Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza



























AUXILIAR CURRICULAR CLASA A XI-A DOMENIUL: TEHNICIAN IN AUTOMATIZARI CALIFICAREA: ELECTRONIST IN AUTOMATIZARI

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

Materialele plastice
SUNLIGHT
SEMNALUL DE ALARMA - RTF
Ambreiajul
NAVE SPECIALIZATE IN TRANSPORTUL ANIMALELOR VII . CARACTERISTICI TEHNICE SI DE EXPLOATARE
CABLAJ IMPRIMAT - vedere dinspre partea placata (imprimata) -
SISTEME INFORMATICE SPECIFICE MANAGEMENTULUI ENERGIEI
Masuri de protectie impotriva pericolului de electrocutare
INSTALATIA DE SALVARE A NAVELOR
STABILIREA SARCINILOR CARE INCARCA ELEMENTELE CRICULUI




    MINISTERUL EDUCAŢIEI sI CERCETĂRII

PROGRAMUL PHARE TVET RO 2002/000-586.05.01.02.01.01

                                                      

AUXILIAR CURRICULAR

CLASA A XI-A

     DOMENIUL: TEHNICIAN ÎN AUTOMATIZĂRI

     CALIFICAREA: ELECTRONIST ÎN AUTOMATIZĂRI

  

MODULUL : UTILIZAREA COMPONENTELOR sI CIRCUITELOR ELECTRONICE

2006

CUPRINS

1.                 Cuprins............................

3

2.                 Introducere...........................

3

3.                  Fisa de descriere a activitatii..............................................................

7

4.                  Fise pentru înregistrarea progresului elevului..................................

9

5.                  Materiale de referinta pentru elevi................

17

6.                  Glosar de termeni.................................................................................

28

7.                  Materiale de referinta pentru profesori .............

29

8.                  Solutii si sugestii metodologice.................

94

9.                  Breviar de calcul pentru proiect................

110

10.             Cerintele proiectului .....................

112

11.             Bibliografie..........................

156


Introducere

         Structura modulara a Standardului de Pregatire Profesionala necesita o ordonare cât mai eficienta a elementelor tehnice pe care profesorul trebuie sa le predea elevilor. Prezentul auxiliar didactic îsi propune sa ofere un sprijin în procesul de predare-învatare atât profesorului, cât si elevului.

Profesorul care utilizeaza materialele de învatare trebuie sa cunoasca si sa valorifice continutul acestora, deoarece structurarea informatiilor este generata de curriculum modular alcatuit pe baza Standardului de Pregatire Profesionala.

În afara unitatii de competenta pentru care se utilizeaza explicit, în Ghidul profesorului sunt vizate si abilitati cheie, prin exercitiile propuse si, mai ales, prin modul de organizare a activitatilor (individual, în grup, frontal).

Înainte de aplicarea propriu-zisa a materialelor de învatare propuse, profesorul trebuie sa cunoasca particularitatile colectivului de elevi si, îndeosebi, stilurile de învatare ale acestora, pentru reusita centrarii pe elev a procesului instructiv.

Materialele de învatare sunt usor de citit si de înteles, informatiile fiind formulate într-un limbaj adecvat nivelului elevilor, accesibil si sustinut prin exemple sugestive si imagini.

S-au utilizat schemele si structurarea sistematizata, în scopul cresterii gradului de atractivitate si pentru evitarea redundantei.

Structurarea continuturilor se bazeaza pe principiul subordonarii la competentele de format si la criteriile de performanta ale fiecarei competente: astfel, au fost selectate si organizate corespunzator, informatii care permit formarea unei competente si atingerea criteriilor de performanta prevazute în SPP.

Fiecare etapa de învatare este urmata de execitii prin care sunt exersate diferite stiluri de învatare si, de asemenea, abilitatile cheie.

Materialele de învatare urmaresc cu strictete conditiile de aplicabilitate ale criteriilor de performanta pentru fiecare competenta, asa cum sunt acestea precizate în Standardele de Pregatire Profesionala.

 Sunt incluse o serie de materiale didactice, precum:

v     folii transparente

v     teste

v     materiale informative

v     fise de lucru

v     aplicatii  tip proiect

v     calculatorul personal si soft-uri specializate

Text Box: FOARTE IMPORTANT  !


Prezentul auxiliar nu acopera întreaga temetica cuprinsa în Standardul de Pregatire Profesionala si în Curriculum.


Text Box: MODULUL 24: UTILIZAREA COMPONENTELOR sI CIRCUITELOR  
                                                ELECTRONICE


UNITATEA DE COMPETENŢĂ 24: uTILIZAREA COMPONENTELOR sI CIRCUITELOR  ELECTRONICE

24.1.       Competenta 1 - Identifica componentele electronice discrete.

24.2.       Competenta 2 - Verifica functionalitatea componentelor electronice discrete.

24.3.    Competenta 3 - Analizeaza functionarea circuitelor electronice.

24.4.    Competenta 4 - Realizeaza circuite electronice cu componente discrete practic si prin simulare computerizata.

Tabelul de corelare a competentelor si continuturilor

Unitate de competenta

Competente

Continuturi tematice

Realizarea circuitelor cu dispozitive electronice discrete

Identifica componentele electronice discrete

Componente electronice discrete

Ř      Diode semiconductoare

Ř      Tranzistoare bipolare

Ř      Tranzistoare cu efect de câmp

Ř      Dispozitive multijonctiune (diacul, triacul, tiristorul),

Ř      Dispozitive optoelectronice

Ř      Realizare practica. Recunoasterea componentelor electronice discrete dupa criteriile precizate.

Verifica functionalitatea componentelor electronice discrete

      Functionarea componentelor electronice discrete

Ř      Principii de functionare: fenomenele fizice care stau la baza functionarii  dispozitivelor semiconductoare

Ř      Regimuri de functionare: static, dinamic, caracteristici statice, circuite de polarizare, dreapta de sarcina statica, circuite echivalente

Ř      Parametrii: conform documentatiei tehnice

Ř      Defecte: strapungerea jonctiunilor, modificarea parametrilor electrici

Ř      Realizare practica: Stabilirea regimurilor de functionare ale componentelor electronice discrete, masurarea parametrilor specifici, identificare defectelor

Analizeaza functionarea circuitelor electronice.

            Tipuri functionale de circuite

Ř      Surse de electroalimentare

Ř      Amplificatoare (de tensiune, de putere, de curent, cu reactie),  amplificatoare operationale

Ř      Oscilatoare (RC, LC, cuart)

Ř      Circuite pentru formarea impulsurilor (comparatoare, limitatoare, circuite de derivare, circuite de  integrare)

Ř      Circuite pentru generarea impulsurilor (circuite monostabile, astabile, circuite basculante bistabile, generatoare de tensiune liniar variabila)

Ř      Realizare practica. Explicarea functionarii circuitelor electronice si rolul componentelor

Realizeaza circuite electronice cu componente discrete practic si prin simulare computerizata

         Simulare computerizata a circuitelor

Ř      Pentru surse de electroalimentare (tensiuni, curenti si puteri nominale, factor de ondulatie)

Ř      Pentru amplificatoare (amplificare, distorsiuni, raport semnal/zgomot, gama dinamica, sensibilitate)

Ř      Pentru oscilatoare (forma semnalului, domeniu de frecventa, stabilitatea frecventei, frecventa de oscilatie)

Ř      Realizare practica. Verificarea functionarii montajului.


Text Box: OBIECTIVE


*      Recunoasterea componentelor electronice discrete dupa criteriile precizate

*      Stabilirea dispunerii  pe capsula a terminalelor componentelor electronice discrete

*      Montarea componentelor electronice discrete în circuite respectând reguli de protectie antistatica.  

*      Interpretarea principiilor de functionare a componentelor electronice.

*      Stabilirea regimurilor de functionare ale componentelor electronice discrete.

*      Masurarea parametrilor componentelor electronice discrete.

*      Identificarea defectelor specifice ale componentelor electronice discrete.

*      Explicarea functionarii circuitelor electronice.

*       Explicarea functionarii circuitelor electronice.

*      Realizarea practica a circuitelor electronice utilizând scule si dispozitive  specifice.

*       Simularea circuitelor electronice utilizând soft specializat.

3. ACTIVITĂŢI PENTRU ELEVI

Nume si prenume elev...........................

 
Fisa de descriere a activitatilor


Tabelul urmator detaliaza sarcinile incluse în: Modulul II

Utilizarea COMPONENTELOR sI CIRCUITELOR ELECTRONICE.

Acest tabel va va fi folositor în procesul de colectare a dovezilor pentru portofoliul vostru.

Bifati în rubrica ""Rezolvat"  sarcinile de lucru pe care le-ati efectuat.

Compe-tenta

Sarcina de lucru

Obiectiv

Rezolvat

C 24

Utilizarea COMPONENTELOR sI circuitelor ELECTRONICE

C 24.1

Exercitiul 1,2, 3

Lucrare de laborator

·       Identificarea componentelor electronice utilizate dupa: simbol, aspect fizic, codificare

Exercitiul 3 4

Lucrare de laborator

·       Caracteristici ale componentelor electronice

Exercitiul 3

·       Stabilirea corecta a parametrilor circuitelor si componentelor electronice

Exercitiul 5,6 Lucrare de laborator

·       Precizarea parametrilor amplificatoarelor operationale

Exercitiul 1,2,3,4,5,6

Lucrare de laborator

·       Citirea, selectarea si sintetizarea informatiilor din documente simple

·       Utilizarea soft-ului specializat în proiectarea si simularea functionarii circuitelor electronice

C 24.2

Exercitiul 4

·       Enumerarea parametrilor circuitelor electronice de tipul AO utilizate din schemele bloc

·       Utilizarea corecta a termenilor de specialitate

Lucrare de laborator

·       Prezinta functionarea circuitelor integrate utilizate în schema bloc

·       Alegerea circuitelor integrate

·       Selectarea circuitelor integrate

·       Pregatirea si manevrarea corecta a  ustensilelor de laborator

C 24.3

Lucrare de laborator

·       Executarea montajelor cu circuite integrate pentru implementare

C 24.4

Lucrare de laborator

·       Descoperirea defectelor în functionarea montajelor cu circuite electronice

·       Remedierea defectelor

FIsA nr. 1

sCOALA:................

DISCIPLINA :............

DATA:..................... .........

CLASA................... ...........

TABEL DE EVALUARE sI NOTARE

Nr.crt

Nume si Prenume

Punctaj obtinut la

aplicatii practice

Sarcina de rezolvat

Aritmogrif

Total

puncte

Nota

obtinuta

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

-17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24,

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

Nota: La 10 puncte corespunde nota zece, fractiunile sub 0,5 puncte nu se aduna, iar cele peste

0,5 puncte se majoreaza la un punct.


FIsA nr. 2

FIsA  PENTRU ÎNREGISTRAREA PROGRESULUI ELEVULUI

Aceasta format de fisa este un instrument detaliat de înregistrare a progresului elevilor. Pentru fiecare elev se pot realiza mai multe astfel de fise pe durata derularii modulului, acestea permitând evaluarea precisa a evolutiei elevului, furnizând în acelasi timp informatii relevante pentru analiza.

FIsA pentru înregistrarea progresului elevului

Modulul (unitatea de competenta)

Numele elevului _________________________

Numele profesorului  _______________________

_____________________

Competente care trebuie dobândite

Data

Activitati efectuate si comentarii

Data

Aplicare în cadrul unitatii de competenta

Evaluare

Bine

Satis-facator

Refa-cere

Comentarii

Prioritati de dezvoltare

Competente care urmeaza sa fie dobândite  (pentru fisa urmatoare)

Resurse necesare

 

Competente care trebuie dobândite

Aceasta fisa de înregistrare este facuta pentru a evalua, în mod separat, evolutia legata de diferite competente. Acest lucru înseamna specificarea competentelor tehnice generale si competente pentru abilitati cheie, care trebuie dezvoltate si evaluate.

Activitati efectuate si comentarii

Aici ar trebui sa se poata înregistra tipurile de activitati efectuate de elev, materialele utilizate si orice alte comentarii suplimentare care ar putea fi relevante pentru planificare sau feedback.

Aplicare în cadrul unitatii de competenta

Aceasta ar trebui sa permita profesorului sa evalueze masura în care elevul si-a însusit competentele tehnice generale,tehnice specializate si competentele pentru abilitati cheie, raportate la cerintele pentru întreaga clasa. Profesorul poate indica gradul de îndeplinire a cerintelor prin bifarea uneia din urmatoarele trei coloane.

Prioritati pentru dezvoltare

Partea inferioara a fisei este conceputa pentru a identifica activitatile pe care elevul trebuie sa le efectueze în perioada urmatoare, ca parte a modulelor viitoare. Aceste informatii ar trebui sa permita profesorilor implicati sa pregateasca elevul pentru ceea ce va urma, mai degraba decât pur si simplu sa reactioneze la problemele care se ivesc.

Competente care urmeaza sa  fie dobândite

În aceasta casuta, profesorii trebuie sa înscrie competentele care urmeaza a fi dobândite. Acest lucru poate sa implice continuarea lucrului pentru aceleasi competente sau identificarea altora care trebuie avute în vedere.

Resurse necesare

Aici se pot înscrie orice fel de resurse speciale solicitate: manuale tehnice, retete, seturi de instructiuni si orice fel de fise de lucru care ar putea reprezenta o sursa de informare suplimentara pentru un elev ce nu a dobândit competentele cerute.


 FIsA nr. 3

PLAN DE ACŢIUNE

Numele elevului:

Descrierea activitatii care ma va ajuta sa îmi dezvolt abilitatile: 

Abilitati cheie asupra carora îmi planific sa ma concentrez: Ö

Comunicare si numeratie

Lucrul în echipa

Asigurarea calitatii la locul de munca

Cum planific sa realizez acest lucru:

De ce anume voi avea nevoie:

Cine altcineva este implicat:

Pâna la ce data va fi realizat:

Unde anume se va realiza:

"Confirm ca am planificat ce anume trebuie sa fac si am convenit acest lucru cu profesorul meu"

Semnaturi:

Elev:

Profesor:

Data:

Acestea sunt exemple de actiuni si planuri efectuate de elevi care vor fi folositoare în cadrul procesului de evaluare din timpul si de la finalul unei unitati de competenta sau al unui modul.

FIsA nr. 4

ANALIZA unei activitati

Nume:

Activitatea:

Ce am facut:

Ce a mers bine:

Ce modificari am adus planului:

Ce ar fi putut merge mai bine:

Cine m-a ajutat:

Dovezi pe care le am în mapa de lucru:

Abilitatile cheie pe care le-am folosit:

Comunicare si numeratie

Lucrul în echipa

Asigurarea calitatii la locul de munca

"Confirm ca informatiile de mai sus sunt corecte si au fost convenite cu profesorul meu".

Semnaturi:

Elev:                     Profesor:                       Data:

Acest tip de fisa îl ajuta pe elev  în analiza propriei activitati, în sesizarea reusitelor si nereusitelor, inclusiv în analizarea abilitatilor dobândite pe parcursul desfasurarii unei activitati.

FIsA nr. 5

Lucrul în echipa

(în pereche sau în grup)

Care este sarcina voastra comuna? (ex. obiectivele pe care vi s-a spus ca trebuie sa le îndepliniti)

Cu cine veti lucra?

Ce anume trebuie facut?

Cine va face acest lucru?

De ce fel de materiale, echipamente, instrumente si sprijin va fi nevoie din partea celorlalti?

Ce anume vei face tu?

Organizarea activitatii:

Data/Ora începerii:

Data/Ora finalizarii:

Cât de mult va dura îndeplinirea sarcinii?

Unde vei lucra?

"Confirm faptul ca elevii au avut discutii privind sarcina de mai sus si:

·      s-au asigurat ca au  înteles obiectivele

·      au  stabilit ceea ce trebuie facut

·      au  sugerat modalitati prin care pot ajuta la îndeplinirea sarcinii  

·      s-au asigurat ca au înteles cu claritate responsabilitatile care le revin si modul de organizare a activitatii"

Martor/evaluator (semnatura):                                                                 Data:

(ex.: profesor,  sef catedra)

Nume elev:

Aceasta fisa stabileste sarcinile membrilor grupului de lucru, precum si modul de organizare  a activitatii.

FIsA nr. 7

FIsA  de evaluare

Cum sunt evaluate învatarea si rezultatele obtinute

Metoda de evaluare

Da

Nu

Evaluarea este initiala, formativa si/sau sumativa?

Este nevoie de informatii suplimentare

Teste prestabilite

Examinari pe parcurs

Examinari finale

Teme stabilite

Proiecte

Teste practice

Prezentari orale

Evaluare a unor activitati de lucru

Mapele de lucrari

Evaluare continua

Analize /rapoarte formale

Demonstratii

Altele: ...........................................................................................................................................

Comentarii: ..................................................................................................................................

Fisele 6 si 7 sunt utile pentru a verifica modul în care se face evaluarea si care sunt tipurile de evaluari ce vor fi utilizate.

FIsA nr. 8

Nume elev:

sCOALA:

clasa:

NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII

sI DE PREVENIRE sI STINGERE A INCENDIILOR

ÎN LABORATORUL DE TEHNOLOGIE

Respectarea normelor de tehnica securitatii muncii contribuie Ia asigurarea conditiilor de munca nonnale si Ia înlaturarea cauzelor care pot provoca accidente de munca sau îmbolnaviri profesionale.

În aceasta directie responsabilitatea pe linie tehnica a securitatii muncii si prevenirea si stingerea incendiilor, revine atât celor care organizeaza, controleaza si conduc procesul de munca, cât si celor care lucreaza direct în productie.

Conducatorul laboratorului trebuie sa ia masuri pentru realizarea urmatoarelor obiective:

.                 Sa se asigure iluminatul, încalzirea si ventilatia în laborator;

.                 Sa se asigure expunerea vizuala prin afise sugestive, privitoare atât la protectia muncii, cât si la prevenirea si stingerea incendiilor;

.                 Masinile si instalatiile din laborator sa fie echipate cu instructiuni de folosire;

.                 Sa se asigure legarea la pamânt si la nul a tuturor masinilor actionate electric;

.                 În laborator sa se gaseasca la locuri vizibile mijloace pentru combaterea incendiilor;

.                 Sa se efectueze instructaje periodice pe linie de protectie a muncii, de prevenire si stingere a incendiilor;

.                 Înainte de începerea orei se va verifica daca atmosfera nu este încarcata cu vapori de benzina sau cu gaze inflamabile;

.                 Daca s-a utilizat benzina sau alte produse usor inflamabile pentru spalarea mâinilor, acestea trebuie din nou spalate cu apa si sapun si sterse cu un prosop;

.                 Machetele sau exponatele trebuie sa fie bine fixate în suport, iar utilizarea lor se va face numai în prezenta inginerului sau laborantului;

.                 Materialele utilizate se vor manevra cu grija, pentru a nu se produce accidente precum: raniri ale mainilor, raniri ale ochilor, insuficiente respiratorii, etc.

.        Manevrarea instrumentelor, a mijloacelor de lucru, a machetelor mai grele se va face cu atentie pentru a evita riscul de lovire.

          Elevii:

.        Vor utiliza materialul didactic doar sub supravegherea profesorului, iar în timpul pauzelor vor aerisi sala de clasa pentru a pastra un microclimat corespunzator de lucru;

.                 Nu vor folosi în joaca instrumentele puse la dispozitie;

.                 Nu vor introduce obiecte în prizele electrice;

.                 Vor avea grija de mobilierul si mijloacele didactice din dotarea laboratorului;

.                 Vor efectua lucrarile de laborator în prezenta profesorului sau laborantului;

.                 Vor pastra o atmosfera de lucru în timpul orelor, în liniste si cu seriozitate.

          Nerespectarea regulilor mai sus mentionate poate conduce la accidente nedorite, de aceea, abaterile vor fi sanctionate conform prevederilor legale si ale regulamentului de ordine interioara.

FIsA nr. 9

Proces-verbal,

Încheiat astazi ......cu elevii clasei.....cu ocazia efectuarii instructajului pentru protectia muncii

Nr. crt.

NUMELE sI PRENUMELE

SEMNĂTURA

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

,

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

Profesor,


ACTIVITATEA 1

            Fisa conspect 1

Text Box: Problema nr. 1

Problema se rezolva mai întâi pe caiet, desenându-se schema electronica si forma de unda care trebuie sa se obtina, explicandu-se la tabla, de catre un elev, modul de functionare. Dupa aceea se deseneaza circuitul în program specializat si se face simularea functionarii circuitului. Forma de unda care rezulta trebuie sa fie la fel cu cea desenata pe tabla. Se realizeaza apoi circuitul pe platforma experimentala si se vizualizeaza pe osciloscop formele de unda comparându-se cu cele obtinute în programul de simulare. (Fisa conspect 1)

Quad Arrow Callout: Timp de lucru 120 minute


Sa se deseneze redresorul monofazat dubla alternanta în punte cu filtrarea tensiunii redresate si apoi sa se realizeze circuitul în programul DE SIMULARE si pe platforma experimentala DL 3155 M10 comparându-se formele de unda obtinute.

Realizati redresorul fara condensator de filtrare si explicati forma de unda rezultata.

Cum functioneaza dioda redresoare din punte?

Cu ce scop este introdus condensatorul în circuit?

Explicati forma de unda care rezulta.

ACTIVITATEA 2

Text Box: EXERCIŢIUL nr. 2

Dioda semiconductoare este formata din doua regiuni semiconductoare, una de tip n si una de tip p.

Completati spatiile libere cu termenii corespunzatori/sintagmele corespunzatoare astfel ca enuntul sa fie corect. lucrând în perechi  (eventual cu colegul de banca) consultându-va si ajutându-va reciproc. Veti verifica corectitudinea rapunsurilor prin confruntare cu folia prezentata de profesor. Specificati pe schema.

Quad Arrow Callout: Timp de lucru 20 minute( Vezi folia 1).

1.    Dioda  semiconductoare este in esenta  o ........  p-n care conduce curentul electric atunci cand este polarizata .........   si care este blocata atunci când este polarizata ...........

2.    Când dioda este polarizata direct se aplica borna + a sursei exterioare pe zona .. si borna - pe zona n

3.    La redresorul .......... monoalternata cu o dioda  se va redresa doar una din cele doua .......... ale tensiunii sinusoidale de la intrare.

4.    Tensiunea inversa la care dioda conduce se numeste tensiune inversa de ............

5.    Efectul de strapungere al jonctiunii p-n polarizata invers este folosit în special în cazul diodei ........ care este în asa fel construita încât  prin ea sa circule un curent ....... de valoare semnificativa

ACTIVITATEA 3

Text Box: EXERCIŢIUL nr. 3

Consultati  glosarul termenilor de specialitate si alte surse de informare

indicate de profesor si rezolvati exercitiul de mai jos acasa, lucrând individual!

( Vezi folia 3)

Quad Arrow Callout: Timp de lucru 20 minute


Scrieti în dreptul fiecarui termen semnificatia acestuia:

..............................

 


Dioda

.............................

 


Tranzistorul

.............................

 


AO

..............................

 


Strapungere

................................

 


CBA

 

ACTIVITATEA 4

Text Box: EXERCIŢIUL nr. 4

 Stabiliti, încercuind litera A (adevarat) sau F (fals), valoarea de adevar a urmatoarelor afirmatii :

Amplificatorul Operational este un element de circuit descris prin  urmatorii parametri electrici:

a.      amplificare de tensiune mare (>104)

b.      impendanta de intrare mare (>104Ω)

c.      impendanta de iesire mica (<102Ω)

d.      deriva a tensiunii la iesire cât mai mica posibil

e.      Quad Arrow Callout: Timp de lucru 20 minuteîn conexiune AO inversor tensiunea amplificata de la iesirea AO este în antifaza cu tensiunea de la intrare

 

 

 

 

 


 

ACTIVITATEA 5

 

 

 

Text Box: EXERCIŢIUL nr. 5

 

Este un exercitiu care solicita rabdare si cunostinte de complexitate medie, care îsi propune sa antreneze toti elevii. Permite elevului sa-si autoevalueze cunostintele. Se pot organiza si grupe de câte 2 elevi care sa-si corecteze lucrarile reciproc. Raspunsurile vor fi afisate de profesor pe tabla sau pe folie.

            Un exercitiu care face apel la inventivitatea elevilor. El poate fi rezolvat individual, pe grupe, sub forma de concurs sau împreuna cu profesorul, la tabla. Rezolvarea poate fi facuta si pe calculator.     

              Folosindu-va de cunostintele dobândite încercati sa rezolvati urmatorul: ARITMOGRIF, utilizând termenii de mai jos:

Lista termenilor specifici :

TRANSISTOR

CARACTERISTICI

DIODA

REDRESARE

CONECTARE

TENSIUNE

PULSATORIE

INTRARE

SINUSOIDALA

CURENT

AMPLIFICATOR

REZISTENTA

OPERATIONAL

STRAPUNGERE

BASCULANT

ZENER

BISTABIL

POTENTIAL

ASTABIL

INVERSOR

A

2

9

19

20

1

2

9

12

15

16

5

18

1

20

9

15

14

1

12

1

19

20

1

2

9

12

2

1

19

3

21

12

1

14

20

16

21

12

19

1

20

15

18

9

5

16

15

20

5

14

20

9

1

12

18

5

26

9

19

20

5

14

20

1

19

20

18

1

16

21

14

7

5

18

5

9

14

22

5

18

19

15

18

26

5

14

5

18

B


ACTIVITATEA 6

Text Box: LUCRARE DE LABORATOR
AMPLIFICATOARE OPERAŢIONALE

 

 

 


·        Aceasta lucrare se va desfasura în laborator.

·        Veti lucra în grupe de 4 - 5 elevi.

1.     Pregatirea

 

Se vor respecta normele de protectia si securitatea muncii în laborator

( FIsA 8, 9 );

Tema: AMPLIFICATOARE OPERAŢIONALE

2.     Obiectivele lucrarii:

 

1.   Elevul sa poata lucra practic cu circuite integrate, obisnuindu-se cu configuratiile, simbolurile, modul de conectare, marimile tensiunilor de alimentare, intrare si iesire specificate.

2.   Se studiaza caracteristicile si modul de lucru pentru AO

3.  Cunostinte teoretice necesare:

Amplificatoarele operationale au o foarte larga utilizare( Fisa conspect 2, 3) .

Amplificatorul Operational

Amplificatorul Operational este, de fapt, un amplificator de curent continuu cu performante foarte înalte: câstig, banda de trecere si impendata de intrare, cât mai mari posibil (astfel incât, de exemplu, câstigul sa poata fi considerat ) si decalaj de tensiune raportata la intrare, deriva si impedanta de iesire cât mai mici posibil.

În figura de mai jos se observa cum amplificarea AO scade odata cu cresterea frecventei

Schema electronica a amplificatorului operational este data în figura de mai jos:

 

4. Tipuri de Amplificatoare Operationale

 

  • µA 741
  • LM 741
  • SA 741
  • AD 704

5. Materiale necesare:

-       Platforma DL 3155 E 10R;

-       Platforma DL 3155 M18;

-       Cordoane de legatura.

-       Sursa de tensiune stabilizata de 6V cc;

-       Program de simulare

6. Indicatii de lucru

 

Se va urmari cu multa atentie, data fiind sensibilitatea circuitelor integrate la supratensiuni, sa se verifice corectitudinea montajelor (în special a polaritatilor) si sa nu se depaseasca tensiunile indicate.

6.1 Procedura experimentala de lucru si inregistarea datelor obtinute

 

 

6.6.1 Analiza unui AO folosind platforma experimentala DL 3155 E 10R

 

  • ·      Conectati intrarea + a AO la generatorul de semnal.

    ·      Conectati iesirea AO la sonda unui osciloscop cu doua spoturi.

    ·      Alimentati modulul.

    ·      Modificati valoarea tensiunii de intrare de la generatorul de semnal.

    ·      Analizati variatia tensiunii la iesirea AO direct pe forma de unda care apare pe ecranul osciloscopului.

    ·      Conectati intrarea - a AO la generatorul de semnal si parcurgeti toate etapele din cazul aplicarii semnalului pe borna.

    ·      Comentati diferentele aparute în cele doua cazuri.

    ·      Desenati pe caiete formele de unda, schema electronica si interpretati rezultatele.

     
    Executati un amplificator de tensiune utilizand AO µA 741

:

           

      

Sa se analizeze functionarea unui circuit sumator cu AO de tipul AD 704, utilizând un program specializat

 

Sa se deseneze formele de unda obtinute atât în programul de simulare computerizata, cât si direct pe osciloscop, dupa realizarea montajului pe platforma.

Executati schema amplificatorului operational inversor si simulati functionarea ei într-un program specializat.

 

Executati schema amplificatorului operational neinversor si simulati functionarea ei într-un program specializat.

 

6.6.4 Prelucrarea si interpretarea datelor experimentale obtinute din executia schemelor pe platformele experimentale Dl 3155 E 10R si Dl 3155 M18

 

            Se compara formele de unda simulate cu cele obtinute pe osciloscop. Se interpreteaza rezultatele obtinute, pe baza teoriei predate la AO

 


GLOSAR

redresor                    - este un circuit electronic capabil sa transforme energia electrica de curent alternativ în energie electrica de curent continuu.

monofazat                - o singura faza

monoalternanta      - o singura alternanta

bialternanta              - doua alternante

transformatorul       - are rolul de a modifica tensiunea retelei la valoarea necesara pentru a obtine o anumita tensiune continua.

stabilizator                - este un circuit electronice care se conecteaza între sursa de alimentare nestabilizata si consumator, având rolul de a mentine constanta tensiunea sau curentul consumatorului, în raport cu variatiile tensiunii sursei, ale rezistentei sarcinii, ale temperaturii ambiante si a altor factori perturbatori.

stabilizator                - utilizeaza caracteristicile curent-tensiune ale diodei Zener fara sa parametric                        mai   recurga la circuite suplimentare de comanda.       

     

filtre de netezire       - au rolul de a micsora componenta variabila care se mentine în tensiunea de iesire, cât mai mult posibil.

amplificatoare         - sunt cuadripoli activi capabili sa redea la iesire semnale electrice

electronice               de putere multmai mare decât cele de intrare

amplificatoare         - au rolul de a debita puterea necesara în sarcina în conditiile unui

de   putere                randament energetic cât mai ridicat, a unei amplificari de putere maxime cu distorsiuni   minime ale semnalului amplificat.

amplificatoare         - sunt amplificatoare de curent continuu cu structura complexa, operationale          având reactie negativa interioara si care fiind prevazute cu bucla de

                                reactie negativa externa       

amplificator - semnalul de intrare este aplicat pe intrarea inversoare

operational

inversor

amplificator - semnalul de intrare este aplicat pe intrarea neinversoare

operational

neinversor


Materiale de referinta pentru profesori

Informatii utile

FIsA CONSPECT 1

Dioda semiconductoare

Este formata din doua zone semiconductoare, una de tip p si una de tip n, iar la suprafata lor de contact definim jonctiunea p-n.

În figura am desenat golurile cu rosu , electronii cu albastru, iar  zona desenata cu verde este chiar jonctiunea.

Polarizarea inversa a diodei

            În continuare aplicam pe jonctiune un câmp electric extern cu + pe catodul diodei si - pe anod. Dioda este polarizata invers, electronii care sunt purtatori majoritari în zona n (desenati cu albastru) sunt atrasi de borna +, golurile  care sunt purtatori majoritari in zona p (desenate cu rosu) sunt atrase de borna -, regiunea de trecere desenata cu verde se mareste si prin ea nu vom avea circulatie de purtatori majoritari de la zona p la zona n si invers si deci nu circula curent electric prin jonctiune.

Polarizarea  directa a diodei

Inversam acum polii sursei de alimentare aplicând + pe zona p si  - pe zona n. stim ca, în acest caz, dioda conduce si prin ea trece un curent semnificativ format din purtatori majoritari (electronii din zona n si golurile din zona p). Pentru ca dioda sa conduca, este necesar ca potentialul sursei exterioare sa fie mai mare  de 0,2 V pentru  Germaniu si  de 0,6 V pentru Siliciu pentru ca sa fie depasita bariera de potential din zona jonctiunii care apare în mod natural atunci cand am realizat jonctiunea p-n, dar nu aplicam nici un câmp electric exterior.

Diodele semiconductoare au marcat cu un cerc catodul, sau zona n, ca în figura de mai jos:

Caracteristica de transfer a diodei semiconductoare

Graficul din figura de mai sus reprezinta caracteristica de transfer a diodei semiconductoare. Ud reprezinta tensiune de polarizare directa a diodei iar UINV este tensiunea inversa de polarizare a diodei. În polarizare directa dioda începe sa conduca numai daca tensiunea directa aplicata pe ea este mai mare decât  valoarea barierei de potential care este de 0,2 V la Ge si 0,6 V la Si. În cazul în care tensiunea de polarizare inversa, UINV, aplicata diodei depaseste valoarea tensiunii de strapungere inversa, dioda va conduce din nou. Acest mod de lucru al diodei este însa periculos si poate conduce la distrugerea diodei, daca nu limitam curentul invers prin dioda cu rezistente exterioare. Fenomenul de strapungere al jonctiunii p-n în polarizare inversa este numit:

-          efect Zener, daca valoarea tensiunii inverse de strapungere este mai mica de 5V;

-          efect de avalansa, daca valoarea tensiunii inverse de strapungere este mai mare de 5V;

Dioda semiconductoare este foarte folosita în schemele electronice de amplificatoare, oscilatoare, circuite de detectie si modulatie dar si în alimentatoare ca dioda redresoare.

2.3.1. DIODE REDRESOARE

 Simbolul diodei redresoare

    Simbolul utilizat pentru dioda redresoare este semnul general al diodei semiconductoare.

 
     Simbolul sugereaza ca dispozitivul conduce într-un singur sens, cel direct (de la A la C), care este indicat de sageata. Aceasta proprietate, de conductie unidirectionala, este fundamentala pentru dioda redresoare.


    O dioda redresoare ideala ar trebui sa posede o caracteristica statica de forma celei din figura de mai jos, adica dispozitivul sa se comporte ca un scurtcircuit (rezistenta nula) în sens direct si ca un întrerupator deschis (rezistenta infinita) în sens invers.

                                         

Caracteristica statica a diodei ideale

În sens direct, curentul prin dioda apare, practic, numai de la o anumita tensiune aplicata, numita tensiune de deschidere, VD (sau de prag VP), cu valori de 0,2 - 0,3 V la Ge si 0,6 - 0,7 V la Si. Din acest punct de vedere, dioda redresoare cu Ge este mai avantajoasa, randamentul de redresare fiind mai bun.

Redresorul monofazat monoalternantă                                                                        

Schema electrică

Forma de undă

                   

     Functionarea are loc astfel: la aplicarea unei tensiuni alternative în primar, ia nastere în secundar tot o tensiune alternativă, ce se aplică pe anodul diodei, dioda conduce, în circuit apare un curent proportional cu tensiunea aplicată, deci având aceasi formă cu ea. Pe durata alternantelor negative, dioda este blocată si curentul prin circuit este nul. Curentul prin sarcină circulă deci într-un singur sens, sub forma unor alternante (curent pulsatoriu).

FILTRE CU CONDENSATOR

  

    În acest caz, se monteaza un condensator în paralel cu rezistenta de sarcină. Condensatorul are tendinta de a se opune variatiilor de tensiune, deci tensiunea de la bornele sale, care este si tensiunea de sarcină, are tendinta de a se mentine constantă. Condensatorul se încarcă până la valoarea de vârf a tensiunii redresate si se descarca prin rezistenta de sarcină între intervalele de conductie ale diodei. Încarcarea condensatorului se face rapid, prin circuitul alcatuit din rezistenta de conductie a diodei si cea a înfăsurării transformatorului, deci cu o constantă de timp mică. Descărcarea se face lent, prin rezistenta de sarcină de valoare mare. În consecintă, tensiunea pe sarcină se apropie de o valoare constantă.

    Un dezavantaj îl poate constitui valoarea mare a curentului prin dioda, ce se reprezinta în acest caz sub forma unor impulsuri de durată mai mică decât  si de amplitudine relativ mare, ce pot duce, în anumite cazuri, la distrugerea diodei.

SCHEMA ELECTRICĂ

FORMA DE UNDĂ

 

DIODA ZENER

 

 Efectul de strapungere al jonctiunii p-n polarizata invers este folosit în special în cazul diodei Zener care este în asa fel construita încât  prin ea sa circule un curent invers de valoare semnificativa. Un rezistor trebuie conectat întotdeauna în serie cu dioda Zener pentru a preveni distrugerea ei ca urmare a cresterii excesive a curentului invers prin ea. Dioda Zener stabilizeaza tensiunea continua aplicata la circuitul de intrare la o valoare corespunzatoare valorii de strapungere la care lucreaza. De exemplu dioda marcata 5V6 va stabiliza tensiunea continua în circuitul de iesire la o valoare de 5,6 V. Dioda Zener reprezinta cel mai simplu circuit de stabilizare a tensiunii continue: stabilizatorul parametric cu dioda Zener pe care îl vom prezenta în continuare.

            Tensiunea continua nestabilizata are o variatie cuprinsa între 8 si 12 V. Rezistorul RS  limiteaza curentul prin dioda Zener în scopul prevenirii distrugerii acesteia. Rezistorul RS si dioda Zener formeaza un circuit serie. Se observa ca tensiunea de intrare este suma dintre tensiunea pe dioda Zener si tensiunea pe RS. Daca presupunem ca tensiunea continua de intrare este de 12 V atunci caderea de tensiune pe rezistenta RS va fi URs= 12 V - 5.6 V = 6.4 V. Se stie ca prin dioda Zener curentul invers este aproximatv egal cu  din valoarea maxima a curentului absorbit de  rezistenta de sarcina.Rsarcina care are valoarea de 100 mA. Rezulta ca prin dioda Zener vom avea un curent invers de aproximativ 10 mA. Dioda Zener si rezistenta de sarcina Rsarcina sunt conectate în paralel astfel încât suma curentilor de pe cele doua ramuri este chiar curentul care circula prin rezistenta RS.

IRs= IRsarcina + IZ = 100 mA + 10 mA = 110 mA.

Tensiunea pe RS este

URs = 12 V - UZ = 12 V - 5.6 V = 6.4 V (Volti). Unde:

12 V este tensiunea continua maxima de intrare

5.6 V este tensiunea pe dioda Zener

Acum putem aplica legea lui Ohms pentru a calcula valoarea rezistentei RS

            Acum putem calcula si puterea pe rezistenta RS

            Acesta este cel mai simplu stabilizator de tensiune: stabilizatorul parametric cu dioda Zener.

Alte tipuri de diode: dioda varactor sau varicap, LED -ul (Light Emitting Diode -dioda electrol-luminiscenta), dioda Tunel, dioda cu contact punctiform, dioda Pinn, etc.

                      


FIsA DE CONSPECT 2

           

TRANZISTORUL BIPOLAR

            La modul cel mai simplu, tranzistorul bipor poate fi privit ca  doua diode semiconductoare legate în serie.

            În partea de jos avem o zona de semiconductor de tip n cu un contact metalic, care reprezinta Emitorul. Deasupra acesteia exista o zona semiconductoare foarte subtire de tip p, la care se conecteaza un electrod metalic, numit Baza. Apare astfel prima jonctiune p-n. A doua zona de tip n cu un contact metalic reprezinta Colectorul si, împreuna cu zona n a Bazei, formeaza a doua jonctiune p-n. Rezulta în final tranzistorul npn.

            Acest tranzistor bipolar are urmatoarele caracteristici constructive:

Ř      regiunea Bazei este foarte subtire si slab dopata;

Ř      regiunea Emitorului este puternic dopata;

Ř      Regiunea Colectorului este mare si de obicei este conectata la capsula metalica pentru disiparea usoara a caldurii

Dupa cum se poate vedea jonctiunea Emitor-Baza este polarizata direct iar jonctiunea Colector-Baza este polarizata invers. Emitorul puternic dopat va emite spre regiunea Bazei purtatori majoritari, electronii care vor penetra adanc în Baza deoarece aceasta  este  foarte subtire si slab dopata. O mica parte din acesti electroni se vor recombina cu golurile majoritare din baza. Ceilalti electroni care au ajuns în Baza devin aici purtatori minoritari pentru jonctiunea Colector-Baza polarizata invers si ei vor fi antrenati spre Colector datorita tensiunii Ucc de valoare mare care polarizeaza invers jonctiunea Colectorului. Putem spune ca suprafata mare a Colectorului va "colecta" electronii care vin din Baza. Se poate observa ca are loc un transfer al electronilor majoritari din Emitor în Baza datorita polarizarii directe a jonctiunii p-n. Acesti electroni care vin din Emitor devin în Baza purtatori minoritari si sunt antrenati spre Colector datorita tensiunii inverse aplicate pe Colector. Astfel electronii minoritari din Baza sunt trasferati în Colector unde devin din nou purtatori majoritari asigurând asfel un curent mare de Colector. Acest efect se numeste efect de transistor (transfer resistor) de unde si denumirea de transistor. Doua diode montate in opozitie (de fapt transistorul este format din 3 regiuni n, p, n sau altfel spus din doua jonctiuni p-n)care în mod normal nu functioneaza în aceasta conexiune. Gratie efectului de transistor descris anterior functionarea transistorului bipolar devin posibila.

Cel mai important aspect al functionarii transistorului bipolar este faptul ca printr-un curent mic de Baza putem controla un curent mare de colector.

Putem folosi aici  analogia cu robinetul care sa ajute mai mult la intelegerea fenomenului din transistorul bipolar. Apa potabila de la sistemul de canalizare din oras are un debit si o presiune de valori ridicate la fel cum valoarea curentului de Colector este mult mai mare decat curentul de Baza. Debitul prin robinet este controlat de o forta foarte mica, generata mecanic de mâna noastra prin învârtirea acestuia. La fel se petrece si în cazul transistorului bipolar unde printr-un curent mic de Baza putem controla un curent mare de colector.

Din tot ceea ce am aratat pâna acum rezulta ca tranzistorul se comporta ca un amplificator de curent cu factorul de amplificare directa in curent β care este definit în curent continuu ca raportul dintre curentul de Colector si curentul de Emitor.

β=..   De aici rezulta ca    IC= β*IE

            Teoretic β ia valori cuprinse între 19 si 499 dar practic el are valori cuprinse între 50 si 200.

            Celalalt tip de transistor bipolar este cel de tipul pnp ca în figura de mai jos :

GENERALITĂŢI. STRUCTURA TRANZISTORULUI BIPOLAR

    Tranzistoarele bipolare (TB) sunt dispozitive semiconductoare alcatuite dintr-o succesiune de trei regiuni realizate prin impurificarea aceluiasi cristal semiconductor, regiunea centrala fiind mult mai îngusta si de tip diferit fata de regiunile laterale. Regiunea centrala este mult mai slab dotata cu impuritati decât celelalte regiuni si se numeste baza (B). Una dintre regiunile laterale, puternic dotata cu impuritati, se numeste emitor ©, iar cealalta, mai saraca în impuritati decât emitorul, se numeste colector (C). Regiunile TB formeaza cele doua jonctiuni ale acestuia.
    În figura 1 sunt reprezentate cele doua structuri ale TB si simbolurile acestora.

Fig. 1. Structura si simbolul TB de tip : a) pnp ; b) npn

   

Structurile din fig.1. ale celor doua tipuri de TB reprezinta modelele structurale unidimensionale ale acestora. Denumirile regiunilor extreme sunt corelate cu functiile lor. E este sursa de purtatori, care determina în general curentul prin tranzistor, iar C colecteaza purtatorii ajunsi aici. B are rolul de a controla (modifica) intensitatea curentului prin tranzistor în functie de tensiunea dintre B si E. Tranzistorul transfera curentul din circuitul de intrare de rezistenta mica în circuitul de iesire de rezistenta mare, de unde si denumirea de tranzistor (TRANSISTOR = TRANSFER RESISTOR).

Ce doua jonctiuni ale tranzistorului sunt :
    - jonctiunea de emitor sau : - emitor-baza (EB) pentru TB pnp ;
    - baza-emitor (BE) pentru TB npn ;
    - jonctiunea de colector sau : - colector-baza (CB) pentru TB pnp ;
    - baza-colector (BC) pentru TB npn.

  TB este un dispozitiv activ care are ca functie de baza pe cea de amplificare. Proprietatea de amplificare a TB se datoreste asa-numitului efect de tranzistor. Pentru TB se pot defini trei curenti si trei tensiuni, asa cum sunt prezentate în fig. 2.

Fig.2. Marimile la borne ale TB: a) pnp; b) npn

Tensiunile sunt legate prin relatia: vCB = vCE + vEB, (1) iar curentii prin relatia: iE = iC + iB. (2)
    Pentru a obtine relatia (2), TB este asimilat cu un nod în care suma algebrica a curentilor este zero. Ca urmare a relatiilor (1) si (2), numai doua tensiuni si doi curenti sunt marimi independente. Alegerea marimilor electrice care descriu comportarea tranzistorului se poate face în moduri diferite. Criteriul este urmatorul: se considera tranzistorul ca un diport (un bloc cu doua borne ce formeaza poarta de intrare si alte doua borne ce formeaza poarta de iesire). Deoarece tranzistorul are doar trei borne (terminale), una dintre ele trebuie sa fie comuna intrarii si iesirii. Borna comuna defineste conexiunea tranzistorului.

CONEXIUNI FUNDAMENTALE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR

    Asa cum am mai spus, TB trebuie tratat ca un diport (cuadripol), dar având doar trei borne, una dintre ele va fi comuna circuitelor de intrare si iesire. TB are trei noduri de conectare fundamentale :
    - conexiunea BC (cu baza comunaa) (fig. 3, a) ;
    - conexiunea EC (cu emitorul comun) (fig. 3, b) ;
    - conexiunea CC (cu colectorul comun) (fig. 3,c)

Text Box:

Fig. 3. Conexiunile fundamentale ale TB:

a)     conexiunea BC; b) conexiunea EC; c) conexiunea CC

1.c. Regimurile de functionare ale tranzistoarelor

Dupa felul polarizarii aplicate celor doua jonctiuni ale unui tranzistor, se pot deosebi patru regimuri de functionare:

Ř                  regim activ normal:    - jonctiunea emitorului polarizata direct;

                                             - jonctiunea colectorului polarizata invers;

Ř           regim de saturatie         - jonctiunea emitorului polarizata direct;

                                                - jonctiunea colectorului polarizata direct;

Ř                  regim de taiere          - jonctiunea emitorului polarizata invers;

                                                   - jonctiunea colectorului polarizata invers;

Ř                  regim activ invers       - jonctiunea emitorului polarizata invers;

                                                   - jonctiunea colectorului polarizata direct;

·  Regim activ normal a fost prezentat pâna acum.

·  Regim de saturatie. Ambele jonctiuni sunt polarizate direct. Pe tranzistor sursele sunt montate în opozitie, având valori apropiate. Tensiunea rezultanta colector-emitor va fi:

                               

Valoarea  de saturatie este de valoare mica, aproximativ de 0,2 - 0,3 V. Curentul ce trece prin tranzistor are valori relativ mari, dar mai mici decât în cazul regimului activ normal; aceasta deoarece, prin jonctiunea colectorului, trec în sens contrar atât curentul de goluri al emitorului, cât si curentul de difuziune dat de golurile majoritare ale colectorului dirijate spre baza. Curentul rezultat, de saturatie este egal cu diferenta celor doi curenti.

·  Regimul de taiere (de blocare) se caracterizeaza prin faptul ca, ambele jonctiuni fiind polarizate invers, curentii care circula prin tranzistor sunt curenti reziduali de valoare mica. Când tranzistorul se afla în acest regim, tensiunea la bornele sale este foarte mare, deci si rezistenta sa echivalenta este foarte mare. În acest regim el se comporta ca un comutator ce întrerupe circuitul, un comutator deschis.

·  Regim activ invers. În acest caz emitorul joaca rolul colectorului, iar colectorul pe cel al emitorului. Jonctiunea colectorului fiind polarizata direct, colectorul injecteaza goluri în baza iar emitorul, a carui jonctiune este polarizata invers, le colecteaza. În acest regim tranzistoarele sunt folosite forte rar, deoarece coeficientul de amplificare în curent este mai mic ca în regim activ normal. În adevar, tehnologic suprafata colectorului se face mai mare decât a emitorului, tocmai pentru a îmbunatati procesul de captare. În situatia inversa, electrodul care capteaza (emitorul) are o suprafata mai mica decât cel ce injecteaza (colectorul), deci amplificarea în curent este mai scazuta. Se utilizeaza câteodata în regim de comutatie.


 CARACTERISTICILE STATICE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR

       Pentru calcule practice ale circuitelor cu tranzistoare se utilizeaza caracteristicile statice ridicate experimental. Exista trei tipuri de caracteristici în TB:

  1. caracteristicile de intrare care coreleaza doua marimi de intrare, parametru fiind o marime de iesire;
  2. caracteristicile de transfer care coreleaza o marime de iesire cu una de intrare, ca parametru putând fi, în principiu, oricare alta marime;
  3. caracteristicile de iesire care coreleaza doua marimi de iesire, parametru fiind o marime de intrare.

    Întrucât caracteristicile statice depind de tipul schemei de conectare, în cele ce urmeaza le prezentam pe cele corespunzatoare conexiunii EC.

Caracteristicile statice ale tranzistoarelor bipolare în conexiunea EC

   Vom considera cazul unui TB npn de mica putere. În schema EC, tensiunile au ca nivel de referinta potentialul emitorului. Ca marimi de intrare avem: VBE = -VEB si IB, iar ca marimi de iesire pe VCE si IC.


    a) Caracteristici de intrare
    Consideram caracteristica IB = IB(VBE) cu VCE = ct. În figura  sunt reprezentate caracteristicile de intrare tipice pentru un TB cu Si.

 

Fig. 4 Caracteristica statica de intrare

IB = IB(VBE) cu VCE = ct. (conexiune EC)

    Examinând caracteristicile, observam ca daca plecam de la VBE = 0 si, marind valoarea acestei tensiuni, curentul IB este practic nul pâna la o anumita valoare VBED = (VBE,on = Vα ) numita tensiune de deschidere sau de prag. În jurul acestei valori curentul creste exponential cu VBE, dupa care variatia acestuia poate fi considerata practic liniara.

Se defineste rezistenta diferentiala de intrare a tranzistorului în montaj EC cu relatia:    (32)

Trebuie remarcat ca TB în montaj EC, datorita variatiilor mici al lui IB, poseda o rezistenta diferentiala de intrare de valoare mare (mii de Ω ), spre deosebire de cazul montajului BC, pentru care Rin,BC are o valoare foarte mica (zeci de Ω).

   

 b) Caracteristici de transfer

Consideram caracteristica IC = IC(IB) pentru VCE = ct. (fig.5  ).

Fig. 5 Caracteristica de transfer (conexiune EC) IC = IC(IB) pentru VCE = ct.

    În regiunea valorilor medii ale curentilor dependenta experimentala IC = IC(IB) este cvasiliniara, astfel încât în zona acestor curenti    (33)    poate fi considerat constant.

Caracteristici de iesire

    În figura 6 este reprezentata familia caracteristicilor experimentale de iesire IC = IC(VCE) cu IB = ct., caracteristice pentru un tranzistor npn.

Caracteristica IB = 0 nu este, de fapt, limita regiunii de taiere. Pentru a bloca tranzistorul este necesara blocarea jonctiunii emitorului. În acest caz, pentru TB IC este egal cu ICE0. Functionarea TB în regim de saturatie este întâlnita frecvent în circuitele digitale, deoarece în aceasta regiune se asigura o tensiune de iesire bine specificata, care reprezinta o stare logica. În circuitele analogice se evita în mod uzual regiunea de saturatie, deoarece factorul de amplificare al TB este foarte mic.

Fig. 6. Caracteristicile de iesire IC = IC(VCE) cu IB = ct.

              2) Tensiuni tipice pe jonctiunile tranzistorului

    Consideram caracteristica de transfer IC = IC(VBE) pentru tranzistorul npn cu Ge, respectiv cu Si (fig. 7).

Tabelul 1. Valori tipice ale tensiunilor pe jonctunile tranzistorului npn

Tensiune [V]

Tip tranzistor

VCE,sat

VBE,sat = V

VBE,reg.activ

VBED (V )

VBE,taiere

Si

0,2

0,8

0,7

0,5

0,0

Ge

0,1

0,3

0,2

0,1

- 0,1

Fig. 7. Valori tipice ale tensiunilor pe jonctunile tranzistorului npn

MULTIPLICAREA ÎN AVALANŢĂ LA JONCŢIUNEA COLECTORULUI

Caracteristicile electrice ale tranzistoarelor sunt afectate de fenomenul de multiplicare în avalanta a purtatorilor de sarcina. Acest fenomen este provocat de câmpul electric intens din regiunea de sarcina spatiala. Tensiunile mai apar, de regula, pe jonctiunea colectorului si aici apare multiplicarea curentului initial cu un factor:

(34) :unde Va este tensiunea de strapungere a jonctiunii colectorului.

4.5. POLARIZAREA TRANZISTORULUI ÎNTR-UN PUNCT DAT DE FUNCŢIONARE, ÎN REGIUNEA ACTIVĂ NORMALĂ

    Ca si în cazul tuburilor electronice, circuitele de polarizare au rolul de a plasa functionarea tranzistorului în PSF ales în cadrul regiunii permise de pe caracteristicile statice ale TB. Consideram cazul TB în conexiune EC.
    Punctul static de functionare (PSF) se gaseste la intersectia unei caracteristici IC = IC(VCE) pentru o anumita valoare IB cu dreapta de sarcina statica.
    PSF al TB trebuie sa fie situat în regiunea permisa (fig. 8), delimitata de urmatoarele curbe:


Figura 8

a.     dreapta IC = ICmax pentru a feri TB de distrugerea jonctiunilor;

b.     hiperbola de disipatie maxima corespunzatoare puterii maxime admisibile;

c.     dreapta VCE = VCemax pentru a nu aparea fenomenul de strapungere a TB;

d.     dreapta IC = ICmin pentru mentinerea jonctiunii emitorului polarizata direct si în prezenta semnalului; ICmin este situata în regiunea activa a caracteristicilor;

e.     dreapta VCE = VCemin = VC,sat; pentru ca tranzistorul sa nu intre în regim de saturatie este necesar ca VCE sa fie mai mare decât tensiunea corespunzatoare acestui regim.

    Mentinerea unei functionari liniare a TB este legata de fixarea PSF în regiunea liniara a caracteristicilor statice. PSF se fixeaza pe dreapta de sarcina astfel încât, în regim dinamic, în functie de amplitudinea semnalului care se aplica la intrare, tranzistorul sa nu intre nici în blocare nici în saturatie (fig. 9).

Ecuatia dreptei de sarcina statica (pentru schemele din fig.10) este: VCC = IC(RC + RE) + VCE, (35) obtinuta daca se considera IC = IE.

Fig. 9. Stabilirea PSF pentru TB

    În practica exista trei tipuri fundamentale de retele care asigura polarizarea TB (fig.10).

                    

Fig. 10. Circuite de polarizare pentru TB

Aplicând teorema lui Thévenin la stânga punctelor AB (fig. 10, a) obtinem un circuit de forma celui din fig. 10, b, unde

,


    Rezistentele R1 si R2 pot fi alese de valoare suficient de mica pentru ca RB sa satisfaca conditia
    (βF + 1) RE >> RB. (38)
    Satisfacerea conditiei (38) determina ca reactia negativa introdusa de RE, sa duca la micsorarea dependentei lui IC de βF, care depinde puternic de temperatura.
    Consideram schema din figura14, b. Conform teoremei a II-a a lui Kirchhoff vom avea:
    VBB = RBIB + VBE + REIE (.38, a)
    stim ca IC = βFIB + ICE0. În regim uzual βFIE >> ICE0, deci frecvent se foloseste relatia
    IC = βF IB. (38, b)
    Din (38, a) si (38, b) rezulta IE = βFIB + IB = (βF+ 1)IB,
    VBB = RBIB + VBE + REF+ 1)IB =  VBE + [RB + (βF+ 1)RE]IB,
               
    Din (38, b) si (38, c) rezulta

Conform lui (38, d) se observa ca cresterea lui βF determina atât o crestere a numaratorului cât si a numitorului. IC devine independent de βF doar când acesta tinde la infinit.

Daca VBB este egal cu VCC se obtine schema din figura 10, c

În figura 14.a avem schema de polarizare uzuala a tranzistorului bipolar. Pentru a calcula valorile punctului static de functionare IC , UCE , apoximând  IE=IC, si UBE =0.6 V, se procedeaza în felul urmator:

Aplic teorema lui Kirchhoff II pe ochiul de retea care cuprinde jonctiunea Baza - Emitor. Calculam în prealabil tensiunea între punctele A, B aplicând teorema lui Thevenin:

UBE - UBB + IE*RE=0

IE = ;  dar  IE = IC

Aplic teorema lui Kirchhoff II pe ochiul de retea care cuprinde jonctiunea Colector-Emitor pentru a calcula UCE:

 UCE  + IC*(RC + RE) = UCC

UCE = UCC - IC*(RC + RE)

Rezulta în felul acesta valorile pentru punctul static de functionare IC, UCE.

        


Amplificator cu transistor bipolar Forma de unda 

Daca modificam valorile generatorului de semnal VAMPL=50mV si frecventa Freq=3KHz rezulta urmatoarea forma de unda:


REACŢIA ÎN AMPLIFICATOARE

INTRODUCERE. STRUCTURI GENERALE

Reactia constituie un procedeu prin intermediul caruia se infIuenteaza diversi parametri ai unei scheme electronice. Acest procedeu se foloseste în eleetronica mai ales pentru a controla performantele sau functionarea anumitor montaje. Cele mai cunoscute aplicatii ale reactiei sunt cele din cadrul amplificatoarelor si al generatoarelor de semnal (oscilatoarelor).

    În cazul unui amplificator, prin reactie se întelege aplicarea unei tensiuni­ proportionale cu unul din parametrii sai de iesire (tensiune, curent sau putere), înapoi la intrare, împreuna cu semnalul de intrare.

Reactia confera amplificatoarelor proprietati deosebite: îmbunatatirea stabilitatii functionarii; marirea impedantei de intrare si micsorarea impedantei de iesire (pentru anumite tipuri de reactie); reducerea distorsiunilor de toate tipurile si a tensiunilor perturbatoare provenite din amplificator.

Daca se tine seama atât de modul în care se culege de la iesire, cât si de modul în care se aplica la intrare semnalul de reactie, se disting urmatoarele tipuri generale de reactie: serie-serie (fig 1.a), serie-paralel (fig. 1.d), paralel-serie (fig. 1.c), paralel-paralel (fig. 1.b). Schemele bloc de principiu pentru aceste tipuri de reactie sunt redate în figurile urmatoare:

               

                                      a                                                                   b                  

               

                                     c                                                                  d                                          

Considerând atât amplificatorul (A), cât si cuadripolul de reactie (ß) descrisi prin parametrii de cuadripol, în cele patru figuri sunt indicati parametrii recomandati pentru calcule.

            Astfel, daca prin amplificator cu reactie se întelege cuadripol rezultant, de borne de intrare 1'- 1' si iesire 2'-2', parametrii acestuia se obtin prin însumarea parametrilor cuadripol constituienti precum urmeaza:

|| Z'|| = || z || + || zß || ;            || h'|| = || h || + || hß||

|| g'|| = || g || + || gß || ;            || y'|| = || y || + || yß ||

Cunoscând parametrii de cuadripol ai amplificatorului cu reactie, marimile caracteristice ale acestuia se pot determina pe baza relatiilor valabile în cazul unui cuadripol oarecare. Aceste procedee generale de calcul sunt riguroase dar, adesea, incomod de aplicat în practica datorita dificultatilor de identificare a cuadripolilor constituenti (amplificator de reactie), în schemele complexe cu reactie.

            Structurile cu reactie mai frecvent întâlnite în practica sunt cele serie-paralel si paralel-paralel, denumite pe scurt amplificatoare cu reactie serie respectiv amplificatoare cu reactie paralel

Influenta reactiei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecventa

 

            În cazul aplicarii unei reactii negative, caracteristica de frecventa se modifica dupa cum se observa din figura IV.1 obtinându-se o largire a benzii de frecvente. Se poate demonstra ca frecventele limita superioare si inferioare devin:

 unde

 unde

            Influenta reactiei negative asupra distorsiunilor neliniare

 

            Sa presupunem ca la intrarea amplificatorului se aplica un semnal sinusoidal, iar la iesire datorita caracteristicii neliniare a tranzistorului, semnalul apare distorsionat. Prin circuitul de reactie negativa, este aplicat din nou la intrare în opozitie de faza, deci cu o deformare contrara celei de la iesire. În consecinta, semnalul rezultat va fi mai putin deformat prin compensare.

           

Factorul de distorsiuni în cazul amplificatorului cu reactie negativa, este dat de formula:

 unde

Influenta reactiei negative asupra impedantelor de intrare si de iesire ale amplificatorului

            În cazul amplificatorului cu reactie serie, impedanta de intrare creste fata de cazul amplificatorului fara reactie. Într-adevar plecând de la formulele:

si folosind relatiile  si  si faptul ca I1 = I'1, rezulta:

Se poate demonstra ca impedanta de iesire scade în cazul folosirii reactiei negative, dupa formula:   unde

            În general, daca se foloseste o reactie negativa foarte puternica  înlocuind în relatia  rezulta  adica amplificarea cu reactie devine independenta de parametri amplificatorului, obtinându-se astfel amplificatoare de mare stabilitate.

            Aceste consecinte ale aplicarii reactiei negative în amplificatoare justifica pentru ca este nelipsita din amplificatoare.

Fisa de conspect 3

Amplificatoare operationale

            Amplificatorul Operational este, de fapt, un amplificator de curent continuu cu performante foate înalte: câstig, banda de trecere si impendata de intrare cât mai mari posibil (astfel încât, de exmplu, câstigul sa poata fi considerat ) si decalaj de tensiune raportata la intrare, deriva si impedanta de iesire cât mai mici posibil. Daca i se ataseaza, niste retele de reactie si de intrare, poate realiza o serie de transformari ale semnalelor analogice aplicate la intrare, astfel ca raspunsul reprezinta prelucrarea matematica a semnalului (schimbarea semnului, adica înmultirea cu -1, înmultirea cu o constanta, însumarea - atunci când la intrare se aplica mai multe semnale). Astfel, raspunsul y se obtine prin aplicarea unui operator matematic O asupra semnalui x, adica y=Ox, de unde si denumirea de amplificator operational. Cu ajutorul amplifica- toarelor operationale se mai poate realiza si sinteza unor retele sau semnale în dome-niul frecventelor sau a timpului cu erori minime, multe din acestea cu aplicatii în aparatele de masurat electronice (ca, de exemplu: filtre active RC, divizoare analogi-ce).

Amplificatorul Operational este un element de circuit descris prin parametri electrici extremi si prin caracteristicile sale. AO sunt scheme electronice complexe de la care se doreste obtinerea unor performante:

Ř      amplificare de tensiune mare (>104)

Ř      impendanta de intrare mare (>104Ω)

Ř      impendanta de iesire mica (<102Ω)

Ř      caracteristica de transfer cât mai liniara, care sa treaca prin origine (U1=0 Ue=0)

Ř      puncte de intersectie cu axele stabile

Parametri amplificatoarelor operationale reale - Aspecte teoretice.

Simbolul utilizat pentru amplificatoare operationale este prezentat în figura 1.1. Pe lânga bornele prezentate amplificatoarelor pot avea terminale pentru compesarea marimilor reziduale, pentru compesarea în domeniul de frecventei sau terminale cu functii speciale vor fi prezentate la fiecare tip de circuit analizat.

1.Amplificatorul Operational inversor

Schema de principiu (de curent alternativ) este reprezentata în fig.1. Semnalul se aplica pe borna notata (-), iar borna notata (+) este legata la masa.

Aplicând teorema I a lui Kirchhoff în jurul nodului de intrare se obtine relatia:

Fig.1.Amplificator proportional inversor

unde  este curentul dat de tensiunea aplicata la intrarea (-)

*       curentul de reactie, ce apare prin bucla deschisa formata de rezistenta

 este curentul prin intrarea amplificatorului operational.

Deoarece , deci , dar

                                                deoarece,

                                              

                                               .Se obtine astfel

                                                si deci

            Se observa semnul (-), indicând ca tensiunea de iesire este în opozitie de faza cu cea de intrare.

Unele proprietati ale amplificatoarelor operationale se pot deduce din aceasta relatie. Astfel

Înmultirea cu o constanta.

 Punând conditia

,  k>1 se obtine

Împartirea cu o constanta.

 Daca

, k>1 atunci

Deci tensiunea de iesire este o fractiune a tensiunilor de intrare.

Circuit repetor

 Pentru   avem

Se observa ca, prin montarea în cascada a unui numar de amplificatoare operationale, se pot obtine tensiuni în faza ce cea de intrare.

Circuit sumator. În cazul când la intrarea inversoare se aplica mai multe tensiuni, prin intermediul unor rezistente, la iesire se obtine un semnal în antifaza, proportional cu suma lor. În schema din fig.2 se pot scrie relatiile urmatoare aplicând prima teorema a lui Kirchhoff în jurul nodului A

dar

Fig.2 Amplificator operational inversor sumator

Presupunând, pentru simplificare

 rezulta

2. Amplificatorul Operational  neinversor

           

În acest caz semnalul se aplica pe borna cu (+) .Schema amplificatorului este reprezentata în figura II.3. În acest caz, pentru a deduce valoarea amplificarii se observa ca tensiunea între borna A si masa se obtine tensiunea de iesire astfel

Dar, deoarece , atunci  deci ( reprezinta tensiune de intrare). In acest caz .

Notând

se observa ca semnalul de iesire este în faza cu cel de intrare.

Proprietatile acestui amplificator se pot deduce ca si în cazul celui inversor din formula amplificarii. Se observa ca el nu poate diviza deoarece , decât în cazul în care una dintre rezistentele se înlocuieste cu un dispozitiv ce prezinta o                                         

                                                                                   

Cu elemente fizice obisnuite el poate realiza urmatoarele:

Înmultirea cu o constanta. Se pune conditia:

 Atunci

Sumator

Pe circuitul din fig. 4 se pot stabili urmatoarele relatii:

.

În jurul nodului B aplicând prima teorema a lui Kirchhoff obtinem:

Fig.5. Amplificator proportional neinversor sumator

Fig 6. Forma de unda a amplificatorului proportional neinversor sumator

      în care

Înlocuind, obtinem

                       

Pentru simplificare presupunem ca  gasim

                        Dar   si deci

 si daca :

            Se observa ca la iesire s-a obtinut suma tensiunilor aplicate la intrare în aceeasi faza.

            Pentru a functiona în curent alternativ, amplificatorul operational trebuie sa fie prevazut cu condensatoare pe circuitele de semnal sau pe cele de reactie, dupa scopul urmarit. Obtinerea unei amplificari liniare impune alegerea judicioasa a valorilor condensatoarelor folosite.

Circuit integrator derivator proportional integrator, proportional derivator cu Amplificator Operational

1. Circuit de integrare cu AO

Obtinerea functiei de transfer. Pentru obtinerea functiei de transfer de tip integrator(I) se foloseste schema din figura 1 cu aplicare semnalului de intrare la borna inversoare, cu o rezistenta  în circuitul de intrare si o capacitate în circuitul de reactie

Pentru curentul  prin rezistenta  rezulta relatia , iar pentru curentul  prin

Fig.1 Circuit de integrare cu AO

. Fig 2 Circuit de integrare cu AO  si caracteristica sa

capacitatea  se obtine relatia , unde tensiunea  de la bornele capacitatii  are expresia                   

                                                                       .

Din ultimele doua relatii rezulta ca                      

            stiind ca , rezulta ca   sau ;

Integrând aceasta relatie se obtine:

Aceasta expresie arata ca schema din figura de mai sus realizeaza o lege de integrare, tensiunea de iesire  fiind proportionala cu integrala tensiunii de intrare . Notând:

 expresia capata aspectul

Semnul minus al expresiei este determinat de aplicarea semnalului de intrare la borna inversoare.

2. Circuit de derivare cu AO

Obtinerea functiei de transfer. Functia de transfer de tip derivativ (D) nu se foloseste separat, dar componenta derivativa intervine în legile PD si PID. Pentru obtinerea functiei de transfer D se foloseste schema din fig.2, cu folosirea bornei de intrare inversoare, cu capacitatea  în circuitul de intrare si cu rezistenta  în circuitul de reactie; datorita schimbarii pozitiilor rezistentei si capacitatii (în raport cu schema din fig.1. ) în locul unui efect de integrare se obtine un efect de derivare.

           

Fig.2 Circuit de derivare cu AO

Fig 2.Forma de unda a circuitului de derivare cu AO

Mentinând aproximatiile anterioare pentru amplificatorul operational rezulta relatia:

 ; si înlocuind aceste valori în relatia  se obtine

  respectiv 

Se obtine astfel o lege D, semnalul de iesire  fiind proportional cu semnalul de intrare si notând , relatia va capata aspectul

Circuit de derivare cu AO Forma de unda



Fisa de conspect 4

Circuite basculante, generatoare de impulsuri

Generalităti

     Pentru generarea directă a impulsurilor se foloseste frecvent o categorie mare de circuite electronice, numite circuite basculante. Aceste circuite se caracterizează obisnuit printr-o functionare care are loc în două etape diferite. Într-o etapa se produc variatii rapide ale tensiunilor si curentilor, etapă care durează, de obicei, un timp foarte scurt si poartă numele de etapă de basculare si o etapă în care tensiunile si curentii variază foarte lent, sau rămân eventual neschimbati. De obicei, circuitele basculante sunt realizate cu ajutorul unor dispozitive semiconductoare introduse prin scheme cu reactie. Bucla de reactie functionează în etapa de basculare si este întrerupta în cealalta etapa. Circuitele basculante pot fi clasificate dupa numarul starilor stabile distincte, în care se pot gasi astfel:

-         circuite basculante astabile;

-         circuite basculante bistabile;

-         circuite basculante monostabile.                                                           

·        Circuitele basculante astabile trec automat dintr-o stare în alta, stari care dureaza intervale de timp bine determinate. Trecerea dintr-o stare în alta nu este provocata de impulsuri aplicate din exterior. Acest circuit transforma tensiunea continua  într-o succesiune de impulsuri de forma dreptunghiulară si durata fixa.

·        Circuitele basculante bistabile pot ramâne un timp oricât de lung în una din cele doua stari stabile pe care le pot avea. Trecerea dintr-o stare în alta este provocata prin aplicarea unui impuls scurt de comandă din exterior.

·        Circuitele basculante monostabile au o singura stare stabila în care pot ramâne un timp nedefinit. La aplicarea unui impuls din exterior, în perioada stabila, aceste circuite trec într-o noua stare care dureaza un interval de timp bine determinat dupa care revin la starea stabila anterioara.

      În afară de circuitele basculante mentionate mai sus, mai exista si alte tipuri de generatoare de impulsuri care au o functionare mai aparte. Acestea sunt:

-         circuitul basculant autoblocat denumit uneori si blocking generator, circuit ce este capabil sa furnizeze impulsuri foarte scurte, de amplitudine foarte mare;

-         circuitul basculant Schmitt, denumit si trigherul Schmitt, circuit capabil sa transforme variatii foarte lente ale tensiunii de intrare în impulsuri dreptunghiulare cu fronturi foarte abrupte.

Circuitul basculant astabil

Fig. 1.1 Schema de principiu a unui circuit basculant astabil.

Circuitul multivibrator astabil este un oscilator RC, denumit si oscilator de relxare. Un oscilator de relaxare utilizează unul sau mai multe condensatoare, care prin timpul lor de încarcare si descarcare, prin rezistente, produc la iesire o tensiune variabila de forma dreptunghiulara sau o succesiune de impulsuri dreptunghiulare. Acest circuit sau generator de impulsuri se utilizeaza pentru producerea semnalelor de sincronizare necesare în aproape toate instalatiile electronice de automatizari sau calcul. Din acest motiv el este denumit si ceas sau orologiu, de unde semnalele produse se numesc semnale de sincronizare, de ceas,de orologiu sau de tact.

Multivibratorul astabil produce la iesire un semnal de forma aproximativ dreptunghiulara si frecventa fixa.

El este utilizat pentru comanda vitezei de desfasurare a operatiilor pe care le realizeaza instalatiile electronice de automatizare si calcul.

     

Circuitul basculant astabil simetric cu tranzistoare

·        Functionarea circuitului. Circuitul prezentat în figura 1.1 este un circuit oscilator în adevaratul sens al cuvântului, deoarece oscilatiile iau nastere prin existenta reactiei pozitive existenta între iesirea si intrarea circuitului.

      Pentru a întelege functionarea circuitului, vom merge din aproape în aproape, desenând circuitul din figura 1.1, format din doua parti, conform figurii 1.2, a si b.

      În figura 1.2, a se prezinta prima parte din care este format acest circuit, adica tranzistorul Q1 si toate componentele aferente circuitului sau. În figura 1.2, b se realizeaza acelasi lucru, însa pentru circuitul tranzistorului Q2.

 

                                        a                                             b

Fig. 1.2 Circuitele componente ale schemei prezentate în figura 1.1

Se observă ca circuitul din care face parte Q1 este un amplificator inversor, în configuratia emitor comun, amplificând astfel orice semnal ce i se aplica pe baza, daca prin polarizare punctele de functionare a tranzistorului se afla în regiunea activa sau liniara. Se presupune ca, într-adevar, punctul de functionare se afla în regiunea liniara, ca amplificarea etajului este 10 si ca pe baza lui Q1 se aplica un semnal de +1µV. Acesta pozitiveaza si mai tare dioda emitor-baza, curentul de colector va creste, ceea ce va duce la scaderea tensiunii de pe colector cu 10 µ V.

Se considera acum circutul lui Q2 care este identic cu circuitul lui Q1 si este deci tot un amplificator inversor. Se presupune, ca mai sus, ca punctul de functionare al lui Q2 este tot în regiunea activa si ca amplificarea etajului este tot de 10. Se observa însa ca variatia de tensiune 10µV de pe colectorul lui Q1 se aplica pe baza lui Q2. Fiind o variatie de tensiune, ea se va transmite integral prin CC1. În acest moment, faza lui Q2 va fi polarizata cu o tensiune spre negativ de 10 µ V.

O tensiune mai putin negativa pe baza lui Q2 va avea ca rezultat o oarecare închidere a diodei emitor-baza, deci va produce o micsorare a curentului colector, care fiind mai mic va produce o cadere de tensiune mai mica pe RC2. Ca urmare, VC2, în urma amplificarii etajului, va creste spre pozitiv cu +10 µ V. Acesti curenti de +10 µ V se aplica însa pe baza lui Q1. Se vede deci clar ca reactia pozitiva a circuitului (necesara aparitiei oscilatiilor) deoarece semnalul de la iesire, respectiv tensiunea de colector a lui Q2, se aplica în faza pe intrarea circuitului (baza lui Q1) cu semnalul de intrare aplicat initial.

S-a precizat anterior ca prin aplicarea unui semnal care deschide tranzistorul Q1, acesta îl va amplifica si inversa si îl va aplica pe baza lui Q2, actionând în sensul închiderii acestuia. Acest fenomen se repeta pentru tensiuni de amplificat din ce în ce mai mari pâna când Q1 va fi complet deschis (saturat), iar Q2 complet închis (blocat).

Pentru Q1 saturat si Q2 blocat, circuitul se afla în aceasta stare numai un timp dat, dupa care Q1 se blocheaza si Q2 se satureaza, acestei stari urmându-i din nou prima, dupa aceeasi perioadă de timp. Practic, perioada de tranzitie între cele două stari ale circuitului este foarte scurta, astfel încât tensiunea pe colectorul lui Q1 sau Q2 (VC1 si respectiv VC2), vor avea o forma de unda dreptunghiulara care va varia între +VCC (blocat) si 0 V (saturat).

Circuitul din figura 1.1 se poate foarte bine compara cu circuitul din figura 1.3, cu formele de unda corespunzatoare punctelor A si B.

În acest circuit tranzistoarele au fost înlocuite comutatoarele C1 si C2. Trebuie precizat ca niciodata ambele comutatoare nu pot fi închise sau deschise în acelasi timp.

Fig. 1.3 Circuitul basculant astabil prezetat sub formă de circuit cu comutatoare

   

    Sa vedem acum datorita carui fapt cele doua stari ale circuitului (Q1 saturat-Q2 blocat si Q1 blocat-Q2 saturat) se succed neîntrerupt. Se va redesena circuitul din figura 1.1, dând de data aceasta valori diverselor componente, conform figurii 1.4.

Fig. 1.4. Circuit basculant bistabil. Schemă cu valori practice

Până acum, asupra acestui circuit se cunosc urmatoarele: în momentul aplicarii tensiunii de polarizare, unul din tranzistoare va intra în saturatie, iar celalalt se va bloca automat, iar dupa un anumit timp situatia se va inversa, tranzistorul blocat va intra în conductie si se va satura, iar celălalt se va bloca.

Dacă Q1 este saturat, conduce tensiunea sa de colector VC1=0 V prin emitorul pus la masa. Deci, în punctul A tensiunea este zero. Pe de altă parte, Q2 este blocat si deci tnsiunea sa de colector VC2 =+VCC = +12 V.

Placa din dreapta a condensatorului CC2 este la potentialul +12 V, deoarece este conectată în punctul B care este de fapt si colectorul tranzistorului Q2 (blocat). Placa din stanga lui CC2 este la potentialul 0 V, prin baza tranzistorului saturat Q1, astfel încât acest condensator va fi încarcat cu o diferentă de potential de 12 V, atâta timp cât Q2 este blocat.

Dacă se presupune acum că Q2 începe sa conduca, acesta va intra în saturatie într-o perioadă foarte scurta de timp, datorita reactiei pozitive a circuitului. Dar CC2 nu are timp sa se descarce în aceeasi perioada de timp si poseda aici o diferenta de potential de 12 V. Deoarece aceasta diferenta de 12 V ramâne, iar placa din dreapta este pusa la pamânt prin colectorul lui Q2 în saturatie, placa din stânga se va schimba brusc pe - 12 V, deoarece un condensator nu-si poate schimba brusc tensiunea la borne.

În figura 1.5, a condensatorul este încarcat cu 12 V, dupa cum se vede. Placa din stânga este la masa, iar placa din dreapta la +12 V. Daca în continuare placa din dreapta este pusa brusc la masa, în acelasi timp placa din stânga va avea o tensiune mai negativa decât masa si va trebui sa scada la -12 V.

     

                                      a                                            b

Fig. 1.5 Schimbarea bruscă a tensiunii pe una din plăcile unui condensator încarcat.

Sarcina pe condensator nu îsi poate schimba brusc valoarea:

a-polarizare initiala;  b-polarizare dupa schimbsrea tensiunii aplicate brusc pe una din armaturi.

Vedem acum că prin schimbarea bruscă a tensiunii pe placa din stânga a lui CC2, pe baza lui Q1 vor exista -12 V, tensiune ce va bloca puternic tranzistorul Q1. Totodata, în tot circuitul nu exista nici o sursa de tensiune negativa care sa mentina placa din stânga a lui CC2 la acest potential. Datorita acestui fapt, CC2  se va descarca prin rezistenta RB1 catre 0 V si apoi va cauta sa se încarce la o tensiune egala cu cea a sursei de polarizare VCC = +12V ai cursei de polarizare.

În cadrul acestei excursii de tensiune, potentialul placii din stânga a lui CC2 va atinge si tensiunea de +0,7 V tensiune suficienta pentru polarizarea în sens direct a diodei emitor-baza a lui Q1 (blocat).

Aplicarea pe baza tranzistorului a unei tensiuni de +0,7 V este suficienta pentru a deschide aceasta diodă si a trece tranzistorul în conductie.

Fig. 1.6 Curba de descarcare-încarcare a condensatorului C2.

    Odata intrat în conductie, el va trece rapid în saturatie, datorita reactiei pozitive a circuitului. De data aceasta însa CC1 va juca rolul condensatorului care posedă diferente de potential de 12 V si va declansa prin descarcarea lui intrarea in conductie a lui Q2, blocând astfel pe Q1. Se vede astfel ca prin descarcarea succesiva a celor doua condensatoare C1 si C2, cele doua tranzistoare conduc si se blocheaza succesiv, realizând astfel la iesire, pe colectoare o tensiune variabila în timp de forma dreptunghiulara (tren de impulsuri colectoare) de durataa si amplitudine constanta (+12 V si 0 V).

      În figura 6.8 se da diagrama tensiunilor, functie de timp, în diverse puncte ale circuitului.

      O altă problema importanta a acestui circuit este perioada de timp pentru care un tranzistor este blocat si celalalt saturat, aceasta fiind bineînteles legata de constanta de timp a circuitului RC (în cazul nostru: RB1CC2 si RC2CC1).

Aceasta este constanta de timp a circuitului pentru o jumatate de circuit, dar conform figurii 6.7, tensiunea de pe placa stânga a condensatorului nu atinge valoarea de 0,7 V în perioada egala cu o constanta de timp Tc, ci mai devreme, practic la aproximativ 0,7 Tc.

      Deci :                                                                                               

     

      Aceasta durata corespunde numai perioadei de timp cât un tranzistor este blocat, iar celalalt saturat. Durata unui ciclu complet (Q1 saturat si apoi blocat) corespunde cu:

                                                                                                                

                                                                

    

      Frecventa este inversa perioadei si deci va fi:

                                                            

      Oscilatorul va oscila pe o frecventa fixa de 22 kHz si va genera 22 000 impulsuri dreptunghiulare pe secundă.

CIRCUITUL BASCULANT ASTABIL ASIMETRIC

      Formele de unda ale circuitului astabil sunt considerate simetrice, deoarece perioada cât tranzistorul Q1 este blocat si Q2 saturat este egala cu perioada cât Q1 este saturat si Q2 blocat. Aceasta este o consecinta a simetriei circuitului, adica a identitatii paralele a componentelor care îl compun. Daca aceste componente nu ar fi simetrice, perioada cât un tranzistor este blocat nu ar mai fi egala cu perioada cât acesta este saturat. În acest caz, formele de unda generate nu mai sunt simetrice, iar circuitul se numeste multivibrator astabil asimetric.

Fig. 1.8 Circuit basculant astabil asimetric

      Simetria multivibratorului astabil simetric constă din egalitatea constantelor de timp, adica RB1CC2 = RB2CC1, adica RB1 = RB2 si CC1 = CC2.

      Asimetria circuitului prezentat in figura 6.9 constă din faptul că aceste constante de timp nu mai sunt egale. Dupa cum se poate observa RB1 ≠ RB2, ceea ce duce la :

                                               

                                                             TC1 ≠ TC2,

adica : 

                                                         RB1CC2 ≠ RB2CC1

      Se vor calcula aceste contacte, pentru valorile date în figura 6.9:

 

ceea ce înseamna ca CC2 se poate descarca într-o perioada de 3,3 ori mai scurta decât cea a lui CC2. Ca urmare, timpul total pentru care Q1 este blocat este aproximativ  , iar timpul pentru care Q2 este blocat,

      Suma celor doua durate de conductie sau blocare este:

       

                            TC = TC1 + TC2 = 30µs 

                                             sau

                   TC = 0,7(RB1CC2 + RB2CC1) ≈ 30  µs.

      Frecventa de oscilatie va fi deci:

CIRCUITUL BASCULANT  BISTABIL

Circuitul basculant bistabil sau multivibratorul bistabil este un circuit care poseda doua stari stabile si care este asemanator ca structura si ca principiu de functionare multivibratorului astabil. Între cele doua tipuri de circuite exista o mare diferenta de functionare si anume: circuitul basculant astabil nu poseda o stare stabila, conductia trecând alternativ pe un tranzistor sau pe celalalt, pe când circuitul bistabil poseda doua stari stabile, conductia ramânând stabila pe un tranzistor pâna ce, prin aplicarea unui semnal exterior, conductia va trece pe celalalt tranzistor, circuitul atingând astfel cea de-a doua stare stabila a sa. Datorita acestui fapt, circuitul bistabil îndeplineste o functie de memorare.

Fig. 1.9 Schema de principiu a circuitului bistabil (multivibratorul bistabil)

Circuitul de memorare este circuitul al carui semnal de iesire depinde atât de semnalul aplicat pe intrare, cât si de starea initială în care se afla circuitul.

Conform celor spuse mai sus, semnalul de iesire al circuitului basculant bistabil va depinde atât de semnalul aplicat, cât si de starea initiala a circuitului.

Circuitul basculant bistabil este un circuit cu doua stari stabile care produce la iesire impulsuri de forma dreptunghiulara. Durata starilor stabile depinde de succesiunea impulsurilor semnalului de intrare. Acesta este utilizat ca circuit de memorie, circuit de deplasare, circuit de numarare sau pentru divizarea frecventei.

Dupa utilizarile pe care le are, circuitul bistabil este unul din cele mai importante circuite din domeniul electronicii industriale, automaticii si tehnicii de calcul.

BISTABILUL DE TIP D (TRIGGER SCHMITT)

Bistabilul (triggerul) Schmitt reprezintă un circuit basculant cu doua stari stabile de echilibru, având însa o schema asimetrica. Cuplajul între tranzistoare este asigurat din colectorul lui T1 în baza lui T2 prin rezistenta R, iar invers, între T2  T2, prin intermediul rezistentei Re. Din aceasta cauza, circuitul mai este numit circuit bistabil cu cuplaj prin emitor.

Fig. 4.3 Circuit basculant bistabil Schmitt

Functionarea bistabilului este urmatoarea: se considera în starea initiala T1 blocat si T2 în conductie puternica: la aplicarea la intrare a unui semnal a carui amplitudine depaseste tensiunea de blocare ("nivelul de prag"), T1 începe sa conduca. Tensiunea sa de colector scade, se aplica prin cuplaj rezistiv pe baza lui T2 care îsi micsorează conductia, pe rezistenta comuna RE apare o micsorare a caderii de tensiune, determinând o conductie însa mai puternica a lui T1, ducând într-un timp extrem de scurt la situatia: T1 saturat, T2 blocat (a doua stare stabila).

Starea dureaza pâna când semnalul exterior scade sub o anumita valoare fata de valoarea de deschidere a tranzistorului T1. În acest caz T1 îsi micsoreaza conductia, determinând aparitia starii initiale (T1 blocat, T2 saturat).

Datorita specificului sau de functionare circuitul basculant bistabil Schmitt poate avea urmatoarele utilizari:

-    Formator de impulsuri pentru un semnal e intrare alcătuit dint-o succesiune

de impulsuri de polaritati diferite; circuitul basculeaza ori de câte ori se schimba polaritatea impulsurilor de intrare;

-    Discriminator de amplitudine a impulsurilor; circuitul basculeaza, deci da semnalul de iesire ori de intrare (de câte ori semnalul de intrare sau impulsurile de intrare depăsesc tensiunea de prag);

-    Memorator de impulsuri pentru un semnal de intrare alcatuit dintr-o

succesiune de impulsuri de polarităti diferite; circuitul basculează ori de câte ori se schimbă polaritatea impulsurilor de intrare.

Exemplu de circuit astabil.

Forma de unda simpla a CA

  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          



Folie transparenta 1

Redresorul

Text Box: Prin redresor se întelege un circuit electronic capabil sa transforme energia electrica de curent alternativ în energie electrica de curent continuu.


           


Clasificarea

 redresoarelor

 

 


 


Folie transparenta 2

 

Stabilizatoare

 

Text Box: Stabilizatoarele sunt circuite electronice care se conecteaza între sursa de alimentare nestabilizata si consumator, având rolul de a mentine constanta tensiunea sau curentul consumatorului, în raport cu variatiile tensiunii sursei, ale rezistentei sarcinii, ale temperaturii ambiante si a altor factori perturbatori.


                         

                           

Clasificarea

stabilizatoarelor

Folie transparenta 3

Amplificatoare opetationale

Circuit de derivare cu AO

Forma de unda

 Daca C=1uF ( C e de 10 ori mai mare)

Daca C=0.001uF ( C e de 10 ori mai mica)

Circuit de integrare cu AO

Am crescut R2 de la 1k la 10 k

Forme de unda

Modific V1=-3V si V2=+5v

Forme de unda

Observatii

Folie transparenta 4

Circuite Basculante Bistabile


Folie transparenta 5

DETECTAREA DEFECTELOR ÎN PROGRAMELE DE SIMULARE

Programele de simulare pe calculator a functionarii circuitelor electronice ofera mesaje de eroare si atentionare în cazul în care în scheme sunt greseli. Acest aspect usureaza foarte mult munca de proiectare si simulare a circuitelor electronice mai ales ca dupa detectarea erorii prin dublu click pe respectiva problema sageata mouse-ului se pozitioneaza automat în punctul din schema ce trebuie corectat.

Cele mai frecvent întalnite erori sunt:

Ř      Pin (componenta electronica) neconectat

Ř      Lipsa semn de masa (AGND)

Ř      Lipsa valori surse de alimentare, generatoare de semnal, alte componente

Ř      Markeri plasati incorect

Ř      Lipsa valori pentru trasarea formelor de unda (Analysis-Setup-Transient-Print Step..-Final Time)

Eroare când un pin este în aer

Lipsa semn de masa

Erorare când schema nu este alimentata cum trebuie

Eroarea când nu sunt date valori generatorului de impulsuri

Eroarea când marcari nu sunt amplasati corespunzator

Lipsa valori pentru trasarea formelor de unda (Analysis-Setup-Transient-Print Step..-Final Time)

Alte erori


4. SOLUŢII sI SFATURI METODOLOGICE

 

ACTIVITATEA 1

 

 

 

Text Box: EXERCIŢIUL nr.1

Prin acest exercitiu elevii sunt solicitati sa cunoasca tipurile de diode redresoare, modul de conectare a lor în punte, efectul introdus de condensatorul de filtrare.

Dupa rezolvarea exercitiilor, elevii vor consulta manualul pentru verificarea corectitudinii.

Daca elevii nu se descurca singuri, vor primi ajutorul profesorului.

Redresorul în punte fara condensator de filtrare (circuit electronic, forma de unda)


Redresorul în punte cu condensator de filtrare (circuit electronic, forma de unda)

 



ACTIVITATEA 2

Text Box: EXERCIŢIUL nr.2

Elevii sunt solicitati sa lucreze în perechi sau individual cu consultarea colegului de banca la completarea finala a raspunsului. La sfârsit timpului acordat, profesorul va cere raspunsul elevilor prin chestionarea orala sau completând pe tabla raspunsurile corecte. Elevii în final îsi vor corecta raspunsurile dupa tabla.

Evaluarea orala permite profesorului sa determine abilitatile de comunicare ale elevilor.

  1. Dioda semiconductoare este în esenta  o jonctiune  p-n care conduce curentul electric atunci când este polarizata direct si care este blocata atunci când este polarizata invers.
  2. Când dioda este polarizata direct, se aplica borna + a sursei exterioare pe zona p si borna - pe zona n.
  3. La redresorul monofazat monoalternata cu o dioda  se va redresa doar una din cele doua alternante ale tensiunii sinusoidale de la intrare.
  4. Tensiunea inversa la care dioda conduce se numeste tensiune inversa de strapungere.
  5. Efectul de strapungere al jonctiunii p-n polarizata invers este folosit în special în cazul diodei Zener care este în asa fel construita încât prin ea sa circule un curent invers de valoare semnificativa


 

ACTIVITATEA 3

 

 

Text Box: EXERCIŢIUL nr.3

 

           

 

La sfârsitul fiecarui modul este un glosar cu termeni, în care elevii gasesc explicati termenii de specialitate din exercitiu. Acesta poate fi completat de elevi cu alti termeni si atasati portofoliului acestora. Este indicat ca termenii sa fie asezati în ordine alfabetica.

Profesorul va încuraja acest lucru, care este util ca strategie pe termen lung.

Scrieti în dreptul fiecarui termen semnificatia acestuia:

Jonctiune p-n care permite trecerea curentului electric atunci când este polarizatâ direct si este blocata când este polarizata invers

 


Dioda

Dispozitiv electronic format din 3 regiuni pnp si respectiv 2 jonctiuni p-n

 


Tranzistorul

Amplificator Operational

 


AO

Fenomenul apare în cazul polarizarii inverse a diodei.

 


Strapungere

Circuit Basculant Astabil

 


CBA


ACTIVITATEA 4

        

Text Box: EXERCIŢIUL nr.4

Prin acest exercitiu se verifica cunostintele elevilor, folosind o metoda mai usoara, printr-o evaluare eficienta a exercitiului:

         Raspunsurile corecte vor fi afisate si pe tabla:

a)     A

b)    A

c)     A

d)     A

e)     A


ACTIVITATEA 5

Text Box: EXERCIŢIUL nr.5

Este un exercitiu care solicita rabdare si cunostinte de complexitate medie, care îsi propune sa antreneze toti elevii, inclusiv pe cei timizi. Permite elevului sa-si autoevalueze cunostintele. Se pot organiza si grupe de câte 2 elevi care sa-si corecteze lucrarile reciproc. Raspunsurile vor fi afisate de profesor pe tabla sau pe folie.

            Un exercitiu care face apel la inventivitatea elevilor. El poate fi rezolvat individual de elevi, pe grupe sub forma de concurs sau împreuna cu profesorul la tabla. Rezolvarea poate fi facuta si pe calculator.     

          Folosindu-va de cunostintele dobândite, încercati sa rezolvati urmatorul: ARITMOGRIF

Lista termenilor specifici:

CLC

CLC

TABEL

TABEL

CONECTARE

CONECTARE

TACT

TACT

BISTABIL

BISTABIL

CODIFICATOR

CODIFICATOR

STARE

STARE

BASCULANT

BASCULANT

CTL

CTL

NIVEL

NIVEL

A

B

I

S

T

A

B

I

L

O

P

E

R

A

T

I

O

N

A

L

A

S

T

A

B

I

L

B

A

S

C

U

L

A

N

T

P

U

L

S

A

T

O

R

I

E

P

O

T

E

N

T

I

A

L

R

E

Z

I

S

T

E

N

T

A

S

T

R

A

P

U

N

G

E

R

E

I

N

V

E

R

S

O

R

Z

E

N

E

R

B

 

Solutia este: TRANSISTOR

 
 

 


 

 

 

 

ACTIVITATEA 6

 

 

 

Text Box: 6. LUCRARE DE LABORATOR
AMPLIFICATOARE OPERAŢIONALE

 

 

 

 

 


Realizarea lucrarii de laborator presupune lucrul în echipe a 4-5 elevi. Membrii grupului organizeaza si executa împreuna sarcinile de lucru cuprinse în fisa de lucru. Fiecare membru trebuie sa primeasca o sarcina de lucru si sa-si asume responsabilitatea rezultatelor echipei.

Profesorul observa si analizeaza nivelul de cooperare, atmosfera creata în timpul lucrului în echipa. Elevii pot dovedi practic ca sunt capabili sa realizeze schema si sa o analizeze. Elevii trebuie sa cunoasca normele de protectia muncii corespunzatoare laboratorului de electronica digitala.

Fisa de lucru în laborator, fisa de observatii si concluzii pot fi utilizate ca mijloace de evaluare prin care elevul poate sa demonstreze ca este capabil sa completeze documente simple.

         Fisa de observatii si concluzii este completata individual de fiecare elev.

 

Tema: AMPLIFICATOARE OPERAŢIONALE

1. Obiectivele lucrarii:

  1. Elevul sa poata lucra practic cu circuite integrate, obisnuindu-se cu configuratiile, simbolurile, modul de conectare, marimile tensiunilor de alimentare, intrare si iesire specificate.
  2. Se studiaza caracteristicile si modul de lucru pentru AO

2. Cunostinte teoretice necesare:

Amplificatoarele operationale au o foarte larga utilizare( Fisa conspect 2, 3) .

Amplificatorul Operational

Amplificatorul Operational este, de fapt, un amplificator de curent continuu cu performante foate înalte: castig, banda de trecere si impendata de intrare cât mai mari posibil (astfel încât, de exmplu, castigul sa poata fi considerat ) si decalaj de tensiune raportata la intrare, deriva si impedanta de iesire cât mai mici posibil.

Se va urmari cu multa atentie, data fiind sensibilitatea circuitelor integrate la supratensiuni, sa se verifice corectitudinea montajelor (în special a polaritatilor) si sa nu se depaseasca tensiunile indicate.

Procedura experimentala de lucru si inregistarea datelor obtinute

 Analiza functionarea unui circuit sumator cu AO de tipul AD 704 utilizând programul DE SIMULARE

 

Formele de unda

 

 

Schema amplificatorului operational inversor. Simulati functionarea ei în programul DE SIMULARE.

Forme de unda

 

Schema amplificatorului operational neinversor. Simulati functionarea ei în programul DE SIMULARE.

Forma de unda


6.6.4 Prelucrarea si interpretarea datelor experimentale obtinute din executia schemelor pe platformele experimentale Dl 3155 E 10R si Dl 3155 M18

 

         Se compara formele de unda simulate în PROGRAMUL DE SIMULARE, cu cele obtinute pe osciloscop. Se interpreteaza rezultatele obtinute pe baza teoriei predate la AO

 

 


Breviar de calcul pentru proiect

Schema electrică a unui stabilizator cu reactie, de tip serie cu rezistenta R

conectata la intare

Valori componente: V1 23.5,D1:D4 - 1N4148,C1- 100nF,R1- 15 k,R2-5.6k,R3-22k,R4-10k,R5-1k,Dz-3.3V,T1,T2-2N2222.

Se aplica la intrarea redresorului o tensiune din secundarul unui transformator de valoare 23,5. Prin calcul, rezulta ca tensiunea medie la iesirea redresorului cu filtru, notata cu  este:

Calculez rezistenta echivalenta a stabilizatorului împartind tensiunea medie continua de la iesirea filtrului la curentul consumat de sarcina filtrului (adica de stabilizator). Umediu= U0=15V.

Tensiunea la iesirea stabilizatorului Vout se calculeaza cu formula

În care tensiunea din baza tranzistorului Q2 este:

.

Se obtine:

Rezulta cu aproximatie Vout= 12.5V

Curentul consumat de stabilizator este suma dintre curentii din rezistorul R1 si cel din colectorul tranzistorului Q1. Curentul de colector al transistorului este aproximativ egal cu cel de emitor, care la rândul lui este o suma a curentilor: IR5, I(R3,R4), I(R2,D6)

  Se obtine:

Tensiunea din baza tranzistorului Q1 va fi:

Se obtine pentru curentul consumat de stabilizator:

Notam cu Rf rezistenta echivalenta a stabilizatorului, cu U0 tensiunea medie continua de la iesirea filtrului si cu IStab curentul consumat de stabilizator care are o valoare aproximativa de 14,7 mA. Determinam Rf rezistenta echivalenta a stabilizatorului astfel:

Determinam valoarea necesara pentru capacitatea condensatorului de filtrare din conditia ca, constanta de timp a filtrului sa fie de cel putin zece ori mai mare decât perioada semnalului aplicat la intrarea în redresor:

CERINŢELE PROIECTULUI

Ř      Sa se documenteze în legatura cu tipuri de surse de alimentare uzuale

Ř      Sa propuna o schema bloc de sursa de alimentare

Ř      Sa analizeze functionarea diodei redresoare

Ř      Sa propuna scheme simple de redresoare

Ř      Sa aleaga cea mai buna varianta de filtrare a tensiunii redresate

Ř      Sa propuna tipuri de stabilizatoare

Ř      Sa realizeze calculele pentru una din schemele redresare cu filtrarea si stabilizarea tensiunii redresate

COLEGIUL TEHNIC DE COMUNICAŢII

NICOLAE VASILESCU-KARPEN

BACĂU

LUCRARE DE SPECIALITATE PENTRU

EXAMENUL DE CERTIFICARE A

COMPETENŢELOR PROFESIONALE

ÎNDRUMĂTOR,                                                      CANDIDAT,

Prof. VIRGIL POPA                          PANTELIMON RĂZVAN-FLORIN

                                                     MAI 2006

SURSE DE ALIMENTARE

REFERAT

de evaluare a proiectului

Unitatea de învatamânt Colegiul Tehnic de Comunicatii N. Vasilescu-Karpen Bacau

Meseria / Specialitatea: Tehnician operator tehnica de calcul

Îndrumator proiect: Prof. ing. Popa Virgil

     Având în vedere metodologia de organizare si desfasurare a examenului de certificare a competentelor profesionale si analizând activitatea desfasurata de elevul PANTELIMON RĂZVAN-FLORIN clasa a XII-a E, în urma evaluarii proiectului cu tema: SURSE DE ALIMENTARE, si în baza urmatoarelor criterii de apreciere :

  1. Estetica lucrarii  ....................FB
  2. Identificarea surselor de informatie adecvate  ....... FB
  3. Acoperirea, ordonarea si valorificarea informatiei  ......FB
  4. Acoperirea elementelor majore de continut  ........FB
  5. Prezentarea informatiilor, respectând cerintele tehnologice de exploatare si caracteristicile tehnice ale echipamentului  ........FB
  6. Contributia proprie  ................... FB
  7. Originalitatea lucrarii  .................  FB
  8. Abilitatea de relationare si comunicare  .........  .FB
  9. Constiinciozitate si responsabilitate   ...........FB
  10. Interesul în rezolvarea sarcinii  .............  FB

Propun comisiei de examinare ADMIS

                                                

                                                               Îndrumator proiect

                                                           Prof. ing. VIRGIL POPA

Cuprins

1.    Memoriu justificativ

2.    Norme de protectie a muncii

3.    Generalitati

4.    Clasificarea redresoarelor

5.    Filtre de netezire

6.    Circuite stabilizatoare

7.    Anexe

8.    Bibliografie

1. Memoriu justificativ

 

stiinta este un ansamblu de cunostinte abstracte si generale fixate într-un sistem coerent, obtinut cu ajutorul unor metode adecvate si având menirea de explica, prevedea si controla un domeniu determinant al realitatii obiective.

Descoperirea si studierea legilor si teoremelor electromagnetismului cu un secol si jumatate în urma au deschis o era noua a civilizatiei omenesti

Mecanizarea proceselor de productie a constituit o etapa esentiala în dezvoltarea tehnica a proceselor de respective si a condus la uriase cresteri ale productivitatii muncii. Datorita mecanizarii, s-a redus considerabil efortul  fizic depus de om în cazul proceselor de productie, întrucât masinile motoare asigura transformarea diferitelor forme de energie din natura în alte forme de  energie direct utilizabile pentru actionarea masinilor unelte care executa operatiile de prelucrare a materialelor prime si a semifabricatelor.

Dupa etapa mecanizarii, omul îndeplineste în principal functia de conducere a proceselor tehnologice de productie. Operatiile de conducere nu necesita decât un efort fizic redus, dar necesita un efort intelectual important. Pe de alta parte unele procese tehnice se desfasoara rapid, încât viteza de reactie a unui operator uman este insuficienta pentru a transmite o comanda necesara în timp util.

Se constata astfel ca la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de productie devine necesar ca o parte din functiile de conducere sa fie transferate unor echipamente si aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente si aparate de automatizare. Omul ramâne însa cu supravegherea generala a functionarii instalatiilor automatizate si cu adoptarea deciziilor si solutiilor de perfectionare si optimizare.

Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste asigurarea tuturor conditiilor de desfasurare a acestora fara interventia nemijlocita a operatorului uman. Aceasta etapa presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile sa asigure evolutia proceselor într-un sens prestabilit, asigurându-se productia de bunuri materiale la parametri doriti.

Etapa automatizarii presupune existenta proceselor de productie astfel concepute încât sa permita implementarea lor mijloacelor de automatizare, capabile sa intervina într-un sens dorit asupra proceselor asigurând conditiile de evolutie a acestora în deplina concordanta cu cerintele optime.

Lucrarea de fata realizata la sfârsitul perioadei de perfectionare profesionala în cadrul liceului, consider ca se încadreaza în contextul celor exprimate mai sus. Doresc sa fac dovada gradului de pregatire în meseria de ,,tehnician electronist'', cunostinte dobândite în cadrul disciplinelor de învatamânt.

În acest fel am corelat cunostintele teoretice si practice dobândite în timpul scolii cu cele întâlnite în documentatia tehnica de specialitate parcursa în perioada de elaborare a lucrarii de diploma.

Consider ca tema aleasa în vederea obtinerii diplomei de atestare în specialitatea de tehnician operator tehnica de calcul dovedeste capacitatea mea de a sistematiza si sintetiza cunostintele, de a rezolva problemele teoretice dar si practice folosind procese tehnologice din specializarea mea.


2. Norme de protectie a muncii

            Protectia muncii este o problema de stat, urmarind îmbunatatirea continua a conditiilor de munca si înlaturarea cauzelor care pun în pericol viata si sanatatea oamenilor muncii în procesul de productie. Protectia muncii are un rol însemnat în organizarea productiei, cresterea productivitatii muncii si întarirea disciplinei în productie.

            Organizarea protectiei muncii este reglementata prin acte normative, între care: Legea nr. 5/ 1965, Decretul 971/ 1965, HCM 304/ 1975, Normele departamentale de protectia a muncii în telecomunicatii, cu Ordinul MTTc 1809/ 1979.

            S-au stabilit o serie de îndatoriri generale, între care:

            - totii oamenii muncii trebuie sa-si însuseasca normele de protectie a muncii si sa le aplice cu strictete;

            - trebuie sa semnaleze toate defectele instalatiilor sau aparitia de situatii periculoase;

            - sa asigure buna functionare a instalatiilor, uneltelor si încaperilor la care lucreaza;

            - sa foloseasca în timpul lucrului echipamentul de protectie prevazut în normativ, precum si echipamentul de lucru;

            - sa cunoasca masurile de prim ajutor ce trebuie luate în caz de accidentari sau îmbolnaviri profesionale;

            - sa respecte disciplina la locul de munca, evitând orice actiune ar duce la accidentari sau pericole;

            - conducerile întreprinderilor trebuie sa asigure aplicarea masurilor de protectie a muncii pentru toti angajatii lor, inclusiv pentru studenti, elevi si ucenicii aflati în practica de productie;

            - conducerile întreprinderilor stabilesc instructiuni proprii de protectie a muncii, extrase din normele departamentale si completate cu masuri suplimentare de protectie, corespunzând specificului locului de munca.

            Astfel, pentru lucrul în centrele autonome, statiile de frecventa atelierele de reparatii si altele cu specific apropiat, se stabilesc între altele:

- interzicerea depozitarii diferitelor aparate si materiale pe culoarele de trecere sau între echipamente;

            - verificarea periodica a punerii la pamânt a echipamentelor si protectia contra supratensiunilor si supracurentilor (protectoare si bobine termice);

            - nu se admit în electroalimentarea echipamentelor improvizatii sau fire înnadite, dezizolate etc.

            - spalarea pieselor si contactelor se face numai cu alcool, pastrat în bidoane mici din tabla;

            - ciocanele de lipit se vor tine în timpul lucrului în cosuri metalice de protectie;

            - se vor folosi numai sigurante fuzibile calibrate;

            - documentatiile tehnice si alte acte se vor pastra în dulapuri metalice;

            - stingerea începuturilor de incendii se va face numai cu stingatoare cu dioxid de carbon (CO2), fiind interzise cele cu spuma chimica, apa sau nisip;

            - se vor verifica periodic toate punctele de conexiune (îmbinari, borne) pentru asigurarea contactelor stabile la instalatiilor de electroalimentare;

            - toate interventiile la electroalimentare vor fi facute numai de personal calificat si autorizat si numai dupa scoaterea de sub tensiune;

            - se interzice folosirea focului deschis sau a corpurilor incandescente în salile de acumulatoare;

            -  salile de acumulatoare vor fi prevazute cu ventilatie eficienta;

            - toate uneltele de lucru trebuie sa fie în buna stare, fara improvizatii sau uzura puternica;

            - prezenta tensiunii electrice se va verifica numai cu becul cu neon sau instrumente de masura.

Trebuie respectate strict si normele de circulatie pe drumurile publice, atât la sosirea si plecarea de la serviciu, cât si cu ocazia deplasarilor în timpul orelor de serviciu.

Oamenii muncii din telecomunicatii trebuie sa aplice de asemenea Normele de Prevenirea si Stingerea Incendiilor, din care se mentioneaza:

-  formarea de grupe de interventie si grupe de salvare si evacuare;

- pastrarea cu deosebita atentie si numai în locurile permise a materialelor inflamabile;

-  interzicerea fumatului în afara locului special marcate;

- cunoasterea mânuirii si specificului stingatoarelor de incendii si a celorlalte mijloace de stingere;

- verificarea periodica a instalatiilor electrice, evitarea improvizatiilor si sigurantelor necalibrate;

- evitarea lucrului cu flacara deschisa fara supravegherea atenta si numai în locurile admise.


SURSE DE ALIMENTARE

3.GENERALITĂŢI

Pentru alimentarea aparaturii electronice sunt necesare surse de energie de curent continuu. Aceste surse pot fi surse chimice (baterii galvanice, acumulatoare) sau redresoare.

Prin redresor se întelege un circuit electronic capabil să transforme energia electrică de curent alternativ în energie electrică de curent continuu.

Schema bloc a unui redresor contine urmatoarele elemente (pornind de la sursa de energie alternativă-de obicei reteaua electrică):

§         transformatorul de retea, cu ajutorul caruia se obtine în secundar valoarea tensiunii alternative ce trebuie redresată ;

§         elementul redresor, cu proprietăti de conductie unilaterală, la iesirea caruia se obtine o tensiune (de un singur sens) pulsatorie;

§         filtrul de netezire, cu rolul de a micsora pulsatiile tensiunii redresate, redând o tensiune de formă cât mai apropiată de cea continuă ;

§         rezistenta de sarcină, pe care se obtine tensiunea continuă.

În anumite cazuri, această schemă bloc poate fi completata cu un etaj suplimentar de stabilizare si de reglare a tensiunii continue obtinute. Sunt, de asemenea, cazuri în care unele elemente ale schemei pot lipsi: de exemplu, poate lipsi transformatorul de retea sau, în cazul unor instalatii industriale care functioneaza cu tensiune pulsatorie, poate lipsi filtrul de netezire.

 

                         

               

                   a                    b                    c                   d                    e

Schema bloc a unui redresor

   a-sursa de curent alternativ; b-transformatorul ;c-elementul redresor ; d-filtrul ;e-sarcina pe care se obtine tensiunea continua.

             

4.CLASIFICAREA REDRESOARELOR

    

         

Redresoarele se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

·        dupa tipul tensiunii alternative redresate (numarul de faze):

Ř           redresoare mofazate;

Ř           redresoare polifazate;

·        dupa numarul de alternante ale curentului alternativ pe care îl redreseaza:

Ř           redresoare monoalternanta;

Ř           redresoare bialternanta;

·        dupa posibilitatea controlului asupra tensiunii redresate:

Ř           redresoare necomandate;

Ř           redresoare comandate;

·        dupa natura sarcinii:

Ř           redresoare cu sarcina rezistiva (R) ;

Ř           redresoare cu sarcina inductiva (RL) ;

Ř           redresoare cu sarcina capacitiva (RC).

Tipuri de redresoare

1.Redresoare monofazate

Aceste redresoare se folosesc pentru puteri medii (sute de wati). Ele pot fi atât monoalternanta, cât si bialternanta.                                                 

Redresorul monofazat monoalternantă                                                                            

Schema electrică

Forma de undă

                    

     Functionarea are loc astfel: la aplicarea unei tensiuni alternative în primar, ia nastere în secundar tot o tensiune alternativa, ce se aplica pe anodul diodei, dioda conduce, în circuit apare un curent proportional cu tensiunea aplicata, deci având aceasi forma cu ea. Pe durata alternantelor negative, dioda este blocata si curentul prin circuit este nul. Curentul prin sarcina circula deci într-un singur sens, sub forma unor alternante (curent pulsatoriu).

Tensiunea la bornele sarcinii are expresia matematica:

       în intervalele care conduce;

       în intervalele în care dioda este blocata.

Valoarea componentei continue la bornele sarcinii este:

     

 

Valoarea maxima a componentei alternative sinusoidale:

      

Pentru a aprecia cât de apropiata este forma tensiunii redresate de aceea a unei tensiuni continue, se introduce un coeficient numit factor de ondulatie, care este definit astfel:

   

Un alt criteriu de apreciere a redresorului îl constituie randamentul sau, definit ca raportul dintre puterea utila de c.c. furnizata în sarcina si puterea consumata:

   

În acest caz valoarea puterii utile va fi:   

 

iar puterea absorbita de la retea, în timpul alternantei pozitive în care dioda functioneaza, va fi:

       

Tensiunea inversa maxima este:   Uinv max=Uim

    

 

Redresorul monofazat dubla alternanta cu

transformator cu priză mediana

                                                                                                                                                                            

 

Se observa ca schema contine doua redresoare monoalternanta, formate din:

                                     

SCHEMA ELECTRICĂ