B196.pdf

ÈESKÉ RADIOKOMUNIKACE a. s.

ROÈNÍK I/1996. ÈÍSLO 1

Radiokomunikace jsou spe-

cifickou èástí telekomuni-

kací, charakterizovanou bez-

drátovým pøenosem signálu

prostorem. Tento zpùsob pøe-

nosu umoòuje poskytovat po-

hotové telekomunikaèní sluby

z kteréhokoli místa. Radioko-

munikaèní sluby se vyznaèují

velkou flexibilitou a rychlostí

budování nových spojení. Jsou

jedním z nejperspektivnìjích a

nejrychleji se rozvíjejících obo-

rù telekomunikací.

Privatizace v oblasti televizního a

rozhlasového vysílání byla charakteri-

zována udìlením licencí pro nové

provozovatele tìchto slueb. Díky po-

stoji pracovníkù Èeských radiokomu-

nikací a. s. bylo mono v rekordnì

krátké dobì zahájit v pásmu VKV ce-

loploné vysílání a distribuci signálù

Radia Alfa a Frekvence 1, v pásmu

støedních vln rozhlasové stanice Svo-

bodná Evropa a v televizním pøenosu

zajistit celoploné vysílání nezávislé

televizní spoleènosti NOVA. V sou-

èasné dobì postupnì probíhají práce

na pokrytí co nejvìtího území signá-

lem programového okruhu ÈT2 a na

roziøování ètvrtého televizního pro-

gramového okruhu - Premiéra TV.

Na základì licencí Rady Èeské re-

publiky pro rozhlasové a televizní vy-

sílání nastal i nebývalý rozmach lo-

kálních a regionálních rozhlasových

stanic v pásmu VKV - vysílání vìtiny

tìchto soukromých rozhlasových sta-

nic zajiuje svými technickými pro-

støedky a. s. Èeské radiokomunikace.

V TOMTO SEITÌ

Èeské radiokomunikace...................1

ELEKTRONIKA I ZA KOLOU

Minimum základních vìdomostí ..... 3

Velièiny a jednotky ....................... 3

Pasívní souèástky, zdroje ........... 4

Metody øeení jednoduchých

obvodù ......................................... 5

Grafické øeení obvodù ............... 7

Elektronické souèástky .................... 7

Normalizované øady .................... 7

Polovodièové souèástky .............. 9

Nejpouívanìjí IO .................... 12

Zdroje ............................................. 17

Transformátory .......................... 17

Usmìròovaèe ............................ 18

Filtraèní kondenzátor ................. 19

Stabilizátory napìtí a proudu .... 20

Filtry ............................................... 23

Propustì a zádre ...................... 23

Zesilovaèe ...................................... 26

Generátory ..................................... 31

Oscilátory RC a LC .................. 31

Generátory neharmonických

prùbìhù ............................... 32

Generátory funkcí ...................... 32

Pøíloha - zajímavá zapojení,

52 zajímavých a praktických obvodù

.......................................... str. 33 - 40

(Z publikace Èeských radiokomunikací a.s.)

Èinnost Èeských radiokomunikací

se kadodennì dotýká pravdìpodob-

nì kadého z nás, proto se dnes se-

známíme s náplní èinnosti této akcio-

vé spoleènosti. Spoleènost poskytuje

tyto sluby:

celoploné, regionální i lokální í-

øení televizních signálù na území Èes-

ké republiky (pro dritele pøísluných

oprávnìní),

celoploné, regionální i lokální í-

øení rozhlasových signálù na území

Èeské republiky

(pro dritele pøíslu-

ných oprávnìní),

íøení rozhlasových signálù pro za-

hranièní vysílání rozhlasových spo-

leèností,

íøení doplòkových informací

v systému Radio Data System (RDS)

vysílaèi v pásmu FM-VKV a dopravní-

ho rozhlasu,

íøení informací v systému tele-

text,

mezinárodní i vnitrostátní pøenosy

rozhlasových a televizních signálù

pevnými i pohyblivými radioreléovými

mikrovlnnými spoji,

mezinárodní i vnitrostátní digitální

i analogový pøenos datových informa-

cí, telefonních kanálù a jiných signálù

radioreléovými mikrovlnnými spoji,

zabezpeèení satelitních slueb pro

pevné i pohyblivé sluby k pøenosu te-

levizních, rozhlasových i jiných signá-

lù a telefonních kanálù,

výkon funkce signatáøe Provoz-

ních dohod mezinárodních organizací

INTELSAT a EUTELSAT,

zapojení v systémech EUTELSAT,

INTELSAT a INTERSPUTNIK,

stavebnì-montání a speciální vý-

robní èinnosti v oboru radiokomunika-

cí.

Akciová spoleènost Èeské radio-

komunikace (ÈR) je rozdìlena na zá-

kladní organizaèní èlánky, oblastní

závody:

ÈR - generální øeditelství, U nákla-

dového nádraí 4, 130 00 Praha 3,

tel. 02/67005111,

ÈR - oblast Praha, Mahlerovy sady

1, 130 00 Praha 3, tel. 278151-9,

ÈR - oblast støední Èechy, Èeský

Brod-Liblice, Èeský Brod 5, tel. 0203/

/2024,

ÈR - oblast jiní Èechy, Praská

139, 370 04 È. Budìjovice, tel. 038/

7706911,

ÈR - oblast západní Èechy, Purky-

òova 13, 303 64 Plzeò, tel. 019/7237123,

ÈR - oblast severní Èechy, aldo-

va 3, 400 01 Ústí nad Labem, tel.

047/66117,

ÈR - oblast východní Èechy, Lito-

myl-Pohodlí, 570 01 Litomyl, tel.

0464/93201,

ÈR - oblast jiní Morava, Barvièo-

va 17, 660 03 Brno, tel. 05/7141111,

ÈR - oblast severní Morava, Os-

trava-Hoálkovice, 725 28 Ostrava,

tel. 069/6608111,

zvlátním závodem je ÈR - radio-

montáe, Jeseniova 40, 130 31 Pra-

ha 3, tel. 02/277341.

Oblasti aktivit ÈR a. s.

- Distribuce a íøení televizního signá-

lu : Èeské radiokomunikace a.s. pøebí-

rají televizní signál ze studií televiz-

ních spoleèností a pøenáejí jej sítí

radioreléových spojù (tzv. distribuèní

sítí) k televizním vysílaèùm, odkud je

vysílán ke koneèným pøíjemcùm. Kro-

mì provozu distribuèní sítì a vlast-

ních

KONSTRUKÈNÍ ELEKTRONIKA A RADIO

Vydavatel: AMARO spol. s r. o.

Prozatímní redakce: Zdenìk Hradiský, Ad-

rien Hofhans, Frantiek Michálek.

Redakce: Dládìná 4, 110 00 Praha 1,

tel.: 24 21 11 11 - l. 295, tel./fax: 24 21 03 79.

Roènì vychází 6 èísel. Cena výtisku 20 Kè.

Pololetní pøedplatné 60 Kè, celoroèní pøedplat-

né 120 Kè.

Roziøuje PNS, informace o pøedplatném

podá a objednávky pøijímá PNS, pota, doruèo-

vatel.

Objednávky a predplatné v Slovenskej repub-

like vybavuje MAGNET-PRESS Slovakia s. r.

o., P. O. BOX 169, 830 00 Bratislava, tel./fax

(07) 213 644 - predplatné, (07) 214 177 - adminis-

tratíva. Predplatné na rok 149,- SK.

Podávání novinových zásilek povoleno jak Èes-

kou potou - øeditelstvím OZ Praha (è.j. nov

6028/96 ze dne 1. 2. 1996), tak RPP Bratislava

- pota Bratislava 12 (èj. 82/93 z 23. 8. 1993).

Inzerci pøijímá redakce, Dládìná 4, 110 00

Praha 1, tel.: 24 21 11 11 - linka 295, tel./fax: 24

21 03 79.

Inzerci v SR vyøizuje MAGNET-PRESS Slova-

kia s. r. o., Teslova 12, 821 02 Bratislava, tel./

fax (07) 214 177.

Za pùvodnost a správnost pøíspìvkù odpovídá

autor. Nevyádané rukopisy nevracíme.

Èeské radiokomunikace byly

transformovány do podoby akciové

spoleènosti k 1. 1. 1994 z bývalého

státního podniku Správa radiokomu-

nikací Praha. Snahou veh pracovní-

kù akciové spoleènosti bylo a je vy-

tvoøit a zavést takové zmìny, které

umoní spoleènosti reagovat prunì

na poadavky trhu, zapojit se aktiv-

nì do konkurenèního prostøedí a

udret si dominantní postavení v ob-

lasti radio-komunikací.

vysílaèù je zajiován i pøenos TV sig-

nálù prostøednictvím pevné i pohybli-

vé mikrovlnné sítì z rùzných míst re-

publiky, co umoòuje spoleènostem

zajiovat pøímé televizní pøenosy a

pøenosy v rámci pøíspìvkových sítí a

to jak mezi jednotlivými studii, tak i

mezi studiem a jednotlivými reportá-

ními skupinami.

Èeské radiokomunikace a. s. dis-

ponují TV pøenosovými vozy a celou

kálou pøenosových prostøedkù v rùz-

ných kmitoètových pásmech, které

umoòují realizovat TV mobilní pøeno-

sy vèetnì pøenosù z pohyblivých do-

pravních prostøedkù (moto, vrtulník).

Televizní okruhy provozovatele ze

zákona, tj. Èeské televize, jsou dopl-

nìny moderní informaèní slubou - te-

letextem.

V oblasti vnitrostátního i meziná-

rodního pøenosu TV signálù zaujímají

Èeské radiokomunikace dominantní

podíl na èeském trhu. Toto postavení

je dáno jak historicky, tak i vyplývá

z technického i perzonálního zázemí i

z fyzikálnì kapacitních moností pøe-

nosových radioreléových tras. Sí vy-

sílaèù je umístìna na vech význam-

ných výkových kótách a pro dopokrytí

území Èeské republiky je doplnìna

druhotnou sítí - televizními pøevadìèi.

Nejblií cíle v oblasti pøenosu a

vysílání televizního signálu se kon-

centrují do tìchto oblastí:

- postupný pøechod na vysílání

dvouzvukového doprovodu,

- dopokrytí území signálem ÈT2,

- roziøování sítì vysílaèù progra-

mového okruhu PREMIERA TV,

- dopokrytí moravsko-slovenského

pomezí signálem Èeské televize.

Zvìtení poètu uivatelù slueb

Èeských radiokomunikací lze oèeká-

vat v souvislosti s pøidìlováním dal-

ích licencí pro regionální televizní

vysílání. (Tyto aktivity se vztahují pøe-

vánì na soukromý sektor.) Ve stadiu

pøíprav je také distribuce televizního

signálu k vysílaèùm pøes druice.

- Distribuce a íøení rozhlasových

signálù: Èeské radiokomunikace vyu-

ívají k zajitìní slueb celoploného,

regionálního i lokálního rozhlasového

vysílání vech dostupných kmitoèto-

vých pásem (tj. klasická pásma KV,

SV a DV a samozøejmì i pásmo velmi

krátkých vln 87,5 a 108 MHz). V pás-

mu VKV jsou íøeny doplòkové infor-

mace v systému RDS (Radio Data

System). RDS je pouíván i k íøení

signálù jednosmìrného selektivního

návìtí - sluby paging. Tato sluba

je zajiována pro spoleènost Radio-

kontakt Operátor a. s., v ní jsou Èes-

ké radiokomunikace jedním ze tøí ak-

cionáøù.

Kromì íøení signálù rozhlasovými

vysílaèi je zajiován i pøenos signálù

ze studií k vysílaèùm (distribuèní sí)

a pøenosy signálù mezi studii. Pro

pøenosy jsou pouívány jak mikrovln-

né radioreléové spoje, tak druicová

komunikace.

V oblasti provozu rozhlasových

slueb zaujímají Èeské radiokomuni-

kace výsadní postavení a jako vý-

hradní dodavatel zabezpeèují vysílání

jediného provozovatele ze zákona -

Èeského rozhlasu. V oblasti vysílání

soukromých rozhlasových stanic zau-

jímají Èeské radiokomunikace domi-

nantní podíl na trhu, nebo technické

monosti, perzonální zázemí a umís-

tìní vysílaèù na výhodných kótách

èiní z této akciové spoleènosti jediný

subjekt, který mùe zajistit celoploné

pokrytí území naí republiky rozhlaso-

vým signálem.

Nejblií cíle v oblasti pøenosu a

vysílání rozhlasového signálu se kon-

centrují zejména do dopokrytí území

signálem stanic v pásmu velmi krát-

kých vln.

Kvalita poskytovaných slueb je

kontrolována státním orgánem - Èes-

kým telekomunikaèním úøadem pøi

ministerstvu hospodáøství Èeské re-

publiky. Tento úøad má své poboèky

ve vech okresních mìstech. Pro èin-

nost v oboru televizního a rozhlasové-

ho vysílání pro vyèlenìny na území

Èeské republiky jednotlivá pracovitì

Èeského telekomunikaèního úøadu.

Pracovníci tìchto poboèek vyøizují i

individuální stínosti na ruení

pøíjmu rozhlasu a televize.

Zde je seznam poboèek Èeského

telekomunikaèního úøadu:

ÈTÚ, oblast Praha, Novodvorská 994,

142 21 Praha 4, tel. (02) 4762223

ÈTÚ, oblast støedoèeská, shodná ad-

resa, tel. (02) 4762899

ÈTÚ, oblast jihoèeská, Skuherského

45, 370 01 È. Budìjovice, tel. (038)

37404

ÈTÚ, oblast jihoèeská, Svìtlogorská

2768, 390 05 Tábor, tel. (0361) 64608

ÈTÚ, oblast západoèeská, Lábkova 5,

305 73 Plzeò, tel. (019) 286878

ÈTÚ, oblast západoèeská, Sedlecká

27, 360 10 Karlovy Vary, tel. (017)

3449001

ÈTÚ, oblast výchoèeská, Hradecká

1151, 502 53 Hradec Králové, tel.

(049) 5210305

ÈTú, oblast severoèeská, Velká Hra-

dební 48, 400 01Ústí nad Labem, tel.

(047) 5210572

ÈTÚ, oblast severomoravská, Slaví-

kova 1762, 708 00 Ostrava-Poruba,

tel. (069) 6910569

ÈTÚ, oblast severomoravská, Kos-

monautù 6a, 772 00 Olomouc, tel.

(068) 5226670

ÈTÚ, oblast jihomoravská, Roo-

seveltova 4, 601 49 Brno, tel. (05)

42212237

ÈTÚ, oblast jihomoravská, Tolstého

2, 586 01 Jihlava, tel. (066) 22236

Èeské radiokomunikace dále za-

bezpeèují pro a. s. Telecom vnitros-

tátní i mezinárodní pøenos telefonních

signálù na støední a dlouhé vzdále-

nosti. Nejvìtí rozvoj na tomto úseku

- na radioereléových spojích - bude

pøedstavovat digitalizace souèasné

sítì, která by mìla znamenat kvalita-

tivní skok v monostech pøenosu in-

formací. V souèasné dobì probíhá

rozvoj pøenosových prostøedkù s men-

í kapacitou podle aktuálních poa-

davkù zákazníkù. Èeské radiokomu-

nikace usilují i o získání licence na

poskytování slueb GSM (mobilní te-

lekomunikace v pásmu 900 MHz).

Z mobilního telefonu, který nosí zá-

kazník u sebe, lze pak uskuteènit

telefonní spojení z libovolného místa

témìø do celého svìta, nebo posky-

tovaná sluba je mezinárodnì stan-

dardizována.

Na obálkách (str. 2 a 3) tohoto èísla jsou

pøehlednì uvedeny potøebné údaje pro tele-

vizní diváky a rozhlasové posluchaèe o mo-

nostech pøíjmu televize a rozhlasu v daných

oblastech podle stavu ke konci minulého

roku - v dalích èíslech zveøejníme aktualizo-

vané informace z dalích oblastí Èeské re-

publiky.

Protoe bychom rádi uveøejnili i údaje o slo-

venských vysílaèích a programech, prosíme

nae slovenské ètenáøe, mají-li monost, aby

nám je zaslali, popø. sdìlili, na koho bychom

se mìli se ádostí obrátit.

Váení ètenáøi,

dostáváte do ruky èasopis KONSTRUKÈNÍ ELEKTRONIKA A RADI-

O, který se vám mùe zdát povìdomý. Snaí se navázat na nejlepí

tradice elektronických èasopisù u nás. Èasopis bude od è. 2/1996

vytváøet kompletní redakce èasopisu Amatérské radio, toto první

èíslo pøipravil kolektiv prozatímní redakce. Doufáme, e se vám

bude èasopis líbit a pøejeme vám mnoho zdaru v roce 1996.

Adresa redakce: KE ARADIO, Dládìná 4, 110 00 Praha 1,

tel. (02) 24 21 11 11, linka 295, tel./fax 24 21 03 79

V dalím èísle KONSTRUKÈNÍ ELEKTRONIKY A RADIA najdete návody

na stavbu zaøízení a pøístrojù z rùzných oblastí elektroniky a elektrotech-

niky (Pøání s elektronikou, Elektronika pro rybáøe, Elektrické motory

snadno a levnì .....)

ELEKTRONIKA I ZA KOLOU

Ing. Robert Láníèek

Technická literatura je nároèná na pøesnost a grafické zpracování a

je urèena pomìrnì úzkému okruhu ètenáøù. Proto je pravdìpodobnì

pro nakladatele ekonomicky nezajímavá a s výjimkou poèítaèové lite-

ratury se témìø nevydává.

Jediným dostupným zdrojem informací zùstávají odborné èasopisy

a proto bylo napsáno i toto èíslo, ve kterém jsem se pokusil struènì a

pøehlednì shrnout nejdùleitìjí poznatky z elektroniky. Vìtina pou-

itých vztahù je kompletnì odvozena tak, aby i matematicky ménì

zdatní ètenáøi mohli v pøípadì zájmu sledovat øeení pøíkladù zapoje-

ní.

Stejnosmìrný proud a Ohmùv

zákon

Pro vysvìtlení stejnosmìrného proudu

lze pouít podobnost (analogii) s tokem

vody. Je zajímavé, e Ohm pøi odvozování

závislosti mezi napìtím a proudem vyel

z pøedstavy toku tepla a navázal tak na

práci Jeana Baptisty Fouriera.

Minimum základních vìdo-

mostí

I elektrotechnika ji má svoji historii a

vìtina základních vztahù a objevù je víc

ne sto let stará. Pro ilustraci je uvedeno

nìkolik jmen:

Alessandro Volta (1745-1827) ... galva-

nický èlánek,

André Marie Ampére (1775-1836) ... silo-

vé úèinky proudu,

Georg Simon Ohm (1787-1854) ... vztah

mezi napìtím a proudem,

Michael Faraday (1791-1867) ... elektro-

magnetická indukce,

Joseph Henry (1797-1878) ... princip

transformátoru,

Charles August Coulomb (1736-1806) ...

elektrostatické pole,

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) ...

elektromagnetické vlny.

Na poèest tìchto vìdcù byly pojmeno-

vány nejpouívanìjí jednotky v elektro-

technice (tab. 1).

Velièiny a jednotky v elektrotechnice

Velièina je mìøitelná fyzikální vlast-

nost a jednotka je pevnì stanovená veli-

kost velièiny. Rozmìrem se rozumí vyjád-

øení jednotky pomocí sedmi základních

jednotek soustavy SI. Protoe vìtina ve-

lièin nabývá znaèného rozsahu velikostí

(hodnot), pouívají se i násobky a díly

jednotek napø.:

U = 160,2 V; U = 0,1602 kV;

U = 160 200 mV; U = 1,602 . 10 2 V.

Jednotlivé velièiny lze struènì charak-

terizovat:

Napìtí U je rozdíl dvou potenciálù V a

udává vlastnì, o kolik voltù je jeden bod

kladnìjí ne druhý bod: U = V 2 - V 1 . Po-

tenciál je napìtí vztaené vùèi spoleèné-

mu bodu, nejèastìji vùèi zemi. Napìtí je

pøíèinou proudu.

Proud I je tok elektrického náboje Q za

urèitý èas t mezi místy s rùzným potenciá-

lem: I = Q/t.

Odpor R vyjadøuje schopnost vodièe vést

elektrický proud: R = U/I . Nìkdy se uvá-

dí i pøevrácená hodnota odporu, takzvaná

vodivost ( G = 1/R ). Jednotkou vodivosti

je siemens.

Kapacita C je schopnost kondenzátoru

vázat elektrický náboj Q pøi daném napìtí

U : C = Q/U .

Indukènost L je schopnost cívky vytváøet

elektromagnetické pole: L = F /I (F je

indukèní tok). Nìkdy se indukènost defi-

nuje pomocí schopnosti cívky indukovat

napìtí pøi èasové zmìnì proudu

( u i = L D I/ D t , kde podíl D I/ D t je èasová

zmìna proudu).

Náboj Q je takzvané elektrické mnoství

a lze jej vyjádøit jako násobek elementár-

ního náboje elektronu ( Q e =1,6.10 -19 C).

Kmitoèet f (frekvence) udává, kolikrát se

zopakuje periodický prùbìh za jednotku

èasu. Pøevrácená hodnota kmitoètu se na-

zývá perioda ( T = 1 /f ), co je doba, za

kterou se zopakuje prùbìh signálu.

Obr. 1. Analogie elektrického proudu

s tokem vody

Ohmùv zákon je pøímá úmìra ( y = kx )

mezi napìtím a proudem, u ní je kon-

stantou úmìrnosti k vodivost vodièe:

I = GU, I = U/R, U = RI, R = U/I.

Tento základní zákon je moné znázornit i

graficky pomocí charakteristik.

Obr. 2. Grafické znázornìní Ohmova

zákona

Pro orientaci obvodových velièin na-

pìtí a proudu byl dohodnut smìr od klad-

ného místa k zápornému, neboli z vìtího

potenciálu k menímu. To je ve shodì

s analogií, nebo voda rovnì teèe s kop-

ce.

Tab. 1. Velièiny, jednotky a jejich pøedpony

VELIÈINA ZNAÈKA

JEDNOTKA ZNAÈKA

ROZMÌR JEDNOTKY

NAPÌTÍ

VOLT

m 2 kg s -3 A -1

PROUD

AMPÉR

ODPOR

OHM

m 2 kg s -3 A -2

KAPACITA C

FARAD

m -2 kg -1 s 4 A 2

INDUKÈNOST L

HENRY

m 2 kg s -2 A -2

NÁBOJ

COULOMB C

KMITOÈET f

HERTZ

s -1

10 -12

10 -9

10 -6

10 -3

10 3

10 6

10 9

10 12

Obr. 3. Orientace obvodových velièin

MGT

piko nano mikro mili

kilo

mega giga tera

Spojování rezistorù (odporù)

Rezistorem se rozumí souèástka a od-

porem velièina. Odpor je pøímo úmìrný

délce a nepøímo úmìrný prùøezu vodièe.

Lze si pøedstavit, e pøi sériovém spojení

rezistorù se délka vodièe prodlouí a od-

por se zvìtí. Pøi paralelním spojení se

zvìtí prùøez vodièe a odpor vodièe se

proto zmení. Vodivost vodièe se naopak

zvìtí.

Pøi sériovém spojení se sèítají odpory

( R = R 1 + R 2 ) a pøi paralelním vodivosti

( G = G 1 + G 2 ; 1 /R =1 /R 1 +1 /R 2 ).

vodu malý, pøiblinì kon-

stantní proud. Tento proud

je urèen velkým vnitøním

odporem zdroje a pøipoje-

ný spotøebiè svým pomìr-

nì malým odporem veli-

kost proudu témìø ne-

ovlivní. Svorkové napìtí

proudového zdroje se se

zvìtujícím se zatíením

zmenuje velmi rychle

k nule.

Kadý zdroj lze mode-

lovat náhradním zapoje-

ním, které se skládá z ide-

álního napìového zdroje v sérii s vnitø-

ním odporem zdroje. Nìkdy je vhodnìjí

pouít náhradní schéma, tvoøené zdrojem

Obr. 8. Nabíjení kondenzátoru

na základì druhého Kirchhoffova zákona,

který bude vysvìtlen v dalích kapitolách.

Elektrická energie a výkon

V èinném spotøebièi (odporu) se ener-

gie mìní v teplo. Pro výkon P platí vzta-

hy: P = UI a protoe I = U/R a U = RI,

bude rovnì P = U 2 /R a P = RI 2 . Pro ener-

gii W a teplo Q platí: W = Pt a Q = W . Vý-

kon se udává ve wattech, energie a teplo

v joulech nebo v kilowatthodinách.

V kondenzátorech a cívkách lze elek-

trickou energii akumulovat (uloit) pro-

støednictvím energie elektrostatického

pole ( W = 0,5 CU 2 ) nebo elektromagnetic-

kého pole ( W = 0,5 LI 2 ).

Obr. 4. Spojování rezistorù; a) sériovì,

b) paralelnì

Spojování kondenzátorù (kapacit)

Kondenzátor je souèástka, sloená

v podstatì ze vzájemnì izolovaných de-

sek, elektrod. Kapacita kondenzátoru je

pøímo úmìrná ploe tìchto elektrod a ne-

pøímo úmìrná jejich vzdálenosti.

Pøi paralelním spojení se plocha desek

zvìtí a kapacita je proto vìtí ( C = C 1 + C 2 ).

U sériového spojení se mnoství uloe-

ného náboje ( Q = CU ) nemìní, protoe

vnitøní spojené desky kondenzátorù mají

stejný náboj. Pro stejné mnoství náboje

je tedy zapotøebí vìtí plocha desek a ka-

pacita se proto zmení (1 /C = 1 /C 1 +1 /C 2 ).

proudu s paralelnì pøipojenou vnitøní vo-

divostí zdroje. Obì náhrady jsou rovnoce-

né. Napìové zapojení se volí napø. pøi

sériovém spojování zdrojù a proudové pøi

paralelním spojení zdrojù.

Obr. 6. Náhradní schéma zdroje

Z napìového náhradního schématu

lze odvodit rovnice, popisující proud a na-

pìtí na svorkách zdroje:

I = U i /R , R = R i + R z , U = IR z ,

U = U i R z /(R i + R z ).

Poslední vztah popisuje vlastnì dìliè na-

pìtí a dobøe vystihuje vliv spotøebièe R z a

vnitøního odporu R i zdroje na svorkové

napìtí U zdroje pøi zatíení zdroje prou-

dem do spotøebièe. Pøi zkratu zdroje

( R z = 0) je proud omezen pouze vnitøním

odporem R i zdroje. Tento proud I k =

= U i / R i je zároveò roven proudu zdroje

Pøechodné jevy v elektrických

obvodech

Vzájemná pøemìna energií probíhá

koneènou rychlostí a znalost pøechodných

jevù je dùleitá pro pochopení funkce

øady zapojení (obr. 8 a 9).

Po pøipojení kondenzátoru ke zdroji se

kondenzátor zaène nabíjet na napìtí zdro-

je. Zpoèátku se nabíjí rychle velkým

proudem a pak stále pomaleji, protoe po-

tenciály zdroje a kondenzátoru se vyrov-

návají. Pomocí vyí matematiky lze

odvodit vztahy pro exponenciální prùbìh

napìtí a proudu pøi nabíjení kondenzáto-

ru:

Obr. 5. Spojování kondenzátorù;

a) sériovì, b) paralelnì, c) analogie

kondenzátoru

Pøi sériovém spojení kondenzátorù a

paralelním spojení rezistorù získáme

vdy mení hodnotu ne je nejmení hod-

nota spojovaných prvkù. Naopak pøi para-

lelním spojení kondenzátorù a sériovém

spojení rezistorù získáme hodnotu vìtí

ne je nejvìtí hodnota spojovaných sou-

èástek.

Zdroj a náhradní schéma zdroje

Zdroj je aktivní souèástka, která do-

dává do obvodu elektrickou energii. Na

svých svorkách udruje napìtí a dodává

do obvodu náboj (proud). V elektronice se

nejvíce uplatòují zdroje malého stejno-

smìrného napìtí. U obvodu se stejno-

smìrným zdrojem proud nemìní smìr a

napìtí polaritu. U støídavých zdrojù se

obì velièiny velmi rychle mìní. Dùleitý

je i charakter zdroje. U tvrdých zdrojù

(napìových) se napìtí zmenuje velmi

málo i pøi velkém proudovém odbìru.

Mìkké (proudové) zdroje dodávají do ob-

v náhradním proudovém zapojení. Pøi od-

pojení spotøebièe proud neprotéká ( I = 0)

a svorkové napìtí zdroje je shodné s napì-

tím vnitøního ideálního napìového zdro-

je ( U = U i ). Vyneseme-li závislost svor-

kového napìtí zdroje na proudu do

spotøebièe ( U = f( I ) ) , získáme lineární

klesající závislost, která se nazývá zatìo-

vací charakteristika (pøímka) zdroje (obr.

7).

u C = U max (1-e - t/ t ), i C = I max e -t/ t ,

kde I max = U max /R a t = RC .

Za pouití vztahù ln e x = x a ln x -1 = -ln x

lze z rovnic vyjádøit èas

u C /U max = (1-e -t/ t ),

e -t/ t = 1 - u C /U max ,

-t/ t = ln ( ( U max - u C ) /U max ) ,

t =t ln ( U max / ( U max - u C ) ) ,

obdobnì lze pro proud odvodit vztah

t = t ln ( I max /i C ).

Malými písmeny se znaèí okamité

velikosti promìnných velièin. Napìtí

U max je rozdíl potenciálù kondenzátoru a

zdroje na zaèátku nabíjení. Proud I max je

maximální proud v okamiku pøipojení

zdroje. Èasová konstanta t je doba ( t = t),

za kterou se napìtí zvìtí na 63 % poèá-

teèní velikosti U max ( U max (1 - e -1 ) ) ,

nebo proud zmení na velikost I max e -1 .

Prùbìhy i vzorce popisující vybíjení

kondenzátoru ( u C = U max e -t/ t , i C = - I max e -t/ t )

jsou obdobné jako pøi nabíjení. Proud je

záporný, protoe se zmìnil jeho smìr. Pro

vybíjení kondenzátoru lze odvodit vztahy:

u C = U max e - t/ t , i C = - I max e - t/ t

t = t ln ( U max /u C ), t = t ln ( I max /i C ).

Obr. 7. Zatìovací pøímka zdroje

Pro klesající pøímku platí rovnice:

y = q - kx , kde y je svorkové napìtí U

zdroje , x je proud I a q je napìtí naprázd-

no U i . Smìrnice pøímky k = D y/ D x , která

má význam vnitøního odporu zdroje ( R i =

= D U/ D I ), se urèí známým zpùsobem.

Svorkové napìtí zdroje lze tedy popsat

rovnicí pøímky: U = U i - R i I . Po dosazení

za proud získáme pøedchozí vztah pro

napìtí zdroje. Rovnici je moné odvodit i

Støídavé velièiny

Nejèastìji se lze setkat

s napìtím nebo proudem sinu-

sového prùbìhu:

u = U max (sin w t + j )

(w = 2p f , f = 1 /T ).

Napìtí U max se nazývá ampli-

tuda a w je kruhový (úhlový)

kmitoèet v radiánech za se-

kundu. Pøi výpoètech èísel-

ných údajù sinu na kalkulaèce

je na to tøeba pamatovat a kal-

kulátor pøepnout na rad.

Kmitoèet (frekvence) f je

v hertzech a j je poèáteèní fá-

zový posuv. V literatuøe se se-

tkáváme i s oznaèením U -

(pièka-pièka), to oznaèuje

rozkmit napìtí a správnì by se

mìlo oznaèovat jako mezivr-

cholové napìtí, U mv .

Podíl komplexního napìtí a proudu

Z = U/I se nazývá impedance a udává se

v ohmech. Lze zapsat zvlá velikost a

zvlá úhel ( Z = Z / j , kde Z = U/I a

j = j 1 - j 2 ).

Obr. 9. Vybíjení kondenzátoru

Obr. 13. Vektorový charakter impedance

Pøi poèítání s impedancemi je nej-

vhodnìjí poèítat podle pravidel pro kom-

plexní èísla:

Z 1 ± Z 2 = (Re Z 1 ±Re Z 2 )+j(Im Z 1 ±Im Z 2 )...

Z 1 Z 2 = Z 1 . Z 2 / j 1 + j 2

Z 1 /Z 2 = Z 1 /Z 2 / j 1 - j 2

Vzájemné vztahy pro pøepoèet mezi

tvary komplexních èísel jsou jasné z ob-

rázku: Pol»Rec ...

Im Z = Z sin j a Re Z = Z cos j

a pro pøevod Rec»Pol ...

Z = Ö(Re Z 2 +Im Z 2 ) a j = arctg (Im Z/ Re Z ).

Vhodnìjí je vyuít k pøevodu mezi

pravoúhlými (Rec) a polárními souøadni-

cemi (Pol) kalkulaèku, protoe funkce ar-

custangens vrací úhly pouze od -90 do

+90°.

Obr. 10. Pøechodné dìje v cívce; a) pøipojení cívky ke

zdroji, b) odpojení cívky od zdroje

Kromì promìnného okam-

itého napìtí u se èasto uvádí

jetì mylené, tzv. efektivní

napìtí U ef (efektivní hodnota).

Je to taková velikost støídavé-

ho napìtí, která odpovídá veli-

kosti stejnosmìrného napìtí,

které by ve stejném spotøebièi

vyvinulo stejnou tepelnou

energii. Pro sinusový prùbìh

Pole uvnitø cívky je vyvoláno proudem

a u kondenzátoru napìtím. Pøi zmìnì sta-

vu obvodu se v cívce indukuje napìtí, kte-

ré se snaí udret pole cívky a tedy i

proud cívkou (obr. 10). Platí:

i L = I max (1 - e - t /t ),

u L = U max e -t/ t , t = L/R.

V elektronických obvodech se lze set-

kat i s lineárním nabíjením kondenzátoru.

Jestlie bude nabíjecí odpor R znaènì vel-

ký, bude proud do kondenzátoru témìø

konstantní ( i C = I ). Pak do kondenzátoru

pøitéká náboj Q rovnomìrnì a napìtí u C

na kondenzátoru se zvìtuje lineárnì:

u C = Q/C ( C = Q/u C );

Q = It ( I = Q/t ); u C = I/ ( Ct ).

Obr. 12. Popis napìtí sinusového

prùbìhu

platí pøepoèet U max = Ö2 U . Pro jiné tvary

signálu tento pøepoèet neplatí a efektivní

hodnota se urèuje integrací jako odmocni-

na z prùmìru mocniny funkce popisující

prùbìh napìtí.

U promìnných signálù se lze setkat

jetì s tzv. støední hodnotou U av . Støední

hodnota je prùmìrná velikost signálu, u

sinusovky je rovna nule. Pro dvojcestnì

usmìrnìné napìtí sinusového prùbìhu pla-

tí pøepoèet: U av = 0,9 U ( U av = 2 U max / p).

Impedance

Vlivem koneèné rychlosti vzájemných

pøemìn energií v energii akumulujících

souèástkách vznikají mezi napìtím a

proudem fázové posuvy. Na

rozdíl od obvodù stejnosmìrné-

ho proudu je nutné povaovat

obvodové velièiny u obvodù

støídavého proudu za vektory

(fázory), popø. za komplexní

èísla (komplexní velièiny jsou

dále znaèeny tuèným leatým

písmem). To znamená, e se

musí uvaovat i úhel j.

u = U max (sinw t +j 1 ),

u = U Ö2(sinw t + j 1 ),

v polárním tvaru U = U / j 1 ,

i = I max (sinw t +j 2 ),

i = I Ö2(sinw t + j 2 ),

Obr. 14. Souèástky ve støídavém obvodu

U rezistoru posuv mezi proudem a na-

pìtím nenastává a impedance Z je rovna

odporu R . U kondenzátoru pøedbíhá

proud napìtí o 90° a u cívky napìtí pøed-

bíhá proud o 90°. V pøípadì ideálních

akumulujících souèástek nemají impe-

dance reálnou sloku a jsou èistì imagi-

nární a nazývají se reaktancemi.

Kapacitní reaktance X C = 1 / w C je ne-

pøímo úmìrná kapacitì a kmitoètu

(w = 2p f ). Zajímavý je fakt, e se uvauje

proud pøes nevodivý izolant mezi deskami

kondenzátoru. Ve skuteènosti se konden-

zátor pouze nabíjí a vybíjí proudem v ryt-

mu støídavého signálu.

Indukèní reaktance X L = w L je pøímo

úmìrná kmitoètu a indukènosti, protoe

cívka se snaí udret konstantní elektro-

magnetické pole a brání se tedy zmìnám

støídavého proudu. U skuteèných souèás-

tek je situace sloitìjí, jednotlivé sou-

èástky si vak lze pøedstavit jako smíená

zapojení ideálních rezistorù, kondenzáto-

rù a cívek. Pøi výpoètech s impedancemi

Obdobnì se pøi vybíjení konstant-

ním proudem napìtí na kondenzátoru li-

neárnì zmenuje podle vztahu:

u C = U max - I/ ( Ct ).

Lineární nabíjení a vybíjení konden-

zátoru (obr. 11) zdrojem proudu lze vyuít

napø. ke generování napìtí trojúhelníko-

vitého prùbìhu.

Obr. 11. Lineární nabíjení kondenzátoru

v polárním tvaru I = I / j 2 .

Obr. 10.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: