq tre~e-jo~.
pflre prod,µce p ~~en~iµ-~ n~4ori~~ e, ffBpva.qt~lpr tn~t~~ Tt:>C:q\W 4in a.cf')~~ motjv 1J. fq15t prevji~ut PR-PACi~orul Ca, priq care frepv~n\el~ tµ,alte ,,opolE'~..:'! filtml, cu aceea~i Jimita~·e ~:q1pµi:;a
I.n genpral, ca la ortce dispozitiv semicQmf.qctor, U.Q ri11c mnra de detrriortlt'e ~ TiC-urilPr U rept:ezintii depa~i~ rea vAJorUor Illfll'imP 1~1hniH alti ten~ rthmilo~ (QJi tllilllf:Ultlµ.'O !Ji r~i;pectiv dft 110Jarizare). Evident, 1u·est ris•! nu pnnte Ci preintimpinut farii t·uno!i~te1·ea prcaJahiJii fl prirwipaJelor date de catalog,
'i
suplimenl.ara so dovedei;tl1 adeseori salvaLoarC1. Tjni~14 cqn.t.- de 1mprii§tiere11 mare a p§fa{Mt1ilor, de influenicJc niai greu ciµ!:iu".bilil datoMte varia~iilor de t,mper-~tura, ca ~i de fluctuu~iile tensimlii d~ alimento.re ~j c!.e tW(!ril~ iuei·~u~e de qi!l~uriµ~ei este bine ea Ilfl lµAJQ P ~ji IJUPliDJentari
- : , -l
cle sigwianta, reduchul et1 i0--20% valorife mmme ,.garantate~ de pro~ucltor.
l:q ~azul l\IQS-TEQ-uril01 ~Pprote: ~ate intern la ipt.rare, periN>J°ul ds flistrugere este ID!lre chiar ~i l!J. simplfl
- -
_,,,,
- -
R 111rsa de alimentare conectatl, far atunci clnd 1e afla tn mg~f4j, ·~~ jqt~~ mce eplicarea semnalelo:P de intrare
q•
ali~nta~a !iepPJl~tata.
D~E ~E CA'.fAOG J1.tingere a term.iwd11l11i grilll, ca oi }Jl Chiiv 4~ stµ' oriei;itatjve §l gifGJ'i !lepozitare~ ~~~ozitivdor t11 medii tp adeseori de la o fif!Jll producatoue pare ctm:pul e1ecbostatic ~mhian\ po~· la alta prin compl~xitate ~a. prln te a.tinge intern~iUt.i IDf.ri. firmele Y~l9ri mm~~rlil~ {.P-t!~~!'11 ~eel~~~ · tip producatoare me:µ~ioneaz~ In (l~t~loa de trl:lnzistor), dateJe de catalog ale ge@ lor pre~ql1File de maqipul~re fi de TEC-urului stnt stript oeces..,-~ tni\inpastral'e ce se impun, livrlnd totodatii tea oricarei tentative de . vtU~!-lr~ dispozi~i v~l~ en · [email protected] ,,scmt practicii a. dispozit.iyului. circuit.at~" fie prin intermediul unor Desigur, nu toS:te clo.tele si11L eseninele elastice nwtalizate trecute pv.ste tiule, mai ales pentru unele nplica"tii terminalr., fit• prin implantarel\ ,or simple, ca de excmplµ in j, prin ~zolatia sa insnfi~i~npi, poat!l ·41.vea l'pierderl do te.qAplica.tiile Jitq.i p11et~nt-foafle iJDpuµ siune., cc ar compromlte dispozitivul cunoa~terea capapiUtilor interne (df'.' de la m·j ma flliqger~. De acee~ este intrnre, de react'e etc.), a benzii d~ oqiig~tqr!u ca vinful letconului ~a Jucru in fr~pve:qta, a factor~1h~i d~ fie copectat oll!ct.ric la o priii bupa de zgomot, a modµlui de vari~ii~ cµ temperatura §i cu frecvent' ~ µ:nor p~pitnt. De ll~rmene~, In timpul fucrului s~ recomanda ca masa ll\Ontp.julul parametri f qµdaroen~ali etc, si1 fie §i ea oonectata Ja priza qe paFentru ctteva ~ipurl d~ TJ!:C, cJ~ uz mtnt. cµnm~ prezepta!ll In tabelul 11.I TEC-urile (~i circuitele integrate cu pJlin.cipal~h~ qa.t~ f:l13 cat!iJog, tn tabelul intrare pe TEC) nu se scot din montaj H.11 indica~ila producitori.Jo~ privind
of
PRACTICA ELECTBONISTULm AMATOB
TUehll llJ
Tip
=1~s
Ptot
[mW]
B026'A B026'B
80
la To.mb
[°O]
800
25
800
25
-lass mu [n.A]
l~ss [mA] rmn - rrnu1
"'-"''"
-Vp maai Cra tip f=l kHe [JIF] [V] [m.A/V]
2--4,5 10
2,5
B,5-G,5
>0,6
~02640
6-8
8,5
BOiMD
'l-12 2-6,5
4
BF245A BF246B
76
800
80
15
8
<6,5
1,1
1',5
8
8,5
-
"'
8,7
8-20
8
<6,5
0,6
4-10
6
1-5
2,5
2
0,2-1,5
1,2
1
6-15
BF246 0
12-25
BF246A
80-80
BF 246 B
25
800
'l&
60-140
6
BF2460
110-250
BF256A
8-7
BF20& B
80
808
'15
BOO
25
6-18
6
11-18
BF2560 BFW10 BFWll BFW12 BFWlS
0,1
80 80
100
110
0,1
1,2
8
<0,8
BFW61
25
BOO
25
1,0
2-20
8
<6,5
<2
2 N 8823
80
800
25
0,5
4-20
8
<6,5
<2
J-TEO-Oomulolie Tip
BSV78 BSV79 BSV80 2 N 4891 2 N 4892 2 N4893 ~ota:
±Vos [V]
p
cm'°Jh '•
Tamb
[°C]
'Ydson -Im;s ma:i: lvss min -Vp ma:i: ma111 [n.A) [m.A) [VJ [il]
50 40
850
25
0,25
20 10 60
'°
1800
25
0,1
25 5
11 7 5
10 6 8
Ion
1114:11
[na]
[ns}
25 40 60
10 15 15
10 15 26
IO
16
86 60
-- --BO !O 100
re~idual de poartA (pentru Vvs = o, Vas - specificata) capacitatea de reactie tn montaj SC ydloa ~ rezi&tenta arena-&ursii ln cond11Ctie (In c.a.).
lass - curentul Cr~ -
lett
1114111
Tabelol 11.11
--TEO J-TEC canal N
I
Tip
I
BF245A-O
.AplicalH <'.c. -
!. F., amplificnre
----
---
Bt'246A-O
F.i.F. - U.t.F., mixaro, comutatie
F.t.F. - U.1.1''., amplificare, ruixare ----1- - - - - ---------F.l.1''., ampliiicare, mixare (teni-BFJlOA-D siune micii. de alimentare) -------- - - - - - - - - - - - - - - - -- -BFQl0-16 I dulilcti mouolitici pentru ampli' ficare diferentiala · - - - -- ·- -- c.c. -1.I<'., amplificare in circuito BFR30-31 hiliri
_______
------~----
-
BFW61
----------
amplilica.re de uz gentm1l
- - - - - -- - - -
BSROG-58
---- - . - oomntatie in circuite hihride (rezisten~a mil·il. in co111lm:\1l 0 )
2N3822
aplicntii generale iu
teu:;iune
______,_ - -
I.I.<'. -------
------
--------
inalta; amplificnre
2:'\3823
1.F. umplificnrn
2iliil966
eomut11ti1: de mica putere (urn I Li pli-xa re) cumutatic tuz industrial)
cnmut-atie (uz i1ul11st.rial)
:MOS-TEO canal initil\l N (depletion)
2:\48.:iG-4861
comutaiie (uz industrial)
ROSO:.!
am1llificare ~i comutatic de uz general (imped:rn~A foarta mun•) -··· - -· J<'.1.f'., arnplifit·are (duhla puartil)
DF3::!7 UFUSl
F.l.F., echipn-meute de.t11luc11muni1,atii. zgomot rnd1111 (duhlft. ponrtii.)
>tmpliiit-arc liniari\ (impedantii fonrtc mare)
Jit'R84
F.t.F., amplificare (dubla poiula]
... (co11titmare tab. 11.ll)
TEO
II
IIf.lF.,
Tip
amplifie&ni, impedan~ii foarte mare (dubli poartl.)
BFS28
-
~omnta.~ie
BSV81 ~
MOS-TEO
80200-203
canal indua N (enhance~t)
--~-
$D210-215
.SUiJOO
Aplicalii
-·
"
U.l.F., amplificare
...
eomutatie, in cireuit.e analogice ti digitale F.t.F. - U.t.F., amplificare ti mixare (dubli poarti)
-···--
SDSPS-806
-.
~·
--
--·
F.l.F. - U.T.F., amplificare ti mixare (dubli poarti)
di:t°'4miile specifice de utilizare, illl' tn figura 11.29 clt.eva moduri curente de dispunere a termina.lelor.
• Nu ne-am propus ~i nici nu ar fi cu putinta sa i>puizam ln ace.at capitol vnsta garna de aspecte teoret.ir.e fundamentale privit.mtre la structura, clasificarea ~i funl'\ionarea trani.ist.oare}br cu +>feet de ctmp. Cele expuse reprezinta doar un ghid sU1nar menit
or--~t
Q IJJG
BF24SA,8,C 8F251iA,6,C
Q IJ s
BFNGA,B.C.
J'~H • BFW!ll,lf,12.
a~I
ajuta pe constructorul tncepator se '?l'ienteze in literatura de specinlitate ,i, speriim, sa-i caliiuzeasca primii pa!Ji pe calea abordarii experiq:i.cntale a montnjelor cu TEC. lmpra1Jtierea mare a parnmet.rilor acestor 4ispozitive, pe care am subliniat-o repetat, nu trebuie sa-1 spel'ie pe constructorul amator. El are marele avantaj - in compara\ie cu proiectan\ii de montaje imlm;triale - ci'i i~i poate optimiza sch~'ma experimental, ad<~p tlnd-o la exemplarul concret du TEC cu care Jucrcaza ~i p · cat·e il poate masura in prealabil.
sa
l~o (J
.l'~J'u6 ROJ'DI
Aplicain
2N521:8
/J~fl J'~
1NI09.1
lllWQ2
l'uµu/~le.rlnl
1'8M!k~1Pkm1.r;,uk
6}~~ • .&
4 • .• ~ "i · • ~.i
2N3958 •
(DvJllJ,J-TEC-N)
Fig. 11.29. Moduri curente de dil:lpunere a terminalelor.
TEC-urile pot Julocui tranzistoarele bipolare in nenumarate aplicaiii, dar, desigur, substituirea este preferabila numai atunci cind se valorificii substan\.ial unul Sflu mai multe dintJ·e avantajele Jor. In continuare vom am.inti pe scul't, sub forma unor excmple concrete, citeYa 1li11trn aplil'aiiile
preunl cu rezistente; tnseriatl §. lui Pb constitute un voltmetrac C"..o': .,U indicatia Ia cap de scall refl"1nll din P 1• El mlsoarl dife~ta lfintre poten\ialul fix din pl)Jlclul mfti~ aJ divizoJqlui zr.~Pi-R7 tJ pgtenpalul din sms~ trtnzistorului, vipjabil proportional cu tensiun9' C!• apllcata la
tipioe ale TEC-urilor, seleotionate toomai prin prisma aoestei idei. lnoepem cu avantajul ineont.estabil aJ TE;C-ului de a prezenta reziBt.entA imensl de intrare, proprieta\e deosebit d13 utill. atunoi ctnd dorim Bl punem in evident', Bl lnfe_gis\rlm, Bl amp.lificam sau Bl mlsurmn Beipna.lele eh11otrice debi~te de q,nele surso ,.slal>e"· (curenp foarte mioi, respectiv impedante interne f oarte mQri). Astfe), tn figurile 11.30, u.at §i 11.32 stnt date trei vari.ante simple de voltmetru electronic pentru tensiune continua, reaJizate cu unu sau cu doua TEC-uri tn conPxi11ne cu drena. comumi. Montnjcle nu am}llifica in tensiuno (cl§t.ig suhunitar), tn schimb hnpQdantele loll' enorme de intrare peNllit. utilizarea unol' divizoare reM zistive de intr.a11a eu va]ori de ordinul megohmilor sau al zeciJOP de me~ ohmi. Desigu:r, aceasta impuno ecranarea ateJltil a blocului de intl'are 'i a cordoanelor de. misurftl'fi, oa '1 izolaren corespunzitoare a oomponeutelor. F1·ima variantli (fig. U.80) :.l foi;t eoneepnta pentt'U dpuA dnnwnii de milsurare, Nt divizoar~ ~UJ•arntf• (R 1-.,.,..Jla, 11cspeotiv Ri- !ta), iiunt.1•11 o mu..i utoarl calibrare. lnstrumentul 11, lm-
intr~.
Tranzistorul se 91~~q4'· Sntr-un regim de lucru tn zona de sai~tie, cu un curent Static de V~O&J1 medie, prin ajustarea lui R 6• De ex~plu, pentru T- BFW tO se ia I~·~ 8-6 mA, prin alegerea Jui R 5 orientativ tntre 300 .Q ~i 1,5 k !l. Urmeuzii regJajul z~roului din pot.en~iometruJ /l' · l.ui R 1 )~ Djic~
I 10"'..
1'~1 .;?
11£
Rs
fPIJt +
r "'
FI
f,
r.'nf ...
".
Skn j'l!rt1.
ltn
-
·~
11:~ l,S#!! ,
fJ'j
~~-~~~~~----_..,.~,.....,....--~
PHACT,CA Ef,ECTRONISTUl.UI AMATOlt
192
.
~·.
TY
11, /Ho
I
·i-
·-.,2 -·--nd"'""e-
6r
111.Jlii!J
1/fa
BFWIP
R12 !OfJAn
21. 84 1QO/rn
"
Rs 2111/ra
H, 10/rn
JJv: Ol llQV
PLGY2l
11, !Qnf
f2-5/rn li11
f6;ZY}
JQQV
Fig. 11.31. Variantli de voltmeb·u electronic.
reglarea capului de scali nu este posibili sau nu este suficient de Cini, se corecteazi valoarea lui P 1 prin !nserierea unor rezistente adecvate. Alimentarea se face de la o sursa :bine filtrati, preferabil stabilizata, consumul montajului fiind de ordinul mili~peruor. Stabilitatea termica este destul .de ~una, dar se impune totu§i reglajul z9r0ului tnaintea fiecarei serii de misurltori. Jn varianta 1mbunatltitl din figura H.31, divizorul de ref erinta este reaJizat cu un al doilea TEC de acelal}i tip, tot tn conexiune DC, obtinindu-se astfel o deriva termicl mult mai mica. Tranzistoarele vor fi pe cit posibil lm.perecheate (de exemplu, se sorteazi doui exemplare la care, pentru ID == 1 mA, tensiunile corespunzatoare VGS sa nu dif ere cu mai mult de 10 - 20%). T 2 este polarizat cu ajutorul unei diode Zener, dar aceasta se alimenteazi
printr-o rezisLenta foarte mare (R12), pentru reducerea consumului. Prin urmare, reglajul de zero, efectuat din P,., va fi dependent putin de tensiunea bateriei (oricum, el se verifica tnaintea fiecarei serii de masuratori), tn schimb bateria poate fi astfel utilizata plna ctnd tensiunea ei scade la circa 9 V. Intrarea este aici cu divizor unic, calculat pentru l}ase domenii de misurare lntre 1 V fi 300 V. Rezistentele din divizor vor fi sortate atent. (±1 - ±2.%), pentru ea etalonarea capului de scalii pe unul din domenii sa se pastreze bine l}i pe celelalte. In fine, f igura 11.32 prezinta o schema asemanatoare, unde montajul diferen~ial este transpus pe tranzistoare bipolare (repetoare pe emitor), iar TEC-ul este folosit pentru a ,,amplifica" rezistenta de intrare a lui T 2 ( T 3 este polarizat cu o tensiune stabilizata, din divizorul R 8 -P8-R9J. Desigur, aici se impune lmperecherea lui T 2
TRANZISTOARE CU EFECT DE CIMP
193
R10
47012
Rs
4"/iJn
11
2.21rn
Zero
Rg 6',8/cn
ov Fig. 11.32. Vo1tmetru eleclroriic cu tratizisloare bipolare ~ TEC.
'i
T 3 , sarcina mult mai U§Oara pentru
amator. ' Un alt domeniu tn care impedanta de intrare mare a TEC-ului 1rn clm·ede~Le utila este acela al montajelor bazate pe incdrcarea sazi descarcarea tn timp a· capacitoarelor (comutatoare mono sau bistabile, nmltivibratoare astabHe, diverse generatoare de semnale, temporizatoare etc.), anume ntunci cind se dore~e obtinerea unor timpi .n1ari, do ordinul orelor~ Sc ~tie ca UIJ capacilo1·, c, alimentat de la o tensiune Cf!USlanti1, E, se !ncarci'i dupa o lege exponent.iala de forma U(t) = 1.£(1-- c- 11-=). u nde '=RC reprcziulii ti01pul dopa care tensiunea atinge circa 63% din valourea E(R- tn ohmi, C- in farazi, -. in. secunde). Teoretic, iucarcarea dureazii un timp int'init, dal' practic rezisten\a de izola\ie finita a capacitol'u1ui, R 1:., f ormeaza tmpreuna cu R un divizor care limiteaza tcnsiuuea maxima la lJornufo Jui C, implicit t.irnpul de iucurcul'e.
UtiJiztnd capacitoare .cu izolatie f oarte bunii, se pot ob~ine timpi mari de tnca~care ·(de ordinul ofelor), aiegtnd vnlori suficient de mari pentru R. Pmblema care se 'pune insa este de a ,,m•mii,ri". incarcarea ·cl~ ajutorul unui m~niaj avind rezistcnt.n de intrare Ril, mu1t mai mare ca R, pentru a .nu limi· ta semnificativ tensiunea ·mt~~mii. la.. bornele Jui C (fig. H.33). Tocmai aici se do,-ede~te uLil TEC-ul, pe11nli~tnd folosirea unor rezisteute do incarcn.re.· de ordinu1 megohmilor sau n1 zecilo.r de megohmi, ceea ce asigura ob\.inerea.
R
.c
U(f)
.
f'iz
Fig. 1 J .33. ~Jontaj penLru urmarirea tncAr· ci\l'ii capacitorului.
PRACTICJ\ EI,ECTRO'NIS'llULm A.i.'WATOR
194
01 FJIJ7
R
r, '
8FNll
13
2N2H5
,,,,. 12v ~3tllln
Fig.
11.:;~.
'l'emporizato.r. _
uno1• timpi foai·te mari cu capacitati nu prea mari (oonditia esentiala de izoiaiie blUli a oapaoitoarelor este :tnai WJOr de 41depiinit la oapaoita~i mici, pina la zeoi sau sute de ·microfarazi). f:n figura 11.34 ~ste p:rezenta'!i un exeQlplu de temporizator care are la intrare un TEC tn conexiune DC. .Aoesta r~peta pe suria potentialw p.ozitiv cre~c~tor aplicat grilei prin tnc-.·9area capacitorului C,. ~omandtnd fil*ltf ~. ,COD'lutatorul cu prag realizat din Ta; 9i T 3, oare tn final aotioneaza un releu plasat 1n oolectorul lui T3 • Prin alegerea oonvenabila a vaiorilor R ,i C(R ptni Ia 10 Mn, c ptna la 470 (.LF), durata de temporizare poate fi stabiliti de la clteva secunde ptnii la oel pu~in doua ore. Pragul de deschidere a lui T3 se ajustea.za din trimerul R 4 , _iar pragul de deschidere a Jui T 8 se · stabileft1!t din potentiotnetrul · P. Prin urmare, pentru o. pereche data de valori RC, durata de temporizare poate fi reglata · tntre anumite JimH1e prin manevrarea potentfometruJui (pozitia. curaoruJui ., dicteaaa tensiunea la hornele lui C in momentul ac~ionarii r~leului).
Impedan~a mare de intrare a TEOurilor, f actorul lor redus de zgomot 'i banda larga de freoventa le face tot mai des tntllnite in diverse montaje de amplificare ln joasi sau tnalta frecventa, adeseori ln combinatie cu tranzistoare bipolare, pentru compensarea. ci~tigului modest in tensiune. Pentru exemplifica.re, ln figura H.35 este prezentata schema unui pi'eamplificator pentru Iniorofon cu cristaJ (sau dinamic, de impedanta mare), utilizlnd un J -TEC ln conexione SC. Regimul de lucru al tr·anz~storului se stabile~te prin ajustarea lui R 2 , ial' a.daptarea la sensibi1itatea tnicrofonului se optimiteaza din poteu~io•
It's
.L Fig. t t .35. CU Cristal.
PreamplificatQr pentru l:ni.crofoll
---------~-
T&AN'ZIS1'QARB DV El'BQT DE CIMP
·---
met1u. Dupa a.ceste ~eglaje se recomandii ca brat-ele lui P 1 (ea !iii R 1, R 2, Il3) sa fie materittlizate prin rezistoare fixe cu peliculiJ. metalica. ·i\.Iontajul se va introduce de prefer.int-a 1n carcai;a microfonului, olt inai aproape de capsula, nlimentarea f actndu-se prtlt mibtuJ ocranat al microfonufo.i. PreamplificaLorul a1·e o caractenstica liniara de ri:i.spuna· in battda de fibdioft'eOVenia, cu un cl11tig ib te:Dsiuae de cil'da 17 dB. AJeseoi'i semnalele- debitate de microf'Oa11ele c-.i- cristal; au nivelul suricient de mar~ pentl'U -~xercit&i·eu ampli-
ffoatbafleltttc AF, tmpunfnd.u-se · doar. inter0alarea unor etaJe de adaptare a i:tnpedanieior (de lapt, amplifiaa!B in ourent). Un astfel de exemplu este dat hi figUra H.36, unde TBC-ul e$te In eonfiguta~iu· de repetor pe sUl'lill (Cs pune dtena la masl in aJt.ernattv). La ie9ira se poate o~nettta un tdnplifi-
Jt'ig. 11.36. Btaj du adaptare a ,
impt!dan~elor.
AF cu tin ·ope1•at.iona1 de tip ~A 'l!it ffl conttgtttaiie de amplificator fove1·sor. lt~zhltl asdei un c1~tig ridfoa.t in tensi11lle (reglahil dttr lft), a ttnpe-
danttt ttl.lit'e de' iht~ 91 tmpedtt!tttt joasli de ieifire, In conlfftlil~ ttttui idve1 "' ' oatcn• ou seJISibilitatea d1100-200. mV red.us de z~moi. In caztil asociecli cu ~trol sau l'tlaf fl· cu impedanf1 de intirare de ordirlul ldloobmilOr. . .r' m.111te trati~"tnttJate bipblare, TEC-ul ,ln,figura 11.37 eate dat un exemplu echipead de regula ptitttul etaj (hnch oo.tlibinatie lntre tm etaj cu TEC pedahta IINlre, 11gornot redua); De n oonfigura~ie 80 9i un preamplificator exe:rnplu, atunoi cliid s~ Qtttjcftull url n_
r.z
...
"
·~
Z2f/fl~
4
..w.t.~~~~~~)---o
...---t
i'ig. U.37. Amplificator eu impedan\11
L$- ;;}µ F
mah~
de inLnu·n.
PilACTICA ELECT.RONISTUI,UI AMATOR
196
fa +20Y
-----:t---11PflpF
lZ 2N291JJ O,,-lllpF
---!I-;; DY Fig. 11.38. Preamplificator AF cu cuplaj direct.
J -TEC canal N tn montaj SC cu un tranzistor bipolar de tip _pnp, tn conexiune EC, se poate folosi cuplajul direct (galvanic), a,a. cum se observe. ln caz'lJI preamplificatorului AF din
figµra 11.38. Din semireglabilul R, ,e s~abile,te polarizarea optima a lui T1, bl functie de caracteristicile sale coI.J,crete, ~v ct9tigul to~al tn tensiune poatoe Ii mo~ica.t prin alegerea valorilor lui .Ra gi R 6• Rezistorul din emitorul Iui T 8 se tnloouiette adeseQri printr-o dioda Zener, care (datoritii rezistentei sale dinamice mici). perrfilte suprimarea capacitorului de c;iecuplare, C3 , rezulttnd schema din figura. 1L39. De data aceasta potentialul din emitorul lui Ta este dictat de dioda (in figura, circa 4 Y), eel din haze. lui Ta de asemenea (cu circa 0,6 V mai mic), astfel ca dioda Zener stabile,te pra.ctic pot.enFalul static djn drena ·lui T1. In figura 1L40 este dat un exeniplu de preamplificator cu banda de frecven~a de circa- 1 MHz, utilizlnd combinatia. J -TEC canal N - tranzistor
... Fig. 11.39. Preamplificator cu diodli Zener ca sarcina: de emitor.
bipolar pnp. Aici TEC-ul est.e polarizat. static cu rezistentl in sursa · (R8), divizor (R1 -R8) l}i rezisten~ adi~io nala (R8 ) in poarta, ceea ce 1i confera o mai bunii stabiliLate l}i independenta faiil .de parametrii exemplarului utilizat. Efectul de l}untare al divizorului asupra intriirii este minimalizat in c.c. prin introducerea rezistentei Rs in serie cu poarta, iar in alternativ, impedanta de intra.re. este considerabil marita prin aplicarea reac~iei bootstrap (C2 ). Ci§tigul global tu tensiune, dat aproximativ de raportul (R7 R4 )/R.,, este de circa 20· dB. Schema ponte fi experimentatii practic cu orice tranzistoare avtnd structurile indir.ate (T1-BFW10, BF245 etc., T8 -BC177, BC251 etc.). Fara a insista · aici asupra acestor domenii, mentionam doar ca, datorita zgomotului propriu redus la f l'ecvente mari, dependentei scazute de temperat.ura, distorsiunilor mici de intermodulati e, d~tiguJui tn curent ~i impedantelor mari de intrare., monta-
+
mm·e
191
'l'llANZISTOAl\E CU EFECT DE CIMP
Ro 1,5"/ra
Rs
R1
4. 7/rn
100/ca
r; 2N44!G
c, 0--j}
R3
O,!pF
{,'4
!()UpF
R7
t'2 -lµF
tJ:e /lln In
~
2NZ605
~7/rn
lef C'3
1!2
Rg
IPOpF
100/ui
Ro
R4
4,7/ca
!.fl
470n.
/JV
Fig. 11.40. Preampiificator cu banda de frecveniA de circa 1 MHz.
jele de amplificare cu TEC sint tot mai frecvent raspindite in schemele complexe de radioemisie f}i recepiie, in echipamentele de telo"iziune, in apuratura prof esionulii de masuri'i etc., pina la frecvente de ordinul sutelor de megahertzi. De asemenea, TEC-uriJe echipeazii numeroas.e mont.aje de osciJutoare de radiofrecventii, mixe.re, detectoare etc. +/2Y
Revenind la aplicatiile de Jarg intcres pentru constNJCtol'ii amatori, p1·ezeutiim in figurile 11.41 ~i 11.42 doua variante de trigger Schmitt cu unu, respectiv cu douu J -TEC-uri canal N. Dupa cum se ~t.ie, triggerul Schmitt transforma semnalele Yariabile apHcate Ja intrare (indiferent
7?. 2H2221
Rs l,5kn
..._.......
rvv
.
le.rtre
-~
/es
11.?
+-JOV
'
J1JlI
2ZUa
"'
S!JLf (}JI
Ut
....~~--1~----<:1
u-~~~~~~--~
flg. 11.41. Triggei· t:ichmitt.
J:i'ig. 11;-i2. Varianla du trigger ~d1miLt.
lilt· 1:1.le t,eni;iunii de in~are. lnconveuientuJ pl'incipa.l al triggerului, at.unci cind estu realizat. :cu tl·anzis- ·· toare bipolare, il constit~ie impeda.n~a eoboriti de intrare, in sp~cial in cazul eind primul ti·anzistor lucreaza la saturape (dacii generatorul de intrare nu are §i el o impedania joasa de ie§ire, triggerul il §Unteaza, modifictndu-i apreciabil forma semnalului). Se suhtnielege, TEC-urile inlat'liri iteest neajuns, oferind totodata §i avantajul unei mai bune stabili~•ti termice. Capacitorul C din figura U.42 (zeci de picofarazi) amelioreaza flancurile de uroare 9i de cohorire ale semnalului de "ie§ire. 0 aplicatie simpla (dar foarte a.. pindita) a TEC-urilor este aceea ca aws4 de cweta eo1681onl. Amintim pe soQl!t ca &Ul'8a sau eeneratorul de ourent oonstant teprazint6 un oirolilit serie cu .rezistenta interna f oa.rte marei Mt.. t-el tncSt ; CUl"Bntul ce ll striba.tie eate pi~. iJldependent de ve.loarea ten:. siunii aplieaiie la borne. Proprietatea TEC-ului pe oare ae bar&eallli acea~tt'i aplioatie o cons~it'Uie sature.~ia carao· teristicilor d~ ie§ire (vezi figura U.H). Intr-adevar, clupa . c~ •·a ariitat in paragraf ul de Ia p. l75, ,111· ~•ul unui J-TEC canal N pentru V DB dis VDB "" curentu.1 de drena ID nu mai depinde declt foarte pu~in de tensiunea V DB' fiind praotic dicta.t de •valo8J·ea V 68 oonfor~ re.la~ei (6). Prin urmare, pentru a f olosi TEC-ul ca surslt de ourent constant cu o anumj.tii v&Ioare dorita, ID• este sufieient sa aplioim caualului o tensiune V.DS mai mak'i de VDB aaa (practic mai mare ea j V, I) 'i sl polarizam invers jonc~iunea cu o ten-
J-T£11-N
f111= IMs } ~a:l~I
Fig. 11.
siune VGS avlnd valoarea data de re-
latia
(~'):
Vas=-= J;"p(i.- VI,,/l,,.s). Cea mai simpli sursl de curent constant ile obtine Iutnd Vas = O, cind TEC-ul lucreazl la curentul de drena maxim, ID =- I nss (fig. 11.43). I mpr#ittierea mare a valorilor Ines este acum un avantaj, permit-Ind &orta1·ea U§Oarii a unui exemplar care 88. aibi curentul cerut de aplicatia ooncretl1. De exemplu, fie consumato.rul R1. un LED cu curentul nominal (do1it) de t& mA cu tentiunea la borne (pentru acest curent) de 2 V. Prin sortare put~m gasi, de pildl, in aeria B.FW 10, un exemplar care Si alba lproxima.tiv IDss = 15.mA. Masurind tel\sitmea de prag, si presupunem ea am ohtinut l'p = -7 V. Temiunea de alimentare U o putem lua dect tntre Hrnitele UL + + !VPI = 2v+1V = 9 v ~i UL+ VDSmcu:= 2V aov = 32 V, cu conditia de a nu se depa,i puterea maxima de disipaµe a TEC•ului. Pen-
'i
+
+
llHJ
tru BFW 10 a:vem P rZ niax = 300 mW, ceea ce corespunde, in cazul unui cW'el1t de drena de 15 mA, unei tensiuni V.Ds-. =300 mW/15m.A~~ov. Prin urmare, valoarea maxirtl.A admisibila pentru U e~fJ· lh VCis miu = = ~2 V. Practic ne vom lua o mar.la de sigurantJi limitind pe U la 20 V (fig. 11.44). Montajul precedent per.mite totodati:i masurarea aproximativli a pat•ametrilor I nss ~i V p pentru un TEC dat. §i anumet - tensiuaea V p este valoal'ea minimti a lui V DS (cu seum schimbat) de la cal'o curentul incepe sa se meu~iml constant; - ourentul l nss eete valoarea e.proximativ. oon1t&nti a lui JD pentru V ns ~ IY" I· tn tJte.ctiai 1e intSlnette mai .freovent vat'ianta. tn care TEC-ul IUOl!eazi la cu rent constant ID < I bstlt deci 011 V08 + O. Polal'izarea jonb)iuDil, oon.. rorm t-eltt1bd (6')t 1e fime ou ajutorul Uh.Or rez_lste~e de 1m1a, de preferin"8 ajustabile, a.,a cUDl le aratii in ezem.•
-l"f/:lfJ. .. JZV
8f'WIO
+
8FIY11J
L£/J
!SmA
~ IJV
Fig.
tt.%~.
Moataj eu TEC pQDtn
eurent constant.
f t0 :::::J'mA H, liV-n.
I
R.i'
llw.
~·
Ft~. 11.45. Variantn de ~11rs.t de cttrent constant cu TEC. ·
plul din figura H.45 (calcUJ.area valo• rii Vas necesate pretUpune cuncH1,terea prealabila a m~h¢Jor IDss si . Vl''· d
e ~~eea, este mult ~at·· Sitri:plu. s« s~abifun curentut ootll§tllnt dortt prin aJustarea experimental~ a rezisten'f.ei de sursii). Initial tclmerul .82 se -va afla in pozitia cu rezistenta lntieriatl ma• xima. Sursele de curent constant se foloseso un~ori independent (stabillzarea iluminarii unui L'.ED, tn9lrearea un:ui capacitor etc.), dar de cele mai muJte ori ele f ac parte din circulte electtottice mai complexe, stabilizind curentul cbnsumat de unele ti·anzistoare, pereuhi de tranzistoare (eta.Je dUerentiatij), diode Zener etc. Un alt domeniu specific de utilfaa:re a TEC-urilot', avm1tajat priu absentll tensiu'nilor de decalaj pe ~anal; prin valoriTe redt.Ise ale curen~ilor l'eziduaU, ca 11i prin p-utei'ile intime de comandii (datorita ct,tiguJui enorm tn curent) t1 reprezinta acela al comutafitd. I u
.
PBAC:elCA ELBCTBONISTULUI AMA.Toa
esenta, un comutator electronic se caracterizeaza. prin existenta a doua stiiri distincte, comandabile consecutiv prin aplicarea unor semnale electric.e. In starea ,,tnchis", calea de conductie trebuie sl aibl o rezistentii proprie ctt mai mica, pentru a nu produce ciideri nedorite de tensiune, iar tn starea ,,deschis" conductanta caii trebuie SU fie cit mai mica, pentru a se elimina curentii reziduali. Din prezentarea anterioara rezultli ca TEC-urile tndeplinesc foarte bine aceste conditii, raportul dintre conductan~a maxima a canalului !Ji cea minima fiind muJt mai ruare dectt tn cazul tranzistoarelor bipolare. In fond, TEC-urile prezinta proprjetatea ,,inedita" de a se comporta, tntre anm:µite limite de polarizare, ca niljte simple rezistente electrice coma.ndatc.prin tensiune. La paginile 1.77-178, unde s-a analizat aceasta proprietate, s~a. a,r.itat ca pentru shnetrizarea caracteristielio.r 9i pentru extinderea domeJrl,~~ ,_;;l:VDS de liniaritat~ se impune aplicarea unor ai·tificii. Un astfel de exemplu cste dat 1n figura H.46, unde pola.rizarea grilei se face prin intermediul divizorului R1 -R2 (rezistente egale, lntre 1. Mn ~i iO Mn). Tensiunea de comanda U0 o .furnizeaza o sorsa reglabila, cu rezistertta interna mica fata de Ru R"J. Tcnsiunea aplica~.efectiv jonct.iunii este prin litmai·e Vas= (Uc+ V Ds)/2. Inlocuind aceasta :valoare In relatia generala (3) se poate d~uoe Ufor ci artificiul nu a facut nici mai mult nici n1ai putin decit sa transforme oonductant-a canalului intr-o flmc~ie liniara de ,tensiunea Uc. l\fontajuJ se poatc introduce in serio iutr-1111 circuit de curent continuu sau
A
Ii."I 8FW10
Uc
+ 8
Fig. 1 UG. TEC-ul ca rezisten~ll elec• tricl comandaU1 prin tensiune.
alternativ, comporttnd•se ca o simpli cu valoarea comandata prin Uc. Limitele tntre care poate varia tensiunea V DS, determinate de intrarea in saturatie a curentului de drena, sint acum mult mai largi, VDB == == ±(Uc - 2Vp). Metoda descristi prezinta dezavanLajul de a reduce plaja valorilor r lhl pentru un domeniu dat de varia~ie a tensiunii de oomanda ( U0 se lmparte la 2). Remediql 11 constituie plasarca. sursei de comandii tntre grilii ~i punctu.l median al divizorului (fig. H.47), caz ln care t-ensiunea U0 nu se mo.i reduce la jumiitate. TEC-ul ca rezisten~a comanda.ta in tem1iune se utilizeaza frecvent: - in oscilatoa.re, pentru stabilizar1•f\ tem;iunii de iel}ire (l'ezia.tenia TEC-ului, comandata de o frac~iune din ten.siunea de ie~ire, modificl rezisten\a do reaciie in sflnsul anularii tendintfllor de va.riaiie a amplitudinii de ie~.iI·e); rezisten~a
TRANZlSTOARE CU EFECT DE CIMP
A
11,
8FW70
.,__.a Uc o-_,_.,..~... +
8 Fig. 11.117. Variant[:\ de mont.aj cu 1EC, de i'ezist.en~ii comandatii.
-·in atenuatoare reglabile, unde prezintii avantaje nete tn comparat.ie cu poten\iometrele clasice (plaja mare de variaiie a rezi11ten~ei, u'or controla-
Ml
hill tntre zeci-s~te de ohmi •i meg;olimi; zgomot propriu redus; posihilita.tea plasarii la distania mare f ata de apara,f.,,~ tensiunea de comanda"' fiind. contifiuh 9i separatii f a~l de semnalul util); - tn arliplificatoare, ca ·rezistentfi de intrare, de sarcinii tn emitoarele sau colectoarele unor tra.nzistoare, de reactie etc. (tn general servind la controlul manual sau ··aufomat al amplificam 'i/sau al liirgimii de bandii) etc. Exemplele ar putea co~tinua mult, practic inepuizabil dacii ne gtndim la evolu~ia rapida a acestor dispozitive, al caror princlpiu de functionare este tot mai mult utilizat ti in proiectarea cii'cuitelor integrate, dar consideram ca s-ar depa~i astf el ead.rul propus aJ Iucrarii de f ata.
<:apltolu_l l!
TRANZISTOARE l!NIJONCTIUNE J.M•. PQtl SZA.Dl. .l . ln
pre,;ent, tn loqm tuh\lrilor ~J~C,· tronice CQ vid fi jqpice, CfU'8 pot ~rr.
zenf.Q. c~racteristicu cu regiuno cfo rf!zi!.tenFi ncgatfru1, stnt uti1iznfo clispozit.ive specialo semiconductoaro. Vom prczenta aici doua tipuri de astfel de dispozitive, realizat.e tehnologfo pe stntctttti de 1:1ilici11: trant.istorul unijoncfiune - · prescurf.n.t. TU J ~i trim· t:i'!!Mrvt tmijonctiune pl'ogramabil prm1curtat TU.JP. AmbeJe tipuri dft dispozit.ive prezinta regiune de rezist.cnta negativa, proprirtate cP JP fiw" uti1iznhifo in sclierne]f' ~le
osr~iJatoarP
d .. a lil'i<;-
relaxare, circuit.n d1~ 1~nmi:mda t.oarelor ~i a triacurHor, circuite do t.emporizare ete. Cll}I FUNCY.flONEAZA TUJ·UL( Tranzii::tol'lll unijonctiune arP. trPi L.erminEtfo: emitorul E; baza-unn, B 1 ~i baza-rloi, B 2• Simbolul TU J-u]ui estr. a.rat.at in figura 12.1. a. Semnul teni;iunilor, pentru a. se obiine polarir.area (\orer.ta a. TU.T-ului, este prezentat in figura 12.1, b. Tensiunea. de alimentare se aplica intl'A terminalele B1-B2 l}i se noteaza UBB sau Un,r:,· Pentru comanda dispozitivului i:ie npli<'ii intre emitor (E) ~i baza-unu (B 1), tensiunea pozitivii notata UR. Struc-
tura tehnolo'1ca n TUJ-ului esto attt.fP.l realizati\ tnctt lntre P.1 ~i B'.!, acestu pre.1int.;J. o 1'f':r.i111t~nt;it f'leet.riflH. numit.i1 r1·.~i.(//rn(n illf('rbadi, uotnl ii: I? 1:;1:,.
Jonct.iunea emit.ornlui divizE'azu rf"zistent.a Rp111, 1ntr-un rapcirt numit raport dr. rlii•izare intrim:rc, notat. ru 1l
'i
~Rl'" rnprPi~nta o carnctl't·i~t.icii f'l('rL.i·icii. (liar.ii de cat~loJ&) n f ieriirni tip
de TlTJ.
La
o
t.cnliiune Q.e
~liment.aro
UB1'
ronfihl.lll·ii, o dnt.it. <~u varin1.ia tensi111,ji T.';.:- Tll.T-111 f:e f'Omporl1"i in moJul 11n11i1 I nr:
a) T1•11,.;i11111•a ll 1; ~ 0. l.'w: =rt; .i1111c\iunt'a E-81 estP polar·izatii in\"t>l's, dar prin ea va eir,'ula un Cll1'Cllt
d1> rn.loarn foal't.e mic;d., 1.le senm nrgu· Ii\", datorat purtii.t01•ilor minor·itari. numit. <'Urent. rezidua.l emit.or-baza (I :rm.)- CrP.sctnd valoarea tens.iuuii tl1! la 0 i;pre valori po.ziti-n. intr·nn anumit. domeniu, jonc1;.iunea R-B1 f-stn tnca bJocnHi; TUJ·ul so nfli"1 in
regiunaa de hJocal'e (figura 12.1, e). b) Cind tcns.iunea l!E atingP. o anumitu ·vnloare, Up, deci lJE Up, jonet-iunea emitorului se deschidP, t·Pzist.ent.a dintre emit.or si hazn-unu scade reped1>, de asemenea scade. i;;i valo11r1:1a t.P1111iunii UP pina la o valont·e f./r. Se eonstata ca de§i tt>nsiunea scade de
=
.
.
203 c:u:: . ·-
Ut
•
ltl2
8~--
J~
" de!' q, 0'
+
0Vp- --.----. 0 I
I I
u,"LE.t
_u;-
Wo
"b
I I
J_ ___
ly
c
'rsal
~
Fig. i!.1. Tranzistorul unijonc\iune - TU J: a) sim.bohd; .b) polamtWea tn sens dr ~on· duotie; o) caraoterisUca stilticA de emltor; UE ={(lp:,) (l~reghme i;l.e ,.a,turatie, 2~rpgiu~e de rezistentA negativa, 3 - regiune de blocare.
la UI' la Uy, c11J'entul de emit;or cre~te (din figura 12.1., c) nu C'st.e propnrt.iode I.~ f :r la.· Iv· \Jn asemenea mod de nala (se exagereaza Ia valorifo mici) o«;>mporta.r.e a dispozitivului ii conf era in scopul ilustrarii dPt:-iliilor. Car~cteclsticile electrioe specifier proprieta.tea de rezisten,~a negativa: TU J-ul, int.re punctele P( UP• Ip} ~i t.ranzistoarelor unijonctiune sint: V( Uv, Iv) de pe caracteristica pre~ - Rrzistsri1a . inkrl>azi4 RBR• lntrP zintii o regiune de rezjstentii nagativil · B 1 §i B 2, 1n condi~ii de pqlarizare nor(figura 1.2.1., c). 1fensiua~a ,Up se pu .. mala, TU J-ul se compo1tii ca o rer;igme~te tensiunea .de vtrf (sJUi de a.mo• tenta, numita rezist~~ inter~f~li, sare), eiireia ·ti corespunde un curent R 88 , exprimata in [kOJ, Valorile de emitor, numit curent de vtrf, I;. uzuale ale RBn ~!nt. ~'!lprinse h'itrt> (indicele cle not~\ie P pr~ne de hl 2 ... 12 kQ. (figura 12.2). ini~iala c11vintuM-~~s&-~ - Raportul intrinser, ·11 (f:au r:rporvtrf). J;)e asemenea, tensiunea llv ~i tuJ de divizar~ intrinsec). Jo{wtiunen curentul de emitor coi'esptU1zator, Jl'• SA numesc tensiune, respectiv curent dP. emitor de vale. c) Daca curentuJ de emit.or depa11e~te valoarea curentului de v&le! . :e Ii<;> Iv, jone\iunea se comporta aiieI ' II' miinator cu o diodii 1n conduc\ie, aJun"'Q I r~ gipdu-se la cu~entu:l de emit.or dP 4. satqratie I Esat ~j tensiunea do: emit.or HBO -= 11, ~ Rz de saturatie U EB,811 t. Dispozitivul Rfl 'f.:. __ &_ afl• in regiunea de satura~ie (figura ..s·; ~)12 12.1, c). Fig. 12.2. Tr:mzistorul unijonctiune, i:.ehr·m:l Facem men~iunea ca realizarea gra- echivalep.tli cu ilustrarea rezistentei RBn, fieii a caracteristicii statice de emitor '1) ~i UD. i
_. . ·---- -.., IJ,
PRACTICA EUmTRONISTULUI AMATOR
204
!}i baza-unu. cind jonctiunea PstP hlocata. Valorile uz1rnle ale lui I u1, sint cuprinse intre 0.01...1;.J µA. - Tmsiunra de emitor rlr sntnra{ie, U 1rn,sat· Cre~t.erea curPntnlui de emit or peste valoarea c11rnntuJui de vn1e J,. se face cu crefitPri fonrte mici ale trmsiunii ch~ emitor U 1.;. Se ajunge la situatin cind IE est" pract ic conf;I nnt; acest curPnt se nume~tP l:'urent. elf' Sfltura\,ie, I i,:811 1. Curentului I ESflt ii corespuncle tensiunea de emilor de saturatie l: F.n,.111· - Trnsiunca dt> imp11ls dP 1•irf a bazei-unu, llon,, e~te tPn8illllf'a minima virf la virf a impul811lui din bnzaunu, carR comanda poiu·tn tiristoru1ui sau a triacului (fig. 12.a, b ~i 12.4).
emitorului dh;zeazii rezistentA. intrinseca (figura 12.2) astf el inc it. int re tensinnea de virf IJ p ~i lTBB exist a rela\ia Up= .,.iUBn +Un, deci "1J = (L'p - U D) / U BBi unde ·I) a.re v alori int re 0,5 ... 0,85 i;i Un este tensiunea diodei emitorului in jur de 0,5 V, speeil'ica fiecarui tip dt> Tr J. - Curentul de rlrf, IP• este curentul de emitor corP.e;punzator tensiunii de virf UP· Valorile lui IP sint, de Ja tip la tip, cuprirnm int.re 1 ... 25 µA. Valoarf'a curentului de virf I,. limiteaza valoarea maxima a rezii:;tentei R de lnci'i.rcare a capncitorului C la oscilatoarele de relaxA.re (figurn 12.3). Trebuie indepJinita condi1ia: U1wR > 11,. - Curcntul re::.idual de emitor, I EB., este curentul care circula int.re emit.or
u
-------..n+ v
+
If
Q..__ _ _ _ _ _ _ _ _ __ l. .. sv
l
c
t
UIJI
Ua1
' - - -.....--~ - 0
-i .,. T% 23 C'R !tJ 1-'1'[ - 1T
•
t
T
;1
a
b
Fig. 1.:?.3. a) Oscilator de relaxare ru 1T.T; b) !ll.fl/IJ4
fol'Il1PIP.
de undt1.
l
,ftJ
J'om'nuH
in. /in
ti-
r:, {/,/
pF
a
TUJ
1'~21PY
ltJa
IJ/ pf
L ~"2fJV
StJHz
Th
II b
Fig. l'!.4. r.ir1·1.1it de comanda a tiristoarelor cu TVJ: a) cu cuplaj dire1:t.; b) prin.
lf':tll~ i'u l'l 11 '.l I •.•I'
T!pZISTpA&B. miuoNCTilJNB
'
- Oscilatoare de rela:care. Aplicatie cca 3 mVtC la- TUJ~urile. de tip tipiea a TU J-ului este oscilatorul de 2~2646· ~i 2N2647. Daca rezistorul relaxare (figura 12.3). Impulsurile ob- din circuitul bazei-doi, RB,, este ales tinute la terminalul R 1 pot fi utili- cu coeficient de temperatura pozitiv, zate la comanda tiristoarelor, a triacu- atunci U BB va c~e odati eu t•mperilor, ca impulsuri de tact etc. In mo- ratura, compensind desore,terea ten· mentul aplic&rii tensiunii de alimen- siunii Up• Pentru tipurile 2N2646 l}i tare V, jonctiunea emitorului este 2N2647, in gama de temperaturi intre la poten\ial O, deci blocata. Ca.pa- -40°C l}i i00°C se oh~ine o stabilitate citorul C se lncarcA prin rezistorul R termica buna daoa RB, se calculeaza cu plna ctnd tensiunea UE ajunge la UP• ·formula einpirica: Ra,= 10 000/+VYJ. ctnd TUJ-ul se deschide 'i descarca In concluzie, frecventa oscilaWlor la capacitoruJ prin rezistorul Ra,, la oscilatoarele de relaxare cu TUJ-uri hornele caruia se obtine un impuls de depinde de constanta de timp RC 9i amplitudine Uon,· Prooesul se rep eta de stabilitatea ei, pl'ecum 'i de temdupa o perioada de timp ce depinde de peratura dispozitivului. Se recomandi C, R •i '1J, dupa relatia: ca tensiunea de alimentare aa fie cuprinsa tntre 10 'i 30 V. 1 1 . T= -=2,3 RC log--· . f 1-11
+
Cre,terea perioadei de repetitie conduce la valori marl ale rezistorului R §i capacitorului C. V~oarea maxima a rezis~orului R este limitatii de valoarea cu~ntului care trece prin el, curent ce trebl,li.1~ .si fie m~ mare ca . Ip. Astfel, rapor~~ dintr~ tensiunea V 9i R trebuie ea f,ie mai mare dectt Ip ca TUJ-uJ sa se poatii deschide. Valorile lui R sint cuprinse lntre cttiva kO §i cttiva M.O. Capacitoarele de valoare mare sint de tipul electrolitic, care au curenti de fuga de ordinul [p.A]-lor. Pentru a tncarca asemenea capacitoare curentul de lnciircare trebuie sii fie de citeva . ' ori mai mare. Aceasta ar duce la i¥c9orarea lui R. Pentru circuite cu constante de ·iimp de precizie se recoma,nd~ capacitoare cu film plastic, cu poliesteri (C1116% = 2,2 ... IO µ.F). Odata cu ·cre~terPa tempernturii, tensiunea . de · vlrf Up descre§te cu
+
APLICATII CU TUJ
Se 9tie ca tn regim de ourent continuu intensitatea radiatiei luminoase a diodei luminiscente LED este scazutl. Aceasta deoareoe curentul oontinuu prin dioda este de valoare relativ sciizuta. Dacii prin LED va trece un curent pulsatoriu de ctteva ori mai 1Il8.J'.e, se va ob~ine un nivel de emisie luminoasii mai mare. Evident, nu trt;thuie depa,itii valoarea admisibilii a curentului de virf prin· LED. Un asemenea circuit pulsator este prezentat ln figura 12.5. Acest montaj se poate utiliza cu· succes pentru: verificarP,a operativa a TUJ-urilor. Un TUJ bun va produce .activarea ·LED~nlui cu o perioada tn jur de 1 ill (reglabila din potentiometrul de 11\1.Q). Aplicat.ia de ba:r.a a TU J P.Ste cil'cuitul de comanda a tiristorului sau a
..__......_-41----...e+ 1si-
JJQ
1Hn
dianwt.1•111 0 = 0.!i ... 0.0 mm. Al'r.a11ta
Pst.P ne<'Pr.nt· dl.'n~1·c>1·P 1lPformarPa i;P.mi-
sinu11oidf'i flucP.. Ji\ npm·itfa. nrmonirP.Jnr
supl:'rrioRrA, enff" :rilt. 1rrodnre pPrturhfltii fll.tt.l'rnicr tn tlnmnniul undelor 2/12G46' dflsliDl\tE' rndindifuziunii. Snreina trebnfo 118 fie t'f'?.ir.ti\'n (bP.curi, rezist.entc ~ dP. tnur'\lzirP. P.tc.) ~i pentru tiri11torul LEO indicat in sdiP.mil nu poate dP.pa"i un Fig• UU. Ciroui1i pulsator pentru intenslti~ eonsnm de 200 \V. PFmtru puteri mni ~l'l'a radi~tiei Jumi~am~e a I.iEP·i1Jui. mari se utilizenzf1 t.h-istoarc de curenti mni rnari. ttjnculu,i. 'fU J-ul esLe :~op~'.ru. lut.r-un 0 nlt1i aplicRt·ir a TUJ flSt.f' <~ircuit.ul circuit qscj~~tpr 4e rela~11re, ~u pe1·ioade temporizm·f'. Pnuctionttrc>R l'ir·cuii:la. oscilaWlor reglallilii. Prin modHi- tP]or rlr t.empnrizar~ cu TtT J i;o hncarea. perioa,.W!i da rep~ti~e 1~ impuhm- ze:aza pe tnt.1rzir.rf'a tncarcnrii capaciT·ilor se pQ~tr. raglR ungbiuJui do 1:()- tom1ni din Pmit.nr11l TUJ. Cind Ile= manda at. t.jr,~toOl'Uliti. In fignrn 12.1~ =·= [.' ,.. ji,nr;~.i11 ur:i ernit.omlui 11e deAn JH'f'7.ent-am circnif.nJ de eomnmlil it chitln ~j la bc1za-unu npnre un impuJ1-1, tiriflt.nrnlni en <'uplnj direr.t. Impnl!'lu- <·nr" poaLr 1'.omnn1ln poarta unui tirile 11<' pe rezi.Rtorn) d;11tcinmitt1) h~f'i ristor. $i 'ln 1·irc·uitf•le ·prin faptul cl1 curentul wu1fo11mater', :iar seriundarul tn pom-t.fl rlr> tnciircare nl <'3.paCitorului trebuie sl\ tiPi1till'Wuiirbb~i:nen1 achema do cuplnj fie mai mo.N' lledt oure~tul de fuRil 1r y.nia t!l.O,Dmel'lfl&tor. T1111.nsfm-matorul dA nl acr~t.uia "i mai mare dectt curentul impulimri Tr QTO prima.rul ou dtHrn dt> \11'1 Ip pPnt.ru en TU J si'i. poa'!;d Ztort.ul i~trinsec, Jf - eurentul ios pent.w antiparazitart-.a montajvI\l;, de virf; It - est,e curentnl de fugi\ al lnductant~ este realiiata pe o barli de capacitorului n,i;l~urat la te~siuneia f erita cu fiJ -= to~ .. t5 mm, proveniU U 'IJ· Pentru capacitoare de valoq,re dint~o antenii de f eriM. (sparta), cu mai mare (ca 2,2 p.F) stnt rPr.omandRte -F ==" 25 Y, 80... 40 ~i'rc strml'i rlo rupn1 P.mai1ata, c.11 celP. en tantal. lh•cil
al
c,
+
+
+
;F~. t~.G.
Qifcmt de
teqip_9fi~Qre a.lirn~ntat
tn curent continuu,
'iJ = 0,6, Ip= 5 µ,A (2N2646) ~i Ir= =' 1 fl A (tantal) rezulti R < 1,68 M.Q. In figUra 1~.6' prezentlhn ceJ mai Flimplu '~ircuit de temporizare aliment~t ·· tn curent continuu. l\fontajul se a'.limenteaza de la 24 V, dar TU J de la Uz = 15 V. Pentru reglarea tnttrzierii rezisten~a de tnclircare este p-ractic :potet;iometruJ de 500 kO lfoiar. Dupii timpul necesar tnciircarii (Uc= Up), TU J basculeaza ~i impulsul se aplica poriii tiristorului · Th, care se va. desohide ac~ionlnd releuJ. S<:hpma poate fi a.duaa la iero prin tntrerupe-rea pentru !!!curt tirnp a alim~ntlirii. ContacteJe · releului sint Jegat~ tn circuituJ care trebuie tnttrziat.
In aceasta schema capacitoruJ nu Rf' deeee.reii la U0 == 0 prin TUJ, ci la UEB, care poate fl tntre (2 ... 5) V. Ltl .un noti ciclu de temporizttre tntlrzieren va fi difeclta fa•& tnceput a priniei ~ame
Fig. 12.7. Circuit de temporieere alimentat de la retea, cu lntlrziere reglabilll.
·PRACTICA· ELECTBONISTULUI AMA'l'OR
eJectrolitic cu tantal, cu curent de fuga ctt mai redus. HeglRrea tempori28rii tn cele trei game se poate face cu ajutorul poteniiometrului de 100 kO. Circuitul de aciionar.e, format· din tiristorul Tk ~i releu este alimentat din tensiunea nestabiJizata de circa 28 V. lnceput.ul secventei de temporizare se face p1in actfonarea hutonului ,,Start". Prin contactele butonului ,,Start" apiisat 'i contactul de lucru a 8 al reJeului atras, tirist.orul Th va fi scurtcircuitat ~i se va bloca. La eliberarea butonului ,,Start" releu1 cade f}i se desf ac contacteJe a 1 11i a2• Capacitorul de temporizare de 100 µF incepe sii se tncarce, deci tneepe ciclul de temporizare. Dupa trecerea temporiziirii stabile, TU J basculeRza 'i comanda poarta tiristorului Tk · care intra ln conduct.ie. Astfel releu] se at.rage, contactul a 1 scurtcircuiteaza C = ==100 11F, a 2 hlchide circuitul liimpii L 1 - care indici starea INCHIS a circuitului .. C()nt.actul b1 de sface cir~uitul ampii L 2 -·care indict\ st.area DESCHIS a circuitului. Pe durata temporizarii actionarea (nccidentalii) a butonului ,,Start" nu are nic-i un ef ect, R /IJ. .. 110 ·Hn
a 2 fiincl desflleut.. Butonul ,,St.op" proclure oprirea inUnierii, prin comanclnrea portii· tiristorului prin rezistorul de 1,2 k!l. Pozi~ia ultima a comutat.orului J\. exclude temporizarea, astfel circuitul poate fi ac·~ionat de butoanele ,,Start" ~i .,Stop". Un circuit de temporizare de precizie cu durata mare este prezentat tn figura 12.8. Pentru marirea timpului de lntirziere, dupa cum am mai ara.tat, valoarea CQnstantei de timp trebuie sa fie ridicata, iar precizia temporizarii depincle de stnhilitatea grupului RC functie de temperatura. ln sc.hema din figura 12.8 se utilizeaza un. capacit!lr .cµ mylar de .2,2 11F, care are curent de fuga foarte mic. Valoarea rezistorului R se poate mari in aceasta .schema de ctteva sute de ori fata de cea data de formula de mai sus, corespunzatoare circuitului simplu de temporizare. Principiul aplicat in schema prezentata este reducerea de clteira sut.e de ori a curentuJui de vtrf Ip al TU J 1 daca baza-~oi este oomandata cu impulsuri .cu frontu~i descrescat.oare ahrupte, de amplitudine de circa 0,75 V. Aceste impulsuri 41() /NllltJ!
Tit
c
2.2pF
Fig. 12.8. Circuit de tcmrioriuu·o. de 1irecii,ie en tlurata. maro.
PLISVZ
TRANZISTOABE llNIJONC'fllJNE
stnt elaborate de TUJ2 ~i aplicate rului) i:;i TUJ este blorat. La disparitia prii11 nF bazei-doi al TUJ 1• Perinada luminii, fototra'nzistorul se blocheaza, de repetitie a impulsurilor. realizate capacitorul ·din emitorul TU J se tncu TUJ2 trebuie sa fie ctteva procente carca. Cintl Uc _: Up, Tl' J intra fo din timpul de intirziere al circuitului conductie 'i va comanda t.iri11tol'ulo- La cu TUJ1 • In schema prezentata,. pe- ainbele montaje, tn circuitul anodului rioada de repetitie a oscilatii1or date til'istol'ului se conecteazii fie: un releu a de TUJ2 este in jur de 20 ms. cami contacte sint legate intr-un circuit de automatica, fie un a'~er.t.izgr Cu tranzistoare unijonctiune asosonor (sonerie) sau optic (bee). ciate cu fototranzistoare se pot realiza fotorelee sensibile. In figura 12.9 preProprietatea TUI de a bascula la zentiim douii montaje detectoare de tensiunea UP caracterizatd;pPecis, face luminii. Montajul din figura 12.9a, ca acesta sa fie utilizat in scheme de este detector sensibil la prezenta Ju- protectie la sup1·at.ensiune sau'f'irsupra!. minii. Cind fototranzistorul FTz este curent. In figura 12:10 prezentarrr ttl\ ~i eJ.."Jl'US la lumina, se deschide prin rezis- asemenea circuit. intre bcirrteJe ale sursei stabilizat.e 11i ale sarcinii torul de 2,2 M'O 'i permite focarcarea capacitorului de 33 nF. Cind tensiu- se conecteaza montajul cu intrarea nea de pe capacitor ajunge sa fie ·egala 1-1' 'i ie,ire.a 2...:..2•. Realizarea procu Up~ TU J basculeaz.ii §i produce la tec~iei· se fac~ prin deconectarea sarbaza-unu impulsul care va comanda cinii tn cazul apari"f.iei suprasarcinii. Deconectarea se face prfo arderea sipoarta tiristorului. gurant-ei fozibile ·SF, sau desfacerea Pentru· detectarea absentei luminii ' . unui contact de releu, cind intra tn se utilizeazA montajul din figura 12.9,b. conduct.ie tiristornl Tli. · Comanda tirisCtt tlmp f ototranzistorul este iluminat, el este deschis i,i ~imteazii capacitorul toruh.~i se face de catre TU.f 1 in cazul din emitoml TU Tensiunea emit6ru- apariiiei suprat~nsiunii, sau TU 1 2 h1i e11te mica ( UcE.•al a fototranzisto~ pentru supracurent.. TUJ1 are tn emi-
+·
J:
r---c::::::i--...~~~~+2PY
27/rn.
r-----------o+ov 68 Jen
2211
.220
r-~~~;..1-.1\Bz E
JJ
ioG(Th)
· nF
Lo C (TIJ}.
Flz ,
a
b
Fig, 1~.9. Detector de lumina. se11Bibil: a) la prezent-a luminii; b) la ah;;enta lumiuii,
• ·+
2
· l!;rd
.fqrr/r.,ii
i!allli~dl.
2' Fig. Ul,10. CifOUit eleotl'G.UC de proteotie
ter
oap~toMll
lasu~aour~t f}i
de 0,1 p.F ti potentio.. metrul P1 .... tO ·kQ In eerie cu rezis· torul de 2, 7 .K 0, eoneotate tntre ho~ nele ti· -· ale saroinii. Tranzistoarei., · unijooctiune atnt alimentate ou temiune atabilizati de . 12 V, proveniti de Ja stabilizatorul (reductoJ1) cu Jtioda Zener PLUZ .,i rezistorul de h~hi.st de 270 a. In acute ooruiitii, f,em1iu.mea de vlrf Up eate constant!\. lltt•:A •e delectea1A sursa stabili1atii lfi teA•i~..wa de I" .b~Pne1e sale orette, tensiunea d~n eµii~r a TUl1 ajunge ~ fi~ eg~l~. cu (!fl 9i se produce ba.sculareA.. Pe po~ tiristorului legata la baza-unu (a ambelor TUJ) apare impulsul pozitiv de comanda, tiristorliJ Th ihtrl ln conduc\je lfi prin curentul miµoe ·.pe care-I f3ctiJduce dii:1truge fuzibiJul 8F. Cu ajutorul poten~iometrului P1 se sta.bile9te pragul de ac~ionare al pl'Ot~cpei la. supratensiune. Tensiuq_43a'. «te emitor af f!UJ 9 este suxga cii~rlf de t.ensiune de pe rezi1to111ll de (j,47 .a, tn sel'ie cu ear• cina, 'i cea de pe cursorul potentiom.etrului Pz. Pentru eurent nominal (normal), t.ensiunea de emitor, regJata cu Pa1 ~t.e Dtai wioa ca U,., TU I 9
+
suprlltensiune en TUJ fJi tiristor.
fiimJ. blooat.. Clnd aparfl supracurentul tn sarcbiii, tensiunea de pe 0,47 0 ore1tte 'i astfel se poate tndeplini condilia 011 UE = UP fJi 'JIU I 2 basouleuii. fo felul acesta, tiristOl'Ul eitte eom•n· dat le aparitia supraourMl'tulµi. Pra.. gurile. de aetionare se pot reg) a cu o preeizie f oarte buna. In prezent, In tara noastrii se produe traniililtoare unijonctiune la C.C.S.J, T.S. ~i I.P.R.S.-Baneasa. Aleger~ tip1dui TU J este f1mciie de circuitul unde Vil fi milizat. Pentru circuitele de co~ mu.ndl se aleg TU J cu tensiunea de impule de vtff a bazei µnu Uoa, ti /~ vlrf mare; asemenea tipuri sint: 2Na479, 2N34BO, 2N~, 2N3454. La circuitele de tem.,orisa11e, cure11,tul de vtrf Ip trehuie sA fie cit mai mic. De asemenea. ~i ourentul rezidual de ~mi tor I EB. trebuie sa fie mic, adica impedant-a de int.fare a Pmitorului inainte de basculare ( u0 < up) ea fie cit IQlri mare. Utmato&.Pele tipuri de TU J se recom~liidl pentru circuite de temporizare: ROSHC, 2N1671C, 2N2646, 2N2647, 2N4947, 2N4949 etc. Se produc ~i tranzistoare unijonctiune complementare, ad.lei cu joncti-
'fRANZl8TOABE UNIJONC,J'IUNB
unile cu polaritnte opusa f atu de cele 1liscutate ptna aici. Pentru exemplificare tipurile D5K1. ~i D5K2 (GPnPral Electric). ·
In uneJe aplicatii apare utiUl polrib1Jitatea modifici'irii tensiunii de vtrf Up a TU J. Un dispozit.iv care riispunrle ncest.ei cerin1e este tranzistoru] unijonc~iune programabil, TU JP. Acest dispozitiv este asemliniitor cu un tiristor de putere mi.ell en a.nod, catn.d ~i pORl'tA. Daefi dn un divizol' Pf.l~ist.iv Rh R9 se Rtabile~te ten9iuttP.a portji, ntunni implicit se va-,nael'!'ama ~i t.ensiuned/P·
• 1 .. , ..
·Ill
Aaelllenea COlllJ)QIUmte se .. qtUiir.n~f! tn cjrcqi~ de tnttl'~Qfe, tiseU11tet1.ffl cfo relaxnre, de comandii etc. Fiind compope1t'e riar tpt.11-.ite n1.1 Je vnm tr1tt.n
tn- ateaatl cute. Am pre~il\t nici ap.ijc;niiilr mni simple ale TUJ, aria ut.ilizlirii lor fiind mult mai IU@l~ De Memenen, am CQD• siderat circuitele prPze.ntate ca c'ele mai utile contruct.orului amat.or. AYem speranta cii aceste ctti'Wa f!Xempla vm· ,,de.clan~a" intr.rPsnJ citit.orului P""' ru a aproft1nda l'lpllclltiiJe TUJ tn difflrjte cil'ouite.
Capitolul 13
DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE fiz. GIIEORGilE BALUTl fiz. MIBCEA NEGBEANU INTRODUCERE In functionarea dispozitivelor optoelectroniee semieonductoare rolul esen~iaJ revine luminii. Aeeste dispozitive au propriet.atea dP a \.ransforma un semnal luminos lntr-unuJ electric (dispozitive fotosent1ihile) eau de a emite lumina atunci ctnd sfnt parcurse de un curent eleotrir (dispozitive emisive). Dace se realizeazfl un ansamblu format dintr-un dispozitiv emisiv 'i unuJ fotosensibil se ob~ine un cuplor optic. Performant.ele dispozitivelor fotosensibi)P (N1lula fotovoltaicli, fotodioda. fotolritnzistoruJ) dPpi nd at ft de intensit1ttsa luminii, cit ~i df' hmgimP.a ei de undA Deoarece spectreli> rfp Pmi· sie diferA de la o sursa la alta. atu nci clnd se i ndica valori)e parametrilor optne)ectrici ai acestor dispozitive trebuie sa se specifice attt condiiiiJe pe care trebuie sa le lndP-plineasca sursa, cit ~i valoarea ilumjnarii produsa de aceasta pe suprafata fotosensibila a fotodetect.orului. Indicaren doar a valorii 1Juminarii este insuficientii pentru a putea compara perfnrmanieie dispo· iitivelor fotosensibile. Sa dam un exemplu. Curentul furniznt de o ccJulii rotovoltuicR va fi mai mic la o anumita
iluminare datorata luminii solare dectt Ia o iluminare egala produsa de un bee cu incandescenta. Aceasta deoarece maxi.mu] de emisie spectrala a soarelui est-e tn regiunea verde a spectrului vizibil, iar oel corespunzator becuJui cu incandescents - tn infraro~u. Deoarece tn def inirea parametrilor optoelectrici ai tuturor dispozitivelor optoelectronioe intervin marimi fizice ~i unitAti de masuril ce earacterizeaza lumina (primita sau emisa) ~ dat(}rita faptuJui eii acestea stnt muJt mai putin cunoscute dectt marimile electrice este utiJ sa facem ctteva precizilri In acest sens. 0 sursa de lumina este vizibi18 pentru ochiul uman dace radiapile electromagnetioe produse d-e ea ee sit.ueaza aproxi mativ tn domeniul 0.40 µm (violet) ~i 0,75 µm (ro~u). Dace lungimile de unda emise stnt mai mari de 0. 75 µm se spune ca sursa emite In infraro~u, ea fiind invizibila. Dintre mil.rimile fizice ce caracterizeazil lumina vizibilil, anumite marimi fotometrice, cele mai importante sint fluxu] luminos (v), iluminarea (Ev) ~i intensitatea luminoasa (Iv). FJuxul luminos reprezinta puteren luminoasa totalii cmisil de o sursa. El este functie de capacitatea ochiului
~13
DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE
omene8c di' a pl'rcepP un flux energt->t.ir.. 1'nitntea de milsurO. in sistemul intPrnntional este lumenul (Jm). lluminarea reprezinta dens it at ea flnxului luminos la o anumita di~tan\ii fn'a de sursa de lumh1i1. A<~easfii rnlu·iInP caracterizeazi'\ supraf<•\1'le iluminate, fiind Pgala cu raporlul dintre i'luxul luminos ~i valoA.rea nriei 1i:c m:1ri mi rarliometricf'.
Jradian\:=t se define~te ca raport intre _ fluxul radiant ~i aria supraff.if~irect'p· toare. Unitatea de mfisurii este watti.~l pP metru pi'itrat [\V/m 2]. · · IntensitRten rndianl.a rPprezintii rnpo1·t ul dint fluxul rndiant total al s111·st>i ~i 1111ghiul Hnlid in cm·p acenstn. ernite. So mai,;otu•u 1n wa~i pe steradinn [\V/sr].
rP
Dispozitivele optoeleC"tronice au o gamc"1 fnRrte li.u·gii dP aplicaiii. Ele vor
fi mention1t1 i> pe se11rt in cele cl' urnwazii. iRI' constructorilnr arnn~ori ·Ji se pn1pt1 ne rcnlizarea unor monta.ie elecLronicc care ut.ilizeazli. . asemenea dispozitive. Pentru o reu~itii depJina cititorul trebuie sf1 parcurgii. c:u ~ten\ie ~i infm·ma~iile preliminnre dei;pre d-iij• pozitivele optoeleetrQnice care . intra in schemele respective.
CEI.CL_\ FOTOVOLT..UC;(
Urmiitoarelt.' miirimi racliometrice reprezinta e1.·hi,Talentul mihimilor totomnlriee dt>finite antnior: fl11~11l rn
Celula fot.ovoltaicn este un disprn:it.iY optoelPctronic care se 11lilizeaza Uu·~ lensiune a.pliealil din exterior, ea. gl'nerind o tensiune f'lectriea ahinci eind snprafata f'st.e iluminA.l:'i. Tensiunea ee poat fl l'i mi1smat.il lA. borne le unei cPlule fotovoltaice iluminnle at\mci c!nd aeeastn nu este conect1ttii intr-un cir·1·uit. pnal"l11 numele de tenftjune de 1·ir1·uit dt>schis ( V0 c). Curentul ef.I ~11•1)b11t" t.rrminult!le dispozili,·uJui in limpul scnrt.circuitarii lor se nume~te 1~111·fl11t. de scmtcirL·uit (/ sc).
Fluxul radiant reprrzint.a p11te1·pn mtlianla totaJii emis<1 de n sur!>i'i dP rnu · di:• .. masura este wa.ttuJ [\\}
C.111·rntnl de scurtcircuit al oricarei f'f•lu!P fnl ornll.niee varinzi'i liniar cu ilumi11m·Pn (JW 11n donwniu foa.rte mare Ut' \'a]ori al.l' a.cesteia), in .limp ce. ten.
..
.
- .. .fl.lACTICA" m.BCTBONlllTUL UI A.MATOR
*-~$) .. ·I. :w. .
~~-
ea o
w
I·
20
.I
l
~
Ul
~[ff lf
~
/Ill IJI/
~
...~ ]" lJ 8Dl.12
lTlf
RPl 511
a
ti
Fig. 18.1. a) Tipuri de ceJuJA fotovolt.aioe cu siliciu; h) simbolul ce.lulri folovoltnir.<'.
siunea de cinuit deschie are o varia~ie roarte pronun\atl la iluminari mici, ohservtlllllu•se apoi o tendinia de satu1'aff (fig. i3.2). Cu- ctt aria unei celule f otovoltaice este mai mare, eu atlt valoarea Jui lsc este mai mare (dependen~a este liniarl), valoarea Iui Voe fiind independentii de' marimea ariei fotosensibi}e. Valorile Iui Voc ti I sc depjnd tn mod dif erit de tem;peraturii: cretterea temperaturii are ca efect mictorarea
valorii tensiunii de circuit. deschis ~ miirirea valorii curentului de scurt.cit'cuit. In cazul celulelor fotovoltaicf' cu siliciu, sclderea lui Voe se face cu apl'Q~mativ 2,5 'l$lV/grad, iar cre~terea lui lsc este de apro~mat.iv 0.15%1 grad. Daca la bornele unei celule ·rotovolta.ice aflata la o iluminare constanta se conecteazii un rezietor (fig.13.3,a), prin el va trece un anumit curent J 1, iar ciiderea de tensiune pe aceaeta va fi V1 = 11 • R. Depend~J\ta c"U.l'entului
~ISi ~120
~HQ
~
~II
~ 'l:. 31
"
/llJ
Ill 6N IN
'""°
0
~---'--__J'----'---'-----1..--·
HI
4111 616 601 lllH
/lumi11ttreo f,, Ix Q b Fig. 13.2. a) Dependenta de iluminare a fototensiunii unei ceJuJe fotovoltaicecu siliciu; h) dependent& de iIUDlinare a fotocurentului generat de celula rotovoltaicil f.WL 12. llvm18a~11 ~.. Ix
I
lsr:t------.... 1,
·11
Fig. 0.3.3.
a
e.J Cl1cqlt
b
slnipJu. cu eeluli!. fotnvottair.1'1: b) r.arncterlstlrll rt1rent-tP.nsh1ne pBllti't.l·:ti celulA fotoyoJt~lcA.
·
!ltrabnf.e re,.ij~\Qrul in funclil' dr tnnsi unea Jn bornefo i;a]P e!lfl' prrzf'n t nI :1 ift fifj. ~3;b. Observiim ca unui CUl'i'lOt 11 ~i unei olderi de tensiune f!1 le Yll Mrespunde un singm· punct (M) p~ <'ftl'&Cterist.ioft 1 •i ca R == ,ll 1 = ~ tgae. Prin urmare alegerea pullt!tU· Jul· de funo~ionate de.fine,te 1n mod unio valoarea rezistorului ce trebuie f olosit. Atunci ctnd darim Rn utilizam ·t'U• rel\tul debitat de o ce'luhl va. trebui sd folosim retistoal'e de sarclnl mfoi, iar ·dae& ·'P'ftTainet\out ·impo1tant e"te t.en· siunea - l'Historul de snr.eina va tre. bni sO. alb~ o ''aloare mare. ln ao.r.st contAxt notiunile ,,mare" ~i ,,mfo" stnt. rf.'tot.frfl, valorUe respective depin:r.inu de tipul cf>lulei fotovoltaice utilizate ~i de iluminare. 0 celull\ f otovolt.aici'i functionenzl'i in rl'a-im de scmt.circuit daci.'i punctul d
v
r·egim de !:eurt.f·ir1•11it ntuufli dud jiu· 1nimucn 11up1·,1l'r.t Plor t'nt10:1.-n!-:.ibilt1 ~flt~ de 1 Jd:x vo1· l'i Vig. i:U1): 250 mV. -·,, ·J"~ l R l __ -·- .. • •, ..i..• ~
n
O.OS m.\
v
Aa'ENTlEl - curentul maxim P'' c:arP-1 ponti> furnizn 0 celnla fotovnltnioi\ lfl n ilu· minnre datil e~t e curent ul de 111curt· circuit; ~mA
4;$ l[mV Fig. 1:v•. Carae.teristir.i curant-t11mi1111i: pep.. tru celU;lele £1,1tovoltaice R
218
PRACT.ICA ELECTltONl$TULUt"AMATOR
- tenshmea ma~ma pe care o poate genera o celula fotovoltaica la o iluminare data este tenshmea de circuit deschis; - tensiunea de circuit deschis nu trebuie confundata cu tensiunea electromotoare a unei pile galvanice sau cu tensiunea continua furnizatii. de un alimentator; - curentul ce va trece printr-un rezistor plasat la bornele celulei f otovoltaice nu se calculeaza tmpar~ind pe Voe la R; - dacii nu dispunem de caracteristica 1- V a celulei fotovoltaice utilizate, punr.tul de funotionare se alege prin tncerciiri : - la o iluminnre data vom folosi diverse rezistoare ptna cind caderea de tensiune are valoa.rea necesara; - se va mentine rezistorul in circuit fii vom varia iluminarea celulei p1na la obtinerea tensiunii dorite. ValoarAa curentului de scurtcircuit debital de o celulii fotovoltaica depinde de lungimeadeundii (culoarea) luminii inr.idente pe suprafata fotosensibila. LuarPa In consideratie a acestei dependentP BP race prin intermediul sensibilitatii i;pPctrale relative carese define~te ca raport intre valoarea curentului cle scurtcircuit la o anumita lungime de undA ti valoarea maxima n acestuia in condiiiile in care densitatea. flnxului energetic pe suprafat-a cclulei este acela~i pe tot domeniul lungimilor de und~ considerate. In fig. 1.3.5 observam ca o celuHt fotovoltaicii cu siliciu are raspunsul maxim In infrarnf}u. dispnmn1J 1n luminn verde
O
400
GOO
800
Lf/ngimet1
!(JO(}
1200
tit: vn
Fig. 13.5. Sensibilitatea spectrala. a unei celule fotovoltaice cu siliciu.
(la 0,55 !LID) fiind aproximativ juma· tate din raspunsul maxim. Atunci cind se utilizeaza pulsuri de Iumina este important ea CUilOa,tem timpul in care curenLul dehitat cre§te de la valoarea zero (corespunzatoare absentei luminii) la o anumita vaJoare, precum l}i timpul in care curentul ajuns la valoarea maxima scade (dupa lntreruperea pulsului luminos) p1na la o vaJoare mai micii. Aceste intervale temporale poarta numele de timpi de raspuns sau de comutaiie. Intervalul temporal dintre momentul e.pliciirii pulsului deluminii (t1) lji momentul (t2) Ia care curentul de scurtcircuit atinge 90% din valoarea sa maxima poarta numele de ti mp de cre§tere (tr) (fig. 13.6). Timpul scurs tntre momentul intreruperii ilurniniirii (t3 ), cind I sc avea. va.loarea maxima ~i momentul (t 4) cind curentu] de scurtcircuit sea.de la 10% din acea.sta valoa.re se nuine~e timp de sciidere (tr). In g~neral, pent.ru ·o cc]ula Coto\·oltuic~ data, tr = valorile lor riind de ordinul zecilor de microsecuncle.
t,,
21'1
Dl$POZITIVE OPTOELECTJtONICE
Fimpvl f
..
t
Fig. 13.6. Definirea timpilor de rAspuns pentru dispozitivele optoelectronice fotosensibile.
Cele m&ii., utilizate celule foto-yoltaice &int cele realizate pe siliciu, ele a,vind avautajul stahilitiitii mar.i in timp a yaJorilor parametrilor optoelectrici. Aplicatiile celulelor fotovolta.ice fo· losesc proprietatea. acestora de a genera o tensiune eJectrica (-§i un curent-daca circuitul este inchis) sub act-iunea lumiaji. In domeniul a.utomatizarilor ee pot proiecta scheme cu un mare grad de sigura.n~ii in functi-0nare folosind ceJule fotovoltaioe, de pilda pentru supraveghetoarele de flacara care opresc automat gazuJ la un arzator dacil flacara s-a stins dintr-un mo.Liv oareca.re. La oricare alt folodetector, un defect al dispozitivului sa.u firC'lnr sail' de conexi1111e poa.te lnsemna fie 1ntreruperen., fie scurtcircuitarea circuitului de intra.re al montajului de automatizare. Aceasta situutie JJU · poate. fi nneori distinsa de o func~iomrre norn11tUi. lnsa la, o cclula fotovoltaica func~io. narea normala tnseamni'i debitarea unei tensiuni 'i orice defect duce la anularea aces1ieia, fenomen care este sesizat de
montaj ca o disparit,ie a luminii,. deci ca o anomalie. ln schemele simple de exponometre fotografice slnt preferate celulele fotovoltaioe, deoarece nu necesita pile pentru alimentare. Semnalul electric generat de celula este masurat de un jnstrument ott mai sensibil. Variatia tensiunii funo~ie de iluminare nefiind liniara, este u,u11ata etalonarea aparatului direct tn indici de expunere, care vor fi aproximativ echidistan•i pe scalli de'i trecerea. de la unul la· altul tnsea.mna o va.riatie de doua ori a intensitaW luminii. ln alte situatii celula fotovoJtafoa se utilizeaza ca traductor datoritli add fotosensibile mari tn compara\ie cu alte dispozitive. Un ~;ir de celule plasate Unga o buclli de bimda n111~ne tica ori perforate sau fl e fi Im sesizeaza farii contact memrnic mi1ri mea acestei bucle tn aparatele care folosesc asemenea benzi. Citirea pistei senorc a fi]mP)or cin~ matografice, atunCi cind ca f'Ste lnregistratii optic pe marginea !or, se> face tot cu ceJulc fotovolta.iee. 0 f antii Iuminoasa fourte fine, dupa ce este f ocalizatii pe pista sonora de pe film, ajunge pe supra.fat.a fotosensibila a coh1lei. Semna.lul electric nl acesteia vari.azii ln ritmul ~i cu amplitudinea irnpuse de zone]e cu transparenta difew rita ce defileazi:i printre fanta ~i celula. 0 nlta aplicat,ic o constituie rotodetect.ia unui obiect luminos. Din celule fotovoltaice amplasate foarte aproape una fa.ta de nlta se realizeazi o ,,matrice" de patru sau mai multe elemente fotoscnsibile. Pe aceasta ma·
•
PBACTWA BLBeTBONUTULm ADIATOB
trioe se p1oiecteaza imaginea. obieotului luminos pe care dorim sl..I urmarin1. Cu ajutorul unor cirouite electronice adeo\rate se compara semnalele electrice ale diverselor celule \Ii ae trage o oonebartie privind di1.1ectia !Ji ma1imea depluirii imaginii f a.tl de ceotrul matilioii. Implicit se pot lua decizii pentru reorientarea oorespunzatoare a semorului. De oemplu, ae pot ori•ata. aut.omat oglinzila sau p.a.nourile unei centrale aolare, astfel 1no1t 1a primeasci cu maximi efioien~l radiat;ia. Sau, lnti'•O i111tala~ie .lhid.a'lii de oat.re f &S• ciculul unui laser, se pot lace corectii a\ltomate ale drumului in func~ie de abaterile a•ate de matricea f otoeensibili. Sa lncheiem cu o aplicatie de oea mai mare importantii a celulelor fotovoltaice. Este vorba de oonvereia diret:tt'i a ene1·giei radia~iei solare in energie e.lectr·icii. Se deschid astfel perspective atragi.itoare pentru alimentarea unor consume.tori independenti fata de re~elele de energie electrica. Cu celule mici, a ciiro1• supl'afata totalii este de 01·dinul centimet1·ilor plltrati, se alimentead. aparate cu un consum foarte redus, cum sint ceasurile ~i calculatoarele electronice ori radioreceptou.rele miniatura. Module de celule avind sup1·at'ete de ordinul metriJor piitra~i alimenteaza balize radio sau luminoase, relee de televiziune de put&re mioo; sta~ii de radiocomunicatii sau gospodarii individuale in loout·ile tndepilrtate de reteaua energetica. Asigurarea enetgiei peritru sateJit.i ~i statii spa~iale se faoe - alaturi de gene1·a· toareJe nucleate - tot cu celule f Oto-
voltaice. In majoritatea cuw·ilor mentionate bateriile de celule slnt cuplate cu acwnulatoare tampon cal'e asigura continuitatea funct.ionilrii instalatiilor in situatia lipsei temporare a radiatiei solare. Prinoipala. limitare in calea utilizarii pe scara la1·ga a acestor surse o constituie pretul de cost ~i de aceea cercetlrile sint indrepta.te spre reducerea. lui.
Exponometl'tl cu celuli totovoltaiei Un expeno:metru sensibil pentru masurarea iluminarii este prezentat in schema· din figura 13.7. Un montaj diferential cu doul tra~istoare amplificli semnalul electric generat de 0 oeluli fotovoltaicl ce .rrilli04te lumina refletitlttl de supra.fata a carei ilutninare se ml1oarl. Initial, cu celula acoperitii de un capa.o perfect opac, se face echilibrarea montajului, prin rotirea cursorului potentiomett·ului pina cc se obtine indicatia ,,zero" a instrumentului coneotat tntre coleotoa1·e. Apoi se tndeparteezil. oapa
av...+
+
Fig. la.7. Expoilometr·u cu celulA fotovoltaicll.
mina naturala §i pentru becuri cu inca,ndescen~a,
datorita sensibilita~ii excesive a celulei cu siliciu la ro§u. Dacii. este posibil se va compensa aceastii proprietate prin aplicarea unui filtru albastru pe celula. Dael iluminarea cref}te, .la un moment dat a.cul instmmentului va ajunge la capatul superiQr al scalei. Este posibila extinderea domeniului de misura pentm vaJori mai mari ale iluminiU.ii daca atenuam lumina prin aplicarea pe celulii a unui filtru neutru (gri) cu- o asemenea densitate optica inctt sii aduca a.cul indicator spre zero. Filtrul se poate conf ec~iona dintr-o buca-tii de film alb-negt'll expus lji developat. Prin probe cu diverse expu• neri se va giisi o densitate convenabili pentru realizarea condi~iei d~ ma.i sus. A.limentator eu eelule lotovoltaice
In fig. 13.8 este data sohema unui alhnentatot' &Olar cu celule fotovoltaioe. Un hlltDir de n oeltJle legate in aerie debitelhll o tensiu:ne de (Ot4 11) V atunci ctnd stnt Uuminate de soare, alimentind un consuinator de mica putere ~i tnciircind shnultan acumulatorul B. Dioda din citcuit previne descarcarea acumulatorului prin celule
0
IN4111JI
.,__........___a...l•l•...+------e ~~~-~·:U11nwmalor
8
-
.
l'is. 111.s. Alimeatator solar.
. +
atunci cind iluminarea este insuficienta pentru ca_ a:oestea sii genereze 0 tensiune oel pu~in egala cu a bateri~i B. Consumatorul poate fi un ceas eleotric sau electronic, un radiorecepto1• portabil, niljte becuri de tensiune fi putere redu.sii etc. Corespu~iitor tensiunii nODlinale a consumatorului se alege tensiunea bateriei de acumula· toare, iar tn- func~ie de curentul oonaumatorului se stabileijte capaoitatea bateriii. Se pot f olosi elemente de aca-mulator miniatura tip paatili au cilindrice. Numirul oelulelor se alege astfel inctt tensiunea totali generati si fie ou 2-3 V mai mare deoit tensiunea bateriei, surplus neoesar e.ooperirii oi· derii de tensiune pe diodi ti pentru ca un curent important si ciroule dinspre celule spre acumulatw (ourent de 1nciircare). Deoareoe alitnentatorul nu are p1·0tec~ie la supratnolrcare sau descaroare uoesiva, se va tJne o evidentA a oreJor de lnolrcare fi descaroare. Aoeste fenomene au loc la curentii I• fi respeeti'Y I 11 care se miaoar4 experimental dupi cum urmeazil. I, se det.e~ ou. intreruptorul K deaohis fi. oellJdele e.xpuse la soare, interoa.Hnd.. &m, miliampermetru in punetuJ A. Cµrent.ul de descarcare Id ae masoarj In punetul E, ou uelulele la lntuaerio fi K lnuhis. 0 inoiroare compJeti se f aoe dupa un nu:m8r N, de ore:
c
N, =-1,4 Ii unde C este capaoitatea acumulatorului (in mAh), iar Ii este e:x:prinlat ~
mA..
PRACTICA ELECTRONISTUI,Ul AMATOlt
220 --· ..
~.f".7
A®K
A8K
lll
!l l . l.t:i
la
t-...-
~
~
ROL2!
RIJ/22
Fig~ 13.9.
a)
a
Anotl fitJLOZI
b
Tipuri de fototliodt:; b) simbolul fotodiodei.
Odata · incarcat acumulaLorul, este permisa descarcarea sa, sub curentul lct,.timp de Ncl 01·e:
c
Nd=-·
Id
Bste:p0BihiJa
~i
functionarea tampon a- 40WmilatoruJui, deci eu K iuchis tri 'timp ce celuJele debiteaza energiP.. Et'ectul · total este o 1nciircare sub curentul l;-ld Claca I; >Id, situ o desciircare sub curentul redus Ia-lh in situatia cind 1 d > Ii . . In sfir~it, sa precizam CH Se pot folosi ill'ice tipuri
serie de celule, fenomen care se petrece
FOTODIODA Conceputa pentru a raspunde la pulsuri Juminoase rapide, fotodioda functioneaza i11 polarizare iuversii. Capsula p1·ezinLa o zunu transpurentii, pe11lru piit.runderea luminii, sub forma unei ferest1·e pJann (HOL 22, ll.OL 2[1) sau a uuci JeuLile (HOL 21, ROL 0~1). In figura 13.10 se indica mudul in care o futodioda trebuie montatu
+
A
'Fig. 1:.uo. Cirr·11it i;implu cu fotudiuda.
DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE
tntr-un circuit. Semnalul se culoge tntre punctul A §i masa. Prezcuta rezistorului R este neaparat necesarii pentru limitarea curentului. Caracteristica curent-tensiune a. unei fotodiode ln absen~a. ilµminlirii (curba l din fig. 13.11) este identicii cu cea a unei diode obi,nuite, ourentul invers. numindu-se tn acest caz curent de tntwieric (JD>· Functiontnd in polarizare inverse, eurbele caracteristioe pentru f otodioda slnt oele din oadra.nul III (fig. 13.11).
©.
,,.
• !IJIJ
--: 1/6.
-ll3
.E=O
tlrlx 2klx . 31rllt Fig. 13.11 •. , c;aracteristici
·ilJIJ curentrtensiune
pentru flltodioda ROL 21 la diferit.e nivele de ·iJumiuare.
'
Curcntul invers la iluminare poarti nuroele de curent de iluminare (/ .1..) 'i are valori mult mai mari decit curentul de intuneric. De exempJu, tn cazul fotodiodei ROL 21 curentuJ de ln· tuneric elite mai mic de 20 nA, iar curentul de iluminare are valori mai mari de 30 µ.A la o iluminare de 1 kJ:x ln cazul 'aplicarii unei tensiuni inverse de 50 V. Curentul de iluminare este pro~ poJ1.ional ou fluxul luminos incident pe suprafata fotosensibila, fiind indepen• dent de valoarea tensi unii inverse ptnil ln apropierea tensiunii de strapungere.
Regiun.ea din cndranul IV a caraotel'ist.icii I - Jl rcprezintU functionarea fotodiodei in regim de celula fotovoltaica - faru tensiune aplicata din exterior. 0 fotodiodii poate fi deci folositii fi ca oelul!l fotovoltaicii, o asemenea utilizare nefiind lnsii indicatii datorita curent-ilor mici furnizati. Atunci ctnd .fotodiodei i sc aplica o polarizare inversa dreaptn de sarcina se ohtine prin unil'ea punctului de pe axa tensiunilor corespunzat.or tcnsiunii Ya aplicate cu punctul de pe axa curentilor corespunzator vulorii ..; Val !Ra, R 11 fiind valoarea rezii;toruJui legat in serie ~u dispozitivul (rig. I3.12). Punctul de funct.ionarc P H! t~fl& la inte1·seciia di-~plei de 1:>arcinu i.;u l'<~rai; tei·isticfl diu cadranul J IJ co1·e.spum:ci· toarc nivelului tlc iluminaru lu. cm·e i:;e luc1·eaza. In cazul in care fotodioda este totu~i utilizata ca cehtla fotovolti,llcii, punctul de functiona.re (P' din fig. 13.1~) s.e afla I.a intersectia curbei din. cadrnnuJ IV, corespunzutoare nivelului de ilu· minare la care se lucreaza, cu o d1·eaptii ce treoe prin orighie ~i face cu axa. curcntilor un unglii a ci.lrui tangentii este egulii cu valoareu. r_ezi.stol'ului de sai·cina plasat la. bornele disnoz1~ tivului. I
v
.@ Fig. 13.12. Dreapta de sarcinl pentru o fotodiodA.
-
--------------:P;;K-;;ACT1Qi\ !tFilmt8tPLtll .tUIA:rrui Timpii de rispuns ai f otodiodelor se definesc in acela"i mod cia tn cazul celulei fotovoltaice. Valorile lor sint de 01•dinul sutei de nanosecunde in cazul fotodiodelor obi§nuite (ROL 21, ROL 02i) 9i de ordinul nanosecundelor in cazul fotodiodeJor PIN (ROL 25). De t·etinut ca, pe aceea9i rezisten~a de sa;·oina tirnpii de rlspuna ai un&i fotodiode depind de valoarea tensiunii im·erse aplicate: la tensiuni inverse mari vor corespunde timpi de ri'ispuns mai mici. Sensibilita.tea speottalii a fotodiodelor ou silioiu are ao~ea9i alura oa a celulelor f otovoltaioe cu silioiu (fig 13.5). O caraoteristica foarte itnportimta ·a fotodiodei, de ca1•e trebuie si'i tinem seama In aplicat}i, este oaracteristica
ATENTTEt
- nu monta~i fotodioekt. k~ oir(}uit fii1·a rezisten~a de sarcina" inseriata; - tensiunea invorsa aplicata din exLel'ior nu trebuie sii depii§eascii valoal'ea tensiunii de sti·apungere; in caz cont.l'ar f otodioda se distl'Uge; - 0t•ienta\i f otodioda ln mod cut·c1:1punzator f ata de sursa de luminil; - evitaii (P.e cit este posibiJ) utllizarca 1.otodiodelor ca celule fotovoltaice. A.pli
-·--·r-ca=m:sm
noasa cre~te datorita spotului electronic ce a ajuns in acel loc. Senmalul electrie al fotndiodei este amplificat ~i un cil'cuit :special determina 1Jt~rge1•ea eau adi.iugares unor elemente (puncte) de imagine ln memoria oalculatorU.Jui, exact In locul tlorit. In aparatele fotografi~e moderne fotodiodele cu eiliciu, preve~lite cu filtre optice de coreciie; mii.soara lu· mina inoidentil pe film tn vederea stabilirii expunerii 001•eote. Uneori opera'f;ia se faoe obiar In timpul expunerii l}i chi&!' daca ee lucreaza cu bJitzu•'i al olror impuls luminos poate dura numai 1150 000 s. Tehnioa televiziunii folosel}te principiul de lucru al fotodiodei semiconduotoare in unele tipuri de came1•e TV. Elementul fotosensibil al lor il constituie o matrice de oiteva sute de mii de fotodiode alaturate pe o supra· faia de ci~iva centimetri patra~i. Pe aceasta se proiecteaza imaginea opticii televizata, iar fieoare element al matricii da un semnal electric proportional cu iluminarea primitii. "Citirea"
1101.21
S'flkn
.•
semnalelor se faoe cu un fasofou.1 electronic care baleiazii linie dupi linie tntreaga iDAtrice. In tehnica modern&. fbtodiodele rapids tti glsesc 1ll'.l domeniu \tast de aplicare ·ca detector In colD.unfoatiile optice. Un la.ser modulat poduce impulsuri lutninoase cu ftoecventi rid1oatl1. Ele se transmit prin aer sau prin fibre optice ptna la receptotul care, cu ajutorul unei fotodiode rapide reconstituie semnalul electric oe oon~ine infor-ma~ia. li1 acest f el se pot t~anl!lrnitt> ou mare viteza li}i fiira perturbatii eleott'ioe date tnt1•e caloulatoare, imagini tv etc.
Belen fotoeleotric Un montaj de tip releu fotoelectric, cu doua stiiri stahile tntre care comutii atunoi ohid rii'velul de ilttWliilare treee de un anumit prag este prezentat tn figura 13.14. El folose$te ·ca traductor o f otodiodii. Ctnd este ilulliinatli, cu~ rentul sau invere crette 'i T1 intra hi conduciie. Tensiunea pe col.ectorul sau - 'i deci pe baza Jui T 2 - ~ca.de
IS kn.
+
Ill kn
~IV
15 kn
r,
BC'llJI
Fig. 141.16, Releu fotoelaotrio cu foto4iedA.
R, R;~70n
IM astfel ca T11 ,sQ blocheaza• .Ts §i 7'a alcatuiesc. un trigger Schmitt, circuit basculant in care -: datorita reac~iei prin rezistorul comun de emitor c~Je douii tranzistoare au in orice moment st.8.1'.i complement.are. iar basculnrea f:ie face b1•ui;c chiar dacii semnalul de intrure \·ariazii Jent. Deci T3 con~uce, T 4 esLe ~i el deschi1:1 iar releul Re esle anclan~at. La mic~orarea luminii pe fotodioda sub un anumit pl'ag, cuJ'entul sau invers scade, T1 incepe sa se blocheze ~i toate celelalte tranzistoa1•e t,i schimbii brusc star~a de cpn~uc~ie; releuJ decJan~eazii. ConLactele sale - nefigurato in dt~sen pot sa act.ioneze un numiirittnr eft'4.'·1romagnetic, o alarma sonorii sau opticii §.a. l\fontajul poate fi folm1it pentru numararea uno11 obiQcte p~ bandn. rulantii sau sem.n~izarea.trecerii ·unei persoane prin zona :unei .~ba.r.ier'3 de Jumina". Este denumit astfel un f ascicul con,. cen~rat de lumina. crent cu ajutorul unui bee ~i al unui sistem optic. L n asemenea ,,proiector" pouLe uLili:1..u o oglin
PRACTICA ELEcTRoJQSTUJ,UI AMATOR
tntuneric so regleazii pozitia becului pina cc, pe un ecran alb situat in f ata fotodiodei, se observii o pata luminoasii ci~ mai concontrati1. Pentru a nu fi infJuen~atii prea muJt do . lumina. amhiant.ii, fotodioda . se introduce tnt.r-un tub negru ou di1lmelruJ de circa 4 mm 11i Jungimea de 3-4 cm, provenit de exemplu de la o carioca uzata. Aranjamentul pracLic pentru o bariera de lumina este dut in f igura 1.3.16. Qrice obiect opac ce trace prin spa}iul dintre proiector ~i eJementul fotosensibil intrerupe fasciculul de lumina ~i este astfel detectat. Schema poate fi utilizatii i;i pentru aprinderea automata in timpul noptii a luminiJor de semnaJiza1·e (pentru vehicule parcate, balizal'ea opLicii a unor locuri periculoase). Pentru aceasta fotodioda nu va mai fi protejata de tubul descris. Ea trebuie indreptat.a vMtical spre ner l)i ferita de lumina pe care montajul o comandii..
Releu fotoelectric en luminA modulatii Deoarcce releele fotoelect.rice simple (ca eel descris anterior) func~ioneazii 1meori defectuos cind lumina naLurala ei;te putPrnicii, se poate renliza uu mnntnj uare sa .,simta" numai Juminu modllJatli. ,.Pilpiirea" in ritm de 50 Hz a ucui bee alimenLat de la reteaua de curent alternativ redresatii monoaJternanVi poate fi diferentiatii t'ata de t'ondul lumirros natural. i)
I
Fig•.. 13-1~. Proiccloarc pcnlru relou fotoelectrice: a) cu ogliuda; b) cu lentilii.
l'nll~hJr
l'"ia,:.
1~.lG.
rtl,fC-ICI// /Qb1JRH
l:>chema uuei ,.IJarierc de.luu1inii".
OISPOZITIVE. OPTOELECTBBNICB
0
-- ·ri < I . I Amplihcuior Cct
I
Tri99er
J'cllmill
eM
_r
lle/nr
H< H1 Ampliliculor
c-.c.
Fig. 13.17. Schema bloc• a· ·fotoreleului cu Iumini modulaL:l,
Schema bloc din ,figura 13.i7 indici principalele et~je a,le montajului. 0 f otod\odi prhnefte ..lumilla modulati supr~pusi peste f ondul luminos oontinuu. Prin rezisten~a lnseriata cu ea va trece un curent pulsatoriu suprapus peste o componenta coQtinua. Printr-un capacitor se separi componenta alternativi, care este amplificatii §i redresatl de o dioda. Un alt capacitor integreaza semnalul ob~inut, iar tensiunea de pe el, clnd depii,~te o anumita valoare, produce bascularea unui trigger. Semnalul continuu de la iel}irea. acestuia este apoi amplificat l}i apJicat unui re1eu care anclan~e.azi doar tn absenia luminii modulate.
12 ko
~
Schema detaliata este data in figure. i3.i8, unde T1 l}i Ta alcatuiesc amplificatorul de curent alternativ, T 3 ~i T, triggerul, iar T5 §i T8 amplificatorul de CUl'ent continuu. Sursa de luminii modulatii poate fl un bee de 3,8 V /0,3 A sau asemiinator, alimentat de Ia lnfiil}urarea secundarii a unui transformator ooboritor de tensiune (tip sonerie) printr-o diodl i N 4001 care realizeazi redre&1¥reL Astfel filamentul are timp sa se riiceascii tntr-o misuri suf icientii tntre doua semialternan~e succesive l}i lumina are un grad sporit de modula\.ie. Sistemul optic se construie,te ca In figurile 13.15 l}i 13.16. l\fontajul deLcc-
lkn.
J!fl.flµF/12Y Re R;~30a
llJO
72 .
nF
BCl/Jf/B
Fig. 13.18. Schema de det.aliu a fotoreleului.
teaza prezenta fasciculului modulat chiar tn prezenta unui fond Imm nos centinuu de 1.00 ori mat intens. Reglajul potetiti(ii:iietruldi fiibe acceptlnd mt comprouits tntre sensibilita!ea gt!ne~ ra.13. (mare Ia. '\ralori mart ale rezistentei) ~i suportarea unui fond lunilhos conlinuu insemnat (care cere o va.lo~re mica). Schema se poate folt>si 9i pentru telecomenzi simple.
se
FOTOT1lANZISTOBUL Folotranzistorul tiste un tranzistor lt>cul setnt11tluhH electric aplict:l.t lie bazA, se tolose~te hitnina ca element de Ctltnlttlda. lrt caztll tn care nu Se ceittecterttit ttirtiiinal de bazii, tototrartzistoM.il prazittta douil tertttinale corespurizAtoarti ~mitoruhil 9i colectbrului (ROL 31, ROL 031) (fig. i3.19), ·naca f atoiratttisttirul prezirttA 91 ter· minlilul etJrt!sptinzlittn· batei (ROL 33).
ia cttte; tn
el poa.te fi eomaiRiat electrio din exterior. In aces\ eaz; la lntunerie fototranzistorul poatd fi utiliza\ ea un trafi!fstor obi~nuit. In circl.iiteie e1ectroniee f crt.otrarl.zistorttl Bl! monteua de preferinia cu emitorul comun, ia.r polarizarea se face similar cu eea a tranzistorului (colectorul la un poten~ial pozitiv ia.r emitorul la. un poteniial negativ in eazul uimi fototrailiiStbr npn). In tt~ra i3.20 este prezentat modtil ln ~ari! tin toiotranzistor se tnoht~atl1 lntr-un circuit, settihalul cuiegtndti-80 tntre purlctill A masl!. Pri:ncipalul avatttaJ 1i1 lbtotrartzistorlilui (fa.tit da ce1ula totovoltaicl! ~i fotodioda) est~ sensibiiitaiea tnar~ ta lumina, cureritui obtinut in circuitul de eolector f iind de zeci de miliamperi, de aproximativ o mie de ori mai mare dectt eurtmtul furnizat de o fotodioda cu aceea~i arie fotosensihila. De exem-
,1
IJ$;?
c.
>-~~~-.
c
0 .~
0
c
r~
U! 11
:1]
II
u
RQL 31,3.J
a
b
~
•' ii] u 11
ROL II.JI, IJ.13
c
Fig. 13.19. a) Tipuri de fototranzisk•are; b) simbolul unui fototranzistor ffil'li acces la bazil.; c) simbolul unui fototranzistor cu actiB bi tiaiA•
.+
Fig. 13.!jj Cil'cuil $1tnplU cu folotranztstor.
Fig. tB.21. Sinil:lbhil fotodarliiigtonului ROL 36.
A
plu, la IWL St ctirenttil tie coi~~tor este tttai; tnttre de 10 tnA pentrtt o dumilu\rij de 1 kJ::t ~I o tijnsiune coleotorei:bilbr de 5 V. Familia de carlieterllrt.ici Ii.le ufitfi iototranzistor este a!iltimAtt.iitdart§ cii cE!a a uiiui trartzii!tor {fig. 13:21): D~ l!elfrrea corlsUl bi aceea ca fn caiuJ fbtotrlndstdhihil ihitn.ittarea 1tre rcilul cu;. reittultli de baiA. Drtiaptd. de sitrcinii 91 puttetUl de ftu1tiiionare lie tionstruiesc ltt a
pe llbN-i
stru~
turl setnh:iottdtletoa.re; · ctt tin triinzistor (fig. 13.22). EI ai'e fttcW1'1il d~
amplificare foarte mare (a~roximativ zece mii) ~j este recomandat pentru µtfuzari la nivele foarte mici de ilu· minare (zeci §i su_te de luc~i). Timpul de rliSJ>VJ1~ al ~nui fotodarlington este d.e ord.inul milisecundei. Un fototra~istor pQate fi simulat cu o f otodiodii fi un iramistor. in modul in~~a~ ~ iip,ra ~3.23. Sµh .4cU?ID~~ lununh curentul mvers al f otod.iode1 cre9te, mB.rind astfe] curentul de bazli al tranzistorului. Prin urmare, iluminaii diierlte ale f oiodiodei vor conduce la diverse v.J,oii ale cureniului de colect.or af .tranzistorului, ansamblul comport.tnd.u-se un tototranzistor. Se~!hili~ate~ ~e I~ lunli~A .fi .fo~o.. tr8.nzistoarelor face ca el~ Bi fie folos1te cu predileciie ln eel~ maidiverse scheme de automatizare. Datoritl saturiirii la
ca
"
'
, I
I
tioi.21
plt:==-=:~~~:S::'.:::::!;~Sil::~ " . 2 J Tl'nsivneo o"e cokdor; q., Y Fig. 13.21. Familiq d~ c~act«isticl pent.ru fot.ot.i-auziatclr ROL 031.
uo
Fig. 1~.:!:J. Qimularea unui Co· totranziator.
PRACl1CA ELECTRONISTULID AMATOR
nivele de iluminare nu prea mari ,1 sensibilita~ii sporite la varia.~iile tem1>eraturii amhia.nte - care trebuie une01i compemata p1'in circuite adecvate - utilizarea fototranzistoarelor se face mai ales ln montaje de tipul ,,tot sau ni~" de genul releului fotoelectric 11i mai pu~in In scheme la ca.re semnalul de ietire este propo11ional cu iluminarea. Se folosesc f ototranzistoare 1n automate de protectia muncii care opresc utilajul ctnd operatorul intra tntr-o zona periculoasa, la miisurarea f Ara contact a turaiiei unor piese prin 1ntreruperea periodic! a f asciculului lun:iinos de cltre acestea, misurarea vitezei unui obiect prin determinarea timpului scura tntre momentele trecerii prin doua bariere luminoase, la detectoarele de incendiu care deceleaz§. flacara dupa pilpiirile ei specifice, cronomett'area momentului $osirii in unele IDtreceri sportive, numararea uno.-, 'obieete tn mitcare, masura.rea nivelutUi ~·ae lichid tntr-un rezervor, precum l}i ca detector de ·lumini tn optocuploare lji comutato8.1'e optoelectronice cu tntreaga lor gaml de aplicatii specifice. · Sa discutam mai pe Iarg o aJU utilizare · frecventa a f ototranzistoarelor, anume in blitzurile automate (numite comercjal ,,cu computer"). Un blitz obi§nuit dispune
grafului sarcina de a regla diafragma obiectivului tn func\ie de distanta blitz-subiect. Un blitz auto.mat regleaza singur iluminarea pe care el o produce astf el lnclt ea sa fie corecta, indiferent
DlSPOZITIVE ·o:PTOELECTRONICE
#'pr/unla ~u releu:
-tJ
11140. 6'11 mux !{SA
Fig.
13.2~
2!()V
Balizcl automata.
unghiulare cu factorul de umplere in intervalul 1/5-1/10. Dupa amplificarea·•trealizata de T3 ele alimenteaza ' direct un bee cu parametrii indica\i in schema sau, la nevoie, actionead. un reHni' ce poate comanda curenti ~i tensiuni mai mari. In timpul zilei lampa ramine stinsa datorita blocarii astahilului prin punerea la masa a baz~i lui T 2• Aceasta func\ie este tndeplinita de tranzistoarele T4 i;i T,.. Ele pot fi inlocuite cu succes pl'inlr-un fotodmlington tip ROL 36. I
Fereastra fototranzistorului se orienteaza vertical spre cer §i va fi ferita de lumina balizei pentru a.evita o reactie optica nedorita. In .cazul t-µnctiornirii tn condi\ii climatice dif~eile se vo.r lua masuri de impregnare a mm;1tajului cu lac izolant 'i racire eficienta prin montarea lui Ta pe un radiator termic.
Beleu fotoelectric cu monostabil Montajul din Figura 13.25 este un releu fotoelectric de o construclie mai deos.-bita. Actionarea rr.Jeului Rf' are o durata constantd. (cite,·a sncundc),
Jpf/!PV
Fig. 13.25. Roleu i'oloelecf.l'ic cu inonostabil.
,,
AC/8111
PBACTltlJL .llLRC'l'JlDNISTULm AMATOR
li"iopr_ r11,, u,.,.,.~lo/Ji/ J'c'/Jfqf/I ..,.,. .
.
Reltll
~@@fj Alllfllilk11Mr Amplilitu!Or
CC. C.C'. i<'ig. t3Jl6. Schema bloc a releului fotoelectric.
fndiferent
de durata tntreruperii fasciculutnl de lui:itliia incident ~e fot;otranzistor. Functionarea poate fi tnteleasa u~or privind schema. bloc din figura 13.26. Dnpa ce semnalul de la fototra.nz_i:;;tor Pste amplificat, el a.ctioneazii uq tngger ( T3, T 4 ) care transforma variatia lentil de tensiune tntr-una brusca. In moril.P.iltul bd.~cuUtrU, Un impols negativ este tH1tlsthis prin Cll.plicitorul C spre ti ri Hrcllit rnohdstfilill ( T1; ~i 1'&), cm·e, dlipa o pm·iodda 1' t4n-ihe ahttinmt.. 111 sttiren iiiit-Hilll. Pe dtttata T t't-;te a:nclith~at rernul Re, prin T7 ~i Ts, ctttP. pern'lite dlvetse automutizii~;i i-nti a1·ti0tiWill tfn ~ehinal de iiverbzn!•e. n1· ,1gr~tm<•le riin fi~tl'a 13.27 repr~~ ,,, 11
;ta'felil1 ih ~h.r~ b.~t:ttde~e Ii lluttiHIAt·11
E produce un salt de tensiune U, pe colectorul Iui T4. Impulsul negatit tJ c de pe c&.pacitorhl C provoaca bas· cularea p~ntru un timp T ~ monostabilului ~i iensiunea U6 pe colectorul lui T 6 se Ihentine ridica.ta in ace$t interval~ Va.Joarea intervalului T polite fi rPD"Jata In e.numit.e limite prin modifica~ea capacitiitii electroliticuh.ii din monostabil; oricum acesta trebuie d. fie de foarte bunii calitate, cti curenti dP, fnga neglijabiH. Q a}ta carneteriStica a 8Chf·ll1f"i f'~f.(., commmul e.xtrem de redus din balerie in stare de ,,a~teptare", ceea ce o recomanda pentru aplica.Pi portabik. Contactul K va fi i.Ochis al.unci Cthd este heccsfii·ll ri1iqorarea, sem:ibiiit~[il. re
{;;l
1iln p~teuliometruJ ab 1 ~I !l.
se
.
:Fototranzistorul va infrodtice vilr·-un Hib negru cu d1amelrti1 interior de 4 mm §i lungimca de 4-5 c111, care ii cmitei·a 0 directfritate proriun7 taHt ~i ii prut.ejeaza de h1mina aii1birinta. Sui·i;a h.ilJ;iiri~ Lai·ierei so i·eruizeaza dupa schei;nele prezenta~e in f}g"1rile 13J5 §i 13.16 sau se poate tnsa~i lumina nalurala. Ch1d nivdul ace;teia deviue insuficient ,.a avea. Joe o a.nclan~are a. releului, ala.rm.a f alsa dar care nc previne ca... s-a 1nsera.tl
de
a
uti1iza
:ili:orlE EtEc1 ROLujim1scENTE 1
Fig. 13.27. Diagrama de funciionare a releului.
b dioda. cilre are proprletatea de a emite lumina a.tuhci clnd este direct poJarizata este o dioda electroluminiscenUi. Pentrti desemnar~a acestui tip de dispozitive este f olositl tn mod cu-
reht presctlrtlirea LED barh )Jtovine de la iniiiafole dettlimirli itt lhnba ettglr>za - tight Ertiltting Diode, adica diol:Hl emitatoa'i'e de ltimitHi. Diodele electrolurtliriii.i:cente s~ realizeazEi pe cortl~u~f lnt~tmetalibi de tipul GiiAlAs, GaAsP; GaAs sau Gal>. Struchtra sethicondttctoarb 11 unni LED ate o supritfa\il foarte mica (on sf ert di'! 'militrtetru plltrat), ea fiind l:lecl o hurl!il cvtt~iputteiu1tli1 de luminii. M:arirea in1prarl:!i~i luminoase sr. obt.ine printr-o lncapstilare adecvatil; capsulele s~ r~alized.ta tn mod curent din ra~ini s'intetice colorate (pentru LEDurile ce eh1it tn vfaibil) sau incolore (pent1·u LED-urlle cu ertlisie lil infraro~u ROL 91, ROL 091). Diodele el~ctroluminiscente a~a-zise ,,riormale" (ROL 03, 05; 07, 09) au diametrul Mpsulei de 6 tnm, iar cele miniaturl (itOL 003, 005, 007, 009J - 3 mm (fig. ia.28).
PahimelHi eJ~ctHct al LED~uHlcit siiit ideriUCi cu cei ai diocieibr, H.loHie 1or fiind d.irerite
de ia un tip de disi>o-
zitiv la altul:
k8A
~1
K8A~l
\tt ~
~
"' ~
TI a
.'
~
, . , . :..b... •·
Fig. 13.28. a) LED normal; .b) LED mima-
turL
ce
smca, au
\tl
TI TI
- curentul dir£·ct (!1.. ) n11 lrrbuie sl di>pd~easca 50 m.A la LED·urile ce emit tn vizibil, el pulind atinge 100 mA 1a diodele 1•kdl'olunliniscchte cu cmisie in i nfrarn~u; - tensiunea raehidu-se tn runclie de tipul diol:lei electroluminiscenh! ~i a~ cur~ntol he ddHm s~ tre1ica ~tin ais~oziti~. lri cazul bircuitului din ttgtifa 13:29,a viiloarea retlsietttei electric~ Be (:rubuleata tu relail:t
un
R-==
V- VF , IF
V fiind tensiun~ll Ja. burnele cltc1iituluf.
---- ·------- --------------
28l
t•RACTJCA ELECT.RONJSTULUI A1'1A'.1'0R
+JI
~QR If'
:41)~· -j b
a
Fig. 13.29. a) Cirruit siriiplu cu tlm; I.I) LED monlat in circuilul unui tranzi$tor.
De exemplu, daca folosim un LED Vp = 1,6 V) prin (lare dorim sa treaca 30 mA, iar sursa rle tensiune fur_njze.aza 4,5 v, valoarearezistorului v-a ri J'O~U (
R =
4,5_~ 1,6 = 97
n.
30. 10-3 In cazul in care utilizam un LED verde ·( 'VJI'·= 2,3 ;V); oelelalte conditii riim1nind acslea~i, valoal'ea Jui R va fi
B = '4,5 ~ 2,3 = 73 n. · • 30 · 10-3 ·naci dio~a electroluminiscenta ·este plasata tn circuitul de colector al. unui tranzistor npn (fig. 13.29, b), curentul direct prin LED este egal cu curentul de colector aJ tranzistorului (/ F = 1d, iar valoarea rezistorului de sarcina va fi data de relatia R = v - (V:F + vGE) • Ip uncle V este tensiuneBr de la bornele sursei, iar V6 8 - tensiunea dintre colectorul ~i emitorul tranzistorului. Ti mpii mici de raspuns ai LED-urilor permit obtinerea unor semnale luminoase de frecvente mari (zeci de MHz) atunci cind Ii se aplica tensiuni alternative corespunzltoare•. .. i
t
Diodele electr·oluminiscente sint ulilizate pll scarii largii in instala~iile ~i apa,rate1e electronice, profesionale sau de Jarg consum, ca indicator luminos cu doua stiiri: stins sau aprins. Fata· .de becul cu incandescenta, LED-ul prezinta avantajele unei fiabilitati mult sporite (rezistenta la fOcuri §i tirop de via~a mare), ale timpului de riispuns. incomparabil mai mic §i dimen&iunilor recluse. In plus, LED-ul nu solrojta. circuiteJe de comanda tn momentul aprinderii prin absorbirea unui supracurent important al}a cum se intiniplfi cu filamentul rece al unui bee. Singurul dezavantaj major este vizibilitatea r·edusii in condi~ii de iJuminare amhiantd puternica. Vom inlUni LED-uri pe panoul celor mai diverse aparate, indicind prezenta tensiunii · i.n diferite circuite, functiile executate la un moment dat, pozitia unor obiecle pe panouri sinoptice 9.a.m.d. Grupari de diode electroluminiscente (6-10 LED-uri) slnt folosite pentru a indica nivelul unei marimi electrice: cu clt aceasta este mai mare cu atit se aprind mai mu1te diode. Este inlocuit astfel instrumentul de masura electromagnetic (indicator de ruvel sau de acord) cu un dispozitiv mult mai fiabil ti vizibil. 0 utilizare interesanta o eonsthuie LED-ul ca element indicator pentru ecbililµ-ul unei pun~i. In Iocul clasicului iQstruroent de zero, sensibil la ~ocuri l}i cu gabarit important, tn aparatura portabiHi se folose§te uneori un montaj elect~nie care indica zero-ul prin aprinderea sau stingerea. unei diode electroI uminiscente.
.
133
DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE
Grupate sub fcirnia element.elor de afi§are numerica (digiti), LED-urile servesc ca afi§oare tri' aparatura digitala. Le intilnim la caJculatoare, ceasuri electronice, AVO-metre rtumetice, frecventmetre de precizie, case de marcaj sau balanle numerice etc. Timpul de rbpuns rnic face ca sa fie aplica.bilii multiplexarea tn timp, adica comanda. succesiva, cu un singur circuit decodor ti un singur amplificator de curent, a tuturor cifrelor unui afil}aj. Acea.sta se face prin adresarea succesiva a dif eri~ilor digiti, cu o frecventa suficient de mare tncit ochiul sii nu distinga · ptlptirea. Datoritii consumului relativ important, utilizarea tn aparatura portabilii este limitata §i aprinderea afil}ajului se lace doar pentru scurt tirnp atunci clnd este nevoie.
cunoa§tere este utili pentru aprecierea starii instalatiei electrice 'i uzurii bateriei Intrucit urmaril'ea atentl a unui instrument de masura este dificila pentru §Ofer tn timpul mersului, se poate construi un indicator 1n trepte a tensiunii, care prin aprinderea unor LED-uri de dif erite culori da informatii1e necesare. Astfel, schema din figura 13.30 indicll prin trei LED-uri intervalele de tensiune aratate in tabelul 13.1. Ea este utilizabilii pentJ'U orice autoturism cu acumulator de 12 V. Tabelal 13.1
T1msiunea <10 v 10 .•. 13 v 1s ... 10 v
>15V
lndieator de tensiune pentru autoturism Tensiunea la bornele acumulator11lui autoturismului are, In timpuJ functionarii, variaW destql de mari, a ciiror
LED-uri apriHn ro~u
mi.~b&n
verde vcrde
+ T0'1J
Functionarea montajului ei;te relativ simplii. Daca tensiunea de alimentare Pste mai mi<'ii de 10 V, jonctiunea baza-emitor a Jui T1 este direct pola-
Pl12Z.
,,,
.
0-1N4'b1
3.G : 111
~
3.G
'ii'
1S6n. If
.
flq/b~n
~a
~-
.:J.G
~
~~
r,
12
:::> ~..
~ ~'§
Ira
BC1dl8
+ ~~ e..
~~~
BCIQ88
1.4' lrn...
Fig. 13.30. Indicator de tensiune pentru acumu1atorul autoturismului.
~
jorator, Ctncl m,ota.,U ..at.e iurat (tn mers) ~ poate lU'miiri 4acl tncarcarea acµQlulatorulµl ·~te inswicientll, norta. Ca ~mar.~, T" se deschide, iar m~a SA\l ~eesivi\. Q si~utt*ie aparm~a poate apare datorita rel~-q.Jui rrgulator, iE:p..ul l'Oi'1 •a aprinriQ Ze· tnciircirii e~cesive este recomandabila
rjJ11t~
.pPip Li:D'1 u,l ·g'IJbe:n
(cal'~
nu ett aprinde totu,i,. ,C;lin c~uza ourentului pre~ Wif.l} ~i r.eiistnrw tnseriat cu ace$-
J}fffwl.J) qe 0,1 Y. Prii:i tr~ce acum un curent hlmin~ia. Sinmlt~m
:f..ED-ulg1llbeJ? import&nt 9i el
cu inbnrea tn oondllctie fl lui 1"°• se bloehe~zli T1 §i deoi se stinge LE:P-ul roouCincl teW1\w1ea. ajui1g~ la oi-n;~ V, se striipunge Zener-~l dCl U Y 9i Ts
1a
intrli in conductie, aprinzlnd LED-ul 'vercle. tlrin dioda D, T3 §Unteazii LED-til galben care se stinge.
Dael temhinea depA9ette 1.5 V, baza lui P1 prime,te em·ent prin Zener-ul de 1.5 V 'i LED-ul ro9u se aprinde simmt.an cu eel verde. Tabel\ll, dil situatiile lntllilite ht .,.aRMi fi · D~urile care se aprin(l ta .~ -"PJii- qnd motorul este 9~4e vor ·~tinde fari:tWe (o~neuma
i11L
tQr i'1lPQrtant) pvnt~ a testa da~l \-~UJita ~-teriei sca4e eau nu 1ngri-
ConcliJfi deta~
Ta.helul 18.D
I-
L~j -qri ~prinsa :JJ 1.:-Y
R
l!ltitri
ilJtrill~! .,.. ' -
..
JC
x
-
montaJl1;1ui
p~ntru
a pre-
deconcctarea generatorµiu~ pentru a trn pericJita inst!lllltia ma~inii, urmlnd a ne dep1~sa · p~ seama b~teriei pl.oa l!J. ~estin~ii~. · l:nainte ~~ montarea pe autovehicul se va f a~e. testnrea. montajului cu o sursli reglabila 1n dom.~niul 9-!6 V. Se va urtnltj dAcii v~orile tensiunii la care C(lUll~U ~~D-uriJe stnt Apropiate de ~ele i~cJicate tq t~el. f q caz ~ontrar s.e pqt ~jq,ta .rezi14<>q,rele J\Otate cu asteriso~ 1n limita a ±25%, sau se vor selecta exemplare de diode Zener mai potrivite, avlnd lP.. vedera ei f abrica.ntul prevede o disperaie apreci'1>ila a tensiunii de stripu~gere pentru fie-
care
tip.
l>at;ll •ma.torlil di8fj1Jne de uil circuit iilttlgtat ~u 1010 pbate realize niontajlil dill fi~• 13-~!, ~fP'e !!:l'e functii iden-
Bib41Jia
..
irtdiebl ~
~.·Ittar. ~~flt ii
dtico:pectare~
''eni distrugerea LED-urilor 9i chiar
Aw~
bun 4cp.miilatet
slal>
- ' - - .-t-- . - - 1 1 - - - - 1 Incliitcart sla~
I
I I
X
liotor! t.urat
x
Inclrt!iln
: ;nezvial& X · ·fnc~caro exeesh•a
Fig. 13.3f. 'Variant& eu eircui' iutegrat. a ~~i:liltm'lll1d t8111i~.
'*·
tictl oq ~le ~el'\li preeeda:qt. Circuitul este sp~eiQ.l .proiect'-~ pantru '-cflasta aplicat.j.Q ti qf~ra a-viuitajele upai prcr cizii .1iclioate a. pragurilo:r d~. ten1J~unQ la care au loc comut~ile,, o lnmA st~ilitat~ termica §i ga.barit ~ai redU1$, Singurul regl~ a~~ar 11t ;PQIJ.ereti t.n funciiun'- eate event~~a acufficirc\Ut~
a. term.4lalul~ 7 cu unul din
te:r:mi:naleie !) pa.u 6 p~~ o~iine1·~~
tntre ·bor.p.ele 4-7
~ "Qn~
tensilJni de
3,25 V sau cit mai apropiati cJe ~ce1U1Li vflloare. ~ta ~l'l.i-,ul. s.ursei de referin\~ .Wl-'rP:1t,.. tnf.rocl• ~i~tul func-
P.•.
\ioti,~ prlncjpiul oomparani acestei tensiun~ f oarte bine 1t8.biliz~if) cq rrac\iuni din ~ensiunea de a.liP,ientq,re. Grupul dioda .Zener-ca:J>acitbr prot~ integra~ cotitra virfWiJor. de t~iJSiupe ce pot apar& lii 13,Va rqa~ihii, ite I~ genera.tor tia1.1 arrit.-
jeazi cµ-ouitui
fig. 61.
•a.al.
Sh'l:lctura ci.pJoruhd eptic ROL
Atunci clnd la intrarea cuplort~lt1i 1
adiei la. ter~:ilal~le cotespuhzlltoare
insb.- ~:Ep-uhti 1 se •J>~~~~ u.n semnrJ e1~etric,
~ere.
ll.\ bornele ree~~~c;>~¥i (ietlri!IJ. o\lplorul~i)
OUPLGBlJL OPTIO
.
'I
Cuplorul optic este un dispozitiv format dintr-un emiiawr (LED) iti un i·eceptor de btmin@. (fQtodiod4, fototranzin9r etc.) qezate fa.ti tn fa~a la
o dis.tan~l foarte mid, tn aceea.,i capauli opacl (fig. 13.32). C1.1ploarele tlin f amilill lt6L 6X (X .,.. 1, 2, 3, 4) au c~ emiiatQr c:fe }ll!Qial un LED cu t!misi~ in iilfriu·o§u iar ~a receptor un fototramisto:r
T~rl1f1i1'!le
(llOJl. 01), un fotodar-
lingtq~ ·cf\ot 62), a f otodiodi euplati
cu un tr~ljstor (ROL 63) sau o fotodletli tuplb.ti cu dotil1 banzistoare 1n inotitaj darlingto11 (llOl. 64)..
•e
obiine u~ s•mnal ,Jecttjc. Prin urmwi e•plonal optie vanirnite o co· mandl eleetriel prin interin•diul }u. fllinH; aiigurindu•llt o i.solare lo••te htilll Ciin pect de ved.ere electrie tnu-1 tiltc~itui ae µitrare vi eel de 1e;ue. a&racf.eristio cuploi'ttlui optic est~
t,ptw c'· priD. el ii)to~~iil~ rse trwi.sJUi\ •tript
~tr-uq
eiupr
19e~, d~ ){~
cifcuitw de j,nt,vtt la eel 4• je.U-e, ,w,-4 reaciie tu ·~ mve"" Para.metrii ca caracterizeazl un cuplor optic atnt. de doui f eluri ....., tlei ce
ae ref erl 1eparat l• ~ti r.Qpeptor cei referitori la eq@wJJdlii ~Qr•. Din prima. categorie f~ .f~J paflametril discuta~i a.nteri~l" la LED;uti, f ot~~o
'i
fi f ototranziatoiia.
PBAC'l'IOA l!lL8Cl'BQJ'JISTULUI AtJATOR
138
Specifici cuplorului vor fi .psrsmetrii ce caracterizeazl ansamblul LED-receptor: - tensiunea de lucru reprezinta dif erenta de potential care po ate exists. tntre emi\ator 11i detector fara pericolul strapungerii dielectricului; valorile ei slot de ordinul miilor de vol\i; - factorul de transfer tn curent este rnportul dintre variatia curentului la ie~ire §i varia\ia corespunzatoare a curentului la intrare; el este mai mic decit unu doar daca la ie~ire este o fotodioda; - timpul de rlspuns, definit ca in cazul oricarui dispozitiv optoelectronic f otosensibil. Reali~area unui compromis tntre valo'~ea factorului de transfer tn curent §i valoarea timpului de raspuns nu satisface aplicatiile speciale lji din acest motiv se preiell fabricaiea de cuploare optice la c'8l"e unul din'. cei doi parametri 'Ila aibl o valoare clt mai buna. Acesta este §i cazul cuploarelor din familia ROL: cuploru1 ROL 62 are µn jru;t~r de tr~sf er. foarte ·. ridicat (1000%), iar cuplorul ROL 64 are un timp de raspuns xnaj mic de 2,5/µs. Orice amator poate'realiza un cuplor optic folosind un LED cu emisie tn rO§U (sau tn infraro§u) §i o fotodioda (sau un fototranzistor) asamblate ca ln figura. 13.33. In ca.zul utilizarii uno1
LED-uri verzi sau galbene ,,eficacita· tea" cuplorului obtinut va fi mai mica deoarec~ maximul aens]bilitatii oricarui f otodetector cu siliciu se aJla tn domeniul infraro~u. 0 varianta de cuplor optic este reprezentata de comutatorul optoelectronic. El este alclituit dintr-un LED miniatura cu emisie tn fofraro§tt ~i un receptor miniatura montate 1ntr-o carcasa cu f ante circulare interioare, spatiul liber dintre ele fiind de 2,5 mm (fig: 13.34). Comut.atoarele optoelectronice ROL 66 au ca receptor un fototranzistor, ia.r comutatoarele ROL · 67 --:- un fot.odarlington. Func~ionarea· comuta.toarelor optoelf:lctronicie se ba_zeaza pe tntrerupe~ea fluxului radiant emis de LED de un obie~t opac . ce patrunde tn spatiul dintre emi\8.tor fi receptor. Aceasta intrerupere este sesizata de circuitul de ie~ire care da o comanda prestabilita. Optocuploarele 1,i gasesc largi aplica1ii tn montaje unde este necesara
ROLD.:/
Fig. Fig. 1.3.33. Structura unul cuplor optic simplu.
13.3~.
Aspectul comutato·
rului optoelectronic ROL 66, aon 67.
DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE
izolarea galvanica intre circuite care lucreaza la tensiuni sau curent-i diferiti. De pilda, un intreruptor cu senzor care cupleaza un circuit de forta la simpla atingere cu degetul a douii piese metalice pune problema izolarii circuitului comandat (in Jegatura cu re\eaua) de circuitul de comanda care trebuie sa poata fi atins cu degetul fara pericol. In alte aplica\ii se foloses,te proprietatea optocuploarelor de a nu avea nici un f el de reaclie intre circuitul comandat \Ii circuitul de comanda {sursa de semnal). Sa exemplificam prin cazul olnd o sursa trebuie sa comande mai multe oircuite int're care nu este permisii nici o interactiune. Problema se poate rezolva ou mai multe optocuploare: LED-urile Jor sint comandate simultan de sursa, iar fototranzistorul fieciirui cuplor furnizeaza semnal cite unui circuit comunda,t. Comutatoarele optoelectronice per~ mit rea.lizarea unor traductoare de pozitie fiira contact roecanic, deosehit de utile in muite domenii. Aplicatia cea mai obi\!nuitii este constatarea prezentei unui obiect in spatiul dint.re elementul f otoemisiv s,i eel fotosensibil. Se poate urmari astfel continuitatea firului la o ma~ina automata de bobinat ori la un riizboi de te~ut, sau se poate opri automat magnetofonul la terminarea ori ruperea benzii magnetice·. Daca pe axul unui motor pas cu pas se monteaza un disc cu f ante sau zone transparente ce se rotesc in spat-iul dintre elementele unui comutator optoelectronic, atunci devine posihila cu-
23'7 noa~terea tn ·orice moment a pozitiei rotorului, prin numara.rea f antelor ce s-au perindat prin fa\a fotodetectoruIui. Un numiirator electronic reversihil lji o memorie indeplinesc aceasta functie. Dispozitive de acest tip se intiJnesc la maljini unelte cu comanda numerica, la imprimant.e de mare viteza care tiparesc pe h1rtie dat.ele de calculator, la deplasarea capului de tnregist.rare/reda.re a datelor pe discurile magnetice care constituie memoria unor ma~ini de caloul ~.a..
Semnalizat.or optoelectronic pentru apa.raoo de masura
Descriem w1 montaj cu comutatoare optoelectronice ca.re se poate adapta la orice aparat de masura (electric sau nu) ce poseda un.ac indicator. El.ac~io neaza un releu atunci cind acul a.tinge o pozitie prestabilita (numiUi ,,limita inferioara") §i il decuplea.za la o alta pozitie ,,lim.ita superioara". Schema din figura 13.35 poate fi folosiLa pentru diverse automatizari, I}len\inind un parametru intre douii limite prestabilite (ternperaturii, presiune, curent electric etc.) dacii tra'." ductoarele optoelectronice se ata~eaza aparatului care masoarii parametrul respectiv, iar releul comandii un element de reglare adecvat. Citirea fotoelectrica a pozit-iei acului indicator este avantajoasa pentru ca nu exercita nici o influenF1 a.supra mecanismului instrumentului, care in general este foarte sensibil. Doua comutatoare optoelectronice trebuie plasate pe scala instrumentului, la valorile
PRACTlfJ.4 lf.JIJJ:i'Bmlll!ltlllLUI AM4TQB
131 • ,,.1
471Jn
.J
.. ,.; .. ,,, ....... , ..,.,
•••• ,, .••.•
'="9"'••'••
tl"•
••..
1$Kti
-
· SY...!!.
F'ig. 1~.~l.'i. Semnalizalur opt.oclc.>rtronir~ prntru aparateJe de mAsura. : . "
dorite, ca In figura 13.36. Acul trebµie sii treacu printre elementul emisiv ~i e~) fotosenSibil •i sa provoace 1ntreruperea netl a f asciculului. Este necese.ri1 o Ii.lime de circa 2 mm n ac~ui pentru o iom'Utara efici1mti. Daci aeul e11t• P.fPa a@tire, !J~ po1t-ift !Q!ler~• liRir~ p,~ v~~-ql ~~q a u~~i fo~i~ s~liri. de 8~MDR1. yq~ ~v~~ gtjj~ sA ree~ffillbrim sistemul m~~~il'. 411c~ •G~Stfit. est' 1P~ri~ ~en&ibil. . . Pe~ttu ~ urmlir1 niodul de funcl1Qp~~; sii piesupuneni c! bistabilul reaJi?.ti.t cu ...~1 'i ·Ta est~ tn starea ctn
Fig. 13.36. Amp1asarea comutatoarelor optoJU' l!C4Jla i1lltruui~iltulul.
'Jf'Cl fo1ii~~
nu este alimeetat. Dael acul instrumentului umbr.e,te pentru o fr.actiune de secunda fototranzisto11ul qptocuplo-:rqh1i din em.itonal ~ui T 2 (rmmU..t IQ dr~p~ul liiffit~i ~nf eriP~fe), (ltupd r~ se ~loche~l '~ Jli~t8Jl~h1l t~i schim.ba starea. Ta ti· T, oo~duc, iar releul anolan9eatl, · ac\ionlnd elementul reglaj al parametrului aupravegheat.
de
C1nA
ac~ ajung~ I~ limi~• •µ,petjq~a,
el blocheazi cuplorul din eµUtorul lui T1 r;i releul declanveazii. ~i acum iatl o altl variant! de semnalizator. Monttncl Un singwo comutator optoelectronio, mont.ajul va aeai.ia ati~gerea unt11i aingure valori pe ~cala i~fP.pie:qtullJ.i, '' Vfl Jin~lanva releul. Ac~~t~ ~pat~ d~ o alarma opticii saµ acustiC~, ori poate tntrcrupe circuitul pentru rrotect~e. Revenirea montajului la atarea initiala trebuie comandatl manual, prin actionartia pentrQ &Pmt thnp a qnui Qutoll tip sonerie. ln figqr~ ~~.3& IP.Odificarea descrisii ~ sus ~~~~~ii: lipsa opto~~plorulu~ din emitorul Iui T1 (emitorul se leagil direct la .,minus~), iar !ntrerupitorul K se monteazl ava cum i~dicl
lilliilQ
p~ctai..
TIRISTOARE . ~
.
,
..
"\
'
1n,l' ADRIAN BI'fOIU
I
'
GE.l~RALITlTI
~i poart~. Simbolul siiu este prezentat tn figura i4.1. In perioada 1957-1958, prin copiModµl de func~ionare al tirist.orului hinnrea jonctiuni19r cu proprietati dife- este ihtstr~t de caracteristicn temiune rite iau na~tere div~rse familii de dis~ anodic4-curent anodic (fig. 14.2). Dad'i pozitive semiconductoare: tiristoare, se t!.Jl!ic~ o tensiune continua 1nLre anod tl'iace, diace, fototiristoare etc. ti cat~4t t\ristorul ramtne blocnt, indiTermenul ,,tiristor" ?.ese!!l~~I!~~ ~ f&1'91lt d& iieRsul acesteia. MariAd ten1o1ifa~1ilie de diepoiitive semiconductoare unea aplicai:a, aUt in ··polari2:al'e .P,irectli ale caror caract.eristici, la origine, sint (anodul pozitiv), ctt f?i tn. polarirnre apropiute de cele ale tuburilor tiratron. inversa (catodul pozitiv), tirisl()rul fiiDe altfel, numele TIRISTOR provine mine blocat pina la o anumita valoare din contrac~ia numelor TIRatron ~i la care se strapunge, curentul prin el tranzlSTOR. El mai este cunoscut sub cresct~fl foart~ Q'\ult. V~oarea, tef!l\iiunii denumirt>a de S.C.R. (silicon controlled anodioe la care tirisLorul se stri'lptul!!C rectifier=dioda redresoare comandata ). at.unci cind este polarizat inv0ri; st.i Titjstoru1 este un dispozitiv semicon- numel}te ten.siane in.rersd contimiii. d~cto:r format din patru straturi doV aloa.rea tensiunii anodioe la care pate p ~i n, dispuse alternativ, alci'i- tiristorul se strapunge in polariz1.u·~ tnirnl trei jonotiuni, en tn figura 14.1. direct.a (cu pe anod §i - pe catoJ,lj El pr~iip.~a ti-ei ekctr9zi: anod, c·atod sP nume~t.e trnsiune de s.trapungr.re tn direct suu tcnsiune de tntoarl'{rt'. Anvd Aplicind u~ i~~s pc p~art~ a~ und <'ind tiristorul este polar1zat d1r1•ct, f , __ __!!.__ nc_tl_ _ ilPschiderea acestuia are Jqu la: o Y\tln.:u·H rnai rnicli a tensiuitii apodh:e. Acr.~t N l"·nor11t'n e~~e rt'firezr-nt~J prir;tr-p iji·plriRa1·e ~ enptd1=rist.jdi I-ff I'lJl't!
+
st inga (l'ig. i-4.3).
N
t'olotl
U Fig. 1u.
Color! St.rull~Hr&
(a); simbolul
~i
'b iµtqrn~ ~
~il'it>~orQlµi
aspectul exterior (b).
Dill P!f!ld de \"Nlerc al fun.·t~onarii, tiritit8PlJ pH~iP F e_chivalat .cu douti. ~r~nz1~W?.re 1 pr,p §• •fl[>'h ~lispp.se qi. in f!g~lf~ 14.4. .t\.pJ~pn4 up ~tnp"\.llS
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
• ·()urenl (~)
11nod
~AV --
_..4 3
I k-..,,.....;--=- - -
l
I
J.,,
I
--71-7-----:..
1
,,."'
.- .......I I _,.,,,_._..
----
I
I
I
V,.PH I
'foN
V,,wH
I
(V;-)
I VFDSM
~
I
Tensiune unod- cufod
'8· Fig. 14.2. Curba de functionare a tiristorului.
Anod /WP
-
turenl onotl
~I j
J~ ~ .J
'8'2
!'tz Nl'N
'9.,
~
IJ~
lg, .. o
l'oorla
v
Ten.riune onotl-colm/ Fig. 1~.3. Curbe de functionare pentru diferite valori ale curentului de poartA.
Calod Fig. 14.4. Schemll echivalenlll. cu tranzistoare.
TllUSTOABB
pozitiv pe baza tranzistorului npn (Ti), acesta se deschide, de asemenea se descbide f}i T 1 a ciirui bazii e conectatl la colectorul lui T1• Ca urmare, colectorul Jui ·T.,, legat ·la baza Jui T 11 va fumiza un curent care ll mentine deschis pe T 1 chiar tn absenta semnalului initial. Deschiderea tiristorului se numef}te
amorsare. PABAMETBII ELEeTRICI Al TIBISTORlJLlJI Principalii parametri electrici ai tiristorului slnt: - tensiunea de striipungere 1n direct, V B.R[V] - tensiunea de poartl, de amorsare, VaTfV] - tensiunea inversl continua, V.eM - curentul continuu direct de poartl, de amorsare, laT[A] - curentul anodic direct mediu, IFAV
Pentru aplicatii stnt importanti 'i urmatotii parametri: - curentul continuu direct de mentinere, I B (I BOLD> [A] - curentul de acro~aj, I di LATCH)
[A] - viteza critica de cre~tere a curentului anodic, dl/dt [A/!£8] - viteza de ere~tere a tensiunii anodice, dV/dt [V/!£8] - timp de dezamorsare prin comutarea circuitului, lq [s] Parametrul 18 caracterizeaza trecerea tiristorului din starea de conductie tn starea de blocare. Dacii se mic~o reazl curentul anodic printr-un tiristor amorsa.t, existii o valoare criticii a acestuia. pentru care tiristoruJ iese din
condu~tie
f}i se blocheazl. Valoarea criticl a curentului anodic pentru care tiristorul dezamorseazl se numef}te
curent de menfinere.
'i
Daca. tensiunea aplicati Intra a.nod catod este alternativl, iar poarta este ataeatl ln impulsuri sincrone cu f recvenla tensiunii a.nod.ice, atunci tiristorul amorseazi pentru fiecare semialternantl pozitivl a tensiunii anod-catod f}i dezamorseazi pentru semialternantele negative. Cunoschld 1H se poate determina momentul de timp din semialternanta pozitivi tn care tiristorul dezamorseaza. Parametrul IL caracterizeaza trecerea tiristorului din starea de blocare In starea de conductie. La aplicarea unui impuls pozitiv pe poarta, curentul anodic tncepe 11. creasci de la 0 la valoarea maximl pe care i-o tngiiduie rezistenta circuitului exterior. Daca impulsul pe poarta se tntrerupe tnainte de a ajunge curentul anodic la o valoare criticli, atunci tiristorul nu amol'seaza. Valoarea critica a curentului anodic pentru care tiristorul amorseazii chiar daca se intrerupe semnalul pe poart.a se nume§te curent de acro1aj. ObserPa/ie. Cuno~terea lui IL este necesara pentru determinarea duratei minime a impulsului pe poarta. Viteza criticd de crqtere a curentului anodic (di /dt). La amorsarea unui tiristor, tensiunea la bornele sale nu cade instantaneu Ia zero ~i curentul cre,te dupii o lege care depinde de impedan\a circuitului exterior. Puterea disipata de tiristor este cu attt mai mare cu cit curentul anodic cre~t e mai repede. Jn momentul amorsarii, conduc\ia se f 4>.ce tntr-o zoni mica 1n jurul po1·tii.
•• Ci. ,µ,rmttre~ ~~J.,i~\ea d~ c~e~~ ' ~re..
tt P•cA :yj~~~• de !~~~ie ,a ~f!q
Rlf?4 pµl~re~ Rf'IC~f'J~ • ti ~~~ siµ,nii
4e po~~· d" i~rl:uC?~i~ d~,- la.
aµ~oinpbile ptmtl'll 1:!~ cir.cttjl ~~ ~prin d~re (\lecf.ro¢C?~ pµ
tifisto,), '1tunc~ titj-i~pl!Ul se qetJClµ4e pri~ ~f ep~ d f'/dl 'i ee poat~ 4ist~qBe ptj~ 13fect 4114~· • Valoarea curentului de acEQ9aj 1 I i 1 ~~H~ Ill8~ JIUH'f3 'h~ott yAJp~r~ rentul ui de mentinere, I 8 , penirµ ~~ tiristor dat. · -
Wilna de tu,lele a tenaiuaii (dV/dl).
a vitez~ uee,i;vl de m'8fte~ a tenaiunii anodioe poate duqe Ja cieacbiderea tiristomlui In absen~a semnal1'1ui de poartl la o valeare, mai miol dec1t V-.10· .Aoest fenomen se dat~raazli capa.eitilii intarne -i ticiato:rului, ·oar~ se lnearpi la un cun811.t i == c elf jdt. A.cest cqrent poate fi suficient, da0i dV/dt e mare, pentru a declllllf& amQJSarea.
T
~odi9~ QJt\e ~ <4~ .~emplµ
c~ ~ai4
P4~~ ~~:pa'e'te _pqt~~~ ~ipat~ J:¥1tµ:imi a dispozitivului, a.~~~~ft. ~e di•i'l:UJe.
pu-
TiristolQ'~)p
tJJ
pr.9f:lps~
~IP.'~.
~a
I.P.R.S.-Baneasa. IJrl!;iR~fa µ,r~~lof¥~a coqific~r~:
8
1----. f ~Jsute V]
. . {Nfl -W>nprmale· (I.imp de dezaJQ.orflilttt ipare) - rapide. (timp de deza.morsar•
---~--
~f)
·- . -· .. .
,. •...... - --.·· .. /f4:V [A} ...
.... ,.,_.. .-.. .,._., .............".T~~jstor
I
tff
0114 .
Ir •
TlN-0~
..
IT8N..06 . ... 8. I
'
,,·,1•0111
r,;T
'[.;l]
h;r
(W')
f rj
ft!1 ~J
--·--·---
I &o; 100; !oo
I soo: 400.1 ·
I&oo; 609;
,.. ~
s_
p
..
-- .-··
'aQO; 800
......
lFAV
[VJ
'T
"
~-·
.... •
.. 'f19lf~ !'~ ~-
•
'
a
p,1
-·-·· -- -......
.
8
-
.. ··-
ftH.e&P ... U
....
\
~'
10
I N=40
0,6
3
1
a
80
1
8
N-60
-·
-~
- - w.
I
["
lq [14~]
I [V/!lrJ
tll
-···-
·41
[.&r,...s]
I
N..,ao
60
10
N=-60
~
20
.
I ---.-
,
r· ~ .
--
I
~-·
R=OU u ... 1p .... ··'
~
.,.~
'l'rW.
-
- . . ... ,
F-:-29
N-200 B-100 R-20
.,\, . \••
60
90
60 .... ,
00
..
20
..
T{jtiW(fl! --- . -
APLICATII Amorsare Circui~ul din figuta 14.5 reprezinta un montaj clasic, elementar, pentru cleclan~area titjstorului t1l curent continuu. Jp f jgµrfl H:-6, este nre~-9:t~t HP. ~op taj pentru declan§area tiristQrlJlui tn curent alternativ. Dioda D are rolul de a limita excursia inv~rsa a teneiunii de po8.l"ta s11b valoarea maxima admisibila pentpt tiristor. Tirist
'
..
Pentm a ohline rezultate bune tn amor.sarea mmi tir.istoll este binB sii se tine sea.ma de Ul'Jlliitoarele: - poarta sa fie ataoatii. in cure11t cu ajutorul unui generator; ~ qure~tul do cnm~ndA ea fie de 3-6 ori valoarea I GT specilicat pent-r.u acel tip de tiristor; - durata. impulsului trebuie astf el calculati tnctt CUJ!entlll de comandi sii riiminii. mai mare dectt I GT plnii clnd curentul de anod depli§e~te 1 L· ln figura 14. 7 este pre~~fl~at. un circuit de comanda cu Tern. . tntfrzfore. ' porizarea este da.tii de: - constanta RC; -:- P.~P.t§ t~n~hmH ~~!lie~; Dioda D 1 are rolul de a qesciirca c~pacitorul pe alternan~~ nPga,tlvii. Unghiul de deschiderf!? al tl_rfgtq~ului se poate regla din re~~~~erna .fl:t, ea ~n figura 14.8. · ·• ~
-· .
Ro
.,,,..
~
Rs
,..,
;
'
, ...
c
'
Fi~.
Fig. 14.5. Circuit de continuu.
decl&n~Q ~n cur~fll
tt.. 7. Circuit de comanda r1l t.empori-
zare. J'orcinri' 1---...~--..;----,
(h
r.I.
R
Es ~~
o,
-220v };•.
0
0,
l Fig. ·1u. Circuit de de~are lD curent alternativ.
Fig. Hl.8. Circuit de romancla cu reglarea unghiului de descbidere al tiriatorului.
PBACTICA ELECTBONISTULUI AMATOR
Dioda D 2 incarca negativ armatura superioara a capacitorului pe timpul alternantei negative, ceea ce permite ciclu1ui sli se reia de la un nivel de tensiune constant. Acela~i principiu de declan,are poat e fi aplicat la circuitul din figura 14.9, 1n care sarci na este alimentatli pe parcursul ambelor alternante. Montaju! din figura 14.10 prezintli o modalitate de protec~ie a tiristorului contra efectului d/ /dt.
'i
Fig. 1~.10. Circuit de protectie contra efectului dl/dt.
Dezamorsare
In figura
14.11 sint prezentate moduri simple de dezamori1are a unui tiristor.
a
Th
o-1
-
Fig. 1~.11. Scheme de dezamorsarea tiristoru1ui.
Montaje diverse
Fig. u ..9. Circuit de comandli. tn punte.
Un montaj simplu pentru tncarcii.t.or de baterii este prezentat tn figura 14.12. R;t
.,_,, 1N"'1D1
11/0a
tlSW
~
S"n 2flW
1.fV
R& J3a
R1
~SW
TPJn 12Y
..__.__....___.--l+ Fig. U..12. Circuit de lnclrcare a unei .baterii di! 12 V.
•I •l•l•l•l -
TDUSTO~BE
Ill
Incarcarea bateriei se face prin desc:hiderea tiristorului cu temporizare dotA de C 1 •i R 8 • Ctnd bateria s-a tncarcat, tensiunP-a furnizata de ea deschide tranzistorii Ti •i T 1, aductndu-i la saturaiie. Ri scurtcircuiteaza C 1, ceea ce are ca urma.re blocarea tiristorului. In acela~i timp se aprinde •i becul de nl'!On, semnaliztnd ca tncarcnrea bateriej a luflt sfir~it.
Montajul din (igura 14.13 prezint.ii un circuit simplu de reglare a turatiei unui motor. ObaerPa#e. Curentul de pornire al motorului nµ trebuie sa fie mai mare decit 3 A, to monta.jul prezentat. In figure. 14.14 este prezentat un circuit de alarm&: pentru autoturisme. Setarea alarmei se face prin-tnchiderea comtitatorului Ki. Initial Ci este tn-· ciircat, deci haza lui T 8 este Ia un po\ential pozitiv fatii de emitor, suficient de mtU"e pentru a deschide tran-
.r,
33Ua/10W
24y,.,
l
Fi~. 14.l3. Variator de t.uraiie pentru motoare de curent alternati't.
zistorul T 2 • Ca urmare, poten\i1dul tn baza lui T8 cade la 0, T8 se bJoclieazA, T 4 11e blocheaz! 'i tiristorul Thi nu are semnal pe poarta. Daca se deschide o u§l, comutatoa· rele de la u'i (1) tnchid circmtul ti tranzistorul Ti se deschide. Ci se descarca prin T 2 , deci Ta se hlocheazl. Ca urmare, poten~ialul tn baza lui T8 cre~te astfel tnclt acesta se deschide,
.
___..,.~n--..~-+olt 12V
?VS
·r, Bt171
&; TQIJDpF
IGJI
l!fllJ
.1 .
-:°}
• '-J_e11rt1{eriel-J. Fig. Hi.Hi. AlarmA auto.
e/QXPll 1
s
Flllrt1 tie u11fiporqzilqll
6'1
/in JOOka
IOQ
47 nF
47n
/(a
GI Ira
Fig. lU5. Variator de Juminl.
t,, se 4esclii.de ti tiristowl
amorseazl.
sa mbi
In figura 14.15 este prezentatll o variant! cu tranzistoare ttnijonctiune a unui variator de luminli., Jn figul'a 14.16 ttste prezertt.at un circWt d-e oomandi pentro motor de ceu. CiPCuf \ul a.igarl o freov•nti fin,
alt.rm.ei.
11lU •\a"bill deett
qf1ipql C,R~ furnizeaza iottrziere' II\ oprirea atarmei dupll decian§a,re dacl se ~Qc.~4~ u~'· Grupul CJl4 asigµril
l ..tlr:~l~J~ d~l~p.,are!l ala.r:rnei, !~ti pqsea,or~ aut(liuris~ulul t~mp
J.l
ta.tr.e~Jl .::qntao~ul
4\stfel
retelE1i. l'/!.1'
.,
Fig. U.16. Circuit
freov~ta
J'p,J. •tlitlr
d~
coma11Jil p~ntru
Ull•tul' d~
.:eus
TIRISTOARE
Flg. tU7. Circqit tiristor.
tt o
peDl.r~
vwijicarta \UlW
Atenfiel Re11lat.uar8le din eircui~le \iristouelot atnt de 15 kil/8 W. 0 tnodali\~te simplA de tneeroare a 'Qrtul tlri1ttor, la lndemtna oricarµi e~~· tronist amator este prezentata tn figur• U,.17. Materialele necesarQ flQt: un rezi&tor (Ji), qn. ~ec de lanterna (B) §~ o sursa stabHizata reg1abiia saQ, bi 1ipsa ei, ctteva baterli tnseriate.
enc ...
,,,,*IJ
~ COlJecteaza :becul tp, filetje qµ ali~ mentareJ ;f cu circUitul . Jno4i4 tf ·tiristorului Th, ca In figura. Se ia din catalog vaJowea I or p~~ tipw de tiristor lnceroat. Peii.tru o a1immtare comparabili cu valoarea tensiunii becului (2-3 v pentru un bee de a v, 10-11 V pentru un bee de 10 V, 24 V pentru un bee de 26 V), se calculeaza o rezistenta care sii furnizeze un curent de poarti apropiat de valoatea din catalog (de e:i~P1Pll1.t fie aijai.,ntawea 10 V 9i l 6r c::;: lO p.tt\.; SQ ~~-,, . un rezi1ttol' de 1 k O). RQzll!torul n ~<>"' teazll lntre anod 9i poarti. DacA tiristorul este bun, se desc.hide ti becul se apriqde. Schimbtnd dif erite reziatente se poate afla ti vaJp~rea minima a curentului de poarti .la oare se deschide tiristor\ll (/ax>·
Capitolul 15
DIACUL SI TRIACUL 9
ing. CORNELIU ITCO U
TRL\CUL
Definitie isi simbol grafic Triacul este o componenta semiconductoare, care lnlocuie,te doua tiristoare montate in antifazii ln aceeaf}i pasti)ii semiconductoare lji care este prevazut cu o . singura poarta ti cu doua borne pentru curentul principal. Structura interna a unui triac este prezentata in figura 15.1, iar
72
G
1j
Fig. 15.1. Structura internli a unul
lriaa.
schema echivalenta a a<'estuil\ ln figura 15.2. Fa~a de tiristoare, triacul prezinta avantajul ca poate fi trecut tn starea de conductie atlt ln semiperioada pozitiva, ctt ti negativa a curentului alternativ. Modul de reprezentare in scheme a triacului, conform srAs 11381113-81 - Dispozitive semiconductoare -, este prezenta.t in figura. 15.3.
p
p
n
n
p
p
. ':-
.T
i'ig. to.2. Schema echivalenta. a triacului.
149
DIACUL SI TRIACUL
Caraeteristiea eo.rent-telllliune a triaeului
J
{~~=;~,}
Pentru defin ire a caracteristicii curent-tensiune a triacului se considerl J'lure tie Ct1nthc/J., ca referin\I borna T1 (fig. 15.1). ls~ Clnd terminalul T 8 este pozitiv tn -~~11.,'6·11 raport cu T 17 amorseazl ti ristorul format din structurile p., na, p 1, n 1 (dacl §i poten~ialul por~ii G este pozitiv tn raport cu eel al terminalului T 1); oind terminalul T 1 devine negativ ¥i terminalul T1 joaci rol de anod, intra tn conduc~ie tiristorul p 1, na, p,, n 5, care amorseazl atunci o1nd poarta este ne{ l'otlron J!/' } ~ nesrotiv gativl tn raport cu T1• Caracteristica curent-tensiune a triacuJui are forma din figura 15.4 (pentru I az > l Gl > 0). Fig. t 5.~. Caract~1·ii;tica curent-leniiluue a Ca ¥i tn cazuJ tiristoarelor, comanda tl'iacului. pe poarta triacului se efeotueaza prin In absenta semnalului de poarta, tensiune continua, alternativa sau tn I a = 0, se define§te o tensiune de impulsuri. blocare, UBR; aceastl tensiune trebuie sl fie mai mare dectt amplitudinea tensiunii alternative aplicate tntre cei doi anozi T1 ljti T 2 ai triacului, pentru a putea exista un control prio poarta asupra triacului. Din caracteristica curent-tensiune a triacului rezuJta ca, pe mAsura ce cre~e curentul de comanda aplicat G pe poarta, triacul poate bascula la · tensiuni din ce tn ce mai mici. Triacul este bJocat tn am.bele sensuri atlt timp cit JG= 0 §i tensiunea aplicatii tntre T 1 ¥i T 1 nu depa,e11te UBR· Datorita structurii mai complexe a triacului, functia de comanda a pot1ii se exercitii tn patru moduri distincte, prezentate in figura 15.5, moduri cunoscute ~i consacrate tn limbajul tehoic Fig. f.5.3. Modul de reprezentare a triacului. de specialitste ca ,,f unciionare tn patru
- .....
ti
+
Daca aclidl!t~ linh:irsdre este hecontrolata, atunci ea poate ri ricliofita pentru sarclnl tttcbuie Juate rnli.suri petitru elirninarea sttpratensiunilbr pe triac C&i'e pC1t pi•'fHlUll8 QrrtOrSarea Jui.
'i
12
A 0
-
~
fi
- r,
Cinluite de eomandi pcntru triae
··-
statice - di~pozitive elehtiobrlib" care
~·· ~
sett-de pentrlt lhtlliiderea iiatt deschide~a cireilittildr elehlric" de cnren.t ttlt~rtraUv sail de curent eontinttti imf1une prezentarelt rtidtlaliUl.\ilor de teWJil\te ate cbttienziJor pokHJi·, cu
Ulili!area ttiatuhri th cbtitactoareJe
G
+ J'
r, l[
• •. •
'.. •
particU1ittitllfile specifibti fiet!krht tip da cdmandlt.
+ 1j .
.
•
.
Fig. 15.5. Moduri posibile de funciionare a t.J'iacuJu.i.
baUfahe". Sensibiiitalea ia c
t~,aciii~~ es_t~ inax.hnlt jii eadr~nui I, ~~#~e ~ c•«&ranui iii fi minima in
1v.·
oetll'.ftnUl
.A.ltfel 82Cprimat, sensihilitatea eoa nienzli este maxima o1nd ambele ten• siuni aferente terminalelor T1 !fi T 1 atnt poiitive; ceva. mai micl este atuhci t?lhd a:rnh~le ldht ilegative1 far sensibilitilieit este ljt!a mat. m!t:' il.tUnci blri(f t~mdllhei tie pdattit este poiitifi, iat'
t~rl~hihelt rui~ati'\7
Miodtcll esie iie~atifit {r1
.
l n figura 15.6 este prtlzentat ub c<>ntactor statie cu trlac. Intril.rea tn ~onduo~ie a tr~t\ul\li ~e face la citeva Hlic~seounde dupl apli~area semn~u lui de comanda pe poarta. le§irea. din conduc~ie a triacului se produce in momentul anularii naturale a CUJ'entului din cirtuitul principal, hi cazul sarcinilor phr rezistive acest ~oment avtnd loc th ~omentul ir~edi prln zero a tenaluni{ a.lternati-\re. Comanda tfiacului se poate fi&e ou ambele pblaHtaii a.le tensiunii setnnaiuilJi apii~at ktre poartA fi oatod (ter-
ttttlt de T1).
Ctt fl tlriilWtreie, triacul acibtsetttll la depl§itda uhei '1numite tensitlhi a.nodiee; ·dar ttentru li.tnhele polarita~i lile aqeat.uia. Aceastl prbprletate ti asiguri o ~utoprot,otie inerenta fat! de tensiun;)e tranzitorii care pot aparea in
(J
u· 1.1 pF
ci,rcui~ul ~n cq.re se ~asv~te: Ja apari~ia ,uprat~~siunilo~,_ triacul an.1orseaz4 de
18. &iiie in loo sh &e st~ipuiigl.
• j •
~ "' • ·
I
• •'
• J •
~
Fig. t5.6. Contactor
stat.ii: eu iriaO. ..
' •
• 1t
inhifilul T1), ~ebtrti ambel~ polarititii ~a t~hsihntl dintre andtl ~i eatod (tntfu terrtilhlllel~ T2~i T1}. Ghit!ttl ilC irl p~t.Nil13I
pti trhl." ahtidth seiistil eliriilrlruiti 1roptiittertsitttlilot ca.re ar tH1tea pro8.Ube 11u{ti1tthth''Slitlia, l\cekt gHip cottstiUHntt; tdtpreuM nea~a
fai ~ifrciiili, Hrtpetlahta iht~rnA 11 i!hrsei
He ~UiM1tehsHfo.e ~i hripedatt\11 ~oti
~bttdareJor Clb aHtrt~riHl.r~
111•1
cli,·iio~
tlti tei1~iunb; totoiltHtl grupul J1C rNtli~
rt
~Paz~ ~j b reffllcere ·dthei (t{~ crf'~I r+r. a icn~H.h11t pe trthci. Preze11trl. grl!Jhil\ii
Jl(f "~Jt~ ihdisperisahili'I tn chzHl sa.rt·i-
iiilb'r i>ulernfo Inducth·e, Ja. ca.re ie~it-ea din et)nductie a t.riacului se polite prriiltico hi nprojJierea tnaximnlul i;eHiialtt.+nait\.ei urltttltoi:l.re teh~HlhH (]~ B.lilhenti:i.r~, cihd friac ~pare
pe
a
briiSC tc~1sl\.i nea Slmci de HJimentarC
tlih ace1 hidhienL
tHhita~ek vH.~zei de ctc~ler~ n. tbnM:mHl ~sf.o rcii.lifotft de capadllitiin t'. Htr · r~£h;terltd. · tt rcchrn~ ctii'enlut do
p~8cttl·blr~
iii bhpd~JUfU. th morriH1fot
ahioh~arii lrt&ciiihl ~l toiodatii reaJJ.:. zeaza amorLizarea circuihllui osciilant alciituit de inductanta sarcinii §i capacitntP.a C. Amorsnrea unui triac pbate fi obtinuta acffonind asupta. portii in cureut cdntinuu, prin curdrlt a1ternativ, red1:esat sau prin impulsuri. l~ figura 15.7 eiJte prezentat un chiitacLor static cu tlfi triac, cu func1.iomlre de tip tne,b.is-deschis, la care comanda se face de la o sursa de curent cdntinuu. Daca lntrerupatorul I este ddschis, pe poa.rta nu se aplica curent ~i triacul este blocat. !nchiz1nd tntr~ rupll.torul, tertsiuttea continua de polarizare furnizeazi un cdt-etii tie pchfrt4
HI{.
b.7. Comal11la
tJ•ia!:liiui
pl'iJl
curen
contin11u.
ci
fn
prin intcrme
por~ii treili1i~ s~
fie ne¥ativti.
In figura ts.8 eSte prezenLat lin Cl'JJl~
lactor static. in care ail1o~sarea tria(iitlui se reallzea:i:t
tn curenl a.iLernaUv, prio
intermeiliui 11i1Ji 1l·iil1~r
scurlcircuit. Contact.Iii
tn
Jt hilHI lfosdli~,
~m;P.~d~nta. v~~tHa la 1,,i~ru~·li; 111:~~1a.:. rulu1 este 1inpedu11\,a 1lP rni•n; in ~·-ii a
lraiisfo~tnatoru:iu~,
de vai(;ure iri~re,
aed ten5hmea pe rezislelita. i? esle niica. Pr.iii fndiiderea Jui K, 18. b~r1iele
p~riiare se vede impedanta de scui:t.~ circuit'~ transformatorti1ui, de va.ioare
I
1tt 1 1 Ft'g. t5.s. CorlfatiCla trta·'culm ·-' w m c.a., c•
transformator In acurtcircui\.
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Fig. 15.9. Comanda triacului cu semnal de 2-6 kHz.
mica, .deci pe R apare o tensiune mare, care va comanda triacuJ. In figura 15.9 este reprezentatii schema tinui contactor cu un triac cu o funciionare de tip tnchis-deschis, a ciirui amorsare se face cu un semnal alternativ de o frecventii de 2...6 kHz. La aoeasta valoare a. frecventei rezulta o sectiune a miezului transformatorului mult mai mica dectt la 50 Hz. Figura 15.10 prezinta o alta schema de amorsar~ tn curent alternativ. CJnd tntrerupalorul I este deschis, triacul este blocat. La, tnchiderea 1ntrerupatorului, la inceputul Iieciirei alternaute tensiunea tntre bornele T 8 l}i Ti cre~te rapid, astfel ca tn momentul cind
I
~
1
Z.r
Zs. In figura 15.11 este prezentatii o schema de comandii a tria.cului In curent a)ternativ redresat. fn a.cest caz I deoarece curentul de poartii circula . numai in timpul unei semialternante1 triacul este amorsat numa.i tn timpul alterna.nt-ei pozitive l}i este blocat ln timpul alterna.n~ei negative. Aceasta schema de comanda confera triacului un mod de func~ionare similar cu eel al t.ir.ii;tol'Ului.
Zs
~
R1 I
a.tinge valori de 5-6 V, prin rezistenia R 1 este inj ectat un curent de poarta suficient pentru a. amorsa triacul. La amorsa.re, tensiunea !ntre hornele Ts l}i T1 scade la. aprorimativ 1,5-2 V, bloctnd curentul de poarta; triacul amorsat va ramtne ln conductie pinii la sftr~tul semialtemantei respective, ctnd triacul se hlocheaza. Procesul se repeta In timpul semialternantei urmatoare, triacul reamorsindu-se imedia.t la tnceputul acesteia. Atit timp cit tntrerupatorul I este lnchis, triacul este continuu ln conductie l}i toatl tensiunea retelei se gasel}te practic pe sa.rcina
I
tJ
Fig. 15.10. Comanda Lriacului in curent alternativ.
Fig. 15.11. Comanda triacului tn curent. al· ternal.iv redresat.
DIACUL $1 TBIACUL
Zs
b
.a
Fig. 15.12. Comanda triacului prin t.ranzisloare: a) comunuii. prin curent, b) comandil prin tensiuue.
In figura 15.12 sint indicate douii modalitaii de comanda ale triacurilor folosind tranzistoare. In cazul figurii 15.12, a, comanda. tranzistorului care amorseaza triacul se face prin curent, iar in cazul figurii 15.12, b, comanda se race prin tensiune. f n ambele cazuri, prin poarta triacului se injecteaza un curent negativ, ceea ce asigura o sensibilita.te marita de. comanda. Modul de f unctionare al contactorului depinde de f elul semnalului aplicat pe bazele tranzistoarelor. Figura 15.13 prezintii un circuit de comanda al triacului utilizind un tran. R1
. ~,Zs··.
zistor unijonctiune. Montajul se realizeazii astf el 1nctt prin intermediul transformatorului T sa se aplice pe poarta tioiacului impulsuri negative.
DUCUL Dofinitie ~i simboJ grafie
Diacul (Dio
a diaeului
Fig. 15.13. Comanda triacului cu TUJ.
Caracteristica curent-tensiune a diaculni e11te prPzentata in rigura 15.15. Dupa cum se ob11ervii din caracteristica . e.xista un punct de lntoarcere ( U80
PRACTICA ELEG'.fBONl8'1't1,LtJI AMAT()k
DC'
Fig.
15.1~.
Modul de reprezenlalil a diaculuL
I011At-_...• m -t-'~-~
Fig. 15.16. Oscilator de rel.are
~,, t----+-..,.
g.,
4; ~-+-----1-/Bi?z ·-......_""'4::1flmA ·-.·
t;'fg. ts.ts. Caracterlaitca eui-etl.f.-tenshirie a diacuiul.
l so), unde reustenta difereniiall este :pul4 'i tensiunea a.iinge valoarea maximl. De asemenea, se defin~te o teiisitlne de salt U., reprezenitnd dilerenia dintre terishmea futoareere UBo 'i tensiunea la un ~U.reiit i,.
ae
Aplf'tlittH ade
ii~tof
Diacul poate fi utilizat. lntr-o aerie t~.16 est~ pt~zehtatil stihema undi oscHitior de H§ltiare tiu diac. tentitihet dh Mim~htee ui; t.Mhdii aa nu ln4i ·~ ••
de aphcaiH pracUce. tn tigw.a
c
eu
l
diac.
ott tenaiunea ciso· Dupl eonectarea alimentlril, capacitorul C lncepe sa se tncarce prin rezistorui il t; tensiunea pe capacitor va cri!'te plni va ajunge la valoarea tensiunii de bascuJare a diacului, U80• in acest moment diacul intrl In conduc~ie ti .capacitorul C1 se descarcl prin eL Alegtnd valoarea rezistorului, R 1 astfel lnclt U0 R 1 < < I 80 , diacul va reveni In starea blocat dupa desclrcarea capacitorului, ciclul de tncarcaioe-descircare descris riiai liuuiite relutndu-se. Rezistenta Ra<: R 1 ae conecteaza tn circuit. pentru Iilnitarea cureniuiiii de descarcare ai capacitorului ln vederea protejrui.i diacblui. Forma H.e und.i a tensihnii la bornele capacitorului C ~i cea de la ·tftil'llele rezistorului R* (unde se obiin hnpuJsW:i. sourte pozitive) este prezentatll. tu figura 15.17. Figtita 15.1S prezinia schema eJectHcl a unui circuit bascu1ant astahil (milltivibrator) realiatl cu diaomi.
•
-r
In aceasU. situatie capacitorul C indepe se lncarce 'i curentul de lnciirclui,
sa
t
'
t Fig. 15.17. Forma tensiunii la bornele e;apacitorului
c
~i
a rezistoruh.ii R 1 •
(}.
trec!nd prin rezistorul R 1 cohdata tensiunea pe diacul D,, itnpiediotnd ~i ln acest mod sll cobduca Bimultab cu primul. Cind iehsiunea pe capacitor atinge valoarea cJBo,, corespunzatOare tliacului D2, ac"sta intra tn conduqtie, iar diacul D 1 se blocheaza; lb felul acesta multivibratorili t,i schimha starea. De data aceasta capacitorul ee lncarca prin rezistbrul Jt1 'i priil diacuJ D 1 • Cind tensiunea pe capacitor devine egala cu U Bo,, diacul · D 1 intra iara~i in cbnductie, iar D 2 se blocheaza. In corttinuare cicJul se reia. In cazuJ multivibratoruhti simetric, R 1 =Rs= R; Uao, = Us 0 , = Uao, tensiunea la ie~ire are forma dreptunghiularli simetricA. · Figura 15.:1.9 prezinta una din cele mai importanie aplicat]i ale diacului 'i anume comanda triacuJui. La punerea In functiune a montajului, capacitatea C incepe sa se iocarce; clnd t!?:n.. siunea la bornele ei atinge valoarea tensiunii de basculare a diacului, acesta se deblocheaza 'i capacitoruJ se descarca, furnizlnd circultuJui de poarU un impuls de curent care amorseaza triacul.
Fig. 15;18. Cl.rcuit basculant astabil realizat cu diacurL
TPnsiunea de alimentare se alege astf el
0
T
tnei\ al fie lndeplinita oonditia Uo >U BO La ootlectarea a.liineht!lrii, unu1 din diacuri e~e bfooat ~i cE!Jalalt este ih
ccnduciie. Presupunern ca diacul D1 esw tn oonducti• ti diacW Da bl<>ca\.
Fig. i5.19. Circuit de comiuidil il triabl.ilui cu diac.
PRACTICA El,ECTRON,STULUI A1'14TOR
258
Fig. 15.21. Cap1nila T0-220.
----··----
Tz
... T,
G
(A2) {A1 )
1P)
SCHEME PRACTICE REALIZATE CU TRUCE e1 DIA.CE Fig. 15.20. Comanda triacului cu diac forma impulsurilor de comandd.
DiacuJ va furniza doua impulsuri de semn contrar, defazate unui f aia de celalalt la 180° (fig. 15.20}. Constanta d'e't!mp CR, reglahila tn cazul schemei prei'entate; conditfoneazii defazajul acestor impulsuri ln rapo1·t cu teusiun;ea de comanda U0 •
Triace §i diace romlnetti
Din anul 1980, 1D.treprinderea de Piese Radio fi Semicqnductoare - Baneasa a pus In fabricaiie, prin cercetare proprie, triace de medie putere, ale caror · caracLerirtici sint d1'!te ln tabelul 15.1. Precizam ca aceste triace siut rea.lizate in cap~ula T0-220 (fig. 13.21}. Tabelal ti.I.
I
Tip I
llr[..4.) lvD[V]iVa[VJI Jar{mA]i Va·r (VJ
TB6N2 TB6NS TB6N4 TB6N6: TB6N6
I
6 6
6
6 6
I
200 300 400 000 600
I.
200 300 400
600 600
------- -200- -200 TB10N2 10
TB 10 N 3 :TB 10 N 4 TB 10N6 ll'B10N6/
100 100 100 100 100
"'.
10 10 10 10
400 600
800 400 600
600
600.
800
100 100 100 ·100 100
I.
I
VT.M
tlV/dl
8 8
2,8 v la
s
Ir=
20 V/!LS Fnnetiona.rea nu .qorruale este garantati w 5 V/µs de eadranul IV.
8,6 A.
comuta~ie
8 8
1,9
s s a a s
v
la
lT=
14A
20 V/µ.S Funapo:na.rea nu normale este garantatii. in o V/!J.S cadranul IV. de eomut.ape
D~S(UL
15'1
!I TBIAClJL
Semnifica~iile nota~iilor din tabel sint urmatoai·ele: 1r - curentul eficace de durata pe cSJ.'1...'-l poate supo1ta triacul; VD - ten· siune directa; Va - tensiune inversa; I GT - curentul
Fig. t5.2!?. Contactor static cu lriac, cu douli
trepte de putere.
zitive, iar puterea dezvoltata in impedanta de sarcina este jumitate din puterea maxima ce i se poate transmite, la o tensiune datEl retelei. ln pozitia 3 a comutatorului triacul estf· amo1·sat la fiecare alternania a tensiunii altel'native, in sarcin~ circula · cul'enl altemativ, iar putel'ea dezvoJtatii este maxima pentru tensiuuea §i sarcina
data. 1n cazul funct.iou&·ii pe pozitia S a comutatorului, triacul :realizeaza o re-
F-126).
Tabelol till. Tip
~i
'V.Bo [:V]
Ii;;ll"J MIN I
!
P11ferca Obaert>alii jlals=l0111.dl tliiiipatii [lVJI
DO 82' - "28 DO 88 84 46 DO 44
86
5
42
5 7
0,3 0,3 0,3
46
64
7
0,3
DC 50
Scheme eu triace
I
diace
In figura 1.5.22 este prezentata schema uuui contactor static cu un triac, in care sarcina se poate slimenta fie cu 1ntreaga putere, fie cu o putere de jumutate din valoare. In pozitia 1 a comutalorului K, circuilul do pourta al tt·iacului r1u este alimentat, dec.i contaetorul este bJocat. 1n pozi ti a !) a contaoto1•u-ltthK. eircuitul Je poa1·tU. al triacului este alimeutat, numai in timpul semialternant-elor pozitive ale tensiunii de alimentare, deci in 1mrcinii circula pulsu:ri de cureui- po-
48 I
Capsula sjmilarli. cu 1 N 4 000 •i PL (tip l~ l:lG)
d1·esare monoahel'nanti'i a tensiunii aplicate, deci tn circuit circulii §i: o compone.ntii de curent continuu cnre poate sa produca o magnetizaro a miezului transformatorului retelei de distribuiie, marind astfel curentul lui do magnetizare §i· -pierderile tn fier. Lu. acest tip de contactor, iu contu.cLtil ~ . c_i1:~~Ja _cnr~nt 11 umai pini.i. in moment ul amorsarii triacul ui. ihind in -vedere valoarea redusii a curenLului de poartu necesu.r pentru amorstu·e, contactele comutatorului K
-
PBACTICA ELECTBONISTULUJ 11!;!1'01'
p ot fi de foQrta mioi putel'8 (miorotJOntaote). cum_ 1-a arata.t, contaotoareJe statice seffiesc pentru ~chirlerea sau d0t1cliid.erea, cirouitelor electrice de curent alternativ sau de curent continuu. In fullc~ie de modul de construc~ie 'i comandl a contactoareJor statice ele pot servi pent ru refllizarea alimentarii diverse]or re1•eptoare de energie cu pute1·e constanta sau variabila. Cont.act.oareJe statice care realizeazi alimAntEtrP..a receptoarelor de energie
A,a
q...
eu putere variabilii Sf' numeso, in lite· ratura de specialitate ~i J1ariatoare de putf're.
Thansm.iterea tn sarcil'IA, dti la reteaua de cu rent alternativ, a unei puteri variabile se realizeazil prin comutarea periodica a sarcinii, puterea, medie fiind determinata de raportul dintte durata ~j perioada de repe~itie a comutarii, In mod practic slut utilizate douu metode: comuta1•e la t.ensiune_ nula 11i comanda cu control de fazii (fig. 15.23).
Z.s Clrc-uil ti~
"1ml1Pdt1
a u
II
t.Jt
h c
Olt ••
l<'ig. 15.23. -Metode de comandA utilizate tn contactoarele stati~ (variatoarele de putere) cu triacuri. a) Contact.QI.' static cu triac. b) Comanda prin comutare la tensiune nulii. e} Comandl prio control de fazii.
f n prima situatil', di1>poziti n~le 11i11L G11mandaLe in mo.mcuk de l1°Pi:t·re pri11 zot•o a tensiunii de alimentare. puterca medie dezvnllutd in saruina fiind dcJH-aJdeutii de ruvo1·Lul dinL1·e numiHul Jn alLernan~e in mne curenLul ci1·1·11li\ }lt'in dii:;pozitive ~i numarul de alLerm\nte in care acest.ea sint blocate; i11 cu.zul al doileu, ourent.ul circulu prin tli:spozitivele comuuda.Le in cadrul fie·~iirei u.lternan~e pe int1:1rvale (r. -ex), putel'Oa med~e depinzind de unghi ul ex de coma.nda. ln oazul circuitelor de comanda, la Lrecerea prin zero a tensiunii de alimentare, semnalul de comamlii pe po<1.rta triacului trebuie aplicat numai lu acele momente in care se produce L1·ecerea prin zero a tensiunii de alimenta.re sau, tn cazul sarciniJor com-
pJexe, Lrecerea prin zero a curentului. Astl'el, uomuta.rea tl'iacului in oircuitele de putere lu tensiun~ §i curent zero, la int1·at·ea §i 1
o·
c
1 Rr
_r
o---._......__,,__..____________,,,__.,___
...J
Fig. Ui.2~. Circuit pentru comanda triacului la trecerea prin zero a tensiunii de alimentare.
280 ..
Furnizat de sarcina acumulatii pc capacitatea C, prin rezistoruJ R5 • Semnalul de comanda se aplicii pe baza lui T3 de la ie~irea unui circuit SAU-NU compus din tranzistoarele T, §i T2• Tranzistorul T1, puntca de diode D1-D., rezistoarele R 1 §i R 2 constituie un detector de trecere prin zero. Ctnd tensiunea sursei de alimentare trece prin zero (spre valori pozitive sau negative), tranzistoarele T 1 ~i T2 slnt blocate, iar T3 este tn conductie (numai daca semnalul de intrare pe · T 4 este 1n zero) permi~tnd comanda triacului la tensiune nula, In rest, curentul prin D2, Da ~i Rs determina conduc\ia la satura\ie a lui T 1 §i T2, T 3 fiind blocat. · ·. Triacul va primi deci comanda numai 1n punctele de zero ale tensiunii de alimentare, impulsurile de comandii fiind de duraLa relativ mica 1n comparatie cu perioada tensiunii de alimen~Q.
PBACTICA ELECTBONISTllLUI AMAT()R
Comutarea periodica a sarcinii prin comanda triacurilor cu control de f aza impJica utilizarea unor scheme de comandii, dintre care cele mai simple utilizeazii pentru amorsare chiar tensiunea alternat.iva de alimentnre a triacului. In paragrafu) ,,Circuite de comanda pentru triac" au fost prezentate un numar de scheme de principiu la care amorsarea triacwui se realizeazii utilizindu-se pe poartii o parte a tensiunii alternative de alimentare a acestuia. In figura 15.25 este prezentati schema unui contactor static cu triac f olosind circuit de comanda cu control de fazii. Impulsurile cu fad. variabila stnt produse de un ascilator· de relaxare cu diac. Acest contactor static cu control de faza se cara:cteriteaza printr-o deosebitii simplitate: 1n cazuJ sarcinilor rezistive se compune din patru elen1ertte, iar in cazul su.rcinilor inductive mai are tn plus grupuJ R1C1 pentru . . l . dV I rnutarea w - - pe triac, care ln dt momentul anuliirii naturale a curentului In circuit, ar putea avl1a o ''aloare · inadmisibil de mare pentru triac. Indiferent de natura dispozitivului de comutat-ie utilizat In circuitul de
. et,cuitele ~e com~dii la tr.ecere prin sero aletensiunii de alimentare, echipate cu elemente discrete devin ·destul de complexe atunci dnd cre§te numa~ de dispozitive comandate sau ctnd se impun unele condit-iuni stricte privind semnalul 'de comandii §i precizfa comenzii. Pentru a lnlatura aceste nea-----, junsuri au f ost realizate circuite inten,'f!on grate de comandii cu arie §i posibilita\i VflaW de utilizare mai largi. Dintre acestea I I men\ionam circuiteleintegrate U '106BS U-v I· I oi CA 3058 (cu variantele sale CA 3059, .J..C, CA 3079) destinate comeniii tiristoaTo.1µF I fif.>-J'Tl reJor ~i triacu1'ilor la trecerea prin I 0 -_ _ __.,_ _ _ __._ _ _ _ ..JI zero a tensiunii de alimentare, c?I aplicabilitate tn circuitele de control Fig. 15.25. Contactor static cu 1.rjac, foJ.o. al puterii in procese Jent varisU>ile. lind un dia~
T
281
DIACUL e1 TRIACUL
poartii, comanda triacului se face 1n modurile cele mai aYantajoase: cu impulsuri de poarta pozitive atunci ctnd tensiunea pe triac este pozitiva ~i cu impulsuri negative, atunci cind tensiunea pe triao este negativa. La acest tip de contaotor, domeniuJ unghiului de control nu poate acoperi lntreaga plaja 0 - 180°; totu,i, tntr-o serie de aplicatii cum sint controlul tncalzirii sau al iluminarii, acest circuit dii rezultate satisfacatow·e. In figura 1.5.26 este p1·ezentat un variator de putere cu comanda fazei, destinat controlului iluminal'ii, del'ivat din contactorul static cu triac folosind circuit de comandii cu control de faza.. La inchiderea comutatorului K, prin consumator(bec) ~i rezistoarele P 1 (reglabil) §i R 1 se lncarcii intii capacitm·ul C 1 • In momentul 1n cal'e tensiunea la bornele Jui C 1 atinge valoarea c1itici de amorsare a diacului, acesta trece in conduciie ~i C 1 se descarcii. Energia acumulata in capacitor se aplica prin diac, sub forma de impuls electric pe poarta triacului, treciudu-J pe acesta din m•ma in stare de conduc~ie. Starea de conductie in triac se mentin~ pinii Ja apropierea poten\ialului. ~
l
I
P,
1
!Oin SW
t-------N
I
ff,
I
l!dn
l I I I
II
Tensivnea re/elel
mo111'W
l l20V
alternativ de zero, adica.sflri.,itul .primei semiperioade. In timpul semiperioadei urmiitoare procesul se repetii, 1~sa .cu polaritu\i invers~.. In figura 15.27 slnt prezentate evolutiile tensiunii la bornele Jui C 1 (deci 11i aJe diacului) 11i ale curentului pri:p triac in functie de timp, la o tensiune de re~ea da,ta. Se observe ca triacul conduce numai pe intervalele .,ha11m·ate", intervale deter~inate de ungbiul de deschidere ex, reglabil prin vaJoarea rezistentei potentiometrului P 1 • Bobina L din cadrul moatajului are roluJ de a impiedica patrunderea tn re\eaua de a1imentare a perturbatiilor armonice create de functionarl'll t1-iacului, perturbatii care ar ufecta functionarea corE>ctii a radioreceptoa1•elo1• (mai ales la receptia JJ/ A) ce se alimentnaza pe aceea17i coloaml de energie eJectrica. La variatorul de sarcina cu comanda fazei din fi~ra 15.28 osoiJatorul de relaxare realizat cu tranzistorul unijonc\iune (TU J) T1 comandii tirh1torul T 2 ~i prin acesta este alimenLata poarta
TBGlll
JW
OCJ2
o-/c>-----~----1 Fig. 15.26. Vu.riator de putere cu comanda raiei.
Fig. 15.27. Evolu\ia tensiunii la bornele Cs ti a curtintului prio triac.
t
I •
1-.l'
,
._
.
'
Fig. 10;26, Variator de putere dU trite, eu corilaJMia fuel.
tiiaoului T • .Aetf•J, bl altfl'Mnt
care.
a AJUl'jarea tbiatorullJi TI
la. rtqdw lui este eontrolat d@
~torul " r~li
Ti· Unghiul de 'W!IWlda prin Rtodifiovea valo1·ii
reztst'81'8i .R. Daci· amo:narea tiPis• toftlJld T 2 se praduoe atunoi clnd tlriaouJ f's .es1\e ·.l>loeat, cil'OUitului de poarta aJ triacului i se aplica tensiunea de alimentare, ii:µ- curentul care trece prin poarta IUI · T3 , - §Untata dlJ R 3 , este deter:niinat de Zs §i R 2 • T.riacul amorslbii, .t,ensiunea Ja bOJ"nek Jui_ sea.de f.e&tote -Btult, ifll> Qirouitului poi1ii i se aplica de acum aceastl tensiune coJ>ortta, rezult'ind uo curent de poi:lrta foarte redus, determinat de R 2 ti .l(a. Cornanda hn T 2 se poate face §i atuncj ctnd c¥torjta 4,efaz•jului inductiv _~' ~ ~!~~e hl~a. 11! _~C!_nduclie_ de la alternania precedentl. Deoerece T 2 se ment-ine in cQndUJl'tie ptna Ia sfir-
fituJ
se~i11It~rQaniei
co-~derate, i,n
momentuJ anul&rjj oat.uriUe a c:mrttntu-
lui 1n civouitul priiwip.U, 4.lbld 'J's i.t1~ din conduo•ie, l~ b~iwla ~u~tv)1i ree.pru·e wmiiunea.
d~ ~wn~e ij oii~
ouituJui ·din aceJ m.oni~nt, Qife. d~te1· minii un eure~t de poMrtei .~~mn~t• .Aatfal Ta VI:\ re#JJWl'Sa Jl).tt·-un tim.J,J foarta . f!loun. .ln Q.CJet;,t ~~i, in iJ:upe.dQia cte fiaroiua. ~-,._. oircula Qu OW'~u.t praetie far& intrarup~ cor~plJ.lUliiWr ~'IJ.i rtlgim df!l func~iop,&rQ parmmumt.. Acwi.t variator da :puture CQ. contr.ol 1n f ui aste adecvat 9i pentl'Q. saroini p11terJric inductive, coDl4Jlda triiwul.ui facindu~fle m1 imp~wi de o lit~
100 -
iS()o. ln figur~ .15.2~ e$te preieQ.t~t
un Q.lt
exemp1u de amorsare a unui triac, folosindu-se comanda cu contl'ol de f BJ:a prin intermediUI unui circuit integrat specia.li.zat. Circuitul utilizat este BAA 145 (ethivalent Iui UAA 145), in pl'Qductie curentl la 1.P.R.'S.-Baasa, circuit care poQ.te comande. aimultan doua Qisppzitive cu impulsuri d• faz~ ~i dura.ta reglabile. De regulii, aC)eat circuit integrat se utilizeaza in red1·esoareie com8Jidate, contactoarele stat.ice de cureht alternativ, in ecAi-
DIACUL 1)1 TRIACUL
s
3A
-15'V
lldlflt'I q!pF ~11-9..-A--~-..-t-i--~~---~ •
15/J
.ta +1$11
0 Fig.15.29. Variatordeputerecu triac, utiliztndcircuit integrat de comandli cu controUe full~
pamenteJe de reglare a vitezei motoarelor de curen.t ~ontinuu §i de indµc~ie etc. tn cazril de fata, ciroultul BAA. 1~5 esLe utilizat pentru desohiderea in fe.za cu. amplituclinea liemnalefor• de
audiofreq.ve11~a, ~ triaoefor caJ•e eohi-
pij~zii. orga de Jumini ,.DISCO" 3 x200 W, in fabricat.ie la I.P.R.S.-BaJ.lel:J.j;t\.
Circuitul in.t;egrat BAA 14?, allmentat. la o tensip.n.e de ±15 V 'iii comaJtda.t la pioiorut•d 8 cu ten~iunp pozitiva intre 0 l}i 7,5 V (P:l'OPlW~i<>nall
cu nivelul semnalului de audiofreeven~a iujecta.t prin eapacitO'P11l de 0,1 1J.F) fur.oizeaza pe pioio1'U4ele 10 !Ji 14 impQ!suri po~itive sinorone cu re~eaua de c9rent altema.tiv. hnpulsurile decalate in tiq.p (unu! pentru t'iecare semialternanta) sint. iuti·odu:;c iJ1 circuit,uJ
SAU rQilJ.i~at cu diodm~ l N 400! ti tranzistorul BD 136. Sincronizarea a.cestw impul~l.ll'i .cu re~~liua se re&Jizea~ii
prin analizarea
de ca,tre <;:ircuit integra.t, prin picioru~ele 9 ~i 3 a teosiqnii alternative luate de pe divizol'ul format din rezistoartjlle 27k nt 2 W §i 8,2k ,0. Aplica~ia prezentata prin aohema din f igura 15.29 vine sa 8Wl~Qi, pe dtJ o pa.rte, superioritatea utiUzarii triacurilor fa~a de tiri1:1toare in montajel~ de orgi de lJJrnini, iur~. pe de a.lta parte, iw.portania. utiijzarii cin}Uitului iptegrat .de com.and~ cu control de faza pentru amorsarea triacului, asocierea folosirii eelor doua eomponente eJectronice asigorlnci redarea fidela a sem· nalelor muzicale de audiofret:venti't prin sflnmale lumio.oase de inte.nsit.ate va.riabila.
Capitolul 16
CIRCUITE INTEGRATE LOGICE ing. il"DRIAN NICOLAE
GENERA.LITA'fl Primele calculatoare utilizau sistemul zecimal, care necesita zece nivele distincte·pentru·fiecare ordin. Deoarece era dificil, s-a trecut la un sistem binar (n\1II18.i cu doua nivele distincte). Utillztndu-se numai doua nivele, se poate afirma c.ii logica calculatoarelor numerice este o logica cu doua nivele. Matematicianul George Boole a conoepqt principiile acestei logici, care se mai nume,te 'i logica booleana, jucind un rol fundamental tn concep~ia ordinatoarelor numerice. De la sistemul tn baza zece se poate trace la sistemul in baza doi. Binein~eles ca aceJa~i numiir necesita o secvenia mai lungii de cifre iu si15temul binar decit in eel zecimal. Exemplul 1. Numilrul 15 se scrie in binar ttub forma 1111, adica 15 = 2 3
+ 2:.: +
+
2 1 +2°.
Deci se cauta descompunerea numarului intr-o suma de puteri ale lui 2. Exemplul 2. 10 = 28 0 21 O, ecluvalentul binar fiind 1010. · Deni, 1n dreptul termenilor 22 'i 28 se pune ,,0", acettia lipsind din dezvolt11.re. Cifrele folosite fiind numai 0 ~i 1, rezuJta ca o val'iabila independ-enta
+ + +
nu poate Iua declt douli valori (variabila se nume,te variabila boo]eanii). O expresie c~e depinde de una sau mai multe variabile boolene independente se numevte functie de variabile booleene. Se consider& o variabila independenta A, care poate Jua valoarea ',,1" sau ,,0". Starea ,,0" se mai noteaza cu ,,O." 'i se citei;te a negat, sau non a.. Starea ,,1" se noteazii cu .,a" §i reprezintii variabila nenegatii. Considerind variabilele .,A" 'i .,B", care pot lua v al on·1 e ,,0" i;1. ., 1" , comb"1na~iile posibile vor fi notate cu P 0 , P 1, Pa, Pa:
P 0 =ab; P 1 =ab; Pa= a~; Pa=ab. Ace,ti termeni pot fi tnscrii;i tntJ•-o diaf!l'amii Veitch, care poate avea mai muite forme (fig. 16.1). Prima diagrama m•te i:ub forma liternla, a dom1. sub forma binara. iar ultima cu ecbivalen\i zecimali. Fiecare dreptunghi reprezinta o combina~ie unicii de variabile.
,,,,
'G
h
ii
ab q/J
q
(I
h
u/J
AB fl
1
Q QO
01
1
11
10
Fig. 16.1. Diagrame Veitch.
Amo, II
IJ
1
1
2
3
CllJ,CtJITB INTEGRATE
'+(!}
_J
~ICE
(
1(1)
:J!'l _J······-(~J a
I
+to)
I
ro>
1 (J)_J ______ ,,J : b
Fig. 16.2. i
~i
Reprezentarea nivelelor logice
o.
Pentru douii variabile sint necesare 4 dreptunghiuri, pentru trei variabiJe 8(23), pentru pat.ru variabHe 16 dreptunghiuri (2~) ~.a.m.d. Aceasta diagrama t~jut.8 Ja determinarea tuturor combina~iilor ca ~i la minimizarea l'unctiilor de mai multe variabiJe~ Prnctic, pentru determinarea celor douii stari se f oloseso ~vele diierite de tensiune. In cadrul logicii pozitive, ,,i" este luat drept nivelul eel mai pozitiv al tensiunii (fig. 16.2, a). In logica negativii., ,,1" reprezinti nivelul eel mai scazut al potentialului (fig. 16.2, b).
CLASIFICA.BB Cirouitele integrate logice se pot cla· sifica dupi. ma.i multe criterii printre care: tehnologia, gradul de integrare, modul de realizare a functiei etc. Dupl cum a-a. arltat, o caracteria-tici de baza a tu't'llPOI' aoestor catego1ii este acea ca tensiunile lor, de intrare Ewa ie~fro, nu po~ avea dec1' d.oul valori.
. In funciie de teknologia de realizare, circuitele integrate (Cl) se clasifici 1n CI bipolare ~i CI-MOS. Dupe gradul de ,integrare (numAruJ de componente pe o capsuJa-cip) se pot clasifica astfeJ: - circuite integrate cu ni-vel mic de integrare (denumit.e co11ven1-ion11.I ~i CI din generatia I); contin sub 100 elemente pe cip; - circuite integrate pe send medie (generntin a II-a); con~in int.re 100 ~i 1 000 eJemente pe cip; - circuite int~gi·ate pe scars lal'l?il (generatia a JU-a); contin lntre 1 000 §i 10 000· eJemente pe cip; - circuite integrate pe scara largll (generA.tia a IV-a); peste 10 000 f'lf' mento pe cip. D11ptl modul rle realizare a furte(ie1. cir•euitele logice se tmpart tn oircllitf· logice combinat-ionale circuite logice secventiale. In cazu1 circuitelor combinationaJP scmnalele de la borneJe Jor de ie~irt depind,- la un moment dat, numai de se1DDalele aplicate tn acelnti moment la bornele lor de intrare. Din aceastii ca.tegorie fac parte !Ji portile logice Ct\l'P rAalizeazii. functii logice de bazA: SI; SAU; ~U; SI-l'iU; SAU-NU; SAUEXCLUSIV. Circuitele secventialo slot circuite a.le ctU'or semnale la ie~ire, la: un moment dat, depind at1t de semnalele aplicate tn acela§i moment la bornele lor cle intrare, cit §i de semna.lele aplica.te la momenta de timp anterionre. In aceasta categorie int.ra ~i circuitel~ basculante (bistabile-CBB. mnnostabile-CBM, 11stabile-CBA) regii'll'l'le,nu•
'i
m4riit.uar1!h1 eLc.
DESCBl&BE. :kEPft.BZEMTAil EA 0
In continuare vor fi prezentnte principalele Gitcuite logioe cu &imbolurile ~i reprezent.area acestara tn M>hetnele Jogicft.
8
Ans
stdOLICl A
0
1
I
0
Q
IJ
I
I
II
1
Fig. 1ti.5. Tabela de adevl!r L'ir1.~nitulni RI, 1·u cont.acte.
a
Cinmitul logic SI (eonjunciia) Se mai nume~te t:i circuit de oointii• den~a. 0 funo~ie SI este egali cu ,,1 cc dad i;ti 11utnai dl\ca t.oate variabileJe Jogice implicffte !lint egale eu 1. Pentl'u a repreHnta conjunct-in a doua sau mai multe variabile se ut.ili~eaza simbolul n aau, mai simplu, un punot. ln 1ehemele practice se poate tnttlni unul din simbolurilP. indicate tn figura 16.3. S-a dat un exemplu de circuit SI cu trei intriri; numarul aceatora fiind diferit de la caz la caz. 0 re pre.tent.a.re intuitivi ;a. cirouitului SI este ilustl'at tn fi!uM f6.4 ln care pent.ru sta.rea .,1" ooataoWI ll!llte normal inchis, iar etarea ,J)" repre*1tl un contact normal des-
fiind 0. Numiirul de comuta.t9are poate fj miirit oririt, ciici func~ia. va ana loarea 1 (bee aprins) nume.i dacii toate variabilele (oomutatoarele) YOl' aven valoarea 1 (inchise).
!t ~· ,, -- - . /:t#hx.·
tea
·~ !
K11'
I
1-
i~r=ABC
-1®-o Fig. 18.8.
F=A/JC
SimbOhtrile
cotljutt~ici.
chis. Aliiturut se da tabefa. de nrlr,·:lr• pentm cirouitul SI considel'at. { fLiJi?.tnd proprietat.ea. ~i simboJul conjunt'.'tiei, tabelo. de adevur a circuitului tlPYine cen din figura 16.il. Deci, numai in cazul unic A e;.i B = 1, funct]a A n B = 1, tn rest
va-
Circuitul logic SAU (disjuncjia) Operatia logica SAU {disjunctia) atribuie rezultatului valoarea. 1 daci.'i cPI put.in una dintre vnriabile nre Yaloarea 1 i,i respecth· valoarea 0 daca tont.f1 variabiieJe implicate au valoa-
o.
SP-mnul fo]osit pentru operatia de disjunctie este U sau ,,+" (operatia se mai nume~te ~i sumii Jogica). In f'igura 16.6 stnt prezentate doua din simbolurile utilizate curent in sohetnele Jogioe. Ultimul simbol se folol!e~te tn special pentru circUite integtate.
;:trAU-~~dl }'ig. 16.4. CirPuit logic SI cu contacte.
Fig. t6.6. Sirnboluri utilizatc pent.rt1 eircuitUJ logic S"\ li .
-~~~~~~~~~~~~~~~.
!J!SfiM llDIMaJMlfll,,. •.
'F ...
I
A
0 I
. Fig. 16.8. Tnbl"la tiP adevllt
a cir1,uittu11i
l
a ..
A
,·.. , l
Fig. 16.9. SimWltiti ale ne(fatiE'i uliliz.al.e in
schemele l~e.
B
All/I
I
'·
..
IJ /)
()
1
1
~U
1 1 1
·
9·
b" Fig. 16;7. ClrcuituJ 1'1gic BAU cu eontaete.
In fi~ura 16.7. a este prezentat un aircij_it SAU ou contacte. Deci, daca se tnchide unul din contncte, becul se aprinde. Pentru 2 VA.riabile (contacte) ta.beta· de adeviir se scrie ca tn Figura 16.1, b. Este de ajuns ca una. din vari~bne·' sA ia vafoarea i pertt.ru ca funct.ia sa ia vruoarea 1.. Cu alt.e cmvi~t.e, tn cazul tfttui circuit SAU, chtcft la. una diD hit.ri\ri se a'pliell sem• nalul 1, la ·ie~ite apare 1., itidilerent d~ id.area celt>rlalte intt'al'i.
Clrcmitul logic NU (negaiia) ·!
l'tegatla oon.ptt Utt loo imp6tta11i irttte
circuitele logice. Daca la intrarea Uflui aetfel de oinmit se aplioi un ni"V"el lo$Jie 14 la ietire a.pare 0 ti invers. 0 variamllt negata se noteaza cu o liniu~ii deasupra si:mbolului fi se citel}te non-A, sau A-negat. T&bela de a1ievar este reprezentatii in figura 16.8. Cele mai des folosite sirnholuri in 11keMele .logi06 stnt indioate hi fi-
,
A 10
I.
1
'
Fig. 16.10, O reprezentare a negatiei prin
circuit cu contaote.
·
gura 16.9. 0 reprezentare a negaiiei prin circuit cu oontacte e!'lte ariitatu tn figura 16.10. Atunci cind contactuJ A este desohis (0) hecul ae aprinde (1) ti invers.
Circuitol logic st-NU (NAND) Poa-rta SI-NU realizeazil Opel!a~ia 81 urmati de operat;ia NU. Aoeasta SP. indicil printl"-un cercuJet. plasat· la i8'irea pOJ1ii. 18'irea at'e valoarea logic.l 0 dacl 9i numai dace toate intrllrlle au vaJoarea logici 1. Sitnbolul ,1 exprcsia logica asociate por~ii SI-NU cu doua intrai'l tthtt repteze11tate in figura 16.11. O :proprietate f.oarte importantii a a,ceatui circuit logio este aoea ci mice funct.ie poate fi sintetizatA ou oircuite SI-NU•.
PRAC'rJCA ELECTRONISTULm AMATOB.
268
: ___[)~-----.t::AB ;=C)-x=AB
I. A
8 0
1
"0. 1 0 I 0 0
a
b
Fig. 16.13. Circuilul logic SAU-NU.
Fig. 1G.11. Circuilul SI-:SU.
--A
AUi
..____!/ __
·A ~AU8
B~
A~ F=_AU8
8~
Fig. 16.U. Simboluri utilizate pentru circuitul logic SAU-NU.
a
b
A
8
l
0 0
0
1
I
I
1
()
1
1
1 0
Fig. 16,12. Schema cu conLactc a circuiLului Sl-NU.
Pentru a tnt,elege functionarea unui circuit SI-NU sa examinam schema cu contacte din figura :1.6.12, a. Contactele A ~i B pot fi considerate intrarile unui circuit SI-NU. PresupuMm Yaloarea logica :1. atunci cind hecul se aprinde 11i 0 ctnd hecul eRte stins. Conform defini~iei becul este stins (0) claeli "i numai daca ambele contactc s-tnt 1rirhise (fig. 16.12, b). Circuitul logic SAU-NU (NOit) Poart.a SAU-NU realizeazii operntia SAU urmatll de operat.ia NU. Functia. logicil SAU-NU este definiUi printr·-o p1'11pozi!ie rompusll din mui multe n1-
riabile. Ea este adeYiirata daca §i numai daca toate variabilele implicate sint false. Cu alte cuvinte, ie~irea are valoarea logica 1 dacii toate intrarile au valoarea logicii O. Acest lucru se vede foarte hine din figura f6.13. Se presupune valoarea logica 1 clnd hecul so aprinde §i 0 cind el este stins. Daca ambeJe contncte sint deschise, bccul lumiueaza. In rest, pentru orice combina\ie a valorilor variabilelor A §i B becul ramine stins. Simbolurile uzuale ~i expresia logici sint date 1n figura :1.6.14. ~i aceasta poarta logica este foarte importanta, <'U ajutorul circuitelor SAU-NU putindu-se realiza orice schema logica.
CIRClJITE INTEGRATE J.. OGICE BIPOLARE fn continuare se vor analiza prinoi· pnlelc variant.e t-ehnologice bipolare de drcuite logice integrate. Aceastl scurtll cnmparare va scoa.te in eviden~a avant.ajele circuitf'lor logice integrate tn t.ehnologie TTL. Asupra a.cestora din 11rma se vn insista prin exemplificari din fumiliile J~ circuit.a fah1·icat.e la
.
cra.cm!I'E INTEGRATE LOGIOE
mod curent-la I.P.R.S.-Baneasa !Ji utiiizate pe scara largi atlt de profesioni,ti, -Cit fii de amatori.
Circuite inf.egrate logiee trwistor-rezistor (RTL) Aceste cirouite fac parte din prima categorie de circuit.e logice standardizate. Printre dezavantaj~le aoestior tipuri de circuite enumerim: -_densitate miei de integrare' - stnt u~ pert.urbate de semnale paraZite; - vitezii micii de comutare dintr-o stare logicii tn cealaltA. Ca exernplu se de schema din figtira 16.15. Fiirii nici un fel de semnal la intrari, tranzistoarele T 1 !Ji T2 stnt blocate. Acela•i lucru se tnttmpl.~ •i clnd Ia ambele intrari se aplicii semnal logic ,,O" (se conecteazii la masii). Daca una din cele doua intriiri se conecteazii Ia o tensfone p6zitiva mai mare de 0,6 V (nivelul · logic· 1); t.ranzistorul respectiv se satureaza ,1 ie~irea capatil nivel logic zero (teosiunea sub 0,5 V).
.-----e--Q Atiii
r, D
R
Fig. 16.15. Circuit integrat lag:c RTh.
Rezistoarele R slnt conectatP. tn scopul protejarii ·jonctiunilor baza~enii tor ale tranzistoarelor. Jn mice caz, acestea mic,oreazi mult viteza de co-
mutare a circuitului. Cireuite integrate logiee rezistor-eapaeitor-tranzistor (RCTL) Odatii cu aparitia neceRitntii maririi vitezei de lucru a calcul1ttoarelor s-au cautat diverse metode de realizare a circuitelor integrate logwe cu timp de tranzitie, dintr~o starA in alta, sub 500 os. 0 primA etapi\ a constat In perfectionarea circniteJor de tip RTL, prin adaugarea unor' capacitati de ac· celerare pa1'81e1 cu rezistentele de in· trare (fig. t6.16). In rest, functionaree este identicA cu a . cireuitelor RTL
c A
8 R
Fig. 1.6.16. Circuit integrat logic RCTn•
Circuitul RCTL nu este ideal din punct de vedere al f abricarii, deoarece include lntr-o propor.:~ie mare rezistoare §i capacitoare. Cirenite integrate logic~e en tranzistoare· cuplate direct (DCTL) AceRte circuite au In componenta lor tranzistoare cuplate direct (in curent continuu). Dezavantajul principa.I al
l'RACTICA ELBCmONf8TlJLUl AMA.TOR
Cire.uite integrate Jogif1f-\ eu tranzis· t.oare ~i diotle (DTL) Un impnrLnnt pM ci'if.rP tl'hnnln~in
Fig. 16.1,. Circuit integrnt
logic DC'rL. acestor circuite consta in dependent-a funolionarii de pa.rametrii individuali ai ttantietotului. Ga exemplu se poate ut'mm, pe figura :1.6.:17, un circuit ce realizeaza func~ia SI-NU (NAND). Daci'i ambele intrari (A §i B) capata nivel logic i (tensiune de intra.re mai mare de 0,6 V), cele doua tranzistoare se satureazl,·iar ie§irea Capata in a.cest mod n,ivel logic t:ero. ln rest, orice stare diferitl a celor douil intrari face ca la. !eoire sa exiete ntvel logic 1 (tensiunea +Vee). Daca unul din cele doua tranzistoare a.re o tensiune de deschidere mai mare clecit celalalt, poate aparea o stare nedetermina.ta la ie,ire din cauza nesaturarii complete a acestuia. Cum in tehnologia integrata este foarte dificil de realizA.t douii tranzistoare identice. problen1a. e11te ,1 mai deJicata in cazul ttnor circuite lo~ce cu mai multe intriiri. De aceea s-a renunt.at la utilizatea pe scarii Jarga a circuitelor logice integrate tip DGTL.
TTL a const.it.uif,-o <'ircnit.P.le Jo~?ice c:u diode ~i tranzistoare. In acesf,e circuitr funciia. Jogica e!'lte rPalizntii cJA diocl1'. iar trnm:ist.orul joa.o:i rolul dA inver!"nr· (circuit logic NU) sau simplu repetor de eemnal (repetor pe emitor). tn exemplul din figura 16.18 se poate urm.iiri un circuit logic SI-NU (N.i\ND). Funct.ia SI este realizatu de diodele Di ~i D 2, iar tra.nzistorul T ar<" rolul de circuit inversor (NU). Daca amhele intrari sint la 1 logic (+Vee), cele doua diode sint polarizate invers ~i nu trece nici un curent prin ele. Tranzistorul T este saturat de curentul ce trece prin R 1 !iii D 3 {exista o stare de 0 logic). Daca oricare din intrari este conectata la ma.sii (0 logic= tensiune zero), dioda de intrare corespunzatoare se deschide ~i prin ea trece tot curentul determinat de Rl. Tranzistorul se blocheazii, iar la ie~ire apare un poteniiaI egal cu +Vee (1 logic). Circuitul DTL comuta mai repede dectt circuitul RTL.
------o+Vcc
Fig. 16.18. Circuit integrat logic DT.b.
------------·-- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2'il -
··-
fir<'uite integrate logiee tranzistor-tmnzistor (TTL)
CirPuitP]f1 integrat<" TTL au rezolva.t. problema gabaritu!ui ~i sigurantei in funct.ionare a montajelor cu circuite logice. ParticulariUtile componentelor in~ t.egrate conduc la scheme (pentru, circuitele integrate monolitice) mult diferitfl de va.riantela lor ou componente discrete. lntegra.rea. monolitica beneficia.za cle aportul unor componente :{lro~ri~ deosebit de µtile in circuitele IQgice, cum sint tranzistoarele multicoleotor. Asemenea. structuri sint intUnite foarte des in sche~a. elec~rica a circuitelor logj.ce integrate. In figura. 16.19, a §i b se dau schemele eleotrice l}i simbolurile unor a.semenea struoturi. tn continua.re vor fi prezentate trei circuite logice realiza.te sub forma de capsule .integrate la. I.P.R.$.-:Baneasa.. Acestea slnt cele. mai des utiliute. I
__ __...
.._
.._
E
De asemenea, intra tn componen~a mo;nt.ajclor p~act.ice prezentate la sfirl}itul capitoiului a. Circuitul integrat inrersor (NU) I.P.R.S.-Baneasa fabricii circuite inversoare integrate de tipul CDB404E cu echivalentele st.riiine SN 7404, EJH 241, MlC 7404, SFC 404E. Caracteristic acestor circuite este ie~irea in contratimp. . Alte circuite sint CDB 405E cu eohivalentele SN 7405, F JH 251, MIC 7405 ~i SFC 405 E. Toate au ie~i rile cu colectorul in gol. De asemenea, Echivalentele stnt SN 7406 MlC 7406 SFC 406E. In capsula CDB 404E se gasesc 6 inversoare de acest tip. In fig. 16.20, a,b se dau schema ~i conexiuni1e acestui circuit integra.t.
c,~2c,, 8
.
a
E
a
+V 14
fj
12
11
11
.I
e
fJDB404E .f'Ofl CDB?IJSE
£, .
" b
FJg. 16.19..Citcuit integrat logic TTL.
1
2
A •X
3
4
5
Ii
b
Fig. 16.20. Circuitul integrat logic ~o~ E Oil (;L'IB •o5 E.
7
DY CDB
PBACTICA ELECTRONISTt)LUI AMATOR
Avantajul acestui tip de ie~ire, 1n contratimp, coni;ta in reali.znrea unl'li impedan~e de ie~ire mici tn amh(\le sLdri logice, semiihilit.ate rednsii · It\ zgomot. In montaje]e practice se inttJnosc situa\ii c!nd este nevoie de )e~area ma.i multor ie~iri in parn.hil. .Accst lucru nu sc poate face, deonrece exi11tii posibilita.tea ca unul din etnje sli aibii iel}irea 0. In acest caz, tranzistoruJ final al acestuia ar trebui sa suporte ~i curen~ii celorJalte ie~iri cu nivelul L Curentii mari due la distrugerea tranzistoare]or fi~ale. Pina la 16 i:nA se poate :garanta. bu~a Iunctionare a cir· · cuitelor.. Se poate lnliitur.a acest neajuns prin fo]osirea circuitelor cu colectorul in gol - CDB 405E. Acost circuit con~ine ·in aceea~i capsura 6 inversoare. Conectal"ea:rezist.entei extel'ioare se fa<~e ca in figura 16.21 (R ext. se cupleaza ln punctw X ~i V}. Ie~irea din circuit se ia tot
+
·v::n ~=J
)(
-cov
o--~~---4.._~....
Fig: 16.21. Sehema electricA a circuitului Jogic NU cu colootorul In gol.
+JI
A
Rexf ..
o - - - - a ,,_ _..
8D----ll
x
a--•
Fig. 16.22. l\fontnj SJ -en hint. ie~iri
in pftralel (fig. 16.22) Acest montaj se mai n'ume~te ~i ,,Sl"-cablat.. Numlirul de circuite ,, NU" cuplafe tn paralf~l se alege dupa dorinta. Cele trei circuite s-au lunt pentru· exemplificnre. Timpnl de·propngare a mini semnal de la intrnre la ie11ire este de 10 ns pentru COB 404E ~i de 24 ns pent.ru CDB 405E. De aici se ponte trago concluzia ca circuitul cu ic~ire ,,totempole" est.e de doua ori mai rapid dectt inversorul rm colectornl tn Yint, dhci s~ poate folosi cu sur.ces Jn frec,·eute inalte (20 ... 25 MHz). Tensiunea d~ alimentare este de 5 V + 5%. Se alimenteaza toate inversoarele simultan de la pinul 14.
.
b. Circuite integrate logice ,,SJ• I.P.R.S. fabrica circuite ,,SI" cu cloud intrari, fiind grupate ctte 4 circuite pe aceea,i placu~a de siliciu (in 'interiorul aceleia~i capsule). Aces tea poarta indicativul COB 408E ~i COB 409E. EchivaJentele straine s.int: SN 7408 'i SN 7409 (Texas Instruments); F J H 421 (PHILIPS); MIC 7408, MIC 7409 (ITT), SFC 408E 'i SFC 409E (SESCOSEM). Schemele 'i conexiunile acesto:r circuite integrate slnfi date 1n figurile 16.23, . a, b, . c.
213
<.:IRCUITE INTEGRATE LOGJC.E
"~' 14
8
"'"
.J
x
G
a
Fig. 16.24. Montaj logic cu poarta CDB
7
OY -· ...
+II
/JV
COIJ#IF
b
·. '\._·..ft.(•
. ~ ···-4· .
..---ox
CP84U!J£
c
Fig. 16.23. Circuitele integrate logice CDB <.OB E ~i CDB ~09 E.
Pentru a analiza functionarea Jor, sa consideram un circuit ,,SI" din CDB 408E cu care se face montajul din figura 16.24. Se conecteaza picioru§ul 14 la o sursa de +5 V, iar picioru~ul 7 la minusul aceleia§i surse.
<.08 &
In situat-la de pe figura, jonctiunea EB a t1·anzistoruJui T 1 (fig. 16.23, b) conduce, iar jonctiunea CB este hlocata. Rezulta ca tranzistorul T 2 este blocat (cu baza in vint), Ts, de asemenea, este bJocat. Prin cliocla. Du plusul bateriei de aJimentare apare pe baza Jui T 4 , care conduce la saturatie. Ciiderea de tensiune pe tranzif:;torul T 4 este foarte mica, astfel ca tensiunea de alimentare se divide in principal pe ceJe douii rezistente din emitor §i coJeotor. Pe baza Jui T8 apare o tensiune pozitiva, ·care-I aduce in stare de conductie la satm.·a·ti~. Caderea de tensiune pe el fiind foarte mica, la ie~ire rezu!Hi nivelul logic ,,0". D.aca se trece acum comutatorul A pe pozi\ia corespunzdtoare nivelului 1, situatia de mai sus nu se schimba deoarece tranzistorul T1 se mentine blocat prin emitorul de la jntrarea B. Aceea~i situatie daca B este pe pozitia 1 ~i A pe poziiia 0. Dar daca ~i A ~i B sint pe pozitia 1 situatia se schimba. Anume, se deschide jOnctiunea BC a tranzistorului Ttt iar ca urmare a acestui fapt baza lui 1'2 se pozitiveaza puternic ~i acesta intra in satura\ie. Caderea de tensiune pe rezistenta de 800 n este suficienta pentru a satura tranzistorul Ts. Tranzistorul T, se blocheaza, baza acestuia avind un potenliaJ apropia•
PBACTICA ·&80'ftl0Nt!FVJ,'U! AMATOR
de al masei; T 4 bloc.heav.li In rindul lui pe T0 • TenBiunea pozitiva oin ~nlP.<' t.orul Jui 1'4 contrihuiP. la flaturAreA. trantistol'ul\li T1 • AAtfel, plmml hnt.Priei se regase~t.e In colectorul tranzis1.n1'1lltti T8 , la ie~ire aparind nivelul Jogio ~-· Aoest.e tipum de oirol;lite uSI" functioneazii sigur pentru impulsuri (la int.rare) de 2 V. Cil'cuituJ ,,SI" din capsula CDB 409E functioneazll asemiinlltor celui 'de mai sus. Fiind de tipul eu colector h'l 'Vint., P.) se preteaza la legatea tn pa.title1 R mai multor ie~iri, ce:ea te' ttu 11e poat.A face cu circuitele CDB 308.E cu iei,irea In contratitttp.
Caracterist.i(~iJe dAAcrir,p, in continn· ine rdnt. val1tbHe pP.ntl'u orir.nre rlin"t"rP
port,.ile oon~inute de capsula COB 400E. tensiunea de alimentare are valoareii tipi<"~i dfl 1& V •i sP aplfoi\ tntrP piojo1·u~rfo 14 ( +5 V) ~i 7 (masil = 0 V). Date!~ dP. catalog 11tilt garant.ate pent.fu ce)P. mai grele conditii de sarcina, t,ensium~ rJe ftlimentare ~i t.emper.aturii. LA. i~~irN1. unPi porti fie pot. lega maximum.JO intriiri ale Rltor porti logice (lan:out "'"" iO). 0 singura poartfi are nevoin pe fiecare intra.re de maximum 0,8 V pentru a fi garantat Ja ie,ire t logir.. De aseinenea, tensiunea neeesai-a unei intrari e~e de minim 2 V pentni c. Porp, logii:e ..SI-NU" (NAND) ca la 'i~irea porfii nivelul lie 0 Slnt oele mai utilizate In aplioa~iile logic. Deci, tn in~rvalul 0,8 ... 2 V mi circuite TTL. In aceasti privinti este interzis a se lua vreo valoare, axceleazi poarta NAND ou doua inietirea. fiind C.!Q'~cterizataprint.r-o stare triri, motiv pentru care se va face o ambigua (0 sau i). descriere detaliatl ·a circuitului CDB Curentw abaorbit. de o int.l'al'e est.A 460E fillH\ilat cu~nt la I.P.R.S.•B&- diferit, in functae ~ nivelul logic neneasa~ eesar la ie,ire. In ca~ ca se dore9te un Cireuitul CDB 400E contine tn ace- nivel -logio i, o i:Qtrare va trebui ·ea .eati ~~uli patru poJ1l Sl.. NU (Nand). aibi nivel logic O. Fiecare poarti pl;late fi lolosita indeCurentul. ablotbit de la sursl •a pendent, realizlnd funotia F = AB. avea valoarea de i ntA. In eaz ci ieCapsula al'e 14 pioiol"Ufe, ale cirei ~itea · tmute lll atbf ntveJ togle ambele intrari vor avea st.area logicA t. cnnexiuni se dau tn figuta ta.as. . Fiecare inttare va absorbi un curenf, maxim de 40 µA (foarte mic in rapol't +~, ,3 12 11 t0 9 a· ou eel anterior). In practioa se ia o margine de sigurant& de 0,4 V pe.ntru ambele stari de la intrare, denumitii rfi margine da zgomot tn curent continuu. La feJ 8fl bl 9i o mtu•1;tinfl de Rigut1mt" pP-ntru curentul ab1ol'bit de cell! doui etiri 'rig. ttt2!>. Circuit.bl intl!gl'at logi~ Cl> H '4001.. ' . ' logice.
sir
o,
..
--· ··-·-- . . . . ---· ...
- -··
--
ClfCUl1'B pilfOM~! !:99JCE
Pentru u nvea r1h·et 0 ht jul 1·11i-... t.rebuie 0A.1mrsa sii dea un c'nrent mini 111 de t,6 mA ~ o Mmriune mRxim/i de 0,4 V. 1n aoeet caf., la ie~irea portii Yn fi tm nivel logic 1 garantat. ln c.::tzt.11 nivelului logic 1. la intrare, surM t 1•ebuie sa furnizeze 0 tensiu~e minima de 2,4 V, curentuJ absorbit fiind de maxim 40 p.A. Situaiia cea mai grea pentru sureii ,.a fi aceea cind trebuie sa debiteze curentul de 1.,6 mA. Presupuntnd ca sursa este chiar o poarta ce comanda la rindul ei 10 porH tn paralel, curentul maxim debit.at la i~re va fi de 16 mA, iar terisiunea tot de 0,4 V. Aoest.a este i,i curentul maxim dat de o poartli SI-NU, pe o sa:reinii de 250 n (minim) indicat ln catalog. Cunosotnd aceste date, si vedem cum se comanda o poarta Jogicl de· 1a un etaj cu un tt'l11tistor montat fn conexiune BC. 55 umarim figure. 18.26,a. TranzistorUJ eate aatttrat. Prir.i el va
+sv
+o~GV
Saturot a . UC!•mot.o,4V 5V
ov
+a.4v Fig. 1"6.2b. Comanda uaei pQrp !Qgioe.
1111 tt·1·.·1~ llf1 1.·.1u·11t
Jr (1·ar.- poat.e fi oriclt
intrare ftl orice ''alolU'e.
de rnit') pl us t·m•eutuJ de
porpi. 01•ci Re poat.P h1R Bineint.PIPs ci'i le+ 1.6 mA nu \"I\ deyiii~i cm·Pntul mRxim admisibil al tranzifitorului. in fignra. 16.26, b !Ml luaL c:ttzul in
- - 0 .04
,.. mA - = o5 kQ.
Practic se alege o valoarP intre 3.3 §i 1.0 k .0, !n func~ie dP- utili2a:re. Circuit.ele cu mai multe intrari au. in general, acelea~i scheme elE1t~t1·i1'.e dar tranzistorul de la intrare po11eda un numar de e~itori egal cu numaruJ intrarilor. · Circuitul COB 410E (fig. 16.27, a) face parte 'din categoria SI-NU. Singura deosebire este aceea ca poseida trei intrAri. Ie~irea capatl nivel logic O dacl toate intrari]e au nivel logic 1. In rest pentru orice combine.tie de ohrele la intrari, ie~irea rarntne tn starea 1.. Circuitul are acelea,i caracteristici de transfer ca poarta CDB 400E. El se utlli!ea.21 la 'realizareia cirouitelor hasculante bistabile, re· gietre, decodificatoare etc. 0 capsulii. coniine trei porti St.. NU cu trei intrAri. Un alt circuit Jogie din aceeqi cat.egorie ettte CDB 420E (fig. 16.27, b). Aoeastl poartl SI·NU eon~ine patru int-rari. Ctnd toate intririle slnt la nivel logic 1, ie,U-ea. are ni"vel logic 0. In reat, pentru orite combina~e de nivele la intr~ri, ie~irea rim!ne kl •tarea 1.
PRACTICA "ELECTBONISTULUI AMATOB
2'18 .
,+sv
2
J
4
~
6
7
ov a
+ 5V.
A· .. 8,.
,..
,.,
·12 •
''
1
2
·3
'f
&
0
E
.
to
·X
:t : ~ .
6
H
Fig. !6.28. CircuituJ integratlogic CDB
b Fi1< 16.27. Circuit.ele integrate logice ~i CDB 420 E.
Ctil:i HO E
Si
.
-t V
acest circuit. are caracteristici iiientice cu COB .4.00E 11i CDB 410E. 0 ca.peula contine doua porti SI-NU cu patru intriiri. Alitmmtarea sA face la picioru,ele 14 9i ! cu ~riliunea de 5.25 V. Pentru eeT"ia SN/54, tensiunea de alim..entare ~stP de 6,5 V. Se va iine cont ca la ecbemt>IP cu colectm tn vtnt sii ee coOt!dt!Zt' rezi~ienia exterioara. Nu SP va dtiJii11~1 In nici un caz curentul maxim 11.dmi~ (111 genera] 16 mA.). Exn1til porii C&J'.e suporta la ie~re o Lt!11i;iunto de ptna la 40 V 9i un curent d~ 80 mA. P,entru fi~care caz In parte se va cqnecta earcina adecvata. De asemenea, la intririle A, B, •.• nu se va aplica o tensiune mai mare de 5 V (optim este de 2-2,5 V). NumArul maxim de intl'A.ri pe capsula al unw circuit logic SI-NU etite de 8, fiind coiitinut de circuitul integrat
7
OV ~20
E.
CDB 1.~0E (fig. 16.28) ~i tn are11t caz f
Circuitul care s-a coneacrat in ind.e-plinirea acestei func~ii de transi'ormw.·e este t1·iggerul Schmitt. El se poate realiza cu tru.nzistoare sau cu circuite integrate. Exista tn familia TTL o capsule (CDB 413E-I.P.R.S.-Baneasa) cal'e contine douii triggere. Semna1u1 obiinut la ie§ire este oegat raia de · eel de la intrare. Descriere # functionare. 0 capsula CDB 413E contine doua circuite formatoare, avind fiecare cite 4 intrari (fig. 16.29). Cele douii porti realizeazii cite o funciie SI-NU cu 4 va.riabile (4 intriiri). Astfel, Y1 = A 1, Bi. c-;, i>-;_ §i Ya= A2 , Ba, c-;;-b;. Modul de legare a unei porii se indicii tn fig. 16.30. Capacitorul Ci separa o eventuala componenta continua a~ semnalului a.plicat la intrare. RezilltoruJ de 560 0
u~PC ,1
U141o1.
1--------••
U*11-------""--..i~---u, Uz. li;.tAAM&
[1J
a
7
3
ov
B1
Fig. 16.29. Circuitul integrat logic CDB 613 E.
IESIRE
. "J·; ;
-•.. ~ . ·
.. h----A------?---~ftq-- ·----r4··--:--~ b Fig. 16.31. CaractPristica unui trigger.
' Fig. 16.30. Legarca unei porti logice - trigger Schmitt.
asigura nivelul 0 logic la intrarea triggerului in absent-a semnalului, iar dioda EFD protejeaza poarta in momentul aparit-iei unor impulsuri nega. tive. Caracteristica unui trigger se da tn figura 16.31, a. Cl'escind tensiunea de intrare se ajunge la pragul U2, moment 1n care Uie• devine zero. Pentru orice valoare a tensiunii peste U9, situatia nu se schimbii. Sciiztnd Uin sub U2, ie~irea ramlne In continuare la nivel 0 logic ptna se ajunge la pragul U1 ctnd Uiel devine 1 logic. Se constata deci un hysterezis oJ caracteristicii de transfer. Aplictnd un semnal oarecare la iutrare, se constata ca Uie• respecta legea de varia~ie . descrisa ma.i sua (fig. 16.31, b).
l n figura 16.32 se poate urmari comportarea unui trigger Schmitt din capsula CDB 413E, la varia~ia tensiunii de alimentare ~i a semnalului de intrare. Se observa en attta timp ctt valoarea tensiunii de intrare este de maxim 1,4 V, ie§irea i~i ment-ine starea Vee
Int rare [VJ
Uz
u,
r Fig. 16.32. Comportarea uuui So:hmitt.
triftu
leigic! 1 (l'orr =min 2,4 V) atunoi dnd tensiufi~ dE! a.llmtmtll.t'P '\'lll'ia.r.it intre +4,76 V §i +5,25 V. Depii~ind 1,4 V la infrarP, f~~irea trece in 0 logic ( V0i, = max 0,4 V), raminind neschimbati pentru orioe valoarc a tensiu:n.H de intrare mai mare de 1,1 V, chiar daca tensiunea de alimentare variaza intre limitele mentionate mai SUR. Pentru ca ie,irea sa treacii in 1 logic, trebbie ca tensiunea de Jntrare sa scada sub .1,f V. Pragul de sigurttbta este 0,7 V.
Circuit Wegrat logic cu cuplaJ prin emitor (ECL)
0 d'atl cu aparitia nece.1'1itatii urtOi' calcule ~i Pxe1:mt,ii logice ultrarapide ~~a impuR Q.ecesitatea utilizatii unei tehnQlogii adecvate. A.cea.sta problemii a .rezolvat-o circuiiele logice bipolare integrate cu cuplaj prin emitor. Timpul de propagare (I. semnalului este ext.rem de redµs (1-4 ns). Principalul dezavantaj al acestor tipttri de circuite it constituie consumul foarta mare de putere. In figtINC16.33 Ift'.,,a scheitia unui circuit tipic ce realiz.ea~ funclia. SAUNU. Tranzistorul T3 lmpretmii cu T 1 (respectiv T2) formeaza un. etaj diferen~ial cu cuplaj prin emitot. TrruiziRt.orul T 3 prim.e,td in baza o tensiune de tteflH'iD~iS fref· AMst semnai reprPzintii hariera dint.l·A nivel logic 1 ~j nivel logic 0. Daca. pe intrarea A (sau B) se aplica un semnal mai mttre dec1t P rd (nh-pJ logic iJ, tranzisforril T1 (san T2 ) 1H1 sat111'flazit (nivel lorrio 0), iai' Ta 88 blo~ cheaza.
Fig. 16.33. Circuit (SAU-NU).
inlegr;:it
logic
ECL
SemnaluJ din colect.otuJ Jui T1 (reRpectiv T2) se tram~mit.fl la f"~ite prin int.ermediul t.ranzistorului ..fie ..
Cireuite integrate logfoe de injectie (12L) Acest.e circuite au apilrut in urma celor in tehnologiP TTJ.J. Fata de aceRtea din urmii a.u urmat.oat'ele avantajP: - densit.ate marA dP. integrare (de 5-10 ori mai mare decit, in cazul T'tt) - consum de puttlrP. rE!dus (de 100 plbl la un rhilion de ori mai tnic). Totu~i au un dezavantaj care face ca circuitul TTL sa tie de neinfocuit ~i anume -viteza de lucru. LA. circuitele fZL aceasta e~t.e de 3 ori p1na la 25 ori mai micli decit in cazul circuitelor integtate tn tehnologie TTL. In prineipal, un operator elementar ltlgic (de (!Xemplu, in'Vertorul) realiza.~ in tehnologia PL
a
,
.m
...
,, 13
"Do ~¥.
.?
0, Fl~.
1fi.R'1. Operat.o1' r.lementar logic
(1 8 1~).
m1JILe coleotoare (similar tranzistorului mult.iemitor Cile la circuite}p, TTL). A1w·11l-a este d.e tip npn ~i funct.io111•10~,ii , r~•\ invettor (circuit NU). Tranzii;t.orul .. 7'1 elte de tip pn.p 'i func~io neaza oa generator de curent. . rnn ace1te tipuri de circuite Jogice inte-grate Jipsesc retisten~le ca.H disipa o mare putere tn cazul cirouitelor TTL. Acest avantaj altele oe decurg din 1nsavi structura sa tehnologicii face ca tehnologia PL sa tnlocuiasca circuital e TTL tn multe aplicaw.
'i
OIBCUlTE. InEGBA.Tll MOS
De.cl circuitele integrate TTL au avantajul unei viteze mari de lucru, C3ircuite1e MOS au avantajul consumului redus vi densitatii mari de componente pe mm2• Tehnologic, a.ceste circuite logice au tn compumtrea lor tranzistoare cu efect. de ctnl) t'}u poarta izolata de tip iw:os. Aceallta te~logie e:tceleaza tn a.plicatii ca~--mM'i.orie de :tnare capaci~at.e, microprocesoa.re etc. Cele mai importante aYantaje ale teh~logiei 1\fos stnt: - precizje ridicata a part.metri-lor t.ranzist9arelor: - consum r
a
f'.1 ~
N.C. 0,
11
c,
!>
,,,
b
Fig. 46.35. Po:trta Jogie1l muJUfUnrtion:ili1 ROM 01.
- tehnologie simpl1't 1n compnrn\.ie cu cea TTL; - circuitele Jogice contin numni trantistoare MOS ~i tn ace.i;t, mod s1nl mai sitnple.
Poarta logicil miiltifiinc(innald C.C.S.I.T.S. .fJJ.bricli un circuit integrat monolitic, realizat tn tehnologie PMOS standard, cu poartli dealuminiu. Circuitul 'poate fi folosit pentru famiHariza:rea cu aceste tipuri de circuit e ctt 9i ea poarta elementara tn .sirnula.r~n unor circuite integrate complexe. fn f igura 1.6.35, a se da schema intern a a auitului, iar ln figura 16.35, b coneetarea la picioru9ele capsulei. Pentru a arata modul de utilizare ·a circuitului se dau cl.oua exemple de coner.ta:re bl vederea. oM,mer.ii a 2 circuite logice, a.nume: SI-NU (fig. 16.36) ~i SAU-NU (fig. 16.37). A.TENT/El Pistrarea sau manipularea oircuitelor MOS se efectueaza cu pioiGfUJJ&le unite printr-un fir conductor roluit Mu infipte hltr-o foi1-i1 de staniol. 1n acest mod se inlatura perioelul dist.rugerii jonc~iunilor trnnzia-
'i
-
Plt~CTICA
Voo
l
ELECTR()NISTtJLm AMATOR
de aliment.are care este cuprinsii in 3 .... 15 V, ceea ce u,ureaza combinarea circuitelor CMOS cu TTL in diverse apliCfl.~ii. Schema de principiu a unui inversor CMOS se poate urmari pe figUl'a Hi.38, a. Sursa !iii subi;;tratul tranzistorului T1 stnt conectate la masi., in timp ce sursa ~i substratul tranzistorului T 2 slnt conectate la tensiunea de alimentare +Us. Daca semnalul de int.rare este zero logic (tensiune nuJii), tranzjst.orul T 2 este polal'izat ~i conduce tn timp co T 1 este blocat. La iel}ire se ob~ine t.ensiunea Us(nivel 1). Daca la intrare so aplica o tensiune egala cu +Us (nivel logic 1), la ifl~ire se obiine o tensiune minima 1. logic, deoarece trnnzistorul Ta se blocheazii, ia-r T1 conduce. Deoal'ece intl'area unei porti CMOS prezinta o capacitate mica (sub 1 pF) ~i un curent de scurgere mic (sub 1. µA) se produc acumuliiri de sarcini electrostatice. Ca urmare se prevad cireuite de protec\ie cu diode. Circuitul complet, cu protec\ie, se da in rigura 16.38,b. 0 capsuUi CD 4049 coniine 6 asemenea po~i inversoare. Con~xiunile la pinii acesteia se dau in figura 16.39. ~omeniul
m Fig. 16.36. Circuit SI-NU cu ROM Oi.
~GI
,~,,
LJ~
+
lef
Fig. 16.81. Circuit SAU-NU cu ROM 01.
t.oarelor MOS prin
acumular~
de sar-
oini P)N'trostatiee. T~nsiunea t.ipicA pentMJ VDD este de -14 V, iar pentru Vee de -28 V.
crncrITE INTEGRATE {ii 08 COMP I.EM ENT.!R)
CMOS
In foarte muJte aplieatii, circuitele logiee TTL sint tnlocuite de eircuitele 10Jrir.fl integrate in tehnologie CMOS. Ac~11te llircuit.P eon\in tranzi~t.oare MOS cu canale de ambele polal'illl ti. ConsumuJ static de putere al acestor·a este de· tO nW/poarta, ·extrem do scozut fa~a de eel aJ circuitelor TTL. Un avantaj fa~a de circuitele MOS simplu canal tJ 1'eprezint8 tensiunea
a
,,
Fig. t6.38. Schema de principiu a unui iDversor CMOS.
281
CIRCUITE INTEGRATE LOGICE
11.t". 1G
N.C. IS
14
13
12
If
111
!J
Fig. lti.39. Coucxinnile capsulci CD 4049.
A
B
p
B
Fig. 16.U. Schema unei
por~i
Iogice SI-NU.
tehnologie. Intrarile sint de aiwmenea protejate contra strapungerii electrostatice. DacA pe intrarea A ~ l pe intrarea B se aplicO. un nive] de tensiune apropiat de vcc (logic '1 ), la ie~ire apare poten\ialul masei (logic 0). lntr-o capsula CD 4011 stnt 4 operatori SI-NU cu cite doua intrari (rig 16.42.).
Fig. 16.40. Schema unei porti logice BAtf NU (CMOS).
In Cigura 16.40 se dA schema unei porli logice SAU-NU realizata tn tehnologie CMOS. lntriirile sint protejate contra strapungeriJor accidentale prin acumulare de sarcini electrostatice. Daca pe una din intriiri SAU pe ce11.lalta se aplicii un nivel de tensiune apropiat de Vee (logic 1), la ie~ire apare potenyialul masei (logic 0). lntr-o capsula CD 4001 (fig. 16.41, a) se gasesc patru porii SAU-NU cu cite douA intrari ffrcare. 1n figura 16.41, b se p1Jate urmiiri scbuma ehictrica a uuei pcirti logice SI-NU realizata in aceea~i
3
4
.s
C'041Jl1 Fig. 16.42. Cirruitul integral logic CD ltOot (pal.J•u porti SALi-f\U - fig. 16.ftU) 'i cr1 ft011 (palru po1·~i SI-NU - fig. 16.ftl).
... ltlO.NTAIE OU cmcmTE (PORTI) INTEGRATE LOGICE ~t.or
.de WIUQJ. (VU-llletru)
Monta,flil prezentat in fi11ura 16.43 poa.te !i ataf}at unui amplificator, casetQfPll,·. tnagnetofon sau chiar radioreqeptor. Poate fi gradat tn de6ibeli, WIL~i sau procente. ln cazul unui amplifioator •1iereo sint neoesare doua e.sem1mea montaje. Pentru fieoare canal se peevid oite 6 LED-Ul'i. Ultimul (La) este prevazut a f i reglat pe inceputul zonei de distorsionare a amplificatoru-
hii. ilem.eq.tul central al VU-m~truluj ii epnstjtuie gapsul1;t, intei(Mtii CDB '°SE oare oo.n~ine 6 eirouite lo6(ice NI] cu colectorul in fi<>l. Pe ie9irea fiecjryj ntlgtltor se coneeteua cite o dioda luminiae1mti tu serie ou oite o reiisten-
1·ii de protectie a trttnzistorului de la ie~irea
acestuia. Jntr~le tuturor cirC1Jitelor negatoare se conecteazli la un divizor potentiometric form11t din rezistoarele R 2... R 7 • Aoestea se aleg aiJtfeJ tnoit aprinderea L2D~urilor sa urmel'e o lege aproxio:mtiv exponentialt,. Divizor•ul potenpometric este alimentat de tranzistorul T care lucreaza ca repetor pe emitor. lntre iet}irea de difuzor t}i tranzistor se interc~eaza un detector cu dublare de tenaiune. Dioda, .l)a(PL5V6Z) ar·e rolul de a proteja m.o:ptaJul tn cazul unei teQBiuni excesive pe intrare. Re,iajul montajului se face fJra a se monta tranzistorul T. La pinul 13 al cil'cuitului integPat (oomun GU reziaten~!\ R9) se conecteaza +s V. Se regleail R7 aetfel tpoit toate diodele LED sit fie aprinse, iar L 6 sa fie la
'~
1.1 12 1.
COB405E I
l'"ig. Hi.•3. lndicaLor de vohim.
1
fJ
ataCD'l'8-•lfl{fli .... ·· limita de
Dupi IW.,Qfltll se ooneotieaJi t1a11Mittol'Ql, iar ha illU'&re 111• cmpJe11Mi auma de MJMlfl ' ' vQlumuJ maxim. Se regleazii R1 ~atf~l. mt wat. dtode'~ Jf4 lumin•, ~X96lPii• f¥qJ.nd La UQJ!~ t1eb\lie •i iQq~pA •8 Jqmine~~ IQ JPOfll8ntnl oind Et~RlifiQt\tQmJ int.ri in zona cu distorsiune mai mare de qn procamt at..rl.bilit d.up4 dori~~ fl l!IJ •tillft'f!,
~TENTJE!
j, Daca 9-iodeJ~ nu lumineaza suficieut se nifc~ol'eazil valoarea rezisten~ei se1·i~, da1· se va avea grlji ca sA nu treaca un curent mai Iru\1'8 de
·ta mA.
~. ·Nu se Vl;l hicra far~ dioda 1)3. Se pt)ilt~
di11t1·uie ~r411zistoru I ti ii;ttra!.lirguitqlqi iptegrAt· & l\Qgmr~ij ritmuluj (~Q111ttanf,ei a~ riispuns a circuitului) a~ rttali~~j din Ce. 4. Schimbind valorile iHBisteuelor •U ~ M pq4tQ oJ)~e Priett Jege 4tl apriJJAlvo 1 l.ilD·~· •il.~
a.
ca
" Po11rii DE REP,\US
0----~PDZiiji OE lUCRU
Vifru ''""fmJlir. ep eJnmiW
•
~iett ·
o tq>lipfttj~ 1Jisupli ft.oi~ujt..QJ,o, lqgiH ,,SJH o repMJiJ.lti diap@zitivul .,.,,;. mfli ja. {fit, tf.44), ~- H bll~ pe aplicarea simultl\nii a unui ~ pomtiv la intririJA oircultulni ,;8J". Jn aoel mnment. la iA•ira apar~ un po. tent.ia.I care deblocheazi un tr.anv.i&w. AcHte.. la .tndul hd. ~oneHA flia110zitivul el~IMoapio pant.rn dAblo.. ca11Aa. tnoufetorii. Altupra meeaniamului eleotYomeoantc nu in1i1tfim. tfM1t·l'l'ce fiecare amator poate sa.,.t· ima11in.eee unuJ In funotie de· 'matePialele dt1peniMle. Clrouitul SI poate avea un nunul11 dorit de intl'aPi id.entic cu numarul de oomutato(\re. In .figura t6.44 et1te. dat un exemplu ou patru oomutatcH\re. NumaruJ loP este Juat arbjtra1·. 1De asemenea, numirul pozi-Piwr fieo4rui oomutator. Cu olt acest numilr este mai mare, ou atit probabilitatea de a tietermina pozitiile exacte est.e mai mioA, pentl'U un ne,tiutor al otfl'lltui.
PRACTICA ELECTRONISTtJLm AMATOR
fn repaus, comutatorul ocupa o pozi~ie arbitrara. Pentru a actiona elect.romagnetul RL, trebuie ca toate cornutatoarele sa se afle pe pozitiile desenate punotat. Circuitul SI se realizeaza cu componente electronice discrete sau cu circuite integrate. ln figura. 16.44 se utilizeazii numai jumatate din capsula COB 420E, conexiunile fiind specifice circuitelor cu colectorul in vint (a se vedea paragraful despre circuitul NU. Alimentarea §i conexiunile circuitelor integrate au fost expuse in prima. parte a materialului. Cifrul din figura este un exemplu, a~a cii fiecare constructor i~i alege contactele pe care sa le alimenteze cu tensiune. ATE~TIE I: - Alimentarea circuitului logic se face cu 5 V, ca1·e pot fi ob~inuti ~i de la sursa de 24 V cu ajutorul unei diode PL5V1Z. - Neconectarea unuia din rezistoarele de 1 kn duce la del'ectarea ci1·cuitului integrat.
Turometru Oricine cunoa~te utilitatea unui a8emeneu instl'Ument pe bMdul unui automobil. l\lentinerea turatiei motorul ui
tn apropierea valorii optima duce la obtinerea unui randament maxim, e:xpJoatare rationalii ti consum minim de cnrburant. Simplitatea. montajului consta in faptul cli intreaga. pa.rte electronica este formata din 3 po~i NAND (fig. 16.45). La intrare semnalul se preia de la bobina de inductie, iar citirea rotaiiei arborelui cotit se face pe un miliampermetru gradat direct tn rotatii/ mi nut. Etalonarea se face prin comparare cu a]t turometru sau cu frecven~e diferite luate de la un generator apJici11d formula n = f · 30 k z, tn care f - frecventa in Hz; k - tipul motorului in 2 sau 4 timpi; z - numarul de pistoane. Circuitul integrat poate fi un COB 400.
Tel!lter radio-TV Aparatul descris tn continuare este un generator de armonici cu domeniul cuprins inl1'e 1 kHz 11i sute de megahertzi. Limita superioara a frecvent.ei este data de Lipul de tranzistor folosit. Plaja aeoperiUi f'iind foart.e ma1·e, puterea pe o armonica . este destuJ de R.r-12tln
o, ..
r/ZY
1N4"01•
~....?n_r.·___. 4;'fla~ o,. IN1CI01
fl2
10/ta
lh f'LJ'f'lZ
Fig. 16.45. Turomctru.
CIRCUITE INTEGRATE LOGICE
.185
mica, dar suficientii pentru testarea.
un transformator de soneria. Diodele amplificatoareJor de Fl, RF 'i FIF redresoare pot f i de orice tip, trebuind din televizoare ~i aparatele de radio. sa suporte un curent minim de 4:0Schema contine un oscilutor de baza 80 mA. Tensiunea continua se stabi' ~i un generator de armonici (fig. 16.46). 1izeaza pentru a nu distrilge circuitul Oscilatorul contine trei porti (Ph P2, jntegrat. Dioda Zener poate avea o P 3 ) dintr-o capsulii de tip CDB 4.00E. valoare cuprinsa tntre 4,7 ~i 5,1 V. Poarta. J>4 are rolul de separator. Cu ajutorul comutatorului K sc face Frecventa de oscila.tie este in jur de trecerea de pe baterie pe retea. Iei;;i1 kHz; ea. se poa.te modifica u~or prin rea cutre sonda se face printr-o bucata schimbarea valorii rezistentei R1 sau de cablu coa:<..-ial cu impedanta caraca. capacitorului Cz. teristica de 50-75 Q, ·Generatorul de armonici nu face Dacii oscilatorul RC se lnlocuie~t•· a.ltceva decit s~ deriveze fronturile cu unul cu cuar~, se obtine un calibrapozitive ale impulsuriJor cu frecventa tor deosebit de util radiamatorilor in de repetitie de 1 kHz. 1n us ~i uus. Bobina se realizeazii pe un tor de Punerea in funciiune se face pe ferita sau in aer. In acest ultim caz se etaje; mai intli se oo-nt1·olea.~ alimcn· va prevedea un ecran magnetic pentru tat01·ul, apoi se a.Jimentea.~ii.. 01wdu.oprirea radiatiei parazite. Latimea torul. Cuajutorul unei capsulerecepLoa.impulsurilor depinde In mare masura re se asculta tonul de circa 1 kHz {la. de tipul de tranzistor folosit. De aici ie~irea poriii P 4 ). Dacu totul este in a.pa.re 'i limita superioara a armonicilor. ordine, se monteazii tranzistorul. Veri· Capacitorul C 4 (placheta ceramica) se conecteaza cit·mai aproape de capa- fioarea. functioniirii genera.torului Re tul bobinei 'i la punctul eel mai apro- face cu ajutorul unui radiorecPptor porta.bil. Apropiind generatorul de anpiat, de masa. Alimentarea se face de la o baterie tena acestuin, se va auzi tonul 1n de 4,5 V sau de la un alimentator i>ta- difuzo1~. Duei'i nu, Hi in~·er8eazti. le~a bilizat cu dioda Zener. Se poate f olosi turile bobinei de 5 ::1pir~.
K
.-1~ -v IFig. 16.46. Tester radio-tv.
•
.
-~.
.. . --sm
tm'
14 ...__ _- v .. 4,5 (}084()4 ~,.,,
v
80135
EF0110
fi··. '(; =CD8iltll-E
Callar electronic Pentru familiarizarea cu cil•cuitele basculante astabile realiza.te cu negatoare se propune o soheml de amuzament (fig. f6.47). Folosind un circuit integrat TTL tip COB 404E se poate imita eleotro~c cintecul canarului. Integi•atul conpe 6 j nver•OU'e· Inversoarele l, 2 ti a sint. °'°~'"e intr-o schema de circuit ~cwtUit "'~il (multivihrator) a cal'lli frecven~l de circa. 1.,5 ... 3 kHz este aplica,ta u.nui tranzistor amplificator ce a.re ca sarcina un difuzor cu impedania de 8 n 'i puterea 0,5 ... 3 '\V. Portile 4, ;j ~i 6 fo1·meaza un .alt cil'cuit basculant astabil, cu frecven~a de ci~iva hertzi. Acest se11111al se aplioa prin intermediul unei diode tot in baza t.1•anzisto1·11Jui. Cind Ja iei:frea 11egato-
rului P 8(pin 1.2) apue nivel logio zerCl (maaa), hau tranzistorului e11te conectatl la maaa prin dioda EFD. 1-iO hlocindu.;}, Da.cii iefirea 12 trece in i" Joaiic dioda EFD 110 se blocheaza " &-' ' si semnalul audio este amplificat lji ;edat in difuto1!'. Tonul cauarului se modifioi din 1·ezistorul Ri sa.u oapacitorul C1 • 0 valoare mai mica a u.ouia dintl'e aceste elemente duce la 1·idicarea frecven~i, ia.r o valoare mai mare Ja ingro~area tonului. .MontajuJ se .asB.lllhleaza pe o pJl'iou~a de cablaj imp1'ima.t §i se. introdu.oe intr-o jucarie. In locul difuzorulQ.i se poate monta o capsula receptoare telefonica. AlimentlU'ea se peats lua de la o baterie de 4,5 V. ATENTIE! Inver&al'&a polilor poate duee la distruge1·ea integratullli.
Capitolul l '1
CIRCUITE BASCULANTE . ing. ANDRIAN NICOLAE
In muJte &plica~ii este nevoie de un element Ca.I'~ ,sa prezinte 2 stiiri diferite, ou pOttibilitatea de s trece dintr-o swe ln oeal~ta, f ara sau in urma unei. oomenzi exterioare. Orice circuit ela.t.dc care are a.ce8,Sta caracteristica 11e incadreazii in categoria dispozitivelor cunoscute de obicei sub numele de circuite basculante. Aceste 'ci~cuite fac p~ din categoria circuiteJor combinationale. Circuitele basculante wint elemente)e care stau la baza realizal'ii unor eategorii im.portante de circuite di~!ale cu ·multipl~ aplica~ii in preluorare4 mimerioit a infownatiei : registrele, nutnaratoarele §i lnemo.riile. Toti oi"6Uitehd~HfjUlante ajutl la. realizarea unor dispodtiv~ simple de automatiziiri, divertisment etc. Printre a.cestea enumeram: generatoare de test radio-tv, manipulatoare pent1'U teJegrafie, temporizatoare foto, teleco.: mandi Qll. memorje, circuite de luminii dinamic! "j;eritMJ pomul de iarnif etc. Circuiteleb~e~nte se clasifica dupil numirul st5.rilor 'stabile ~i anume: - circuite basculante bistabile (CBB) - cu doua stari stabile; ~ ~ircuite hasculante monostabi!e (CBMf _;. uu.. o i;tare stabilil; - circuite batmulante us~abile (CBA) - Iara stari stabile
cmcUITE BA.SCULANTB
BISTA.BILE (CBB) Dupi cum s-a men~iona1', aceste cirouite au caracteristic doua sti.ri stabile In timp, trecerca dintr•una in cealaJtA efectutndu-se numai in urma unei· comenzi exterioare. Dupa modul de comandi •i de starile disponibiJe acestea pot fi de tip R-S, J-K, D sau T. In continuare vor fj analizale pe rtnd (cele ma.i uzuaJe), insistlndu-se a.supra oapsulelor integrate de fabri.. eatie l.P.R.S. - Baneasa. C.ireuituJ base. .nt
tip R-8
In figur·a 17.1 se da un cfrouit bAscuJ1utt bistabiJ simpJu, reaJizat cu port-i Sl-NU(112 COB 400E). Cirouitul are doua intrari de eomandii ti douii ie~iri. lntrarile R (reset) ~i S(set) cal'e se mai numesc ~i ,,clear" .,i ,,preset" stnt consirlerate intrari de comenzi R
IJ
b * u es e pr/Yil1su Fig. 17.1. Circuit basculant bistabil fuu.J11.mental (circuit. ,,latch" R-S).
288
PRACTICA ELECTRONI:::TULm i\MATOR
asincrone, !ntrucit ie~irea se modifica imediat ce se modifica una din intrari. Pentru por\iJe prezentate, notatiile 0 ~i 1 din tabeJul de adevar reprezintii, in Jogica pozitivu, tipic0,2 V ~i respectiv 3,3 V. Din tabelul 17.1, h ies in e,-j_ denta cele 4 stUri distincte. Deoarece Q este inversul lui Q, ori de cite ori R = S = 0, starea Q = Q = 0 nu este permisa. Figura 17.2, a reprezintii un circuit R-S realizat cu po1·ti SAU-NU (112 COB 402 E). Din tabelul de adevar 17.2,b se vede ca: pentru R = 1, S = 0~iS=1, R = O, ie~irile sint identice cu ceJe ale circuitului din figura 17.1. Diferentele reprezinta rezuJtatul deosebirilor dintre functiile logice realizate de circuitele SI-NU ~i SAU.,..NU. ~i in acest caz starea R = S = 1 ~i Q = Q = O nu este permisa. Acest circuit, dupa cum s-a . aratat, este limitat numai la un mod de operare asincron. Adesea este necesar sa existe 0 intrare de tact la bistabil, astfel ca dispozitivul sa poatB. functiona simultan (sincron) cu toate celelalte dispoziLive ale unui si:stern. Aceasta a fosL o cerin~ii care a
tip J-K.
Unul dintre mulLiplele tipuri,
Q
b
a
0
Tu/Jel de odepdr ,... (} If <.I t1 0 v(/!!jJqQdific. tJ 1 0 17 I 0 i () ! ' O' 17. 1 1
'
* Fie;. J;.:!.
Cir•~uit
H-8
t;\I
il
Fig. 17.3. Circuit basculant histabil :MAS'l'EH-::iLAVE (lip J-K).
~i
eel mai folooit in aedui;i timp, esle R
circuitul bascu]ant bistahil (l\IASTERSLAVE) de tipul J-K (fig. 17.~~). Acesla este format din doua circuile de felul celor din figura 17.1 coneclale in serie. P1imul est.e denumit ,,mastei·", iar al doilea ,,slave". Ace:;t circuit are douii intriiri de dale, J ~i K, ~i una
vesle pemriso
porP SAU-XU.
Tai>~/
K
J
{}1111
0
1
Q
I
1
Q
1
fl
0
" In 'a
I
Qn
tit° sllirl
J II
J(
r
II
·'
K
1
I
x
"
Q11 (/1111
, I
,.
I
b
x
Fig. 17.!•. T
CIBCUITE BASCULAN'l'B
+
dore,te si se obt-ina o ie~ire Qn i dupii inipulsu1 de tact, se poate urmiri ce nivele stnt necesare la intririle J 'i K. Sint unele circuite hasculante bistabile care au ma.i multe intrari J §i mai multe intrari K legate tntre ele prin por~i interne care due la eliminarea porWor externe tn multe aplicat.ii. Un astf el de circuit este continut de capsula CDB 472E. Circuitul CDB 472E reprezinta un bistabil ,,J-K
MASTER-SLAVE FLIP-FLOP". lntr-o capsula se gase§te un singur bistabil. Reprezentarea simbolicii a acestuia se da tn figura 17.5, (sus), iar conexiunile capsulei se dau in figura i7.5, (jos). Pentru aplicaiii speciale s-au prevazut cite trei intrari pentru J E;i trei pentJ'u K. In acest caz tabela de adevar ramine aceea§i daca valoarea
R"
j,L
.u
. J2 ·. 3
.n.n.n..T .-·.__.._.. ' k1 K2 1\3
. S.
+5V R T
-~~!:""HC:i~~~;:t::!;:~~
~r--~i:=:t--t.!JW.~~::t=!:= A~l==::::f::t==::f=f---tt=:!--~~
I\~ K2
CDB47ZE .,1.
2
.3
4
5.
-
trecutl tn clreptul lui J ·este luatii simultan de cele trei intrlri (J1 ; J 2 ; Ia). La fel pentru (K1, Kz; Ks)· Circuitul prezinti 'i doui intrari pentru pozi~ionarea. iniiiala (R ~i S). Dacii S = 0, ie§irea Q ia valoarea 0 indiferent de valoarea Jui J sau K. lntrarea S se folose,te pentru aducerea Ja 0 a cirouitului basculant bistabil. Impulsul pentru aducerea la 0 poate fi orictt de scurt ca durata. Pentru a , 1nlelege mai bine tabela de adevar tn · cele 4 cazuri, s-a exemplificat printr-o diagrama de impulsuri (fig. 17.6). Momentele schimbarilor Iogice a1e Jui J ~i K stnt arbitrare. Tot timpul s-a considerat ca R = 1 ~i S = 1. . 0 prima concluzie este aceea. ca bistabilul coinuU. pe frontul negativ a1 tactului, deci bascul8.l'ea se· face tn momentul modificarii nivelurilor lbgice la intrarile J §i K. Este indicat sa nu se modifice starea. intrarilor J §i K simultan cu caderea tactului tn 0 (pot aparea situatii ambigue). Cazul A corespunde cu plecarea bistabilului din starea 0. Cazul B presupune ca bistabilul se afla initial ln starea 1.. Daca se ana1izeaza cazul A, se observa nemodificarea starii bistabi-
6
7·
!Fig. 17.5. Circuitul basculant bistabil MASTER-SLAVE, CDB '72E.
aNr--i-t:=±:f----+f::=l--1=:::~ Fig. 17.6. Diagrama de impulsuri a CBB din capsula CDB 472E.
==h . -·- PR~_CT~CA !~~~I!{>l!~T£L.l11 l''-i\'f'9'\
..
I
lului ctnd Jr= 0 'i J<. i==. t (rJDlfn~ tn 11ta.rea tn «>are sp gih1e1Jte). FiiIJ.Jl tn 15tf).l'Ca 0 (ct:q,:I.' .f =;: 0 fi K ::;;:: 1) pu •~ ~P
+
'i
GDB472E.
1
~1::-.:i:';;r·~~"~:¢!'~~ ii fl! .. 2
;I .
I
P.
(ll(
K
Fig. t7.8. Capsula CDB 673E. J-~
(fjg. 17.8). T~ele, de adeyir este id~ntioij oq f. cireqjtului bqoaj1pl' CD~ 47~E. Uintr~ dp.tele fie (l1J.t'1og, de1IU1 d~ reiinµt est,:t f aptu~ oi se alim.enteazii
cu +5V la. pinuJ 4, lµ'e un consu:rn de !6 mA., iar I recv~n~"- tipicl la. care lu~ cre11.zij. eats Ji~ 2Q MH:e. Numiirµl por~i lor logic~ care au~ oonecte,.za la ie,ir~ ac~stui bist"-~il :pu trebuie al depl~easea cifra 10. Ie,irea. se modificl pe frontul negativ al tactului. Pentru a nu aparea erori, semnalele de pe intrl· rile J 'i K trebuie si fie stahile pe durata unui impuls de ttt.ct. Pentru a f amiliariza eititorii cu acest circuit •e dau in cqntinµare ctteva apJicatii tipice. Figura 17.9,a rept·ezinta un numira~or divizor priu 3. Acest lucru a fost posibil prin f olosirea unei lega.Luri de reactie de la ie,irea Q a circuitu.lui bascu.lant B la intrarea J a circuitului hasculant bist.abil .A • SUi.rile &ucceaive ale ie~irilor .A 9i ~int date dupl fiecare i mpuJs cie tact (figura 17.9,b). Le. intrarea de tapt se p.plica oscilatia cu o Crecveni~ F 0 Ia ie~iJ,"ea .A sau B se culege o frecv19n-
'i
i1 Fo:3. Tot. cu o capsula CBD 473E ae r~aliza. u:q nm:pqrator divizor cu '- Legiturile lotre · c'9le 2 biftabile
poa.te
ff
-~---..,-----------
•--.t=m,.,..
A
B
1bet "
-··
~··.·
.• ~ •.
a·
' ......a K
b
O'
•
(curent) d1·~pt c!31uli ca numi.iuiitor.
Tact A
B
0
Q
9
1
4.'
~
0
tn figura 17.10. PrimuJ circuit
~P.!iCUlM1t
de nirmorie
bj1:1t&bil cqm11l!'i din doutl
eMte de 2& ~Hh pe o BRroina cc-hiYij· lent.ii formnta. dintr~o r1iii&Lt•ntii •le 400 [l. cu 0 Gllptt.eitatf.I )Jl:lNtii~~ da
t5V 14
A
i
T
mU()Uii iu1pQ.b;uri pe tact, ia.r ~l ~fojJ~a
Q
11
10
9
..i'
5
6
6
T11ct ~
Q
0
I(
ii
Q t
i
a f5V
- --
·-
Tact A B -. I
0 1
b
••0
0
' i
2
3
Q
t
TA BEL DE ADE VAR ~
0
tn
0
1
'Q
3
1
1
0
0
1
4
Q
.
.
2
--
..
" "
·-
tn+1 '(f
e
-~
0
Fig. 17.10. NmriArfttor divizor prin '•· cu
CDB 473E.
11a11
111 figura 17.H se dau cQ11tJ~ju11ilo piniJor. Alirnentarea cir.cvitiJJht! 6f. f itce 111 pinul 14 ( +5 V) ~i la pinul 7 IO V). Consumnl ei;t.e apr·oximati\' i2 ... lti 1nA pe bi11tabil. Fr.ec\·en\ll de luc1·1,1 1-ipiui
Fi~. 17.9. Numdri'U.or diviz1.1r prin 8, cu GOB ~73E.
rl11µ
0011·
tine doua circuite bascul1rnt.e bii;trtbile tip D. Un astfeJ cJe cfrcuit eislt.i fl,Jo,,iL
+w
-a p
fl'epvepta. de iutrare cfrri:?ala
Capnda, integr•atii CDB ~74E
tSV
1
dill 4 in 4 imnul1n1ri. Tabefa. de adln-ar lle 4~ tn figui:a t7.fQ,J.>. Lil i!:~~ir!>I~~ D
I
K
2. 0
.....
llfJ v\>tinj prin 4.
a.;-.
/;.. ,_ .. ;,.·.··•I
a
--------
----------.
~~-
'
Fig. 17 Ct'Jj_;;i.l11l'CriB lt71tl{
li
i
8
PRACTICA
maximum 15 pF. Acest lucru este vala.bil la temperatura de 25°C ¥i la aJimentarea de +5 V. Ie,irea unui bistabil poate comanda maximum 15 porii logice legate in paralel. Pentru a tntelege functiona.rea unui astfel de circuit basculant sa urmarim tabelul din figura 17.H. La aplicarea unui impuls de tact pozitiv la intrarea T (pinul 3 pentru un CBB ¥i 11 pentru celaJ.alt), nivelul logic de la intra.rea de date D (pinul 12) se transmite la ie,irea Q. La ie,irea Q se regase,te uivelul negat. Clnd tactul ca.de ln ze1'0, sta.rea bistabilului nu se schimba. La aparitia unui nou impuls de ta.ct, bistabilul ramine ln aeeea'i stare daca nivelul de la intra.rea de date a ramas neschimbat. Modificarea se ef ectueazi pe frontul pozitiv al tactului numai daca intrarea de date D a primit !ntre timp alt nivel logic. Deci acest tip de biatabil memoreaza la ie,ire nivelul logic aplicat la intrarea D. Bistabilul · se poate transforma 'i in nu~ra.tor divizor cu 2 (fig. 17.12,a), daci·.e efectueazii o Jegiiturii exterioa-
fi
IO
q
fl Fx
'i
rii tntre D Q (pinul 2 cu 6 pentru un CBB ¥i pinul 8 cu 12 pentru celalalt). In figura 17.12,b se di schema unui numaritor divizor prin 4, realizat cu capsula CDB 474E. Aplicind la intra.re o frecventa de 20MHz la cele 2 ie§iri seobtin frecven~ele de 10 §i respectiv 51\IHz. In figura 17.12;c se dau legaturiJe exterioare intre pinii capsulei CDB 474E. HONTAJE CU CIRCUITE
BASCULANTE BISTABILE Calibrator Cu ajutorul circuitelor CDB ~04 E CDB 472 E se poate realiza un calibrator pentru receptoare (fig. 17.13). Schema contine un oscilator cu cuari 'i un generator de armonici. Oscilatorul f olose~te doua inversoare. Cu ce1elalte inversoare ~i cu un circui~ basculant bistabil s-a realizat un circuit basculant monostabil. Impulsul dat estc t'oa1·te tngust 'i se repetii cu 'frecventa cuartului (fig. 17.13, jos). Liitimea se calculeaza cu formula: T = T 1 + n · -r2 = 16 ns + 18,4 ns = = 56 ns, ~i
Q
b
Q
15
le;, 14 /:J 12 II llJ
,,
I;
-;;
C'OB474 12.J4S'G'l
In
;;
lef2
;,,
c
AMATOR
T
Q
a
~ECTRONISTULm
rt
z
Fig. 17.12. NumArii.toare divizoare cu 2 §i cu COB 474.
n
(t,
Fig. t 7.13. Calibrator.
r
8
lesire
293
CHlCUITE BASCUl.ANTE
14
13
GDB404E
11
10
9
8
CDB472E
5V
--~--~---8._.._40~p_F__________.___~----------o• Fig. 17.14. Legaturile la capsulele CDB 404E
unde: T 1 = intirzierea data de histabil (16 ns); T 2 = intirzierea unei por~i inversoare (10 ns); n = numarul poriilor folosite. Armonicile unui astfel de impuls ajung sa fie simiite bine in gama uus. ln figura 17.14 se dau legaturile la pinii capsulelor. Intriirile nefolosite se conecteaza la +s V pentru o mai buna proteciie tmpotriva semnalelor parazite. Totodata se asigurii nivelul logic 1 necesar unei bune functionari.
Releu de timp Schema din figura 17.15 folose~te circuitele CDB 410, CDB 420, CDB473. Este vorba despre un releu de timp reglabil tntre 1 'i 10 s. Timpul minim de o secundli este dat de perioada unui oscilator pe 1 Hz. Prin memorarea unui numar selectahil de impulsuri se ob~iile un temporir:ator precis necesar In cliferite procese
~i
CDB 472E.
tehnologice, automatizari etc. De asemenea, a.cesta poate fi util in laboratoarele foto. Pentru a in~elege mai bine functionarea, sa urmarim diagrama. de funo~io~ea. din fi,gura 17.16. Presupunem ca se dore,te o temporizare de 4 s. Se trece comutatorul K pe pozitia ~ 'i se apa.sii butonul B. ln acest moment, in punctul A a.pare un impuls de aducere la ze1·0 a numiiratorului, ia.r bistabilul format din }JO•·lile P 5 , P 8 ca.pata Ia ie,irea C nivel logic 1, iar la. ie~irea D ni vel logic O. Nivelul logic 1 de la ie~irea C provoaca actionarea elementului de executie R. Oscilatorul este conceput in a§a fel incit sa furnizeze la ie§ire un impuls nega.tiv in momentul in care a.pare impulsul de aducere la zero. Acest prim front negativ nu este perceput de numarator, deoarece impulsul de aducere la zero ll forteaza sa ramina tn starea O. Astf el, comutarea primului bistabil are loc la urmatorul impuls
} "btDR
. } ~CDBUOE
,,2xGOB410E
'
•
l· '
.... i• ••·,. .... ~··· ;
•
••
Hg. 17.15. Reteu de tlmp.
I
• t' I
: o; I
~-;·:
• • ,. ' •
t ••••j.,
'
'
(, •
'•
'
.I
.... "f .·,
1 -
'
•'
c -~__.._._.......,_--II~----'·-
-··
Fig. 17. 16. Diagrama de functioil.Rr,. a reJeu~ui 4~
tjpip.
µegatiy. J.,a sffrtituJ celµj de-al patr~ lea impµls (fro~tul .pegativ qr. 4), la iei;iirea decodificatorului apare p cadere de poten~ial (tn punctul B). Starile tn punctele C ti D se inverseaza ti oscilatorul este oprit. Elein.entul 4e execuije B s~ decuple~l din cauz~ o~derii ~~µ~iwW In J?Upetul C~ n~Iuarea ciel'QltP, ,se f ac~ pri:Jl. aph~8" (din p.ou) ~ bµto~uluj B. )S"umlr4torul est'9 f~~p,i cu c;loul capsule de tipul CDB 47iJ, ia,r Q.ecodjfi~at911qJ cu c~rc~jte S1-Nl1 cu patru
...
20")
i. _...
)'
L ~1-- . .
CIDCUIT:E ~4SC{J1'il,TE M O~<)S'fil.JLE (C]JM} ~i l\J'l:'Rt tip dn circuit are dtlutl. i;t.iiri, dar una e.ste stabiJa. Trecerea in cealalta starfl (te~porara) s.e efectueaza printr-o co~andA exterioarit Modifica.rea starii sta.bile dureazil. numai o perioada de timp determinata de const11.ntele proptj1 ale cireuitului respectiv, dupa care ·ci:rcuitul re~ne la starea initial/!. Circuitele bascu:lante monostabile t~i gasesc diverse }lplicatii printre care se num~ra: iiJgistre de de~lasare, automatizari ihdustriale, relee de timp, generatoare de impu1suri, telecomanda ' . . etc. Capsula COB 4121 (fi$. 17.17), contine un circuit hasculant monostabil (CBM). Functioneaza ln gama de temperatura 0°C ... +170°C. Se alimenteaza cu Q tep.yiPP-ie d~ & y (~, 7q ..• 5,25 V) lntre pimi U (fp_Y) ~i 'I (Q Y>· Poate 'fPnuw4• ~8..JWUP1 W pqrti Iogice conectale la ie~irea Q sau Q. T~mpµl qe ~~~n~jti~ ,Rjp s~if~~ J. ln Q saq din Q in 1, pentru impu1su1 de comanda, este cle maximum 1Vls Ia intr!U'ea B.
Pentru intrarile Ai. A 2• acest I.imp este de 1 Vlµs. Dura.ta impulsulu~ esle de nlinimnm. 5.0 ns. La ~~irM Q se poate culege· un semn,a.l de opozi~ic Q.e faiii cu eel dB la ie~irea. Q. SemnaJul de ie~ire are fopm1 unor impulsuri dreptunghiulare ~u durata pr~~t~ ~ip element.eJe externe (R, C). Indicatli do utiffzaro Declan~~!·en C~.1\1 se face cu un semneJ tre~pt~ saµ, p~ frqntQfilf) qnui impuls. Pe intrarile A 1 ~i A2, se°'"°~ele de cpmanda tre~\Jie @fl fie clzlt,are (din 1 sau 0). Derl~~area cu \r~pte 0 --. l ~e face p~n inter~dinl intriirii p. ln oontinuare ~e 4~ !~mete variante de comf!Ddl. , 1. lntrarea ff se meniine tn starea 1, Ai tn starea 1. Pe A 2 se '2,ij~~ ~n impuls. B~c~~rea ~e ff1ce ' ' froptul nega~iv (fig. !7.18, sus.. · 2. B in starea 1, A 2 in stare4 1. Colllflnda se face .priii Ai cu un eeqmal caziitor (p --. 0) (fig. 17.18, i:p.ijJoc). 3. 41 1n sta.rea 0, Aa in ataret 1. La intj.'lif!'l~ B ~e aplic.a un impuls.sau o treapti eu tranzitia 0 --. 1. ~~scularea se produce de~i :pe fron~ pozitiv (fig. 17. 18, jos). 4. Ai in starea 1, A 2 ln starea 0. Comanda ~i bascµlarea se realiz~~za ~a la pct. (fjg. 17.19, d). f?. Ai ti ~ 2 .in st!irefl 0. In rest, totu] este ca la pct. 3 ~i 4. lq ~oate cazurile, dqpi'i deplau~nre, ie~irile sint inch·petident c de tranzi ti i le ulterib!li'e ale semnalelo1· de int r·:H·e ti depind numai de constants. d~ timp.
a
·2
a
Ii ~.~, A.t
4
"2
A oy
Fig. n.17. Ci_rcµf~ p"~uJf:Q~ RU'~!4.IW (~PB ~t~~~ .
·------------··
------------------PBAOTICA ELECTRONISTULm AMATOR
·CDB 4121
c·oe 4121
Cele trei moduri de conectare ale capacitorului ~i ale rezistorului se dau 1n figura 17.19. 1n interiorul capsulei este rezistor de 2k n ce poate fi folosit 1n realizarea constantei de timp. Fara componente externe, durata impulsului la. ie~ire este tip de 30 ns. ln cazul prezentat 1n figura 17.19,a variatia Jui -r se ob~ine numai prin schimbal'ea valorii capacitaW C. In figura 17.19,b s-a adaugat o rezisten~a extema variabila in serie cu rezisteuta interna. Pentru obtinerea unei va.ria~ii a duratei intre 40 ns ~i 40 s s-a folosit schema din f igura. 17.19, c. Elementele ca.re a.sigura o asemenea gamii pot fi 10 pF... 10 !LF §i 2 k 0 ...
40 k .a. MONTA.JE cu cmCUITE BASCULANTE MONOSTABILE INTEGRATE
CD B 4121
17.18. Val'iaulc dtl comandil ale CBM, 4121.
este o intrare de trigger Schmitt nator de impulsuri). Se utilizeaza izul unor tranzitii lente de ordinul
's. nunitatea. la zgomot este 1,2 V. urata. impulsului la ie§ire poate fi ifica.ta intre 40 ns §i 40 s in f unc\ie :onstanta. de ti mp RC.
Testarea rapidi a tranzistoarelor Montajul prezenta.t 1n figura 17.20 permite testarea ra.pida a tra.nzistoarelor. Cu ajutorul lui stnt depistate def ectele curente: jonc~iuni scurtcircuitate, jonciiuni intrerupte, amplificare mica etc. Principiul se bazeaza pe compararea. a doua semnale furnizate de un generator de joa.sa frecven~a. Un semnal este aplicat direct la intrarea. comparatorului realiza.t cu po~i logice (NAND) din capsula CDB 400E, iar celalalt este transmis prin tranzistorul testat. Dqcii tranzistorul este bun, tensiunea. tn colectorul acesLuia se va modifica ln
297
CIRCUITE BASCULANTE
b
+5V
13.,., 12 ( I •. .
•,11 10 s, 8 --c:::l-· ~I {tip2~'l)
111 10 .·· 19
--c::J-.J
8
Rj(tip.2KO)·
C DB 4121 ·· 1.
n
CD B·4t21 .
2"!
+5V
coa
4121-
COB 4121 B 7
,i-.,..;..,-...,-.,,-r~....,.._,;:..,.-r:...,-.[;J"
'--.....!...
d
c Fig. 17.19. Conertarea rezistorului i;i i:apal'ilor11l11i la L:D£ 4121.
47µF .CD Bt+121
li CDB400E
G
c Fii. 17.20. Tester pentru tranzistoar1.
l'it.mul frecven~ei date de generator. Decodificata, Mffflstii lit«rff ee traduce prin aprindetea cc;>._tiril:Ja a diodei lumlniscente. Generatorul de frecvenia f oarle joasii P.l'lte rea1izat cu doui mtcuite basculante morlost.abiJe de tip CDB 4121. le!Jirea priinului tnon:ostabil este legata la intrarea celui de-al doilea 'i invers. Dura.ta oscilaiiei este stabilitii prin tloua circuite RC. S-au folosit intrarile B a.le cnpsuJelor. Se dispune de trei semrnt.le: un semnal de referintii (j>unctul .A), cu amplitudinea lntre 0,5 'i 3,5 V f a~a de masii; un semnal inversnl. (punctul B) cu amplitudinea mai mare (tntre 0,5 'i 4,5 V); un semnal (in punctul E) care are aceed'i amplitucline cu ~el din .A, dar inversat. PEtntru a analiza f unciionarea comparatorului se vor considera cazurile tnttlnite tn testarea tranzistoarelor. Dacii tranzistorul testat ( T ~> este bun, semnalul din C va fi egal cu eel din A (din punct de vedere logic). Semnalul din punctul C este inversat prin intel'mediul por\ii P 1 • Semnalul din D este eg-1 cu cE!l din E. ln a.cest caz, poarta P.1se COJ:Jlpoct.a ca un ~venor, d.eoarece se:mnalul din A este ea8J cu c•l din C. l n punetul G apate '(In a.auW ~al ou ce·i din E ti eel din B. Puac\ul F va Ei oaPaCierizat _printr-un aemnal QgaI cu eel din A 'i din C. Deoi F ti G ver fi totd•una dif eriie da iW8 iogicl. Punctul II va a.vet tqt
fi la a.celati potential, 1n timp ce celalalt 1'i va schimba st.area tn ritmul semnalului dat de generator. Alimentarea mcmtajului se face de la o baterie de 9 V. ln eerie cu sursa se va manta un buton ou contact cu revenire pentru a lnliit"Qra consumul inutil de ourent.
Testarea montajelor eu cireuite integrate logice In cazul testarii schemelor cu circuite }ogice este necesar un osciJoscop. Pentru cei ce nu au acces ia un asemenea aparat prezentam dispozitivuJ din figura 17.21 care detecteaza stiirile O logic, f logic 'i osci]a~iile. Func/ionare. In repaus, tranzistorul T1 este eproape blecttt. EmitoruJ se afla la un potential 0 logic. Poarta P 3 furnizeazii la ie,ire un nivel J logic. Deci dioda L 2 nu lumineazii. Tranzistorul T 2 se aflii, de asemenea, tntr-o stl\re de semideschidere. Nive)uJ din emitorul acestuia este interpretat ca I lo~ (de ciitre poarta P 1). NiveJuJ logic 0 de la ie9ire& portii P.1 ajunge lil intrarea por~ii P4 • Poarta P, fur:nizeaza la ie,ire un nivel logic 1. J>ecj. dioda I-ti nu lutnineazi. le~irile Q ale oe1or dlSuii circaite b~sculante mono~tabUe de tip CDA 4121 sint in 1t11.rea lQgiea t. La i8firea :p.or~ii Pa rezultl un OiTol lftgic 0 (
z&J. La apari~i~ un'Ui Divel logic 0 Ja intra.re, t1anZistorul T1 se blaoheazl v,i T-, ae aatuteazii. Cit urmare 1 la intt'lfiel PO'l1ii P 1 apare un nive,J logic (_J. La ieprea acesteia ape.re un nhreJ logic 1; ear-e pr-ovoacii t.recerea portii P, din narea i ht swea 0 (L• lumi-
199
Fig. 17.21. Tester pentru montaje logice.
neaza). Dacii la intrare se aplica un nivel Jogic 1, tranzi11torul T 1 se satureazii, iar T 2 se blocheaza. Nivrlul logic 1 ~e la intrarea portii P3 are ca ef ect aparhia, ~nui n.jvel logic 0 Ia ie~irea acestela ~i l, se ~prinde. ln cazul unui se\Ullal de intrare s~b form.a unui ~ir <;le impulsuri Qu freoven~a de repetiiie mai ma1·e de 0,3 H~, la. fiecare t.recere priQ zero va bascula eel puiin unul dintre eele ®ua circuite · CDB 412!. Asif el, eel pu~ una Q.in h1triirile. por\ii P 2 va f\V"- nivel lqgi~ Q. ~rin W.l\lWS, i~rea trece in starea 1, \a.r I,. 18 a.prinde. Pentni a ll._ i~llJtD~ 4'irouitvl testat, int-rat6a ue o i.mpedm.tli ridioatl. Pentru starea 0 la intrare, curentul consumal de la cll'mdtul testai este
sub 60 ~ ia.r pebitu ltltHa 1 de faaximunf 25 µA. C6i'lsumul ro.ortta:jului (de la sursa fie +A V) eatA sa ju.r 4• 50-90 '&A.
Dura.ta impulsurilor furnizate de CBM poate fi modificatl din rezi!':to1·1il cte 35 k Q §i din capaci~orul de 10 i-tF. Teleeomattfli pe 3 ean1ile
$Qhellla prezenta,ta tn figura 17.22 l!rata p&rtea electronicii de cmi.sie ~i l"E!ce_p~e coniinut~ tntr-un hloc dl:l t.elecolllanda pe fir. Ditorita siinplitatii ~ u~urinte~ in reglare se poa.t.P adapta pe d.iferite tipuri dA ju,rnrii 1au dispoz\tive. :PrinQipiql consti\ in emiterea, pe rt.pd, a.~ -frecven\.e, l'iocare. cprespi.rn.~lnP \We~ cornenzi. La .-ec~p~e, fieC,(U't frecvenla provoacii apari»a µ.oqi ~epmal Ja. una clin cele 3 i:Qt~i.
.Btni/dk>ruJ QOnatii dil}tr-.un genera-
w RC
realiz&t ou qele p!ltra po1·ti 91 ..... Nu dint.:t-O ctp&ul~ ODB 400 E.
Oscilatorul propriu..tis eete f o'Pmat din
poriile Pi, P,, P3. Poarta P" realitea.d o separare ti o adapts.re cu recep-
------
300
------
-- --· · - -
PRACTICA .ELECTB.QN,lSTULtJI AMATOR
.r----•.-· -- --·-----i
....---·-·--··-- -------.-,--
i,,sv_I1i. 't
1
.
lµF
I•'ig. 17.22. 1'elecomanda pe 3 canale.
tol'u). Frecven~ / 1 este de ciroa 1 kHz ~i este data.de 0.\)nstanta de timp R 1C 1• Frecven~ f 1 813 alege tu jur de 3 kHz ~i este ~de constanta R 2C 1• Frecvent·n f s se 8.Iege de circa 10 kHz (fa = = 1/0, 7 RaC1). AJimentarea genera.torului se poate face de la o baterie de 4,5 V. Consutnul nu depa9e,te 30 mA. Rt·ceptorul are ln componenia sa un filt.ru digital care tndepline,te functia de celula trece-jos, trece-sus 'i trecebanda. Ctnd emi\atorul transmite frecvenia ( 11 la ie§irea E 1 apare un rtivel logic i. Frecventa de taiere a celulei trece-jos, se alege 1n jur de 2 kHz. Aceasti frcevenia este data de constanta R 4C11• Dae! ae tr.ansmite frecvenia ( 3 , la i~•irea. Ea v:a aplirea un semnal logic 1. In acest ca.z, freeventa de taie; re a celulei CBM1 - CB_B 1 s13 fixeaza
la o frecventa cuprinsii inl.re 4 §i 9 kHz (este data de constanta R 5Ca). Pentru a receptiona tn hune condiW frecvenia f 1, iel}irea Q a circuitului bascuJant bistabil CBB 1 §i ie~irea Q a circuitului basculant bistabil C BB2 s-au conectat la intrarile unei port;i SI din capsuJa integrata CDB 408E. Se mentioneaza faptul ca ie~irile E1, E 1 9i E 8 pot furiliza fiecare · o tensiune de circa 3,4 V le. un curent maxim de f6 mA. AJimentarea receptorului se reaJizee.zl de la o haterie de 4,5 V.
Generator de test radio·tv Circuitul CDB 4121 E se utilizeazii 1n principal ca monostabil sau forma.tor de impulsuri. El intrii tn componen~a aparatelor de miisurii numerice,
CIRCUITE BASCULANTE.
1U1.
~reQh
..__.__.+o+5V
~""-.:.:1m:.:.:.s=----i...
1aonsnt-: I
·~
Fig. 17.23. Generator de test radio-tv.
!n diverse operatii pentru ternporizari, declan~ari
haze de timp etc. In figura 17.23 se da un generator de impulsuri lnguste de 100 ns §i cu frecvent.a de repetitie de 1 kHz. Fronturile fiind de 12 ns, fac posibila apa.ri~ia a.rmonicilor pina tn domeniul
uus. Astf el se pot testa cu succes attt etajele de AF, cit §i etajele F lF. Numarul mic de componente face posibiHi tncasetarea generatorului intr-o sonda de lF. Alirnentarea. se poate Jua §i de la o baterie de 4,5 V. Oscila.torul de 1 kHz se realizeaza cu o capsula CDB 404 E (6 negatoare) ~i un capacitor de 100 µF/6 V. Generatorul de impulsuri contine o capsuHi CDB 4121 E conectata ca. tn figura 17.18,b.
CIRCUITE BASCULANTE ASTABILE (CBA) Aceste circuite tree dintr-o stare tn alta la momenta de timp determinate de parametrii circuitului, fara a. primi comanda din exterior. Sint cunoscute sub denumirea curenta de multivibratoo.re.
Circuitul basculnnt astabiJ Pi:te de fa.pt un oscilator ce furnizeaza semnalr. dreptunghiulare. Printre aplicatiile curente pot fi amintite: genera.ton.re de test, generatoare de tact pentru eincronizar('n operaWlor unui echipament de calcul, circuite de ala.rma §i semnalizare, a.vertizoare de prezenta etc. In cele ce urmeaza se vor prezenta trei tipuri de multivibratoare care permit variatia frecventei prin modificarea unei capacitati sau a unei rezistente ~i 2 tipuri de basculante a.sta.bile comandate 1n tensiun:e. Acestea. din urma a.u o larga utiliza.re in circuite de stabiliza.re automata a. frecventei de rota.tie a. motoarelor §i in telecomanda. In figura 17.24, a se poa.te observa un oscila.tor cu patru porti SI-NU dintr-o capsula CDB 400E sau a.Ila similara. PorWe 2 ~i 4 formeaza un bistabil, iar 1 §i 3 tmpreuna cu diodele D 1 ~i D 2, precum ~i capa.citoarele C 1 ~i C 2 transforma circuitul intr-un oscilator. Circuitul are doua ie~iri, de undi> se poate culege semnal dreptunghiulnr. Intre cele doua ie~iri exista un defazaj de 180°. Cu acest oscilator se pot testa
*·.
a
.~-~----;-~
·__:::______ ....
~tf~l
..
Fig. I';.!.\. Cil'Cl1ite basculante ast.abile (CBA).
attt · ~ir~~itele de joasa irecventa, cit i:;i cele. de lmilta frecventii, datoritii l ' I
_,)
'
•
•:
f~~m~i. ~e. ~nd_~ _c_are .~rezinta destule armomc1 ale trecven\e1 fundamentale. Se ·pot t~sia f~ar~r. blne etaje finale
{ii .~ontr8,t.tm~, 1a.r cu. ajutorul untii oscifa~or se .pot uririll.n dislorsiuriile
inf.roduse. ·be 8.serµenea,
roiimjirea trnnturilor i;emiiatuitii de catre un 8.mptihc&.icir. cienoi.~ o Umitare a frec-
veritf!ior fuahe.
1"impii1 cle coinutare
se
calculeazli
cu tGrnuila :
't •
RC fog f co-,.tP-::-=. FD, . Ve - Vp -
fj
onde:
R = llh tti reprezintii rezisten~ dip baza prinuilui . tr:a.nzistor al por•ii Sl~NU
tfig. 17.24,b); Vc = 5 V, reprezinta tensiunea de alimentare; = ierlaiiinP.a ii~ ytrf 18. care se incarcA capaoitorbl tJi (veil filtiila 17.24,c);
v,
v
D, = ckderea dP tensiiine tn sens direct pe dioda D1 ; VF = UBE = t~n~iunea baza-erriltor a tranzistoruJui T 1 ~i care se pMte lau circa o~7 \r. . . :biodele D1 ti b 1 poi fi cu germanii1
s1m siliciu. Daca cele doua capacitoaJ'.e elnt egale (C 1 = C11), forma de unda este simetrici ~i perioada T = t~ t 1 = 2.t. .Montajul func~ioneazi; , ~9arte bine j>lni la frecv~nla de t MHz.
+
lo Figura i7.25 este r!:!prezentat un oscilator 1n a carui configura\ie intra numai patru porti SI-NU (o singura
capsula dfiil 400E ~m1 ODB. 402E), dar care poate dd abul fredvetiie deoeebite. Pi'iffia eite determinate. de capae.itat13a c11 itu' a. d.dtia de c~ (imfiret.inii bti hizisterltele i.ttdfoate mai su11). In acl!kt tel se ptlate axa b fr131:lven\ii ti1 tltifuertHU atitlib; iar nlta ltt tlthnebiuJ radio, dispunind asUeJ de uti 'ettter
Is:..
(
' -
-
I:::. - 1'.
.
.
)(
-··
J1f .... fti; 1u;;.
/Al-Iii/I. Oacuator cu Poi11 SI-NW.
inaispensiµ)il. oricirtil amaior d.e oonstrliclii e18etroniee.
..th ·rigors. 11.28,a
ee da un multi-
Portile P 1 9i Pa formeazi un bistabil, care ll}i schimba starea ln f unciie de semnalul aplicat la poar\a. Pa .
vihrator, care prezinti tot douii ie,iri
Dael se. conecteazii intrarea Jn masi.
cotnp1ementare. In funcii"
(nivel logic O). poarta P 1 ac\ioneazil ea un inversor l}i lmpreuna C\l Pa ti
cu-·1emmde
de seriu1alul de la h~trare poaie luneiionQ at!t ca generQtor airlcronizat, c1t ~i ca imiltivibrator sau cifeliit bas~tt Jan\· menes\ahil.
P 4 formea,«il un oacihttor. Daca intrarea ri.mlne lll masii pentru pu~in timp ( T < 3 RC), Ja ie~ire
D----tJ:.1(I)
. :
(!I)
INTf{ARE-;
r
. OV:LJ
L..J~r;
' .
l
Tin<3R9.
• I ..... I"' .,,, .• • I· . '-· -., 111-.,
T=RC
J
J
____J_ _ J _ _ _ ..
lhQ·
In (I)
Jl_ c·:
'
!l~. ~-
,:i. . J.L . '
<·JI
·-
..
.,:me ~-
.
L[......
.... - -· . -
G
31& . -
apal,'e numai un impuls egal cu o perioadi. T, dupa care revine tn pooitia initiaHi. Aceasta f unctionare este similara cu a unui circuit basculant monostnbil. Daca la intrare se ap1icii impulsuri scurte de perioada T < 3 RC ce se rep eta tn ti mp, circuitul f unctioneazi. sincronizat (fig. 17.26, b). In cazul tn care intrarea se tine la masii rnai mult de 3 RC = T, circuitul lucreaza ca un mtilti~ibrator ~i dii la ie1'ire un semnal asimetric cu o perioacia T = 3 RC (fig. 17.26, c). Acest oscilatot prezint.ii un avantaj flttii de· ceJ.ela:fte'}lrin aceea cii schimbaren fl'eewa~i 'Se face foarte UIJOr prin inlocuirea rezist.orului R cu un poLen~iomet.ru, reglajul puttndu-se face continuu. Cu o capsula CDB 400 E se poate realiza un oscilator comandat tn tensiune de forma celui din figurfl. 17.27,a. Este o schemll des utilize.ti tn huclele PLL cu functionare ptna la 5 MHz. Schema propriu-zisa ci1prinde trei porti SI-~U. a patra fiind folosita ca separatoare. In figura 17.27,b se dau douii caracteristici de variatie a frecventei pentru doua valori ale capacitorului C. Pentru C = 10 nF (cul'ba cu linie plina), f recvenia are o plaja de variatie de la 12 kHz la 800-900 kHz, iar pentru C -:- 300 pF, frecvenia variaza, 1n f unc~ie de tensiunea de comanda, de la 25 kHz Ja 5 MHz. De mentfonat f aptul ca valorile Jui R 1 §i R 2 stnt minime (din plaja admisa). 0 altl schema se di 1n figura.17.28,a. Aceasta este f oarte des folositl 1n
PBACTICA ELECTB.ONISTULUI A.MA.TOR
R1
a
~n ... IKn
t·
I
5
-
I
l
f -·DmkJ
.
i I
·' l,
J
)
40,
i
s
,.
I
j
1/ I 2
I'
-
.' I
//
4~ r_i ,I
6
~01
((.;· 1nJ~1 I " ,::
GOA
I
R•:;
1 I
C= JC ODIF R :3 son
,
R :, 10.n 111.:~·-
i
Fig. 17.27. Oscilator comandat tn tenslune, cu CDB ~OOE.
bucJele PLL (phase-lock loop) cal'e funetioneaza Ja frecvente de ptna la 1 MHz. Schema este realizata din doui. circuite basculante bistabile de tipul
R-S.
-
/OA I
j
-2
-
Presupunem ca initial capacitorul c este desdrcat §i a.re niveJul logic 1 pe ambele terminale. De asemenea,
rln
CIRCUITE BASCU;LANTE
801
a 8 le Orn
o1
I
b
'
J
'
.
1N40DI
I
'l
I
I
I
I
I
I
H- 4- I +-t-D-t- t 1-+·l++-+ ~~++ 2ll0 . --~++. + + llt-·+~+· '
LJ-
.~!(Hz~:_
n~
+I+ +-~ +++++
I
.-
•
i
.
I
,
·11+++ + " ++-!-+ + f~G_o_ + + +, i-+ +-+I++
--· +
?DO
·
1~0-+·+
---14: -+ +. -'I- + -t~ ·-tr++
+I+ .... H- ~·-+ "-t·+ so + -tJ +. ~ + +1-+-l· +
'~:i)
·to:
··60
.
+
---1--1-
y
~
-.::- ,)'I
-f I I
- 2u -
_'~'-1I
+--L~ R1'.'.R2=1K ~~ 1--
,/. !
I . LI .
-ljO
-0·
Nivelul logic 0 de la ie~irea portii Ps se transmite prin dioda D 2 la una din bornele capacitorului C, care tncepe si'i. se tncarce cu ( +) prin rezistorul R 1 ~i cu ( - ) prin dioda D 2 • Cind anodul diodei D 2 capata 0 logic, ie§irea port-ii P 2 se schimba 1n 1 logic, ceea ce duce la aparitia nivelului 0 la ie§irea pof1,ii ~ 1 (cele doua intrari au nivelul 0, respect.iv 1 ) Poarta P 4 , avind acum nivelul logic 1 pe cele doua intrari, duce la modificarea ie~irii In starea 0 . In consecinta, ie§irea portii P 3 devine 1. Apoi capacitorul se descarcii. prin D 1 §i ie§irea portii P 4 Ia masii. La terminarea. descarcarii Jui C, ciclul se repetii.. Pentru C = 10 nF §i R 1 = R 2 = 1k 0 respectiv 2,2k .Q, s-a. obt-inut o variatie a frecveniei cu tensiunea conform graficului din figura 17,28,b.
_J_ J
-+
~-
-L C.:10nF
•
\
R.1=·b:.2, j(O. C:: 1,011F I
+ + -t+--~· -1:-
+
+-
+
tr-Uforn fv.J
Fig. 17.28. Varianta. de oscilat.or comandat ln tensiune.
presupunem ca circuitul basculant bistabil format de portile P1 §i P2 s-a stabilit in starea corespunzi'i.toare niYelul logic 1 la ie§irea portii P 1 ~i 0 la ie§irea portii P 2• Rezulta imediat Ia ie§irea portii P 8 nivelul logic 0 §i la ie~irea portii P, nivelul logic 1.
MONTAJE CU CffiClTITE
BASCULANTE ASTABILE R.EA.LIZATE CU POR'fl LOGICE Generator
Pentru familiarizarea cu circuitul integrat COB 400 E, propunem spre realizare un generator simplu de semnaJe dreptunghiulare cu frecventa de 1 000 Hz (fig. 17.29). Daca se dore§te o slta frecventa, se folose§te pentru calcul formula:
1
f= JRC Forma de undii. este asimetrica (fig. 17.29). Pentru frecventa a.leasa,
+lY
+!IV 14 tk
13
12
ti
Lr'
Cb~400E
Fig. t 7.29. Oenl'ralor d1> semnalfi dreptunghiulare.
capacitorul are valoarea de 0,33 µF, iat rettlwrul de 1 k Oi ltdigttra i7.29 jos Se di IChPrrilt lt!kaiui'iJCJr i'!ttetioate la circuit'lll in I Pgrat. Montajul, ae pof\te -utifuia la testarea 'i depanarPa. partii de aud.iefrecvenia a unui aparat radio 1au t1"t a a.mpli· ficatoarelor de IO:bDtizkre ill• la • cuite de telecomandi 'i avertizare 1ono. ra daca aemnalul se aplid. unui iraduetor acustio (de exemplu, oaplJUll receptoate telefottidJ, 11& h.ae:ttien~
semhahil a\·thd o formll d.reptutighiuiarD pf'edhiit un gpecUu Hdgat a~. trmanici. Ca urmare
se poi t@sla fi eiiijele
ATENTfEI
i. Lipiturile ia picioH1,ele iritegratului se vdr efectua rapil:I. Fiecare lipitura nu trebuie sa d1,1reze tnai mutt
de 5 a. Dui>A 2-3 liphuri este. btne ai se facl o micil _pauga peiitru l'iicirea oapilulel (ciroa 1'0-20 ~). 2. CapacitoruJ esto bine SA fie ·nepfia laMa'-
A.vertizCjr {silettA 11tbl1Hiu1r8) Montajul pretentat tn figura f 7.30 ntilizeazi un circbit int.egrat de t.ipul CDB 400E fabricat la l.P.R.S.-Bllneasa.. Cu valorile menlionate ale capacitl\ilor se
ob~ine
un 1mnet specific
He ftebteiittt inierinediaM. a ree~ptoa de lireril avertizoare. Perilru ahiplifirelor i-adio-iv ,i a cefor de radiotrecve.ii- carea sunetWui 9i auciitia. 1ui intl·-uh dihizor 8-a prevlzui tin arhplltiCator \,ii diD radio-rebeptoare. ilu doui Haftzisioiue cTi = .Be 1U1, Montajul JiU pune probleme deo- Ta== BiJ 135). l~b'ite ti milHiibheazi ililtienW o! de Cele paifu poJ1~ slrl~ legate ba. nega· ware ti ftirmeail itotli cifcuii~ ha8culit 6 l>a~• 4~ 6,6 If.
l'inl4Cf+
.......~~~~~~~~~.;..o ..
'--~~~--~-+__.....__...:...,..._~~"'""""4..._
Fig. 17 .30. Sirena avertizoare.
lante ni;tabile. PririiPle drnli'i pof't.i, A fl,i h, lorrrieazn un blrc11ii ai;lahii ni pe;ioada de circa o fli'riini:lo. f P.~ii·~fi aceRtuia Re coneet.eazi't la al ddllea asUtbil f1t-in intei'lnedliil unui H1:d11it. ittl.t>g"t·ntor, h~r3 • Aefii;la pi·rHHfoe tin seimial in forh1ii trllpeznidnll'l REI.ta t.ritingliitilarii care ttiorlul1>.aztl iti fret.:Hilt ce I
a
Dtibli !c tltlfo$te ohtinerert itnui stinet trtai ptiterriib, ft.ee~t ttthfllifietttot pMte fl 1nlocuil oti orlce a.It. tip (de ex.
tBA 7901\.) la bare gemM.hil se va ~1·1 n i,ntertnr
liplica
tip
du
hnpedan\a de 8
o.
~xecutat cored, inohtajul fu:hctidne&U de la prima incercare; fiind nece-
sare numai uii·elc mid reglaje asnpra celor doua o~cilahm.r~ penh·u oh\inP_ rea unui ton clt mai p111cut.. Aceste rf'~ glaje se recorrlanda a fi fa(•ute irnmni prin modificttr.ea v:tltirtlor cnpaui Lharelor, deoarecti ti10dif1cb1·i d~ t'Piistoare pot pune in perieol i·ireuil 111 integral. Ca 1·pgul~1 generalr1, 111[11·i1w1 valo~ii aeeslbl' capacit.oare proiiul'e coboril'ea tonului
mic~orarea
for duce la obtinerl:!a bnor
tonuri rnai lnalte. 1htrea:git cdHstrtictie se allmaiit~!ld
12 V; tt~Oi, cu ajutbru.1 unPi didde ZPHH PL5V; se ontin~ tf>ftsiutWa d~ 5 V piihtru circnHui int.f>gMt; Nli sl! d~t>a$l trt hici tln citz t;fo:. ~iui1ea de 5
i'a
v,
ghti ~1:1 fltiarn tlHiiru~fl. Circitfltill iiru!~Mt §e ltH m~fthi&za cu t~iisitine cbti· tlrttlu itltr'e pihii 'f $i 1~, tu ~liiUI 'I ta inltsa (rliiim~). Pic.se1e coinJionente
valori h 1 ·
112
au
urma~o~~e1e
4,7k0; ha · 5,61di; R 4 =10kO;Ri;=5,6k!l;R6 ·tkd; R1 . 3~0~47?n; R~ · R9 • i_q0=2~?(}; C1 = C2 = {,3 = 500 !J.P, c. - Cr. = C 6 = 150 nF. ·
Seihnalizator de auto-moto
sfhfiohare
Din cPle doua exemple de mai sus i;e constatii ca ei;te rtecesara alimen' . de t.area circt1itelor cu o tensmne 5 V c.c. Acest hicrti pi.ml? pro'hleme in t'azul hlimenli"u·ii rnontaj1~ior _n1ti~lale pe aul.umobi}H)e Cll baterie de 12 \'. Tehnologia .MOS a rezolvat. problem.a.
...
PBACTICA ELECTBONISTULUI AMATOB
'•
Montajul prezentat (fig. 17.31) reprezinta un semnalizator optic cu luminare intermitenta. ln acest mod se atrage atentia celorlaJti participanti la trafic a&l.lpra unui vehicul stationat etc. Eleinentul central tl constituie un circuit basculant astabil (multivibrator) realizat cu ajutorul unei capsule CD 4011 care contine 4 opera.tori SI-NU. Cele doua comutatoare K 1 l}i K 2 se monteaza pe u~i, pe capote sau pe bord. Astabilul genereaza un semnal lntrerupt ce se aplica tranzistorului T1• Acesta joacl rolul de intermediar lntre &stabil fi etajul de putere realizat cu un tranzistor de putere medie (BD 1361 BD 138, BD 140), care poate comanda un bee de 12 V/6 .•. 10 W. Alimentarea montajului se face de la bateria aut.qmobilului sau de la orice sursa de 10 •.. 14 v. Alimentarea circuitului int4t1tat se face intre pinii 7 ~i 14, cu pinul 7 la masii (minus). ATENflE I Letconul nu se va tine mai mult de 3 ...5 s pe oricare din pinii integratului. Modul de conect.are a circuitelor logice SI-NU, la pinii capsulPi, s-a dat la capitolul .16.
Semnalizator de umiditate Portile logice realizate in tehnologie CMOS se dovedesc de netnlocuit in montajele ce necesitii un consum redus de energiP. De asemenea, cu ajutorul acestora se pot reaJiza circuite avert.izoare, generatoare de semnale care au la baza circuitele basculante astabile. Presupunem ca avem nevoie de un avertizor in cazul ln care umidit.atea cre~te peste o anumita limit.a. De exemplu, se verificii umiditatea unui teren, niYelul apei tntr-un bazin sau prezenta umiditatii tn patl1lul unui copil. Prin utilizarea montajului descris in figura 17.32 se elimina supravegherea permanenta. In momentul aparitiei starii de umezeala intervine o semnalizare optic& dublatii de una acustica. Principiul se bazea.zii pe aliment.area unui generator de ton intrerupt. Daca tntre electrozi ape.re o rezistenia mica datoratii umezelii, tranzistorul T 1 lncepe sa conduca l}i se aJimenteaza circuitul integrat CD 4011. Port-ile P 3 (pin ii 8, 9, 10) ~i P 4 (pinii 11, 12, 13) formeaza un astabil ce oscileaza pe o
_ _--41,__......._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _...,.,___ _ _ _
C/J#011·
~.----0-112•·
· ,.,..,, '""cl
IN'
Fig. 17 .3 l. Semnalizator de
sLa~ionare.
CIRCUITE BASCULANTE
.... 309.
I I Is
llfn.
8n 8
I I
I I
l,5Y
O,JA
~7.(-nl
I I I I I
7
' llJnF
I
I
Fig. 17.32. Semnalizalor de umidilale.
frecventa sub 1 Hz, iar P 1 (pinii 1, 2, 3) ~i P 2 (pi.nii 8, 9, 10) un astabil ce genereaza un semnal audio in jur de 1 kHz. Acesta din urma este mod ulat cu frecven~a primului, rezulttnd un semnal ce se aplica tranzistorului T 2• In colectorul acP-stuia este montat un bee de lanterna 11i un difuzor. Alimenterea montajului se realizeaza de Ja o baterie de 4,5 V. Sensibilitatea montajului depinde de valoarea rezistorului montnt in ciPOUitul bazei tranzistorului T 1 ~i de distan~a tntre elect.rozi.
Daca se verifica umiditatea unui teren, electrozii se introduc tn pamint, iar daca se verifica nivelul apE>i tntr-un bazin electrozii se cupleaza conYeno.bil. Daca s.e dore~te l<>hlinerea unui sunet mai puternic, T 2 poate fi inlocuit cu orice alt tip de amplificator, la care semnalul se va aplica prin intermediul unui capacitor de 5 µF. Difuzorul utilizat poate fi de 01·ice tip, cu impedanta de 8 .Q. Cu rezultate mai slabP, in Jocul difuzorului poate f i montata chinr . o casca telefonica.
V.pltolul _18
REGISTRE ing. ANDBIAN NICOLA.E
Dupl cum s-a. ariitat., pireuite]e basrulnnl e bistabile A.ti propnetatM. dE! a fllPmnra o nnnmitii. stare Jogic!. Uneori f:'!ltA n~oi~ cle mai multe celule care 1dl me~sze mai multe stari logice. Ar·rste. stari logice (numite 'i date) pnL l'i di11ponibile sim,ultan (paralel) snu llttrci>i-iv (i:ierie). Pentru a fi cotnnmJate m8.i .u~or, celwele bascula:nte bifil 1tbi le st~t interconectate tntre ele l~ mod 1ogic, lorrntnd a,a-zisele regfsire. i>eci, registrele stnt circuite elect.l'onice care pri:qiesc, stoch~aza §i ~~~nsferii ~nforma~U sqb forpiii binl\rii. Pupa fll-Od.~l d~ prilllire ti blscriere a. da~elpr J1egiatrele se tmp~rt. in: ..... regist~e aerie; ...... rP.gistre p~ta.leJ .;· - registre serie-paro:le'l; nupii modul de men\inere a informa\iei un registru poate fi static sau llinamic.
este posibi1 numai ln cazul unui numar mfo de celule (bHi). Pent.ru a tnieiege functionarea unui astf el de registru sa urmiirim schf'ma din figura 18.1. S-a luat un exemplu tn care registrul are numai 4 hiti ~i In care se dore~te stocarea unui ~ir format din 1001. Sub infhieil\a 11n11i tact. c,r~ .•e deef a,Qara :ln *n.p la intervalele t 1, ••• , t 6 a'ft'l I® stocarea bit cu b\t (nivel cu nivel). Dupii illlpulsul de tact t 4 aplicat pe o intrare comuna tuturor bistabilelor se ajtmge tn ultima situa~ie ctnd datele sub f o.-ma binara se ._fli .in\rod~se comFlet tn re-
gis.t.-u.
.·-1
'•
(J
qI
I PD
lz
10
f3
1 Registrul serie prezintii o singurii inLrare de date. La aceastii intrare i-;e perindii in timp nivelele logicP ce trf'buiesc stocate sau deplasate. In majorit.atea cazurilor posedii o ie~ire serif>, iar uneori stnt accesibile Iii ie~irile Q a.le bistabilelor. Acest din urmii lucru
f4
~ .
~ --cmJIIIl~ ~
t5
limp
-IZJ:mJIJ--
Fig. 18.l. l\lodul de tucru at registrului serie.
I
D
I
1
[~J.~r~·1~1 t,
~z
q1 ~ '1 ~ ] ;· I 1~1~1~1i1
Fig. 18.~. Modul de lucru al registrului para lei.
Reg,istrul paralel se oaracterizeaza prin aceea ca pose'dlt a:Utea intrari cite circoite bRseulante cootine.. Unenri slnt disponibile toate ie~irile Q ale tuturor bistabilelor daca datele se transmit mai depa.rte parnlel. ln caz contrar di.,pun" de o ie~ir~ serie pentru extragerea datelor. ln figura 18.2 se explica modul de lucru al registrului paralel. A.celea~i date ca ~i in exemplul precedent trebuiesc introduse intr-un registru tot cu 4 celulc. Se obsetva o! la momenhil t\ to ate date le au f ost transf erate operati a .durind de 4 or1 mai J>titin dectt cea di ti ca: tu i regtstrtihti serie. Registrele 8~pardl91 tmbi.iiii eele douii rnodiiri de lboru pre11enMte. Din ttceasta eategorie f aee fjarte circnittll integMt CDI:i 493 vii ti yttez1J1tt11t In eele ee Ui'matt!a. Din exeinplele pr#"tebtate g.d remai'oilt fapwl ea datel6 (nivnle k1gice 1 si(u 0) pot fi d~pltt1utt.e din hiRtftbil In bistitml dt Ill aiihga la clreapta.
ce
'i
Stnt cazuri clm;l este nevf.lie au deplasarea sa se fad ti de la dreapta la stinge;. Un asemenea caz po11;te fl cd bl care s~a grel}it ordinea de introtluciere a datelor. Jn acest mod eete rleoesara o deplasare tnupoi cu un pas (sau mai mul~i) a date}OP ~i introducerea nivelului logic eoreot. Un asetnenea circuit este con~inut de capsula GDB 495E (.fig. 18.3). Este un r&gistru de depfasare de 4 biti (noiiunea de bit este a'ta~sttli unei celule M poate memor.a un bivel logi<' 0 sau 1 ). Pe lihgii fa pt di ca 1mse11a ambele mol. Binet:n\elefl c! are ~i pnsibtlitatea introducerii tn serie a datek1r. Sa remaream f trptul ca stnt a<:ioe.si~ile toate iE11tiri1e Q ale celor 4 oirctiite haseulante histabile de tip
R-S-T. Realizarea operat.iei de deplasare~ dreapta sau deplasare~sUnga depinde de st.area logicii in care se afla intrarE>a control de mod (pin 6). Ctnd intrarea control-mod se aflii tn starea logieii 0, ie~irea fiecarui bista:bil este conectati Ja intrarea urmatorului. Comnnda de deplM(:lre dteapta se da prin int.rarea
lnlr.~n~
/.t
lnlrJrl Bl 3 COB ii B pattt/el• ~ . 4. 4/5E 11 . C ~· 6
mcl i f/epl.tlnap/11 lfi~l~iJl.ft.1.~ii
Fig. 18.8. Re(tistinl -ie-paralel «Jt>B H5B.
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
de tact 1. Informatia se tran!!f er ii pe frontul negativ al impulsului de tact. Deplasarea stlnga este condit-ionata attt de starea intrarii control cle mod, ctt 9i de oonexiunile efectuate de utilizator. Astfel, ie~irea QD (pin JO) se leagii la intrarea C (pin 4), ie~iren Qc (pin 11) la intrarea B (pin .1), ie~irea QB (pin 12), la A (pin 2),. iar Q. 1 (pin J.1) la intrarea serie (pin J). Aplictnd un niYel logic 1 la intrarea controlmod, datele vor fi deplasate sp1·e stinga pe frontul negativ al impulsului de t.nct cle la intrarea Tact 2 (pin 8). In nee.st caz, intrarea rlat.elor i;e !'ace in St'rie pe la intrarea D (pin .:i). Ace11t regii;t 1·u poate fi ut ilizat CR N~gistru de memorie cu 1tcres paraJe>.l, memoriP tampon la afi~A.je etr. Ca diYfl!'tismf'nl SP poat •' ut.iliza tn diveriie circuit.e rl•' 111 min ii. rli namica prmt.ru pomuJ de inrnii, jocuri Jogice, reclame etc.
a
A
-,_---!""___
II
c D (
Registre statitlP. Tehnologia l\IOS permite rPalizttrea unor regist1•P cu un numar foarte marP de cPlule de memorie (de ordinuJ zecilor). In rfl~strele statif'f! el<'mentPle de haza iiint tot hist abilPlr. S1-hemA. tipicii. R nnui a!'ltfrJ dA bist.abil este cea din figura 18.4, a. Pentru trani;ferul dntPlor dintr-un etnj in urmatnrul stnt necesare doua semnale de lac!., 0 1 respectiv 0 2 • Prrsnpunem ca se intra pe A cu un semnal de frlul celui din figura 18,4, b. In timpul perioadei t 1 a semnaluJui de tact 0 2, portile tranzistoarelor Ta i;ii T4 stnt la potentialul maeei. fiind bJocate, informatia este stocata Jn capacitatiJe grilelor C 1 'i C 2 care riimin 1nclircate. 1n timpul t 8 tactul
b Fig. 18.4. n1•gistr11 Rlalic.
01 ia o ,·aloare negative, care nre ca ef ect deschiderea tranzistorului T:; ~i transferarea informatiei ln B. Ninlul
logic 1 (Jogica nP.gatiYii) prezent in A sc regli.se~te in B, capacitorul C 1 se lncarcii negativ, tranzistorul T 1 de. vine conductor 'i poten\ialul din C trece 1n zero.. In timpul t 3, 0 1 revine la zero, bloclnd T6 'i izoleaza intrarea Jui T1 , C 1 conserva earcina sa, iar punctul C rlimlne la nivelul 0. Dael tn timpul t,, 0 8 devine negativ, ceea ce ar deschide T 3 fi T ,, poten tialul din C se aplicil 1n D. Tranzis·
313
REGISTRE
torul T 2 se blochead, iar bistabilul trece in starea T1 conduce §i T 2 blocat. Dupa cum se observa, acest tip de bistabil contine un numar mare de tranzistoare MOS. Acest dezavantaj se elimina 1n cazul registrelor dinamice.
Registre dinamice. In celula bistahila dinamica informatia este memorata sub forma de sarcina electrica pe capacitatea de grila a tranzistoarelor MOS. In cazul registrelor statice este necesar un semnal de tact bifazic a carui frecventa poate lua orice valoare tntre zero lji frecventa maxima de lucru permisa tehnologic (de obicei 1 MHz). Contrar registrului static, registrul dinamic poate functiona numai cu un ta.ct cu 4 faze, iar frecventa. nu poate lua. valori sub o limita stabilita tehnologic. In figura 18.5,a este prezentata schema de baza a bistabilului dintr-un registru dinamic. Daca pe intrarea A apare un nivel logic 1 (negativ), tranzistorul Ts prime§te pe grila sa o tensiune negativa. La momentul t 1, intrarile de tact 0i §i 1212 iau o valoare de -26 V. Ts este blocat lji Ci se incarca prin T 1 care conduce. ln timpul ta, 0 1 r~vine la 0, dar 1212 rihntne la -26 v. Trruizistorul Ti este mentinut blocat in ti mp ce T 2 lji T 3 stnt conductoare §i C1 poate sa se desca.rce. In timpul t 8, 0 3 §i 121, iau o valoare nagativa (-26 V), T6 lji T, sint blocate in timp ce t, conduce §i permite lui C2 sii se incarce nega.tiv. In momentul t, grila lui T 8 (punct B) e::;te la zero
a
c
...1___
__.r-
b Fig. 18.5. Registm dinamic.
ctranzistor blocat) §i permite pastra.rea informatiei 1n capacitatea C8• Se observe. ca la. finele ciclului de tact (t 1 t2 t3 t 4) nivelul negativ (1 lo· gic) aplicat in A se reglise§te in C (fig. 18.5, b). Pe urmatorul ciclu de tact informatia este transferata In urmatorul bista.bil. La C.C.S.l.T.S. (Microelectronica) se fabrica circuitul ROM 03. Este un registru de deplasare (dinam.ic) cu capacitatea de 64 biti realizat in tehnologie l\10S cu canal P ~i poarta de aluminiu.
+ + +
Hi
PRACTIC' A F.t.ECTRONT!llTUl.1't
.pfATp'f
. ,1
I
:.
"
"----~-=----""'--~ 1*toa11ae . ,,!J.,,/llv Fig. 18.6. Luminil. dinamicll. cu CDB i95 E.
Montaj eu rf'I~ 4tt flepluare: Lumina rlingniic,J Cu refit!!~tul de d'p~s~re CDB '95 E se p~te r¥IiH un ~ontaj sim,pJu de ,,hun~!~~ ~~r!!~n~~~~"~ ~ont~J~] poate fi folosit cu succes la ar~nj~mente scenic~, p~J!~r~ .P~~til de i~tM etc. Seft~ electricii (fig. 18.6) ~on tine un generator de semnale dreptunghiulare realizat cu o juinatate din capsula integrata CDB 413 E. Perioada de osciIaiie este dictate. de constanta. R 1C1• ·valp:rile .a.c~stor compoiumte ~e pot ~ocJ,if~~ h~ litjlite destl)J de lat~ pentru ~ P~tiµ,e fte~veptf!. d,ori~a. ttb~u§I Rf n¥ ~P. '~!- ~!?~Ora ~µb 20Q 0). Gi~C?uitu! GPQ ~§ ~ ~i~ HH f~gis~ru 4~ djp.l~sl:J.re conemat jf) §~!a~µi§. diH f~gµr~ 1§.p,
astfel lnctt sa
realize~f' Q pepl~t1,re
spH dreirnta • iqf~rllla.\iei ¢late 11'intrarea serialii. f~~tjon.~re~ mpff~~j~l~~ se ~q.~ea~a P.~ rf}pft'PH1~~a ~nu.j i ~glpJ.f 5 de cii~f~ re~j~tr~! ~~ ~~P~!'!-~ar~ ~pp ~95 E. P~'in trep~e!f. l'}i f ~~¥i~ pe l~ f~eca~e ie~ire a registrulul de deplasare, fiecilre t.jr~stor este adus pe ri~4 tn co~~uctfe, in acest tel cotnandtndu-se aprinderea secventiall a ·beciiriior, dtnd · hnpresia de rnf §C~.e a lu~f nii. · Viteza de mi9care a himinii se regJeat~ din potentio~etTul 100 o. Becurile vor fi ~~ 26 y /6,a A 9~ se vor lega ~ b!3cU.ri 1n aerie la' ~od~l fiecilru~ tiristor. TMsti>arele slnt de tipul T1N4 {t A/~00 V)~ . Sigur~tt\QJe 8 stnt de 0,5 A. In caiul in-tare se dore,te sa se comande becm·i de 220 V, tiristoarl!le vor fi -truoeuit~ cu altele coreapunzAtQare, ln f unc~ie de m.~piArul de becuri coQWldate.
Y>
de
CnpffoltlJ 19
NUMARATOARE lpcii dp la 1q.ceuuturi~e t~Jefoqiej ~u pulsuri de t~~t ,11re ~µ fos~ EJ.plic~~e tqmate s~a pus prqblerp.~ •e1ectltii ~o la intrare. na.Wor prin interIQ.editil upor impulsuri, De iµiem,ene.$. nu~rijtQ#l.l'f;lle #1-H o .fiecarui abo~~ fijndu-i tepa.rtizat pn ln1-gii ut~lizllJ"e tq. IIWllHjp 4# dh·eFt~ n~~l1r. ~rau necesare ins~ :qi§t~ ~ispo: ment, ~µtqrq~tizai·~ Cll!iJlj,::~ elc. zi~~ve c~e s4 re\i:qii n1'm.lrul. Mai tnth Dupa modul de opera.re~ num4ratoa.· .s-~~ prevazqt ctte o p~ec)le de Telee rele pot fi sincroq,e sau ai,;inmrone. pe~tru fiecare impuls m.emorat. Astf~J, pe~~~~ 10 imp\Jls~ri er~li ~esare f.O perecl:J.i. pi.Q. cauziJ, coJJiplexitipi s-a ~reou\ 4~ J~ ~p~st µiod. 1f.e luc;ru ~epiiij.al la unul binar. Astfel, cu numai 4 peAcest tip de numariill:i)• 1.Palizf:!aZa rephi 4~ relee .s~ .~ute~µ n~mar~ pinii pn ~.f:!lflSpo~t §J.Jc.u~v nl im}lWd-w·llor. la 1? imR-qlsutj. (2i ~ s-a ilrit~t. la ~"' N-µDJ.ai llfi.Ql:I# J>j~J.ll~iJ &J:l tlflcl. ip conpito!u) ~~~~e }~_B!ce.). Ap~~~~ Cff- tact diNC~ cµ, -.uri.a. .q~ impulsul"i nucµi~e~r irite~*t~ tow.I?.~ . ~ r!!ZOIV~t mit4 ti tact. in r~st, influenta. are loo pi·oh.~·ema ~ab~fitµIui, corisumului exl!-- suc~iv, fiee~re bistabil t'iind ·influen· gerat .de energie §i a pre\ul~i ~? co~t. iat de st"rea celui uimiinte~\ sa. Un numiirator ei:l~e format dm 01rcu1te Numiil'atorul asincrori cu' transport basp~J~i~ ~istabile interconectate t~ succesiv e~te tiRul d~ nu1~arator ~le tpti'-un JilOd IQ~c. mentar rha~izat ~n IlJbd uztj~l su~ fprm~ t~ m.~~otjtatea echipamentelor :qu.integrat" (IT-L). ~ste-cel mni' sirtiJ>lu meri(ie se gas~~ clrcui~e basculap.te tip
Sll.
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Cireuitul integrat CDB 493E
Generalitd#. Capsula CDB 493 contine un numariitor cu patru celule basculante bistabile master-slave {stapln-sclav) (fig. 19.1). Trei dintre ele (B, C •i D) sint interconectate intern, formtnd un numarltor divizor prin 8. AI patrulea bistabil (A) se utilizeazii ca divizor cu 2 sau interconectat exterior In aerie cu celelalte (rezulta un divizor prin 16). Sint prevazute douii intrari de numara.re (pinul 11. pentru celula A 'i pinUl 1 pentru celula. B). De asemenea, ie,irile Q ale bistabilelor sint accesibile prin intermediul pinilor 8, 9, 11 'i 12. Aducerea la zero a numaratorului (toate cele 4 bistabile) se realizeaza prin intermediul pinilor 2 11i 3. Alimentarea se face de la o sursa de 5 V dJ 5% ("+,. la pinul 5 ti "-" la pinul 10). Pentru a tnieiege mai bine funciionarea. tn timp a numirltorului, se dau aele 16 stiiri succesive (fig. 19.2). Aceastii tabelii de adeviir va folosi la explicarea funciionarii divizoarelor prin 7, 9, 10 ¥i 14, realizate cu aj utorul capsulei CDB 493 E.
lalrarea 8 Ro(1) Ro(21
•iv
Fii. 19.L Numaritorul a.siacron CDB 493E.
stari logice
forme de undfl
iesiri
QB
'
QA
intr.o1
Oo,Oc Os QA 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 7 0 rt 8 1 0 9 0 0 11 1 0 12 1 1 13 1 1 14 (j) G) 15 1 1 0 1 2 3 4 5 6
16 0
0
0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 (j) (j) 0 1 1 0 0 -0 1 1 0 1 1 0
0
7 8
~
14
Fig. i9.2. Tabela de adevllr pentru explicarea functionllrii numllriltorului CDB ~93E.
Aplica&ii. Numiiratorul CDB 493 intra In componenia aparaturii ou afitaj numeric, a programatoarelor, tn memorii, sintetizoare defrecvenil1, calibratoare cu cuari, automate telegrafice, generatoare de functii etc. 0 aplicaiie imediata o reprezinta divizoarele de frecventl. Dispunlnd de 4 oircuite basculante bistabile, se poate realiza orice divizor printr-un numiir intreg intre 1 ti 16 (2'). In continuare se dau clteva numiiratoare (divizoare) cu ajutorul ciirora se poi realiza calibratoare cu diferiLe cristale de cua11. Figura 19.3, a reprezinta schema unui numdrdtor dfrizor prin 7. Pentru a numilra plna la 7 (revenind apoi 1n starea zero) s-au pre,·azut ni§te reaclii exterioare. Accstea se realizeaza tn q-.
..•
NUMABATOARB
. .;...~-·-·--
lntr•r• .
.l.c 1/4
Numiritor dlvlzor prln 1
'In
Je~ireLt--------:~-r-:L-. Niimlritor .divlzor prln. 9 · Fig. 19.3. ~umi:u·ii.toare uivizoal'e: a) prin 7; h) prin 9.
fel incit in starea 7 cele douii intriiri de aduce1•e la zel'O SQ capete simu}tan nivelul logic 1. Din tabelul de adevar Se obsel'Va ca starea 7 Se Cal'acterizeaza prin nivel logic 1 ~a ieljirile QA, Qn, ~i Qc. Trebuie realizat un decodificator al acestei stari. Un circuit SI cu 3 intriiri ar rezolva situaiia, dar este neeconomic. De aceea se prefera folosi.rea unui circuit SI cu 2 intrari, conectat intre terminalele QB, Qc !Ji Ro (2). leljirea QA se leaga direct la R 0 (1). In starea 6 apare nivel logic 1 la Ro (2); QB lji Qc au nivel logic 1. Aducerea Ja zero are loc Ja inceputul starii 7, cind bistabilul A irece in starea 1. Dupa aceea ciclul se repetii. In acela§i mod se poale realiza un num.lirdtor (dipizor) prin 9 (fig.19.3,b).
:
31'1
--··-·
Pentru a aduce Ja zero cele 4 bistabile, se decodifica starea 1 de la ie§irile QA §i QD. Dupa cum se observa, a.ceasta combinaiie nu apare la nici o stare anterioari (de la 0 la 8). Conexiunile sint directe (Q.4. - Ro (1) lji QD- Ro (2)). Forma de unda este asimetrici l}i se culege de Ia ie§irea QD. Forma tngusta a impulsurilor (armonici multe) face numaratorul util in realizarea caJibratoarelor. Urmind aceeal}i metoda, se pot rea.Jiza dfrizoare printr-o cifrii oarecare (intre 1 ~i 16). Acest Iucru este utiJ radioamatorilor care vor sa realizeze un caJihl'ator ~i dispun de cuarturi diferite (100 kHz, 500 kHz sau 11\11-lz).
Numirii.torul CDB 490E
Generalitd/i. Capsula CDB 490E" contine un numiirator decadic cu patru celule bistabile ,,stapln-sclav" (fig. t9.4). Trei dintre ele sint interconectate in a~a fe] incit formeazii un numarator divizor prin 5. AJ patrulea bistabil se utiJizeazii ca rlivizor cu 2. Cele doua grupe interconectate due la realizarea unei diviziiri prin 10. Sint preYazute doua intrari de numiirare (t'ig.'19.4,b pinul 14 pentru celula divizoare ou 2 ~i pinul 1 pentru celula divizoare cu 5). De asemenea, ie~irile Q ale bii:;tal>ilelor sint accesibile prin intermediul pinilor 8, 9, 11 §i 12. Aducerea la zero a numiiratorului se realizeaza prin intermediul pinilor 2, 3 l}i 6, 'l. Alimentarea se face de la o sursa de 5 V ± 5% (,,+" la pinul 5 ~i ,,-" la pinul 10). Utili::.are practicd. 0 primii. posibilitate de folosire este ca dfri::.or al unei
118
logic! 0 (0 ... 0.4 V). Aducere!l hi zero a 'tutttror µisl1d)j!~lor se f t\c~ prin nplicn~e'- unµi impuls pozitiv (niyel logic 1) p~ int.rarea R 0 , care 11-a aflat in st.a-
dur.uta n'umlrarii. lf! exrmplul cnm:iderat 11-a p~pect11t la +5 V pinul 2 ( llo 1), iar pinul 3 (Roz), priulr-o rf?zistent:~ . de . 470 u, la" mfl.IR. Prin tnohiderea contactului K lile aduce la zero numl'll!atorul. Irnpulsurile de numii.rnt pot proveni de la un gener~tor care posedii o rezistenia d~ ie§ire mai mica de 470 n, iar nive1µ1 logic 0 este o tensjuue d.e maximum 0,4 V. l'P.ft.. Ope.
A 8 - - - . --il---t--f--+-t---'
JJ Roi ~ J'ig.
19.~.
-I 6V
R,1 RBz
Nunll1•a.torul CDD q90E.
fr.~cv1n11 ;(p~u 2 sau 5, P.~ fl putea numjr~,
figul'!J. 19.S). cel"puiin una cJintrf ·jp.trlliile Rolt Roz ti una dinti·e .Rei• R98 iriJbuie al se ~fJe !n 1tarea
Fig. 19.5. Divho.or de frecven~a. cu CDB 490E.
Aplicafii. Nunilratorul CDB 4!>0E are Jiin1·~e ~tiliz~ri tn apara.lura numericii. Poate fi gasit tn numariitoare cu afi,aj digital, diferiteprogramatoare, registre de stoca.re a informaiiei etc. Pentru amatorii de construc\ii electronice, CDB 490E poate l'i f'olusit in aintetjzQare d.e frecven~a, calihr~toare cµ cuari, di:virt:Oll.l'lil de frecven~il, c:tiver.se goner~toiµ"e etc.
Numaratorul sincron eliminl inconvenieriiul tnttrzierifor cumulative ale histabi~~lor, c11re apar la numliratorul asincron. Intr-un numiirator sincron, toate l!istabi~e~e stnt .controlate de acela~i i~pµls de tact. Fr~cvenia de lucru este lim.itatii numai de lntlrzierea oriciirui bistabil plus tnttrzierea introdusii de port-lie de i~lerconeclare. Ca exen~plu se va d~scrie nq.marc'itorul fl.~cp.4.it; #flf'Rn §i reversib~l .~on~inut ln capsula CDB 4192E. Dupa cum se
uceasta intrarP este
OC1le
p
IOa
2
le.nr/
l u,..
J
.
''"'•
{'"
nvmrfrure
lefirl
4 '
COB
-nn
16
+Va
/J
A
.Iii
f lt:rye
13
Oule
ceielalt~ jntr~ri. · ·
•~
Pir. 5
{,,
11
8
II
llo_.
7
av
8
Trqn,rpqrl
·
J."- 1 l~
·
Exist.a o ie~ir.e denpntita de trfµlf· port, CM~ trepe in stiµ-1:3a iefp ctp.4 pumiir~torul a 1:ttjns nu:cnar4l ffifl~m P.~ iTn.pulsuri p~ care pqfl.t~ s4 l!'I litoch.~iEt (10).
f"'}"'" Doi~
9
con~ctJi.t4
gic, toat~ · ie§irile ~int ~qu~'3 l~ ~{lro1 indjferent de staren ip care se a)'Ia
0
Fig. 19.6. NumAt•lltorul tiPcadic sincron COB ltl 92E.
vede in figura 19.u ei;Le o capsula cu 16 pini. AJirnentarea se face po la pipii 8 (masa) ~i 16 ( +5 V}. Tensiunea de aJimentare poate avea o varia.tie de +5%. Numadltorul are doua intrliri de tact pentru m1mararea directa sau inversa. Sensul de numarare se stabile~te d.fl JP..trarea pe care se aplicii impµIsuril~ de numarat. ~n acest timp cettlaltii iiltrare 11e conecteaza Ia nivel 1 lpgic ( +s V). .Suscularca bistnbiliJor interni se reaJizeazii pe frontul cc·escator al impulsului de tact (tranzi\ia din 0 in 1). Numaratorul poate fi incarcat ~i paralel. Pentrn aceasta s-au previizut 4 intrari de date (A, B, C, D) ~i o intrare de comanda tncarcare. Dacii intrarea de tncarcare este conectata la 'ro.asa (0 logic), semnalele de Ia intrari vor fi memorate §i apar Ia ie,irile QA, Qs, Qa ~i QD. 0Reraiia µe tncArcare paralela este independenta de intrarea de tact. 'o -~1.lta intrare este cea de aducere la zero (9tergere sau resetare). Daca
Ie~irea de lfllprumut est~ c~r~ct~ris
tica numarar;i -imrerse. A.9~a&tfl. tl'ece in 11tiu-ea z'3ro cind se atinge numflrul maxim de im,pulimri stqc~te. Aceste numiirat.onre stnt utilizate ~i coqf)ctate in cascadii pentru a putt1a st.oca un numar mai ma.re de impulsuri. Fiecare num11ri'ih~>r ·· adaugat mi'ire~te de 10 ori cupacjl.f:i,tea g1obaJa. fi1nd un numarator cµ pqlibijit41Ji JJlµltipJe este foarte aprecf~f, atit Jn Cl}lpPlJ1,tp~~e de opera\ii aritm~Lice, cH §i tn aut~rn~ tizari .. Printre aplicatli pot fi enu!nerate: sintetizoare)e de frecven\a, frecvenime.tre cu sumare sau §.c4.dere a doua Stl-U mai muite frecven\e etc. lat~ un exemplu tn care ar putea f i utilizat i sa presupunem ca dorim sa cunoa~tem in permanen\a num~ruI de persoane dilltr-o xpp.re e~p:ozitie sau dintr-o instituiie publicii etc. Pentru a realiza acest lucru este necesar ·sii cunoa~tem numarul maxim eare ar putea fi acc~ptat la un moment dat. &a presupunem ca nu se depltt•~e niciopata, cifra. 1 000. Se realize~I 11.4 n.umariitor : . cu 3 decade CDB 4192 l}i se previid o intrare o iel}ire sepal'~te din '•xpozitie. La fjeQare Ul}ii de ace~ se conecteazii cite un dispozitiv cu celrila fotoele~trica. Cel
'i
'
380
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
miiriitorului, iar eel de la ie~ire la intrarea de numarare inversa. lmpulsurile de la intrare se stocheaza in numariitor, iar cele de la ie~ire se scad din cele stocate. Un afi~aj obi~ nuit cu tuburi l'iixie sau diode LED indica numarul de persoane aflate In orice moment tn incinta expozitiei, muzeului etc. Acesta a fost un exemplu intuitiv de rezolvare banala a unei probleme care fiira ajutoruJ circuitelor integrate ar fi pus mari dificultati.
.
"1 f(2
lUONTAJE CU NUlL\R1TO..-\UELE INTEGRATE CUB490E ~I CUB 4U3E Temporizator digital Un Lemporizator se poate utiliza in auLomatizari inJustrial1~, automati1.iiri casnice, Jaboraloare foto etc. In figura 19.7 esle prezentat un montaj ce poate asigura temporizari intre zecimi de secunde ~i ore, acoperind astfel aproape toate domeniile de utilizare ale unor nsemenea dispozitive. Toate componente]e electronice sint de X100
X10
EFO
K3
EFO.
~
EFD
K4
KS
1000
EFD'
f--+----- -----·~DEM·---- - - ------ --.--j 8
COB 442
t:eon
m12
IJ T
START
+ 1,,sv
1:
max200W
150n
IN
4007
Fig. 19.7. Temporizator digital.
22ov,.,
m
NUMABATOABE fabrica~ie
I.P.R.S. Schema contine un oscilator ce furnizeazii baza de timp selectabila intre 0,1 §i 100, un §ir de numaratoare decadice §i decodificatoare binar-zecimale, 4 comutatoare cu cite un galet pe_ntru programarea temporiziirii ~i un circuit cu tiristor ce l'ealizeazii aprinderea becului sau permite a.limentarea cu energie a dispozitivului de executie. Oscilatorul are in componenta sa 4 porti NAND dintr-o capsula de tipul CDB 400E. Pentru a realiza oscilaiii cu perioada mare, utilizind capacitoare de capacitate mica §i rezisten~e de vaJoarc ridicata, s-a introdus un tranzistor ce joacii rolul de adaptor de impedant.u. Schimharea gamelor de timp se realizeaza prin modificarea ~onstan-. tei RC cu ajutorul comutatorului K 1• Numariito1·ul de impuJsuri bazii de timp este compus din pat.ru capsule de tipul CDB 490E. Fiecare capsula con~ine cite un numiiriitor decadic. Intrarea de numiirare se afJa Ja pinul 14, ia.r aducerea ]a zero se realizeaza 0 data pe"ntru tot ~irul prin fochiderea contactului 1~ Astfel, pe pinii 2 §i J se aplica un nivel logic 1 ce comanda §tergerea cont-inutului rnemorat. Decodificatorul are 1n componenia sa 4 celule de decoclificare binar-zecimalii tip CDB 442E (a se vedea capitolul decodificatoare). Ie§irile acestora se ·Jeaga la 4 comutatoare cu cite un galet fiecare. Comutatoare]e pot fi inlocuite cu cite 10 borne plus un fir cu banana ce se introduce intr-unul djn 18.ca§ele selectate. pentru temporizare. Citirea se face prin obsei·varea pozitiilor celor 4 comutatoa1·e cuplate cu decodit'icatonrt!le hinar-zecimale. Ci'
fra unita~ilor este indicata de pozi~ia comutatorului K 2 , a zecilor de K 3 , a sutelor de ](4 'i a miilor de K 5• Aceastii cifra este inmul~ita cu valoa.rea bazei de timp, a.flindu-se astfel dul'ata temporizarii. Circuitul de aprindere a becului contine un tiristor ~i o puntc de redresare a curentului a.lternativ f urniza.t de re\ ea. Comanda tiristorului se realizeazii. prin intermediul unui tranzi~tor tip BC 107. Exemplu de programare. :Ptesupunem ca dorim 0 temporizare de 30 minute. Se inchide contactul 1. Se fixeaza comutatorul K 1 pe pozitia Xls, comutatorul K 2 pe pozitia 0, Ka pe 0, J\.4 pe 8 §i K 5 pe 1. Dupii aceea se alirnent.eazii ~isp_~z~tivul. Startul se da prin deschiderea contactului 1.
Generator de semnale etalon Pornind de la un oscih1.tor en cuart, cu frecventa de 500 kHz (sau 1 MHz) se obtin 10 semnale cu diverse frecven\e, avlnd st.abilitatea oscilatorului cu cuart-. Schema se compune dinti·-un osciJa.;. tor, un separator, 3 circuitc numiiriitoare-divizoare cu cite un decodificator cu 3 diode (fig. 19.8). · Semnalele au un con~inut bogat· .de armonici 'i pot fi folosite la etalonarea sau calibrarea aparaturii de emisiereceptie ~i la depanarea receptoarelor radio ~i tv. · Oscilatorul propriu-zis s-a realizat cu un .tranzistor de tipul BC 107. Cuplarea cu etajul separator s-a realizat pr-in intermediul capacitorului C 3 • ·Urmeazii un circuit de redresare mqnoalternanFi (D1). Tunzistorul ·_T~
am·
-
----------·---~--- -~-- ..
-- --- -----
··-
PRACTICA ELECTRONISTUL1J1 AMATOR
fl1
22/
.'2 IC-1
BC!tJ
D1•.• D10 = !N'l/40
/C-2
25 ~--1------'----'
......-r:::J-'
Mo---4~-+------+
2,Sn-----'---
o,
/C-3
'~-----
Fig. l!l.8. Gt'ni>rator de !!(•mnnle etalon.
plifit'a 1wmnal11l ~i 11 trunf!forrn1l tn impulsuri ur(.lplu11ghi 11lal't! e.11 l'rP-t•\"l1Il· ia de repetitie de 500 kllz. In t•oleo· torul tranziatoruJui T 2 s-a montltt o dioda Jum.iniscenti care indica starea de functionare a oscilatorului. Impul•urile se aplicii la intrarea circuitului inh•grat logic CDB 493E (Ci - 1). Pe ie1ii'ilc Q ale bistabilelor numarltoru-
lui ll.lHU' semn:df' drPplunghiuJnrr. cu fr, cYentn de rPpeti1iP e>gnla cu 250 kHz, 100 kHz ~i 50 kHz. Frecventa de &O kHz se aplica celui de-al doilea numarator. Pe ie~it-ile acestuia rezulta frecvenlele: 25 kHz, 10 kHz ~i 5 kHz. Pentru a aves. la dispoziiie un numAr mai mo.re de frecvente audio s•a introdus oel de·al treilea numArltor,
NUMARA'l'OARE I ip CDB 493E. Pe ie~irile acestuia slnt disponibile frecventele 2,5 kHz, 1 kHz ~i 500 Hz. Toate cil'cuiteJe numariitoare au fost prevazute cu conexiuni de reactie extemu, aslfel lncit fiecare divizeaza 1ntr-un raport tl~ 1 :10.
Zar eleetronio Montajul prezentat tn. continuare nu este numai o ,,juciirie", ci un mod distractiv de f amiliarizare cu circuitele
logice TTL 'i cu comanda diodelor luminisoente (LED) cu ajutoruJ poi.. 1ilor Iogice. Zarul electronic este un dispozitiv care genereazii o combinatie de stii.ri Jogice afi,ate cu ajutorul LED-urilor ca la un zar obi,nuit. Schema 19.9 contine doua circuite intPgrate TTL ambele fabricate de I.P.R.S.: CDB 490E - numiiriit.orul zecimal 'j CDB 404-inversor hexuplu.
COB4d4l I
,,,
z Rr
150.n
Rr2.,.0n
o, /NlfJ{)/ R2 -1QDn
Fig. '.19·.9·. Zar electronic.
,,
3 4
12
s
10 9
5' 7
0
Rs
1An
3Zt
PBACTICA ELECTBONISTULm AMATOR
Principiul de functionare consta in deci nu poate fi vorba de reflexele pernurnararea unor impulsw·i i,i afi~es · soaneiicare actioneaz~ butonul, o op1•ire acestora. Numii.rlitorul zecimal CDB voita· pe o anum.itii oombinatie fiind 490E a f ost facut sa numere numai 6 cu totul exclusa. La oprirea trecerii stari, fiecare stare corespunzind unei impulsurilor catre numiirator se afifete a zaruh.1i. Numaratorul face 5 pa~i ~eazii combinatia rezultata la ie~ii-ea dupa care ,;sare" direct 1n starea 9, numariitorului in acel moment, LEDiar la m•matorul impuls revine in sta- urile comandate riimtnlnd aprinse pina rea zero. Trecerea din starea 5 'i 9 la o nouii apiisare a hutonului. Realizarea montajului nu pune prose efectueazii din cauza reactiilor externe lntre pinii 19 ~i 8 la intriirile hleme deosebite. Circuitele TTL se lipesc direct po un circuit imp1•imat. Reset (pinii 0 'i 7). Trei dintre inversoarele capsulei Nu existii nici un pericol serios de decircuitelor dacii timpul de CDB 404E sint utilizate pentru coman- terioare da LED-urilor: 2, 3, 4, :) ~i O, asigu- . Jipil'e nu depii§e§te 5 s. Mai multu rindu-se astfel logica corecta f ata de g1-ija se recomandii la lipil'ea LED-uriLED-urile 1 ~i 7 care sint aprinse direct . Ior, 2 s fiind timpul de incalzire muxim de la ie~irea D a numaratomlui. Cele- admis. tn ceea ce pl'ive§te montarea lalte 3 inversoare conectate la pinii LED-ll:1'ilor, se atrage ateu~ia asupra Ji-9, 10-11 ~i U-13 formeaza un respectarii polarit~tii. Majoritatea acestora prezintii o tel}itura pe circumferinosciJator cu frecventa de 1 kHz. lntrerupiitorul I cupJeaza prin apa- ~a din imediata apropicre a catodului. sare ~i revine singur la pozitia de 1·e- L~ LED-urile de fabrica~ie mai veche, paus etnd este lasat liher. ln cazul in terminalele sint inegale ca lungime; care se tt>nfec~ioneazii doua montaje piciorul mai SCUL't este catoduJ. .A.limentarea se face d~ la u bnte1·ie ideetice, lntrerupatorul trebuie sa posede contact dublu. ln acest caz, valoa- de 4,5 V sau de Ia un alimentalor cm·e rea rezistorului R 8 se va schimba la poate furniza. o tensiune de 5 V/ 680 .Q pe unul din montaje, pentru a - 300 mA in cazul utiliziirii a 2 zaruri· ATENTIE I Conectarea gre~ita a s\ll'pastra procesul aleator 11i Ja afi~area valorilor duble. Frecventele de osci- sei .de alimentare (pohu·jtatu im·prsil) latiie sint cuprinse intre 1 l}i 2 kHz, poat.e duce la distrugei·ea circuitelor.
a
Capitolul · 20
DECODIFICATOARE ing. ANDRIAN NICOLAE
Am constaLat ca un circuit hascuJant bistabil poate memora doua stari (21 ). Cu doua circuite basculaute se pot memora patru stari distincte (2 2). De asemenea, numaratoarele cu patru bistabile pot memora pina la 16 impulsuri. Ca sa cunoa§tem ce stare este me.morata ne folosim de afil}aje zecimale care sint U§Or de interpretat, numerele zocimale fiind cele pe ca1·e le intilnim l}i le utilizam in mod curent. Dar am vazut cii un bistabil prezinta numai douii iel}iri binare, iar un numurator de obioei 4 iel}iri (iel}irile Q ale fiecarui bistabil). Deci este nevoie de cePa care sa i'aca trecerea de la patru sHi.ri la 16 (2 4) ~au 10 in cazul numiiratoarelor zecimale. Problema se l'ezolva cu ajutorul unor dispozitfre numite decodificatoare care fo.c trecerea dintr-o baza de numeratie in alta sau
DESCRIERE. APLICATJ.I Capsula CDB 442 con~ine un decodificator din bi.nar in zecimaJ (fig. 20.1,a). El are 16 terminale (circuitele descrise pina acum au 14 terminale) ~i decodifica maximum 10 stiiri ale unui numarator cu 4 celulc histabile (4 biti). Are +5V
16 1S .... ,, 1l 11
a
2345678
ov
i.11.trilri
b
10 '
iefiri zecimal.e
DCBA
0123456739
0000 00 0 1 0 01 0 00 11 01 00 0 10 1 01 10 0 1 1 1 1 0 00 10 0 1 1 01 0 10 11 11 0 0 .1 1 0 1 1 1 1· 0 1 1 11
0 1 1 1.1 11 1 1 I 1 0 1 1 t 1 1. 1 1 I 1 10 11 1 I I 1 1 1110111111 1 1 I 10 1 1 1 11 1 11 1 10 1 I 1 I t I 1 t 110 11 1 1 11 11 1 10 11 1 11 1 1 , 1 10 , 1 111 , 1 1 1 10 1 1 1 1. 1 1 1 1 1 1 1111111111 1 1 1. 1 1" 1 1 1 1 1· 11111111.11 t. 1 1 I · 1-1--1- 1 .J.. t. .. 1 1 1 1 1 1 I 1. I I
Fig. :!•J. I. !Jecodificatorul binar-:i:ecimal COB 44:!E.
-----....-------------- --- - - ---·-- - - - - PRACTICA ELECTRONISTULUI AM.\TOR 4 jpt1·Q.ri (A, B, C, D)
10 ie§iri nuJlleretat.e de Ja 0 la 9. La intrlrile A, B, ~i
C, D se aplicii codul binar corespunzator cifrelor de la 0 la 15 (2 1 = 16 combinatii; 4 = numarul intrarilor). La una dintre iesirile 0 ..• 9 apare nivel logic 0 daca 'codul este din primele noua pozi\ii ale tabelei de adeYi'\r (fig. 20.1, b). De exemplu. dnca A = 0. B = 1. (: = 1, D = 0, ln ie~irPa nr. 6 npare ni,·el logi9 0 (0,2 ... 0,4 V). Restul iP~irih1r au nivel logic 1 (eiren 3/l Y). Actda~i Juoru ae intlmpla duoii cotlu1 eoruspunde oricilrei oifre do la 0 la t). Pontru combinatiile logioe corei:;punzi\loare cifrelor de la 10 la 15, ie~irile 1•i11nln lo starea logica 1. Deci se decodifidi numai 10 stari bino.rP. :\t:l'~ t decoJificator se folu::;l';te do r_ibict'i cuplat cu un numarator integral. do li}lUl CDB 490 E. Alimenturea ~u fe.ee de li:i o sur::;il stu.bilizaltl de :-i \' (,, !-") la terrninalul 16 ~i (,,-") la lt•rnulJ4}ul S.
DL•coilificutornl CDB 4!i2 E s1• l'cduiu einmito do numarme, n•lee de I i1up 1·Pglu.bilc in lrcpLe, genel'nlou1·e d1? furwtii, t:ircuilc de comnndi"1 la ~L'~Lo
di ~tunp. clc,
llOXTAJ.J; CU DJJ:CODU'Kt\TORL'J, (~Dll .J.J2 }J
eunoascii pozi\ia ur111i nbi,.1·t tdeeomandat (antena, Yani1, 11~;1). a unei palPte int1·cHlusP i11ll'-11n r11rPnl de fluid (
Prim·ipiul cl·~ fum·ti•rnnre a tr<>.tlud1)1·1ilui ute 11rm1l.tnrul: pie~a in mi~cnre er-;tc snHdnn"i cu o plneu (disc :mu drPpt.unghi). pe care c·.xi~Ui u ~e1·i.-. dn zone transpnronte 1w11tr11 luminu (fnnle) pe un fond. f)pae. Combinatiu fantclor t'ormeazii. in !'ntl bi11:_i.1·, numPrP care iudicii in mot! eom·en\ionul pozi1ia res· pectivii a pie~ei. Ni~te fototranzisloure eitesc optic combina~ia ~i o transmit unui decodor binar-zecimal. La fiecai·e din ie~irile ncestuia este conectat. elte till t ranzistor da tensiune capabil sa comandc nprinderen unui tub Nixie. PiP'(a prineipal11. placa eu fante Ui!?. :W.2) se confee\ioneaza tlin pfasti1~ iIP npace fiind poi·tiuni dt' hfrtjp IH'IH!'l'U lipitu tit' :;11po1-L11l l.mmp-m·ent. ~ltti preeis. ea He poat.e exeuulu prin fologrnfiorea la 1;earii redusli, po film de mare t·ontrast., n 11nui dm;en ,,negaliv;; in Lu~. r.a sursti lumi-
'fr•1ih1ctor digital de pozif ie D1•si:Ti1•111 in ech· ee urmeazii en11unui trauuetor foL.ut•ledrie do pozi\ic. cu indiea\ic cligiti.du. El Sl'rn~~to la sesizaren a 256 pozi tii distincte :i.k 111wi pim:e in mi~enrr de l'otn\i1? sau I 1·uq~lq\ie. El poale fi ulilizat in diYcr8e automntizari unde esto neoesul' sa 8e ~L1·uL·l)a
Fig-.
~o.~.
Placil eu fante peAtru traductoruI
digital dt· pozi(iP.
---~------
wwwmm .....
9
6'158
3~1
+ISIJY
8 7
8
s
4 J
? 1
D
..____
____.~-
----~--9 8 ~-----7
?('I TflU 2
I
i' 5 4 3
2
~ Bx RPl.J2
Fig. 20.3. Schema t1•aduetorului digital de pozitie. nm1s~ se poRte folosi orir•-i bt>e cu incanJest'.e11ta; P~l" p1·1•fr·rahil unul de lanlernii (3.!J Y:'0.2 .\), sil unt la cif'c.a 2 em \n l'n\a pli1cii cu fanlP. Selwma ,.J,,ct 1·r111iei1 (fi~·· 20.3) con\ine 8 fotot1·a111;istoa1 e 1·011i>dale cite 4 la intrarile A, B. C, D ale celor doua decodificatoare. Cind un fototr!\nzi11tor e::;te iluminat, tfmsiunea pe Pl i;cade i,;i int rarea rf'1·rpectiva Psi,, p1·actic cnnel'tntil la masi1. In ru11c\ie tit? pnzi\ia pllicii cu 8 l'induri de l'ant.e, tn fa~a celor 8 fotot1·anzistoare se apl'ind cele doua cifre. Zona superioara a benzii ipdicii cifra zecilor, iar zona inferioarii. uniliitile. :Pentrq ca Wti:mea color 8 rindµri de fQ.µte sa nu fie supar~tor de ma.re,
a~'t'zale decalal, di~tanta intre centt•Ple lor (decj lJ.timP11 unui rin1l) f'iind tin uproximat iv 1.5 mm. Ace~l lueru est1• posibil d l'Oarrr:•~ di me11~i 11 ll ea a1fri fuLOl'l'nsibi le este mult mai mid decit cca a capsulei. De:-enul fant.elor va fi difor\t In acest CRZ, t'iPcnrf• rind l'iind deculat cu circa G mm fn\11 de er! precedent. Alinu·ntar1·a !'ti f
fototrunzistoarek 1wt fi
3,5 \' /O,:.? A. Generator multlton
ln fi~ura 20,4 se d,ii 1w genernto'· cm·P poate furniza (s4Cl'esiv) un numir d1· 10 l'recvep\e rt>petubile ciclk. Cu ajutorul lor se poa.t,~ intQna un
fra,a.
.PRACTlCA ELECTRONISTULUI AMATOR
+sv lA CD8404fpin14)
,__-o-t 5Y
.. .an
~
210n ... 2ku 16
.2
B
Fig.
20.~.
HV
8
C. D
Generator multiton.
. ment di11tr-o mdodie. Ritmul :se w~ge din ?Srilatorul cir• ta.ct. De as1~1.11en~a. p1•in altorn::u•e--a lntr-un anumit mud a frecventelor se "pot. imita trilurifo uu01• piisiireJ.-~.
Schema eon\ine un osrilator comandat in hmsiune (P1 , P 2, P 3 ), un oscilator de tu.ct (stabilef1te timpul cit se aude un ton), un numarator ~i decodifieatoJ"UI. 011cilatoruJ de tact se realizeazii cu c'ircuite nega,toare (1/2 COB 404). Frecven\a este de aproximativ 0,5 Hz; ea se poate modifica prin schimburea ntlorii rezistoruJui R 1 sau a capacitorului C 1• Impulsurile sint transmise unui numiiriitor decadic de tipul COB 490E. Un circuit integrat de tipul . celui desmis mai sus (COB 442E) decodificii cele 10 stari succesive ale numiiriitorului. Dupa cum !Mt a1·ata.t, Ju ie~irea decodificatorului apare un nivel IOgic 0 corespunziitor fiecarei cifrc. Cind se numara impulsurile de
,·
tact. nivelul logic 0 (0,2 ... 0.4 V) a pare :sncr:ut;iv pti la fiecare ie~ire u decodificatoruJui (de la 0 la 9). Ca urmare se conPcteaza ht masii cite un rezistor di11 ~iruJ R,,_ ••• R 13• Tensiunea de +5 V se divizeaza de fiecare data int.re R 3 f}i una dintre aceste l'ezistent-e. Valoarea tensiunii de pe divizor se aplica in punctul x al oscilatorului ~i-i modirica frecventa. Valorile rezistoarelor R 4 ••• R18 se aleg tn functie de tonul dorit (intre 300 !l ~i 2 kO). Tonu1 este amplificat in putere de un tranzistor repetor ~i a8cultat intr-un dif'uzor (preferabil miniatura). ln figura 20.5 se da varia.nla de conectare a circuitelor integrate. Alimenta1·ea se poate face do la un transformator de sonerie. Tensiunea dH 8 V !j(>. 1·edre15eazu ~j :w riJl.rcuzii. cu un capacitor Ca (500 µF). Tensiunea stabilizata se ob~inc cu o dioda PL5V1Z.
DECODIFICATOARE
329
8
6
?'
:;
4
CDB442E
1• 13 12 11
10
CDB490E
220\/ rv
PLSV1Z
Fig. 20.5. Conectru·ca circuitelor integrate din gcneratornl multiton.
Laeat electronic La alciituirea schemei (fig. 20.6) s-n utilizat tabelul de adeYar nl circuitului integrat CDB 442E. La fiecare din
celP. 4 intrari s-a conectat cite un comutator cu un num~ir oarecare de pozitii. Se alege codul binar al unei cifre de.
la 0 la 9. Se conecteaza ba.za tranzis-
1Lr.n
101\Q
,.. IS
...
13
Ii
8
10110
16
+SV
+U
6
fi!?. !?u.G. Liil.riit elrrlronlc.
Jn
i-e~irtan
core11pundtoat"e a dProdil'icatorului. Com11tatonrele ce lre·. buie sii. furnizezP 0 ioglc la una dintre intrarile A, B, r, D au cite o por.i\ie conectn.ti1 Ja masa (i.•Jeastii poziiie stabile~tP eifJ11l pent ru comutatorul rt>s· pectiv). Re.~t.ul pozitiilor rf\mtn ncconectatP.. Com11tntoafl•IP care trcbuic i::a furnizczc 1 lo~it:' Tl\ nnn rlinl re intr,·11·i au ctlP o potiti•' in gol -~i oeMri.lte fogate la ri11t!l1i. • Pentru a iluslra cele. de mai sns. sii urma1im schema din figura 20.6. S-~u luat 4 comutatoare cu 6 pozi~ii. Cursoarele sint coneotate la cite una dintre intrari. Codul binar ales este 0101 (A = 1, B = 0, C = 1, D = 0). Conform tabelului, cifra 5 are aceasta t 1rnlui '1' 1
combinn\ie de cod (terminal 6 -
COB 442). Deci comut;ltoarele conect.ate la A C vor avea ott.e un terminal In ~ol, iar cele de la B ~i C, cite o pozitie la masa (slnt pozitiile ,,1·heie" ale eifrului). ln cxcmplul considerat !'·au alt>s pozi pile .;, .·:. 4 ~i J. 5 341 va fi uumlirul fH' c1u·<> ll tinem minte, pentru ac\ion1•.1·na 1·ifl'11l1:i. Tranzistoarele T 1 ~i T 2 rormeazii un nmplificntor pPntru P.Ctionnrea releului (electromngnPt) R. Se poate alPge In acest mod orice cod dorim. Exemplul considerat permit.c 6~-6x6x6x 10 variante. Miirind numiirul pozi~iilor comutatoarelor la 10, vor fi 10X10X10x10 variante.
'i
Cnpltotul 21
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE Ing. IlUUE SZA'l1.llARY
Cireuitelc> integrate - adica cirC"uil ele e]C"rtronicc net in~ rC\alizat.c pe un cip (ai;;chif') de siliciu - sc tmpal't in doua clnse functionnle: - circuite integrate liniarP. sau nnnlogicc>; - circuite intPgrato lligitnle sau logice. La npai·itia circuitelor integrnl.C\ liniarc, Jn jurul anilor iaGO, s-a renlizaL tranf>punel'oa unor scheme uzualc pe cipul de siliciu. Un prim avant.aj care s-a ob~inut a lost miniat.urizarea. lnsi\ ncest nvantaj nu compensn prrt ul clc> f abrira\ie l'idicat. Dezvoltarea realizarii circuitelor intl'grate s-n efectuat. pe bnza snltului caiitaf.iV 1n priVe§t.e tehnica prOiN·tarii srhemelor electrice tn pnral£>1 rn prngrmwle •ortiginonse nlc t<'hnologir-i C'laboriirii scmicondurtorilor. Prin adaptal'C'a acestei tehnici ctt mni adec'\tat la tehnologin de fabricatie, s~nu rcnlizat tn anii 1964-66 o seric de circuitc integrate liuiarC' en.re au prezentat performant-e echiYalente snu pu\.in superioarc circuitelor <'H componr.nte discrete (rlal'lice ), clar la t.m pre~ de cost mai redus. Din jurul anilor 1970 i:-au obtinut. progreso spedaculoase in domenit1l i'abricat-iei circuitelor integrate lini(l'l'C.
ce
In prP.zent, practic, nu exist a nw1 o cntegorie de prelucrare a SPmnnlPlor tn cnrC' sil nu fie utiUzabile crl pu\iu rttcwa tipuri de familii de c·.it\'.uilt• integrate. ln tara noast.ra, pc barn poten· tialulni ntins de industria elf' POm· pommt.P Plectronice sc>mi<'On1ludn1:ri>, la J.P.R.S.-Banensn, in 1fl'i1. im:••JJC' fabrienpa ('ircuitelor in t.egral('. l n p1·Pzent. la l.P.R.S.-Danensu se fabrici\ in sPrie princip~lelc familii cle cirl'ui le inte~rate liniare cum ar fi: nmplifi··:itnare opera\fonale, comparatoarf', drcuite audio, radio ~i TV, circuit ... cle uz industrial, al'ii de tranzistoarf'. Ptr. La C.C.S. l.T.S.-Bucurel';lti so prnrtuo circuite integrate lininre c\11n :ll' fi: amplificatoal'e operat.ionalc de hnnrla lnrgu, compn.ratoaro, mnltiplexonr<' c:lc. Esln i11l01·c!!anl de rPnrnrcat. ct1 r.lit la l.P.H.S.-lluneasa, cit ~i la C.C.S.LT.S. so ()rC'ri'i henef:icia~·ului 11osilJilit:1l ~:\ r1·nlizti1·ii unor circuitc jnt£>g1·nl <' .. In f'OmandiI", }le bnza schc>melor f11nl'(ional11 ce se pot realiza in anumih' 1·n1Hli\ii (n1zi l1NICIP 1000-1.P.n.S.). C:~ dovaclu n dezvolturii continue a indu::tri(•i Plcctronice din anul 19$1 int1•ii in tindul produci'itorilor de eirruitP intrgrat.e din 1ara noaslr<"i ~i lnt1·ep1·indcn':1
,,Microekctronica". Ln acenstu intre·
332
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
prindere f abrica~ia se axeazii, in princi- prezenta la inceput principalele propal, pe elaborarea circuitelor integrate prietii~i 'i circuite cu acestea. Este interesant de amintit ca denu cu tehnologia MOS. m.irea 'i conceptul de amplificator opePentru realizarea unor scheme funcrational au f ost introduse inc a din anul tionale cu-circuite integrate, utilizato1947 de catre John Ragazzini, intr-un rul trebuie in primul rind sa cunoasca articol din publiootia IRE (mai 1947). principalele proprietiiti ti caracteristicile electrice ale acestor circuite. Din acest motiv nu vom prezenta. tn acest AMPLD'ICATORUL capitol notiuni cu privire la tehnoloOPERATIONAL (A.O.) gia de f abricatie a circuitelor integrate. Vom considera circuitul integrat ca un Spre deosebire de amplificatorul obi~ circuit electronic complet, insistind nuit (clasic), care are o borna de asupra utilizarii sale pentru obtinerea intrare, una de ie,ire 'i masa, amplifif unctiei dorite. Prin urmare, nu vom catorul operational are doua borne de numiti1 inanaliza tn amanunt circuitele 'i tehni~ intrare: una. notata ( trare neinversoare, una notata (-), cile de circuit din schema electrica de numita intrare inversoare, o borna de principiu a circuitului integrat, decU acolo unde aceasta se impune pentru ie~ire ~i masa (fig. 21.1.). (Unele A.O. au ie~ire diferentialii, deci doua ie,iri.) intelegerea mai buna a unor paramctri La amlifpicatoarele operationale tenfunctionali. siunea de ie~ire este propoftionalii cu De asemenea, schemele functionale diferentacelor douii tensiuni deintrare: 'i discutiile prezentate vor fi numai cu U1e, = Ao( Up - Un)· (1) circuite integrate romAne~ti, ale ciiror Terminalul (borna) notata cu ( - ) performante stnt echivalente cu cele este intrarea inversoare, iar cea notatii produse de firme straine cu prestigiu. cu ( +) cea neinversoare a amplificaAceasta prezintii avantajul posibilitorului operational. tiitii realizarii practice a acestor monDaca tensiunea UP aplicatii intriirii taje de catre electronistul amator. neinversoare este egala cu tensiunea Deoarece tehnica circuitelor inte- Un aplicatii intrarii inversoare, rezulta grate liniare se bazeazii in buna parte Uillf = 0; aceastii proprietate apartine pe amplificatoarele operationale, vom numai amplificatoarelor opera.~ionale.
+),
a
b
Fig. 21.1. a) Simbolul ampliricatorului. b) Simbolul amplificatorului operational.
333
In formula (1), Ao rP.prezinttt nmplificarea in bucla deschisi'i a circuitulni, care are valoare mare ~i care este dependenta de frecventa. Ar fi de dorit ca indiferent. de valorile tensiunilor Up ~i Um cind U11 = Um Uie$ sa fie egala cu zero, dar in realitate A este functie de miirimea senmalului, de frecven\a, de valoarea tensiunii de alimentare, de t.emperat.:urii. La circuitele opera\ionale se constata ca atunci clnd UP = Un = 0 tensiunea de ieitire U1q este dif erita de zero. Acest f apt este explicat prin existen~a unei t'ensiuni de decalaj (offset) 1ntre intrarile inversoare ~i neinversoare. Valoarea tensiunii de decalaj este de ci\iva milivolti. Chiar daca curentul ce trece prin bornele de int.rare este mic, el exista; ideal ar fi ca el sa fie nul. 0 altlt caracteristic<'l remarcRbilil a amplificatoarelor opera~ionale. spre deosebire de amplificatoarele ohi~nuite, este posibilitatea aplicarii simultane u reactiei negative ~i pozitive. In cazul aplicarii reac\iei negative ampHficatorului operational, ob~inem configuraW cle circuit cu noi proprieta~i. In realitate, amplificatoarele opera\iorrale se utilizeazii. in acest.e configuratii cu rea.c~ie. Prin aplicarea reactiei negative se obtine: mic§orarea amplificru·ii, care are ca rezultat marirea stabilitatii etajului, . se Hirge~te banda de frecven\e ~i crel}te viteza de lucru, sea.de nivelul zgomotelqr ~i a.1 distorsiunilor nelinia.re-. Prin a.plicarea reactiei pozitive se ob~in proprietiili reactive ~i regenerative (capacitati, in. ducla.nte, oscilatoare}. Prin realizw·ea unor reactii oombinate pozitive 9i ne-
gative se oh(.iu 1·fr,·uilt> semtH\folor ete. Yom prl'zentn mp_i jo~ p1fo.cipalele uonfiguratii dP amplificatoare operationale.
Circuitul amplificator inversor cu reaf.fie
1n aceasta configuratie
(fig-. 21.2) o din senmalul de iP~irP, prin rezistenta de reacJ.ie R,., est.e adm•a Jn intrnrea inversoare. 1;·aza 1:>emnalului ce provine dP la ie~ire eslc npu~it fazei semualului cir iQtrare, n:>tl'Pl Mfl.c\.in este negath-u. Daci"t mnplificarea in buclii deschisi\ ..10 t•stP dP Yaloare mare, fapt real a.I nmplii'ieatnurelor operaFonale integrate, rezulta amplificarea cu J-eactfo
frac~imw
= _uie1J_
A r
Uin
= _
_Br R1
Amplirical'ea circuitului im·p1•s01"" cu re11et,ie este egali'i cu raportnl dintre rezistenta de reactie ~i rezisten\a in serie cu int.rarea inversoare. Semnalul de la ie~ire. este 1n antif aza cu eel aplicat la int.rare. Alt.fol spus .:. scmnalul 1fo im~ire e:,;tp dP semn opus cu eel de la intrare ( moclul inversor), iar amplificarea este, pract.ic, inversa f actorului
Fig. 21.2. Circuilul ampiificator inversor cu reactie.
____ .. -· -sr--- ·rs
de reactie
~ =
- -PRACTIOA - - - -1i:LBCTlt0N!STULm - - - - - - - -.~M~'.t,C)Jl ---
--
Ri R . Daca la amp 1·r· 1 ir
Hr
.
catorul operationRJ ~A 741 (l.P.R.S.)
awm: Ao= 200 V/nN; Rr :::!: 100 kO R 1 =--= 10 kO, amplificarPa in bucli'i
A0 =200 000 (dPci ''RlnarA
dC'
1001;0
foarte mare), ob\inem A= iO
k-O =
10 ori. Rezisten\a R 1 se ia egaUI. cu r<'zist l'n\a echivaJentA paralel A. rPzist l'nt<'lOr R1 i:i Rr, adicii R1 ·Rr/Ri-!-Rr In acest cnz se produce o compl'n11are optima a erorilor datorate curentilor de poJarizal'e. Ln conC'clm•ea In cascndA (tn Inn\) a l•tnjului interesP.nzil care este valt•ill'f'H rmdstt'.nt('i de intrare. RPzislc>nta de intrare a circuitului invl'rsor u~t.e 1n·nctic cgal1i cu 1'<'1' i ~ ten\ a sPrie cu intrarea invers0f\l'P,
+ 0-""""-!Cr...._""4 ~n
=
Rin =
R1.
Sc conslnla ca la aceastii. configlll'a\ie re.iistcnta de intrare are Yalmu·c·a r~ ...tnica.
amplifk.ator neinversor 1'U Neejie Din analiza figurii 21.3 se constat.a ca prin rezistenta de reac\ie R, se aduce de la ie§ire o Crac\iune din semnalul de ie§ire care se aplicii intrarii inversoare. Semna.lul de intrar~ se aplica prin rezistorul R 2 bornei neinversoare. Semnalul de reaclie nplicat bornPi neinn~rsoare este determinat tie factorul de renc\ie ~ = R1/R1 Rr- AmplificnrPa circuitu]ui cu re~c\ie (sau in buclii. inchisa) este
+
:ti:
"
Amplil"icnrea rirc11ilului neinnrsor cu r11at:\.io eslP JH'twlit: £>gala <'ll im·e1·sul fad1wul11i de 1•pw.~t.ie. Sr-mnalul de ie~ire esle in fazii. c:u i;em111d11l d1-1 int.rare. Da1:a la ci1·n1ilul j3A 324 (.1.1'.R.S.) cu Ao= f>O Oun. a\·em R, = 4-'iO kU ~ 1 R 1 = 117 l.H, rezullii. amplil'ic1m~a i11 budi1 irwlii!<;i (1·11 n•:w\il') A = 1 r
C11t.-ut
.A
tig. 21.:l Circuilul a1111Jli£ic11t.ur nelnversor
cu rea,·tie.
i
+ ..!!_.,_ • R1
+ _lilll kU 47 kU
= 1
+ 10 =
11.
Si tn n<•f'st. cnz. pPntru o compensRre mni bunii n f'frr't.11l11i f'llre11tilnr rfo rolariznre sf' nle~" R 3 = R, l!R 1. ReziRtE>11ta de inlrare a rircuitului 1winnrsor este
= R, ·
Ao • Ar Rezistenia de intrare a circuitului amplificator nPinversor este foarte mare ~i este practic egala cu rezistent·R de inlrare Ri a a.mplificatorului mult.iplicnta cu rP.pnrtul dintre amplificar<'ll in bucla deschisa Ao ~I cea c·u reactie Ar. dH.La de relatia: Rin
Circuitul repetor de tensiune La circuitul ampJificator nPim·ersor cu renctie poate existR ~i cazul ctnd R., = 0 •i R1 = oo (fig. 21.4, a) sau
33;;
R
+
+
1- -1
%
-1
·~ U;,,
u,.,f
a
b
Fig. :!1.4. Circ11il11I l'qwtnr Li•' l•'nsi11111•. ~ R ~i R 1 = oo {fig. 21.4. h) r-ituntit' cind tontH. torn;imlf'n cir i1·~irr I';,.~ se aplicii bornl'i neinversonrt', ndii: ft factorul do react.ie negativa f'Sle C'f!HI
Rr
!
cu 1. l n acest cnz: - nm,rlificarea A = 1; -- rC>zistonta deinlrnre: R;n =Ao· 11';: - f aza sernnalului do la ie~ire C!'
ClJreuituJ amplifieator diferenffal <'U reacfle La aceaslu configuratie de circuit (fig. 21.5) cele doui1 semnale de inlrare !'e nplicu intrarilor corespunzatoare. iar reft(·t.ia negati,·a se aplica ca ~i Ja 1·il'c11itul neim·ersor. Pentru ca acest 1·ircuit sa fie sensibil la diferentn cle tbuie ca rezistoart>le si\ indPplineascn conditia:
RiRr
~
. R.j Ra-
--
l
Fig. ::! 1.5. Circuitul arnplifkalor diferen~ial
rf'ae1ie.
l'll
In acest. raz., amplificarN\
Ar
=
U;"l' ----Uinp -
YU
fi:
= - _R,.
Uinn
·Hi
Amplifka1·t>a eir('Uitului diforeu\id cu reactie est e accen~i ca a circuituh.i invc1·i'or. In afarn rezistent.ei de intrare, la toatC' configurl\tiile este important sit i;c cunoascii ~i va]oarea rezistentei de ie~i1•e. Valonren rezietentei de ie~ire in toate configurntiilc este dRt.i1 de rela~n:
~ Rie1
=Ro~!. Ao
In aceasti'i. formula, Ro este rezist.enta de ie~ire a amplifir.atorului opera. tional ln bucla deschisa. Uzua1, valoa.
PRAC'.rlCA·ELECm.~NISTULUI
rea Jui Ro h.:lr> (k z1wi r;m1 sult' de oh1ni, iar la amplifientoarele speeiale ee pot debita cnrenti mari de ie~ire, Ro este citiva ohmi. RP.zist.enta dc> ie~ire a amplificatoarelor opl:'rationnle '~u reactie este egala 1·11 rezist.>n[.n d0 iP~irP in buclii deschisa mi··~ornt i1 1·11 raportul dintre amplifi··m·M ('11 rN1.ctir ~i amplificarea in lnwli1 rlr>s ... hi~.i1.
Am prez1'nlfd p1nli ni<'i (•f']P patru •:onfi<:!'lll'E'.\ ii cit~ ha~.i'•. pe baza ipotcZt!i e:'\ amplifirat.ofl.rel«' ope1·ationale folosi l.e sinl irlt>n.IP. Se 1•onsidf'rf1 11n nmplit'ientor opera~ional ideal at.nnc·i c1nd nr indeplini urmii.toarelP conditii: amplificarea (in bucU'i deschi~1'\) estn infiuitA. ~i indPpPndenti'i dP frr>rnmti'i. rPzist.enta dP inh·arP. t>stP infinit.i'i. adieu 1·urentii de polarizarc sint. 'luli, rezis1enta de iei:;irc eslP ZPro ~i lntre tPnf'iunea semnalului de la ie~ire ~i eel cle la intrare exist ii relP.tia (1). In realitate aceste .cerin\e sint indrplinitA eu oarecare aproximatii. 11 mnjori tat.ea :lplicatiilor. roai ales ru eircuitele int.P!!T'RI e d<' fnhricati0 mai rf't·imhi. ten:..im1na de drcalH.i (offset). curent.ii de polarizare. rf\zist:enta de ie~fre (de ciliva zeci de ohnu) nu due la erori mari. In~a r.onsiderarea amplificflrii in bucla d<'sehisii Ao inde1Jendent.a de frecventu 1hwe Ja rezultll.1.P NI erori mari. Dt' mnlt.e ori. 'in pr:wf'.if'H r>]r1•t.1•rmif.ltnlni amator ap~re nrmi1toarr>a 1wdmm~r·irP: drruit ul int.egrnt. arP frPP\"Pntn dH ti'iiere de ·I '.WT-Iz. dm· bnnda •'YentPlor inal!r ). la amplifi('atorul Cll Hmplifical'ea dP 100
r
ori realizn.t, de exemplu, cu un ~A 741 se limiteaza la 10 kHz!? Vom cauta,
AMATOB.,
in rindurile de mai jos, si'i. lamurim aceastii nedumerire, precum ~i alte aspecte in Iegatura cu limitiirile ce apar la amplificatoarele opera.t-ionale reale.
Caract.eristicile dinamice ale amplificatoarelor operaf.ionale Sint foartP. multe aplicatii ale amplificatoarf'lor opera~ionale tn curent continuu sau cu semnale lent variabile, adira dP l'recvPntr joase. In acest caz, amplificarea in bucli'l deschisa, A 0 , est.e de valoare maxima ~i, la eircuitele uzualr. estP. cuprinsil intre dteva zeci de mii ~i sute de mii. Cu a!lemenea valori ale amplificiirii ~i la ace!!ln frecventn formule!P. preznnt.ate mai suR dau rezuJtate ru Prori mici. 'sub 1 %De fapt., Jn realizarea amplificat.oarelor operationale in tehnologie integratil, apar capacitati parazite care sint. in pnralel cu rezistentele de intrare res1wcl j,· de ie~ire ale etaje.Ior circuitelo1·. Un grup RC paralel (grup inte~ grator) are o caracteristicii de frecvenFi tip filtru trece jos, adicii frecventele inalte sint atenuate. Din noest motiv, amplificarea in burJii deschisa Ao nu este constant ii cu frecventa. V aloarea amplificfirii A 0 Re va mic~ora odatii cu cre~terea freeventei. Daca vom defini la circuitul RC paralel frecventn de fringere fo = 1/2r. RC ~i considflram un nmplificator oprrational intflgrat cu trei grupnri echivalente RC, amplificarea in bucHi dc»~r·hii1a in funetie dr frecventa va fi reprPzflntatil dupii rliagrama Bode 1n t'igurn 21.6. Amplificarea in curent continun (/' = 0) se not.ca.zii cu A,.c *i rcprezinUi Yaloarea maxima pe care o poate avea amplificarea in bucla deschisi'i. Se constata . ca pant.ele de
c1aCUITE_ IN'J:EGBATE LINIABE
p
33.1
1
'1"'hR,ti
, t
I'
-15• -90• -136• -/80°
-221· -270
---------------------
b
Fig. 21.1\. a) Variatia ampliCici'lrii tn bucl!\ dl'schisl\ In fnnct.ir de fl'rc,·enti'I: hi variAtia faZl'IOI' COl'l'Spunziit.oare grupuriJor HC (\o.urhe· le 1, 2, 3) ~i faza rezultanta (cnrba 4).
scadere a amplificarii nu stnt egale: ele pot fi de -6 dB/octava, adiru amplificarea scadn de doua ori .cu ere~ t.erea frecYentei de douii ori; sau - 12 dB/octaYa, adieu amplificarea scade de patru ori cu cre~terea frecventei de douii ori. Se ~tie ca un grup RC care are frecventa de fringere fo, la frecventa f introduce o defazare qi = -arctg (f/f0 ), aclica in curent continuu f = 0 rezulta 'iJ = 0, la f = fo,
rll'fazarilor produse de cele trei circuite la o anumita frecventii poate ajunge la valoarea de -180°. Posibilitatea aparitiei defazajului de -180° duce la aparitia oscilatiilor in cazul cirouit P.Jor ampliricatoare cu rea.c~ie, a.dice la instabilitatea montajului. Din acest motiv, in schemele cu a.mplifica.toare operationale se pra.cticii introducerea unor retele de compensare, tot de tip RC, care produc o mic~orare a a.mpHf ici'irii Ja frecventele unde defazarile produce oscila\ii. Prin mic§Orarea nmplificarii, a.mplificatorul de";ne stabil. Pentru a se asigura stabilitatea se considera snficienta o margine a defazi.irii dP lif1° fRtil
ar
881
f = 0, A = Acr). fo =
(sau
Ao (tlB)
ei;t e frecventa de fringere - de la carP valoarea amplificarii scade (figurn 21.6). Modulul amplificarii va. l'i:
Necompen.rol
IQ()
Acer--.--~-'"---... 60+-~~_....,~'-i'------->lr--r:=
. ·- ' -------
ii inr defaza1·0a ry.
nrclq _[ • fo Hewlta e::i ~i amplificnrea c·t1 rrncf,ie va dPpinrlP dr frPf'\"Pn\it eonfnrm 1111
2tl
11JI/ Ix
/Ox
//)Q/r IN
f{Hz/
Fig. :!t.i. CaraC'Lt•rislica (fr frP<'wn[i1 a nmplifici'lrii A 0 • rorespunz11t.oarr unui amplil'i-
-cator operational eompensat.
w
.
-
Ao-
.:·1r = -
1-L~.Jo
. fad ornl cIe rea('' te,
Ace = ---,
1
+ j f_ fo
unde: Aa =---= ei-te Yaloni·ea amplifiriirii in bucla dcschisii in eurent continuu
"' -=C'S I.e , till( I c•: r' <'~aI r-11 ll1 • Ia
~
toarele operationale uzunle, cleterminii o pant.a sciiziitoat'1~ a am plific-ti1'i i c· '-' drcn · 6 dB/octaYu. Cu o nscmenea caracteristica de frpon11t.i\. del'nznjul mr.xim este do -00°, d1•ei o nmrgine de %" (f P.lii 180~), prin urma1·e i11 eircuitda cu react-ie pusibilitatea aparj\iei reac1iei pozitfre el'Le exclusii, adieu i-;e as~g\.lri sta,bilitatNt cireuiLului. in l'igura 21.7 JW pl'(!7.inl1\ o at:iemenea caracLerist.ie.!l corei
· 1•e I alrn:
-::--c
-
R,.
. . ll1 I c.•onfigura\ia mvMsonre fil - - - --· a -. ' lt1 Rr configuratia neinversoare. MoJulul amplificarii pentru configuratia im·euoare este: 1
+
. lr;
=
Rr ---· R1
--========= V (L ._1_)2 1 __!_ '
fo
i :~r pPnl ru configuratia
1
~A,.., JH
i nversoare:
+ _f!I'' R1
. I,. ; =c
;-~!-)2 V-t + (Lfo ..,A.-c .\~tff'l.
Prorilf) date clP form1ilde nmp!ifient n:wrlfl npP1·n\io1wlr idPnlP l'a[1't 1(P 1'1 IP rl'a!P l'lint dntr di" r1~la[ia: pPnt 1·11
I'·.ror.rNl
1 -
1
121
rezulta
Pmtru ~A 741, cu Are = 200 000,
0,01. fo = 1.0 Hz rezt11Hi pentru: f = 1 000 Hz, eroarea sub 0,5%; f = 10 000 Hz, <'roarea de 12%; f ,-::= 20 000 H~. eroarea 30%. In figura 21.8 s-a reprezent.P.t Yaria-
T
= constant
mir ~i rieci handn fc va fi
Acu:rn, dupa ce nm 11tahillt care sint limitlirile tn fnnclie di' frecven~a <'f' npa:r )a atnplificatoarelo opPratfonalP, put em rii~pundl' tntrebarii: de rine rf Ppinde btmda dn fl'ecere la aceste circuite. Evident, est.e momentul !!Ii 18.tintrim ~i nedumerirea ariit atii. Dae a luam nmplificA.rea A, cu reaciie egaHi cu 100, ~ = 0,01 pentru un cirtmit cu ~A 741, care are Ao = 200 000,
tia amplifirarii in huclii deschi1;u, fl ampliflcli.rii cu rcactie (ln hucla) in funct-ie de frecventti. La intersec~ia dintre graficu1 Jui Ao ~i 1/~ se afla frecventn fc· care estf' de ffrpt i,i banda de trecere a amplificE>.torului ru reactie f;j este data de relatia: fc = ~ • f T• dar
f
~
mica.
~ =
= fcf~. Aceastii con- f T = 1 MHz, rezult.a: a) br.nrl11.
stnntii se nume~te produsul ci~tig bands. Dacii dorim amplificarc mare
fc
=
do t.recere {la 3dB) 0,01 · 108 = 10 kHz; peste acensta
,.4y{f/4)
1IJ8 ~
10
u,'4
l
10
......'-+--~-""l'or--....,----
01--~-1--~-.-~----~....,..
l(J ·
IQ(}
10/t
/Ir
IQ
100/t
fc
IN
fj.
f(Hz)
a
-~~~-~---------~----~-!
.
b
Fig. 21.8. a) Rt:prezentarea variatici amplifkarii in bur.Iii dcsrlusa, a amplil"tt:urii rn rcai·\il'. In llmrt.ie ue fre"ven~u la dr1·uihll neiaversor cu ~ 7~1; l>) Variapa fazei la aaceea~i coufigura\ic.
HO
PRACTIOA
frecvent.fi amplificarea scade dupa graficul Jui I Ao I; · b}. eroarea de caloul a amplificarii ideale raia de valoarea reaJa ce tine cont de frecventa este 10%, practic tolerabiJa; peste aceasta frecven~a erorile devin neacceptabile, cum rezulta la f = 20 000 Hz, eroare de 30%. ln ¢1u·a 1imitariJor prezentate mai sus, YalabiJe la semnaJe mici, adica de ynloa1·n virl'-;vlrf mica, mai apar !}i alLe limiiari odatil cu cre§terea nivelului semn<'t.lf'Jnr. Limiti:irile din domeniul nive!Plor mari ale semnalului stnt: Yiteza do Vttriatie a tensiunii de ie~ire notatii cu SR ~i caracteristica putere ut ila - banda de frecvente (banda de putere\. VitPfa ·it,.. varfatio a tensiunii de jp~il'f' (1$f.f! limitntil de. capacitatea interna clro compPnRm·P, care tl'ebuie sa l:ie ,,inciirca1:.tt.CJ ~i ;,1lescifrcatii" ctt. mai rapid. Astfel, daca valoarea acestei capacit.ati, la amplificatoarele uznale, l ste tntre 10 ... 30 pF, iar curentul de inr.ill"r.are nl A.c.:estei capacitati este intrP :i ... 30 µA, rezulta cu formula: 1
" LH' '-"R= -
''f
,= -l , SR intre 0 ,o,. ... ·f µs. C . La amplificatoarele de handa lar~a specializate se poate ob~ine sll de ordinul 2 000 V /µs. ln practicil, aceasta limitare introduce intirzieri, deci distorsionarea formei impulsm·ilor. In cazul semnalelor sinu$oidale se produc distorsiuni ale fo1·~ei sinusoidale dacii ampliLuclinile semnalelor tlepa~esc o auumitil valoal'e E 1 ~i o frecventfi. f 1 date dP. rela\.iile: flt
Sp
f1= - ~21tE1
ELECTRONIS'l'~Lm
AMATOR
Din formula puterii, P = EU2R 8 , rezultii imecliat l}i limitarea benzii de putere (in care se poate debita.o puterP. utila data}. De exemplu, pentru un amp1if icator cu ~A 741, care are SR = 0,5 V /µs, la o excursie a tensiunii de ie,ire de ±10 V, E 1 = 5 V rezulta frecvenia limita care poate fi amplificata f iira deformarea semnalului: fi = 16 kHz. Dacii tnsii excursia tensiunii este de ±1 V, rezultii frecvenia 1imita {1=80 kHz. Uneori, in cataloage, tn loc de SR se da banda de putere cu indicarea amplitudinii virf-virf ce o poate debita cireuitul. La. realizarea unui montaj, in practica amatorului elootronist, de regula, se tntUnesc situatiile urmatoare: a) fie existii. o schema electrica d~ principiu dupii care se dorel}te reallzarea montajului, fie, h) amatorul dor"1~tl~ sa-l}i realizeze cu fo1·t·e proprii o schema electrira. In ambele cazuri este necesar fie a se verifica, fie su se aleaga tipul circuitelor inLegrate ce se vor utiliza. Astfel, prima etapa este de a stabili care trebuie sa fie parametrii ~j performantele montajului respectiv. Dacii exist.a o schema data se va verifica dacii. ,,ce poate oferi" acea schema satisface sau nu cerin~ele. La parcnrgerea acestei prime etape Lr• •- uie sa se stabileascii: nivelele seinnalolol' de intrare, de ie~ire ale fiecarui etaj
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE
ratura de lucru, d.istorsiunile neliniare. raportul semna.l/zgomot etc. A doua etapa este alegerea circuitelor integrate, sau Yerificarea lor, daci1 este data schema de principiu. Cunoscindu-se nivelul semnalelor de intrareie§ire !Ji banda. de frecvente ce trebuie rea.lizata, se calculeazii amplificarea ce trebuie obtinu~ii. Cunoscindu-se valoarea amplificiirii, ba.nda de f recvente, nivelul semna.lelor, limita nivelului de zgomot impus, se poate trece la alegerea tipului de circuit integrat. Pentru aceasta este nevoie de catalogul de circuite integrate. In ca.taloage se prezinta: descrierea sumarii a circuitului, domeniul recomandat de aplicat.ii, valorile limita absolute, caracteristicile elect.rice, reprezentarile grafice caracteristice, schema elcctricii de principiu, tipul capsulelor ~i configuratia terminalelor, note 17i recomandiiri de ut.ilizare, aplicatii tipice etc. Dintre caracteristicile grafice tipice putem enumera.: Amplificarea in buela deschisa functie de frecventa, de tensiunea de alimentare; Excursia tensiunii de ie~ire funct.ie de rezistenta de sarcina !Ji tensiunea de alimentare; Tensiunea de zgomot la intrare; Nivelul tensiunii de intrare ln functie de tensiunea de alimentare etc. In functie de cerintele impuse se cauta, din datele de catalog, circuitul integrat care poate satisface. A treia etapa este stabilirea regimului de curent continuu de aliment.are a circuitelor integrate. Aceasta eta pa este deosebit de importantii, deoarece nerespectarea (chiar cu o anumitii margine de s1gnranta) valorilor limita absolute. sau a recomandirilor date de f abricant
3'1
duce la distrugerea circuitului integrat respectiv. Multe caracteristici depind de tensiunea de alimentare; astfel valoarea ei trebuie aleasa tinindu-se seama de realizarea cerintelor impuse. In orice caz: nivelul vtrf la vtrf (excursia de tensiune) la. intrare sau la ie'ire nu trebuie sii depa,easca valorile prescrise in catalog. Am fiicut aceasta rema.rca !n mod special, deoarece de multe ori nu se tJne seama de valoarea dublului amplitudinii (la semnale sinusoidale) ~i se lucreazii cu valori efective, f apt ce duce la erori nepermise. Dael produciit.orul circuitului introduce limitiri speciale, acestea vor fi respectate intocmai. Tot in aceastii etapii se vor stabili elementele de circuit necesare protectiei circuitului integrat f ata de semnale tranzitorii sau int1mp1iitoare, care pot distruge circuitul. A patra etapa este stabilirea schemei electrice de principiu, unde se va tine seamii de necesitatile de reglaj ale nivelului, reglaje ln domeniul frecventei (sau a timpului), comutiiri de moduri de lucru, afil\larea unor stari a semnalelor, valori, interconectarea cu restul montajelor sau intre diferitele aparate etc. A cincea etapii este realizarea practica a montajului. Se proiecteaza cablajul imprimat, tinindu-se sea.ma de recomandiirile date de produciitorul circuitului integrat cu privire la conectarea terminalelor. In caz contrar se pot produce oscilatii parazite, zgomot marit etc. Dupii prelucrarea cablajului imprimat, se trece Ia ,,plantarea" pieselor, dar numai dupa ce acestea au fost verificate - masurate bucata cu bucata. Nu odatii pentru un capacitor intrerupt s-a pierdut speranta ca
PRACTICA BLECTRONISTUL_UI ,\}'IA,TOR
3'2
srhema funcµoneaza. Temperatura ~i t.impul de sudare trebuiesc respt>.ctate pentru a nu distruge prin supralncalzire componentele. Dupa ce montajul este realizat se trece la verificarea, reglarea ~i incercarea lui. In primul rind se verifica regimul de curent continuu f ii.ra sernnal de intrare, apoi regiinul dinamic cu semnal. Vom prezenta scheme de principiu, realizabile practic, la care vom comenta detaliile de 'circuit, venind astfel cu exemple practice pentru cele aratat.e mai sU:s. Schemele prezentate stnt astf el seleotate, ca dupii realizarea lor practica sa poata fi folosite In Jaboratorul amatorului C\onst:ruC\tor i:1au tn preocupilrilc amat.nrnhii din domeniul audiofrecvent.ei ~ al radioamat.orilor.
AJIPLIFIC..lTO.!D.E DE
AUDIOFBECV.ENTl 'Majoritatea amatoril(){' electroni~ti tncep' si co'Ylstruiasca, mai int.Ii, monta.ie (tin domeniul frecnmtelor audio (20 ... 20 000' Hz). ln prima. part.e i1e vom ocupa do nmplificatoarel~ de niveJ mic - adica de preamplificat.oarc ~ de amplificatoarele de tensilme, apoi de amplificatoarele de nivel mare ...... sau etaje finale de putere. ·J\6lnl principal al preamplificatoarclor, ln lo.n~nl electroacnstic, este sa amplifice semnalele de nivel scav.ut debite.te de patre dif eritele surse eJectroacustice: microfoane, doze de picup, capete magnetice, doze de ehitnrfi etC\. Nivelul acestor semnalo C'sf.e cuprins intre zecimi de milivolt ·fiute de milivolti, de la caz la caz.
'i
In acest sens estc necesar: - sa aiba zgomot red us; ~tiindu-~e ca zgomot.ul dintr-un Jan~ de amplificare este eel produs in etajele cu sensihi1itatea cea mai mare - adica in preamplificatoare. De aceea este important&. asigurarea unui nivel de zgomot cit mai redus. - sa fie previizute cu circuite corectoare de frecven~a, deoarece diferitelr surse son ore au cAracteristica de frPcven~a corectata, cum eRte cazul semnalelor inregistrate pe rlisc (corer(ii RIAA) sau a celor tnregistrate pe bandii magnetica. - amplificarea nu trebuie sa f ic fnsotit.a de distorsiuni miliniarP, de intermodulatie ~i, in cnzul montajelor stereofonicP.; de diafonii intre canale. In preze>nt sint fabricate in F.erif' multe tipnri de amplificatoare operationale ~i circuite specializate, sub forma cfo circuite intf.>grat.c>, destinatc·aplicntiilor de aucliofrer.venta. Cu asemenl'n circuite integrate se pot obiine performante superioare celor reA.lizatP f'u tranzistoare {componente discrete). In circuitele de audiofrecventa, int.re diferitP]e etaje cu rircuite intrgrate r-:e practicii. cuplajul capacitativ. Astfol, tensiunea R,i curentii de decalaj, precum ~i deriva acestora C\U temperatura nu mai produc erori ca tn cazul schemelor cu cuplaj in curent continuu. Alegerea tipului de circuit integrat so J'ace analiztnd p<>sibilitaWe de am· plif'icare in handa de frecvcnte cerutii - adica a proclusului ct~tig handli. R,i evahmrea core.eta a arnplificarii func~ie de i:recvcnta, a ''itezei de varia~ic a tf'nsiunii de ie~ire Sn la ninle mai llUl,l'.i., lji a zgomotului.
HI
SPmnalul perturbal or, i ndepenrlent f!i> somnalul ulil - 8nu zgoruotul -. Pstr rezult.ntul suprapuneri i urma Loa1·0 lor sur~e d1' z!!omot.£>: a) rezistoarele. din cauza agit.a1.h~i termice R e]rctronilor. prodnc a~A-nu mit.ul zgomot t-ermii·. Tonsiunoa do zg-11mot prorlu11ii dP un rPzistor dP nilnarP R (ohmi) ef:te datu de relatiR:
undP: U-u • n - tensiunea efectivil rlr Zi;!Omot in [V]; k - constanta lui Boltzmann, k = 1,38 · 10-23 [Ws/°K]; T - temperatura rezistorului in grflde Kelvin, T(°K) = 273 l(°C); B - bnnda de frecvente in [Hz]; R - valoarea rezistent.ei in [ohmi].
+
+
h) prin trecerea electronilor prin jonctiunile semiconductorului, se produce un ,,zgomot de liciirire". Curentul de zgomot este dat de relat-ia:
I
Z(ltl
=
v-2rzl rrB
unde: l:(IG - curent ul ef ecti' de zgomot in [A]: q - sarcina elcctronulni; I cc - curentul de conductie in [A]; B - handa de frecvente in [Hz]. c) o alta l'luri-a dP igornoie ei;le cnuzata rl'2 impPrfe('tiunile meterialului ~i a proce!mlui df.' fahricn,if'. A<'Pf:t 7.Q'O· mot, F;pre deosebire rfo nwmot11l J.Prmir ~i dP l ic11rirr <'m'P ~·int z~ornot.P de handa larga. SP manifee.H1 in ;;pecial la frec\·ente joase (sub 1 kHz).
81' coni;;t.atfi Ca teni;iunen OC:hivalentu di> zgomot. Jn intrnroa tn circuit.ul in~ grat. depindP do valoa.rea rezistentelor care sint parcurse rle curenti de zgom.ot, de banda de frecven\e ~i do temperat.ura cirouitelor. Pentru circuitele de 7.gomot mic, fahricfl produciitonre pre7.int a, in cataloage, tensiunea echiva)Pn1 a de zgomot U:ge tntr-o anumita handa de frecvente, de exemplu, la ~M 382 - tntr-o bandA B = iO kHz, TT:r.r = 0,8 [LV~r· sau la ~M 387-Jn o amplificare de A=100, cu B=10 kHz ~i circuit
pA
V Hz.
De exemplu, JA. ~M 381
tensiunea de intrnrf', In intrm·Pa nPinYPrsoare, ]a 1 kHz. tr.tr-o banrli\ de Uig = 5,5 1iV 1 SOO = 0,150 mV (vezi Catu.log l.P.R.S., p. 142). 0 alta sursa irnportanta de perturbatii ei:;te datorata cablajului imprimat gre~it. proiC'et.at. Dt> multi' ori i::P. impune ca raportul dintrP niYelul semnalt1lui util U8 ~i niwlul t.ensiunii de zgomot U:g sa fie egal !1au mai mare de o anumitii valoarP. De regulii, acest raport ile exprima in dB. Deci, raportul semnal/zgomot se exprlmU. prin relatia:
800 Hz, va fi dt•
=
u
S/Zg = 20 log -
8
[dB]-
Uzu
1
'\AB -
~n t.iona I A~soriation
ca~ters - Ai::ociapa ziuni~or \S.U-A.).
of BroadKationali a Radio'"f\I.
PRACTICA
In concluzie, pentru a se obt.ine un raport semnal/zgomot cit mai bun trE>'" buie ·ea evaluiim tensiunea de zgomot de Ia intrarea 1n circuitul integrat oare trebuie sa fie cit mai redusa. Amintim aici ea Ia l.P.R.S.-Baneasa se produc cirouite integrate specializate de audiofremren~a de zgomot mic cum sint: 3S1; ast A; ~M 382; ~M 387 N; 3S7 AN. Dar :rezultate bune se pot ob"tline ~i cu amplificatoarele operat.ionafo ~A 74f; ROB 709 etc.
_EL~CTBONISTUL~
AMATO&
rm
Atf/tl/1•1+:: ""-,00 (lo I lrHz)
R*-egq/tJ ro 1inpet/on/o t/11ze/ Fig. 21.10. Schema de principiu a preamplifir..ntorului pentrn dozll mai;tnetica cu corec~ia .
SCHEME PBACTICE Configura~ia
neinversoare este cP.a mai utilizata pentru amplificarea semnalelor cu nivele mici avind ~i zgomotul mai mic. J>entru amplificarea semnalelor provenite de la microfon se poate f olbsi S<'.'hetna din figQra 21.9, care este un circuit 1neinversor cu reaciie. Amplificarea aoestui montaj este de 100 (40 'dB' cu o· bandtt de frecven~e Iiniara !ntre 30... 10-000 Hz, suficientii pentru un microfon uzual. Dacii. se dorelte
In
Rt
I
82(}
-12Y
h2
820
Ra
Ar=1+ R;
62/rn =Win# 100(4/JtlB)
Fig. 21.9. Schema de principiu a pre11mplificatorului de microfon.
nrAA.
Iargiren benzii Ia frecvente tnalte, trP.huic scuznti'i amplificnrea la cca 65 ori, prin modificarea valorii rezistentei R:i la 51 kO. Impendan~a de intrare este de 820 O, iar sensibilitatea de 1 mV. Rezisten~a R1 trebuie sa fie egala cu impendanta microfonului. Pentru dozele magnetice de picup prezentam tn figura 21.10, schema unui preamplificator cu ~A 741, intr-o configuratie neinversoare. Pentru realizarea corectiei RIAA (de redare), oircuitui de reactie este format din grupurile R 5C 3{75 µ.s), R5C, (330 µ.s) ~i RcC4 (3 300 µs). In paranteze s-au trecut perioadele corespunzatoare f recventelor reale de inflexiune ale curbei RIAA. Frecventele teoretice respective fiind: 50. Hz (3 150 µs); 500 Hz (315 µs) ~i 2120 Hz (75 µ.s). Re~istorul R* va avea. valoarea egalii. cu impendanta dozei f olosite. Amplificarea la 1 kHz, considerata frecventa de referintii, (deci O dB) este de 100 ori. Daca se dore~te mic~orarea. amplificarii, deci Iargirea
(llRCUITE INTEGRATE LINIARE
345
benzii de frecven~e la inalte, se vor reproiecta grupurile RC dupa formulele:
fi
=
1
2R4C4
= 50 Hz;
= 500 Hz; fa=
1
f..,=--
1
2RaC 3
~
2RaC4
,= 2 :l20 Hz.
Alegind rapol'tul R 3 /R 2 = A = oO o::i cu R,~ = 1 kn, rezultii: R:i = 51 kn ~.a.m.d.
Folosind amplificatoare cu corectie RIAA pentru reprodueerea sunetului de pe discuri, vom obtine o redare liniari'i (corecta) a inregistrarii wnoru. In figura 21.11 prezenti:im i;eht!ffit~ de principiu a unui repet.or de tem;iune. Impendanta foarte mare
Filtre
a~tive
Folosind numai elemente pasive RC componente active se pot realiza t'iltre in domeniul frecventelor audio. Filtrarea ,,fi~titului"provenit de la discurile ma.i uzate sa.11 a duruitm·ilm· cau~i
R, IZlln
~ .f/ra
.
/es
zate de imperi'ectiunile nrncanismului de antrenare de la picup, ingus~area benzii de trecel'e pentru a se ohtine ,,banda voca1ii", sau pentru recep·~ia semnalelor SSB sa.u CW, impfu1irea benzii audio in sub domenii de free• vente pentru cfille eleetroa.custi~e etc. sint citeva aplicat-ii mai uzuale ale l'.iJtre lor·. Teoria filtre]or active RC este eomplexn ~i vom prezenta citeva aplicn.tii uzuale in practica. Pentru alegerea alior domenii de frecven~e, vom prezenla numui formulele de calcuJ simplificat ale i'iltrelor trece jos. trece sus, d~ nnlinul doi, de tipul cu reac\,ie multiphi. l!'iltrul trece sns, de ordinul doi, reaef:ie multipla
~u
In figura 21.12 este p1·ezent::tr. schema electrica ~i alura earaete1•isticii de t'rrcvent,ii a acestui fiILru. De Ia ie~ire ciitre intrare semna1ul ajunge prin Rz. o cale de reactie, ~i prin C2 a doua cale de react.ie (reactie multipla). Semnalul de intrare parcu1·ge douu grupmi RC ~i a.nu me RiC 1 ~i RaC3 ( ordinul doi). Din l'igura 21.12, a, a ccu•acteristicii cle frecventa a filtrului trece sus de ordinul doi, se observa ell scaderea amplif'icarii de la valoa.rea ei din banda de trecere cu 0,707 (-3 dB) Re p1·oduce la frecventa caracte,r.ist~c~ t'c· intre fre~vP.nta caracteristicii f,. ~1 frecventa fo ·dm banda de trecere la cal'e amplificarea este oonstanta exista l'efotia: ( 1),
Fig. 21.11. Schema de principiu a repetorului de tensiune.
uncle: ~ - e:;t1~ n f'rmdit· rle factorul de calit.aLe Q ~i se poate al'la din tabelul 21.I.
-------------·-----·PRACTJCA --··
ELECTl\ONlliTUJ,UI AMAT011
tJ b Fig. 21.12. a) C:aracteristica de frecventa. a fillruJui t1·ece i\lli; l.i) 1jCh11~a eltietl'ica a 1iltrulu.i de ordinul doi.
Calculul simplificat al filtruliii trece _,
l
Q 0,70'l•
2r./c FTJ
-
1.000 Cllo
------
1
1,279 "'o
2
1,498 Cllo
-3
I I
-
1,648 "'o
----
1,651 (,)~ --~--
100
--·~-
0,651 "'o
o,s.o
vnJua~
Calo
------
.-· - .... . '' -
--
0,644 6lo
1,654 Calo
I
r.Qrf'sptmaAtoar<' rmr11Jui tip
:Q9Lterw11rU~.
C1::;::;: __Q_ __
2rtf0R2
(2Ao + f),
C1 C2 = - si R 1 = - · · -··- t ---· ,.11) · Q2r:foC1(2Ao + 1)
0,648 Cllo
---
3 - Aveni:
unde Ao este amplificarea din banda de trecere. Apoi:
- -
1,687 Calo
@"
-
--0,667 Calo
--·
..,...._... ..
1,000 Cllo
O,GGB c.lo
' - - - - - ---
5
Se calcult
c.lo
1.623 We
---~
:!;;fo
FTS
I 0,786--
--
•
su.v
In figura 21.13 se prezinta mtrul trf'I''" jns di> ordinnl doi. Clllculul simrlifi,.nt nl filtrului este: 1 - Exista relatia: fc = ~fo (1')
" l--o!-----1
17"
"''"'1
.....
-~---~~....,J
I
I~
1-
1 I
I
?;
a
f
Fdif. rdi;1: l 31, ditl. ~ar-.ttrii\iH cl• e o nu 01.
f'
frec,-outa a fillr~ip
b
WfWe jo11; i} lif!f\ema f49Q~ioa ;i filtrQlui
·-
--·----------347
+l11
0 Fig·. ::!l.J L a) St.:hc-ma fillrului jos- (:;cruld1), cu ~M ::J87.
l1't!Ct: Sl.tli
(I'umule),
1·u ~'.\I
:;s7; l"ll schema filtrului trece
2 - Cunoscindu-se: .,t 0 (umplificarea din.bancla de trecNe.), Q ~j f~ (djn Lahelul 21.1), calcuJum o constnntii cu
~i in acest caz Ao = 1, Q = 0, 707, f,; = iOkHz ~i Ve~=--= +24 V, iH.t' agomotul ~i distorsiunile sint 1·edusP. De
I.Ol'UlQ l a.:
asemenea, pentru asigurarea stP.biHtillii la fl'ecvenie fom•te rnRri, se introduce cnpncitatea C 3 de ~untare pc intrarea ( ~ ). ln ambele cazuri se obtine o panta a citP1rnt.eristicii de freevenp. de .:_12 dBjuetava.
T."
.1\.
= --.2 -· 1-- 1Q (.4 0 + 1)
~
'
3 - Alegind pe C 1 de o valoa1·e conYcnabil(t1 rezultii: C 2 = ]( 1C 1, a.poi:
Ra= - R2~!'l A0 + 1 ; · ·li:2 R +R ~ - - s,i R 4 = -· 2- - · - :i_, Ao ~
R2 = ___1.__ ; 2Q2-rvfoC1K .R1
i)
licc_
.216 uµde: V00 = eate tensiunea de a.li-
m-0nturo. Jn figm·a. 21.14;,a. este iwe.zentat, ca 1.111;ernplu 1 1.m fiHru treoo sus, cu ~M 387 1,:e so poate folosl prmln.t elinunarca ~gonwtelor
d~
natura u~ecanica la piuupuri. Amplifical·ea ht bmida de trecere oi;te A. 0 = 1, Q =-= 0,107, iar r,:~cven~a Calitwtori~ticii ostP le 50 Hz. Diitorsiunile nelinir.~ro ( < 0,1 %) !Ji z.g~l lnotul sint f mnt.o mini. Capacitatea ('.1 t;erve~te lu imbuniitli~irea stabilitl'ttii la frecveute fourte muri. Peqtru elimiwu·ea fi~iitului cure pr0Yi11e dt> lu 1,fo;curile mui Yechi se poate l'qk1si fiJti•ul :07:
~r~>ee jq~, pl'e~ui.t ii1 figqr~ 21:1~, b.
Pentru ob~inerea filtrelor trece ba.nda se utilizeaza fie slructuri tipice, fie conectarca ln cascr..dii a unui filtru trece sus cu un filtru tree-e jos. Un exemplu ti1>io estte :i.c;;emaniitoare cu cea a fil lreJu1· l:u reac\,ie multipla sau Cehi¥ev. A.iwm.enea s\ructuru se nun1e§te ln lit~ rat ura telmicii f'iltni act iv cu amplific(ltor cu ci~tig $C
- - - · - - ·------ · - - -
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
.~TJ JSGOHz(J'J'B) F1J'J30Hz
HD Fq = 5.fO Hz (t'W) ~u
.K
110~1----11--....___IN'~, LI J'J'B
Fig. 21.15. Schema de principiu a filtrului pentru reccpiie SSBjC\V.
semnal SSB. Cu Cla 11i R 8 -R1-C7 l}i grupul de 1-eac~ie Ra §i Ca se realizeaza un filtru_ tl'ece banda de tipul eu reactie omftipla cu fo = 550 Hz. PenLru semna•eJc SSB Jucreaza numai 1~ii·euiLele cu CI 1 ~i Cl 2• Cu ajntorul eomutatorului J(. pentrn semnalele C\V l!e introduce in )ant ~i filtrul cu C~. Este de remarcat la aceasta schema, mQdul de rea.lizare, cu diode Ze1wr. a tensiunii de +9 V ~i -9V, du aliment.are a circuitelor integrat1~. Tnnsiunea U este mai mare ua 20 \' ~i poa.te proveni de la un ulimentator oarecare. Un ef ect so nor special produce montajul prezentat in figura 21.Hl numit "schimbator de fazi.i". Dupa trecerea semna.lului prin acest montaj se obt-ine impresia acustica de rotirc a difuzorului, sau de modificare a sunetului ca Ia efectul Doppler. 1n tehnica inregistra:rii, un efect similar so oht.ine cincl se insumeazii doua inregistrari itlentice, dar la unul dintre ma.gnetofoane se variazi viteza de redare.
+
La baza realizarii acestui montaj sta structura de filtni trece tot. La acest tip de filtru amplificarea. este unitara la toate frecven~elc, dar semnalul de ie~ire este defazat cu un unghi cuprins tntre O'' §i 180° in func~ie de elementele cfrcuitului. Circuitul format din Cl1 are rezistenta de reac~ie R 1 ; semna.lul trece prin R 1 ciitre intrarea inversoare ~i pri n grupul C 1 ~i R 2 in paralel cu rezi~tcut-a J1·ena-sursa a TEC-ului T1 • 0 usemen.ea configuratie reprezintii un l'iJtru t1·ece tot de ordinul inti,. care poate produce o defazare inLre - 180° ~i O". Sint conectate in cascadii. §ase asemcnea filtre oalate f.iecare pc cite o l'recventa din domeniul mijlociu a.I henzii audiu. AecsLu circuite, la frec,·entele /'1 == ·l/'27tl'1R2. (2 = = 1!r.C 2R2 ... f 6 = 1/27tC6R:i produc intirziori. adicii defazari de 90°. Valorile componentelor sint astf eJ alese incit circuitel<~ dti defazare hwre.azi.t intre 180 Hz ... 3 200 Hz. Tn momentul in care Sl' modifica rezisti>nta drena-tmrsi'l a TEC-uri1or se va produce ~i variatia fazei celulelor. Excursia tensiunii de
CIRC1JITE INTEGRA'l'E LINIABE
In
Ra
1118la
AvltJmul
-;;
n,,
ilfo
R9!Na
Fig. 21.16. l:ichema de principiu 11 niontajului schimbator de i'azii. (R1 CJ 1 ••• CJ 11 -:- f:lA ;41 - [3M. 3~(1, T 1 ••• 1'6 - BF 2(15 A).
citiva volti pe poarta TEC-uriJoc poate t'i rea.Iizata tn douii moduri. Udata cu terisiunea provenitii cle la generatow! de semnale triunghiulare cu eirl'uit.ul fjA 741. frecventa s~mnalu!ui genr·1·at i:;e poate regla iutre uir<:a 0,05... 5 Hz ca ajutorul lui lf 14 (RITM). Dacii comutatorul K 2 se comuti't de iie pozitin AUT. pe .pozi\ia MAN. teni;hmea
=
20 k!l, R~=1l1 ttn
La intrarea in amplificatorul surtlator (Cl8 )' prin R 6 se prime~te semnaluJ de la intrare, nemodificat, iar prin R 6 semnalu! trecut prin circuitele d
de coman:da a TEC-urilor se ob~ine Reglajul. tonului pr.in varia~ia. hii R. Rezistent.a dreuasursa variazii in·tre oltcwa sute de ohmi Amplit'icarea semnalelor din banda plna la zeci la k!l. Aceste rezisten1 t! audio nu este aceea1;1i la toa.te f:re.1wencomandate in te.nsiune, fiind in paralel tele, la tonte aparatele electroac.n.tti.ce, pe rezistenta R 2 din cireuitul di" intil'- ca:re f'<,rmRazii lant.ul de transmisie a ziere, vor produce schimbai·ea ta:i:ei sunetulni. Caracterist.ica de frecvent.a"a · diferitelor 1:1urse sonore: microfou, doza semnalelor a.udio.
----------
--
de picup, ct-.J> uu1gt1elic nu
PR •.\CTICA
F."1~CTRONISTtJl,tJJ
AMATOB
e~lt.~ 1:.,wn1
natOat'e. ,Preu.mpljficatoareJe ~i nmpli-
f'icatoate]e destinate ncei;to1·a u•11\i11 corcctii care cautii i;ii linim·izezP 1·11.1w1tc1·i::tica do frec'\·en~A. Auditiu pl'llgl'ltmului sonor, im;u, sc face contlit-io1w.tit.
de: neliniarit.atet1. caraohll'isticii ue fre•:· ventit a difUZOa1'elor, influenia 1Milperii a~upra undelor acusiicu (,,acm;tiea siilu"), imperfeciiuriile urerhii as-
., lo _'--0
a
A Ajn l-_.r--------A1ni
~torului
etc. Pentru ohtinerea unei audi\ii placute, esto necesar4 posibi1itatea modiffcilrii ,,de la butoaneu e caractel'istlcii de frecven\a, dupa dorinta aud.i Lo-riului. AceaKt8 se renlizeo.za cu circuile de re~laj aJ tonului. Acei:te circuite sint plasate tnainte de etRjul final de putere, deci au tnaintea lor restuJ etajeJor de amplificare ale diferitelor surse sonore. In prezent majoritatea circuitelor de reglaj al tonului stnt realizate cu corecto.-ul B,axandall, prezentat in figura 21.17, a. Spre deosebire de circuituJ de corec\ie paaiv, cort>ctoruJ Ba.xandalJ eate de !fapt un amplificator cu J'eac\ie dependent.I de frecven\ii. Forma caracteristicii de frecven~i este prezentatii tn figura 21.17, b, ~i se poate tegla la freoven\e joase cu poten\iometrul R 2 ti la frecven\e inalte cu poten\iometru.I R 4• Deoarece procurarea poten\iometrelol' 'i a pieselor de anumite valori, prezentate tn dif eritele scheme, poate fi dificila, venim in ajutorul cititoruJui ~i prezentiim formulele de calcul a ooreotorului Bara.ndall. Jn figura 21.18, a prezentiim nil coreotot de ton cu posibilitatea reglajultll la frecvente joase grupul R 4 --C2 -Pi-R6 , Ja frecvente medii -. 'gnipul .R7-Ca-P2--R1 ~i la free-
I'
Fig. 21.I':. a) Schema corectorului Baxandall. IJ) Caracteristica de reglaj.
Formulele de calcul: Joase: 1 2r.R1C1
1 2i;R1 C1
R RJ
2 f; = - - - ; f ; a = - - - ; AJrn=I+-.
tnalle: 1
1
f•= - - ; ftc= -- - - - - - - ; 2n{R1 +Ra
::?;cR30 3
I
+ :!Ri;) Ca
R1+2R11 ;
Atm= 11- - Ra
R, > R 1 + R 8 + 2R1•
ven\e tnalte-grupul R 9 -Pa-Ria-Ca. Grupul R11-1k.Q !Ji C8-1nF a•igur& stabilitatea montajului Ja frecven\e foarte inalte. Pentru canalul dreapta re ''a realiza acela~i montaj. Evident, ln cazul Ftereofoniei sint nece
CUIC'Vl'J;'E l!!'J.'w,ll(\'f§
LIN~~RE
----------- ----------SI!
~
l!lrn
4 lpf ~ lllrn IP o--tH=l-4~1--1 t'o110/
R,
.J"lln!JO
27/in (itft-m tUnq/ tlrt'tlploJ.
t'rlPpP
iJ-o1e~ t'ono/' .flii19q
l"lg. 21.18. a) Schema da principiu a coreciorului de ton cu tl'ei et1;Jje;
b) curbelc de rilspuns (Cl 1 -Ci 11 - [:JM 387 N, {3M 387 AN, {3M 381, ~~l
mm1m;
maxim minim.
381 A.
3 - Jn reglajul .,medii" Ia 4 - la reglajul ,,medii" la
~
tJn montaj lA care se pot modifica ~i
frecventelc de unde tncepe coreciia aUt In do1neniul frecvent:elor jouse ({;e), cit i;i in domeniul frecvenielor h1alte (ftc) este prezentat 1n figura 21.19. Aeeartii schema, numita ,,SuperBaxandall", con\ine urmatoarP-le reglaje: ~u P 9 se regleazi:i nmplificarea fa. frccven\ele joase, cu P 4 so rPgleazii frecvent.a de unde tncepe reglajul la .,joase" - f;c. Cu poten\iometrul P 3 se regleaza amplificarea la .,1naJte" ~i cu P 6 frecventa fec. VaJoarea ma.xitttii a corectiei sau profunzimea regla~ jului de ton ee poate stabili cu P 1• Prinoipiul rle func\ionare este urmiitorul: eemnalul de intrare eete ,,repe-
.
tat" de circuituJ Cl 1, ampJificatoruI Cl1 cu elementele R 3 -R 2-P 2-P3, ce pot fi echivalente cu o punte. Ctnd cursOa• reJe poteniiometrelor se aflli In pozitia mediana, puntea este echilibrati 'i amplificatorul diferen~ial Cl 11, la intrarea neinversoare ( nu primefte semoal. SemuaJu) se aplicii numai intl'arii inversoai'C ( - ) caracterist.ictt de frecventa este liniara~ Cind se modifica echilibrul pun?i dato1itii iui P 2 ~i /sau P 3, la intrarea neinversoare a t>tajului diferential Ct 2 ajunge semnalul care a trecut prin etajele cu Cl 3 ~i /sau Cl 4 • Faza semnalului care ajunge la intrarea neinversoare a CI2 poate fi tn faza cu eemnalul primit pe intrarea neim·ersoare eau Jn antifazii.. As\t'el, nivelul semnaluJui de ie,ire dhi Cl 1 va fi ma.i mic sau mai mare dupi
+),
'i
351
PBACTICA ELECTRONISTULm AMATOR
,,,
11/pF >-4~------j}-o
Hr
1fl(/
Jn
.& 511.
" lnolm
/in •
.l/KIX
Fig• .21.11. Schema .montajului Super-Baxandal. (1n Joe de (3A 741 se pot. utiliza-~2~, ROB 709, (3M 387 et.c.)
sensul de deplasare al cursoarelor .potentiometrelor P 2 §i/11au P 3 efectuind~se reglajul amplificarii la frecventele joase §ifs.au Jnalte. Circuitele etajelor CI 8 §i CI4 contin grupuri RC, oare s.tabilesc frecven~ele caracteristice fie 'i fie· Cu P 4 §i P 5 se poate regla cu o decada, fata de ikHz, frecventele fie §i fie· Adi\ionarea semnalelor oare tree prin CJ 2 ;;e face cu Pi., obtinindu-se un reglaj al profunzimii (ridicarii-taierii)frecventelor joase 'i tnalte intre 15-25 dB (in rapnrt cu eel ohtinut cu P 2 ~i P 8 ). Cu acest montaj se pot realiza nenumarate forme ale caracteristicii de frecventa, deoarece se poate regla atlt panta curbei caracterjstice, cU ~i pt!ofunzhnea· regJajului. De asemenea,
se pot obtine l}i cmbele RIAA, NAB §i alte corectii. Zgomotul ~'i clistorsiunile neliniare depind de circuiteJe integrate folosite. Dar chiar cu (3A 741 se obtin distorsiuni sub 0,1 % dacii nivelul de intrare nu depal}e§te circa 50... 100 mV. O alta categorie de circuite de reglaj al tonului sint a§a-numitele egali?.Oare de octa"d. Adica reglajul amplificarii se face pe un numa:r - de obicei de zece - frecvente, Ja un ecart de o octavii intre ele. Circuitele corectoare acordate pe frecventele respective, pot. t'i realizate in mai multe moduri. 0 solutie eficienta se ba2leaza pe inductan~a electronica echivaJenta ce se poate ob~ine cu un amplificator · opera~onaJ: · ln
CIBO'OITB INTEGBATB LINIABB
figura 21.20, b ae prezintl tehema electrici • circuitului CIU'e Bimuleazl o induotan\l L cu pierderi, cu un caplt la masi. Circuitul L-C1 formea.zi un cireuit oscilant aerie, care se oonecteazl tntre cursorul potentiometrului 9i masi.. Amplifica.tarul diferential cu
Cli (figurll 20 a) prime9te pe intrarea neinveraoare semnalul nemodifica.t, iar pe fntn.rea. inversoare 1emnalul modi.. ficat ea. a.mplitudine de poziµa cursorului potentiometrelor de 20k0. In pozitia de mijloc a. cursorului va.loarea amplificli.rii pe ramura inversoare
20/rn liir
(7/rn
10~
-----c-::J-------f =c li !,. l
-----------------,
I
-
l
o~~~
l
..!.
Ic,!
=1
lf.7
lrn
ldl
I II' I
I
I I
I
I
b.. !
n
F1g. 21.~'·'· a) Schema d~ l'rmcipi1.1 ,;i e~ali.Mt.oru!ui de o~taY.'i (er - ~.A 7.f I. f.<.'.\I 3:;::,); b) i;d1Prua elflt'fridi a induetantei t":J11val·~11t•·.
flHiJ
I
3Q
ttP I 6,8 3.3
m 120 Nil 500 1 k ~ k
4 k lo\ le
11.i k
c,
I
--r:'a
1:.10 nF tio nF
~tF
1.5 111<, rt,68 11-F
3,) uF
11,33 µ.F 0.15 11F 68 nJi'
!l,1 nf 5,1 nF
;;a nli' r_. uF '1,5 u1"
~O
I
nF
2.8 nF l,fi n.F' l:iliU pl"
400 ttlr
et1le A, spre uh ciipat rezistenta (dihtre cursor !fl abel capat) sctllle ~i amplificarea cre$te, deci rtivelttl de ie9ire (ditl CI 2 ) cventa la fiecare din frecvertte.ie de acc>i'd. Cfrm.titul prezenta.t in figUra21.20 a are zgomotul foarte rnic (70 dB), distorsiunile ueliniare mai mici de 0,1 %, amplificarea de 0 dB in pozi~ia meciiana 'i ± 12 dB la ca.petele cursoarelor, iar nivelul de intrare poate fi de 0,775 (niveJ normal - 0 dB). In tehnica inregi&trB.rii programelor 801101'0 a.pare necesara posibilitatea de a se distribui sursa. de semnal pe ma.i multe cai. Mm1tajul prezentat in figu1·a 21.21 este un amplificator distribuitor cu doua clii. Ctnd cursorul potentiometrului Ra se aflii in pozitia medianii. atunci nivelele de ie,ire sint acelea9i pe ambele canale. Oda.~ii. cu deplasarea. cw·sorului spre unul dint1•e capete, pe a.eel canal nivelul semnalului sea.de, iar pe canalul de la capii.tul opus m•e!fte. Astfel ce]e douii ie!fir-i sint tn balans.
Ip
vlif
Fig,. 21.21. Sche!tta de 11rincipiu a amplilicalol'Ului distribuito1• cu doul ie!jiri in baluru;.
Majoritatea. insti•umeritelor muzical~ electl'onice sint prevazute cu circuit modulator in amplitudine a semnalului audio, cu o frecvenia f oai·te .ioii1>u, j:froducindu-se efectul de t1·emulu. In figure. 21.22 pl'ezentain un asemeriea circuit. Semnalul de audiofrecvenia tt·ece printr-un circuit fo1·r11at din doua diode (1N4148). Acestea stnt astfel pola,l'iza.te incit impreunii cu semnalul de foal'te joasa frecventli reaiizeaza modificarea rezisten~elor Joi· dinamice ..
un
R11
/Im
lfi
.fOlrn
1111
· l'rolbnzime
Rg
tl?kr1
hg . .!!.:!..:. fah1:1mc1 de J1rinc1pil.t
1:1 Cll'tuttului
,.tremolo'\.
+1211
355
Semnalul de modula~ie este elaborat de oscila.torUI cu ~A 741, iar frecventa se poate regla cu R 1 intre 2 ...10 Hz. Gradul de modulaiie sau profunzimea modulatiei se poate regla cu R8 • La tnchiderea i:ntrerupatorului K, osc.ilatoru1 se blocheaza ~i modularea semnalului audio dispare. Nivelul de int1•are, pentru evitarea llmitllrii sernnalului, rlti ti•ebuie sii depafeasca 100 mV. La acest montaj distorsiunile nelinlare sint mari. Dacil rtivelul de intrai•e nu depafe§te 10-15 mV, distorsiuuile sint tolerabile.
GeneratOab'e de semnale Dupii cum am mai araLaL, la amplificatoa1·ele opera~ionale existii. po1:1ibiliLatea de a se aplica 'i reactia pozitivii irupreuna cu reactia negativii. Adicii, frac~iuni din semnalul de ie~ire se pot aplica atit intrarii iilversoare (1·eaciie negativa), cit l}i intrA.rii neirivei·soa1·e (reac~ie pozitiva). Apoi, impedanta mare de intrare, posibilitatea obtine1·ii unei ampJificari pe bucla, fac ca amplificatoarele ,operationale sa fie utilizabile la realizarea unor generatoare de semnale de varfate forme, cu distorsiuni foarte mici. Prezentind citeva scheme practice vom face pe scurt l}i comentariul cu privire la re~iza.rea conditiei de amplitudine, a. valorii freoventei 'i a ob\inerii unor performante. baca semnalul de relictie care se aplica intrarii inversoare este defazat cu 180° l'eact.ia este pozitiva 11i sisteihul poate sll oscilezc. Un ch-cult de reactie def aiol' mi 180° estc reteaua cu trei grttpuri Ill'. ln figura 21.23 estc pro-
mari
1entatl scheina unui oiicilawr a:;inu·
Pz
15/rn
>==:.....+---.......
'"'<')
llit•J';
~A.sinl1t~f
//l
I; . 15/rn ......__.__-n··JS/I
£. =· 0
Fig.
~J
f
/,'LH..
ltrtiR·C :=If r
.23. Schema de prim·ipin a oscilalo· re~ea de derazul'e RC.
rului cu
soidal cu retea de del'azare RC tiP, trece sus. AmpJificai·ea in buclii tnchisu (cu reactie) este data de i·aportul dintre rezistorul R 1 plus a reosta·tului P 1 ~i rezistenta R din grupul defazor. Pentru o buna stabilita.te a oscilatiilor trebuie indeplinita . conditia ca (R1 +P1 )=i2R~ Deoi cu P 1 vom stabili un regim stabil al oscilatiilor. La oscilatoare o problema importanta este limitarea amplitudinii oscilatiilor. Ai:;tfel, intre ietirea din Cl fi intrarea neinversoare s-a cohectat clrcuiilll limitator for mat din diodele D1 §i D 2 , polarizate cu pot~ntionietrele P2 ti P 3 • La. tendin~a de crel}tei'e a amplitudinii alterhimtei pozitive a seinnalulili. de ie,ire, rezistenta. dinamica a diodei D8 sea.de, §urlttnd rezistenta de i·ea.c~ie (.R1 + P 1) fi amplificarea scaue. Nivelul la. care efectul de §untare al diodei este remal'cabil se stabile~t.o en P 8 • Acelal}i fupt se petl'ece ti pe ramlll'a cu D 1• Dupi1 stabilirea amplil 1H1i11ii do ie~ire Ah care in ace::;L caz p11at' l"i iiitre 1...10 V, t;i a distorsiuuilo1· willlmu
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
358
(simetria sinusoidei), fn locul potentiometrelor se pot conecta rezistoare de valoare corespunzatoare valorii rezistentei reglate cu acestea. Frecventa oscilatiilor este data de valoarea RC,
V3
dupa formula: fo = 1/2n RC. Cu valorile date fn figura 21.23, fo = 1 kHz. Cu asemenea scheme variatia frccventei se realize1:1.zii anevoios. CnnccUnd o punte Wien tn bucla de reau~ie pozitiva obtinem o schema de oscilator (figura 21.24). Frf'cventa nscilat.iilor este data de valoriJe rezistoarelor ~i capacitoarelor punt.ii. Daca <'1=C2 ~i R 1 =R2, atunci f11=1/2rr:R1l\. Cu valoriJ.,, din l'igura :l1. :!4 !.'fl obl.irw fri = 1 000 Hz. Limitarea a.mplitudinii oscilat-iilor i:~ fa.ca ru diodelA D, i:i D2• Pent.ru c;tahilitate!l regimului oscilator se reglfiaza P 11 deci ct~tigul pe bucla inversoare. 0 buna sf.abilitate a regimului i;e obtine dml ht intra.l'ea invcrsoare ajunge circa l' treime din semnalul do ie~ire, adica factorul de l'eact-ie ~ = 0.33. Distorsiuni mai mici Fe obtin daca diodele D 1 fii D'J sint irnperecheate. ~i la aceasta
SrJ/cn
R, 15kn ~
~
"
"' ltlnF
!:)
~
c:
~ liz lfliin
l'7
ltJnF
o-ISV ;:;,""'_,_ n Ztr: ff,.·C.· f1•--r.• .,,_ .. , ,,..r 1 -~'2 , ,1 -·t.....
Fig. 21.2-i. Schemd de principiu a oscilatorului cu puuto \Vieu. -
Ifs
5/rn .tx/J2JY7
1
IQ• 1irCYlt·~
ft', ..4 ..cJ flf~·n,J Fr~. ~t.:!!i. :·;rherna oiscilal111•ului ru punt~ \\-ien, c·u 1msibilit.afea reglaI"ii fr1•rw•nt<>i,
i;ehema rr-glarea frerYf'n~Pi i;p face ,,,, dificultate (potentiometrul dublu. preds et.c.). t n multe aplicatii et: tr nPcesar sa put1>.m regla frr.cvP.nta r:ir;c1latiilor. In figura 21.25 prezontiim o i;chema de generator cu punte \Vien, cu posibilit.atea reglarii frFCveu~ei. Puntea Wum, C,-R 1 -Ca.-R.i. contine potcntiom1~truJ R~ cu ajutorul dirui•t se 1wat~ 1·egla frecYen\11 gener11t<1. OclatiJ riJ regla,iul frecvenl,ei i;e modifica i;i amphficarea et,ajului Cl 1• Daca Ra i:;cade, frecven~a cre~te, amplificarea lui CI 1' r.re~t.e ~i astfel i.;e compenseazii cararteristica cazatoare a amplificlirii Iui CI 1 !(Ii Cl 3 ~i se pastreaza condi1ia de amplificare pe bucla. Prin urmare, odaUi cu modifica1·Pa Jui Ra se ,.a i:;chimha frecven\a, H' va past.:ra condi\ia de oscila\je ~i uivelul de it;t~ini al f'emnalului n1. ramine f.'f)m;fant. Ln realitate nivelul de ie~ire riimine t.:onstant intr-o gama de 10 :1 a frecven~ei.
151
CIRCUITE INTEGRATE LINIABB
Limitarea amplitudinii oscilatiilor se face cu diodele Zener DSJ. ti Dzt.· Cu valorile prezentate tn figura 21.25 se obiin oscilatii lntre 300.••. 500 Hz l}i 4 ...5 kHz. tu anumite aplica.tii avem nevoie de doua semnale care si fie def azate tntre ele ou 90°. Asemenea semnale, unul sinusoidal, celalalt cosinusoidal, de aceeal}i frecven\.a, se mai numesc tn cua.dratura. Prin urmare, asemenea generatoere au doua ie~iri, una pentru semnalul sinusoidal, alta pentru eel cosinusoida.l. In figura 21.26 prezentam schema unui generator de semnale tn cuadratura. Cele doua amplificatoare operationale stnt tn roonta.j de circuit integrator. Bucla de reactie se aplica de la ie,irea Jui Cia la intrarea neinversoare a lui C1 1 prin grupul C8-(R1 +R8 ). Cu R 8 se regleazi un regim stabil de oscila\ie. Pentru limitarea amplitudinii oscilatiilor s-au previzut dio(1)
A sin"'f
·lSY
. R3-/ll1J .
+1st
tl,-C'2-PA711~volklijJurd
ll,•R2.,.Ra=!11-=R1 t,=Cz•C3 --C
(I)
=-!_. (f=4flf/H£..) RC'
Fig. 21.26. Schema geueratorului de nale In cuadraturA. ·
&em·
dele Di ti Da polarizate corespunzator. Dael distorsiunile adnt mari se va a.Justa valoarea rezistoarelor ' R 6 l}i R8 • La ie§irea 1 semnalul este sinusoidal: A sin 2-n: ft, iar la iel}irea 2 este cosinusoidal: A cos 2nft, unde amplitudinea A este tn jurul a 1.0 Vn. In general, la oscilatoarele sinusoidale valoarea frecventei oiscila~iilor este limitata de caracteristica de frecvent.a a amplificarii in bucla tnchisa a cil'c~i tului, precum 'i de ampJitudinea de ie,ire a oscilat-iiJor (slew-rate). Din acest motiv, Ja alegerea circuitului integrat pentru schema generatorului trebuie sa analizam care stnt posibilitii~ile de asigurare a amplificarii la frecventa impusa a oscilaiiilor. Cu amplificatoarele operationale uzuale (~A 741, de exemplu) se poate acoperi f ari probleme banda audio. 0 altl categorie de generaLoare sln11 cele de impulsuri. Impulsurile po\ fi de forme foarte diferite: dreptunghiulare, triunghiulare, dinti de fieristrlu, trenuri de impulsuri etc. Schema cea mai simplii de generator de semnale dreptunghiulare este prezent.a.tl tn figura 21..27, a. Bucla neinversoare este formati din divizorul ~ ... R1/R1 +Ra, prin care se realizeazl rea.ctia pozitivl. La intrarea inversoare reactia n realizeazi prin grupul RC. La. momentul t == 0 {figura 21.27, b), otnd tensiunea Ur de pe capacitorul C este cea mai negativa 'i egala cu -(Wz, cirouitul este basculat, tensiunea de ie,ire fiind + U i· Tensiunea adusi de la ie,ire prin re1.ii;twul tle reac~ie R va. produce, in iutrevalul O-t1, incarcare.a oapacitorului C. ln momentul t1, t.enaiunea de pe iptra-
.
BBACTICA
IM )
ELECTB.Ol!rllSTritui AMA'.toa
.
fiz
2,2/m
u1, Dl:1
b Fig. 21.:n. a) Schema generatorului de semm1Je druptunglmdare (Ct - !3M 11il, D:.1 -Dz~ - U,I V); b) fot•tw• 1111dt:lor.
rea inversoaro ajttnge egahi cu 1.1.·11siunea de Ia intrarea neinvel'sonrc, Ut == ~z, s,i oit-cuitul basculeaza, tensiunea de i~ire fiind - Uz. In inUlrvalul t 1 - t.s, capacitorul C se descarca •i ln momentul t 2, tensiunea de pe intrarea inversoare Ur este egalll cu cea de pe intrarea neinversoare Ut = 'i cirouitul iarll]i basculaaii; la iefire fiind +uz· Acest proces ee t&peti ou o perioadi oe depinde de valo11rea capaoiti~ii C ti a rezistorului R (de tnoircar• a lui C), de coefioientul de reac~ie ~- Pentru ~ = 0,5, rezulta perioada T = ~RC l]i f = 1/2RC. Diodele ~ener limiteazii excu1•sia tensiunii de iefire. Generatorul f 1nio~ioneazi 'i fir4 ac*51te diode, da.r· tensiunt!a de la ietire ia valorile iw:txime de eatura~ie. Acest tip de gener•tor de impulsUJ'i dreptunghiulare este utilizahil pentro frecvente i'ixe, dar pl'in variatiQ. rezistentei lui R se poate ajusta freoventa de repetitie. Se pot obtine perform.ante bune cu circuite uzuale, in banda de frecvente
-rwz
•i
b1t.r~ ai~
iQ, •• 10 000 Hz. Menponam ~i
Qi o exouraie mare a tensiunii de
ie?il~
duce fa Seaderea frelWf!Tlt·e.j rJ~ ValorilP componenlC"lor di11 1Schema prezenlat.ii, cumluc In o frecventA de repetit-ie de f = 1 000 Hz, luct·u.
'i un nivel al tensiunii de ie!jire de circa 10 V vv (virf-vtrf}. Circuilul integrat poat.e fi ~A 741 sau alt tip, iar diodele Zene1· vor fi alei;e dupa niveluJ de ie§ire nece8ar, vor fi imperecheate lji cu coeficient mic de temperature,
deoareoe Uz influent8'zii stabilitatea frecventei. . Variatia tensiunii Ui de pe bornele capaoitol·ului C, din schema din figura 21.27 se apl'f>pie de forma triunghiulara, dar neliiliaritatea este p1·ea mare. Pentru obtinerea unei forme de unda triunghttilari cit mai liniara, lnci.rcarea - descarcarea ca.paoitorului C trebuie sa se f aoi. ou curent constant. Astfel, tchemele generatoarelor de semnale triunghitilare sint concepute fie pe baza tnciirci.rii-descarcarii cu curent constant al unui capacitor conectat intre borna inversoare 'i masii. (reac~ia pozitiva fiind asigurata de un divizor rezistiv), fie pe utilizarea etajului integrator.
859 Fu11o~io11al,
odata cu generarea &elll· nalului dreptunghiular se Qb~ine 'i sem· nalul triungbiular.
In
fiaqra 21.28
prezentiim schema unui gellerator de semnale dreptunghiulare IP triungbiu· J~·e, oare uLilizeaza gtmeratoarele de curent pentl'u lncifcarea-descw~a1·ea capaviLorului C. Aoeatea stnt reaijzate cu Tz 1-D1 fji Tza-D~ tmpreunii cu rau1Loarel1:1 afe1·tmte. Cind sem11nJuJ de ie,il'e ebto puzit.iv, tlioda D 1 se
diodelor Zener este de a stabili nivelul vtrf la vtrf al semnalului dreptunghiular. Dar, la U, mare, C se tncarQi cu curent eonstant tntr-un timp mai mal'e, iar la Uz mic, acest timp esLe mui mic. Prio urmare, frecven\a oscila~iilo1• va depinde, foarte puternic, de valoarea tensiunii Zener. Evi
f...,. Ii:l4~U.C, unde:
I c - curantul . de tncA.rcare-descilroare a lui C [A]; ~ - di'rizorul de reaciie pozitivas U i - tensiunea Zener [V]f C - ca,pacitatea [F]. Trebuie remarcat ca ptio r98lareQ. potentiometrel()]t P, 'i P 1 se pot ob~ne
Fig. 2L2a. Schem~ ~eratorului qe 1:1e1u1;111u d1·epluughiulare ~i triunghiulare (Cl....,,. ~A 7'1, Ta1 -BC tip pnp; Tz 2 - BC tip nJm. p,-D, ;,_ 1 N &V18, DZ&-Da1 - a,1 V),
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR.
360
§i forme do tensiune tn rampa sau
dinti de fierastrau. Cu valorile prezentate in figura 21.28 se obtin oscilatii cu frecventa in jur de 5 kHz. Pentru obtfoerea unor semnale de precizie (cu distorsiuni mici) se folosesc circuitele integratoare conectate ill hucla, cu circuite comparatoare. La 1:1ehemele prezentate mai sus reglajul frecventei se poate face cu dificultati. Vom prezenta schema unui generator cu frecventa variabila, cu reg1area simetriei oscilatii1or §i cu posibilitatea ajus· tih'ii nivelului de·ie§ire. Schema se ha· zeaza pe cwcuitul integrator CI 1-R-C, ]a ie§irea caruia se obtin sen;malele
triunghiulare ( U1), iar ]a intrarea Jui se aplica tensiunea dreptunghiu1arii ( Uz) provenita de la comparatorul CI 2, legat in buclii cu Cl 1 prin poten~io· metrul R 1 (fig. 21.29). Tensiunea dintre borne]e de inLrare a lui Cl 1 este diferen\a dintre tensiunca Zener Uz §i tensiunea U8 reglata cu potentiometrul R 4 • Durala de tnuar· care-descarcare a capacitorului C fiind functie de tensiunea dintre hornele de intrare a lui CI 1, cu R~ vom putea modifica simetria formei de unda. Reglajul simetriei S cu R 2 compenseaza erorile ce pot proveni datorita tensiunii de decalaj (offset) §i a curentului de polarizare a Cl 1• Caluularea simetiiei
.+Y fl "'/flf/nF
u,
R#
/I/kn
Uz•S,IV
-Y
a 4
""
•,.
/J t
Q
t
b Fig. 21.2\1. a) Schema generatorului de unde dreptunghiulare ( U2} t.riunghiulare ( U1 ); b} formele de undll.. Formulde de c:alcul:
u• f = __:_-
u;.. . _1_.. 8 = u, - u, .' u,,_1·= - 2 ui 2Ur.Uo..u RC U 1 •ti, (Ifi - -1)·
~i
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE
361
se face cu relatia da.ta la figura 21.29. mant.e f oarte bune. Familia generat.oaNivelul de ie~ire vtrf la virf ( Uw) al relor de semna.le este mnlt. mai numesemnalului triunghiular este dictat de roasa, dar In cadrul acestei lucrihi nu excursia tensiunii de ie§ire a compara- se pot prezenta ,,tot.i rnembrii fli". torului Cl 2 • Comparatorul basculeaza Amplificatoare limitatoare cind la intrarile sale tensiunile sint egaJe. Cum la intrarea neinversoare Pentru obtinerea unui semnal rle tensiunea depinde de pozitia cursoru- ie§ire care si nu dep8.1jeasca o anumi11i lui lui R1t iar la intrarea inversoare de valoare, pentru a nu produce o supratensiunea UD atabiliti de poten-P.o- tncarcare a celorlalte circuite, sau penmetrul R 2 , nivelul la care se face bascu- tru formarea unor semnale dreptunlarea va depinde de aceste elemente ghiula.re etc. se utilizeaza amplificade reglaj. Cu R1 se regleaza f actorul de toare limitatoare. reac~ie ~' deci lji nivelul tensiunii de Vom prezenta aici numai limitatoaie§ire, iar cu R 1 se regleaza obtinerea rele ca.re au In bucla de reactie diode unui regim stabil al oscilatiilor lji ten- Zener. Daca vom conecta doua diode siunea medie, care axeaza impulsurile Zener In paralel pe rezistenta de reactie triunghiulare (figura 21.29, b) egala cu obtinem schema din figura 21.30. ProUDI~· Frecventa oscilatiilor depinde de cesul de limitare se bazeaza pe 'untarea conatanta de timp RC ti de nivelul rezistentei de reactie R 8 de citre dioda variabil al tensiunii de intra.re ln inte- Zener, amplificarea devenind foe.rte grator. Cu potentiometrul R se poate mica. Daca polaritatea semnalului de regla valoarea frecventei oscilatiilor, intra.re este pozitivl, ier nivelul de Ja un nivel de ieljire lji o sipietrie deja ieljire corespunzltor atinge un nivel stabilite. Frecventa oscila~iilor gene- suficient de mare ca sa deschida dioda rate, In cazul prezentat In figura 2:1.29, Zener Dr.1, (D11 fiind polarizatl direc\ se poate regla de la circa 80 ••• 100 Hz Ud == 0,6 V) - rezistenta, mici a diola to ... 12 kHz. delor vor funta pe /la lji semna.luJ nu Schemele prezentate mai sus stnt va mai fi amplificat, rimtnlnd Ja vacele mai simple, dar prezinti perfor- loa.r ea constant& egall cu -Uz- Ud.
U;,,
Fig. 21.30. Schema de . principiu a amplificatorului . !imitator cu diode Zener.
PBACTlCA EU:CTBONISTULUI .UUTOB
In cazuJ aplicarii unui semnal de polaritate negative, atingerea. nivelului de ie~ire la ( U, U,i) duce la deschiderea diodei Dz2 , care determine sciiclerea amplificarii ~i limitarii nivelului de iel}ire. Prin alegerea corespunztitoare a tensiunilor Zener se poate corecta eventuala diferen~e a celor douii praguri de limitare. Un dezava.ntaj major al acestei scheme este dat de capacitat.ea diodei Zener, de ordinul sutelor de picofara.zi care se afla tn paralel pe R2• Astfel se reduce banda de frecvente (scade amplificarea la tnalte) datorita l}untarii rezisten~ei de reac~ie de catre aceastii capacitate. La nivele mici ale semnaJului de intrare, cele doua diode Zener pot fi tnloouite cu doua diode cu siliciu. 0 aplicatie a acestui fel de circuit este montajul FUZZ prezentat in figura 21.31. Cele doua diode vor limita semnalul siliUSOidal, la ie,ire ob~intndu-se semnale dreptunghiuJare, care con~in foe.rte mlilte armonice. Or, se 'tie cii un sertmal cu multe armonice produce
+ +
INl/11
Fig. 21.31. Schema de prinr.ipiu a montajului FUZZ.
un timbru deosebit. Acest montaj se foloee,te de obicei la instrumentele muzicale eleetronice cu coarde. Cu ajutoruJ poten~iometrului de 50 kn se reglead. de fapt amplificarea etajului, deei fi profunzimea limitarii semnalului. Pe acelal}i principiu sint realizat.e schemele etajului compresor ~i expandor din figura 21.32. 1n cazul etajului
o, .rt q, -J}/-1146 Rs.-IO!tn
a
b
l'i~. 21.32. n) 8diema tlo pritwipiu a elajul11i cu1up1·uf'lor; JJ) schc•mn de pt'ineipiu n rt.ajului
expnndor.
363
compresor se produce o mio,ora.re a devine negativa 'i dioda D 1 conduce. amplificarii prin mic~orarea rezistentei Astfel, etajul devine un !imitator de de reactie (10 kO). La etajul expandor, tensiune controlat de tensiunea UL, diodele D 1, D8 vor ¥Unta rezistenlia iar sernnalul va f i limitat. Pentru alterserie cu intrarea inversoare, de iO kO, nanlia pozitivii lucreazii etajul CI 1 - Di. astf el amplificarea va creljte la vMurile iar pentru alternanta negativa Cl 1-/J 2• semnalului, producindu-se un efect in- Cirouitul Cl3 este un simplu inversor vers limitarii. Citul rezistenielor R 1 /Ra al polarita~ii tensiunii de cont.rol al determina ~i raportul de comprimare, Jimitarii; la ie¥irea Jui se ob~ine - UL respectiv R 8 /Ra raportul de expandare. neoesarA intrarii neinversoare Jui Cl 2• La schemele prezentate mai sus pragul La oonectarea etajului in Jan~ trebuie Jimitarii este de valoare fixa, data de -µnut seam.a de rezistenta mare de ie,ire a limitatorului. Tensiunea de sau ud. ln unele aplicaliii este necesar a se control a pragului de limit.are poate modifica pragul intrlirii tn limitare. ln fi fix8, reglabila manual sau controlata schema din figura 21.33 prin reglarea electronic. tensiunii cu P 1 se obtine un prag de Oomparatoare limitare UL variabiJ. Schema mai prezintii avantajul posibilitatii obt;inerii In domeniul analid.rii amplitudinii unor nivele mici ale pragului de limi- tensiunii difecltelor semnale, un tol tare. Circuitele Cl1 cu D1 'i Cl 2 cu D 2 deoeebit tl au cirouitele comparatoate. stnt doua etaje limitatoare cu diode Comparatoare de tenlliune se pot reacu polarizarea controlati de tensiunea liza cu amplificatoare opera~ionale sau UL reglatii cu P1. La etajul Cl 1-D1 , cu circuite integrate specializate (nucind U,,,, este mai mic ca UL, ie~irea mite oomparatoare). Comparatoarele amplifica.torului este pozitivii ~i D 1 stnt de fapt amplificatoare operatioeste blocata. Astfel, semnalul trece nale cu intrare diferentialii, care pot prin R1 fara a fi influen~at (limitat). func~iona tn bucla desohisil (filrll Daclt Uin este egal cu UL• ie~irea reac~ie). Datoriti aceatei asemaniri, cu
uz
•i
Fig. 21.33. Schema Jimitnt.ornlnl en J.ll'AIJ crmtrn: bil (Cl 1 -CI 9 -Cl 1 -{M 741).
38'
PRACTICA El.ECTRONISTULUI AMATOR
circuitele comparatoare se pot conCP.pe foarte multe scheme ca.re se realizeaza uzual cu amplificatoarele operat.ionale. Dar pentru ob~iner~a unor frnnt.lll'i bune aJe semnalului de ie~ire, comparatoarele au o banda de frecvent.ii mai mare, deci un timp de raspuns mai mic. Astfel, caracteristicile electrice ale comparstoarelor alnt asemaniitoare cu cele ale amplificatoarelor operat.ionale, cu deosebirile urmatoare: timpul de raspuns la semnale mari este mai red.us - adica o viteza de variatie a tensiunii de ie,ire mai mare, posibilitatea alimentarii de la o singura sursa - deci compatibilitatea cu circuitele logice TTL, DTL, ECL, MOS etc. Datorita asemanarii cu a.mplificatoa.rele operationale, simbolul comparatoarelor este acela.,i. Vom prezenta clteva a.plica.W tipice ale comparatoarelor. Principa.la lor aplicatie o reprezinta montajele la. care tensiunea de ie9ire a.re o va.Ioare ridicata aau coborlta, dupa cum nivelul semna.lului de intra.re este mai mic sau mai mare fa.~l de o tensiune de referinta. Asemenea montaje stnt numite detectoare de prag sa.u comparatoare. In figure. 21.3'= amplificatorul operaU14r
°' 0
..
(Im
I/;
---r
"Ur
b
Fig. 21.3~. a) Schema de prineipiu a montajului comparator realizat cu amplificat.or operational In montaj diferential; b) caracte. ristica de transfer.
tional este conectat tn circuit dif erential, Ia int.rarea invel'lmare se aplicA Remna)u} de intrat•e Ui, iar ]a cea ne· inverRoare tensiunea de ref erinia +Ur. At.tt. timp cit ui < Ur In ie~ire U;P$ are 0 valoare pozitiva mare, u,,f• Ctnd Ui ;;:i: Ur, circuitul va. comuta tensiunea de ie~ire (st.are de tranzitie) la o valoare minima Um. Astfel, semna.lele de intra.re cu nivel egal sau mai mare ca tensiunea de referinta stnt detect.ate. Pragul de la care se face eviden\ierea semnalului este stnbilit de valoarea tensiunii de ref erinta. Practic, etajul comparator este asociat cu o lim.itare de tensiune pentru fixa~ rea valorii tensiunilor UM ¥i Um· In cazul clnd peste semna.lul de intra.re este suprapusa o tensiune de zgomot, Uz, Ia pragul de tranzitie a.pare o stare de nedeterm.inare, care se poate elimina prin introducerea unui hUiterezis ln cal'acteristica de transfer. Realizarea histerezisului se face prin introducerea reactiei pozitive. Cu aceste precizari, schema de principiu genera.la a comparatorului arata ca in figura 21.35. Tensiunea de histerezis UB fi tensiunea de prag U; slnt date de formulele din figura 21.35b. Limitarea se poate face cu diode polarizate cu tensiuni corespunzatoare, cu diode Zener sau prin proiectarea adecvatii a circuitelor monolitice. Trebuie sa mentionam ca existenta histerezisului este o important& sursa de erori, mai ales in cazul generatoarelor de semnale triunghiulare ti dreptunghiulare.
+
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE
365
11,e;r U,41
u; Um
U;n
-----~
b
. C.Q'e.reuC"/te /JIZllivtJ
a
"'"fir
Fi!?. 21.35. a) Schema de principiu generala a romparatornlui; b) caracteristica de transfer cu histerezis. Formule de calcul: H-
Rs (UM - Um) Ra+ Rr
,
UH
U -
Ur= - 2--
Montajul din figura 21.36 se poate utiliza la indicarea stiirii tensiunii unei surse de alimentare, tn particular al stiirii hateriei auto. La intrarea neinversoare a montajului diferential cu ~A 741 se aplica tensiunea de referinta, furnizata de dioda. Zener de 5,6 V. La intrarea inversoare se aplica tensiunea culeasa de pe curwrul potentiometrului P 1, care este proportionala cu te.nsiunea. bat.eriei (sursei} de alimen· +V(T4V} IUDka
R1uu-111kli • Ill
61Q
.a.
iED Ill
Yenle-normol
G2Q a
·Y{llY} Fi~.
2t.3r..
~l'hrnrn
mnntajnlui indicator a
tensiUDii bateriei auto.
Rs
+ R I+ R r
• Ur.
tare. Aceasta tensiune se ,,compara" cu tensiunea de referinta. Cind hateria (sursa.) a.re tensiunea nominalfj. corecta (la hateriile auto tn jur de 14 V), se regleaza P 1 a.stfel ca la ie~irea. din Cl (pinul 6) tensiunea sa fie negativa (cazul Ui >Ur, deci Uie, = Um)· 1n aceastli situatie, LED-ul verde se va aprinde, deci indicatia va fi: NORMAL. Cind tensiunea bateriei scade, se ajunge ca tensiunea de pe cursorul Jui P 1 sa fie egaUi cu cea de pe diodn Zener 'i circuitul comutii (starP.tt de tra.nzitie) ie~irea la o tensiune pozitivi"i (cazul Ui < U,., deci Uie• = U,u). Acum, LED-ul verde se sLinge ~i i;e aprinde eel ro~u, averti:r.tnd sdidC'ren tensiunii ha.teriei sub nlloarea reglati'i cu P 1 • Et.ajele comparat.oare i:ie pot realiza alit in configuratia iuversoare, cit ~i in cea neinversoare. La mont ajcle rompa.ru.toa.re inversoare t.ensiunea. de l'e·
f erinta se aplicl la intrarea ( +) a Cl, iar la cele neinversoare, tensiunea de rP.ferinta se aplicl intrarii inversoare (- ). Pe baza ac~stei constatiiri se poate realiza un montaj, care si pun.ii tn evidenta semnale al ciiror nivel este cuprins intre doua valori cunos~mte. Un asemenea montaj se nume,te comparator cu fereastra. In figura 21.37 este prezentata schema de principiu 'i caracteristica de transfer a unui comparator cu f ereastra. Cirouitele integrate sint comparatoare de tip ~M 339. Cu potentiometrul P 1 se stabile~te tensiunea de ref.Qr.W,~a Ur,, care se aplica circuitului neinversor, cu P 2 se regleaza tensiunea de referinta Ur, > > Ur,. Sem.nalul de intra.re Vi se aplica prin rezistorul de 1 k{l celor doua intrari. Tranzistoarele de ie~ire ale comparatoarelor fiind cu colectorul !n gol stn'b a.limentate. prin rezistorul de 10°kO, iar semna.lul se a.plica tranzistorului Tz, care poate fi orioe tip npn de 800 mW. ln colectorul tranzistorului · se oonecteazl tntre bornele a-.b fie un bee L de 12 V/3 W, fie un releu R de 12 V eu rezisten~a bobinei mai mare de 100 .Q. Dael < Ur,, tensiunea Un Pste · practic egala cu
u,
zero, cind Ui ;;;r. Ur. tensiunea UB va cr~'te la o valoare pozitiva. Clnd < Ur,, UB este la 0 valoare pozitiva, ti la Vi ~ fl,., Un tinde la zero. Astfel, tn intervalul ( U,. - U,.,) baza tranzistorului este pozitiva ~i la.mpa L (sau releul R) vor fi activate. Cu P 1 'i P 8 se poate regla intervalul Oi donupµul de tensiuni pe care dorim si le sefa~am (sau evidentiem). Montajul se aJimenteaza de la o singurli. sursa de 12 V.
ui
(li?eu~~
de temporizare
Pentru reaJizarea unor temporizi\ri, necesare In dif eritele aplicatii, i;;-au realizat circuite integrate numitP. circuite de temporizare. Circuitul de temporizare eel mai rasp1ndit este tipul 555. Acest circuit este produs de l.P.R.S.Baneasa, in mai multe variant.e: ~E 555 E ~E 555 M - capsula de plastie en 14.terminale; ~E 555 H, ~E 55511H - ca.psula metalica cu 8 te:rminale l}i ~E 555 N, ~E 555 MN - minicapimlii de plastic cu 8 terminale. Schema. bloc a circuitului este Pl't'".' zentati 1n figura 21.38. El prezintii un -circuit basculant bistabil tip R-S. La intrarea R se aplica semnalele de
,
-----..~-.~---4~#RV .
. . . ...";-- ;
~
. I{
~C/6-z 'I .
l
a
Fig. 21.37. Schcm11 r.omparatoruhti en fereast.rli; b) r..araf·teristicn de trnni;;fer.
I
,----..------·-------... _____., I
CBB R-3
'
I I I I
·r
-11Jr>--6.3
JI
,
fJ£556 I
-~-----~---------~ Fig. 21.38. Schema bloc a circuitului de tempo:r~zare ~E 555 (1 - masa, 2 - declani;;are, 3 - ie,ire, 4 - aducere la zero, 5 control, 6 - prag, 7 - ~escilrcare, 8 - alimeqtjlfe (+Vee)· Notil: tttinicap1S\da cu 8 terminal!!)·
la qomparatorul (comp 1.), la intrarea S c~le p~oveqite de ia comparator~ (coml) 2). La intrarea r se aplicii semnaluJ ~e aducere Ja zero a. bistabilului. L~ ie§irea; Qse afla con~ctate: amplifiQator~1l imrenor de ie'iire lji baza tran7!istoruh~i care descarca capacitorul din montajul exterior. Tensiunile de ref erintli ale oelor doua oomparatoare, datorita divizorului format din oele t.rei rezisten~e de 5 kO, stnt: +o,66 V cc pentru (comp 1) Ii~ +o,33 V 00 Bentru (o~m.p 2). Sero.nrdele de if:\'iif~ 4e pe ter~iTil\l~le ,3 !Ji !J (qflSCJI'Q!M'e) qepjnd d~ at~il~ pe care le au Qlfpu\~µl :pascula.Ilt. Vom utHfa~ µot~tia ~ Pta~tru starea cu semnal de nivel ridicat l}i 0 pentru st&rea cu nivel sdizut (aproape cle fOt.f'ntinlul rnr-u11ei). Cind: ' 1.) S = 1, R = 0 !Ji r = 0, Q = 0, In il'~ire (::l) 11t.arPn 1, tr1mzi11tnrul de desciirco.re Tzu este blocat.
ii 2) S = 0, R == i !Ji r -=· O, Q = 1, la ie1Jire (3) stal'ea 0, t.ranzistor1il Tz15 estf! saturat. 3) lndiferent de Rtarile Jui R 9i1sau S cincl r = 1, Q = 0, deci ie~irea este 1 ~i Tz95 ~locat. ,flealizarea starii r = 0 se face f~e prin lasare~ tn a,~r a terminalu~ui
,, f~e prin aplicarea la acest terminal a, unei tensiuni mai mnri d~ 1 V. St~rea r .. -~e ohtine prin conectarea terminalului 4 Ja rnasa (0 V). Realizarea starilor pentru intrarµ~ R ~i S se face prin niYele1e sernnalf'lor ce se aplica la intriiril~ c~l9!' doua comparatoare: pra.g (terminalul fj) (fi declan,a:r.e (t.erminalul .2). C911st.aL~m ca cele doql comparat.oare s\nt asemiinatpr polarizate ~i cnmandate c& 1~
1
comparatprul de. t'e.:re&stra, llnali~at a"Qtflripr. Terrninah~l 6 de lntrar~ a (comp 1), d.e. +O,q6 Vee• !le .mai nQmette. prag sus (l?S}, iar eel rle. intrare +o.a::l V r.e) s~ mai nume,te prag jo.v (PJ). Clod nivellll ~~¥1nal11lui a.plicat. la tPrn1inalul 6 este: · (2) a cffQ'.\P.~~torull1i 1 (de
+ Q,6f) Vee -> R =
<
UinPS
UinPS ->
R
>
+0.66 Yee
= 1,
->
0
->
Q= i
iar la terniiIJalul 2:
VinP.J <
+Q,~3 Vee
-+
.... s=1-+Q=O
>
+0,33 Vee
S = 0 Daca unim terminalPlf' 6 ~i '1 (prag sus ~i clescarcare) ~i coneotam un capacitor C tntre acestea ~i masii, care se poat.e lncarca de la. Ver. print.r-un rezistor R, ob~inem ~ontajul U1nP.J
-+
+
l'88
PRACTJCA ELECTBONISTULUI AMATOB
.,.,.. ), B.,y
I ~;, I I
~~
I I
I
4T',J
11'
'"""'
z ? • pE556H G 3 1
(.'
6"
(~F)
llnF
I
iz:c- .
14:1 .J ~fl681";----
14:
r(.
--
ii' . :.bT
T•f/llf
]
f
. •t
rt
Fig. 21.39. a) Circuitul tensiunilor.
~E
555 tn montaj monostabil; h) diagramao
monostabil (figura 21.39). Dupa conectarea alimentarii, starea stabilii a cireuitelor este: Q = 1, Uw, = 0 ~i Tz 25 saturat tunteaza capacitorul C Ja bornele caruia tensiunea U0 este practic zero. Aceastii stare se pastreaza attta timp cit la intrare UinPJ > > +o,aa V 00 (ad.ioii S = 0). Clnd tensiunea de intrare scade (frontuJ negativ al semnaluJui) Ia 0,33 V 00, comparatorul 2 basculeaza lji produce S = 1, Q= 0, U,., = 1 ti Tz. blocat, C tnce.pe sa se 1ncarce prin R de Ia + Vco· Cind U0 ajunge la pragul +0,66 V00, comparatorul 1 basculeazl ti la ie9irPa Jui apare R = 1, Q == 1, uiel = 0, Tz 25 saturat ~i descarca rapid capacitorul C. Adicii se ravine la starea stabila ini~iala. Perioada T depinde de vaJorile eiementelor R 9i C, T= 1,1RC; cu valorile din schema se ohiine T = 1 secunda. Rezistenia R nu poate fi ol'iclt de mare, se recomandii valori sub 10 ... 15 M!l. De asemenea, valoarea minima a acestei rezistenie nu trabnie sa fie sub 1k n, pentru a pro-
teja tranzistorul de descarcare. Valoarea maxima a capacita~ii este limitatii de marimea curentului d~ fuga a capacitorului. Acest curent nu trebuie sa depa9eascii 0,1 f.IA. Valoarea minima a capacita~ii este dictate de capacitatea de intrare a circuitului integrat, se recomandl 100 pF. Tintnd seama de aceste precizlri, dul'ata impulsului de ietire - temporizarea - poate fi cuprinsa 1ntre ctteva microsecunde ti clteva sute de secunde. Trebuie remarcata indepeadenta duratei de temporizare de valoarea tensiunii de alimentare. Aceasta ae datoreazl realizarii tensiunii de referintl prop911ionalii cu tensiunea de alimentare ( +0,66 V00). Rezisten~a de saroini R, se poate conecta 1ntre terminalul 3 ~i mad. sau lntre terminalul a ~i Vcc· Terminalul ~ poate fi 1n a.er sau legat la + V1111• 0 aHa aplicat.ie de baza este oscilatorul de relazare sau circuitul basculant a.stabil (figura 21.40). Int.rarile compal'llloarelor (terminalele B ti 6) sint
+
369
CIBCUITE INTEGRATE LINIARB 'r----------.-~--.--a~~
IL
n
811
. (II~
'!'•~.a I
4
1,.,__ _.
I I
Ra
4-0.•-..• _ _, 3 p!S5SN
{39/rn}
I
•
4:
----77\--7-
---{---~¥-----
--lf----+'----1!---t-'--------·f I I
I
I .
~o
I L--e-~..---------1
l,
I I
t,1
t
T
a Fig. 21.40. Cireuitul ~E 555 tn montaj astabil; b) diagrama tensiunilor.
conectate la bornele capacitorului C, care se poate tncarca de Ja V• prin rezistoarele RA 9i R 8 • In perioada de timp t 1, cind C se incarca prin RA+RB, semnalul de ie§ire are nivel 1. Cind tensiunea de pe capacitor este egali cu tensiunea. de prag U 0 - +0,66 Vcci circuitul basculeaza, nivelul semnalului de ie9ire scade la 0 lji tncepe descarcarea lui C prin RB 'i Tz26 - saturat la masa. Dupa timpul t 2 , U0 scade la valoarea de prag a comparatorului 2, U0 ==- +0,33 V co ti cirouitul basculeaza din nou - procesul repeUndu-se. Durata de 1ncarcare este data de formula: t 1 = 0,67(RA RB)C, iar timpul de descarcare: t 1 =0,67 R8 C. Frecventa de repeti~ie a impulsurilor dreptunghiulare de la ie§ire este data de relatia: f- i/T == i,43/(RA 2RB) C. Frecventa nu depinde de tensiunea de alimentare; astfel se ob\ine o buna stabilitate a ei. Factorul de umplere al tensiunii dreptunghiulare de ie§ire este
+
+
+
raportul t 1/T, care depinde de elementele RA, R 8 ~i C. Nu se recomanda generarea de semnale simetrice, caz tn care RA = 0, deoarece curentul prea mare care ar trece prin Tz 26 1-ar distruge. Cu ~E 555 se pot obtine oscilaW cu frecventa de 500 ... 800 kHz. Frecvenia oscilatiilor in cazul valorilor prezentate in figura 21.40 este de 1000 Hz. Starea semnalului de ie~ire a circuitului [3E 555, in montaj monostahil, pe durata stiirilor de incarcare-descarcare a capacitorului C nu poat.e fi comantriggerat). Pe baza acestei propriet.iit,i, cu ~E 555 se pot realiza montaje divizoare de frecven~a cu un factor de diviza1·e de ctteva zeci. Cunoscind f recventa de intrare, careia. ii corespuncle perioada. T;n' ~i factorul de
~--.1--
--------Of'/~ .
qT/ra
~;
.,,, .
. k.P . IQPJfl . . ...
·;
-
.:-.: £:~:~;-·~.....~. --.....
~-.....·.~,.:.:. . .~. .o::. . .-.....-".Q; Fig. 21.41. a) Divizor da ll'recvent!l. cu tensiunilor.
rm 555, n = 110;
In figura 21.41 prez~n~iirµ scl\ema unui divizor de fr~cventa cu n = 10 (decadic). Frecventa de intrare es~e 1 kHz, iar ·cea de ieJllire 100 Hz. La punere.a la punct a circuitvlui, valoarea rezistorului de 9,1 kQ se va alege prin tatonari succesive. Pentru temporizari cu ~urate foarte mari, constanta de timp RC trebuie l'li\ fie ~i ea foarte mare. Rezistoarele de calitate ~i l'lt.abile cu valori peste 10 MU sint scumpe, se procura greu. Capaeit.oarele eJecbrolitice de valori mari aU. cmellti de fuga mari, deci nu
b) diagrama
se pot utiliza. 0 solut.ie. care oferii rezultate f'oarte bune este utilizarea multipl~9~.tqarelor electl'Qnice de 9apacitate. Acestea stnt realizate cu amplificatQ~re opera.tionale cu c~renH de decalaj (offset) ~i de po~arizar~ pit mai 1'1;ici. Aseme.p.ea circuite sint ~ipµr~le ~~ 108 A, ~M 308 A, ~M 208 A ewe au curenW de offset max\rµ ~n1.re 0,2 ... 1 P-A:· In figµra 2!.42 pre~~n1>a~ un montaj de te111porizare mono~taqil, la care capacitorul C, est~ for.w~t ~in etajul lllµltiplicator cle capacitat~ cu [3M 108 A. Cap:;tcit~tEla IDl.lltiplicata
,.__....,.._ _ _.,__ _ _-o,.llV
R
111"4
,,. 8 fl
J
s 2
i1ef
J';l/fd
temporizat~1·ului
-DT=l,l·H·l'ech
1011F
121'
Fig. 21.42. Schema de eapacit.ale.
lg
p&S55N 1
C·
,
y-. -:
de lnngli·duratll, cu mnlt.iplicator ·
PllPVRE OOJ9!ATE LINIARE
...... ·_ .
au
i!H
.::.
ochivalenta Cech= CR1/R2, adica cu semnalul de la intrarea Y a osciloR 1 =1MO,' R 2 = 10 KO t:ii C=4,7 µF ~c~pulaj. ~rat~ TLV (tensiunea liniar rP.zultii Cech = 100 C = 470 µF, adicii vs,fiabUll ~~te stabilitii de co~stanta o multip~ic~re rle. 100 or.i. T~mpori fl~ t~:p .8C, R fiUid fol'ms,ta ~in f OzarP.n CRl'P. SP. ohiinP. dupi\ declan- ten.tiqipe~nll P-regla,j frecvenia,, ~ru.-C snre (st.Art.) rst.f' ch~ T = 85 minute. este capacltor~l select.at de comutatoDarfi in mnntajele prezentate vom rul K - gama de frecvenla. Cele tfei inlorui rPzi~tnrul fi~ ~iµ ~~:pt~l ~C cu game d~fl'ecnnlii slnt: 1 llz-100 Hz; un potentfonuitru, vom pµt.ea efectua 100 Hz-10 kHz;-10 klb-1 MHz, iar reglajul tempQrizii.rii sal1 a frecveniei nivelul semnalului de ielJire este Vce/3. oscilat.iilor. Qe asemenea cit ajntorul Am prezentat mai sue citeva aplicaunui comutaWr vom putea schimba iii de bazB. ale circuitului de temporivaloarea c~pacita~ii, ob~inind diferite zare. acestea fiind mica parte din game ale tem:porizarii sau a frecveniei multitudinea d~ · posibi1it~li de ut.iJioscilaiiilor. Un exemplu este schema zare ale. acestuiR. · · generatorului de tenshu1e liniar variahila (iln din'i de f erastrau) prezentat Cil'Clnite radio tn figura 21.43. Ac est montaj se poate Circuitele integrat.e, limara, destif-Olosi ca baza. de ti mp declan~ata pentru nate sii realizeze func~iile de: ampliosciloscoape. La terminalul (2) ,,deficare, amplificare-Jimit.are, osci1atoare, clan~are" se aplica impulsurile negative schimbare a frecventei (mixere), modusep'arate de dioda D tn urma diferenlare-demoduJare etc. in domeninl de tierii semnalului dreptunghiular ce pro~·ine dupa formare, din semnalul anali- fl'ecvente t.ipic radiorlifuzinnii in ~ame]e zat de amplificatorul Y. Astfel, baza UL, l.il\·l, US ~i l_1lTS, Re numei;r pe de timp va fi declan~ata sincron cu scurt: circui te rarlio.
o
1-1.;y
•
Fig. 21.43. Schema gen<'rnlornlui do lcmsiunr. Jini1u· vnrii\bila-bq11t de timp pentru o.11ci10.c;cop.
3'11
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Pentru realizarea funciiei de selectivitate, amplificareaseface numai lntr-o anumita banda de frecvenie. Prin urmare, rezistentele de sarcina ale etajelor de amplifical'e stnt circuite oscilante sau filtre de bandii mecanice, cu cua~ sau ceramice. fn circuitele radio tranzistoarele trebuie d fie cu factor de amplificare mare, cu capacitate de reactie colectorbaza mica, zgomot redus 'i frecvenia de tranziiie ridicata. Realizarea unei amplificari mari la un etaj cu un tranzistor este limitata de pericolul aparitiei oscilatiilor parazite care se pot amorsa prin capacitatea de reaciie. Astfel, pentru circuitele radio, s-a adoptat configuratia de baza etajul dif erential. La acest etaj se po ate aplica semnalul de intrare bazei unui tranzistor, iar sarcina sa fie conectata in colectorul celuilalt tranzistor, eliminind pericolul oscilatiilor parazite. Primele f amilii de circuite radio, au f ost amplificatoare dif erentiale ~i circuitele de polarizare aferente realizate monolitic. Un exemplu tipic este circuitul CA 3005 realizat de firma RCA, MA 3005-TESLA (figura 21.44). Cu asemenea schema se pot realiza toate configuratiile tipice ale circuitelor de radiofrecventa.: montaj diferential, montaje colector comun-bazii. comuna, emitor comun-baza co mun a; apoi montaje oscilatoare-schimbiitoare de frecYenta, modulatoare echilibrate, democlulatoare. Un circuit asemlinator cu circuitele radio specializate este fiA 3054 I.P.R.S. Baneasa. Este coustituit din doua nmplificatoare dif erentiale fara dt•cui\le de polarizare. Trnnzistoarele npn sinL astfel realizate tnd~ permit. ut.ilizarea ci1•cuitului pina ill jul'lil frec\·en~i:.:i
de 60 .MH.i.
11
10
r, -----.nt·
120--c::::i---, 30----..._-~
2,8
in.
5Pll
o,
9!
1/tn.
2.2
Ira
(J'uoslruf)
Fig. 21.4~. Schema de principiu a circuitului CA 3005.
Procurarea unor circuite radio specializate mai simple prod use de firme straine este o problemii pentru constructorul amator. Din acest motiv, cumulat cu performantele pe care ni le ofera circuitul ~A 3054 vom prezenta montaje realizate cu acesta (fig. 21.45).
r- l -
7
-- -- ___
14
1.1
.r
L-3
g
-.----·f--;;
8 ,..
1
... · -- __ j 12
Fig. 21.45. Schema de principiu a circuit11lui ~ 30€i~
3'23
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE
Pentru funciionarea corecta a circuitului ~A 3054 trebuie realizatii polarizarea cortIBpunzatoare a tranzistoarelor din etajele respective. ln montajele radio se prefera utilizarea unei singure surse de alimentare. Astf el, substratul - terminalul 5 - se conecteazi tmpreuna cu polul negativ al sursei de alimentare la masii. Pentru polarizarea celor \rei tranY.istoare dintr-un etaj diferen~ial din ~A 3054, ae poate folosi circuitul din figura 21.46. Polarizarea hazelor tranzistoarelor T 1 - T 8 {sau T 6 -T8 ) este asigurata de divizorul de tensiune la bornele (6) l}i (c) format din: rezistorul Rs, dioda D,, trei diode D 1 ••• Da (sau o dioda tip DRD3) l}i rezistorul R 1• Tensiunea U1 de polarizare al hazelor este U1 = + V - 2,8 - 0,1 • ·lD;sealegeJD = 0,75·Jc. Tensiunea de polarizare a bazei tranzistorului T3 (sau T4 ) se face de la borna (d) a divizorului de polarizare. Dacii. bornele (-e) ti (f) ae leagl lmpreunl, valorile
.,
ti
!Fig. 2Vi6. Variantil pentru polarizarea circuitului JiA 8Q5i.
tensiunilor de polarizare scad cu caderea de tensiune: R 2 (0, 15 I e>· Aceasta varianta de cil'cuiL asii?m·ii polarizarea corespunzatoare a circuitului pentru tensiuni de alimentare (+ V) mici ptnii. la +7,5 V. Pentru circuitul diferential al doilea, din ~A 3054 se realizeaza un alt dh·i?.or de polarizare asemanator. Montaju.l amplificatOI'. Semnalul se aplicii tntre cele doua haze ale tranzistoarelor T1 ti T2• Sarcina este conectatii intre colectorul Jui Ts l}i T1• Din punct de vedere alternativ baza tranzistorului T2, prin capacitorul de 10 nF (terminalul 2) l}i colectorul cotespunzator acestuia (terminalul 1) stnt legate la masii. Amplificarea etajului depinde de panta gm a tranzistoarelor 9i de impedania de sarcina. Dar panta gm este functie de curentul de colector, care tn asemenea etaje se recomanda a fi tntre 1 ... 5 mA. Impedanta de sarcini este egalii cu rezistenia echivalenta la rezonania a circui tului oscilant Z 0 = =La/Car= c.>,,L/l = Q/6>0C11 unde L 8 l}i C 1 stnt elementele circuitului osciJant din colector. Circuitul oscilant de intrare L 1C1 este acordat pe frecvenia de lucru f 0• Polarizarea tranzistoare1or se. face cu circuitul prezentat mai sus. ln figura 21.47,b se prezinta circuitul de curent alternativ unde se pun tn evidenia punctele ,.calde" l}i ,.reci" ale montajului. Daca semnalul se aplica pe baza tranzistorului T 4 conectat EC, iar circuitul de sarcina se afla tn colectorul lui T1 conectat BC, (haze este la ma!lli prin iO nF) se ob~ine etajul amplificator de radiofrecvenia (RF)
+
IV
+Ye
fl /J.A 3115"4
a
£. '(I""
1
h(t,e,
--
1
21tVl2 ~
b
Fig. 21.47. a) Schema de principiu a amplffioeto1'11l11f dfferential de RF; b) circuitul de curent alternativ.
eascod tn montaj emitor comun-baza oomuttil (fjgura 21.48). Pentru simp1ifioflt"ea grafica a schemei, tn figura 21.48 nu s-a desenat circuitul de poJarizare, ci numai punotele de conectA.re ia aceste.. Circuitele osoilante de intrare, L 1, C1 , ~i eel de sarcinli, L 2C2 , shtt acordate pe frecventa de lucru / 0 • Aplictnd la baza tranzistorului T 8 (tetminalul 9) o tensiune pmfitiva i'eglabilli se poate controla ainplificarea mtintajului. Prin urmare, la e.cest terminal se poate aduce tensiunea de reglaj automat al amplificarii (RAA). Schema de principiu a amplificatorului oascod, montaj colector comun - baza comunii est.o duta in figura 21.49. Semnalul se nplioA hazei tranziR-tomlui T 1, enre este tn montaj co-
'i
lector comun (CC), iar cirouitul de saroina de iel}ire se afla tn colectorul Jui T1 , care este conectat cu baza la masii (BC). ~i in acest caz se prezintii numai punctele de la divizorul de polarizare. Circuitele oscilante deriva~ie de Ia intrare ~i din colecto.rul Jui T 1 sint acordate pe frecven~a de Jucru. Amplificarea de tensiune, care se ob~ine asemenea etaje, cu ~A 3054, la freoventa de 30 :MHz, este de 1020 ori (20 ••• 26 dB). Pentru realizarea unor amplificari mai mari se conec· teaza ln Ian~ doua sau mai multe etaje ampJii"icatoare. Nu vom trata aici problemele legate de selectivitatea 'i banda de frecvente a ampJificatoa1•elor, care stnt trAtate tn mei multe ciirli.
3'J5
:Gies I
.
c
b I!Onf
//Jnf! I
ffi:~L'5
£.
+Jlc
fo
I
~.~:
I
ltJnf'
m-1,
ti ~ /JA 3fJS4
L,
I
a
b
Fig. 21.(18. a) Schema de principiu a amplificatorului de BF cascod, emitor comun-bazll comunil; b) circuitul de curent alternativ.
~ef
r-I
f!J 'In
fo
/.1
I
I
fJ
I
rtf
12
11.1
13
f
L._
ti
I
r. I
---
,,.
----
5
/(}()
lfln
lllnf
n
~ pA3fJ54.
3J: I
I
!Unr.
'2
f
b
Schl\ma
316
PRACTICA ELECTRONISTULm AMATOR
Montnj 11.l .i:r.!Limbiitor dr. frmwz(tl ~i o.'lrilator. Pent.r·u realizarca principalei fonct-ii a receptorului superheterodinli: schimharea frecventei, tn circuit.Pie inl.Pqrat.e radio slnL prPYi'izul.P. et.njP de Amest.ec ~i oscih\toare locale. La circuitele radio mai simplP, cum ar l'i CA 3005 sau [3.A 3054, un tranzistor din montajul dif erentiaJ este dest.inat. pent.ru etfljul oscilator local, pernehea acestuia impreuna cu tranzi!:1torul din emitere formind etajul de amestec. ln figura 21.50 prezentiim schema de principiu a etajului schimbator de frecven~a cu [3A 3054. Tranzistorul T 2 lmpreuna cu circuitul oscilant L 2C 2 §i bohina de cupJaj Le formeazii un etaj oscilator cu reaciie colector baza (tip Meissner), care este acordat pe frecven~a fh· Semnalul de receptie cu frecvenia / 8 se aplicii pe baza lui T3 , astfel curentul prin T 1 va fi controJat de semnalul de receptie ti de eel al oscilatorului. ln colectorul lira
t-U .6.
llJnF
i~ I
I J.. I
I
I .
p
"2JJAIOS"I Fig. 21.50. Schema de principiu a etajului de amestec ~ a oscilatorului local.
Jui T 1 (tfwminalul 14) exist.ii. filt.rul de hnmlii (TrFI) acordat pe f1·1'<'Vl'ntn j nt.e1•mediara fi = f1L - fa· Semnalul selectat de acest. fill ru sP nplica amplificatorului cle frccventii intermeuiru•11 (AFI). Regimul de curent. continuu este asigurat de circuitul de polarizare prin punctele corespunzatoare. La circuitele radio de complexitate medie, TBA 570 (I.P.R.S.) osciJatorul local esLe format dintr-un etaj diferential cu generator de curent. Iar la circuitele de mare complexitate TDA 1046 (l.P.R.S.), etajul oscilator este prevazut 11i cu controlul automa.t al nivelului oscilatiilor. Etajele de amestec stnt §i ele mai complicate. La TBA 570 etajul de amestec este de tipul multiplicativ, semnalul de reeeptie §i eel al oscilatorului local controleazii curentul prin tranzistorul ( T9 ) din emitoarele unui etaj diferen~ial ( T7 'i T8 ). La TDA 1046 - etajul de amestec este format din etaje dublu diferen~iale cu generatoare de curen~ aferente. De fapt, cu aceste constatiri am dorit ai subliniem crefterea complexiti~ii etajelor pe miisuri ce performan~ele circuitului sint mai ridicate. Vom prezenta ctteva circuite radio mai complexe f iira a comenta schemele electriee ale acestora, ci numai schema bloc din care se desprind toate functiile. De asemenea, circuitele radio vor fi incluse ln scheme electrice f unc~ionale, care pot fi un exemplu de aplica~ie, dar ti o provocare la realizarea de alte noi scheme de catre cei interesa\i. Prin proiectare, circuitele radio complexe eon~in etaje care realizeaza fie
CIRCUITE INTEGRATE LINIARE
f'unciiile inLregului receptor fie numai o parte dintre acesLea. Astfel, TBA 570 §i TDA 1046 sint radioreceptoare MA, TA.A 661 esLe amp1ificator limitator §i demodulator M.F', (3M 3189 este un circuit complex Fl-MF cu multe funciii etc. In figura 21.51 prezeutii.m schema de principiu a unui receptor MA pe unde medii realizat cu circuiLul inLegrat TBA 570 A. Deoarece realizarea practica a c~blajului imprimat
3'7'7
prezinta unele dificultiit.i, prezentiim §i circuitul imprimat al receptorului (fig. 21.52). Circuitul de intrare esle acordat cu capacitorul variabil Cupe frecventa de recepiie f,. Prin bobina de cupJaj L 2 ~i 47 nF semnalul de receptie priu terminalul 2 ajunge la mixer (haza Jui T'J). Schema oscilatorului cuprinde circuitul oscilant L 3 §i C" ~i JH-tderul de 420 pF. Prin bobina L 4 - terminalul 4 - colectorul lui T1 esLe cuplat cu circuitul OHcilant ~i se ob~.in oscila\.ii
-.
~
,<-
I'. .,. . litF·
4
llnF
Fig. 21.51. a) Schema electrit a a receptorul111 pe Cl\I cu TBA a;n A. Ln;ta de mat.eriale: R 1 = 15 k.Q, Ra= 680 !l, Ra= 5,6 k!l, Ri = 47 .Q, 'n6 = 27 kO, R 6 = aa k!l,R,= 330 !l, R 8 = 3,3 kO, R, ... 330 0, R 1e = 3,3 k!l, Ru """ 100 kO, R 13 = 68 k!l, R 13 = pot. 47 k!l, Ru= 10 kO, R 111 =- 2,7 k!l, R 1 ~ = 3,3 k!l, R 1, =- 270 0, R 18 = semirrg. 470 !l, R 10 = = 120 il, Rio= TH 130 !l, R 21 = 15 U, lln = 68 .0, 1'1 = AC 181, Tz - AC 180, D - 1 N (1001, C1 = 2 ... 20 pF, C~-= 47 11F, Ca= 0,1 µF, C, = 420 pF, C5 = :l ... 20 pF, C0 = 22 pF, C1 = 47 µF/'10 V, C8 = 10 [LF/25 V, C1 = 10 µF/25 V, l'10 = :!,2 uF, Cu= 150 pF, Cu= 1,5 nF, Cu= o,:.n rd·', Cu= 10 nF, .Cu= U,1 µF, CH= 0,1 µF, Cn=l OOOµF/16V, C18 = :!:.! uF, C: 1 ~ = 1 uF, C20 = ·t:l pF, C~ 1 =I nF, C~i = 1:? pF, C38 = 1 nF, Cu - 12 pF, Cai-. 1 uF, C:• - 1 000 µF/ll)V, Cn.,. I or.in 11F/lti V, C 21
=
U,'.:!2 tiF.
pe frecveu~a de acord. De pe p1•iza practicata pe bobina L 3 - semnalul oscilatol'ului este, pl'itt ttwminalul 3, transferat mixerului (emitorul Jui Tl,). Divizoru) 5,6 k fl ~j 680 !! Sf.' ajusleuzii. ai;tfel, hwit }Je terminalul 3 nindul o:mila.Wlor sii fie tfo circa 40 mV. Sw•cina ctajului schimbat.01· tie l're1;vB11~a (mixer) este un fillru t.1-eco buml~ acoi·dat pe f.i = 455 kHz. FiJtrul tie banda ei;tc alciituiL diu t1·t~i am;amblUl'i FI tip A (J'o~u) lji unuJ ti{J B (ro11ugalben), cuplate inh·e ele cu 12 pF. Dupa filtru, semualul dfl Fl ~e apli•·n prin terminalul Fi mnplificatul'u!ui .-\.Fl. Uupu amplifkare. senmaluJ nt l"i detectat de jonc~iuuea colector bazii a Ll'a nzistorului T 22 legat ca diode. Dupa detec\ie~ priu te1•minalul J -- g1•up de filtruj - cursorul potentiometrului (47 kU - log) semnalul de audiofrecventii sc aplica preamplificato1•ttlui de audiofrecventa (PAF), prin terminalul 1'2, apoi etajului de ie~ire. De la te1·minalul 11 semnalul de audiofrecven~ii se aplica etajului de putel'e, apoi t Lermina!, uu un capacitor de valoare suficient de ma1·e (47 µ.F) se t'Utreaza cou~ponenta de audiofrecven· ta. Acest grup produce lji inth'zjerea R.Al\. Componenta de tensiWle continua amplificata de tranzh1tol'ul T 28 (amplifioatorul RAA) este proportionali.l cu nh-elul semnalului de receptie ~i s~ uplica bazelm· T10 ~i T 14 , deri mi.xeruiui !;ii etajului AFI. Amplit'icareu lan\ului de audiofrecventa e:ste
contn1Jata de buula de reaet.ie negativa gJobala, realiznta de circuitul dintre tm•minalul 13 ~i ie~irea etajului final. Bobirwle L 1--L 2 sint. realizate di11t.r-u11 u11i;ambl11 Fr t.ip ll (rn!-)11galben). BohiuPle 1. 3 ~i L.1 ult>. mmila1.orului sc realizeazii tot pe 1·arcasa ue 1:tmmml>Ju FI. mMel: La = 80 1>pi1·u cu }ll'iZit In 20 ~1Jire i;;i L.t bobiuat pesl t~ /..,3, cu t> spin'. l n lueul dn:uitului n~ci laut. tlu lu iutriue, cai•e p1·ime~te semrutl (fo Ja untena, se 1·ec11111awlft ut.ilizai·eu nnteuei rl~) f1wita: i11 figura :.H.G~
Fig. 21.52. Circuitul imprimat al receptorului pc UM cu TBA 570 A; partea fJlantaLil cu picso ~i pm·Lea placatU.
PllUJPIT~ INT¥0RATE LINll\Rf
prezeutam circuitul imp1·imt1t al receptorului. Dupa verificurea ~i montarea pieselor se aplira tensiunea de alimentare ~i so verifica: consumuJ de curent ht tet·nl.inalul 8 p1·in conectarea miliampemietrului; cm·entul trebuie sii fie intre 10 ... 25 mA. Se va proceda la acordul circuiLelo1• dupii meLodeJe cuuoscn L.e. Un circuit, mai cr•mpfox ca 1'BJ\ 57(), dar Iii cu 11erformantH mui bunc r>st
319
de curent contiuuu (du pa detec\.ia prin D1) va coma1111111r1lul d1! Ja im1irN1 et.ajului du anH~Stllc, }ll'i11 tPrminal~1l 8, Lnwc prin tmfo du frt>cnm(a interruetliarii ucurdat pc 455 kHz ~i prin 2,2 k U i;e apli<'a filt.rul ui Ii·el·e bauda i.ICtll'llat pe 4Sf, kHz. Ace11I: filtru, car·e a::;igu1·ii (imprPurn! eu T 1FI) peri'twilli.llltclo arnplifin1tornlui de frecven\1-i i ntermeliiar;i po ate l'i: cern1nic !iHll cu hobine., 1·.11111 P:;lc JH·1·zent1:1l i11 fivura ,.., ~:l.53,1:. Sernnalul t'i lt1'({f. ( He]Pl'tat) i;n aplica priu termiuulul 3 tunplit'icato1·uJui de Fl format tli 11 etaje!e 11'1 i, Fl 2 ~i Fis. Semnalul de FI ainplHicat. sP. aplica demodulatorului la ie~ireu cdl'uia un filtru trece jos FT J permite trecerPa spre preamplificatoru] P AF numai a frecventelm· audio. SemnaJul tie aucliofrecventa este, prin termimtlul 6, aplicat amplificatoru!ui de put.ere
380
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR A
3,3V
7
5 201TI pF J.
3
(I
AF
flD/JJ klft
a
1
J4 fl
r--
.
12
r--,
!nF
I
ltt'I
o--1
I I
I
1
f
ljFI
·c
~Fl
.
~J'"11} I
L
12 r-t°2
I 1.
I I
I
I I
J
Fig. 21.5:J. a) Schema .receptorului MA cu circuitul integrat TDA 10~6; b) modificarea ln varianta RF cu ie~ire neacordala; c) varianta. de filtru de frecventa intermediarli. (OSC - oscilalor, REG OSC - reglaj nivel oscilator, llf - etaj amestec, RF - amplifiP-alor radiofrecventa, RA - reglaj r.f~tig RF, JC - amplificator indicator de cimp receptie, F/ 1 ••• FJJ. - amplificator tlu fn:rvent.A intermediara PA/I' - preamplificator AF, (D - demodulator, FTJ - filtru t.rere jos, I - indicator al intensita~ii ctmpului S-metru), STAB - stabilizator tensiune, TF I - transformator FI).
381
ClllCUITE INTEGBATE LINIARE
tip C (alb), T1,Fl, TzF/ §i TJ'/ ansamblu tip B (ro§u-galben), TsF/ansarnblu tip A (ro§u) (vezi capitolul ,,Bobine"). Un alt circuit integrat, cu performan~e HI- Fl, este blocul de f recven~a interrnediarii pentru sernnale cu modulatie de frecven~a ~M 3189. La intrarea circuitului se aplica semnalul de Fl-MF provenit de la blocul UU S. Circuitul con~ine: arnplificatorul I imitator ou sensibilitatea de 12 [LV, demodulatorul FM tip detector de prodm;, amplifi-Oatorul audio, la ie~irea Jui senmalul fiind de 0,5 V cu dit:;torsiuui nelinia1•1-1 sub 0,1 %,, df't.Pctoare ch-1 vtrf pent.rn reaJizareA. i.;ernnalului d1>. RAS, S-nn~tru *i sistem. de lirnit.arn (mute-eontrol) ~i alte fo_•·!lital;i. Real1zaretl •_·oH•cta 1-1 cin:uitelc::•r irnprimate, tin1nd seama . ~i t'a producii rPact. ii pozil 1Vf:l adica osdlatii nedorite. Sint doua ca! de reu~ita: annlizarea cu a.tent-ie a :notdor dn aplica~ii ~i a indicntiil01· producati:iruh1i r;ia11 experimPntarea (cu rabdare) tinindu-ae IJeamfi f'l 8 l'Pf!UJjJp de realizare a cablajului imprimat. Acflstea ar fj: cone"M.rea la mai;a 11 componentelor intr-un punct comun cu capatul ,,rece" al intrarii ~i ie!firii i;i polul negativ al maaei de eJimentare, realizarea c~blajului dupa modeJul ..in· sule izolat.e" tn folia de masa, arnplAi:-area ci1·1.:uitelor de int.rare eil, rn.ii
distantat de circuit.ele de ie~ire pentru
evitarea cuplajelor parazite, decuplarea circuitelor de alimentare ale diforitelor etaje, ecranarea unor poJ1iuni ale montajului etc. Sfatuim arnatorii sii inceapa realizarea practica a montajului numai dupa studierea caracteristicilor electl'ice ~i limita de utilizare, pentru a evita deziluzia JH'ovocatii de def Pd arf'n catastrofica a circuitului. Cir~uit.e amplifkatoare de ltuh~r~
Pentru ohtinerra unei anditii coref\punziitoare, 11ivPl11l puf.Prii semnulului de audiofrecveu\H ,.,. .. ,~ 11linw11IPai'.H difuzoruJ t.rrhuiP i;r1 fiP 1n1ficiPnt rlP mare. Cireuitl:lle i11t.i~grnt.11 iimpliJj, alnare dP putcre vnt. 1.-1,..iz1Jl'a J'U!f'ri fl., ie(;'in' &uficientP p"'nl rn ;.ip;:tt•11t~'le r!P radiurec.eptic, teleYizrJa!'f', caH'tPfnane. p1cupuri i;ii amplificat.oare mono/stereo de zeci de wati. Schemele elect.rice a!E> •:ircuiti=!or de r11terP nu difera Pf,Pf1~1>1l OP ce]P ..Jp a mplificaloarelor opcr;1 I,. ''"ii''. D'H ;ipar rircuite 1;p,,u!irP ,_,, 't1fl···1· rl" p11fprc Pentr11 pnlyri·, '(lm prPH'nta i:ircuit11l TBA 7~0. p1wius ~i rJo TP. RS. -Baneasa. 5chrm~ Plf'-l:trica ~·i hlor P;;tp pn'zcr1t;ilil In figura 2U14. Etu.1111 p1·eamphfirnlcll' (I) n;IP !or niat. 1lin tranzistorul T 1 innnt"!I. rn rPpetnr pe emitor, can.' atara intl'area nf'inversoare a
Pt>1ju!ui amplifiratnr
d!ferential Ta- T3 • Sarcina activa din ('nfoctorul lui J';1 eE:tP form:ttH din T~ ~i ciiodn Cnre11t11l dn Prnit.nr al Plajului dikrential e~tf1 ai::igurat cnm1ant de generlltnrul de curt:"nt T 8 , rpZifit.orul Ri. ~i diodele T 7 ~i T1 • Intregul
r...
I
I I
I
,1
I L--.-5
a /kcupltrl'1!
Cgmpemtrre
preompl{F)i:. . f.~ven./d
7
5 4 !klOl.rlrop
t/zEtoj final
@ Eta· - - - . pre?nol
Efoj JNllarlZilre C AB
*Eloj final
@ fl ..
HtMtipreamp/Ilic:
b
Mtrmltnbl
Fig. !:' 1.54. a) Sehtima t!lecll'ica a circuitului TBA 79U; h) i;c.hema bloc.
etaJ
~st~ ll.lirlieiitat din sthl>iiizatbi-ul attit:Uificarea egall jil'ilt}tfo htt f (tnoii· de tehsiuhe traniisiortll seHe T8• tajii repetoare pe etnitor). · Aatfel, ASiteI, re~ihill acestm etaj esie mde- excuri!ia de teiil4hitie dirt coiehtdrtil peiiltebt tle ta.Haime tetiSiuhii de fili- etajtilui }>refihal ( T1s-Tu) trebuie mentilre aplfoate ia tel'i:hltbilul 1. Pe sl fie eg8li (chiar pu~in mai 1118.i'e) liazli Iui T 3 (fntrat-~a. i.ri\tetosoare), prin cti tehsiutiea vtrf-vlrt' de pe bornele it10-S kb se aduce de lii iciJire atlt sarciiii.i. Pentru nedistorsioriat•ea semserlililil de c.c., ctt de c.a., reali- riahilui, etajUl prerthal luc1•eazii h1 ztlidu-se rMctia iiega.iiv~. lntre termi- clasa A. AititJlituH.inea tirf la vtff a rilllill 6 ~i tnrulA, Se }ioat~ cohecta urt sehlna1ttlui din colectorul pt·et'ittalului, cirmiit tie reac'\:ie exterior, cu ajutorul la puterea ma..~mll de ie~ir~: este p1•Rct.ic ciiruia sij pilij,te controla amplificarea. egalii cu tensi\Jhea de alitn.enlare. f 11 Se:Mliaiui ~Uh colectorul lui T 2 se asemenea situatie etajuJ prefihal nu apli~· eia.Juiw prefinal, format din poate functiona in clasll A. deci aper ttranzistoarele 1\3 §i T 14, care alcatuiesc tnsemnate dist.01·siuni. Pentru a 11e un montaj Darlington. Acest etaj se mai eliniina posibiJitatea acestui mod denume§te pilot sau driver. Rezistenta i'ectuos de lucru al etajului pre.final se de sarcina a etajuJui este R 8 -3 k!l, adoptii conexiunea boots1 rap. De fnpt cit·cuit care se leaga la terminalul 4 - boot- conexiunea bootstrap esle strap. I.riire terminalul 1 §i 4 se conec· cu reac\,ie. In figura 21.55 tn·ezeriU.in, pentru te~! difuzcii·ul; astfel alimentarea etajultli pt-efinal, de la sursa de ali- ex.pifoitare·a func\ionarii cfrcltiU.dUi ineiltai-e, race priil reazisten\.a de bootsirap, schema de priildpill ~i forsarcina (bobina difuzorillUi). Acest mod mele de unda cores~tmzi'itoare. l..a de alimentare a etajului prefinal se alternan~a negativii din baza lui Tu, nume§te bootstrap (in limba engleza). acesta se deschide ~i satureaza pe De ce este necesara o asemenea T 23 , prin care capacitoruJ C. rte va.loare complica~ie? Etajele T21 §i 1'15 ~i suficient de mare, r.h·ca 1 ooO itF. se etajul final T22 -T28 sint etaje cu incarca Ja +tr (prin diftizor). Tensiu-
cu
'i
m1
se
(!·
r--•'-+-......--"oll
·:~~------
...~
11
I
I
•rtl~I't 1-V/2
t•
Q
~Ir
I
I
"V/2~---
IJ..:.
~=~-4
.J
-
~ •
•
l<~ig. 21.55. a) Sc.henta de princtpiu a f?.irmitt.ului bootstrap; b) foi.'Dia :;emnalelor Iii a tensiunilor.
-!BACTICA BLBCTBONISTULUI AMtTOB
nea alternativa vtrf la vtrf a semnalului de ie9ire UD este aproape egala cu tensiunea de alimentare, da.r axata pe V (deoarece C este tncarca\ cu aceasta tensiune). La alternanta pozitiva din baza. lui T 28, acesta se deschide 9i satureaza pe T 21, va.loarea vtrf la vtrf a semnalului de ie9ire Ui va fi aproape ega.la cu tensiunea de a.limentare 9i va fi axata pe va.loarea +V/2. Astfel, tensiunea de colector UBa = UD - U1 == +V/2 =ct. Adica, componenta de curent continuu prin R8 este constanta. Precizam ca ra~ionamente]e de ma.i sus au f m;I; facute In cazul in care atacul etajului prefinal este suficient de mnre, ca excursia semuaJului sinusoidal de ie~irl) (deci §i din co]ectorul Jui Tu) Da fie egala cu V. Din valoarea t.ensiunii de ie9ire trebuie scazuta tensiunea dr: saturatie a tranzistorului care condun: (u. = 0,5 ... 1 V}.
+
+
1:. ~ E
Etajul de putere este format din tranzistoarele npn - npn, Tu.-T11 ti pnp-npn, Tu-Ta, care s1n11 In configuratie Darlington. Simetria cvasicomplementara, datorata Iui T81T u, permite ca finalii T n 9i T 11 sa fie de tip npn, deci o buna lmperechere 9i amplificare de putere mai mare. In figura 21.56 prezentiim cei doi dubleti Darlington, tranzistoarele echivalente npn 9i circula~ia curentilor de colector in ambele alternante. Din anaJiza figurii se constata : tensiunea continua de Jucru a capacitorului de cuplaj cu sarcinu C este jumatate din, t.ensiunea de alim(>nt.are V/2; fal'a i;emnal de int.rare, curentul prin difu· ;i,nr, 1.floretic, m;t.o ZfJro, jo.r teneiunea Ja terrninalul 12 er.:tr. +V/2. Etajul de pc•lariznre in clasii AB are rolul de a stabiJi punctul static de functionare al tranz.i4oarelor din ela· jul fiJJal pentru a :;e eli mina distorsiunile de racordare i;1 a se stabili valoarea
+
1-v
l : le I
'------,
I
,_,I
fl
Uc;+V/l fl
c
12
-inpn ~ II
,-,
t!
,, 10
: c
I t /,.
t
n.
l
I I
I '"
•
I
:
,.._ ___,I
I
c
Fig. 21..56. 11) Duhletii Darliugtn11 T: 1 -T.:, ;i r,~-T,~~ I>) tr.:i11zistorul cchivalent-simetna cva:,15vruplenwut;n;i: cl c1rculat1a rnrrn · tului de colector tn cazuJ ceJor dnu;j
CIRCUlTE INTEGRATI: LINIAR&
curentului de repaus. Circui Lul de polarizare este asemanator ca la montajele cu componente discrete. Ast.feJ, Jiodele 1'171 1'1'!., T 1s ~i UBE a lui T 20 produc o tensiune egala eu suma tPn!'iunilor produse de jonctiunile U1w. T1r,. llnE1'rn, UnET21 ~i UnET22. plus eadPrea de tensiune pe R 11 , polarizincl rt.ajul de putere ~i stabilincl un curent de repaus de 7... 10 mA. Intre etajele circuitului de put.ere exista cuplaj galvanic (de c.c.). Problema piistriirii la terminalul 12, median al etajului de ie~ire, a tensiunii +V/2, in scopul obtinerii unei puteri rle ie~ire maxime la distorsiuni acceptA.hile (10 %), se rezolva cu cil'cuitul de autocentrare. Tranzistoarele T 10 , 1'11 i;;i 1'12 in circuit ,,oglinda de curnnt" formeazii un etaj generator de curent constant de precizie. Acesta servei;te ca o ,,rezisten1A de bazii" pentru polarizarea bazei Ta a preamplificatorului. Baza lui Ta primea,te semna.l de reactie de curent continuu de la ie~ire prin R 10 -8 k!l, daca tensiunea de pe terminalul 12 tinde sa .se modifice f ata de V /2; aceasta varia~ie va fi transmisa bazei Ta S,i colectorului T 11• Curentul bazei Ta este insii controlat de cil'cuitul de autocentrai·e (circuitul ,,oglin
+
+
385
prin R w Sf' sta1rlcircuileaz1:1 Ja 11msu ~· rP.actia neg-alivii uu se ma.i ·ttplica. In asenu·nea caz. mnplificarna circuih1lui ef'l.e mtt.ximi.i ~i n1·e valoa1·pa tipiri1 tle 4fl till (200 111·i). in ma·me111'a c<1nditii i11s1l slabilitntea r·ir<:uitului l'i--ln tliscutnbilii. Din w·est moli\· SP cone1~teazii in sp1•ie riu · 1•ap.-wilorul w1 rezi~tor de valoa1·e Rr· in acPste condi\ji. fao.:f.ul'lll
rPac~ie ·este: ~ = - Jlf -.
de
R 1• +
ll~
11u'
amplificarea cu reaqie YH ri: A,.= _____- -A_·o ..- Dae a R r = lOOD., 1·ezult ii
i+ ~Ao
r;.
I"'=
00 = - - 2··-·-··· =
0 Oi' §l. A 1
T
i+ 200 •0,01
1(j,)01'1. ,_ .
Prin urmare, cu ajutorul rP:ti~ten tei Rr se poate stnbili amplifinA.l'f'll. cirenitului. Caracterist.iea de freewntii la ,,joase" depinde de valo1uea eapacitorului de react-ie. 0 valoare prea mica duce la ,,caderea" caracteristicii la frecvente joase. Int.re terminalul ;; ~i 12 se cotiecteaza un capacitor de compensare, care limiteaza valoarea amplificiirii Ja frecvente lnalte, deci tmbunatate~te stabilitatea circuitului. 1n cataloage se dau grafice ale amplificarii func1ie de frecventa, avind ca parametru 'capacitorul de compensare. Un circuit foarte asemanator ru TBA 790 este !)Ii circuituJ TCA 150 (produs ~i de I.P.R.S.-Baneasa), care ure pot.ere-a de ie~ire mni mare. La ci1·1:uite)P de pnt1•re TUA 790 S,i TCA 150 Jipsesc etajele de protectie de suprasarcinii astfel este interzMi. scm1circuitarea ie~irii Ja masa sau la +v; precum ~i folosirea circuitului f81·ii un radiator c01·esnunzatnr_ 1
BU :m.r·
=·· 'l'Z
--- ---
3EE ) t
•
fRACTIC+ 1yg11wmtTV&IJ!. A!JAtOlt alimentare - C9 la frecvenie joase, C 10 la frecvente radio. La t'flaliz_area circuitului imprimat o mare atent1e se acorda circuitului de masi..
(Q. ..IJY}
-1-y .
~'I'
J)jsipare.. caldurii h~ cjreuitele
iJttegT•te O problems i mporhlll l ti Pste rileirett circuitull'i integrat. Putel'ea disjpatii de tranzistoarele finalf) ei:;te propor~io nalii cu puterea utile din samina. Pule4. ..8LJ rea utila maxima fara limitarea seffiIJKlului sinusoidal este data de formula Pi~ mu.'\;= U 2 /8R 8 , unde: U - valot1.1·ea 'P a virf la vfrf a tensiunii de iei::fre, iar Rs .fjg. ~ J .57. Si;hema de princjpiu a umplii'ica- este impedanta difuiioruJuj. Dacii ;tprotol'Ului do pule1·e TC.4 l.50. ximam Be = U, 1•eztdtii Pie.~ 111•1x = :;::::: E~/8R 8 ; puterea disipaUt Vtl l'i Mont~jtd dj,-i figµra ~1.57 este un Pf) mn:r = 4 /JC 2 )( Pie.~ mru:. 1:!8.U p D IHQX = ·~mplifjoetor dfl audiofr.Pt·ven\8 C\J cirr = E~/20R8 • Citldura produsa prin disi.oQjtuJ TCA U10. parea P n poate incaJzi excasiv circuiSe1ilnahil rle audiofreoventii se apJitul ~i sa-1 distruga. Esta necesar ca c~ intr-drii t8) de pe f.lur11orul pot,..111.ir>acf'nsta ciilrlura sa fip Lransmi1>li de la metrului h•!:aritmio de ~O Hl. l~a cir1:11it merliului ambinnt, adica sii telifninQ!t1l' f 6); prih fl~...,.Ca S~ reHliata~am circuitului un radiator de cal. MW ~ N&c~j~ n~ativa, care micijo~ durii. ~liJll arnpJifkare~ de )a ~00 ;wj la Transmiterea ualdm•ii de la i;;tructura mN~ l6Q prj. :Pream.plificatorul pi·i· (eip) cAtre nwdiul extHrior se facP cu Qlf:lflie n t~n11iltf.!ffi ~~~ este O l'-f'· Jfllpq111)tll.tiJ1du~se. Jgo. parte din structure. cnpsulei, numitil nw.t.ul !i!evtoJ• (~rutnuJ). Cotnpenaa~ radiator intet•n. Acesta est!:! montat rea de f recventa se faup cu diviaorul pe un radiator (exterior) cu dimensiuni Cl\lP~citiv; C,,.--C 6 , oP.tif'lim:hi~se o ~~nda corespunzlitoare. CaJdura produ:>a de qa f~ie.1~ve11t1· ~5 ~H~ (-3 rlB). i.11 puterea disipata poate fi astt'eJ radiatli j~j1·e. hi! I'll i~,.mipafpl i~ 'i ~as~ ae co. oA.tre mediuJ ambiant. Prin analogie necteaza grup»l Ra-,-1U, c•.,...,.o,33 M-f I cu un circ.uit alectrie, oircuitui' termic care are rolul de a elim.ina p.ericolul de transmitBPe al caldurii are urmii~paritie! os1:ilaiiilor de ipalta f recven\ii torul modeJ .(simplificat); ~ •. ,::} l\jHz}, ~pacitQruJ C 8 -~~0 µF - diferenia dintre temperatura replij~~ll cin.~uii\ll l:l0otstl''1P inlprtinqij. structurii T 8 ~i temperature. mediului ~ ff,,..,."8,~. Ci1pacitoQJ'ele c~-100 ~f ambiant Ta., este analoaga cu tensiu~j C111~0.:t µ.F fac aooupla1·e1 SW'l!~i de. neit :.((1) ;·; , "-' ·
ue
ne
- puterii disipat~ ii core,sp"nde, oureptul (l}; ...,.... reaiaten~a tei·m.ioa Q este QO·
respondent.a rezi~~j fUectrioe (R). A.stfeJ, oirouituf termio poate fi prazentat oa in figur.a ~1.68. Se poate Serie formula {dupi legea hal OhHl.)I .PD '= ( T8 - . T0)/0• Rezisten~a termica 6 este oompusil din: rezistenta strnoturit ..,... o'1peulil (radiator intem) ft.e, rezi6tenta oapsulil· ra.fliatoii &er; ti rezistenia radiatoa!mefiu ambiant D;o, La circuitel~ integiiate ~ putere Sil speeificii •i 1·~iaten~a termiei sttuotU1'i..medi1.J anlhiant Osc., care depinde de tipul •i f Qr ma capsulei (a i:adiatorului intern). Cfrcuitele de putere fabr~cnte la J.P.R.S,-Biineasn stnt montate in capf!lula tip TABS,
care ure urmiitoarela
carao~ristici
ter-
mice:
.-.. tipul capsulei
TABS, TAB8,
T,D, A.S,U .-... ttezistenta termie6. istructlll'a-oapsUH1 Osc f.O"O/W 12°C/W ·- rezistenta termicii ~tructur
f n cazul riicirii clrclliteloJ' de putPre. existu driuii situa~ii: puLerea d1~ i<~fre este snfieient rle micit, rt tulttnd o putnre disipElt.H mica (Pn~0;4.Pu) ift ra1
dj~torv}
Q~psU}ei esW,
•
jn st~ 1>ij r~efJ,aoij. struotura. ig tQ#tj· ilJrmt . d~ ~µiperaturi a1p,bianOO. qe lllQl'Jl ;. "" pute.rea de ie~ir~ f.lflte m~j · IJl~f~· ,;
rezl,Jltii necesitate~ u.nui Jlld~ ~q £> an11mitii rezjste,ittJ. t~rinicli Ql'I» urware, d.e~iZif:l cq s~u I wii rad;, &e ia in funciifl cJe pqterea qe ~e.§il'Q ·4e aµdiof r~ven~, cle oaraote1·i&tio~le qe r~eire ale ca:pslll~i 'j ~erp.pei·atura l®.:" .xnn£1 a mmJiu.lui alnPi~nL. Peqtl'Q ti ~!illf<.l probJa.n1a raciJ·ii cire.uitQ}ui de PlltQl•e: fablica. p1·Qdµuiita1:U·e d& 141 ~'4~~agc cul'pa d~ ~i!ipa~je (/'~~ lp func~1e du tem1tei:utui·a Q.n1bi~JJL4 ( T1,1)·
·P.rin ·
tor
.t\.~~asLi:t 0~1',actedstica <;OJl~ji10 1~v41i sa.J1
n~~i m11i~e ~w·h.e: ci•·clJiL~l
ou r!.l4iator radiu.to1· ~j cu i,m J'adit1.\or cu t'6Zit.1tentii ternuca 6ra cJ.~tiJ,. 41:1U'~I, cup.osnh1~ pu1jorea d'3 ieth'e ~~JJIW.. P;~,, 1111.2~' afliiln puter~a di~jp~ttl IDl:,l~iQ'l#i Puma.-.; la WJnpea·l;ltUrfl. ~,:\1\>ia.111,,ij n14~j mi1 1:,ml'!~t ;ve1·jficlfm c:i~cu 1·e•dst13~>~~ L~r·
infiu~t; fiiri
mica r·ezu!tli.W. este mai mttr•~
sau .maj
mi1r~ decit oea a capsului. t>acii. (J ~·e~ul-
1·at ei;tt~ mai mare decit Om
n
Junnl . cultlur4 .
381- .. mentor~ cu radiator exterior. In acest cliz se pune prClblema afliirii dimensiunilor ·~i caracterist.icilor de radiatie ale radiatorului. Rezistent-a. termica a ra... diatorului, Ora, se obt.ine din reJatia puterii disipate fli este data de formula: 6m== (T8 -Ta/P~)-68c-6cr• Ruzistent.a tcrmicii structuru~capsulU. 6,.c, este data tn catalog fUnctie de tipul capsuJei, rezistenta termfoa capsuJa-radiator depinde de calita·tea contactului termic tntre capsulU ~i radiator floi este cuprinsa intre 0,2°C/"\V... 1°C/W. Rezistenta termica rndiator-ambiant, Ora, depinde de suprafala sa S exprimatii tn (um2 J, de grosimea d in [nun], de conductivitatea termica a materialului din care este realizat radiatorul >.[W/°C x mu], de pozitia verticaJa sau mizontala a acestuia, de culoare ete. O formula pentru rezistenta termicu a radiat.orului plat de formu pittratii, montat ·vertical sau orizontal este: . '
era =
JYm c/W. s + a,3 -v-·= /. ·d
650 m
-·-
0
unde: m = 0.8 pentru radiatoare montatc vertical de culoure alba m = 0,4 pentru radiatoare montate vertical de culoare neagra m = 1 p1mtt•u radiatoare montate orizontaJ de culoare alba m = O,:> penll·u radiatoare montate orizontal de culcmre neagra i. = se af1ii din tabelul aJatui·at: Jlakrialul aluminiu duralnminiu tupru
2 1,1 3,8
L~~~--- ___________o.._Ao_._·_,·
Un radiator· cu sup1•afata pti.tratii de (10 X 10) cm2 = 100 cm.2, tlin tab1ii de aluminiu cu grosimea d = = 2 mm, alb. montat vertical ,.a avE'a rezistenta termieii Om= 6.7s·~ C/W. Cu un _astfel de radiato1•, lu1nd T 8 (sau Tioncitunc) = 125 C f}i. T 0 . = 45"C, se poate raci un circuit Cfl:Te disipa Pn = 12 "\V. Pentru capsulele T1\BS · (flutut•ai:;) prezentiim in figura 21.59 d~eva modalitiiti de monLaI"e a raciiutorului. AI"ia (a x.b) a rndiatorului · se cahmleazii cu relat.:a de mai sus, apoi se practicii patru Li.tieturi (fig111·a 21,59 a), care se lndoiesc Ia 90". Pe cele doua piese se monteaza capsula cu ~urub de 1\13 xi mm ~i piuljtii. In figura 2:l.59 b so prezintii o va1•iantii mai ,.sofisti(;ata" a radiatorului. In uncle aplicntii (de l'P!pdli Ja 1rnteri miei) se poalc utilizu ca radiator foJia drouitului imprimat (figura 21.59 i:-). Pe11tr·u lnlura patratuJui tt =~ 40 mm putcrea disipata poate n de circa 2,5 Pentru funotionarea tn oonditii corespunziitoal'e a circuitelor ~i e\itarea distrugerii Jor 1·econuuiuum UI·matoarele: a) dupa montaJ•ea circuitului se vor veril'ica tensiunile de Ja terminulei care jn condi~ii uorrnale ~int penlru TBA 790 T i:i TCA i!:10T, la t.erminulul:
w.
1 - tensiunea de alimentare +v: 4 -· tensiunca de olimcntare +V; 12 - tensiunea de 0.5 ( -:-V); tensiunea de 0,6 v; J - tc-msiunea intre 0.6 ..• 0,7 V: 7 - la TCA 150: temdWlea de 0,65
a-
(+Vt.·
cL_
389
GlllClJIT.E J'!\JTEGRATE LJ.NIARE ltr11n
--:--r-
a
--------~
I
Je liu·orJ cu .surub NJ x ltT1m • plvlilo lf.J ··~. . Rotl1~}'vl a1ps~lei
F~
-, I
!J
-~
I
I I·
?(}
fJ
I I i>.J.J I/ ,
l¢J'J
. J/ .
-=-=7-...:.::::.=.:.J
r
1-#-1I ~
stl
/
tYnv1/vl /mpn/1.·:1/ ,f
I lfi.S
I
I·
a
I
26'
·l Tobia 11 l 1,J . l mm
~--
IO= lW
a= 20mm a = 4fl mm
10 ~1.sw
/
l~1L·vtl1illprimof /'
0
b Fig. '.!.I .:)9.
~Iodalila\i
G de monl,,rc a radiatorului la eapsula TADS.
Dacii aceste tensiuni ·nu sint corespunziitoare, circuitul este (h~fect. Corectitudinea miisnri'itorilor ne arntii ca circuitul este bun, dar verificarea completa trebuie f acuta cu gencratorul de semnal ~i osciloscopul, pentru a nu avea formele de uncla deformate (asimetrice, neracordate, !imitate etc.) ... Circuitele se distrug daca·: • se depa~e~te h'nsi.un~a mnximii de alimenta1~e (15 V ht TBA 'i·~IO ~i 18 V la TCA 150);
• se face scurtcircuit pe ie~ire; • i-e face scurtcircuit intre terminalul 12 ~i 4; • se alimenteaza eircmtul cu polaritate in versa:: (-)la terminalul 1, ( +) la masa; • se introduce sau sconte circuituI cu tensiunea de alimentare aplicata; • puterea disipata admisibila (pent.1·u TBA 7~10, care nu al'e protec~ie termicii) depa~ita.
·m,
E
Q ,.
E l.f .. I. L .· • . £
t £.•••.
b) la realizarea cablajului impr~~t se Ya conecta masa preamplificatorq.. rului, notata in scheme cu un mip triung~l ta masa amplifi~atorulq~ not at.ii _L, astf e) lncit tntre aceste douA mase sii nu exJste o!rctJJaite de cµt>,p~i tn foJia cabla;µJµf, A~1~ij ~9ffiJ'fttltlfl'" tele care se lea.If) ffi voi: oQq~lltfl ~lectrip tntr-un sh1gm· 1nm11t de m1ura ff»entrµ e\"ilrtr•·1! ~wile1 qa niasa). c) lw1i11Le de .,plnntarea" pie11eloJ' pe cublujuJ i rnpl'i mat acestea vor ti
*
•'
I
"J
miisurate, pent1·4 a se evita piesele defecte. • · d) 1,giitui•a cu difuzol'ul sa se faca f iil'ij fire inadite ~i cu izoiaiia perfecta. Cu oele pl'ezentate ptna aici, speriim ca '\ID venit in intimpi:rull'ea am,.torului eleQtrqnist cu explicaW §i :rµontaje praetiqe, car.e sii-1 introduca in p.ceastii lu:rqe piinunatii ~ circuitalor iqtegrate linie.re. Circµitele ipteJfatQ ~tabilizatpare de temtiupe 1tqt p11eze11tate in capitolul ,,Su•se de plimtsntare'i-
SURSE DE ALIMENTARE
fjURijE D~ rfJ!lNSIUNE ~TA1'JLl~Tl
numai stabilizalc.i1•ul g4rn 22.1, b).
In
,P~µtrµ OP~l~erea oor~spunziitoare i;i
unor performant e independe11le th~ fluctuaWle tensiunii 1•ci[doi ~au u bateriei de alinwntnl'e se uLilizeazii SUl'seie de tensi4ne ¥tabili~ata. Schema bloc generahl a sut·i;eJpr de teru>iune sLabilizatu este prei1-intatii in figq~a 22.1, a. Dam"i. s1.1r~a do en(l1·gifJ rl~atritii oHLt~ o bat.m·ie snu 1wum11l1tlor. sah~ma ploc se reduue, fii ud 11eeeilar
d•~
1.P.1)siu1w (fi-
~cest eapjt'!I vom trat{!, prineia~peole Jeg11Le -de iwoiectareH
p1delf1 -
de ltmsiilllH :st&bili~at if (1'iir11 trarn;J'qrmalor11l de r1~te11). Dt· ui1e1ne11eu, w1111 pri,zentn sd1eme p1·aul.ic.ti
Slll'Hl'JQr
i;UJ'SU
wlahilitctlt~.
ll e•b.'tlsorul Tt4nsi111wa "lt-!'lmutiv;i. 1·µ f1·P1wtt11\.a rPtdrii, din ~e1•1111d1uul lrqn~f11rrn11· turului 1le 1·e(eu e!ll.1~ 1·nrft>e11~ti1 dt• ditre ...__.. Jordnv
_,
~P---
a
Tab1•h1I 2:!.l Caracteristicile elcdrice ale redrl'soarelor monofazic.e. cm intrarc pe capacitate ru
;
.
.!_
~
= 0,02 si en CR5 = 12
.
~I
1' . 1.. J' .. Rcclrcsor · - - - Rt;droior cl11-bl1i allan~an{il . Redresur <1.1;bl1i all~;·~11m{1i -,,T>iihlor de lensi w1e aiamc 11 111011oallcr11a11/1i cu pri::ci mediaua cu pu11lc --·-1------1·--- --- 2 ----i a ------·-·-···T---··--1-----5----_--::-
!
l
_s_c_he-m-.a cicctrica a redre-
e--..
soruhu
Schema de
l1>gft.tnrfL
~
'h· ' -·_ ..l
1·
0
----r---
Numiirul altcrnaii(dor reclrrHafo ----Valoarea medic, Im, a
---
--~~~ntnlni pr~ di~l_i~
"
I1------
7,8 lo
diode
2,(i 10
--- -
-
_
~_!.fo r~t.('a J"A] ____ ·--\--· __!,.~ ~o Putura primnrulni [VA]
·------
0,82 F 0 ---
l~
rut.rrra ser.nndarului
2,35 1'0
,
~o - - - - , 1,31!_!~---i
0,:1 F 0
0.12 Fo
II
r...~
_
--. I
2,3~-1~·0-
_J
0,5' 10
-~~-
.
!
---·-- -1
-----
-
·-
-I
--·
- - - ·-
2,1G l'o.
I
...~!,
I
>
ro
-----·
j
--·-.1
----
~
, ;_·
'I
I
,·---1,l·:F:· --, - --:,)~·,:.0-~~·,,~·1 0,80 F 0
o.~r._l_~o ----'---- - 0,011 --s/ljJ.~:·-
10
1,1
·
0,5ii 1'11
· - - · - - - - - - - - - - · · - - - 1 - - · - --
I
~I
I,.
a
r.-
I
-.-. -I
·---- -- ---
--
.. , u
-·--
: --
•I
,;~'i
.-,,, · :
~-----·-
l
0
---------- --
•
-
O,flfl l'o
--··-1- · · - -
:;1·.~-1-·
• .
·. ~.;
ro_·__
2, 16 I'0 ·
-
I!
"1:11
4,,.) 1..
-1,an
i
l
-~
2
4,'iu
: (ripl11), F1111 I.,-,..-·---
"!"1"1" ~ ~ -
~
Curentul de yirf, I u. prin diocfo Currntnl efoctiv, l,,r. prin
. I __ _ 2.fifl
- ---- -·-
-----
0,5 10
'fcnsiunra invei·sii de yir( _ ~_cliodii, F1 . ____ _ Tensiunen ondnlatorie
---.-----:;-~
+
---- ---- - - - - - - 1 - - - - - - -
1
n_ -, ---
QMI..Mo
0
I, ______ , _
'l'ensiu11ea e.fl'diva
1
~IIB~l_f
.
"'
&
di odd or
I
it:
·-
1,22 1'0 1' ~,., l' -·· ·- ,· ' ...
0
- - . ·--·· -·----
~
t!J
l1;zl ~
·E!:
s
..
.a:
>•
.ii
--...
,.___ ..................................... .. .
---
diode.le redresoare, obt-infndu-se la ie~irra redrt'sorului o tensiune continua puJsnt.orie. Se poat.e redresa numai o R]terr\anti'i - redresor ffiOilOR}ternnnti'i; i;nu_ ambele .o.)tP,rnnnte - redr~sor dubla nlternantu. 'Pnntru alimentnrea nparatelor el<><'· I ronire u?.mtle puterP.a ne<'e~arli nu depo~('~te 100 ..• 200· W, prin urmnrP. a Yem dP-a f ar.e cu redresnare de mica pulrrr. PP.ntru aiH'mP.nea redresonre, rPzultntf' bune ~i NJ pret de cost rPcl11s se obtin <'U s<'h<>m<>le. mono ~i dublc'\ illtPrnanti:i, <'U filtru rapaeith· (tabelul 22.1). Adirt'i, la· iP~ireH rP.tlre~orului se afla eonertnt:i sru·eina R 5 ~i in pRralr>I t'U · ae<>ast a <'npaC'i torul de filtraj C. C.nNtc·.t ('rist.icile redresorului ru fiJt ru t'a~acith· sint puternic influPntate d('I raportul clintre rezistenta de sa1•cinii 'Rs ~i · reRctant.a capacitorului de filtraj, adica de valoarea (J)C Rs ~i de rezisten1a serie erhivalenUi r 11 a redresorului. Rezistenta serie este f orrnata din rezistenta tnfa~urarilor transformatorului raportate Ja secundar R 1r ~i rezistenta dinamica a diode]or din brat-ul in conductie al redresorului Ra; deei rs= Rtr +Rd. Rezistenta dinamica a diodei cu siliciu este de ordinul 0,02 !l la 1 A; practic cont.ributia diodej redresoare cu siliciu se materializ'eaza prin tensiunea directa de 0,7 V de ]a bornele ei. Prin urmare, rezistenla serie a redresorului este data in principa.1 de rezistenta infa,urarilor (primare ~i serundare} raportnte la se~ti.ritlar, r 8 = R tr" . ., .Jn funclie de· nfarimea~ raporfului dint.re rezisl'ent.a . c!C'. snr<,in:i'i R~; rezistenta serie r8 ~i de valoarea -. <•£Rs twc>m pentru:
cilCR 8 > 40, tensi1.1ne de ondulatie (riplu) miri\: <•>CR_, = 12. redrP.sor re.r.omnndnt pentru 'nlimrmtntonrn !lt.ahlizatP; r,JR 8 < 0.02: rnndnment. riclirRt.. (CR8 = ::c-.~ ·12 ~i r 8 ,' H 6 = 0.02. De asemcnra se dnu i;c-J1PmPle rlectrice ale tipurilor de rNlrPsnnre monol'azice. Cea mai avant ujoasu iwhemil, cum rewlta din anaJiza t.ab('Jului, este cea a redrE>sorului dubla alternnnt-a i_n punte. Prez~ntam mai jos calculul rNlrPsorului monofnzic cu fiJtru ('RpacitiY. Etnpele sint urm~toarele: 1. Se dau: t.ensim1E>a continua de ie~ire U 0 , curentul din sarinii. I 0 , fartorul de ondulat-ie y = CT,, 1tf U0, uncle Ua1t este componenta a]ternativa n tensiunii de ie~ire ~i se cunoa~te frPl'venta rete1ei f = 50 Hz. 2. PPntru obtinerea unui Cartor de ondulatie arcepta])i] ~i un randamPnt. bun, alegem c.lCR8 = ~i rRlR$ = = 0,02. Pentru aceste va1ori, din tabel afli'im: curentu] de Ytrf I 11 prin clioclE>, ~·aloaren efectivii a curentului prin riiocto ~i tensiunea inversa, ap1icate cliod.Plor. La pornirea redresoru1ui curPntul ch" inriircare 1i al PRJll\Pitorului de filtraj in prima ioPmialtPrnanla (t ,,.,. 10 mi;) ('l'.ltP fonrtc> mari>. Acest curent est e limitnl prartir numai de
·~--,.....-.------_.,.-----------------
l!lu~.--~IU.llla~AAmo-.
• $93
0
12
- ..... --_·-:::-~_-r:-::.-~-~-,'.!ti-.,-.~~-._._-._.-~.---_--~--._-_-:_ _ _ _ _ _P___ Jl-ettcA. re2i~t1:1ri~a.
Rf.ri1:1 echivalenla ,.~ din seei1ndarul trnnsformatol'uiui dP. 1·etea ~~ e.i;;t~ numP.ric raportul dintr~ nmpiitudine~ •..te!lshmii secundartdui ~i
rs, It
=±
V~ Us/"11.·
YnwM i::1: rJ,; b) curentul mediu redreimt.. In :;:!:> 1111 ; li) curl'rlhii mt>"l:'t de ,.tf.t riipr.t ith·. ff.'ft!ir "> I;_. ; ii) MircHhtl HHitlHl1\t t:tirel:f.. j F > !,.,.: P) rufefiH!) cllr~rt. ;jp \·Jrf OP S11ffra-
~ah•irift, h·~M ~ J.i. · Aiii iii Hizat.. prni ru 1>.aracl0ri::-l iPilP
tliodei hot.~ltllle ndojJtntP ln eat afoag'P. _.\ceE\ai;~ anniizii. SP face ~i ln etudi1 p1li1Wor redresoare. Dad'i ctireiilul dci ino~rca~c esle fjt'Pft mare pf>r1ttu ctiotUt ~ poaf.c tHiH~n o r~zli-trhtrt tfo Jimitarl:' .. de Yalonr~ inic~. l'f'i=tlizinrt
it
Re.
.
3..§e
tlclri·mini) <:a1·ae t.erii;tl£1l)f' tfansforinatorului de rHtC"n. ..:.. i;e aflii f(\zislen\n llr1 f'IU'<\inu a
tedtPs0i-1.1lui. fl* = rif oflu: . . • - di9 '. i'i?lptia r Bl Rr; ~...., 0,02 .!':<.> nflt1 r 1 -"' Oi02 ~ ;-- tP7.il\t t>n\ a t-:Prif' Pehi · Yalenia a rndresoruiui, eare · pradl1· estf! reiisteh~ inf ~Jl.irlii'ilor tapc}rtnir l~ seoundar, r $ ~ R1t: ._,_,_ C~ ajui.or,u) dat.elor dill Label SP detetrilini\ tensiu · efoctivi1 din se-
bund.a~l_. tran~formalorului,
= U~ Vt1 +
redre¥0.1·~l
= Lit \'.
in punte, lTd. = 2 )(
Uii
:=
Util unde U11 mite t.en1dufiea in <'onduc\ie de pn diodP. i;f\ntru n rliodii ru silieiu, Utr = O.'i \': ut cazui a ,,, diode: IJ.a = n x Oi7· La
w;
=
\\,iom·Nl efeciivr1 a ei1reniufoi clin 1nfi.l§urarea secmnciara, I se~, a t.ransfbrinat oruiui de retea rstP: .. - pentru rPdresorul in punte: 1.t: = lo,+ K_r(~: 1:1n1e fiwtorul ~
Datele ob\·itrnt~· stflu In haza a)Pge1·ii tifhiltli diodelol' oe 115~ wlr .ntili~a in rf'clresor. Aeestea t rebuiP i;fi indeplitil"ltscit urmat.olll'ble condilii: · ttJ ttihsiUhen inTPr8a tie Yirf de luoru,
riltrti Hf)
~~c~r.ranm•• IRM
Rr = ler!lm
=
LJ3
.
lofO,n lo
=o
2.66.
dtwi: f~~ = 1.86 i 0 ; - jit>ntru rtidre!lorhl oti prl1.a tnridinriil: ls~c = i 0 krf2, ded lsp,, --· c:-·
Lj~
1o:
-- pen1 ru redrt:isohii inono~Hei-nai1\i1: ls~·~= f 0 kr 2,f> lo. 4. ~" atb '\·aloai·~n capacil r1t-ii = 2r..r (jlPnlr11 T"1:1dre~iirP:i itionoaHerniii:ita f' ==~ t>o hz, iaj· c" -- 344, far ~~n!f\1 redresarea i:hihia Meriiafitrt f = 1bt'J Rz, iM (•) = 62~. t:'iiM tle tidoafea t: ra1cttlaH1 SP alege Hrl ba~abi(IJfi ('ij ~~% mi1i mnre, tirihit.t 8eafhii i.IP. toliirtHita flf'f'~l or· c:ipaei toni'1.•.
-- ~" dPlermiha teilsilinea bohi1h!t1h
r,. a ('.flpaeitorti1ui: Cn=t· o+ v 2tflJI!'-:-= l! (l + y j/°2) care !)e n,1ure~tr r:u c-=
0
drn~ 2oi~.~. re\Ple.i.
1
tin:ind
sN1qia ,_((\
-\·arlatii1P
!\ Aytncl tem:iuneu ~i eurf'ttitil 'Sri· eu11
tensiuniJe ~i fmton1i do ondulntir.. tt1i1 grat'ice rnl'e i:;int. dnte in 1iterat.1ih1 lk spociaJitatP ~j n ci\ror pr•('zhnlat·e, ni('J, df\pii~P.~lf' NHlrui iucriirii. fiaca f>le tolo· seso dat.efo
u:rmate de stabilizatoare de tensiune cu componente discrete sau monoiit.ire {Circuite integrate), rezuJtatele slni optime.
Sta~iitzatoare
de tebsifilie
Tensiunea de la ie11irea redresoruJtii depinde de doi faatori t d~ ""7'arialiile tensiunii re\elei de aliitlentare cu energie eiectrioa, care pot fi intrei ±(10 ... Fig. 21Ul: lkhetha blor a Aiahillzi.1torul11i ~., ... 20)% ti de modificarea valorii cu- tensiune l'U elemerlt de central 11'1«'ir. ~i umplirentului de sarcina. Sint cazuri etnd fit:ator de eroare. curentuJ de sarcinii poate va.ria de la zero la vaioarea ea nominalii. Toate scurt: stabihtatorul 11erie. Schema htoc variaiiile tensiunii de alimentare a cir- a stahiiizatorului serie este daiii in cuitelor elP.ctronice conduc, intr-o mii- figure. ~2.2. Ifenshmea lie inHare fj" sura mai mult. sau mai puiin seltlnifi- poate sii varieze: U, ± Afi,. Ace~gi! cat.ivii, la, modifleflrea petfotmantelor varialie, ln ttrimui lnoinent. 4 ''a fi ele~trice. In unele sitt11l\ii 1 la cre,terea transmisa prin e1ementui JP. cont.rot· tensiunii chiar cu 10% se pot dist1·uge Merle ia ie~ire! tiiide t.ensiunE'a Ya unele componente active din circuite. Us :$ ~U8 • Aceasta varlajie. a te~ Shit ~i alt.e arAiirnente care pledeazii siunii de ie9ire elite se<1izAlA tle divlpentru introducerea in schema sursei zorul R1 ti apli.cat.ii arhplilicaio~uli.ti de a.lithehiilte 11 ~bthflitltttWtimt de A - numit am.pi.if't.cator de eroarc. Atetishini=!, b1 ttHmUt ttnd ~d~btH!at~t cest.a mai prirne~te la intrai·ea i;a ~i H~alizAHi tn s~htittia ~tabili~A!t*Ultii II. tensiurttia d~ tt4Mtl1tla. tlrr.;, ch.re procircuitelor di:i j)toititiilll ta sUpt'RhtfN!ttt vine de la hlocul tensiunii de referinta. $i la stipratehl!itini'!. Dti ai!@tftettea, in La ie,irH. antf)liftc11:tor11lui dP- eroare stiibiHzttior exi~tll ~b1Hb1Ht.hteil tie a M~ se ohtine titt semnal (curent sau t.enregla -t·a1tH1.t-ea b!tudtttiH d~ i~;irtl, ftttH. aiune~; lllti'e eAte ptopot\ianal uu vit~a ~mpertant tn cattil surselor de labora~ia teniihfnii de ie,ire care ee aj;Jica tor. elementului ~, ~W.l ierie. Tenlliunea In aeeat p~agraf· ne "'."om oeupa de pe hornefe" t!'lemiWtukair Berie est.e numai de stabilizatoarele de tenshme ff- :r iJO: Dael ·~1tl ;i:te le ier,itim continua obWriitii de la un redresOr . athplificatoi'tllui de t!toht~ cotnadda filtrat sau de la o surstt -chinticii de e.1~mehtu1 ~rie, astrt"l incH vMia\ia energie e1ect;ricii - hat.erii sau st-urnu- f.~naliihii de la hilrfi~lii. 8N~AtUIA, /JU, latoare. sl t:lideJdihtiilcll ~otulitia ! dU 1 fn prezent, la noi, penLru ptiteri de ~ I l\Uil 0, i.tbnci rezulta dl/3 = O, dt.iYa .zeci de watti se. utilizeHa l.a£a atlicii te.ngl1diea de ie~iri> P.!\{.- con11t ant.ii. !ltabilizatorul cu element de colml dt\d sUlHiUf.iiHt. ElfiitiNihtl ofi Hiiitt'l'1l serie, cu compo11ente dissrete 8.Ml,~ pe sei'll'! ~~ ~6fblJotHi. c.a o t~ill1tE!fi\.tt ';".
ti
R,t
•i
=
-
398
---------· ----- - - - - - - - - - -----------
PRAcr1cA ELEcTaol'i1sTmn1 AMAToa
riabilii comandata, care preia la bornele sale Yaria,iile tensitinii de int.rare. S<:hema elf>rtridi. cea mai simpli.'i. a 11tttbilizatorului cu element 11erie ~i amplific.ntor de eronre este data in figura 22.3. EJe~entul serie este format. di 11 trnn?.ist.or~l 7':.1 , tensiunea de iP~lrC' Ui; est.e diviZata (kU::) de clivi:wrul R 1 - P - R 2 ~i aplicata bazei tr.anzistoruln.i_ Tz 2 , care formeaza amplific'atorul de eroare. Tensiunea de referint11 este asigurata de clioda Zener, polarizala prin rezistorul R:; Uref = U:. Cure1itul de baza al tranzist.orului T:. 1 este asigurat prin R 117 care este ~i sarcina aniplit'icalorului de eroare. Presupmiem ca tensiunea u~ cre~te, atunci curent ul de bazii. 1 m a Jui 7'::. 2 cre~te, dc>ci i;ii curentul de colector I c2 cre~te; astfeJ curentul de baza I Bt al tranzistorului serie scade, d~ci Tz 1 tinde sa se ,,tnchilli'', aclica tens.iunea UcE cre,te ptna 'bind· U8 revine .]a valoarea c0respunzatoar~~ data de formula:
Us
= (Uref + U BE:l) _!_ =
= (U:
. ,k
+ 0,7) R1 ;11 Ra.
Un asemenea mod de functionare ne de funct.ionarPa buclei de reglaj automat Cli reactie.
aminte~te
'·
~
..
R,
,.
c 4
"lrU1 Hz . i
-b--·~~~L---L~~--t.__~_.____,.,
Fi~. :!!!.:!. &t·1·ie
Sc:hema elel'tricd a.stabil-izatorului cu amplifkalor dt• eroare.
Dar.a se dau: t1:1nsj~nea de intr!'lre maximit U;Ji. ~i . rea. minima, ll;m.• t ensiunen stabi'lizata lls ~i curentul maxim ge t.ipul tranzisloruJui serie. Acesta trebuie sa poata asigura curentul de sarcina maxim 18 .u, tensiunea colector-emitor Uc,.; mai mare ca U.;.u (la pornire capacitorul de la ie~irea stabilizatorului este pract-ic in S('l.ll'tcircuit, deci pe Tz 1 se aplira Ui.ll}. Apoi, puterea disipata pe T:;, 1 ti~buie sa satisfaca conditia:
Pu,=
ll")ls;u
(Ui.\1 -
<
Pd.\la:r.
(cu .radiator).
Din clatele- de catalog (~au· masuratori foarLe simple) se stahile§te factorul de· amplificare de CUl'ent ~ 1 (/i 211>) la curentul de colector le= 1, . 2) Rezistent,a de_ polarizare Rp se cakuJeazii 1-inind seama de asigurarea curenLului de baza a tl'anzistorului T::. 1 : I
HI
=
_!~:~!_ ; Rp ~lwin
=
(~~1~~i -
u
8 -
~,7)@~.
I.us
'3) Tranzjstorul din amplificatorul de eroare,. T~ 2 , trebuie sa. poata asigura un curent de colPctor eel putin egal cu cc>] al bazei Jui T;;;1t IC2 =Im; tensiunf'.'a lfc F. > lfHt - l!,.,, ~i f actornl de amplificare (hw:) ~ 2 sil fie !lt1ficient de mare. 4) ·Se ·alege' dioda · Zener pehtru elemPnh1 l cifi ~ef Pri~~fi 1•u Uz =· Ur~f ~ ~ (0,4 .. :0,5)U,. Cureritul prin dioaa
SVR8E' DE ALIMENTARE
391
trebuie sa fie mni mare deC'it ('Urentul de colector I r. 2 al Jui T::. 2• Rezistent.a de polarizare R;; se calr.u-
z~nar
leazii cu formula: R ==
u. - IJ_ --r:--':..
u112 = ·
+
__l1-! __ c~. R1 --!-- R2
Din prima condi~ie rezulta: Ri
+ R + R2 =
u.
-1·jj:-y--
t' :il,,·!JY
•
~)
I: >lc2· 5) Cnkulul di\-izorului R 1 - P - R 2 sC\ fnrl' pl<'dnd de la condit-ii1f': --- N•l'C\ntul din dh·izor H'ii fir. de <'ire.a 10 ori mni mnre ca Im:..... Ic2/~ 2 ; der.i ID= = 10. /iJ2; - te.nsiunea tntrc 1>aza Jui T::. 2 ~i mas a. .trm t re.bu it> sa fit>: 1)2 - · er: c:pr;s = er* + 0,1 §i
u
J R,_
+
· ~1 • ~2·
BJ!
Cu aN~ste relatii am stabilit toate elt-mente!P schemt>i. In cazul curent.iJor debitnti de stabilizat.or mai mari, curentuJ do bazi\ al tranzistorului aerie, J8 = hf~, pmi.t.e fi ,dt\stul de. mare. Astf el, s-ar puleq. c:a trnn~istorul T:. 2 sii nu poatu asigura -curt>nhd de eolect.or nerC\Bar snu eurElnlul din dioda Zener sa fie prca,mare. 1n ni:Pffil'JH'a r.azuri, penli'u 1rnnziRtorul sf'r;i<' i;e adopt-a coril'igurntin Darlington (l-rnnzii1tor compw;;), S" ~ti<> en 1a asemenea configura\ie factoruJ de ampl~iellrP de cui'ent Po:·hint!tmt. rste ~<• = ,~, x ~", unde J' ~i ~" stnt. fRc· torii elf' nmplificare ni trn'rizistoa.re.lor r.o mpo Of' nt e, Sr.hf'mA. imbuniUi1\-iUi, NI mnnt aj Dnrlington p<'nlru elementtd serie, ri;tP. pt•ezenl.nU1 in l'ii;rura 22.4. }:JementelP sehemei 11e caJcuJeazi'I eu formulele prezentnt.e. rna.i sus, ti11incl insa seama
470. "=IA
pF
2. Dz P/5V1
Fig-. :'.!:!.'1. i'rh~ma C'leC"tricil a st.ahilizalorl.1lui 1_·u ('Jern{lnt, se.rie t.r-anzist.or c·ompus (liarlinglonj. <'i\ ~ 1 = ~~·:, · ~;·:.·
Pt:'ntru 2~;~0~,j i::P in. (3' =- 2;J. iar pe~1ru 2~1711 ~,, =:o i~'• rezullinrl ~ 1 = ·1 87~,. Pentru functionn.rea rorr.rtii a stahilizatorului, t('ni1iu111m pe el<'mentul serie (tensiun<'a CE) trebuie sn fie minimum 3 ... 6 V. Astfel, Ja proieetarea redresorului care precede etajul st.ahilizator, tensiunf'a de iP~ire U, trebuie marita ru aC'Past i\ vnloare. DaM1 este necesnra o plaja mare a tensiunii de ie~irc - situatia alimentatoarelo1· de Jaborator - ,tensiunea de rr~l'erin t-a t-rebuic aleai;a rtt mai mica. Var·iatji)c tf'nsiunii de roferin\1i U~ ~i a h~nsiunii ll m:: cu temperatura de· t.erminft fhictua\.ja t.e-nsiunii de ie~i1·e l/~. PPntru c·.nmpensarea ntriat.iiJor dntoritft tt~mpcraturii i1e foJosesu mo.i mult1> metode: una dint.re elP. ri;;te utiJizarN\ schemei diferr>ntiale prnt.ru amplificatorul de £woare. In fiinu·a 22.5 prezmitam sch"ma e)l'd ricii a stabilizatorului cu amplificator de eroare dif•wential. I.a areni;ta sr.hemii tensiunea de iP~ire est" inclependent.li. de Um;:, TJ~ ;:= l',(R1 R 2 )/R
+
_____ ___
-
·JtJv
...•_...,..
_____.........,_ PRAC'i'tCA ELE~Nl!iTlJJ,.Jll AMA'.tO•
---~-----------_____....,
INtWS
1,2 kn
( +) aplicind tem1i\mt>.a de referint-i'h iar la int rarP.a invor1mare (- ), tensiu .. ncm de eroal'e, vom oh~ine sohemn ata+ bilizat.orului <·u tnnplificator opP.rntionnl (f'im.1ra 22.6). Tensiunca de ri>f('ri n\i'i se ohtin«> elf> In dioda Zenel' de 6,2 Y. rare Sf:' aplidi int:rii.rij noin\"PrsoarP. Temiunea de eroa.re de pe dh·i· zoruJ R 1 Ra se aplica intr&r.li ~nvrr Fmare, C'·'lU'entul de ie§i"e di:n ~A 1·11 E>ste proportional cu diferent·a aqestor doul'1 tensinni ~i ,,\i:r~e" elementul serif\ la o nnumit.i:i polnrizare (curont de ~azi'i.), d£>ci tensiunea de ie~ire u" Jn 0 anumiti\ va)oare. :De2avnntajul ncefltt\i scheme estc di u" nu poate fj mtti mic ca Uv,. l\fontajul din figura 22.6 sl'! poate ut.ilizll 011 1mcces pentru redurc•rea. ~j stabilizarea tensiunii bateri(:'i auto (12 ... 14) V Jn o tem~iune de 9 V tipica unor nparate eleet.-oacustice, c·arr ins1i nu consUmii mai rnult de O,tl A. PPntrn oortsum mni mnre. se tL~calculea::tu tranzistorl.ll seriA.
+
Fi~.
:!::l.i.i. :';chemn electrica a stabiliznt.01·11lul cu ampliffoator dr. C'ronre diferent.inl.
Prindplllelt' carn(,~t.Ptisl ici ale fltabiljznt orului dr t.ensiunl' in afarn f:fln11in11ilot ~i c·.nMnt-ilor de intt·ar1.• l')i de ie,irf> ~lnt: coefioiP.ntuJ dr stabiliznrri definit l'R rapothtl dintrr vnrin1h1 f.en· Si•tnii de inttnl'P .;1 f}i taporf Ut i\ fa vtttlatia tMQiUnii de h~~ite 11(18 pPntr1.1 un ~-utent. ile ~fU0 •:ini!t 18 ~i t.emperutura I. eom;tante: F0 =i !l.Tli/&ll,,.,
111 ~l t - uomH-1\ntP: ~i rMi~t.rnta dinamlr.A: intPthi( A. 8hthili:t.at.ol'tdui, d~finiti1 ctt t'apott.ul dintt'e. \'atia\ia tc>nf'liunii d,e ie.,ite AU11 l}i "'aria1ia cut'rmttllui d~ HatcinA 41 8 , ten11iunea de int.N1r«> U; !}i temperatuta fiincl conitt.ante, Ro= = AV8 f!i1$, Ui ~it - co.nstnnte. Fae~ totuJ dP. i;t.abiJizare F 0 tN'lbuie sa fie. ctt mai fnttl't>, iar rezi11tent-11 ii1tel'llii (11l mai mica. Aceste. t'onditii ee obtin uind df ligul t.Nmzistoarelor f olo11ite est.e ridicnt., adicA ~ (eau g,,,_ panta) de ~ttlnare. nttlrA. Ci~t iJ,tul ridiont al amplifir.Rtolirelor opetationale lr.•a rxtins domeniul de apJioatii ~i Ja .slabiJizatontela de tensiune. !>net\ in 100111 amplific-atorulni de ~roaro t·L1 t.ranzist.oart' vo.m introduoo un amplificator opr-ratfona), la intrRl'.9R 11Cinver110Rre
SC!hema unui ~t.abili:t.ator de te11triune r"i;?labilu tntre 0 ..• 20 V cu pt1rlo1mA.n\e ridicnte: "\•tt:tintia t.ensiunli de iP.~irP mni midi de ±0,02% )A. ,•a.rift.tin curentuh1i de 11arcina de Jn 0 In 1. A, 1'U r:ireuitul ~M 324 (sau pntru ~A 74f)
Fig. 22.A. :-i.rhP.ma P]l'l.~trir.ri a ~tRhilltl\t<1tul1Ji cu amplilkator opl•1·11.tional 1(H HlJ.
391 M?.'
fJ;l7n
+ l ..26V IA
Fig. 22.7. Schema eloct.ricQ a stabilizaloruh1i de tensiune, de fabOrat.or, cu
este prezentatii ln figura 22, 7. Amplificatorul I este suNla de ref erinta de 9,1 V. Aceasta tensiune se divide prin P! ~i P 2 astfeJ tnctt la ie~irea amplificati;>rului de eroare II cu Pe ,,sus" ajusttnd P 1 oJ?•inem te~siunea de ie~ire la capitql · de· sus al gamei . (~0 V). Cu a.nipljfioJtQrq.l I l 1 11e reQ.liz~ttza protec~ia la s~pr&~'Qfllnt. Clod curentw care trece prin NzistoruJ de 0,47 il produce o t.eneiune egaJi cu Ud=0,1 V (din intrarea inversoaPe), ie~irea 8 se negativeaza, dioda D se deschide ~i curentul de baza a configuratiei Darlington sea.de, elementuJ serie controIind curentuJ de scurtcircuit la fsc = = 0,7 V/0,4.7 n. In acela~i timp,- Ia intral'ea 13 a amplilieatorului I V, montat ca etaj comparator, apare ten.. siunea negativll; aceata basculeazll ~i la ie~irea 14 apare tensiunea pozitivii., care activeaza LED-ul, ce indica starea de scurtcircuit la iefirea alimentato· rului. Fara sarcina montajul consumii c~rca 10 mA. La toate eohemele de atabilizatoare serie, un scurtcircuit accidental la
~M 82~.
ie~ire
se manUe21ta prin a:pliearea ele· mentului serif:' a tntregii :ten11iuni di'> intr!lre (! t •a. un curent de \t~Qal'~ foarte mare. In asemenett cQndi~.ii truzistorul serie se ctistruge. D.aca dintr·un anvme w.otiv d'vizorul ten· siunii de eroare ae dfd~teazi, 3au traozistoruJ ser•e se scurtciroqitf.nzfi tensiunea de ief.ire cre9te ti eJe~tlnte~e de ci.-cuit din montajul aUmenitat 110 pc>t defecta catastrofic. Penttu a se ~'Vita situatiile c:lin ambele oategorii ~e defectare, in schemele s~ahUiiatn11· .-elor de tensiu.ne se in~roctuo cire-.it-~ de protef.l\ie la suPf•ou~en~ 9i IA supra• tensiune, Cireujtele de pl'Oteotie la supracu• rent se baze~a pa. prinoipiul reducerii curentului de ha.zit al tranzietorului serie, deci Ja ,Jnohidefea" acf.!1tl~11ia atunci c~d c•entt~I din sareini dep''" §e9te o ~:pqme valoare. Una dintre cele simple Jlletode de proteotie est41 Pf06'e~t~t.i\ 111 schema din figura 22.8 It. C"rentu.1 de sarcinii tteoe prin teti~· ten\ft de UnritarA R1• produc.h1d o oadere de tensiune h RL. Aceasta
m.,.
x
fzs U. 0-...--...."'"""'!...+..._-C::::J-~--r'!~~ ~ l/i
+
11.s-o
Hp
!. !.. O.Gi i - Rl fiu -: I/- Jil
··L----- _i 0 A.E ;~-/i'.----1
.
'l'L ~Ur I I
Ja, 1
g
·"
l'~z,=4. ll,/'I
+
~·0 .
:
ULO__ ~i.e_J
b
Circuit simpJu de proleeiie la ~11pr:wurrnL b; Cir<'uit. de:· lll'fllrrtic> la s.upracm·ent cu roglaj ~i inclicarea supras~cinii ;cu Lim. Fig.
2:!.~. a)
tensiune este ,,sesizata" do tranzistorul d·e pi'otect-ie Tz,., fiind de fapt d1iar tensiunea ba·za-emitor a arestuia. Cind 1 L · X R1, > Umt = 0,65 V, tranzistoruJ Tz,. tncepe si"i C'onduca E}i curPntuJ de baV.i\ al tranzistorului s~rie scade, seilzttld ~i rul'entul dP. roll'ctor. Mic~o rnrea eurentuJui de ie~ire se Jimiteaza la o ,·aloare 1 1• = 0,65/ R1J. Astfel. s<'~ det~a deosebita a rezii;t.e.nlei de sarcina 11att aparit-ia unui scurtcirruit tntre bo'rneli.> de. ie~ire va dr.terrnina intrarea ln Mnrluctie a trnnzist.orulni T::1, ~i Jimilnl'ea curPnlnlui dr·hitnt de stahiJizat nr Ja Yalnarea I 1•• La 11rurtrirruit R~ = 0, putPrPa disipRtii nsionare n trnnzifit.ornlui srrie si a racliatnruJ)1i sau este. dezaYan,taj~J
arestui "tip de protect.ie. Pentru ajustdrea 'valorii curentului.la care lucreaza prntectfo (I,J ar fi necesarii. modificarea rezistorului RL. Acesta tnsa' este tm rezistor de putere - disipii P nL = = 1! x ·RL - ~i este greu sa fie realizat reglabi°l. Se procedeazii la un artificiu, conectlncl. in paralel cu R 1• un pot.ent-iometru P (1 k .0), de pe rmrsorul diruia se culege l.TDE pentru T::.p (l'igu ra 22.8 b). Pentl'U inrlicarea intriirii in fnn<'tiune a protectiei in rolectorul lui 1'z.,. se conecteaza o dioda Juminii;centa (LED), care se Ya act.iva Ia t.rf:'r.erea rurentului prin ea. Pentm .hnbunatatirea sc:hemci de prot.eqie la .supracurent, in sensul r~ ducerii putcrii disipate a tranzistorului serie (in regim de protectie) se utilizeaza schema de prot.ec\.ie prin intoarcere a curcntuJui, ca tn figw·a 22.9, a (f'ngleze§te = folclback). Tensiunen lJRF. a tnmzistorului din circuilul de protectio T::.p e11te formAta din: rii.clf'rea de tensiune clatorit.a. curentului din sarrina = IsRr. ~i de tensiunea ohtinuta pe divizorul rezistiv R., R 2 : rBE
=
R1
:an: (l.li•~
- lf,)
+
+ _f!J__ J. R,,• Ri -1- R2
Cind rurent.ul de sarcina este "'d normal, rezistoarele din divizorul H." R 2 ~i Ri.. sint astfel alese indt. l!m; < < 0,65 V ~i T::. 1, esle hlocut. Daci\ Id 1·r1>~tr nsll'el ca U1 m = O,n5 Y, tranzistorul Sl'rie ineepe Sa Se ,,inehid:"i." ~j tensiunra r.nlector-emitnr (('are alinw11t1~aza diYizorul R 1 -R 2 ) c·rei:;tP. AstfPI, tensiunea Un n ·dh·izn'rnlui rre~tP ~i prMPsul. de intrarf' in con
401
SUBSE DE ALIMENTABE
rz,
R1.
lsc
+
Us.
/Ji' Rz
'!o
11.r
Tzp A.E.
R,
·~:·
Ila
a
b
Fig. 22.9. a) Circuit dl' pl'olect.ie prin fntoarrt'rea <'nrentnlui (foldbark); b) rnrarlt>ri!rolectie (1) i;;i cu proter.\ie prin fntoarcerea rurrnt.ului {::!).
pPntru ,,deschiderea" tranzistorului T:; 1,, a tensiunii divizorului este mai mare dectt cea pron•nil1\ de la rPzi11tPnta de limitare. Snu, altfel spus, <'11rentul di.'\ sarcina la rare se produce areea~i stare de conductie (acPln§i Id n tranzistorului T:;p e!lte mai mie, datorila rontribntiPi tensiunii rliYizorului R 1-R2 • Fnnc\inna1•pa RrhemPi Ile bazeaza pe prinripiul rF>.artiP.i pnzitiYP· diYizorul R 1 -R 2 fiind g1·upul rle rra1·!ir. Dae11 Ja ie~ire se. prodtll'P lli.'t1rlC'irl'11it. (R .• =-- 0. 1'$ = 0). nll'enl ul dA
. . I.,.·-- Sctl11l"irc·uil I s(' Plll.P.
ll1 -1 1,, R1-; R2 mlirii mni mir rlr1·it la ll<'llf'ma rle 1n·ot.ec·ti1' i;implii (figurft 22.fl, b). Tn rn·Pstn <"nnditii. puti>rPa disip11tft cle tram:ir-;torul se1·iP. cu iP~irl-'a in ll(•nrtl'ireuit. l'f:IP elf' [(R 1 -:-- I-l2)/R1 j ori mni mic.•t1. [ h1p{1 fll' \ innaren prote<"t il'i . ..!1i Ht' 1laet'1 cliMparr. Sl'urtc·ire11 it ul. s1·hnma r<"1mine .. z:.h'oriU\", adic11 T:. 1, in ('(111dn<"tie. PPnt.ru rr.punPl'PR stahilizatnrului in funC'tie trebuie deconeC'tat.a,
pentru un timp sr.urt, tensiunPa de intrarP. Aceast.a este dezayantajul acl"stui tip de protectie. Penh•u aparatura de labnrator se ut.ilizeazii diforit e i;ehl"me r·u drcuite tip rPleu, cu armare manunli.i. Mu automata. PrritPl'tia la suprnlensiunc> sP poatP farP prin mni multe moduri. Metoclele radieale de prolect.ie se bazeaza pe decuplarea tensiunii dP int N1re in moment.nl aparit.iei supratem1iunii. al c·arei prag de n1•tionare P!ltP prei:1~abiJit. Sdlf'rna P.]ertric;\ n unui cirruit simplu tlP prnt er·! ie lu i;upratPnl'liunP. cu ti rill tor este daHi tn figura 22.10. Pra~ul dP andan~ar·c> al protertiei el'te stabilit tie 0--~
+
J'f
J'lo/Jihiolor de len.r1une
01
•·
r Us /Im
Pi~ 22.10. Cirn1iL simpln de pl'olec\ie la supratensiune t'U tiristo1"
fRACTICA ELftC'ftlONl&ftll.tJI 'AMit\'l'OR
tensiunea diodci ZenAr D::· Daei1 {{~ ore~te peste Yaloarea U=, ent.ru impubmriln loart-P. !!CUrte., accident.ale. PPnt.ru o protectie ull > 12 v. i;e alep;P 0 diorlit Zener r.u U~ = 11 V. CureJ1tul de virf al tiristorului lrehuie f'i'i fie 10 ..• 1;:, ori cureht.ul fuzibilului Ir. Cu ajutorul stabilizatoruh;ti mQnolitfo ~A- 723 - ROB 723, se realizeaza schema u11ui circuit de j>rotectie de precb;ie la supratensiune (figura 22.11). Funrtionarea c~rquitului se bazeaza tot p<' decuplarea tensiunii de fotrare prin topirea unei siguranie ~uzihile SF de dUre curenfo] prin tiristorul Tk. PraguJ cf:e ten~iun.e unde Re produce actio-
nnrea protectiei se l't'glcaza foart-e pr-c•folosind A.mp}ificat.ornl dP ero~re din circuitul rfA 723 .cu rol de iJizatorului est.e a:pJ1cata potentiometrului P 1 -- 1 k Q. Tensiunua de ie~ire + ll8 divizata, de pe mfr~orul Jui P 1• se aplica intrarii neinvP.rsoa1•p I~+. Gil, t.imp I Tln+ I < f lJT"!'>r· ;, IH ielfirea. comparatornlui avem pol Pntial negal.iY, tranzistorul serie din ~A 723 est.n blocat, la fe] ~i
r·is;
Fig. 22.11. Circuit de protectie, de preeizie la supratensiune, c.u ~A 723 1;1i t.iristor.
--~·
.
.
-- -
..
.
-·
.
-
-
.
·Comp
12
~
IJ IN~
,\
Ure/'·
.,
.,:f.f
Ne
' lltNNp
12
4
11
0
ID
Vo
'6 7
9 8
·Vr NC
g
Y7
\
2 111' ' J
I){- . J)/-1
fj
.,
Ne CL
'
I~
·y.;.
Ye
y,...
a
b
Fig. 22.12. Srhema hloe a rircuilnlui stabili:rntnr di' f Pn~ilrn1'. di> ·pr<'•·izi1' ·f'A ~:!:1. HOB 72:J. (n) pi configuratin trrminnlt>lor (b).
Atantajele tf'lmologiei circuitelor monolitice au determinat producatorii si'i realizeze circuite integrate stabilirntoare de t onsiune. CiMHitul N•I ntai 1·t>prezentaliv din pl'ima gf'neratie a cirr.uitelor integrate stahilizatoare de t.f'm!iiiune este f ifril indoialii µA 723 fabricat ~i tn tara: ~A 723 (J.P.R.S.) ~i ROB 723 (l.C.C.E.)... Sc.hema bloc. a.circuitului ru>te..prezent~.t~ ln.figw,a-f2.12. Tensiunep. de ~fe1'tntt\ -f}ny:jF, de 7,15 V, ,S6" ohtinP de Jn bJocul_Jensiunii df' ref~ntii. fopnfit, dintr-o d~ndu ZPIl.£11' ( Uz) romfiensat~ termie ~i amplil'it1n.tm•ll ·tt>nsiunii de rrf'f'1·in\~ Ar. Ln tnmina;lul l'1mr 7.1f1 V (Hpih inr • curenlH~ dl'Sbi'11it de ·r::tirsa cle reff.'1fot.11 1 RF:F ·.~ ts ml\. Rnult11 aiei 1·ezii;;tP.ntK-minimA n cth;zorulni tf'nf'iunii dPrefNintfi R,11.>7.1!> V/15 tnA>5kfl. :\mplifir.ntorul de eroare este.:..un Naj difrrential, ('ti intl'l\l'PR Qf'linversoare J:\'·:· ~i im·eri;oare J:'\-. t'.'ti amplificnN1a tn bl.14'.'M def;chii;11 .1o'-=-: tit) dB. Prin roneet.area unui capacitor di:\ (0,1 ... 10) nF la terminah1l COMP i
EJementul de l'eglaj serie este 1'01·maf din rloua tranzistoara in paraJel (Q1.1 lii Q15 ) cu colectorul in gol, termin::1l11I V0 , ie~irP.a pe emitnt· - H:1rminalul fu. Af!emenea (lonfigttratie p~rrnito rrmrrtarea unui tranzi11for stitlie de. p1H1>rP.. in Pxtl:!rior pent.ru marirea ctlrentului ln f;ttt•c1na. stabilizatorului. Pent.m r:tt· renN fnart.e mai·i· ('10 A) se pnate t•onecta '.in e~lel·i'c:'lr nn mont.a.i Dnrlinllton. Penti;u t•rl'lnl'lat nren ni \·eJul ui: d~ ie!jir~ de la \P.l'Ininallll fo, IH\ int.rodus o diodt'i Zener ('U lT~ = 6,2 V Ja:teMni1~alul t::• <' urent.111 prin t r-1-minnlul V::. Ir:: = 2~) mA. Pl'ol el'l,ia Jn supri.umrr.ina se ponlf! l'nee eu unn dint.re mPLodele de~cri!'I" RntPrior (l'impla ~au 1'11 intoarcN•e), <'1.1 ajutor11l tr1mzistorului Q1" carf' Rf'e ('oleetorul legal. in baza 'element.ului ~erie, baza iegnl:.1 la t.eMnina.lul Ct, iar 1?mitorul la te1'.minalul l' 9 • Pentru uliJizat"ea in . condi\ii cores· pu11iato~re a cil'cuitului ~i\ 723 ~~ ~A 723C (ROB 7~3) prezentam principalelo rn(ori Jimi I a absolute ~i caracteristiei eleetri""' care trebuie ~a fip. indeplinite in schema de aplica\ie 111 otice conditii.
-------
4M
-·-·-------------
PRACTICA ELECTBONISTUL:fJI AMATOR
Valori limii<'i. absolutC'. ·'Ii caractcri:~tici t:Zectrice - ten~iunea de int.rare ma..'\imo, Uni: - tensiunea li;_w - l"s;: - curentuJ de 1rnrcina I 0 : pentru ui1.I - TIS < 10 v: Um - TJB > 10 V; - cutentul de alimcmtare ftiru ~arcinil, . J orif.mC1x• ! •
- curefihil ·cJf'oilnt de refe-rinti:i. 1m:F:
- eurE'ntul debitnt do ie7irea vz. lrz - tensiunea diferen1.iala admisu intre intr:'lrile amplificatornJui de E\roare: - tensiunea admi~ii. pe intrlirile amplificntorului de <>-ronre: - puterPa disipnt3: f o( T.l, - T.'.) ·..:._ g-arna tc>mpe.rnlurilor cfr ftmc1ionare: Mai jos prezPnt11m principalele configuratii de st.abiliza.tonre de tE\nsiune cu ~A 723 -. ROB 723. Din punct d+> Yedere al tensiuoii stahilizat.A, schemele se impart' !in doui:'i mari C'nte~orii: de tensiune sr-azutil (2 ... 'i) "\", rind t ensiunea stabilizala estf> mai mica ca t'm-:P ~i rle leni;iunn m11re. ctnti u.> > l-"1w:1··· - 8tabit1zator di? tPWiiunP pnzitivlt f ' ' - . . i<<'l1zuH1, ~ (2 ... 7) \' (fi!Jm·a 22.ta). Cirt:uitul e;;t.ti prr>znntat ca H·hnmr1 bloc iwntru a FP in\r>lf'ge mai hirtf> funrtinnai·f\tl l"t"1h0mi:i. TPn~iunra l'lnhilirntr'1 t>str. datt\ de rt'lr.\in: F, = l"n1·:1Rz.! (1~1 -~- /l 2) ~i·l-if' poat r- ajusta t:·11 pot.en-
~A
723
~-\
723C
40 V 3 ... 38 V
_30 v 3 ... 28 y
< ·1:;0 mA <:.10m A
<1.JO mA <:JO 1ri.\.
Ii m.\. (tipic. 2,3 m.\) 1:.i mA if, m.\. 2~1 m-\ ~~i m.\.
~
7.:1 \"
< ;)00 mW WC ... .J.-'i0°C
~ 7.~)
y
< 501) mW
1ndepliniti'i condilin hrn( F;- l'~)
<
< 500 m "'· Se recomannti adapt ari:•a unui coefo1ient 1lc> reducere a Far(·inii 1fo t:'i1·ca 0,8. TP-nsinnea dr intro.re minima trebuie i;u fie mai ma1·e ea
+q·
t-:
·---~
\·i1)m~t11l,I P 1 {f;1uf fa1·t> pal'l P. din di \·iz-;n'il i · R1 -R2). \"aloar.-.a 1•f'zist.ent<>i R:i ~C' nlog·e pearii (driftului) minimP ck trmperat urti: R:i= R1IZ2/Ul1-';-:- R.1); Cur£'nt ul de i;ar<'inn Pste 1.imitnt prin intr-1•mediHI rnistorului R .. ,.,= o,t:J \"/I1./.\I· Yaloa.rea ndmiHa n t'Ur0n1 iihii dP :'tU·1:ini1 dnpinde d£' difrrenta L';-· F.; in orice ruz trP.buie 0
Fi~. ~:!.IC!.
1>Ci\J11t:1.
Stnbilizalor dn tPnsiune po;:it!,·a l", ~- \'.! ... 7) Y.
-------- - - - - - - - stiilisJi DE ALDiENTh'£. . t.ensiunea st.abilizata cu circa 3 Y, U;m ;;i.: lT11 3 V. Capa<'itorul C cle ctth-a nF retluf'e z~omotul pl'in i!Pru-
·+
plarea intrarii neinversoarf' I:'\ '. - Schema stabilizatorului dP. tf'Jlsiune po:dtiva mare, U 8 . = (7 ... 3i} V pentru (3A 723 §i = (7 ... 28) \' pf'nt ru ~-\ 723C este p1'eze11tatil. in J'igura 22.14, unde se da ~i formula Jlent.ru marimea tensiunii stnbilizate.
U.·t U.r
u.
Pent.ru marirea curentului din Sal'<'illa st.abilizatorului se utilizeaza un 11·anzistor exterior. Curentul din sarf'i na poate cre~te la valoarea ~1 0 , uncle ~ este factorul de amplificare in curent a I tranzistorului e:x~erior, iar I 0 est 1~ curPntul pc care-I poate debita cireuitul ~A 723. La o diferen1a ll; - U8 = = lO.. V, 1 0 = 50 mA, daca (3 = 50 rezuJt.a 1 s · 50 ~< .50 mA = 2 ~00 mA = 2·,r,_A. Evident,curenful din ·sarcinii 1 11 e~te ,limit.~t de puterea pe care o poate dis"ipa tranzistorul exterior: P ,,= = 18 (Ur·.,.-lf,) . .ln .. schemele cu .t,ran-
~·
;!:;
3.7".,./{r
Fig. 2:!. i;,, Stabilizator d» I1•11si11m· pozil i\·;i nHU'P ~i 1·111·;,•nt. de sarl'inf1 ridh·al.
C:s
=
1:1 .;
fl%
l.'l'rf • ·· .}. .l ... ':.?.
pozili\'a mare ~i rurent dP snrrina ridicat e~te data in f'igura 22.l:'l. Cu SC'hema stabilizatorului de. tPnsiune. pozith:a ·.din .fig-urn 22.16 se poat.e +Ui
zistor exterior este ~~c.r.sa1·-ca diferen\a ~a. +·0,1 = -~ ..1 1 .Schema .stabiJizat~ruJui de..·..t~nsiune
u
u.
v
v
v.
+£1;
't/r R,
•
R2
•
/4•S.2·U~r R,+11,.
·u.=U. R,+82 'J' rel 1!1. ;
U,-,,., .,_ Jr~v_;
u,.
hi"'R4 . ·= 0.GS • . ;i. R4 -S.2 • A;.c lum ., U,m J.7, U,,
R.1·/!2
hJ= R1 r if2
Fig. 22.14: Stabilizator de tensiune pozitivA mare, Ua = (i' ... 37) V. ·
' ll;1111 fiUrer-d,7.fY
Fig. 2:!.16. Stabilizator de> tensiune pozitiva, cu. V 1 ~eglabila lntre (4 ... 3ri). V ii'i nurent de
sar"l'fna
rfciic:at.
.
---
--
.
.PIACT!CA ELEc!IOlttlT!J!!t .Ul.fWA· regla tenliilliieii ae ieflfit !titre -¥~ v ... V; Tensiuee& pe-int.rarea inve~ soare UttN ~• obtinui'~ pP. divizorul Ra:.i.B4, cu iltiportul de divitare Ale~ i~ 5)1;" ii{ aceste cendi~ii Umv1 lh toata plaja tensiunil de ·i~ ..,. inai mica dectt UREF· lie intrarea neinv~rsoarfl se aplica tensiUnea_4~ referin~a divizata de P 1 (5 k O~ astfel tensiunea stabilizata este U1 :a 5,2 [JREFR2/(R1 R2)· Prin utilizara& tranzistorului extern de .ea
+as
+
t.ip 2N3055
s~
pot ol>tUm
~Ufl!DP
de
valoare ridicatii (0,5 ... 110) A, Cu clretiitttl ~A se }Jot relilitta
ne
eit.e1ibt- ( lltFJ ~i PJ). Petitrb U~ntttuii sUthHb:at\i hiai tttari mi 31 V s~ ttdbfitlt o i=lclit-1Ttl\ tte ~tahlli· zattir tn Mile cit'thlitti1 ~A 1~3 e!lte alHnettttti {1ht~t! "~- ~i Ji_) riuttitti ditttr-tl fritcVdbe din t~tt~hinea de in•
pbt ~AHel i::tabili~rt t~lti;iutti de zect t1e vo}tl. Acest mod de hicrti se ttegati\ra
stabilizatoare db t~h~ltirt~ (fig. 22.17} . .A1iihentat•t!a v+a circuitu-
lui se face de 1a poJuJ pozitiv al redresorului9 ial' V~ se ia de la ietirea .stabilizata. lit ttceasta cohfiguta~ie iiREF ae apliM int-ritrii invijtsoare, iar o pai'te d·ivit.nt~ dih U, se at>licA intr&rii nein"111··•rt11T'f'. Trnn7.ii:tnrul f!Xtl'l'im' est-e de
tt't:t~. ~ti
nume4te in literature tehnicil: regim flotaut. In schema prezentata in figura 22.18 tntdoim un sta.hiiizator de t.ensitthe in regim fJotant (tr.= 50 V). Alirnentatea V Jr:a. ~ f aee tie Ja l1brnele diodei aerier. di? fl V 1 8.vlltd ctl rezisten~I de baJast pe Rn· V alo4rea retietett~ei .lt6 ee «Jttfouleata ~inthd dea~ ma ~i tie cttr~tttW ds cHJOOWt- ~1 trau~ zi'stdrtilul stMe (tM'mlnaitil Vi:)· Qu.1.
*'
i'enttil pr.in R 5 fulrtUft I .im, ~!te fdrln.ai din : curentul D.:bltJfbtt tit! lSl~uttUI ~A 723 in ROI, I gcii 2,3 ~ .. 4 mA, curentul prin ditila Zeher care asi8lita alimentarea, I: ...:... 20 ..• SO mA fll cbrtmtul m, c0Iect
=
I.
I V· ;r
tip php ~i b1tza acellt1iitt tist.13 pOhttiiat.n. de »s ~· ~w cbnectatii la ternii~ mth:Jl Vi:· DatdHta faptttlul uti i:lti'lltiltul f!Mh alltilenUtt tnttlt! ttUUtil ~i te,Jft"it 8tl\bilizat~. tensh.lnea de itttNite etlt~ Jtihliilta ntmt~i de cd:racteHsiitiih:! t.rarlrtist111'iiltii
lloolfr-:-+.-ftlifiilie--h-1--'~'
..... -
+
+ --1;•11,,~•v
Fig. 2f.i ~. ~t.ahilizator de tensiurie negativA cti t~1i~Itinn de li!$it11 'thf:ti~ t:..:.~,5 ... ""-lO) v
,, r.urcnt d€' iiarcinli ridicat.
+
- Ri1/R1. ,u
1a
aceasta !!uh.em~ baza
tranzistorului exterior. ute coneetati la ieffrea Vr
:I
+ils '
iJ,
"
JNl/16
l
1" rl,1pF...
Fig. :!2:18. Stabilizal(lr de tensiune pozitiv:l in regirri flolant (Us= '
.;~:-io
\').
,
I
defectuoa~il ~ cirruil ul~J .sau Jn cont ~c~ tarea ~i deconectarea tf:'n~i·u~iJor. pe · sarcini renct.in> (inducth:e ~i r1npndtndiocli> raj)la~ (d~ ~om~1h4ie), ~i. aµ rolul tive). O metoda generain dP protPc·tie cl£' n prCltr>ja rircuitul int~g.fat la apa- in cazul iuerulni eu i;arcirii 1·P.n1·Jive> ritia llnfir t~hsii.ihi t.i·anzit.orii, car~ pot este proler·!ia cire11il elor inlPgrnlr> 1:u sX apa~~ la ronedarea sau deconect~rea diode rnpicl~. in fi,gura 22: ~.Q r•:P;·"!\tenshinli d.e aliment.are." ~ar'·~cit~~ul' t.om. schrina grneral'f1 dl'i pro! Pi.·[ in cu d~ 1 iif. lntri:i hazii ~j col£>cl.oru tranzis- diodP ~ ~tnbiilzntornl,ui dP lPnsiurn' lntohiJiil exl.~rior mic~orea1.a zgotnot 111 tegrnt. bind a h:i ri:i.r hlnentr1 pr>ni ru st1h;Pi. 'f:>rohlen-in proter:tiri ti;cuitelo1· lP~siunen dP iPl'!irl' n 8La~ilizatorului. mono!ilit'r (lntr.gntfp) eslA mni l:lelieaUi dar· penlru len>-iuni de polnril c"iti inclf'rit la suhem.el~ .i:t1 componente discretP. Este suhcient. sa amintim ca in j '•·.; 'iT1 s:.j' •.....r;;-aJihl. ' " eazu I rrt•cun,,, Ot>nne~-:-e componenlf:'IP (tranzifl~ri>, diode~ ,::,)ezistoare) 7 ilooilizolor -··..·--Oi·IJ.., .,. ~···.......--.11--lt.~ ,;Jut rPalizate'fi.e~1re~J>B- (i.ii izolate _.L_ c:?. D, .ll illll'P PJe ('ll mS:tP.rni. SerllfoO,DdUctoare de n anumiti\ impttrifklatti (P sau ~). ln.\·Prsnr·r>a' pnlttl'HtttH Hmsiti.tHi poate prndueP deferlt'.i.ri cataslrofice in cirFig. 22.19. Jlustrarei\ modnlui de prolecpe i:ui1u1, inte~ral. Tenshtnile de polaritaF cu diode a stabiliaaterulw.i de tensiune mottoift¥l?r~~ pf.it sa a.para la ma'nevra,fea litie.
din figura 22.18 ~par mi~te· rtteli:ide tie prot.ectie a circtiiiuiui integral. Ast/el, Di. .b2 ~i Da stnt. tn
scilema
~·
"'
..._.,;::...__._________
.._~--.~+-.-
4H
verse dioda ero;te in sens de conductie *i Ya l!C'Urt.cire.uit.a e,·entualele teni:i11ni iranzitorii C'e pot apRre. pe l'tlr('ini induC'tfre. Acela~i rol 11 are dioda l)i, pentru intrarc>a tn stabilizalor. Dinda D 2 pTot.ejeazii C.1. <'ind la intrare se produc scmle>ircuit.e accident ale, 'in speciaJ cele produse de c•apaeitoarE'le cu t.antal solid (in eaTe 1'0 prndur mieroscurt.circ\lite rrndist.ruct ivr ). Cnparit Qrul C 2 asemenea situatii sr poat.e. descarca prin D 2 !Ji nu prin rir1~uit. ul
1n
integral. Stabilizatom·ele de t ensiune din generatia a dona ad uc imhumUntit·i 1n ce prive~te.: a) carncteristicile r.lectrice 11i b) fiabilitatea cirruitPJor.. Se pnate
aminti: mitri.rea l'uren\ilor d.e ie~ire 0.5 A (ROH 317) 3 A (HOB 323 ~i (3M 323); rompensare de frecvenFl intema, ptotec~ie tl'rmir.a. inlernn, m;igul'area func·t,ibnarii in aria de sigurnntft a tNmzistorulni sN·ie, num:il' .dP C'Omponenfo ex1.erioar<> mir, proiC'rtare i>imp.lf1 ete. '· . ;tbi. .J!gt~I'.~ ~~'..+Q. pr<>ZPJ_lt {tm !oll'~lf:'011l l'ilabilizatorului df' tPni>iune pnzil.inl eu trPi tem1innle ROD 323 - •.5~f 32.3. ,. Pri~rip~J.e]f'
cnraetP.ris.ti•?i ekrtriN'.I ale cirL·uit ului stnt : I
+ tJ/11<2DV
tj
+
/J/'1323
ROBJ23
-'- f P.n~illllf38
ie~ire'Ja
rurentul de 3 A, Fn = 5 Y dP. int rare mnxi mi\,
- t.E'nP.iunea dP
sardna inf rP. 0
~i
T./;,, = 20 v - dif Prr.n1a dintre lI;ir - Uo. 2 \' - 1·urantul maxim de ie~ire, ln = =--= :J _'\ -C'lll'C'nhil C'Oll!;UIO.Rt ·111 got 1 0 ~ 11 ·rn_\ -(mnx 20 inA) -- putl'rea clitiipat.a, P 0 = 30 W ~ c·urentul de' scurli:ircuit, Ji.(U; = 7.iJ \") =:: 4 .\ - rezistcnta termica jonrtiune-rap· suM, 2"C/\\' ~:111111 I P.mper~t urilor de luc-ru,
O"C ...
-:-12~1'C
·-·
Lo. u1iiiznrPa 11tabilizato1m•lnr de f(lnt:innf' fixi\ l'U trei tPrminnle se vor Hn~ sen ma dP. mmi.\t oarelfl rPcC1mnnrltu·i: ,_.... ro'nd.ur.toare.}e dC' fogatura CU ,C'irC'Uitul ~·.01' fi C'ft. mai i;curte ~i qu dia· me.tr~1'
mn.ro pentru minimizarE'a indur..
tnnti>lor parazite; - 'com~r.tar('a tuturor terminalelor rC1mponP-i1t nfol' In un si n~ur punct de mnsi\, EWilinclu-se ,,buc.JeJe de masa"; · - da<'n · <'ir·cuitul se monteazii la o dii
cm
intrare
~i
masa este necesara conE'c· ll!'fli'e(2)
----a.+ ~=6V' 2
t'ornun{3)
3
,·~
lnlron{I) ·
e,·- !j)F Ftmltrlsolio'. (l..,!Ocm} c,- IJ.1pF c-eromic a
eapsv/6 TQ.J
{ vet/e/'7!> fl're lerm1i1q/e)
b
Fi~. 22.20. Stabilizntornl cit~ t~ru:iuue poziliVCl fi~a. ru trei !Prminnll'I: rn1 323 ~i R0B323; specifiraiia terminalelor - r:1ipsula TO 3.
a1 scht'ma dr. apli1·u[ie tipira; b)
---------------·-·----------·--•-H••-----------------------------
!Jt¥.'·AA·M. .l'~t:
I
•• .
t~re~
u:nui
la
urmeazii. . ··cu· circuitcle stahilizaloare de tcnsi:u·ne 'fb::i. pot r·ealiM ·~i schomo de stabiJizatoare cu tensiune reglabilii (figuru ~2,21). ·Prin mpd1ficarea pQLcm-
so
un
Wihd'ui te~niiriaiulni 3 (comun) mi clivizo1· de tcnsiune R 1 -R 2 ·tensiu1iea de ie~ire'cstc:' U8 · U0 (1 + R.2/R 1 ) + +I c;R2...nnde 10 · 2om;\·~i 1 U0 · :5V. O ,.~riantt. 'ci1 performa1i~c i'm1:iui15tu.Ut.e a stabiHzaLorului cu tensiunu de ie~iT'e ajustabil( · este , p~·e~EmLatli in 0---....--..:..i
-,.ui
l', . +-
"' <>-~~~~--R~~~~~--o
1~· ~ V11fl,,. R:)+ ltr R,
la ~?Om A: Vo •.JY; fig.
~'2.21.
.,. .f~~ u4..; + 17 v
Slabili.zator cu t.ensi 1mtt tie ie~u·e
1:1justabilA, c.u [;Y 328 .-:-
ft:2B
32.~. ,
.,
·~i
i', ·lpF
11.r • {T+
n,R1) U0
;,
"'Ui ,,;JIJV; 1/0 ,.4 V
Fig. 22.::!:l. !':ic:lw111a l'olaLilizalorului eu kll::!iU· m·n dt: ie,1il'e . aju..,t a Lim, tu carai:leris! ici l111bu11
figura 22.22. J>otentiaJul termh1alului comun (3) ei!le delt>rminat. loL dt' di:dzorul de tensiune do la ie~irca stubilizatorului. dar ~sle apli<:a t. printr-un e(aj repetor de tensiune realizaL t'u amplificatoruJ operatfonal ~-\ 741. lnipcdunta de ic~ire a I'Ppetorului de tensiune fiind foarte micii, curentul de gol 10 ul cfr1·i1iL11lui stabilizator nu mai are o cont1·ibu~ic la tensiunea de ie~fre,· data ·de fonnulu: Us= (1
+ R3fR1)Uo.
+
· 1\Itljoril'lff.ea· · 'monLajeMr ·r-'U' 'circ\iite ir1i.egrate liniat;c sint alimontate de la surse duble. cu tensiunt' pozitivi'i ~i negath~a.. J'(inL1'\1 1·ealizaren tensiunilor negath-e se pr·oclue circuite integrate stabilizalo_a.r.<~ .. inlu:'me UP stubiliirn1ouro dua}e numui cu regulatoare pozitin•. ...·.. In figur11 22':23 p1·ezentum sclH·ma unni ~tabilizator de ten~iune fixii de -:·· 5 V $i -5 V. reaJiu1t cu de'.'luii circuite ~M 323 - ROB 323. Cele doua J'edresoarei dubl<1 allcrnantu cchipate cu (liofl~l'e ·n 1 -D2 respPctiv D 3 -D.,
.a\ ·vor fi urmarite (prin ~A 741 •i tranzistorul pnp) ~i de' tensiunea -U8 •. Raportu) dintre U8 · ·~i - U8 este dat de raportul celor di:mii rezistoare R 1 ~i R'!. dupa relatia: U8 R2 = -U8 R1. .i\vind U~ = 5 V ~i R 1 = Jf'l rezulta - U." = 5 V. Tfmsiunea de int.rare nu ll'ebuie sii depa11easca tensiunea de intrare admisa pent rn circuitul stabi lizator (pent1·u ~l\I 323: 20 V). Pl'lntru realizarea tenl'iunilor de alimentare reglabile s-au proclus circuite integrate stabiHzatoare la care intrarea
+
\ .
+
+
-
~d SY: t,=Cz"'llJOOpF
Fig. 22.2$. Stabilizator pozitivu ~i rio11·ati-vii.
fk'
fix a
te11sinne
aJimenteazt'i cele doua circuite stabi1izatoah'. Cele dou~l tensiuni -j-5 V ~i -5 V :-;int culese Jn raport. cu mai;a 0. Tl'lwiiv111:-si l1eg"tini estr. stilhiJizata
l1;1
11\:ti·+,
~~<1\J!hz
de tensjunc c,luul~ se pol y1•uli:ut ~i i11 nu·ianla preze11Lata ~H • ligL1:n~ 22.24. Teni;lp11ea negat.ivt1 ~~lp ¥li'!hili:wt<"1 ~i ,,urmu1·e~~1;'' tem;iu.~et\ IJ'!~iq, t• cl~• la i.e~ir-e(\ cil'euiLului ~tahiHl:t,tlur ( ~~\T 323) . .Asemepea r;j:he.me '~c p u u1e~c st11hil i::.ato,are de tensiune duf.1/e ctt 1t1'{1t1frirc. Lu intraroa inversoar·t· a e1n'1plificalorului qpet'atioqal ~A l'i I se apli9i'.i de la divizorul' R1-R2 .· "r '- ·· 1 • • i · *." .. · i/ 1·,:,..t:ti'urn• ··din tensiunea de ie~ire ~; ·'U~. T1_•nr;i u11e~1 ne~1:1tivli de I~ ie!?irea 'ltJI [~,~ 74 l !'le apJ;ca hazei'tmui tranzist'6{ 'tip pnp. V m;iatiile teni;iunii U8
+
*It
"'l/s"'.JY
!pf
·Rr
1,7/rn
r(I
. rhL.!i tit/
.~Jtig.
'~
iu,1 ..zov.
)f;'li.. ·~trtpm~ator
urmar1re.
de ~~nsiin1ti ctvaJ, cu
neinversoare a amplificatorului de f'· rotu-f• este Jegata la trn te1·mimll al . cireuitului. Ast.fel exista aecP.s din extedor la aceastil intrare (JN-) ~i tu un biu1plt1 divizor de t1•r1~iune se poate 1•egla 1a tf'nsiunea de ie~ire. ~
Alip1~uLarea 1itP&t·atf"!Ji;n· po1·~nP.ile t;e f ?oe ·de lµ.. aqurnajatoar~le eJ~eLrice sau de l~ elemente galvanioe numite uzual: baterij eJectriQe. · ' .-\pafaLele care se alinw11t•~11zii din hate1•li electrice au nomim11izali1 Len-
siuneu de alimentare 11i fm1·ent.ul const1mut' in coriditii q~ f1Jnction~1·e 0(11·mal6. De asani.enea, in ca:rnl aparatelor· portqbile se dispune ~i de un anµmiL spa\iu lim:.;,,at destin,at bateriilor. Batei·iile eleQtrice sint for·mate din elemente galvanice Leclanche. coMctule tn serle sau in paralel. Tens!yneu electromotoal"e E a ~Jernf!ntului (pilei) Leclanehe cu eiecfrod de zinc fpoluJ n~gatiY) ~i electrod din bio.xid de mangan cu colector de <:arbun.e .(polul pozitiv) ellt~ ·in jur fie .1,S V.
rv a
I
r
(
·+
~~
Pub
+
(}
A
+
l
ET~ . I''" 1-
U=/ ~ /-;;;
/ :c: {)
"'
e
_{., 't' rJf.,
/Sil::~ {.
c
.b
~'iK· ~~.;Jl>.
·1;
b
a
+
ij) :;;lqil:)Q4u1
d
t:JeWtiu~ulgi l{aJ'l1anic; @) §1.lkt#JU!# t1ll!Utficij. eqhiv~eotA ll el6c) sche!Jl~ !"Ji;ictriGa e9mvalepti; ~ l;l#l\ll~ntuJµi gl;lJVlUlic fq !!a1·cjn¥.;
mentului galvanic in gol; fi) m.asurarea cw·e~tµJui qe sol.lftcircuit.
Principalele caraote:ristici eleet11iee ale .bateriilor e]eotrice etnt (fig. 2:1.36 ~i tabelul 22.H); ..._ Tensiunea eleetr~motoare, E, este te:nsiunea miisllrata la hoPnele bateriei In gol, adioa f&ra consumator. Pentru up element E:::;::: 1,5 V, pentru n elementf' in serie: E = t;S X n. - Tensiunea tn sarci:riii, U, este tensiunea miisuJtatil la bornele haterlei cu un anumit consumator, cu rezistenta R~. Pent'l'u tipurile de baterii fabricate in tare, vaJoarea rezistentei de masurare a te111:1iunli in sa11cina sint normaJizate ~i Je prezentam 'in tabelul aliiturat. Daca rezi::>tenta sarcinii este mai
mica, deci cw·eµtul consumat mai mare, tensiunea In sarcina va fi mai mica fata de valortle din tabel. ....,.. CurentuJ de scurtciPOuit, l sc, este CQl'0?}tUl Ql81mrat CU atnpermetruJ CO~ Qectat la b1:n·•wle bateriei, timp dti t~~ ljecunlfe. Rentrn hRttlr·iUe hµ,10 se
qa.u
valq~Hij
lui f ~c In t;ipPJ.
~ GttpW:itfl.~e'l electr~c4 l;l l>attil'itii,
Q,
carapt~ri.~eazii
posibilit:it-iJe dP ntiJiza,re, in anµmite copditii du funr'Oonare a batede°i. Capacitatea bateriei isc r , poate e.x:prima fie prin timpul de descarcare pe o ariumitu rezistenta Rds pina la atingerea tensiunii de oprire U,-. fie prin cantitatea de electricitate ce Tallelul 11!.Il
I Tipul baterie£ !
E
I
F [V]
R~
rVJ I
[f.l]
I
5
I
i
I
I
1$~
[A]
l
Rds
[f.l]
I
R6 R14 R20 3Rl2 2R10 6F22
I I
1,5 1,5 1,5
4,5 3,0 9,5
I
I I
5 5 15 10 900
I
1,42 1,42 1,49 4,2 2,9
9,8
2,5 ... 5 4 ... 6 6 ... 8 3 ... 5 3 ... 4 Oi4 ... 0,6
l
75 75 4.0 225
l
900
I
t [min]
'
I
Q
I
T
c1i1 I [Ah] I [luni]
240/zi 24.0/zi 240/zi 240/zi
0,9 0,9 0,9 2,7
240/zi
6,4
0,8 2,30 5,0 1,15
I
6 6 6 6
0,26 1 12
________________ ----- ----- ------------
......_
·4i2__
rRAC'.EICi.\ ELECTRONlSTULUI 4MATOR
se po.ate consuma pinli. Ja. atiugerea tensiui1il de· oprire. · r Tensiunea de oprire, Ur. 1·Pzistenta de sarcina de desdircare, Rt1s. ~i CHJHlcitatea Q in Ah (ampe1;i-ore) pei1 I ru bateriile romane~ti sint date in ta lwl. De asemenea, se dii capacitatea de serviciu a bateriei, exp1·imalt'i in minute/zi (t), cu Rrls ~i Ur respectin:-. De exemplu, o baterie poate su f'um~ tioneze 4 ore (240 min) pe zi pina c!nd tensiunea la bornele ei scade la u,. = =· 0,9 V. Daoa un receptor cu tranzistoare consuma Ull curent de 25 mA ~i este alimentat de la o baterie tip fiF22, aceasta, avind Q = 0.25 Ah, va putea functiona timp de· 10 ore pina la scaclerea. tensiunii la ur = 5,4 v. Capa:citatea bateriei sea.de cu cre~terea tin1pului de pastrare, datoritil fenomenului .de autodesci'i.rcu1·e. Tinipul de. piistrare ·T [Jn }uni] garantat pe11tru haterii este dat in tabel. Data fabricatiei bateriei este codil'icata cu trei _cifre ~i se_ n11;1rcheuzi1 pe corpul bateriei. . t..1'r;.e.1 ,..J, -.• ... ,. · P1:imele doua cifrn i1lliidi siiptiinJilrn, iaT' 11 tr·eia ultima t·if'rii a. anului. De exempJu, o baterie marcata cu 174 "~'J
~J
.·~~
~·
;
..
1;
....
Psi P- falll'il'Ata in s1'iptiiminR a 17-a din nnul HIM4. - - ; :'. Pentru 1-dinwntarea unor consnmatori mai mari i;e poat e realiza h.'!!'at·ea lrntPriilnr in serie ~i/sau in paralPI. In asenw11ea situa\ii se recomalldil: • bateriile sa fie din acela~i Jot rle fnhriea\ie - acela~i cod. • timpul rle sp1·,·iri11 sii fie cu intrrmilenta. penlT'U Ca batey•jj)e SU Se }JOHta rPgenera; • nu se YOJ' inlocui numai o pa1·te din bateriile uzat.e-; trebuie schimbat tot. setul; • in timpul nefolosirii aparatului, hat.eriile se vor scoate din acesta; • compart.imeutul ~i contactele·pentru baterii, din aparate, vor fi perfo\:Uc curutate cu spirt, pent.ru :a se indepurta urrue]e de lichid care ·pot pro"\'eni din baterii. Se poate aplica acela~i regim ~i hatm·iilor prin ~tergflre cu o cirpa imhihatli 1·u spirt; • hat.eriile uzate nu regenereazi1 pi·in diferite artificii: incalzire, reincur-
se
cal't~ <~te.;
• seurgerna de i>)ectrolit. din batnii fj daliwalfl t111ui consum 1wea
poate mur~
(anormal) .~i
i11v~.~bi1·ji
bat1:1riilor.
Capitolul 23
DISIP.ATIA CALDURII , fiz. ALEXA~DRU JilUCCJ,ESCC
GE~ERALITl'fl
Jn interiorul di!\pozitjn1}or clect.ronice se dezvoltii, in timpul funetioniirli. prin efect Joule. cantitut-i insemnate de culdurii. Daca nu se iau masuri eficientc de e,·acuarc intr-un ritm corcspunziitor a acestei ene1·gii in mediul ambiant, temperalura interna poale cre~tc excesiv, dudnd la distrugerca componentelor respeethe>. ln cllzul particular al dispozitfrelor semiconductoare! depu~irea temperaturilor rnaxime atlmise duce, de regulii, Ja strapungerea jonc\iunilor prin avalan~a termieii.. Prin constructie, oricc piC>sii arc o anumita capacitate proprie de m·acuare in rncdiul umbiant a eilldurii dczyuJtute in interiorul sau. De cele mai multe ori insu - ~i in special in euzul componentelor semiconductom·e do puterc (t.ranzistoar·e, tiristoare, diode utc.) ritmul in care capsula poate disipa ciUdura este mult m&i mic decU disponibilitaWe electrice realc ale piesei. Pentru a inlatura aceasta Jimitare constructiva, justificatii din considerente de gabarit ~i de cost, dispozitivele de putere se monteaza aproape intotdea• una pe radiatoare termice dimensionate adecvat.
"Pentru calculul radiatom·e.Jor e:-dl'tii numeronse nrntode. de In simple gr·afice, tahnle suu nomogt·anw, pinii la fonnuJe compJexe care tin cont simultun de natma materialului, g1·osime. formi.i, JJOzitie, i>lul'Oa ~i culoarea suprufetei ete. lndiJ'erent. Je mctoda de calcul aleat;u, Ja reuHzureu i:;irnoutarea radfatoureJor constructoru.I amutor ll'ebui,e su t-inii eont, ln plus, do uncle critcrii ~i reguli de buzt1, dintre care o pai·to le Yorn aminli pc scurt .in ccle ce urmcar.ii..
Sa consicleram excmplul lipic al unui t1·unzistclr de putere rnontut po mdiato1·. Caldma dezYoltatii in tranzistor (in ·speoial in jonctiunea bazii-cole.cto1·) este transforatil. capsulei prin rezistFmta termica jonctiune-capsula. Rrt•. i-c· .Aceasta din ur·mu este un parametru constnwtiY al t.ranzistorului, pe eA.re nu a.Yem cum su-1 infJuen~!! mai mare parte din energia calori<:a se scurge insii prin rezistenta de contact capsulll-radiator (liaic-r) fa radiator ~i de aici, prin rezistenta Rrhr"" (radin-
';.&.I~·~I~''"""--,.....__-------·--
' -114.. II'
PRACTICA
ELEC~RONISTULUl
., Cap.Wiii
AMATOU
Rod1olor
.'
''
Rthc-u
flthr-o
Arn6/unt
'--------------------------------------
Fig. :!3. l. Tra:;eul Umrnlui termic la tJ'tl,nzistoare.
tor-ambiant), este tn cele din urn1a evacuata tn meditil atnbiant. Traseul flu~ului termic este reprezentat i;chematic tn figura 23.1. In cazul puterilor mari, de zeci sau sute dt. wati, disipatia directii a capsuJei poate fi negJijata in compaNl.tie cu contribut.ia substan~ialii a radiato•·ului; practic, tntreaga enetgie termica Ul'meazii calea ,,scurtcircuitului'' Rthc-1· i· Rthr-a., · iar ecuatia transferului ia forma simpJificata:
·+
At= tj
-
ta= Pc1.(Rt11j-c
+ Ruu·-a),
+ Rthc-1: + (J)
unde•am,' riotat cu tj ~i ta~ ternper&tu.l'a -jQfw~iwiii, respectiv temperaturu ambjant1Jiui (ambele e~p1·imnte in gra,tle C~~:sjuf.i), iHJ' (HJ pd-· pUlerea disjP.f!li°t (in wa~i). in pr·aclica, teUl.peratura. mecliuh~i amhillnt e.<;te luat.;t la valoarea sa rrrn.xirna w·twonizata. lq mu.~' fii rHl de •·l:!gµla intlepe,ndent
4~~j~!)
a jor1ctiu»ii,
JUHims o con-
I; mru: ,e~tc
stantu a trar~zistol'ului (01·ienlHliv intre 75°C §i 100"°C pentru cele cu germaniu, respectiv intre 150°C §i 200°C pentru eele cu siliciu). Prin urmare, pentru a mal'i putereu de disipaiie termicii. a ansamhlului tranzistor radiator, avem la di!!pOzitie urmatoarele plrghii pr-incipale: 1. - r.educerea teinperaturii ambiante maxi me in vecinatntea radiµtol'ului: 2. - reduccrea rP.zi:-;tentei termice de contact eupsulU-1·adi a tor: 3. - reducerP.a 1·Pzisl •'II t<·i f f•rrni..r• 1•r1diator-H mhiant.
+
lJA"URI Plt..AtJ1'1CE Enumeram citeva dintr~ masur-ile practice reoomandate pent1•u crefJte1·ea puterii de disipatie pe ce)e trei dii amintite. 1. RadiatoareJe compor1el'ltelor rle putel'e mare se plaseaZil, d~ reguJa, Ia exterior, :pe peretii Jaterali ai ceroasei aparatului. Daoa ele sJnt.. pr~vbute cu aripioare, . acestea. se pozitiMMzii vertical, peqtru a se ahigut·a o oit ml-li .Quni circula~ie a cur~m~ilor dti aer in lunguJ supl'al'et ci Jor· (autaveM4latie ). Mai 1·;n, lei putol'i t'oarLe nwri, se hn·
IMilrdt\r~..J._.r·s_•
. -._;_.
;e·;
,.,
pun~
»:Liliza-r.IW. unor siste:ro.~ d\>. .1·~~ire f or~t.ij, ea 4e axemplu ;ventilaP,a ~i..
ffoi\l.1¥,
hu;lif~J·eut
dacii a11 aaµ nu flk
dmto..re la p~tµior, aparatele elect.ronjce 2e pJaaea,:ii cit mai depftrte posjbil de liUr¥&1~ de qiildura dhi lllBdiul ~m,. bian.t (ca)orifere, re90mi1 b'°uri cu incendpeoantii, radiQ~i.a soJarii etc.). .t\.tQnoi ctnd slnt mo11.tate bi interior, radi"toarele se pJaseaza cit ~ai departe de ceJCll~te piese cu jncaJzjre apJ•eciabili (transformatoare, r~zistoa• 1·e dq put.ere, .b~curi ew.)• Cutia apa-
i·a.tului. trebuie pI'evazuta cu gauri (1au .fante) de aeri!rire pe pere\ii lateraJii jos !ii sus, dacii este posibil ti pe hmd 1 cind acesta este
distan~at
raia
de
1:111pm·t. Cind vo••bi1n de surse invecinata de cildlJrii, trehuie Bil ne gtndim la J\91J.tP ·~eJe trei moduri de. propagara, raspeetiv priJJ Qond-qc\ie, c~veqiie !Ji r$dia~is •.
Pent1·11
~
oircula:t,ie a
aqvra o cit mfti. buni
ouren\llor ,dei aer de Jluto-
ventilat,ilt, inipnfa~a radilt0r"1ui tre.. huie ·1il· fie ctt mai n•tedi; firi ·llsperitlti 'aau obataoole pe· directia jos~sus i tn nioiun onz auprafata radiatoroJui nu se vopsP~tf! (vopseaua MneazA cireuJatia supe1·t'iciall a a~i!Ului), oi eventual se tl'ateaza ohimic pentro a ciipilta o ou)Mt'e oit mai tnchisi, pr"fenbil netrli~mat.
Din
puh~uJ
·de vedere al pHluibii
energiei Mdiate dt:t uatf'ittlil, tlate ittdiseutaftiJ ava~tajos ca radiatoruJ al fie negru-mat. Noi tirinaclin prin toate mijloaeele sa uturam, Ba grabim ricirea capsulei, deci ~u avem nioi un interes sa montim traiiziBtorul pe o ,.ogljnda"
(radiator alh.-Btraluoitor).; oare
,a..i. re·
fJeote inapoi a buai parte din epergia
.pri~ cap.su1'• .Av~j\11 :q~g.·ului·niat se ~~e pQ-ter.-ie sQll\it .Lu. radiatoarele mici ~i iJ;I. .E!p.QQia} ~lil
rAd.iata deja
formele care ,,bM:Qpjuri" eapaW& piesei pe un ungb.i s~id qft. ffl&i mpe, .Munqi •kl.d ra4ie;toruJ eate pltl!Kl
mic intim fntre uapsula ti rfj.di~or. :S~ este utilizate'l Ja puterj tle .di11ipqitt foarte m~r.i sl;l'Q llfiunQi AllnJlt&·Jlmt e.JJp19atarea lff.: ~- ~ suprafe~ fo:r diapoQiRiJe. lift .QQn'l;a.at.- In . ll04!!1it.i scop ol'ificiile pentr1J tw¥1-uri lji pent1·u ter~~ ~Q.ct~ la diftntJl'til·Jd nec011ai·, suprafe~ele f!l~·~Qn;t,aot ¥~ tl~fqieso 1:1t1:mt, iar turll.bv.rile. fl'l'iPg Alt IQAi bi,q4!). P~ntnJ W,I~•ur4l'fm. ~tnit\JJQi , 4.e fl.tr 4i"tr.e Q!Q'ltdi ti rq,diatm- (d&tO.nati imp~rfteo{.i~nij t1w.prllfP\~l@r dt ~nta~t),
l•
416
se recomanda ca, inainte de montare, acestea sa fie unse cu un strat fin de vaselina siliconici'i. Atunci cind izolnrea elef'lrica se impune, mediat.orii folositi trehuie sa fie in acela~i timp buni izolat.ori electrici, huni conduc11tori termici ~i rezi1'tenti la temperatura de Iucm preconizata. De regula, fetele plane ale piei.elor se izoleaza de radiator prin folii subtiri de mica (unse pe ambelc fete tu Ynselina siliconica}, iar ~uruburile se izoleaza prin ~aibe speciale (tubulare} sau chiar prin varni~ din material t.extil impregnat sau din fibra de sticli'i (nu din material plastic). Tranzistoarele se plaseazii eit mai central pe radiator, iar dacit sint doua sau mai multe piese pe un radiator uomun, ele i;e dispun cit mai uniform. Este in
PRACTIOA ELECTRONISTULUI AMATOR
restrlnge practic la cupru, alama, aluminiu ~i fier. Cel mai bun este cuprul, dar ~i eel mai costisitor ~i g1•eu de procurat. Se utilizeaza eel mai frec·vent aluminiul, foarte bun ~i el, de obicei sub formii de tabJa cu grosimea ruprinsa intre 1 mm l?i 3 mm. Au ineepu t, de asemenea, sa fie utilizate JW scnra lnrga radintoarele ,,uzinate" (lin alumini11. en difm·ite profiluri ~i dimensiuni. Pentru rndiatoarele mici ( n caror suprafata exterioarii are aria sub ;JO cm2 ), natura materialului estP putin importanta, ast.f eJ ca se pot folosi practic orice profiluri metalice de forme ~i dimensiuni adecvate. h) Grosimea mat1wialului, d, respectiv grosimea medie, dacii sectiunea nu este uniforma, influenteaza puternic rezistenta termica radiator-ambiant, in special Ja supraf ete foarte mari (rezisten\a scade cu cre~terea grosimii). Pentm radiatoarele mici (pina la zeci tie cent.imetri patrati), grosimea nu are totu~i o influenta apreciabila. c) Aria suprafetei exterioare a radiatorului, S (in cazul formelor simetrice se iu prin conventie aria unei singme l'e\e) are cea mai mare pondere in determinarea valorii R thr-
·1 B R r=~.--, I
s
(2)
unde va1orile eueficientilor numerici A ~i 1.J ,.tin cont" de ceilalt.i factori negli-
DISIPA'fIA. CAJ,OURD Tabelul !3.1
-
Ouloar, P01iJi6
Radiator vertical
[°O/W]
tl = 3
Br == 1,06 + 293
Rr =1,23+-
tl = 2
Br = 1,29 + 293
Rr=161+663 t 8
4=1
Br = 1,82 + 293
Br "" 2,14 + 663
=3
Br = 1,08 + 326
Jl,. = 1,28 + -
tl= 2
Br = 1,32 + 326
Rr = 1,67 + 660
tl = 1
Br
Rr =2,23+8
jati (grosime, culoare, pozitie etc.). In tabelul 23. I stnt date expresiile numerice aproximative ale relatiei (2) pentru ctteva cazuri particulare de radiatoare din tabla de aluminiu. S-a notat cu S aria unei singure fete (in cm2), iar rezistenta R,. rezulta in Urmlirind variatia coeficientiJor din tabel, observlim ca .suprafata radiatorului este determinanta in ceea ce prive~ie stabilirea Jui Rr numai ptna la o anumita limita dictata de actiunea conjugata a grosimii materialului, a pozi~ei radiatorului ~i a culorii supraf etei sale. Chiar daca suprafata cre~te foarte mult (teoretic infinit), rezistenta Rr ramine finitii (nenula), valoarea ,,reziduala" pentru S = oo (coeficientul A din formula) scazind pronuntat cu cre~Lerea grosi mii d, cu pozi\.ionarea verticala a radiatorului ~i cu 1nnegrirea Jui. 21 - Practice electronlstului amator
[°C/W]
8
.
8
s s
8
= 1,87 + 326
'
:crw.
Radiator alb-sfrdlucitor
Grosime [mm] .1.
tl Radiator orizontal
Racliator negru-mal
8
653 8
8
660 8
s
---
660
Pentru a obtine valori Rr foarte mici nu este suficient sa marim supraf ata, sa tnnegrim radiatorul 'i sa-1 pozitionam vertical; trebuie, in plus, sa asiguram o anumita grosime minima a materialului. Pentru Q grosime data a materialului lji o suprafata data, calitatea radiatorului se inrautii.te~te (Rr cre~e) tn ordine de la negru-mat vertical la negru-mat orizontal, alb-striilucitor vertical, alb-striilucitor orizontal. Prin urmare, conditia de tnnegrire este mai importanta decit pozitionarea verticala. Pentru suprafete mici, ptna la zeci de centimetri patrati, tnnegrirea reduce substantial rezistenta termici a radiatoruluj (cu circa 50%). Relatme prezentate sint valabile cu aproximatie pentru radiatoarele artizanale !\imple, de forma dreptunghiulara sau circulara. 1n cflzul modeleJor cu profil· special (diverse aripioare pe
-------una sau pe ambele fe~e), calculeJe se complicii 'i unele dintre concJuziiJe precedente devin discutabile. De exemplu, pentru modelele cu aripioare, pozitia verticalii devine preponderenta fatii de conditia de lnnegrire, J:a suprafa\e mari, deoarece tn pozi\ie orizontalii, circulatia curentilor de autoventilatie este apreciabil frtnata de ciitre ariJ>ioare.
eunt termie lncepiitqrii au 1ntilnit, probabil, recc;>mandarea ca, tn timpul cositoririi, term.inalele pieselor sa fie \inute cu 0 pensetii metalicii, strtnsa ctt mai bine pe terminal. Explicatia este simpJa. CiiJdura furnizatii de ciocanuJ. de lipit este transm.isa prin conductie tmbiniirii pe care urmeazii sii se realizeze sudura. Terminalul tn cauzii preia o parte din aceasta caJdurii 'i o transfera prin conduciie corpului piesei, respectiv jonctiunii semiconductoare, ciad este vorba de un tranzistor, un tiristor, o diodli etc. Ritmul tn care se produce acest transfer- depinde de puterea Jetconului, de dimensiunile terminalului 'i natura materialului £!in care este facut etc., iar canti tatea totp.Iii de
energie transmisii piesei dupindeo, evident, ~i de timpul cit dureaza operatia de lipire. InteresuJ nostru P-ste .sii tnd.1zim cit mai putin piesa, pentru a nu risca sa-i distrugem jonctiunile. In acest scop se recomandii putere redusii a letconului (adecvata operatiei), timp cit mai scurt de lip-ire 'i - atunci ctnd est.e posibil - §Unt termic pe terminal, prin strtngerea acestuia cu o penseta (sau cu un cle,te patent). Datoritii masei sale mari, penseta are o capacitate termica foarte mare in compare.tie cu cea a terminalului ; prin urmare, ea va absorbi o bunii parte din energia vehiculatii de terminal, evacutnd-o in mediul amhiant printr-o rezistenta termicii f oarte mica (suprafata mare I), de unde 'i denumirea de ,,,unt" termic. Situatia este ilustratii in f igura 23.2, unde s-au pus in evidentii principalele rezistente interpuse tn calea fluxului de caldura.
Radiatoare mici Tranzistoarele de mica putere (Pd max~ 1 W) se folosesc, de regula, farii radiator, disipaiia calclurii in mediul ambiant facindu-se prin intermediu) capsulei, mai precis prin rezistenta tE!r·
R, - Rth lerm/nol-/iJnc/lune R2 -Rth /onc'(lune-cup.S'Ulti · R3 -fi't17 CC1/J.f'Vltf-um!J1'unt ~ - rezhlenlo ft.nfu/ui le(mic
A moionl Fig. 23.2: Schema
rezisten~elor
interpuse tn co:alea fluxului de caldurd.
DISIPATIA CALDURII
419
~
0-
a
9F
_n_
b
4
°""
c
~LJ
"d Fig. 23.3. Modale de radiatoare mici.
mica Roac-«, mentionata in catalog. Totu~i, atunci cind conditiile de Iucru stnt critice, este bine sa ata§am tranzistorului un mic radiator. Pe Iingii protectia pe care o asigura intre anumite Iimite, acesta mai ofera avantajul important rle a reduce curentii reziduali §i implicit f actorul de zgomot (capsula este mentinuta Ia o temperaturii mai coborita, fa pt care f avorizeazii racirea jonctiunilor prin Ru~;-c)• Realizarea ~i montarea radiatoarelor mici este foarte simplii, deoarece nu se impun restrictii cu privire Ia natura ~i grosimea materialului folosit. In plus, prinderea lor pe capsula se face direct prin presare, fiira ~uruburi sau vaselinii siliconicii, rezisteu\a de contact fii.nd suficient de mica in comparatie cu cea· a radiatorului. Citeva modeJe simple de radiatoare mici !'lint prezentate in figura 23.3. Ele ,pot fi eonfec\ionate din tabla de aluminiu, cupru, alama sau r.hiar fier, cu grosi nuia sub 1 rn m, pentru o preJunrare clt mai u~oarii. Suprafata totalii se alege chi ordinul cttorva centimetri patra\i. Dupii cfl am tfiiAt materialul la climensiunile ,,desfa11nratP." ale modelului, netezim hinP. muchiile cu o pila ~~i ~lduim f Ptele r.u ~mirghel fin
~e
atlt pentru a-i da un aspect placut, cit mai ales pentru a facilita circulatia superficiala a curentilor de aer, pentru a u~ura introducerea pe capsula tranzistorului ~i a imbunatati contactul termic cu aceasta. In cazul capsulelor cu seciiune circulara, indoirea radiatorului se face pe un
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
Radiatoarele mici 8e pot improviza practic din orice obiecte metalice care ae preteazii la prinderea pe capsulii cu un contact termic bun. Adeseori 8e refolo8esc ra4iatoarele recuperate din aparatele electronice 8coase din uz, cu sau fiirii adaptari.
Vaselini sillconici lndiferent daca tranzistorul se izoleazl electric sau nu fa1ii de radiator, ungerea fe1elor aflate ln contact cu va8elina siliconica reduce foarte mult rezi11ten~a termica a contactului prin lnliiturarea peliculei de aer datorate imperfec~iunii suprafetelor l}i gradului de strlngere. Constructorii amatori care nu au vaselinii siliconica (bun conductor termic l}i ln acela~i timp izolator electric, rezistent la temperaturii), o pot procura din tranzistoarele de putere defecte (ASZ 15-17, EFT 250 etc.) prin seciionarea capsulei. Opera1ia se face cu un bomfaier, prinzlnd capsula tn meghinii. Se taie de preferinta ,,capacul" capsulei, cit mai aproape de marainea superioarii (fig. 23.4).
J'ec/iono~u cupsu/e/
Fig. 23.4. Sectionarea unei capsuJe pentru recuperarea vaselinei siliconice.
Montarea tranzistoarelor pe radiator Tranzistoarele de putere se fixeaza pe radiator prin strlngere in l}Uruburi. lnainte de a practica giiurile necesare (pentru ~uruburi l}i terminale), locurile respective trebuie marcate atent, pentru a nu avea 8urprize nepJiicute. In acest scop meritii sii ne confectioniim un !Jablon dupa capsula tranzistorului. PJimblnd l}ablonul pe radiator, alegem pozitia optima (pozitia centrala, ln cazul unui singur tranzistor) l}i tntepam cu un vlrf ascuiit locurile pentru gauri. Apoi adincim aceste semne, de exemplu cu un burghiu de 1 mm rotit cu mina, l}i numai dupa aceasta trecem la gaurirea propriu-zisa cu bormal}ina (,,reteta" se poate tnlocui prin oricare alta care prelnttmpina riscul de alunecare a hurghiului faia de pozitiile marcate). Gaurile pentru terminale se executii la un diametru mai mare, pentru a se evita atingerea accidentalii a terminalelor de capsulii, datoratii ,,jocului" ln l}uruburi. Un diametru mai mare permite totodatii introducerea pe terminale a unor mici izolatoare tubulare. Dacii tranzistorul se monteazii fiirii izolatie f atii de radiator,' diametrul gaurilor pentru l}Uruburi te cu ajutorul uAui burghiu mai mare (orice umflatura sau asperitate a
DISIPA'flA CALDURll
421
materlalului tnrautatel}te contactul ter- una dintre variantele posibile de monmic, deci reduce eficienta racirii). Dupa tare cu izolatie. Retineti: l}Uruburile executarea tuturor gaurilor 'i rotun- (eel putin unul) nu se izoleazii f ata de jirea lor, supra!ata din zona de con- capsula, pentru a se putea prelua contact se l}lefuie§te cu 'mirghe_l fin. tactul pe spate, prin intermediul unui lnainte de montare, attt tranzistorul papuc metalic. De asemenea, dupii cit l}i radiatorul (zona de ·contact) se montare l}i strlngerea corespunziitoare ung cu o pelicula subtire de vaselina a l}uruburllor, nu uitap sa verificati cu siliconicii. Nu faceti risipa, pufltnd tin ohmmetru izo!n~ia capsula-radiator. stratul mai gros; nu· numai ca nu ajutl1 ( oricum este expulzata la strlnExemplu de calcul al regimnlul gerea ,uruburilor), dar poate sa vii §i termic prin metoda grafici tncurce la realizarea contactului elecNe propunem sii rezolviim problema tric capsulli-l}urub-radiator-papuc. . Atun:ci cind se impune izolarea elec- disipatiei termice pentru un tranzistor tricii a capsulei tranzistorului fatli de de tip 2N3055, pe care vrem sii-1 utiliradiator (cind radiatorul este comun ziim la puterea maxima de disi patie pentru mai multe tranzistoare, clnd el de 40 W, in conditiile unei temperaturi este montat direct pe carcasa aparatu- ambiante maxime de 35°C. Evident, ne lui etc.), o atentie deosebitii trebuie intereseaza tn primul rind dacii acest acordatl1 izoll1rii f a~a de radiator a lucru este posibil l}i dacii da, 4 calcul}uruburilor de prindere. Se pot f olosi lam rezistenta termica maxima admil}aibe tubulare special confectionate In sibila a radiatorului, implicit sa dimenacest scop sau bucatele de tub izolator sioniim minimal radiatorul neces8.l'. din fibra de sticla (varnil}ul obi§nuit Din datele de catalog ale tranzistodin plastic nu se recomanda, el putlnd rului 2N3055 nvem: t; ma~= 200°C; ceda la clldurli). Diametrul giiurilor Pdm= = 117 W l}i R11i;-c = 1,5°crw: penµou l}uruburi se stabilel}te dupa ale- Pe baza acestor d11:te trasam graficul gerea sau procurarea izolatorului. ln de· variatie a puterii maxi me de figura 23.5 este reprezentatii In sec~iune · disipniie ln functie de temperatura (111"111 {uibti
m~luli'd
Cup.rvlo
•
Foll~
'!'lrri
l/qc/,irlor
'1"q1"'W
iz#/q/oq~
l'ivh/ti
Fig. 23.5. 0 variantii de montare cu izolatie a t1·anii.slorului pc 1·adiafor.
'dmux (!,JM l?D ,j,,._..;.A_..;._
l'qmox 100
llJ
. l'IJ
21)
D
1.f
7S
IOQ
fcfol;, 'amux"-35"~
Fig. 23.6. Meloda grafic;1 de
calcu~
150
{. (6)=1-IQ"C
175
200 tcff1/ I
~mqx
al rezislenieior termice.
capsulei tc (fig. 23.6, graficul A). Pentru puterea de disipatie maxima de 117 W, caderea de temperatura tntre jonctiune ~i capsula, adica pe rezistenta termicil R1hj-c, este !:J.i = t; ma.x - tc = Pdma:c • • Rt11i-c = 117 \V • 1,5°C/W = 1.75,5°C. P1'in urmare, cea mui mare temperatura a capsulei care mai permite inca dislpatia maxima de 117 W este tc = t; 175,5°C ~ 25°C (abscisa punctului critic, tn' care se ,,fringe" graficul A). De fapt, acest grafic 11 gasim gata t.rasat in cataloagele ,,mari". Revcnind ]a problcma noastra, observam ca raspunsul la prima intrehare este afirmutiv. Intr-adeviir, in condit.ii ideale de racire (radiator infinit, care
= -
125
sa asigure teoretic tc = ta ma.x = 35°C}, puteI'ea maxima de disipatie este de cca 110 W (ordonata punctului c tn care dreapta C intersecteaza graficul A), deci cu un radiator bun putem conta fara problems pe cei 40 W dorit-i. R:lmine s5. stnbiJim concret ,,cit de bun" trebuie sa fie radiatorul pentru o f unctionare sigura. Prin punctul. de pe axa ordonatelor care desemneazi'i. pute1•ea maxima dorita, in cazul nostru qQ l;V, ducem & paralela Ia axa absciselor (dreapta B), care intersecteaza graficul A intr-un punct cl. Abscisa punctului d, tc(b) = = 14occ va reprezenta tocmai temperatura maxima admisa a capsulei
423
D:f"miATIA CALDURll
atunci cind tranzistoru1 functioneaza la 40 W. lntt-adevar, pentru Pd= = 40 w, caderea de temperatura jonctiune-c.apsula este t;- tc= Pd· R1hi-c = = 40 W · 1,5°C/W = 60°C. Cum temperatura maxima a jonetiunii este t; max= 200°C, rezultii tc ma:1: (40 W} = = 200°c - 60°C = 140°C. Prin urmare, radiatorul nostru trebuie sa fie eel putin atit de bun lncit ·sa. asigure disiparea celor 40 W de la capsula tranzistoruiui in amhiant, f ara a permite inca.Izirea capsulei la o temperatura mai mare de 140°C. Aplictnd ,,legea lui Ohm termica" intre capsula ti ambiant, tc - t 5 = Pd· • R~,.,,.. 0 , •i tinind cont de valorile extreme cunoscute, tc max (40 W) = = 140°C, ta mux = 35°C ~i Pd max= 40W, deducem valoarea maxima admisibila a rezistentei termice totale capsula-ambiant (pe care arm marcat-o cu asterisc, pentru a·nu se confunda cu rezistenta termica directa ca.psula-ambiant}:
RU..-a= {140°C-35°C}/40W~2,6°CfW. Problema noastra este acum aproape rezolvata, deoarece nu ne mai ramine decit 'sa distribuim rezonabil cei 2,6 ,,ohmi termici" {°C/W] intre rezistenta de contact_ capsula-radiator ~i rezistenta termica radiator-ambiant {fiind voi-ba de o putere mare, vom neglija disipatia directa a capsulei, ceea ce conduce la o U§C>ara supradimensionare a radiatorului minimal). MonUnd tranzistoruJ- izolat electric f ata de radiator, cu respectarea indicatiilor precedente, putem conta pe o rezistent-a de contact Rihc-r de circa 0,4- 0,6°C/W, deci va fi suficient sa
dimensionam radiatorul pentru o rezistenta t.ermica Rlh~ (R.,} de eel mult 2°C/W. Pentru cine nu a observat inca, mentionam ca valoarea R7he-a• care rezolvll de fapt problema noastra, se obline direct din grafic astfel: - se unes,te punctul d (intersectia graficului A cu dreapta B} cu punctul a de pe axa absciselor, care corespunde valorii tc egale cu ta max (in cazul nostru tc(a) = 35°C}; - rezultii astfel dreapta D, a ciirei panta fizica este tocmai. inversul rezisten\ei R;11c-0 :
d - b 40 w ~ 0 w 40 w -- = = ----- :::z b - a 140°C - 35°C i05°C =
1/R;,.,,..a.
Fara a intra tn detalii, mention~m doar ca metoda graficii descrisa permite, de asemenea, rezolvarea probJe. melor inverse de disipatie, adica fiind cunoscuta rezistenta termica a radiatorului {inclusiv contactul Ia capsula), ea ne indica puterea de disipatie maxi" ma admisii pentru un tranzistor dat ~i 0 valoare ta max prestabilita. .ln fine, este important de retinut ca aproximatia introdusii de aceastl metoda nu este tn sensul punerii tn pericol a tranzistorului; dimpotriva, ea conduce la o u~oa-:-a supradimensionti.re a· radiatorului - deci un plus de siguranta - prin faptul ca se neglijeazl disipatia directa a capsulei tranzistorului (aceasta poate fi u~or calculatl cu ajutorul parametrului de catalog R11ic-a. al tranzistorului dat). Pentru disipatia caldurii la circuitele integrate, vezi p. 386.
Capitolul 24:
TEHNICA MASURARILOR ELECTRICE. APARATE DE MA.SURA. ing. ILm l\UHAESCU INTRODUCERE
Deci, oricine va incerca sa masoare marime electrica trebuie in primul rind sa cunoasca modul cum se face 0 masuratonre sau, mai general, sa cunoasca tehnica masuratorilor electrice. La aceasta se adauga cunoaf}terea instrumentelor de masura, a caracte- . risticilor lor 'ii a f elului cum trebuie manipulate. · Intelegerea l}i exprimarea corecta a rezultatelor masuratorilor impune totodatii, celui ce efectueazii o miisuriitoare, sa cunoasca perfect cele mai uzuale unitati de masura. Reamintim ca cele mai mult folosite unitati de masurii in radiotehnica sint: Volt [ V] = unitate de masura pen. tru tensiunea electrica, diferenta de potential ~i forta electromotoare~ Are ca submultiplu milivoltul (1 V = 1 000 mV) 9i microvoltul (1 V = 1 000 000 µ V). Se folose~te ca multiplu kilovoltul (1 kV = 1 000 V). Amper [A] = unitaLe pentru intensitatea curentului elect!'ic. Are numai submultipli, nanoamper (1A=10 9nA), microamper (1 A= 106 µA) §i miliamper (1 A = 10 3 mA); Watt [W] = unitate pentru putere. ln curent continuu 1W=1V·1A. 0
Buna runctionare a unui aparat electronic, incliferent dacii este construit de noi sau este de productie industl'iald, depinde 1n totalitate de modul cum este reglat, de modul cum etajele sale sint aduse 1n regimul de lucru propriu aparatului respectiv, scopului pentru care acesta a fost conceput. Toate aceste operatii de aducere a Ciecarei piese, a fiecarui etaj fii in final a tntregului aparat intr-o stare de f m1c\ionare, dorite de noi, se face prin mi1snratori multiple l}i diverse. De aici se poate vedea cit de important este pentru constructorul amator ~i tn special pentru ttnarul constructor incepator sa cunoasca modul cum se tac masuratori]e elect.rice Iii ce aparate de masura slnt absoJut necesare 'sau indicate in fiecare caz in parte. Treb~ie avut. in vedere ca gref}elile ce pot fi re.cute tn tirnpul masuratorilor sugereaza concluzii total eronate care obJigli sa facern manevre ee condnc de cele mai multe ori ]a deteriorarea aparatului supus miisuratorilor, prin modiricarea parametrilor sai functio1· na.1.
Henry [H] = unit.ate pentru inductania. Are submultiplii: m.ilihenry ~i microhenry (1 H= 1000 mH = i06 1iH); Hertz [Hz] = unitate pentru frecventa unui semnal elect1·ic. Are numai muJtipli: kilohertzi [kHz], megahertzi [MHz], gigaher·tzi [GHz]; 1 GHz= i03 MHz = 106 kHz = 109 Hz; Ohm [ OJ = unitate de miisura pentru rezisten~a electrica. Are numai multipli: kiloohmi ~i megohmi (11\10 = i ooo kn = 1ooo ooo n). Rela\.ia tntre tensiune, curent ~i rezistentii estc stubilita prin lcgea l1ti Ohm.: 1 Ax 1 n = 1 V daca pl'intr-un circuit fn care curge un curent cu intensitatea de 1 A, citi m la bornPle sale o ciidere de tPnsiune de 1 V, circuitul prezintil o rezistenta de 1 U. Farad [F] = u11itute de miisura pentru capacitatea electrica. Are numai subniultipli: picofaradul, nanofaradul 'i microfaradul (1F=106 µ.F== i09 nF = 1018 pF). Cum majoritatea miisuratorilor se fao pe tensiuni sau curenti §i cum acestea pot avea diverse forme, valoarea Jor indicata de instrument poate fi situat.a intr-o gnma foal'te larga. Pentru fiecare caz in parte trebuie specificat ce s-a mi1surat. Atunci cind nu apare vreo 15pe~ificatie se inlelege ca acestea sint ·f'olOri eficace. De exemplu, etnd se masoara re~eaua de curent alt.ernativ t:i se cite~te 220 V trebuie 9tiut ca aceasta este o valoare eficace. Relalia tntre valoarea eficace ~i valoarea de vtrf tn curent sinusoidal se expriina prin: i,41
l!Bf =
Uvfrf sau U., -:-- 0, 707 Uolrf•
'j
Sint cazuri cind nu ne intereseaza tn mod cu totul deosebit valoarea prop1·ie a unui semnal, ci raportuJ in care se arHi cu alt semnal. De <'xemplu, este mai .putin interesant sii vedem ce vaJoare are semnalul Ja ie!lirea unui preamplificator, dar raportul in care se giise~te fata de semnalul nplicat la intrare ne informeaza cit de mare rste ampJificarea acestui preamplil'icator. A aparut astfcl o nouu unitate. B<'l-nl, ca diviziune fundamentalii a unei Rcilri Jogaritmice, cu o subunitate numita decibel. Decibelul repreiiuta de :r.ece ori logaritmul zecimal al unui l'apo1·t inLre douii puteri: A[dB] = 10 log Pi Pa sau pentru tensiuui 'i curenti: A[dB] = 20 lo(7 Cl
u1 u.
A[dB] = 20 log 11
1.
In cazul miisurarii unei frecven.e, a unei bobine, a unui rezistor, condensator etc. nu mai apar situaiii de exprima.re a valorilor eficace, de vtrt' etc.; aici miisuratoarea poate fi inf1uen\ata numai de erqarea de masurii. Eroarea de mas~rii exprimatii in cele mai mu1te cazuri procentual este determin~t.ii .de mai multi factori: in primul rind de precfzia de masurii a instru. I mentului cu care se face masuratoarea ln al doilea rind de o serie de f'actori' ~ar~ ~in tn eel mai mare grad de opti~ ~~Eor, respectiv de gre~elile Jui, de faptul dad. iine seama sau nu de toti
411.-.-:-....!'.-:·.~~-. Jlarametrii
... ; ......
care
iitf •
--
t ·ft
irifliien\eail
mit11iira-
toarM.
Se $tie, de exerllplu, cl vafoaiiea no~ miilaln il .rezisterttei Uiiui reziator este dati1 Ia terilperatura de +25°C; tlacl dilisuratoateii Se face ctn.d reziStorUl a fost tooalzit plitennc; Sau cUid este Ia o teinperaturii joasl, tn mod sigtir instrmne:ritul va ittdfoa Va.Jori eronate. AoeJea,i situatii ~i Ind inuli tiliil pronuniate se irttbnpll cu seiirlcorlductda~ rele. Unui traniisior Mruia i se tnasoara parametrii (hi i!p~ciii.1 ftictoMil de amplificare) nu trebuie sa aibii o teinperaturl mutt diferitl de +~5°C, alttel ceea ce ma~Ul'itlt va fi o valt>are 8 unui caz particular al acelui ei"ment. Un tranzistor oe urme~za a fi miisurat ~i a fost deboneotat di:hit-un montaj, intti va fi lasat sa se raoeasca (capsula poate fi thlutlt hn tirlip tn apa) apoi va fi int1·odus in betametru. Recomand, .cli' tiiiu 8.e experien~a, sii n)asurati cu un ohmmeti·u terminalele EC de la dil tranzistor AC180. Incepeii masuritoarea oliui tranzistorul este rece; inoalziti apoi putin caps11la cu ciooanui ti pit - oiteva seowid~ 'i va ve~i da de riiarea diferenta intre va101·i1e citite fo ambele cazuri. baca temperatura joaca uri roi deosebit asup1;a unor parametri ce caracterizeaza unele compoiieilte electronice,
de seama
aiii raotori kllit la tei ds htipa¥taftti. Unul din aoetti iactori, care are o
a
pondere tltibsebii tn ilitrbduce erori fo tnasuNiforl ~t~~tuate, poate fi mit ,,efecttil de hlbil". la.ta despre ce este t~rba. Mbtirirtd o rezisteritl de 100 kn cu ohtlifii~trill, daca In tinipul mbur~torii tH1em rezisiorui in mtfii, hii$utattilire4 vi fi tbtal trbnirla. Pre~
nu-
-----
.. .,.
siiptihlhd, eum 110 tnttmpl~ in majAHtatea eaiurilbr, c~ Intra d~g~Une tni~i rhlini (ilsciat~) reiiijtertta ~ste tle 11.jWo~" mativ 100 k n, lhseamna oil clele do\Ja rezistente apar In paraleJ •i instrumen• tlil va indica 00 k n~ va da~i sea ma cit de truh'e este eroarea. Sau tin alt 1:iaz: in tirtlp ee mtl1hirlha f~eoventa unui oscilator apropiem mtna de bobi128.; oondensator sau ehiar de aJte eletnante ale aeestui etaj 9i TOm observa cit de mat'e este dHerenta Inti·~ valoriJe citite pe frecventmetru. Edificator in acest cnz este faptul ca atunci oind apropiem mh1a de. condensatortil variabil . (sec~iunea pentru oscilator) a unui receptor tn func~iune se sehii;W>a posturiie recep~ionate. Se po ate trage concluzia ca. tn. timpul efectuarii unei mlisuratorit trebuie sii §tim cum sa tineni milnile §i respectiv sa nu avem influentata m~suraioarea de prezent.a unor obieote afiate tn apropierea etajului supus masuratorii. ' 0 altii cauzii care conduce la erocl dfi riilifltita $llii 1:iohtachdtt ifupltiiecte lb.tre elem~i1tti1 supus mitfui'atorii ~ iiisirUnteftitil care f acb h1aiitii'ato1ii'ea. Uacll tei'minaleie unui teti~ior, ul~ lint.Ji trilritistOr, ale trnei ciidde, btd.fln-e etc. nu Shlt bihe ~itite '1 pflMirltd o:tizi, cEiatl sitt snidii.Ul, contaetul lhtri:t elerliitfit 91 irtatritthmtt nu are loo, bon• GlUia este Ca elementu} supUS matJurii.• torii are o rezistentl f oarte mare ti este eensid&rat ea defect; De aceea lnainte. ea. o piesa sa fie coneetatii la un instrument 1 terminalele sale· si fie bine oura~ite, eliberate de substanteizolatoare (lacuri, oeara, o~dzi)~ verificate daca s-a reu§l.t operatia de
Ot!tAtire
.;i nu1111ti
dtipl
aceota sa in"
f
oeapa
misurat.barea- electridi p;-,upt•it.1 6•
zistL Efect perturbator asupriit
'fn~8ti~Ato
rilot' 11 au ~I radia~iile. IiJtiei~:t'; prin itadiaW ave:tn ta vedere !ii pi'i1llw rtnd radia:tiile electro:rtilignetlttl§ din speetrtil u.tulelor ntdio ti apei rBlliatiile solare. AfJaritia tinui &etmutl tJ~rblireato1., de e;a:smplu a utHri st&)ii dl:i i'l:l.dioe1:rilsie, poa:ta sii ne faoi sl acordiin anumite oireuite total gT~jt. Baii atunei, chid se tliasoili'l ij di6-cli! cu uap1mHl de·stfoUl, dttt>i jeitothii'iet diddej ~ate Huil1inatli du Ii sijflr~; i'etUltatel"' masuM.torH vor fl ei;on1ite: Sigttr, pdt fi alte cauze care pot itifltie:hla negatiT o fi1asui'iitoai·e: prezen~a uiiUi corp lirig& 9 lJO-J;irltt sau a: altor bobine, cuplaje paraiite ii\tl'e componente etu., da1• erorile ceJe mai frecvente pub fi pr9vocate de inilti1timentele de masuNi. Este bine cunoscut tap~ul cA instrumel]t$)Cf de mAsuta sint indispensabiJe orjcarui constructor a:fu.atdt sau prof e~ionist fiindoa tiumai cu ajutorul lor d pMie piihe in evideiiti preienia, ma.rimea sau cara0teristioa unui semnill al~btric. Confeciionarea instrumenlelor de miBm'i. este in: geiieral-dificiUI, ilU' pY.b•, ducerea §i etal6Jirti'ea lor este reglementati de. norm"'; precizate ti respe«tate pe plan interna\.iOn.al.
'i
M.lSUBAREA TENSIIOOLOB.
VOLTMETBUL In tehnioa actuala, instrume11teJe de misuri pot indica valoar~a semnal\lllli maaurat cu u.n iil1:bnment ~eta-
electric (cu ac imlieator) sau cu ajutorul lfffUi fifi~aj iiti:iifenc. Noi ne \.:orl1 referi cu precadere la instrumentele
catt1r. Deplasarea actilui
propot1i6na1a cu
est~
itttensitai!it
direct
cmentu~
lui ce str!lbat~ bobiria. · Parametrii care trE!huie totaeauna cunoscuti 1a un insb-ument sint rezistenta intern.ii., n6tatli cti Ri, !Ji sens1.bilitatea (sau 6ui·eniui maxim). Sensibilitatea iridica valoarea necesarfl curentului ce trece p1-in bobini ca acU1 mdicator sa aiba 0 de~ia~ie maxi~. 5ensibilitatea se ~xprim~ fti uni~iti de ctireiit eiecli-ic, de obfoei ln r£.A. ~i1 ~A. Deci sp~n_ei~1. ~ii in~t1~1irient~t' mdtoator · a.re sens1bibtattd 1 JUA, 50 µA etc. VaJoar~tt rezMerttl!I ifi~fbe frec'vent este ctiprirtsi tntre ~BO n ~i 2 dOO O. Deel, ta boi'nele Jhui ii1strt111ierit se ptJate aplfo1t b teiiiliuiil':i bare !la e::.reeie curentul maxim adm.is; spre exemplu, la un insthlment !iii SimsibiJttatea· d~ 50 ~!Ji rezistenta intemil Ri =a;: k !J, la borhele sale nu se po1:1~~ aplica ti tensiurie mai mare tie 100 mY.
'sail
U
= Ri x I = "2 OM x 50 · 10--11 = -100 mV.
428
PR~CDCA
ELECTBONISTULUI AMATOlt
ele.ment de circuit, el trebuie sii aibii o rezistenFi totala (se poate conl'lidera ca rezistenta internii. a voltmetruJui) cit mai mare, pentru ca circuitul supus masuratorii sa nu fie perturbat ~i deci 'i masuratoarea sa nu fie eronata. Fig. 24.1. Instrument iqdicator tn circuit. De ohicei, tm voltmetru se con&tm· io~Le pentru mai mulLe game de ten· Cum In pl'actica avem nev'oie sii ma- siuni 11i deci trebuie sii aibti mai multe suram 'tensiuni mult mai mari ca 100 rezisLoare aditionale. Un mod de reamV, va trebui sO. adaptlim acest instl'nlizare este oel din figura 24.3, unue ment nevoilor noastre ~i sa construim penti·u fiecare gama de masura este cu el un voltmetru. Pentru aceasta trebuie sa ata~am montat un rezistor adi~ioual. Caleulul ni'te rezisten\e adit.ionale a caror valoa- vaJorii f'icciiruia sc face dupii crit.ei·i ul re. sa nu admita ca la bornele i nstru- deja stabilit. Daca instrumcntul M are mentului sd apara tensiuni mai mari l,u = 50 µA 11i lli = 1 k 1l s,i notam decit c.ea achnisa sau altf el spus instru- cu U tensiunea ce urmeaza a fi masu· mentul sa nu fie parcu1•s de cUl'enii rata (pe ga,!lle), se poate scrie: mai mari ca 1.v· u = URa. +UM= IM(RA R,), Mentirund exemplul precedent, sa u tncercam a confeciiona un voltmetru deci: RA=-.- - R,. JM ce permite 18. masuram W V. Schema Pentru U = 1 V 1·ezultii de realizare apare in figura 24.2, unde, ca la bornele instrumentului !la 1 RA = -------- - 1000=19 k .a avem 0,1 V, la bornele rezistoruJui 50" 10-8 aditional RA va trebui sa fie 9,9 V, 10 . cind prin circuit circuJii 50 µA. Deci, U = 10 V-+ RA. = --- - Ri = 199 kO JM conform relatiei lui Ohm putem scrie: 50 9•9 = 198 kn. = 50 v -+ RA = --- R-' = 999 kO. RA = RA = JM JM 50 • f0-6
+
I
u
u
I
Cu acest rezistor, cuplat serie, instrumentul va avea indicatia maxima 10 V. Cum voltmetrul se cupleazii totdeauna In paralel pe o sursa sau un
0
/QYi1.>-------r-1------_. lYv-~~~~-r--,.~----~-'
RA
Fig. 24.2. metrului.
5(JVi:>-------r::::=J------..
o----J Extinderea domeniului
volt-
D 0--------------......J
Fig. 24.3. Montai·ea
rezisten~elor
adiponale.
,fQY"
IQY ·l.Y .II Fig. 24.4. Vru·ianta p1!111J.•u ruonl.area rezistentelor.
Rezisten1e1e adiJiona~e pu't fi cuplate §i ca tn figura 24.4, de unde se observa ca pentru prima go.ma de masura, 1· v, apare tn circuit doar rezistorul adi~ional RA,, dar pentru ceJelalte game de masura rezistoarele adiiionale se tnseriazii.. Cunosclnd dupii exemplul precedent. ca RAt = 19 k n, pentru gama 10 v rezistorul aditional va fi format din ' ' RA.+ RA,:
u 10 RA.= 1 - R, - RA,= 50· 10-8 II
- 1 000 - 19 000 = 180 k .Q.
La gama de 50 V, RA, are expresia:
u
RA• = --· /14 - (R,i,. • +RA•
+ R,)• ==
== 800 k .Q.
Comparind cele doua moduri de .realizare a voltmetrelor se ohserva ca eel din figura 24.4 necesitii rezistoare cu vaJori mai mici ale rezi14en1ei, ceea co constituie un avantaj pentru constructor. Principalul este ca un voltmetru sa aiba impedan~a de intra.re foarte mare. Un alt tip de voltmetl'U et;to eel electronic. Acesta se caracterizeazii prin f aptul ca, la intrare; are un amplificator care prezinta o impedan~a mare la intrare, iar in plus. mare~te de un anumit numiir de ori 1:1emnalul, .ceea ce se traduce printr-o marfre a semsibilitii1ii aparatului. Un voltmetru electronic este prezentat tn figura 24.5, unde ca amplificator se f olosesc douii tranzistoare cu efect de elmp (in cup)aj difertmtiaJ). Acest voltmetru prezinta o impedan1a de intrare de ordinul a 7 M .Q \Ii masoara tensiuni pe 4 game: 0,5 V; 5 V 50 V; \Ii 500 V (tensiuni continue). Ca indica~iile pe scala sa se mentina mereu ln raportul 1/10, semnalul se ia de pe cursoarele unor potentiometre. Cunoscind principial cum stnt construite voltmetrele, sii. .vedem eum se procedeazii cind se efectue_aza o miisu-
\
Fig.
2~.5.
Voltmetru elect.ronic.
riltoare (fig. 24.6). Prima masuritoare
constil h1 milsUI'areti unUi stabilize.tor electronic. Miisuratoarea se f aoe fa.ta de un punct de refe1•in~a, care ln cat.ul de fa~e. este fitul maroat ou 0: aici se eone.cteaza borna minus {....... ) a vlJJt.:. nmtt'l11Ui. lntii se mABolu'li in punotul .1t ~i Sf\
Lipsn tensiunii In punr.luJ A tmtle semnul lntMMrii Mtlhnltnrtil CI· !hi II teu 1·<~rlre$Ott1'f' Sa\i ehit11• l.ril lltlfor• i!i1l1
m: l••1•ul. 1ii punettil 8 !::r> 111!1i1t)rll•a , .. _;, •i:ll't'a Le1isilinii sLabiliiah' dl1 diodn
]'r
Zener. Coneot.ind apoi volt.o:ietrul int.re bornele d.e ie~ire se cite~te valoarea. tensiunii debitate de stabilizator. Sa vedem oum p1-in miisurfitori c1u voltmetrul se poate depana etajul amplificator al unui radioreceptor (fig. 24.7). In primul rind se miisoarfi punc• ttil A sa se determine dacii existli tensiune de alinwnta.re, du.pa care voltml'.!t.J·uJ se conecteaza la coleetoaPelc~ trahzistonrf':lor fina.Ie ~i se vet>ltica clnea sint nlirnentate. Se coneutonzii apol in punctul B,
N3 C3
·11
8
11
R4
• fig. 24.6. Punute de rnli11urart'.
I
I
1 1~1:J.
r-w R4
!!1.7. Mi:isuratori in eld,JUl ampJifi(•atf.!r.
I!
II
v
431
surs.te tensiunea eete norm.ala. La co-- · neet&l'ea valtmetrului in punetul D Leneiunea este zero. Aoeaeta inseamna di :rezistoln'eJe Ri sau Rs pot fi intterupte, R2 sau C 1 in scurteirouit. CupUitn voltmetrw in punct1ll E ~i con• statiitt oa fill ~oi t&n1m1lea esie nula. In acest :mud, lti Nie Bcoasl de eub semnul tnt'l'ebm-ii, llfmtnd 'll verificam integritatea rezistorului R 3 fili a oapadtorului C 11 Dtrooneotlim C 1 'i oonstatltm aparilia tensiutrii tn E. Aceasta imtNlllUli •Oa C 1 ~ste sow·wircuitat 'i
dtoi tl'ebuie inloouit. Exemplul de mai &us e&te un mod de utiliaare a voltmetrului in controrarea regimului de functionare ~l unui amplificator fii respectiv pentru depanarea sa. Masurato1·ile efectuate pina acum au fost in curent continuu, dar trebuie 1·e~inut faptul cit ~i tti curent alternativ
Se oltserva ca semnalu,I. este mai inttl redresat cu o punte f ormata din 4 diode lji apoi llplicat instrumentului, Cele doua rezistoare, de 33 Q !ii 6.2 kn, reprezintii, de fapt, sarcina puntii redresoare, determini:ild
In figura 24.9 este ilustratii o sonda de radioheeventa ca.J'e se ata~eaz~ \mui voltmetru de curent continuu. Se produce tn fond o redresare trtoMalternan~a cu dioda 1N914., care ihcard'i capacitor·ul de 2,2 nF la valoarea de vtrf a semnalului de radioft'\olcht1\~. VoltmelruJ va in
5 V; 50 V; 500 V. ~1N#JQ7
.
U.., = 1,41 Uer. Tot o gonda de ra:diofre4venia care ae poate 8.ta~a unui · voltm~ de curent continuu este in figura 24.10. Aici redresarea se face cu dtiblue' d~ ttin· siune, valoarea indjcata de voltmctru va fi a semnalului vtr!... la \t..iff f Ui.,_,) sau de doua ori a valorii dt ''M' sau de 2,8 Ambele amid,· (fig. 24.9 ~i 24.10) sint utile pina ia 500 ~THz, souda din figura 24.10 oste mun int1·e· buintatii la semnale 1u.ici. Se mai Jlracticu sistemu1 ca atunci dnd dorim sa masw•iim tensiu.ni alleruaLive tle valori mici sa con11l.1·uiui la
u,,.
\~ ,f/I
JOY JPP V
tig. 2/i .s. \I oltn1etru de c.\lreftt altel'uativ sinusoidal.
pe
t31
PRACDCA! ELECTRONIS.TlJLUl AMATOR
+
'/NII/.
1.2nF
... Fi!l. 24.9. 8onc!A rle Rf.' Af!1$Hl li unui vollmetru de curent conliuuu.
U:I. .--1~.._'Nl-1,---..f-~-.2-11F--4:~ . 2,2nF !N.f.148
Fig. 24.10. SondCt de RF ptmlru seurnale mici.
un voltmetru obi~nuit o parte electrooica, care sii mareascii sensihilitatea sisteinului; figurtl 24.11 ilustreazii tocmai un usemen<>.1-1. caz. SemnaJul cu frecvcnta cuprini<:'\ intre 30 ~i 20 000 H~. ~te apliL:at unui divizor
Fig. ~4.11. 8ensibilizarra unui vaJuri rnici.
rezii
voltmelrn pentru miisurarea tensiuuilor alternath·e d•
. 413
In pri mul rlnd YOm tine seama ca voltmetrele' electronice cu FET sau <'ircuite integrate admit la intrare o impedanta in jur dfl 10 M !l, apoi vom avea in vt>1lere di,·iziunile de pe scala inslru mf'nl ului in sensul ca daca scala eHte di\'izata in 10, atunci ~i lensiunile Juate de~ pe di,·izor YO!' trPbui s;1 fie m11 ltipli ai lui 10 (valori <"e diVid Pxact pP 10. r!P exemplu, 'l-5-10 - 50100 etc.). La cazul JH'IH'I ic ,Jt. di\'i~.111· din figura 24.12. insLrnment.ul indicator este di \·iznt In l() r<•pf!re echicj.istanle, rezi.fitcnt-a totnla a dh·izoruJui o consideriim
·-
I
O,.f Y
1.Y
+
5V
1DV
Rs 5QV Rs
:oov
:
!f7
500V
ll8
H M n. sensibilitatea; .amplificatorului fiind 400 mV. Alegem ca .domeniu· de mnsurare 0,5 V, 1 V, 10: V, 50 ·V, 100 v ~i 500 v. Pentru tensiunea de 500 V aplioatii la int.rare, voltmetrul culege semnal numai de pe Rs i;i ca instrumentul sii poat.ii intlica la cap de scala aceasta teusiune trebuie sa fie de eel putin 400 m V (sensi·bilitatea amplificatoru1ui ). Cum rP.zisf Pn1a lotali.t a divi1.0rulni ef\te rle 11 l\I n im:enmnii di.' hl 500 v prin cliviznr Ya cir<'nla un curent /d de 4:;_5 1.1.A ra la hornele lui Rs sa ~·n-pm 400 mV lm;c•nmni'i ell produsul llint.re /, 1 ~i fl8 i;ii flea o valoare mai mare de 400 mV. Din caleule rezulta Re, = 8.8 k n. practic R,, = '1-0 k n (Hcum tensiunea are 455 mV). Pentru 100 V la intrarea dhizorului voltmetrul culege semnal de la bornele Jui R 1 in_seriat cu R8 • l'\oua valoare a curentului prin di\-izor ·va · fi 100 V / 11 M Q = 9,09 µ.A. Ca sa obtinem pentru instrument 455 mV, R 7 R8 tl'ebuie sa aiba 50 k 0. Dacii R 8 = 10 k !l ·rezultii ca R 7 = 40 k .Q. Conti nuind calculul dupa acela!1i criteriu rezulta R 6 = 50 k O; R 5 = 400 kn, R~ = 500 kn, Rs= 4 Mn, R 2 =5 M n, Ri = 1 Mn. Reamintim ca elementele din dh·iznare sau rezisten~e aditionale trebuie s;1'i fie de buna calitate, cu toleranie
Fig. 24.12. Divi-
zor de tensiune.
-
metr&logie, da11. t>.tnd el are munai 1copuri amatollicel}ti se poate etalona fgrada acala) in rapol't. cu un alt voltmetru, dupa schema din figura 24.ts. Qele. doul voltmettoe - aeJ etalon ai eel oe mmeuii a. f i eta.1of\at - ae btan9eazi tn pari:Jel · la bornele de ie.,i'M a unei surse de t.ensiune variabiJa. Din Sttl'l8: ode tansiune IG dl, de exem.plut i V eitit pe volt:l!'letrul etalon ~i pe scaln Yoltmetrului supus etalonatii se n.ot~in tot 1 \' in dreptuJ indicatiPi R<'lllui. Tensiunea de In $ursd se or~te In c.liverse. valm·i Cflre ne inLer.eseazii, not.ind toat.e ac:est.e punQta pe scaJa.
l,L\ SUlU.Jl~\
<~FllE~'fU.OR.
.A.M;PERHETRUL J,,Q. montajele re1;1li~aLe de t•onst.ructp4·j i >Uuatori ~pare di:\ null I e o.ri nec;>,(lsil·t\ t tta inl\SQ••itr·ii \•orent·iffJr elt1<1Lril1i eft>!·.-. (Ji ri;~h\ pri n tii v 1wse ra mllf·i sa\t pit1$111 alu l\(\E'Flt.or mont.fljP. Apa1·atuJ er11·ti ~Mu:o!\rii
rtwf'nti
f:'ifl.:lrit~i
Sf. l)llme~I e
fl lllJ,>t'fTIU'.trJi.
\foi p'1t·in tnt.rf'lmintat. dflt'H vohf™:'t l'l.al, ii•J e9t.a \.otu,i.:un aoofRorlu •ndif.lp1~(l!-!ft.biJ unui laborl\"1w. t n dmuf'niul l't1~il1tl.f.'hJlkii
:>i~
IJJttfi,C~(lPl\
11~1j
Jnili
!'1·N·H•nt (•llJ•Pnf. t.'ftllt inUU (•U HllC)ri dP Ii•. '1 m.\. ti p.i.n4t ht <~Hin amptiri (la
.unpJ•fiotlf.nll'ffl 1:1au Ml1mulfittut1.J·1t. ),
._...., +
Fig. 24.H. Amp~rmet.r11l 1n ritcuit .
Ampermetrul se cupleaza t.otc!leauna h1 aerie cu <'ircuitul sau c·nnsumat.orul (mod ilustrat tn figura 24.14). rle aoee-a rezist.enta sa internii t.rehuie sa fie f oarte ~ica, pentru ca Ja bornele sale
su nu apara caderi de t.ensiune. Indieatornl propriu-zis esl.e. rle acela~i tip 1·n e.fll tnt.rebuint-at. la vt\ltmetrn, l'flra;·I Priznt. prin rni~tc-nt.[i int.ernl\ Ri ~i "Pnsihilit.nt.P. I u· · Cu ..,,-, poa I ;i f'i ~as nm.ti eurenti mai miu·i .-11'1·11 1.11 • in para lei c·u apnrnt nl :-:1.• 111n1111·azi1 1·1·zi!'lt 111\l'P. dA \'nlm·i rni('.i (~untur·i), rnrP permit 1;rpc.·erNl 1u1.,1 piirti din (·urentul miii.;1111111. Modnl c·t11n AP. cnf»~il i:1rnl urilP · estP artttat 1n figura 24:1!t. in1· enlr·uluJ r·eziF:1 Pnt ei h1r Be faee d1:·~hl de simplu din ri?latia • . JM R' I Ji.~ - Ri 1.u• dP undc• R.1 . / - 1 • ,<
Pentrn ea iJ'lflt,rumentuJ rli11 2lt.1f) sfi i· O•
J't'Jr.ri/ J
.,
ft-'.J.f1Uf1~
£
mf.i~oare
form·r•
10 mA, lmH?t111111i1 ,,..,
--1_.,_....,..____--. IA lllUpA IPmA
l foJJJn
ImA
9Qn
.Flt. ·J4,t5• .Montarea meuu.
fiURtuitJer la amper.
._.... -
·--"'--~6
-
f35
+.....;....--~--.
t.roouie sa i:faaca Ul1 our&llt 1 0 =-= :iA() ~~· n
~unt
Pentru
un curent
R = _! · 90 =
+
de 100 mA,
!_~ = 1. 0
1
+
iar peptru
• 99 11 milsurRrea unui Ct11'8ftt dP 1 A rezulH1 1·90 R, .= -999 - · - = 0,1 Q.
Const ructia rezistoarelor de valori a1'a de rnici este dP.!1Crisa }a capitnlul respect.iv. . Cincl se verificu valoarea curentulm
Fi~. :l.•.Jl.i, ~li'l~urarea t'Ur.P.ntului de .;,;i~wr £d unui tr·anri•to1·.
Fig. 24:!:'.
~Hisurqr1·>1l
1·111•1;nt11l·11i
ab6Qrhit do un npnrill..
tranzistor se miisnara o t.ensiune c.lf' 1 V (fig. 24.18), it)seamn:'i 1·i1 1nin ar.PI rezistor circula un em·ent. cl<' 1 nL \. Dar, oricum, trebuiA an1l in vPdPrP ell exista ampermetre de curent l'Ont.inuu ~i ampermet.re cle curent altM-
nath·. J\mptw-~eirol~ cl~
r._urent a.lt!rn~I iv intnealat pe inst.rume11t.uJ, 11)(111.'at.or un siRt.em de reclresare format. din diode, jpstr1,nnent.ul citind ntloarea
au
eficace n c;mrentului.
In
clQmeW,\ll frec:vent.elor radio,
HU
~e
ma.soar.a (\\\rtm~ii direet, interonltnd .in11t..,um$ntui in circuit, fiind~ii prE>zen-
ta. ftiioii. a aQest.ui1,1. ·poa,te produe·P pPrturhnt.ii importcmte $isi~wuhli ctn· tQritt\ iiuJur4.an~f.'i ~i capiwitaW par·n· .zite int.;oduse ln C'irc\1jt. tlin 1:wea~ta
Fi!l'. :H:lM. Masm1area indirPd.'1 $. .1;urtontulqi cu 1,11~ v1,1~tW.t\t.ru
. .PRAoT:i.CA ELECTBONJSTULlJl AM.l\'l'OR
cauza, tn acest doml':!oiu valoarea curentj]or se determina indirect, una din ml'ltode fiind, de pilda, citirea cu un voltmetru electronic a caderii de tensiune de radiofrecveniis. la bornele unui rezistor (similar cu figura 24.18) sau masurind puterea data de o sursii (oscilator emitator etc.) in consumator; cunosctnd tensiunea de lucru a generatorului se ~oate deduce valoarea curentului. Foartr important! Nu cuplati ampermf'h'.ul din gre~ealii la bornele unei surse dr !'nrrgir electriea ! In mod sigur acei::ta se va deteriora.
MlSUJl.AREA REZISTEN'fEJJOR. omn~rt
Rezistoarele sint piese electrice (sau, cum se mai numesc, componente) tntr-un circuit, montate tn scopul limitarii valorii unui curent, a diminuarii unei tensiuni prin erearea unui sistem potentiometric sau pentru amortizarea unor oscila~ii. De retinut ca piesa (componenta) se nume~te rezistor, iar propri~tatea sa de a s.e opune trecerii curentului electric se nume~te rezistenta. Aparatul care masoara valoarea rezistentei unui rezistor se nume,te ohmmetru, valoarea miisurati exprimindu-se tn ohmi [Q). Relatia dintre tensiunea, curentul ,1 rezistenta unui circui- electric este data de Iegea Jui Ohm: U """ I· R. Deei. dad\ 1a un circuit sau la bornele unui rPzistor cunoaftem tensiunea ~i curentul care circula prin ele, putem
determina valoarea rezisten tei acestora, calculind raportul dintre aceste valor-i
o rv1.
R[.Ol = -
J[A]
Principiul de masurare practiclt a acestor valori este ilust.rat in figura 24.19. Ohmmetrele s1nt construite tocmai pe aceste principii, selwma Jor generala cuprinzind o sursa de energie, un instrument indicator ~i un rezistor cu rezistenta rnriabila (fig. 24.20). Conectind la bornelfl AB un rezistor, Rx, circuitul se va inchide ~i prin el va circula un anumit curent citit pe instrument: cu cit valoarea R:x: va fi mai mica, cu atit curentul prin circuit va fi mai mare, iar indica~ia instrumentului, de asemenea, mare, ~i im·ers, curentul va avea valori cu attt. mai mici cu cit valoarea R:x: va f i mai mare. Practic, pentru masuriitoare, tnainte de conectarea rezistorului R:x: se uneso punctele A B ae regleaza din poten~iometrul P ptna indicatia instrumen-
'i
'·o-----.. 0
Fig. 2r..19. Metodll. d9 miisurare indi-
'
rectll. a rezist.entel
elertrire.
U
A'
LJ:
Fig. 24.20. Principiul •hmm*'1:1W. ~
TBHNICA MASURARiLOR. 'ELECtit1cE:.
tuli"ii este ina:xiina. Aceai;ita situatie se noteazl ·:pEl scala cu; zero (0 Q),.' fiindca intre A ~i lJ nu'- exi-sta rez.iStor. La clesfacerea legaturii dintre A §i B, instrumentul nu va indica nici o vaJoare, punct ce se va nota cu oo (in~ f'init). Cuplind apoi la intra.re re7.istoare cu valori cunoscute se poate etalona &:ala ohmmetrului. AcPst aparat poate fi o cornponenta a unui aparat mai complex care mi'isoara ten.~iuni, curen~i ~i rezistente, numit AVO-metru (amperi, voni, ohmi). Cu ohmmetrul se pot masura, cu destulii. pr~cizie, rezistente cu valori tntre 1n ~i 1 :Mn, daca sursa de alimentare are 4,5 V, dar daca surs& are 9 V sau chiar mai mult, masuratoarea se poa.te extinde la valori de rezisten\e de peste 1at.stone, este prezentata in l'igura 2/i.21. Dupii nun Re obsnva, in componenta puntii sint incfose: sursa dP 1.PnRiune, inRtrumentul de miisul'a, t rei l'Pzis-1.oar&- cu valori cu~ noscute (R1-R2-R.s), 0
" Fig. 2~.21. Puntea rezisten\elor.
Se zice ca puntea este la echilibru ctnd instrumentul nu indica trecerea unui curent intre punctele C §i D. In ac.est caz, deducem ca V c = UD' In conditia de echi.l)hru se poate scrie R 1 R:i: = R 2R 3 , deci valoarea rezisten~ei necunoscute impusii 111asuratorii, R:ic, .se poate calcula astfel:
R :IC -_ RsRs
•
R1 Jnstrumentul f olosit la punte trebuie sa aiba punctul de zero la mijlol1ul scalei. Rezist.oarele din punte se aleg astfel: R 1 are valoare fixa, R 2 este reglabilii intre doua valori, fiind, de fapt, un potentiometru, iar R" este un retistor comutabil, pentru a da posibilitatea milsurarii nnei Jargi game de valorr R:c, dupa cum apare §i in JtUntea din figura 24.22, unde rnuJtiplicarea scalei est.e 10 1 -10 2 -10 3 -10 4-40°-106 • Masm·:Uonrea clecurge aslfel: se conecteaza rezistorul Rx. se cupleaza hateria:~i ·se regleaza R 2 (de la un eap la altul) 'pentru 'valori sucePRiYe nle Jui R 23 pinii SP ohservii echilihrul punt-ii. lo aceasta situntiP, pentru ea indicaiia zero ~a fie ~i mai exncta, se npnsa bntonul care Stmrtcireuiteazi't rezistoru} de 10 kn. (serie cu instrumentul). Daca in locul instrumentnlui de masnri
-·---·-·-·-···--·--..,,,,....
...,,_....,,,.,...,,,,,_....,..
,-,..,""""'"·"'~·,,..··~ .........
.......__,.
,..,,~....·""·
!Hn.
___ IAfn
ff.J
IJ
~
p~.
-
0
:! 'a.:!).
8
. . . - -. . .. . Sc·h<''ma iinei pun(i de mt1>'111':1 i1 11nri .gnme la1·gi de reziste.n\e. ._
'
i
. '
'
votn con~ct.A., de ex:Pmplu, l.1Tl · bt"P., acesta ee va stinge 1H1mf\i. IR Pohiliht·ul puntii; tn J'f'!St llta aprins. ArPRfita lnJocuire permite ronstl'uct,orului amator sa-~i eo11struiaRea o putrta de mii.surnre a rezistqare.J~r fari'i. sa pmiede u n instrument ·c1e ff,)Eisuri'i. Etalonarea uMi pun ti nu i.e face gtl°l\l ~ in juritl axt11ui potentiometrului Rll f:e. traseRzi\ o see.Ia c1.1 grBl!;lntii
va
'
'
0-10. Pnnet.ele Me>:stei scale se stabilesc f iictnd · .fJl.iisuriif.ori ale trnor rllzistonre cunoscut.e, cupJate In borne.le H:r; (de exemp1u, 10, QO, 00... 100 0, ntunri ctnd R 3 este pe mult.iplical'M
0-100). '' l Atruntt1am de int1'oducerea elPmMt.elor · aeti"V'e pen'tl'tt Ml1.surarea rezil!if\ntelor ~i ca un exempJu eoncret este punten din figt1rn 24.23. IPJff
flin
18~
1~44:::::1--o 10~~--o
lPQt l(l{l An
IDQ
liP
kn
2.W itn
I. -
l -t
~~--.-~Jr•;,,....---•-:-111 . 1,511
"-51'
.. T
... I
lilnF'•
- . -------- -·- -···--...... _mr, .....1
E..l~ll14:}ntuJ f\otjv ef!te tin circuit ~n tegri'\t ~A 741, \1:n• in lociiJ instPUIQ!=ln· tphll n~ m(t!::ur;:\ sint plnntate ~ou:l (liocle L·EP. i\mplificatorµJ ae alifTl'='ntr.Q.za i;iiferential, f\~tfel ca. l(J, ie~i1:~ se ohtioe t.enshniP. po,itivli ~i fl\.1,ptivn, pentru alimentll.reA l;lioqe101· LED. Atunci cind punt.ea este Ja echilibru, tensiu;nea este nulii pe pin\11 to al circyjtu1ui integri:i.t ~i rmmni In ~ceasta sit.ua~io ambele diode J.JED stnt st.inse.
Din pot~o\iornetrµl /' 1 se acHonenzil 9~ ~i tn cn?.;~!l precedent pentrQ echilihrarSA punW, potentiometrul P 8 fiind pentru regl;iJµl de qffset (intn~rile circuitului se conecteaza I~ IPaea l\\i se reglea~a P 2 ea nici o dioda sa nu fie aprinsil). Cind in locul sursei de c.c. se in:trebt!intear,ii t_m seTI\nal alt.f\rnnth', punt.ea pq.flte .fi constrl1iU1 en in figurn 24.2'1. lln mnltivibrator RC g'f'IWN'nzti o undo dreptunghiularii care este npli<·atft puntii. Echilibrul puntii ei::te
sesizat in acest caz cu o pf."F'P.<'hl' fir· c~~ti. Valorile muRurahile sint eu· prif!se int»e 102 ~i 106 .0. 0 partfo11la· rit-ate a apestei punti consta tn faptul cii ea poate masura ~i capAcit.oarr. pPi n simpla po11itionare A · ef.lmut.nt-oruh1i. Reglnjul pentru eehilibrul nerstri punt.i se face cu P 11 care se rN·om11 ndti a fi un pot.ent.iomf'J.ru lJObi 1111 l.
JtAfiU8AllEA CAPAVl'l'OAREJ,OR ~l
A BOBINEl,OR
A<:este doua Ploinente de circuit. capaeitQr1!1 ~i hobina, au o lan{~1 ~lfll i · cabilitat~ in montajele elec:tronice, in special la eele ce funcf,ioneazii in domeniul frecvimtfllor nirlio. Asupr-a aeestora se foe mnsuri'itori pPntru n constata cf aca s1nt in stA.re normnli'i. m:'isuratori calitati\'e - ~i mi'isurfitm·i prntl·n n Ir detPrmina Pxnct ynJnnrPn. r·Pspt>eti\· mtif:uri'itori (•nntitnti\'<'. Cnlitaq,., tJn,cnpit<,it.or sr poalf' ,·eri· ficn apelind In snvil'.iile unui ohmm1~t 1·u
+9V JIJOn ~1J..o
o--.r-t--•
~g.
24.24. Punt?
de
r·ezistente pentru "emRa~ altern
HO
.....~
~" !:~.
Cx
L
~
Fig. 24.25. ·capacimetru en circuit oscilant.
sau a unui te11ter. Un cnpa<'itor care permite trecerea e.c. prin eJ ins1~nmni1 ca este in SCUl'lcircuit, cl1'Ci flpfer.t, pe cind o hobina carP nu lasii sfi tr('aca un c.c. prin ea este intrerupta, deci deferta. · Pentru ambf'lP component('. r.el mai des este folos·ita puntea aliment.at.a tn curent alt.erm1.tiv (de exemplu puntea din· fiigura 24 pentru capacitonre). Cap&oito~ ~i bobinele cu valori mici se m!lloara construind · cu ole cirouite oscilante. Sa presupunem ca avem d.e masurat un capacitor de vaJoare mica ~i construim pentru aceasta montajul din figura 24.25. In para.le], pe o bobinA de valoare cunoscuto, montilm capacitorul nostrn C :ii: ~i le alimenfiim de la un generator
de radiofrecYeilta. Tot. pe circuit· este montat ~i un voltinelru ele-ctronic . '''nricm frecvent-a semnalului din generator pina observam o valoare maxima inrlicatii de voltmet.ru. J.Ja aceasta frecventa circuitid este la rezo'nan\a. Din relatia XL= Xe dedu. 'l' cem C = - - , ~tiu~ f.Hnd ca 6> = 2-:rf. w2L . Areen~i rnetodu se poate . ut.iliz~ ~i penlru masurnrf'.'a unei bobine. De asti'l
in
9atA. Soopurilor amatoricP.~ti le corespunde montajul din· figura 24.26. Aici capncit.orul C flPMP r.a o rractnnrezii;t.oare de valori eunoscute. Cllderea do tensiune de pe rezisten-
1-!i fierir cu
~ :HMIJ.f
l
~-11..-~-~-~p~F~--=~~~--~~._~~~~~-
I
11v
lOOmA
'
l(JO/rn lira .fOn 5n 05n. IMn IOltJ 100n IW 3W 15W
Fig. 2!1.26. Capacimetru cu doua. tranzistoare.
·. lii se
cite~te
cu un voltmetru electronic grarlat tn unitali de cap•citat,e electricii. Domeniile de masurare &int 1) 20- ' 250 pF 2) 100 pF - 1 nF;.3) 1 nF 10 nF; 4) 10 nF - 100 nF; 5) 100 nF1 µF; 6) 1 !J.F. -10' !J.F·; 7) 10 !J.F 1.00 ri.F; 8) 100 µ~ 1. 000 !J.F). Pentru priruele domenii curentul care t.rece prin capacitor este mic, rezistoarele serie fiind obi~nuite, dar pentru valori peste 1 !J..F cUl'entul este mare, rezist.oarele fiind bo.binate. Timp~l cit sc execi1ta o maimratoare. trebuie sa fie cJt mai scurt.. Dace ln general masurare.a capacitoareJor cu hirtie, mica etc. se efectueaza u9or cu ajutorul capacimetrelor sau a unor montaje adeC\'ate (punte, circuite os(,lilante), .capac.iif,oar~e e~ec tmlitice sint mai dificil ' de masurat, in special. pentru. constructorul ·amator care dispune de. Q limitatii gama de aparate dtl miisura. Capacitoarele electrolitice, fiind construite din armaturi de aJuminiu sau tantnl au ca electrolit acid boric (pentiru aluminiu), respect.iv acid sulfu• ric r:i in ambele cazuri izolatia se prezinta sub forma unei .peJicuie de oxid ce acopera eleotrodul, pelicula ce ~ine loc de dielectric care inmagazineazl energia. Ln capaoitoarele in perfect! stare de functionare aceast.li pelkula se comport.a ca o diodiit. adieu in r;ensul de polarizare circulii un .curent mic, in, sens invers Yaloaren curent.~~ui p11ttnd fi importantii. Din MP.st rnotiv tr<>buie respectat. cu strictete modul cum se cupleaza un capacitor electrolitic; cuplat gre~it
··4+1
poate pl'oduce a't'a:rii in circuit, iar in plu!J deteriorarea Jui. Se c.u.noa~te cu daca la 'hofnAle llfltti capacitiO.. lncatcat se ~upleaza ub. rezistor, CfWSOitorul se desc&rc~. (~qn surn.a enefgfa pe rczistor) intr-un ti~p p1 opot;ional cu produsul valorilor capa· citorului ~i rezistorului (rela\ic valabifa §i la incarcare). Din legea de d.escarcare a capacitoarelor (lep:e exponen\jala) se poate aproximn di. at:i1nci c1nd tensiunea scade de 2,7 ori, timpul de descarcare este egal c:u const.anta RC (R fiind rezistorul cuplat la capacitorul de valoare C). De exemplu, avem un . capacitor cuplat la o tensiune de 35 V s,i pe el bran,iim un ''oltrrietru cu impedanta de 20 k D.{V pe scala de 50 V. Reiietenta: oferita de instrument va fi de 1. Mn, ceea ca va conduce la o desciircare prea lento. a capacitorului ~i atmioi mai cupldm 100 k 0 care In paralel cu instrumentul dau 91 k O. Din lmpart.irea tensiunii inifiale de 35 V, la 2',7, rezuJtl\• 12,9 V. & in tm 'eronometru ~i se · verificl1 timpul pina cincl t.ensiunea scacie (cit.ita pe ,.oltmet.ru) de la 35 v· la 1 12~9 v. SA presupunem ca 'durata· este de 46 secunde." lmpdr\·im acest timp Ja valoarea rezist.ent-ei (91 k !l) ~j ·deducem va· lnarea oapacitoruJui, 500 !J.F. Apro:ximareR valorii cnpa('.itorului c'u aN~asta metoda este clestul de buna. · Tot de aprecieri apart.e se bucura !ii masurarea hobinelor de Yalnri mari, bobine 'folosite ln ~ocuri de filtraj, induct.ante ln filtre de separatie etc. Asemenea hobine sint confectionate 1
••
[]
'220 W/lz '
-----,~'-!. ~
8v
'
!
I
:p,e mi~zuri f erol{\~gqf:ltiQe (tol~ cl,q tl,\l;llq ferosi)j.c.il,l, prmnqloy) pr.li'~P.ntind ln afar.a in.4uct!llllei. 11i o ne.zisten\i. proprie. dE1st1,1l de proo.uni{lta. Nu vom t·ine cont de ~apn<'i~at-ile 4iq~re ~J?1~e 1
fpntl.C.i.i lµcrln4 tn fr.~cyept.e
joase. ~c.•~fl nu irnh1f:ln.~fila~ii.. fu.nc~io~ niire.A~ DMti 1'1 bQr~~J~ Pile.~ ~VeJ d~ b~ ~e, apliC.ii ~ ~~P.~iu~e altf.lr,nA~hrA
ii,
rµitu.Jµi (i!!
f"" R~
rM.oarm~ Sf\
faor.
+ f4 P). ~um JX\~!il,1• 2
~:ll
sr.rrnw,1 ile.
!;~l
Hz,
1,1tunc:i w = ~ ! 3, 14 • 5Q ~ _3l4. Ca sa det.rrminam pe R-, marn1ram ~t;'ll>i·.Oa cu t\Jl ohmme~r1,1 ~au. cu o p~mt• $n eu.-eot. contin.n\t. Ca. 1.1::\ deit.ermin~m i mprd~1'1,lJ\ . ~. flirt f·nre ~pci\ \•oin !;lxtrl)gf.! in ifl ~urf!nt. ~Jlie-rnat.iv (fig, 24.27),
I.ri IQ~•\!I i.Jlqi~~l·onthti, de ~st/\ ~at& Psi~ · mon,t.a.t. llf! '·olt.Jn~lif'IJ a1et·~ronio (in:'PfO''l~t.lH,
c;:t.J't"l ~Qat,~ dt·i 1'1~1:wte
tiine fd1i.~i~rul puri~µ. P.otentiometru.l P se poatA tnJOcui prin tatQflar~ cu valori fi~e de rt>zist~P.t~· Se ~o.nejd~fa Q .masvrjW.!U'E' ~una o~~ p:Pe.11i~ia eatf 4f.\ '1Q% ~i f~ijrte .im114 qJ"t!i :fficim este 1mb. 1Q%. Fii111l
ln f alul aces ta clet.ermigl\t. Z, inqnctontt
are expresia: L
Z?. ..- R =--· 2
314 Cela desorise sint modalitii.\i la ln·
unui catu\oitm· sau
I.\ 1.1f\ei
bopior.
IU StTB;\.'ft-~A, Pt:rTEl'Ut l
,•
l
'
I
Tehnioa · masurlt-rii puterii eJeetriM tnt.r·o inst.alatic>, a puterii clP.bit.at.f> 1le un generator sau amplificator lie hnienili p~ ·mQdt1l cum se miieoqrl; r.i\dPrile da tensiune ~i cttrenlii rarf\ ftin•ul& p1in ehlmr.nt. ConC1rP.t, ttn mont.o.i •le mA1mr11raa pqt.erii tn L'·\·. f!St e ilu11t Nt'I. ln fjgura !M.2S. · La snrsa de tensiunP ll eslf:' oonf.iitat rezif'tfll'l~ R; tp nircuit. f!ste intm1"lus ampl'l'me.t11ul A, iar l1t horneli.' lui R est e .:·(ln eot at. valt.metru I f'. Citi nd
.r7·
.A
ul___ --- ---~.
Fir. 24.2~ 'M9ntaj pe~tro mal;urare& pum·,i
m
.,,~
· ..
rle A. ~i V p~1tem apoi oalfltlla JH.l~a e!~tiica, ·CQilSl.J~!·~ de· ee.:ti~oi'Ul R. valoril~ jl\,dicate
I
•
; ..
P[WJ ~ /fAJ
~ ~
Ctnd l!le C.\UDOtlf~) v~IOl\fElft ~~·to
~JA,~mratori
de putere se e.f,ret.uPnzi':l
Jii 1n CU~4U f.cac~ lJll.i f'icijcnt:l.. dl;lf fft fJQOSt <,:QZ se. folo~o~c m~t.odP m:ii Bftciiil~ 1 cutl1 V rt '°'\oda cal01•imetri.f;li\ ~Ill! !!leto,Ia.fQl·PniC'l t'i•~~. Mti·l1tdn c~_!ori~~I! f01ostt~f.,~ _f) anuypiU,". rl·i\flt.lJlJ\·fi d~ llll'FfsinA intrPJ\mlfl 11!, ttp8.
mlµi n1,1 mai avem iievnie sa 1ftl!ls'i.11;5.m ambeJe m~imi e1eotric., - ct1renf'\(l ~· M~itl'ind tli~nJ.n lla tempti!t&.~ur1' ten§i\U!C~h oj !)\llJl.Ai ¥Dl\ din ele, fiindcii· a npei lnt.r-tm i rt.t.erv~J cle Limp ~e in acPst caz puteree. se polltfl ealrula psat.e deduo& put.erP.a - elPl'h'i1•i\ disipatt'i de Slll'FIR.' .1-\CPftSt.li nwtocttt ~t.t:> f.lupa una din f ormulele:
.
J> =;:
DJ2
=
"'
u1
fok1sjtfumn~ai jn j1~t.f\.Jatii. sprni~I~~ .pf!\ f;fnrl m.l"toda fot.omc;1tri
R
bPt'fh:iti;.
==-•
Eidsta ~i aparate nuroite watt~#l'e care masoari .put.erea, dal' flQJD.l\i p~ a.numit.e valori ale rer&istenlei de ~al'cina,
de exemplu, 4 '1 aau 8 0,
l~
ampUfieatoaPe Rau apnl'ate, de l'adio. Un ! ast.fel de wAt.tmet.ru · ~t.e format dint.r-o re;iist.enta de i;arcina cu valoarei cunoscut.~' st un volt.met.rii etnlonnt. direct tn vnlori de puLere. Mi'i.~urnrr>n ef ~t;LlUl1·4 jn ape~t CRz trelwie. ~a pnart.e ':
ti?tc!eo.\lnq
,
'•It',
sp~eiflr.a~U\
''
•
villorii
•
sarciQ~i.
J)e nxertwh1, I.a, QP al;l).p\\t'W.a\Qr 1M\ mi1ur11.t. 60 W pe 4 0.
'i
Jl,e flHfi(lnrm~torj .ct~~ dorrs~.;
d~ e~Nn.pJ.1,1, .Eli) ml\so~re put.erea 111.IItt tl pllrtatonrei dehitat~ (le un eJTli~MQ1·. ~•QOtli;l~ul Jle Jl'IQSUrare poqform figtl~
rH 24.29 ,~PflJrge
!\!!It.rel: sJ \)opect:o117.i"i
lq ~mitflt.or c" s::irciM Uf! bAc, fie ex pm~ pl\1, t~. V/10 W (furw1ie de put-t'rl'tl
tuni~li.tn1'1.1h:ii), in serie r'u un i·Pids19j·
de 40-~!j .0; la <·onrc,t.m•f.I\ Pmitlitnr.,U,yi, dnd l;iec4l \'n incPpP flii ilumi ue;r,~, ~pl'-0,pit.:im ~~ al rot.orezh1tentn FR dip {).mplificato.ru.1 de c.e. I nit-inl pnlal'izal'f'I\ etl\jt.dni t>Rte sta. pjlita ell indjci;i,iia jp~tru111rnt.ului Rii ne ~p ~ltev-a .i,ti.vi~hlni• .Apropier;n def'i
+
II
;r.
'l4t .....
Fig.
2~.30.
Frt>eventmetru pentru semnalc audio.
f otorezisten~a de bee ~i instrumentul din emitor va. indica o valoare mai mare. Oprim · emi~atorul §i. comutiim sarpina sa pe o baterie la care, cu aj~torul reostatului R, variem cUl'entul ~in· circ~it. 'ptna ctnd instrumentul din einitonil. ·iranzistorului va iwea indiea~ia anterioara. Citim pe A ~i V valori1e respective ~i lleterminam putereit. P~terea de suhst.itu\ie 'care rezulta este sensihil ·Pgalii cu puterea debitata de emil:'ltor. Acest mod de determim1.re a puti3',;ii se ulilizeazi'i pina pe Ia f.renenta de i:J l\1Hz, dupa care erol'iJe n{~Hc substan\ial. · .Musu.ratorile de ·putere· !n cazul curent ului i~du~t.rial, de 50. Hz, cind sardnile sinl rezisliYe se fac cA ~i in cazi1l C'urentului cont.inuu, eu ajulorul vollnrntr~lui ~i al nmpermetrnlui.
.
MASUltAREA FRECVEXl1EI • Masurarea frecventei estr o operat.ie care dii i~form~itii dfrccte clacii se utilizeaza freCPf'll{IW'lrr, SAU vaJoarea e!'>te determinata inclirect prin intermediul metodelor de comparnt-ie. A:;tl'el, un frecven~metru pentru semnale audio €!ste · pretentat 'in figura · 24.30. Prin-
cipiul de functionare este urmatorul: primul tranzistor amplificii semn~il ul primit, ·iar acest sPmnal comandi'i un triger ( T 2 T3 ), la ie~i1·ea caruia se o])\in impulsuri de cment. I rnpulsurile pozitive (vMuri de scurta rlurata) coman·da circuituJ monostabil T 4 T 5• Tensiunea medie din colectorul h1i T4 este direct propo1'(innala cu frecnmia semnaJului de la intl·are, valoare urmarita df' instru1nr•ntul indicator etalonat dil'ecL in unit ii1i de frccventt'i. FrPeventf'Je radio se pot maslll'a cu ajutorul undametrului (fig. 24.31), care e!'>te aJcatuit dintr-un circuit. oscilant. f!i un amplificator de curent conLinuu. SPmnalul de mi1surat esle preluat dt) la hohina" Lt. · Circuitu] de int.rare al mHlameh11l11i est e L 2 C11 , care se aduce la rnzonan{-a pe frecventa semnalului 25/Jlro r-1._;;__.1-<.--0. +4,S'V
2.S v.·· ~
Fig. 24:31. Sd1enia unui undamt>ll/U.
TEBNICA MA81JRA.RILOB ELECTBICE.
din capacitorul variahil Cr. J...a rezo- fluierat, dupa· care (la acord e.xact) un nan~a valoarea semnalului este maxim; anumit zgomot sub forma de fi~iit. tn acest caz tranzistorul se deschide Pe. scala aparatului, cuoarecare aproxieel mai mult, provocind .iluminarea ma~ie, se cite~e frecventa escilatoruputernica a hecului. Practic masura- lui. toarea decurge astfel: se apropie L2 Actualmente pentru masurarea frecde L 1 §i se rote~te Cr pinli hecul are ventelor mari sau mici stnt construite, iluminarea maxima. In jurul axului grat-ie circuitelor integrate, ffecvent-lui CP este montata o scala gradata metre numerice. Un astfel de frecventdirect in frecvente. Spre a se acoperi metru, tn mare~ ~ste compus dintr-un mai multe game de frecvente se con- generator bad. de timp, care are o struiesc mai multe tipuri de hobine L2. frecven~a foarte exacta, un numarator Frecventele radio mai pot fi masu- f}i un afi~aj. Baza de timp permite nurate §i prin metocla heterodinarii, mllratorului numai pe intervale de adica frecventa necunoscuta impreuna timp bine stabilite (de exemplu, 1 s) cu o frecvenia cunoscuta stnt aplicate sa numere cite sinusoide (transformate unui element neliniar, la ie§irea caruia impulsuri) prime~te la intrare. Rezulse asculta dif erenta dintre semnale; tatul este apoi afifat ~i citirea frecvencind semnalele au aceea§i frecYen\a, la tei se face direct. Aparate pe acest ie§ire nu se audc nimic (fig. 24.32). princ1prn de func1ionare masoara Unii constructori amatori i§i cons- frecvent-e de ptna la 500 MHz. truieso generatoare de semnal §i incearca in timpul reglajelor sa deterOSCILOSCOJ.>UL CA.TODIC mine cit de cit pe ce frecvent.a oscileaza. Aceasta se poate determina cu Osciloscopul catodic este un aparat ajutorul unui radioreceptor astfel: o de masura de construcJie speciaJa, bucatica de sirmi.i, ca antena, est.a care permite vizualizarea. ti fotograapropiata de etajul os~ilator; se mod ififierea formei dif eritelor semnale elec· ca apoi acordul receptorului (event.ual §i gnma) pina ce in difuzor se aucle un trice. Elementul prin,cipal al acestui aparai este tubul eatodic. Tubul catodfo, pe Unga ruii electrozi, JJ ka este prevazut eu doua perechi de placi, cu ajutorul carora fluxul de electroni ~ ... este baleiat intr-un sistem de axe 100p_f rf'ctangulare, respectiv dupa axa Y 11i axa X. 2,2 l
____
•z==m ul de baleiaj pe orizont.alA este linear erescatot, avtnd forma dintAfui de fiet!sfrltu. Ten•iunile aplfoat& pe plllci trebuie 11 &ibl vatriri destul de mai'.i 9i de aceea, tn osciloscop, pentru fieoa.Jle pPteche de pllcl eixillta ctte un .e.mpliffoRt.or. · Cu ckoiloseopul se pot vizualize. t.ensiuni stnusoid~te, sub fO'l'rnA de impulmrJ, unde moduJl\te, se pnt ml!Sttra frMvt-n:te. d~f8~ltje tnt.'f'tl dl:\uii semnale et.c. t rt fata ooranului este montaU. o placli transpa'l'enti:t cu un caroiaj ca al htrtiei mUhnetrlee. Oe.~A. dorim sA ma$urlhn ampJitudinea unui semnal etalonlim mai tntti ~scilosoopul, tn $enrml el\ npl;fi · la int:r.are un · eemnltl tn1 amplihicli'ri~ ounoscutli, de e~emplu, tm st\mnnl ~inmmirln.l de 1 V vh'f vl1'f. Rc>gflim · nmplificnrAI\ Pf' Y ~i RCE'St
(indiotrid
amplit.udinea) · tn diY91'$f' pt1n<1t.e 1tle mont.ajului, aMaeti\ pent.ru a se put~a opera o bunii re.para~ie. ir1
oaz de :oevoie. · Mi.lsurarea fiie.oven~e1or se poat.e d.f! asetnenea, face cu -oSdlloscopuJ pr;n :m.11.i mttlto met.ode. Metooa substH11ti0i este f oarte · simpll$.:
se apliol la in-
trarea oscHoscopului semnalul de masurat eu ffecv~~a f::e; se cnutA ca pe eoran l!la apnrA o einusoida (sau chillt' sinusoide 2-3), fl• emplitualine convena.bi'li\ •i . foute stabilit Se tnloctiie~te setnnaJul necunoscut eu un semnal de la un generator. Se .-eglea2:a fre.cventa generetomlui ptno ce. pe ecran refaeetn figura anterioal'il. l n 11cest caz Mle dnun. semnAle vor fi de· (lQMa~i fl'ecventl\ (fig. 24.38): Deen osciloscopul t\1'e poslbilitat.ea ·ttiorlull\rii spoh1l11i in int.ensitate, at.tm1>.i se proi;:c•mmil n1 l'i eupr·ins int.re liniilo ce CPdi.azli nst.fel: 111ernnalul m1 frllloventn mnrdH•nzii o distnnla dP 2 em. Sf'nsi- nPrunn!llN1t./\, (tr., se 11plioll ln int.r1lrea Y, bilitatea: ·08('!fl~11to:Pt.. iti ~t.e fl\' acest inr pe G1 - oatod se aplioA Rf.mnul enz de O,r,, V/em. Aplirin1l rwum un f•' de Jn: un genPratnr (fig. ~4.34). s"mnaf neNlnnAcnt r.I; se \'l\ litnitn Sinu~oidn $rmnnh11ui · fx vn ilpl\rt>n int re dou~ l'epP-i'e. Cit.im distntifn tnh·e din flegment<' de Hnii, fiindrit sf\mnah1.l MPRte rr.pf.lre ~i f'acp.m enl~nlul: 0,5 V )< fr; b)O(:·hettza Flpntnl tn sPmia:ltf'!?liantPle ~<' nt1mfirul rlf~ oent.inwtri (fiVMtual nf'gnt.iv1.! (f:P in totdeaunn fe > fx). milimt•l1·i) ~i ol>\inem vnlonrea \•M In figurn 24.34 ap1rre 11Jinrrfllnida din vtrl al !'lPtnnnJuJui. Dncl 9ei'ntinh.d este 16 scgi;nente de und~ fx r-= fr/16. PraeFiinm~oidttl p11tPm vfirlfita tnli~urM.oa tic ac.ensti'i tnseamnA l'ii durnta penll'll rM l'.\11 un volt~et.ru. Vo1tmet.i'tl1 'f'it.e~tl' \•nlori et"foace ( Uef == t/rp {9;82). Al)tt ·s1:• mhnnrfi nr.n~Ht.t1dinM otidrei f orme dr.• ~fflinal, df.! Jn (l\'lfl'nt. f.IOntinuu ptnli la imp1tl1mti. Tehnirtt mtiirnrlitorii ·ampliti1dinii umti !'l1~mnnl f'.\Sf.f!' fortrtP. dt"s folosita v0 0 1n· t.f•!('\i1.iune. Cnn!'ltructornJ nmnf.ol' 11 \'M:ut (•n. JI". Sl'.'hPmPf P tPlP\i:wnrP)O!' f:i~. ~u.. :i:: :\l11ntnrl'::t Mt>tl~...opttlul ~·atodit iluettat;e ~i " f cttme1e. $&1l'ma1f'ilor y.ient.M.1 mtr.:utarea tre~el pl'iil c·Dftl)laPIJ.1i<'.
a~.=--· f~"'"°o~: I ,. ··e- r~,
mm
0.1
'\
' \
' ..._,,,
I
I
,. z,
N11 "'1 ;_ f'/v "2 ~.J-zre,
~.,.-c:
. '
Fig. 21i.34. Altfl mctc;idii dr mii:;u1'
o Rim1soidi\ f':r PRtP f'lp 16 Mi (•fr N ori) mni mnrP M r"ntrn n ~inw;;nicli'i f'r. Ln tWPAStii nwtmlf1 se Yn rih11n f'a fP ~i fx nibi'i 11n rnport. tntrf'!!'. Tot
fl*
f.IP
11t.i-
Jizenzl'i fl~urllf.' J,isRRj1wPntn fx, inr 'pro int,rnrf>fl _·11,: f1•f'f'VPnt-n fr (hRzf1 a1·e f;P tail" t.'u (fou11 H11i1, una orimnLl:l1f·1 !'Ii unn ''erlfouJi.\ (prin locmile unde clau un numli.1· m1u:im 1.le punot.o de int.er$OeP:e). ·Tntd•auna mportul punotelor
"''"''; Ni·-' 4 IX,., f Fe
Fig. 24.35. Cul'belc Lissnjous.
Cu oscilosropul se poate masura ~i gradul ·de moclulatie pentl'u semnnll'le ~1ochrlatf' in ampJitudinc. Afot.oda diJ'«?et.i\ const.il 'in Aftliem•ea. semnnlnlui rnodulat pn intr:wr>:t Y. Se rer,leazfi btw.a clP I.imp pini'1 oind po ei:·rnn npm.•0 1 de PXf'lll plu, o mll:L:i d•· 1\•rtna. diu l'igur·a 24 .:~ti. s.-! ilJll i•Plt> dOt1;'t di· llll'll~iltni,
ni
.,~
.l
~·
B.
~i
~P •':ti.·nlr.·~11:'1
A -·- J,: .1 -:--
n
Cin
modulaHi, inr In bornPle X 1;em11alul pP 1'1)rAn af}l\l'e un df'!H'n 1'.ub forma de trape1,; d1~ ai;PP:>i fil'Pil •t ·"
modulato~.
deitt:J>mmate aste N n · ft' =- N v · /;r.
Grano at·esle relat-ii s1~ rPgltse!;t• in 1:i.n:b';'h- . l.,.i111saj,1us dill fig·ura 24.:,::.i. Apm·ilia f~i:·~vAnln1etrdor eleet.1·0· nil':P. i;u t:ir1.,1uite jntegra1 r- a rr:d·u~ mult din impQr-ta,nta t.J.Soilosr.opq!ui r&ru:i~ 11;1.nd lnsa., f.;1arte u~il in tfhni~a impul:,unJ0;1".
I.
"'; .?
1; -· :u,.
'
pPn1 ru Mlbiurn.rP.n l'l'Pcvent.elor
NH"'2:Nv-:4
Fo_:;!
~!!, :jl:O .•\l~l.il'area
modulatie.
gr.aQ\l,Jplii Iii
i J.. ,. m=D m=O.S Fig; 2Ul7. l\le.toda t1·apr.:ml11i.
/n=t
Jl\etodlf e~,_ruJtniH\ n trnpez~bii (for. 24.~~ .~j afoi ~e mi1i;oa1·i1: llinrnhsitmile l J111. "1. se c.R Icu Iflfl?.<'I. m ~ .l· --·--,JJ·• trapezu
, A -i·· R 'bupa cum s-n ami11tit. ant.nior,
.
osciloscopul c.al<11lic pt>rn1it\' dzunlizart>a impuli:;\11'ilo1· dint1·-un teh~,·iwr. Ast.f e! daca Jn un telc·Yizor ]iliraj apare o instabihtate pe Jinii· ·,·om controla, printre nlteie, ~i curbPle do la compa·ratorul de faz11. 1u i: C'Allf-i'i lnJe'Jp,yj;mr pundi.il musuri\ indicat i:i sc cnplN1zn osrilmwnpul.
Lip1m impulr.;uriln.r snn di>fm·miit·i nle H<:l'!'l orH impunP YPrif'ienrP.a pif'sP.lnr pe l1·mwul tub i-:e1'inralc.11·- cnmparal or. CUf'i'U rt!roma1ul1'iri 1wulrn. 1Jlili:;11rea
osciloseopului
l>u na cnplnren
t.Pn~i1mii,'"ap.araLul
SP.
lnflii C'ifM·n minntP 11prP :·a iiitrn iul r:11n
r«'gim tPrniic no1·malrapni
"e"r1 1.dl'u?.;\ 1
IJ
7fJV
I
+ Fig. :!'•. :~s. \'i-tt~nlizm·C'n imp11ls11ri101· dinlr-un tl'lc\·izo1·.
Juminozit.atea ~i focalizarea (spot cit mai subtire ~i bin' conturat). Inninte,:1 de a intiroduce se.mnal se ,-a fixR comuh1torul i sau b11tomil de la amplil'icatorul Y pe··-sensibilitatl'A. cea mai mica. CRhlP!e de intrare vnr fi N'r1rnfiU\, iar CHf'('ll.Sa· O'"f!C'i1hi;C'flJHllni p11si'i la mni;ii.
Dncil rc>I<> prezentnte. mni 1ms nu fni;t l'i1 f'\'a apnrate ~j metnde cie masu-
Tll-intipalclor miirimi elrcLriN'. rudornl tn A<'t.ivitAt ea sa nrni pnatf.• fnlosi o serin dP tei;tet•P, aclaptoart:' ~i chiar unele ri1ontajP improvizate, c-11 ajutorul ciiroru si1 puna in e,·idcnta prPZenta, ~i de mnlte ori milrimea (en aproxima{ie), unui i;emnal. AstfeJ, mult mai la ir;ulc~mtm\ este sa i;e com1tate claca o hat~rie eh'ctl'i1·u este bunii folosind U\l: bee J.ccit un. voltme:tru: dacii becul illlll1iueaza, in mod sigur bateria este lmm1, deci a1•e rezistenta interna mica. :\lt\imrlnd cu vo.lt.metrul, aceasta va imlica numai valoarea f'.e.m., iar montind hateria. intr-un aparat s-ar putea ca acesta sa nu mai fie.alimentat corect. Deci becul de multe ori esle eel mai iudicut prnt.ru verificiiri elecLrice. Tot «11 njn1orul unui 11ec, de asia data de 210 V/130 W, se pot vllrit'ica siguran,tele cit~ la tablou sau aparaiele electrice. Bc:•cul tlotat eu 2 fire (izolate ~i cu <~:qwtn rfp t1•sl a1·n) are un terminal f'uplat la nrns{l (pnt.epiia.I zero), iar cu c<'llib1Jt 1'P:·minal se ating diverse i;igurantP ~i nhmci clnd el nu se aprincln. si~uran(.a 1·~i::pectiva esteintrP.rupUi. Tot c·11 njl1tnru] becului se poate face verit'icarea unui re,ou electric. In serie cu re§oul (ca un ampermetru) sa J"fll'P fl
c-on~t
TERNJCA 1\IASURARILOR F.LECTRlCE
.
{}
8
4,5V
+ .
so
·llfI
:Fig. 24.39. 'l'ranzistormelru.
monteaza becul; daca hecul se aprinde, re§oul este bun. E:xista npoi posibilitatea verificarii uuor piese sau componente cu ajutorul unor testere. De exemplu, un simplu multivibrator care furnizeazll o serie de impuls-uri poate folosi la verificarea unui amplificator,· aparat de radio sau televi7lOl'. CupUnd acest semnal constatam daca starea aparatului se modifica, ceea ce tnseamna o continuitate in lantul siiu electric. Exist8. ·tnsa ~i: ~onip'oriente · electronice, cum ar fi tranzistoarele, circuitele integrate sau cristalele cu cuar~ care pentru verificare implica montaje sau chiar aparate speciale. De exemplu, un tranzistor poate fi ve,rificat daca se introduce intr-un radioreceptor special const.ruit acestui scop, dar eel mai sigur este"verificarea s~\'cu uiftranzistormetru. Un tranzistor~ metru. foarte ai~lu .este pfe~entat in figura 24.39. ·. .i' • •
•
•• •: ,~
'
• >,
•
Fig. :! \ .'1l.I. lloulaj ])l'll(ru verifii:arca unui tl'anzislor.
Aici tranzistMu1 supus veril'ici1rii are baza cuplat.ll la puteniil~4;)tt·NI dB 100 kn, cu ajutorul caruia .i r;;e poate modi):~ca polarizarea §i implicit sa fie m~u m~rt sau mai put.in deschis. Aceasta situaiie este sesizatii de amplificutorul cu BD 136. Dacii, ilumiuarea becului nu se poate modit'ica, tranzisLorul testat este
ClIPBl.NS....
In loo 18
prefo.tli.: A CONSTRUI - A EXP1WMENTA
de prof. dr. doc. ing. Edmond Nicolau ...••.•.. , ••••••••. , . • . . . . . .
5
Noti!i. asupra ediiiei -· - - - -· -· •.. -- -· ...... ·- .... - - ....... •~ ..... - .... - .... - ........,.. - -
9
ta~if;olid
Mlrcea
1
Stkmot, tilOJ.\·~·oanL
SI OBtl~li ~lJI ... - - .................. - -
11
llA 1,EJU~\LE FOLOSI'lfE :bE iLEc'l'ROMS'.fU.L .UL.\'110R . . . . . . . ..
25
~2
illit~ 1Sthmol •
•
.
l\l.;atei'i~
1
.izotatu1u-e (25). L11Cu.ri, l'&pttele. ohU.urJ (27). VWuri Uee (;?\#). Materi..te diverse (~).
(~7}.
1\lateriale m6'a•
Capito.ltll 8 ·
Corneli11
trtou
RE$lSTqA.R~
.............................................. ' .
R~h1teuti electr.iei. Rezistoare (39). Generalitiiti {39}. ci.iittie•re, BiDJboJurl graflee (39). f11r111:tcriftfei priol'lp1tle (41). llcucaro!' rczistua1:elor. ~'Cld!Jl ot!-JprlJol,' {4!1). Ti1mri de re~Moare ."1 l'ffomadtlii'I prt'thiil utillf.lil't'a aeesto1·11. h1 mohtaje electronlee (44). I·; czist oure e\i ~liculll {~5}. RelfJStoarlt· de voh~m {47). ·Reela'lbal'e bobinaLe (~?). Polin\10. mllliN ilt). thzillqare ,Jll)~anf ((t9}i Vallistoare (50). Aplicatii (50).
CapitoJuJ 4 lmre SzaimA1'1J C!PACITOARE
53
Par11.1uetrl earacteri:stiei (iia). Ti11uri de 1:a11a1•ito11TC (57). Gaµac:itoare cu diclcetric hfrlie impr1::gnata (5ti). CapaciLoare bobiuall:l nu film fJ1a5lil~ (:iH). Capacitoal't: ceramic~ (61). Capacitoare reglabile (68). C1tJlacitoa1·ele tu circuitc (70).
: iji Capitoltll' & Imre
Szatinary
BOBINE ...... ' ......... ~ ..• •'• .•..;.. •'' ............
i. • • • • • • '
•• i
• • : ••.•• ··,;;. ...
Mi
79
i'rtoeJpalele caracterlstlol eletitrlce ale bobfuelor (80). lotihle tlrll utlez (80). l:tifoullt1 inductn~tei bobineJor pe (I.er cu un strat (Ill). Calculw: boblHelol' pe aer cu tititi rnulle sl.l·aturl (SS). »oY,)be cit blfez magnetic (8~). Eobfoe 'de joastl trecv~i1f.G (8~). ~oMne de radiorrecvent.a (89). Antene do terltii (93).
CaJ•itolul 6 liiP lJ.lilidesczt
.~i
Akwndru. .llcircutescu
T.RA~SFORl\U.TOAR-E DE ltE'fE~. . !. •. • • • • • • •• • • • • •.•. • • • . • • I'....... 94 - . .. Caleulul puteril,111' (95). Seciiunea mleznlui i!lll).
Capitolol 7 llfircea Sclmiol TltA~SDUCTO.\B.E ELECTROACUSTICE.......................... :merofuu111•l1· ! lu:J 1. IJtn'A'le dll redat. discuri (HK•). Cii~tile (hti). tatrea in m~~tiije u tr1t11sd11ctu11relur (110) .•\plic'-'.tii /115).
tot
Difuzuutel~ fll)R). ('1ihl'I!·
Car•itoJul 8 ftlircca Schmol
PRACTICA ilJONTAJULUI ... ·- ___ ••. ·- ·- ·- ... ... ... ... ... ... ... . • . . . . 120 Capitolul 9
·:
. •
lorif Lircglla:v .l>IOD.~
.................... ,.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Ge1rotatltil$I (13U). Diede tedrellterb (13l), IUntl nidreltMre ('lia). Dlu0 redre11.,.re ra• pldo f1~3)1 Dlede,de oomil~ (138), IUlltle v&do•U (tai). Di8H Zeu.er (13.;). Aplica&UI• ~IHW-lfi'"e diodc>lor Ztiner 1137). Diode Zener speclale (HJ). »lode l'M'&eter (U:.l). Died•
Capitohd 10 Dumitru. Sdrulla
1'RANZISTOmE· BfPOLABE ...................................' ... 1U lbtrollucer111 (1'1'). tfrh.1~i11atn 11i11'1fo1etrh1.l tranitstoa:retor bfp'
CUPaDTS
picup, cu egalizare ti flltre de zgomot (155). Preamplificator cu coreetie de ton i;i reglare a volumului (156). Amplificator de micll putcre, cu tranzistoare complementare (11J6). Amplificator tn eJasA. B, cu tranzistoare complementare (159). Amplii'icator de 15 W, de performante ridicate, cu tranzistoare complementare (160). Amplificatoare de putere, cu tran,zistoare DQ\'lington monolitice de putere (162). Amplificatoare de semnal mic i;i bandll lo.rgil, cu tranzistoare pnp de foarte tnaltll frecverita (1M). Tuner UUS cu tranzistoare pnp (165). Oseilator BC pentru freevente foarte joase (1~). 'Oscilator BG pentru instrumente muzicale electronice simple (166). ·
Capit.olul 11 Alc:candru Jfdrculescu
TRANZISTOARE CU EFEt'T DE CblP ....•.......... ·- -- - .•. -· ·- - -
168
Prlnclpiul de lunctionare. Claslflcare ('168). Simbohll'I (173). Caracterlsticlle de le¥ire (175). Caraeterfsticlle de transfer (178). llodurl de coue:dune (181). Clrculte do polarlzaro (183). Protee1ia grllel. Preeautfl de manipulare (186). Date de catalog {187). Aplicafil (190).
CapitoluJ ta Imre Szatmary
TBANZISTOARE UNUONC'fllJNE .................. ·- - - - - - - - - -
202
Cum lanoflooeali TUl·ulf (202}. Apllea1tl eu TUI (205).
fJapitolul 13 Gkeorghe Balu1a Ii Mircea Negreanu DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE
-· ••. ·- - - - - - - - - - - -
212
lntroducere (212). Celula. rotovoltalci (213). Exponometru cu celulil fotovoltaicll (2:18). Alimentator cu celule fotovoltaice (219). :t'otodloda (2:.lO). Releu fotoelectric (223). Releu foloelectric cu luminil modulalil (224). Fototra.nzlstorul (226). Balizil automatll (228). Releu ·fotoelectric cu monostabil (229). Diode elec~ (230). Indicator de tensiurie pentru autoturism (233). Cuplorol optle (285). Semnalizator optoelectronic penttu aparate de mlaurl (287).
«Japltolul 14 Adrian Bi1oi1J ~18'1'0.!RE - ........... - - -· - - -· - ... ·- ._ -· ... ---~-- .......... - ._
239
Gell9?allti$1 (2$9). Paraqaetdl eleetrlel al Urlstoruloi (241). AplleatU (248). Amorsare (243). Dezamor&'19 (2"}. Mo:otaje div(lrse. (2U). ·
Capitolul 15 Corneliu l/cou
DL\CUL
~I
TRIACUL..........................................
248
Trhuml (2-<8). Drfini!ie ~i simbol grnfic (248). Can1deri:.Li1·n r111·1·11t-tc11:;i111w a trirwuJui (:!4U). Cin;uit.c de eon1andi'1 pentru triac (:!iili). Diurul (:!:J:J1. I 11·;·;:1i[.i1· ~; siml.11.J g1·;ifii, (:!). Trian· ~i u iure rullltUll':;>li !,:.!:X,). ~.d!l'lllU cu Lriumi i;;i diace (257).
Capitolul. 16 Andrian Nicolae
CIRCUITE Th""TEGRAT.E LOGICE . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ... . . 2fi{l Generalitatl (21)!1). Clasificare (2fi5). Desc·ril'r<'. Ut•11r1•zf'l1h1re simholil'a (266) ..Cirt.uilul logic SI (conjuuc\ia) (:!fill). Cire11ilul logic S-UJ (disj111w\ia) i?.G!i). Ci1·e11iL11J log"i•; ·2'-P (negaiia) (2ti7). Cire11ilul lol{in SI-"\U ('.\A '\D) (:!•;;). Cire.11it11l logi•: S.\l"-'\C: ('.\OH) (2&8). Circuite inte~rate loacir.11 bipolare (2ti8). Circuile iut.eg-ratc lo~fr:e trauzistor-rezisler (H.TL) {269). Cireuite. inte.gpate ,Jogictl J'C7;isL,0r-caprn,:ilor-1·czi;;lor (HCTL) (:!G!J). Circuile int.egrate ·1ogilie -cu tra,uzistoare· u'upbte diri•et (DCTL) (2ti!J). Cir1~11ile ii1Leg1-.il e log;ict> •·il trauzistonre ~i diode (DTL) (270i. Ci1·cuile i11lL>gratc logice lranzislor-lra11ziRtor (TTL) {271). Circ11ilo inlf'gral.e logice •~u c11plaj pl"in f'rnilor i,ECL) (278). Cir1~11il1• i11tvgrale Jogice du injeetie (l~L) (27t:). Cireuite lntc•grate :llOS (:!79). Circuife intt>grate C\lOS(l\toS eomplementare) (:!80). Montaje cu eirculte (porti) lntt>grate loµfrr (:!t>:!).c Indicator de vulum (VU-metru) (28:!). Cifru cledro11ic rn cir·cuile logil'.e (:!il:J). 'Jurum.:Lrn (:!$4)'. 'fesLer radio-Lv (284). Cuna1· olcclronic (286).
Capitolnl 17 Andrian . ._JYicolae
.,
'
cmCUITE BASCULM"TE '.' . :~ ................... ·-· ... ... ... ... ... ... . . . . ... ... ... 2s1 Cfm1ite basculante blstalille (fllB) (2!<7). C:irrnilnl ha~r11Janl tip RS (:!~7). C:ir··ui!•!l Lasculant t.ip J-K {288). Circ11it11J basculanl tip V (2~11). i'.\lont:1.i1• 1•1,1 1•irruih• b:i:-t·ulanlo bist&bile (292). Calibrator (2!:12). Heleu uo ti111p (2!J3i. C'ireuite hns1·11h111Jc 1pol1o:;t11bjle (CBM} (295). lndicatii de utilizare (2\Jfi). llontaje cu r!h·r·uifo b>1~c11lunte m~ni1sinhlfe Integrate (296). Testarea rapid;:t a tranzistoarelor (:!%). 'J'1•::;t;11·ea nw11tajelor cu cii·cuite i~tegrate logice (298). 'l'elecoman
·-·
, I
11:··
Capito1u1 te Andrian Nicolae
BEG-18'.l'BE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..• ... . . . . . . . . . . . . 310 It~istrul 'serie (3'1CI). Registrul paralel (311). Hegistrele serli4pataiel (3H).' B£'p;lslrl' stEttice {3'12). Regist1•e dinamice {313). Montaj cu 1•egistru de deplasare: Juminu dina-
micil
(314).
·
Capitolul 19 Andrian· Nicolac NUMARlTOARE . . ... ... ... ... . . • . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15 :Numiritoare aslneroue (315). Circuitul integral COB 49a E (316). Numilratornl cnD ~9U E (3:li). Nuwiritoare slnerone (3-18). Moutaju e11 num4ritoarele lntegr4U (,ft .tW ~ ,1 VDB 493 E (320). Temporizator digital (320). Generator de semnale etalon (3~1). Z81' ele.:ctronic (323).
Gapiirdtll 90 And/ian Nicolae DECODllt,IOATOAltE ................ -1 ......... u. ,,; •'· ............~ ·••• ..-. ••• •.• • • 325 b'esorlere~ Api1eatff ts25). il6ntaJt; cu deOOdilleaiotOl ci>A ID :E (826). \!raductt>1· digital ci" pozi~e (U26). Generato1· mwtiton (827). i.aolit el&ctronic (829). (Japitolul t1 lnife Siatmary
c1itcmTE INTEGBAT.f) LINIARE ....•. -· - - - - - - - - - - - - -
331
Alpplille11torul operaPonal (332). Circuitul amplificator inversor cu reacpe (333). Circuitul amplificator neinversor cu reactie (S.3~). Circuitul repetor pe tensiune (38§.). Circuitul amplificator diferential cu reactie (335). Caracteristioile dinamice ale ausppff'-'4~elor operationale (336). Amplllleatoare de audfofreeTen1i (842). Scheme~ (8"). F1ltre active (345). Filtrul trece sus, de ordinul doi, cu reacpe multip141idkReg1ijltl tonuJili (349). Generatoare de semnale (355). Amplificatoare .li~tatpare (361). Comparat.i)are (868}. Circtrlt~ de tetapotizare (366). Ctroatter radio (371). ChWite atii:Pdttc,tbaie de putere (381). Disiparea clUduPii la cirouiteJe integrate (886).
&»itolUI I~
ss
Szatma.ry
mu~l3-l!i
1tfni'_ '.-·- """"_.
VI !LIMDTAil!:
•·· ....... ., .................... ~·................... -
_. •.• •.
M'1
lai.U'· :lie RallUe tltildtllmtl (891). BedNsel'Ul (99l): 8tabilizaflo_.. de teutuae 4896). AUmeatana la -...at .(liO).
455
CUPRINS
Capitulul 23 .Ale;·undrtt 1lft1rculesc1lDISIP~\'fJ..\ ClLDURII Generlllltii.ti (U3). :llisurl practice
413 (H~)
~unt
termic (418). Radiatoare mici (418) \'us1..'-
lint1 siliconici"t (42ui. 'Juntarea trun:dstoarelor pe radiator (420). Ex.emplu de calcul al
regiruului termic prin metoda graficll (421).
Capitolul 24. /lie illilidescu TElli~IC.l. J.L\SURARILOR ELECTIUCE. APARATE DE lUASlJB.~\..
424
lntroducere (424). MAsur11rea t-0m!li11uilor. Yoltmetrul (427). lliisurarea curenfilor. ,\mper· metrul ('1:H.). l\li1mrarea 1·ezisteu(;elor. Olunmetrul (436) . .l\lisun&rea capacltoarelttr ~i a bobiuelor (439) . .l\Usurarra pute1·ii (442) . .l\liisur11rea freeT"eufei (444). Oscfloseopul eatodle (~'15).
Bun de tipar 27.XI.1984. Apiirut 1984. Co1111anda nr. 2364. Coli de tipar 28,5, Comanda nr. 40 410
Coll'lbinatul poligrafic ,,Casa Scinteii", Piata Scinteii nr. l, BucureGti, Republica Socialista Romania
CODUL INTERNATIONAL AL CULORILOR FOLOSIT LA REZISTOARE $1 CAPACITOARE Rezistoare Marcajul cu culorl al rezistoarelor se lace prln aplicarea unor inele colorate pe corpul rezistorului. Un rezlstor poate avea 4 inele, "'iezate spre unul din terminale. Citirea incepe cu inelut eel mai apropiat de terminal, iar evaluarea valorii se face conform tabelului de mai jos, aslfel: - prims culoare indica prima citra semnificativci ;
- a doua culoare indica a doua cltra semnilicativa ; - a treia cuioare lndlca ordinui de multiplicare ( numarul de zerouri care se adauga la grupul celor doua cilre semnilicative): - a patra culoare lndica toleranja (daca lipsl!l;te, toleranla este de 20%) . Rezistoare (vaiori in ohmi) Culoarea
Argintiu Auriu Negru Maro (Caleniu) Rori u Portocaliu Gaiben Verde Aibastru Violet Gri (CenlJ$lu) Alb
CODUL DE NOTARE AL TRANZISTOARELOR EUROPE NE
Prim• llleri (m•terl•lul aemlconduclorulul de b•zi)
DE UZ CURENT A - germanlu B - alliclu C - galluarseniu D - lndluantimonlu R - material cu structura comp1eu zlttve ~1une
ra.a 1on-
Prima
A doua
cltra semnl-
cilra semni-
ficat 1va
flcatlva
0 1
1
2 3 4 5 6
2 3 4 5 6 7 8 9
7
8 9
1
Factorul Tolede ra"'a multi-
pllcare
10-2 10- 1 1 10 10' 10 ' 10 ' 10 10 ' 10 ' 10' _l_ 10 "
l°'o1
+10 '5 -1 ±..2
,1
A doua literii (lunqia ullllzarea lranzialorulul) A B C -
D EF G H K L -
dlodii de semnal, mlcii pulere dlodi cu capacitate varlablia (varlcap) tranzlstor de J .F. de mlcii pulere lranzlslor de J .F. de put ere dlodii lune! lranzlstor de J .F. de mica putere diverse componente (complexe sau deoseblle) dlspozlllv semiconductor senslbli la cimp magnetic generator Hali in circuit magnetic deschis tranzlstor de J .F . de putere
M N PQ R -
S T -
U XY Z -
generator Hall In circuit magnetic optocuplor detector de radl81 II generator de radial II dlspozltlv de comandii in comulalle. de mica putere (tlrlstor) lranzlstor de comutal le de mlcii pulere dlspozltlv de comandii, in comutalie, de putere ( llrlstor, lotollrlalor) tranzlator de comu1111 le, de putere dlod8 mulllpllcatoare (varaclor) dlodii redresoare de putere diode Zener
Capac1toare Capacltoarele ceramlce se marcheazii aproape i ntotdeauna prln apllcarea a clnci sau trei benzi, inele sau puncte colorate pe corpul capacit~ rulul. La capacltoarele disc ~I plachetii , citlrea se face i ncepi nd de la termlnale , iar la cele tubulare de la inelul mal gros. Evaluarea valorii se face conform tabelului de mai jos. astfel:
A . La capacltoarele cu 3 elemente colorate. - prlma culoare indica prlma clfra semnificativii; - a doua culoare lndlca a doua clfrii semnlflcatlva; - a trela culoare lndlcii ordinul de multlplicarn. Capacltoarele marcate cu trel marcaje c~ lorate au coeflcientul de temperatura mare $I o toleran!ii in general de - 20 .. . + 800/o. B . La capacltoarele cu 5 elemente col~ rate, prima culoare indica coeficientul de temperaturii; - a doua culoare indlca prima clfra semnlficatlvii ; - a trela culoare lndica a doua clfra semniflcatlvii: - a patra culoare lndica ordinul de multipllcare: - a clncea culoare lndlca toleranl a.
Capacltoare (valor I in pF)
Fad
Culoerea
Negru Maro ( cafenlu)
Coetlclenl Semnlllc8' 1a prlmetor de C ceradou.8 elelempe raturi mi ce (•10 ·1 t C) mente colo rate
o
C cu C . cu mica t-i rtle
o
- 33
10
T olerer1'• Ceramlce Cu
.;~~~)
Cu Nrtl e (%)
±2
± 20
±20
10
10
t 0 ,1
±.l
:U -
t 0,25
- 75
2
10'
10 '
10'
±2
±2
Porlocallu
- 140
3
10 1
10 1
10 '
±2.S
±3 -
Galben
- 220
4
10 '
10 •
10'
±100
Verde
-330
5
10 '
Albastru
- 470
6
10 6
Violet
- 750
7
10 7
-2200
8
10
+eo
Alb
+120
9
10
±10
Aurlu
-+ 100
R~u
-----
Grl
(cen~lu)
±o.s
±5
:t5
- 20 ± 10 1-
.±5
Arglntlu
± 10
CODULDENOTAREROMANESC AL DISPOZITIVELOR SEMICONDUCTOARE (l.C .C .E. $1 C.C .S.l.T.S) Cod specific produciilorulul RO (Romania)
Funq ia
I
! A -
B C D FH L M -
tranzlstor cu germanlu , de mica putere
P-
(<2.5 W)
RS -
circuit integral bipola r tlrlstor dloda de semnal mic ansamblu de dlodii redresoare circuit Integral hlbrld dlspozltlv optoelectronic circuit Integral MOS
VU XZ -
tranzlstor cu slllclu, de putere dlodii redresoare tranzlstor cu slllclu , de mica putere ( blp~ lar, unljonctlune sau cu elect de dmp) dlodii tunel, varactor, varlcap sau pentru microunde tranzlstor de comutat le , de putere dlspozltlv experimental (pentru cercetare) diodii Zener
I
Laboratorul electronistului amator ~i organizarea lui Materiale folosite de electronistul amator Rezistoare • Capacitoare • Bobine Transformatoare Transductoare electroacustice • Practica montajului • Diode Tranzistoare bipolare • Tranzistoare cu efect de cimp Tranzistoare unijonc1iune Dispotilive optoelectronice • Tiristoare • Diacul ~i triacul Circuite integrate logice • Circuite basc:ulante Registre • Numcircitoare • Decodificatoore Circuite integrate liniare • Surse de alimentare Disiparea ccildurii Tehnica masurarilor electrice
• • • • • • • • • • • • •
PRACTICA ELECTRONISTULUI AMATOR
