Electronica Aplicat Partea I-a1. Noiuni introductive Curentul electric Semnale sinusoidale Semnale rectangulare c) Alte tipuri de semnale 1.2 Legi privind circuitele electrice Legile lui Kirchoff 2. Componente pasive de circuit3 2.1 Rezistoare 2.1.1 Clasificare. Parametrii. Simboluri 2.1.2 Conectarea rezistoarelor 2.1.3 Comportarea rezistorului n curent alternativ 2.1. 4 Aplicaii ale rezistoarelor fixe6 Divizorul de tensiune Divizorul de curent 2.2 Condensatoare 2.2.1 Capacitatea unui condensator 2.2.2 Clasificarea si simbolizarea condensatoarelor8 2.2.3 Capacitatea echivalent a condensatoarelor9 Conectarea n serie a condenstoarelor Conectarea n paralel a condenstoarelor 2.3 Bobina10 2.3.1 Inductana bobinei 2.3.2.Comportarea bobinelor n curent alternativ In regim sinusoidal Vectori asociai tensiunii si curentului Puterea instantanee Puterea activ Variaia in timp a energiei magnetice 2.3.3. Caracteristici principale si circuite echivalente12 Inductivitatea (inductana) Rezistena total la pierderi R Factorul de calitate Q Capacitatea (parazit) proprie Stabilitatea (parametrilor bobinei) Puterea, tensiune, si curentul maxim admise 2.3.4 Aplicaii ale bobinelor A. Transformatorul B. Circuitul RLC serie C. Circuitul RLC paralel 3.2 Dioda semiconductoare16 3. 2.1. Structur si funcionarea diodelor redresoare18 3.2.2 Descrierea analitic a caracteristicii diodei 3.2.3 Dreapta de sarcin si punctul static de funcionare 3.2.4 Dioda n regim variabil de semnal mare19 Redresor monofazat monoalternan Redresor monofazat bialternan 3.2.5 Dioda n regim de curent alternativ, semnal mic22 3.2.1.6 Dioda n regim de comutaie23 3.2.2 Dioda stabilizatoare (Zener)25 4. Tranzistorul bipolar 4.1 Structura si funcionarea tranzistorului bipolar27 4.3. Regimuri de funcionare ale tranzistoarelor bipolare30 4.3.1.Conexiunile tranzistorului bipolar31 4.3.2.Caracteristicile statice ale tranzistorului bipolar33 4.4 Regimul dinamic al tranzistorului bipolar 4.5 Regimul de comutaie al tranzistorului35 1. Starea (regimul) nchis 2. Starea(regimul) de saturaie(comutatorul este nchis) 4.5. Aplicaii Etaje de amplificare cu tranzistor37 5. Tranzistoare cu efect de cmp (TEC)39 5.1 Structur si funcionare 5.2. Tranzistorul cu efect de cmp cu jonciuni (TECJ)40 5.3 Tranzistoarele cu efect de cmp de tipul MOS (metal-dielectric-semiconductor) 5.4 Regimul dinamic al TEC44 6. Tranzistorul unijonciune (TUJ)45 6.1.Structur si funcionare 6.2 Caracteristica static a tranzistorului unijonciune46 6.3 Aplicaii ale TUJ Oscilator de relaxare cu TUJ47 Partea a -II-a1.Circuite de redresare 1.1. Noiuni generale50 1.2. Redresoare monofazate51 1.2.1 Redresorul monofazat monoalternan cu sarcin rezistiv 1.2.2 Redresorul monofazat dubl alternan cu sarcin rezistiv54 1.2.3 Redresorul monofazat monoalternan cu sarcin RC56 1.2.4. Redresorul monofazat monoalternan cu sarcin RL58 1.3 Redresoare trifazate60 2. Circuite de stabilizare63 2.1 Noiuni generale64 2.2 Stabilizatoare de tensiune continu cu diode Zener66 2.3 Posibiliti de stabilizare a tensiunii pe baza diodei Zener 2.3.1 Stabilizatoare n paralel de tensiune 2.3.2 Stabilizatoare serie de tensiune68 2.3.3 Stabilizatoare de tensiune cu curent mare de sarcin70 2.4 Scheme de stabilizare a curentului71 2.5 Scheme de protecie la suprasarcin 2.6 Scheme de transformare a tensiunii continue72 2.6.1 Convertor cu reacie invers pe un transformator73 2.5.2 Convertor cu dou transformatoare74 3. Amplificatoare75 3.1. Noiuni generale 3.1.1.Clasificarea amplificatoarelor 3.1.2. Amplificarea76 3.1.3. Distorsiunile amplificatoarelor 3.2. Amplificatoare cu tranzistoare bipolare 3.2.1. Etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiune emitor comun 3.2.1.1. Caracteristica de transfer a etajului cu tranzistor n emitor comun 3.2.1.2. Regimul de repaus n etajul cu emitor comun78 3.2.1.3. Reacii inverse si stabilizarea regimului de repaus81 3.2.1.4. Schema echivalent si parametrii principali ai etajului cu emitor comun82 3.2.1.5. Etajul diferenial85 3.2.2. Etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiune colector comun (CC)88 3.4. Amplificatoare operaionale89 3.4.2. Amplificator operaional neinvertor cu reacie invers90 3.4.3. Amplificatorul operaional inversor cu reacie invers92 3.4.4. Scheme operaionale93 A). Sumatorul inversor B). Sumatorul neinversor C). Schema de scdere a semnalelor D). Integratorul 3.4.6. Scheme neliniare pe amplificatoare operaionale95 3.4.6.1.Comparatoare 3.4.6.2 Comparatoare cu histerezis96 3.4.6.3 Redresoare de precizie97 3.4.6.3 Redresoare de precizie98 3.4.7. Amplificatoare selective si generatoare de oscilaii sinusoidale 3.4.8. Amplificatoare conectate prin capacitate100 3.5. Etaje de amplificare n putere102 3.5.1 Etajul de amplificare n putere clasa A 3.5.2 Etajul de amplificare ntr-un singur timp de putere clasa B103 3.5.3 Etajul de amplificare n doi timpi de putere clasa B104 Partea I-a 1.Noiuni introductive Semnale electrice n general se numete semnal, orice variabil n timp purttoare de informaie.Semnalul electric este orice semnal de natur electric. -sentlnescdoutipuridesemnaleelectriceianumetensiuneaelectriciintensitateacurentuluielectric(pe scurt curentul electric).Tensiunea electric - diferena de potenial dintre dou puncte.Pentru tensiunea electric se vor folosi notaiile U i u. Se definete ca sens convenional al tensiunii electrice dintre dou puncte, sensul orientat de la punctul cu potenial electric mai ridicat spre punctul cu potenial electric mai sczut ( ambele poteniale fiind raportate unui punct de referin oarecare comun). Curentulelectricconstnmicareaordonatapurttorilormobilidesarcinielectricepozitivesaunegativen raport cu corpul care-i conine.Se definete ca sens convenional al curentului electric, sensul micrii ordonate a unor purttori mobili de sarcini electricepozitivecearproduceacelaiefectcumicareapurttorilormobilicareformeazdefaptcurentulelectric considerat.Cndvaloareanumericaintensitiicurentuluiestenegativ,sensulluiconvenionalesteopussensuluipozitiv ales. Intensitateacurentuluielectric(I)esteegalcusarcinatotal(Q)apurttorilormobilicestrbatosuprafan unitatea de timp.n funcionarea circuitelor, mrimile electrice (tensiuni, cureni, etc.) nu rmn constani, ci variaz. Se prezint n continuare semnalele cele mai ntlnite n practic. a)Semnale sinusoidale Semnalele sinusoidalesunt frecvent utilizate att n descrierile teoretice, ct i n verificrile experimentale privind circuitele electrice. - expresia general: s(t) = A sin ( t + ) cu = 2 = 2/T undeAamplitudineasemnalului,pulsaiasemnalului,fazainiial,frecvenasemnalului,Tperioada semnalului.De obicei semnalele urmrite n practic sunt tensiuni, caz n care amplitudinea se msoar n voli (V).Frecvena semnalului se msoar n Hz, pulsaia () n rad/s.Pentru exprimarea amplitudinii unui semnal periodic se utilizeaz uneori valoarea efectiv Uef.Aceasta este egal cu valoarea tensiunii continue (sau a curentului continuu), care ar dezvolta ntr-o rezisten dat aceeai putere ca i tensiune periodic (curentul periodic) considerat. n cazul semnalului sinusoidal de forma: u = Umsin( t + ) ,relaia dintre tensiune efectiv Uef i amplitudinea Um a unei tensiuni este:Uef = 2UmmU 707 , 0 Analog pentru cureni:Ief = 2ImmI 707 , 0 rezult putere efectiv : P = Uef Ief = 2I Um m b)Semnale rectangulare n fig. urmtoares-au reprezentat semnale de tip rectangular numite i impulsuri. Aceste impulsuri sunt definite prin durata (limea impulsului) i amplitudine.nfig.aibsuntreprezentateimpulsuripozitiveiarnfig.cidimpulsurinegative,reprezentatedeasupra respectiv sub nivelul de referin. Dup sensul de variaie pe durata primului front se disting impulsuri cresctoare( u1 i u4) i impulsuri cztoare ( u2 i u3). (a)(b) (c)(d) c)Alte tipuri de semnale semnaletreaptunitatepentrucaresefolosetenotaia(t),simuleazcomutarealamomentultoaunui ntreruptor. semnale dinte de fierstru semnale triunghiulare 1.2 Legi privindcircuitele electrice Legile lui Kirchoff PrimalegealuiKirchoffsaulegeapentrucureniafirmcsumaalgebricacurenilorcareintrntr-unnod oarecare de circuit este totdeauna nul.0 Ik= n aceast sum, curenii care au sensurile orientate spre nod apar cu semnul plus, iar cei care au sensurile orientate dinsprenod,cusemnulminus.Aceastlegeexprimfaptulcnupoateavealocoacumularesauodispariiedecurent ntr-un nod al unui circuit. t u (t) u u t t LegeadouaaluiKirchoffsaulegeapentrutensiuniafirmcsumaalgebricatensiunilorsauatensiunilor electromotoare de-a lungul unui contur nchis, ntr-un sens dat,este nul. kU = 0 sauaceastlegesepoatescrieexprimndseparattensiunileelectromotoareitensiunilelaborne,inndcontde conveniile de semn: = RI ELegile lui Kirchoff permit calculare curenilor i tensiunilor ntr-un circuit oarecare, totui analiza unui circuit poate fi adesea simplificat prin utilizarea urmtoarelor teoreme. 2.Componente pasive de circuit Senumescpasiveaceleelementedecircuitcarenupotrealizafunciadeamplificare.ncontinuaresevortrata urmtoarele componente: rezistoare, condensatoare, bobine. 2.1 Rezistoare 2.1.1 Clasificare. Parametrii. Simboluri Suntcomponentepasivedebaznaparaturaelectronicreprezentnd30-40%dinnumrulpieselorunuiaparat electronic. Ele au dimensiuni i forme variate fiind de tipuri diferite. Rezistoarele se pot clasifica dup mai multe criterii: n funcie de intensitatea curenilor care le strbat pot fi: -rezistoare pentru cureni tari; -rezistoare pentru cureni slabi. dup tipul constructiv pot fi: -rezistoare fixe; -rezistoare variabile (poteniometre, semireglabile) dup destinaie pot fi: -rezistoare profesionale: -rezistoare de uz general. Elementulconductorcarerealizeazfunciaderezistorpropriuzisesteunaltcriteriudeclasificarenfunciede domeniul de curent pentru care este construit rezistorul. Astfel pentru cureni slabi rezistoarele pot fi: de volum, peliculare i bobinate.O categorie aparte o constituierezistoareleneliniare care folosescproprietile semiconductoare n realizarea unor caracteristici tehnice. Acestea sunt: termistoarele, varistoarele, i fotorezistenele. Rezistoarele sunt reprezentate convenional printr-o serie de simboluri, iar semnificaia lor este dat n continuare. - rezistor (semn general) : - rezistor (semn tolerat) : - rezistor cu rezisten variabil: - rezistor cu contact mobil: - termistor (rezistor cu rezisten neliniar, dependent de temperatur) - varistor (rezistor cu rezisten neliniar, dependent de tensiune) Rezistorulestemarcatclarsaucodificat(prininele,benzi,puncte)sauprinsimbolurialfanumericecodificate internaional; indiferent de modalitatea adoptat, n mod obligatoriu se nscrie pe orice tip de rezistor: -rezistena sa nominal, Rn cu unitatea ei de msur n clar, n cod sau codul culorilor; -tolerana valorii nominale n clar (%), n cod literal sau n codul culorilor. Se tie c pentru un conductor de seciune S i de lungime lrealizat dintr-un material caracterizat prin rezistivitatea , rezistena lui electric este dat de relaia urmtoare: R =Sl Unitatea de msur n S.I pentru rezistenaelectric este (ohm). 2.1.2 Conectarea rezistoarelor n circuitele electronice, uneori este nevoie de o anumit valoare nominal n seriile de valori; prin conectarea n serie, paralel sau mixt a mai multor rezistoare, se poate ajunge la valoarea dorit. Pentru n rezistoare legate n serie, rezistena echivalent este dat de suma rezistenelor componente: Re = R1 + R2 + ..+ Rn = =n1 iiRPentru n rezistoare legate n paralel rezistena echivalent este dat de relaia: n 2 1 eR1...R1R1R1+ + + = ==n1 iiR1 2.1.3 Comportarea rezistorului n curent alternativ Se consider circuitul din fig.2.1, unde un generator de tens. alternativ va debita pe rezistorul R un curent i(t). (a)(b) Fig.2.1 Relaia dintre tensiunea uR care apare la bornele rezistorului R i curentul i(t) care l strbate este, conform legii lui Ohm: uR = R i(t) Dac i(t) = I sint,unde I = amplitudinea (valoarea maxim) a curentului,= =2T2 = pulsaia,T -perioada, - frecv. semnalului sinusoidal,i,uvaloareainstantaneeacurentuluiirespectivatens.,atunciexpresiatensiuniilabornelerezistorului devine: uR(t) = RI sint = UR sint ,UR = RI Rezult,deci,labornelerezistoruluiotensiunesinusoidalnfazcucurentul.PentrurezistorulRparcursde curentul i(t) = I sint, diagrama fazorial este ilustrat n fig.1.7b. Puterea absorbit de rezistor este o funcie de timp i se poate pune sub forma: P=ui= UR sint sin I t = URI ( ) t cos 12I Ut sin2 R 2 = Valoarea medie a puterii este: ef efRI U2I UP = = unde Uef i Ief sunt valori eficace ale mrimilor sinusoidale i sunt date de relaiile:Uef= 2UR;Ief=2IR ValoareaeficaceIefacurentuluii(t)=Isint,estenumericegalcuintensitateaunuicurentcontinuucare strbtnd aceeai rezisten ca i curentul alternativ timp de o perioad, dezvolt aceeai cantitate de cldur. Expresia instantanee a curentului devine:i(t) = I sint = Ief t sin 2 Dac o mrime sinusoidal are i faz iniial, expresia instantanee devine: a(t) = A( ) + t sin 2 . n calculele circuitelor electronice a pstra acest mod de scriere este dificil, mai ale s cnd apar relaii ample i complicate. S-a trecut la o scriere simplificat care folosete proprietile numerelor complexe.Folosind scrierea simplificat n complex, mrimea a(t) va fi caracterizat numai de valoarea eficace A i de faza iniial: a(t)A ie , j =1 Introducerea operatorului j uureaz operaiile de derivare i integrare;astfelreactanainductividefazajulde 2introdusedebobinncircuitvorputeafiscrise:jXL=j L iarpentru condensatoare: C j1jXjXCC= = . Din analiza proceselor tehnologiceale diferitelor tipuri de rezistoare rezultc rezistorul real reprezint o serie de elemente parazite care modific funcionarea lui, mai ales la frecvenenalte.Schema echivalent a rezistorului real se prezint n fig.2.2. Fig.2.2 DacsenoteazcuC12capacitateaparazitechivalentaintreextremitilerezistorului,cuC1 siC2 capacitile parazite ale elementelor fa de mas, si cu L inductivitatea parazita datorata cmpului magnetic ce apare prin fenomen de induciemagneticnelementulrezistivstrbtutdecurent,sepoatecalculaoimpedan,respectivoadmitan echivalent astfel:C =C12+2 12 1C CC C+Y =C jL j R1X1jjX R1Z1C L + += ++=Dac notm r =LC1, expresia admitanei se poate scrie: CL1jCLj R1Yrr++=Rezult:- pentru CLR1< 1, admitana are caracter capacitiv la orice frecven; -pentru CLR1>1admitanaarecaracterinductivlajoasfrecvenicapacitivpentrufrecvenenalte, existnd o frecven o pentru care circuitul se comport aproximativ ca o rezisten pur; - pentruCLR11 circuitul se comport aproximativ ca o rezisten pur n domeniul pentru care< 0,3r . 2.1. 4 Aplicaii ale rezistoarelor fixe Divizorul de tensiune Pentru un circuit ca cel din fig.2.3, cu dou rezistoare legate n serie R1 i R2, cu R2 legatcu un terminal la mas,relaia corespunztoare dintre tensiuni este:U2 = U12 12R RR+

Fig.2.3Fig.2.4 ncazulncareniciunuldinrezistoriidivizoruluinuestelegatlamas(fig.2.4,tensiuneaUpoatefiscrispebaza principiuluisuprapuneriiefectelor.Considermperndcte unterminallegatla maslisevascriensensulrelaieide mai sus "efectul" celeilalte "cauze". n final se adun "efectele".U = U12 12R RR++U22 11R RR+

Divizorul de curent I1 = I2 11R RR+, I2 = I 2 12R RR+ Fig.2.5 2.2 Condensatoare 2.2.1 Capacitatea unui condensator Condensatorulesteocomponentpasivcareestefrecventutilizatncircuiteleelectronicecuproprietateadea acumula sarcini electrice. Dac se aplic unui condensator o tensiune continu U, acesta se va ncrca cu o sarcin Q, raportul dintre ele fiind o mrime constant i caracteristic pentru condensatorul considerat; acest raport se numete capacitatea condensatorului. C= UQ n regim armonic, condensatorul este componenta pentru care, dac i se aplic o tensiune variabil n timp uc, ntre tensiunea aplicat i curentul i care strbate condensatorul, exist relaia: uc= idtC1 Condensatorul de capacitate C introduce n circuit o reactan capacitiv msurat n, XC = C1, iar defazajul dintre tensiune i curent este de 90o, tensiunea fiind defazat n urma curentului (fig. 2.6).Unitatea de msur pentru capacitate este faradul, simbol F; frecvent utilizai sunt submultiplii si: 1 F 10 F6 = ; 1nF=10-9F; 1pF= 10-12F Constructiv,condensatorulestealctuitdindousuprafeemetalicenumitearmturi,ntrecareseaflunmediu dielectric de permitivitate(constanta dielectric de material).Pentru un condensator plan, capacitatea C este dat de relaia: C=dSdSr o = unde: o =permitivitateadielectricabsolutavidului; =permitivitateaabsolutadielectriculuicondensatorului; or= = permitivitatea relativ a dielectricului; S = suprafaa armturilor plane; d = distana dintre armturi. Fig.2.6 Relaia curent-tensiune pentru un condensator

Dinrelaiiledateseobservimportanapermitivitiidielectriculuinobinereaunuicondensatorde capacitatedorit.UncondensatorcucapacitateaCo=dSo,decicuarmturiplaneplasatenvid,vaaveao capacitatede r orimaimaredectCodacntrearmturisevaplasaundielectriccaracterizatprin permitivitate absolut ( sau prin cea relativ or= ). C=dS =rCo n cmpuri electrice puternice, dielectricul i pierde proprietile izolante (datorit unor fenomene interne specifice crete curentul de conducie n dielectric); fenomenul se numete strpungerea dielectricului. 2.2.2 Clasificareai simbolizarea condensatoarelor A. Din punct de vedere constructiv, exist: - condensatoare fixe (care-i menin constant valoarea capacitiinominale tot timpul funcionrii); - condensatoare reglabile; - condensatoare variabile. B. Dup natura dielectricului, exist:- condensatoare cu dielectric gazos (aer, vid, gaze electronegative); - condensatoare cu dielectric lichid (ulei); - condensatoare cu dielectric solid organic i anorganic; - condensatoare cu dielectric pelicul de oxizi metalici. Condensatoarele sunt reprezentate convenional printr-o serie de simboluri, - condensator:- condensator (simbol tolerat): - condensator electrolitic:- condensator electrolitic (simbol tolerat): - condensator variabil: - condensator semireglabil: Condensatoarelesuntmarcatenclarsaucodificat,princulori(inele,benzisaupuncte),prinsimboluri alfanumerice,saucodliteral,normalizateinternaional.Marcareancodulculoriloresteaplicatmaiales condensatoarelor ceramice. 2.2.3 Capacitatea echivalent a condensatoarelor Condensatoarele pot fi conectate n serie, paralel, sau mixt, n funcie de necesiti i disponibiliti. Conectarea n serie a condenstoarelor Ungrup de ncondensatori conectain serie,alimentaila bornecutensiuneaUAB, poate finlocuitcu uncondensator,acruicapacitateechivalentesteCe,acumuleazsarcinileq,atuncicndestealimentatcu tensiunea UAB. Schema electric de legare n serie a condensatoarelor. Prinaplicareapeconturulalegiiconservriisarcinii,(conturformatdinarmturanegativa condensatoruluiC1iarmturapozitivacondensatoruluiC2),celedoucantitidesarciniacumulatevorfi egale:q q q = + = 2 1, iar tensiunea aplicat la bornele de intrare se va distribui pe fiecare condensator n parte: n 2 1 ABU ,..., U U U + + + = , care cu ajutorul relaiei (1.17), va deveni: n 2 1 eCq,...,CqCqCq+ + + = , iar dup simplificare: n 2 1 eC1,...,C1C1C1+ + + = , ==n1 kk eC1C1. Conectarea n paralel a condenstoarelor Un grup de n condensatori conectai n paralel, alimentai la borne cu tensiunea UAB, poate fi nlocuit cu uncondensator,acruicapacitateechivalentesteCe,acumuleazsarcinileq,atuncicndestealimentatcu tensiunea UAB. Schema electric de legare n paralel a condensatoarelor. La conectarea n paralel, (n conformitate cu legea conservrii sarcinii), suma sarcinilor acumulate pe armturile pozitivealecondensatoarelorvafiegalcusarcinaacumulatpearmturapozitivacondensatorului echivalent: nq q q q + + + = ,...,2 1, care cu ajutorul relaiei va deveni: AB n AB 2 AB 1 AB eU C ,..., U C U C U C + + + = , iar dup simplificare: n eC C C C + + + = ,...,2 1,==n1 kk eC C . 2.3 Bobina 2.3.1 Inductana bobinei Bobinaesteocomponentpasivdecircuitpentrucarenmodideal-ntretensiunealabornelesale,u(t)i curentul ce o strbate i(t), exist relaia: u =Ldtdiunde L[ ] H= inductana bobinei Exist dou interpretri ale noiunii de inductan: a) ca proprietate a unui circuit electric de a se opune oricrei variaii a curentului electric ce-l parcurge. ntr-uctfluxulmagneticicurentulelectricvariazdirectproporional,inductanareprezintcoeficientulde proporionalitate respectiv, conform relaiei ( ) t [ ] [ ] H L Wb=i(t)[ ] Ab) ca proprietate a bobinei de a acumula energie n cmp magnetic.Wm = 2LI2

inductana depinde de temperatur conform relaiei:L=Lo ( ) [ ]o LT T 1 +unde: L0 inductana bobinei la temperatura T0,L - coeficientul termic al inductanei. Inductana unei bobine fr miez, de lungime l [ ] cm , (sau seciune S[ ]2cm ) i avnd N spire se poate calcula cu relaia:L[ ] H = lS N 42dac l >>D n cazul unei bobine cu miez magnetic ( de permeabilitate magnetic) se utilizeaz relaia general: L=lS N2 2.3.2.Comportarea bobinelorn curent alternativ In regim sinusoidal bobina strbtut de curentul sinusoidal :) t sin( 2 I i + =are tensiunea la borne:)2t sin( 2 LI ) t cos( 2 LIdtdiL uL+ + = + = =Prin urmare, valoarea efectiv are tensiunii Lueste: LI UL =i faza iniial are valoarea : 2+ = Mrimea LX L = se numete reactana inductiva cu simbolul X. Reactana se msoar n ohmi (ohm).Concluzii privitoare la bobin : - curentul este defazat n urma tensiunii la borne cu 2 radiani,- valoarea efectiv a curentului este egal cu valoarea efectiv a tensiunii la borne mprit la reactana bobinei (LLXUI = ). Observaii: 1) n curentcontinuu tensiunea la bornele unei bobine este nul, deoarece derivata unei mrimi invariabile in timpestenul(vitezaeidevariaieestenula).Sespunecpentrucurentulcontinuubobinareprezintun scurtcircuit. 2)ncurentulalternativlaotensiunelabornedat,curentulestelimitatdereactanabobinei,careeste proporional cu frecventa. De aceea o bobin blocheaz trecerea curentului la frecvene nalte si reprezint un scurtcircuit la frecvente suficient de joase. 3) Reactana bobinei nu are sens dect in curent alternativ (in regimul in care este definita ).Vectori asociai tensiunii si curentului)2t sin( 2 U uL L+ + =; 2 / / U : UL L + r ) t sin( 2 I i + =/ I : Ir Vectorul U este rotit cu unghiul / rad n sens trigonometric fade vectorulIr. La bobina curentul este defazat cu / 2rad n urma tensiunii (respectiv tensiunea este defazat cu /2 naintea curentului) Puterea instantanee la bornele bobinei are expresia : ) t ( 2 sin LI ) t cos( ) t sin( 2 LI 2 ui p2 2 + = + + = =i estevariabil sinusoidal in timp, de frecven dubl . Puterea activ Pe durata unei perioade, ntr-o semiperioada puterea instantanee este primit de bobina, iar n semiperioada imediat urmtoare puterea instantanee este cedat de bobin spre exterior (de exemplu sursei la care este conectat ). n medie, pe operioadenergiaprimitpelaborneestenul.Putereaactivestedecideasemeneanul.nbobinnuauloc transformri inversabile ale energiei n cldur. Bobina nu este numai un consumator de putere activ ; ea schimbaenergia cu exteriorul . Putem caracteriza acest schimbdeenergieprinamplitudineputeriiinstantanee(careesteoscilat).Numimaceastamrimeputereareactiva inductiv ; 2L2LI X LI Q = =Puterea reactiv are simbolul Q , se msoar n VAR( volt-amper-reactiv). Variaia in timp a energiei magnetice 2mLI21) t ( W =i L LUi 0t 2IrI ULr r 2 LUAtunci cnd puterea instantanee este negativ, de exemplu n intervalul (T/4; T/2), energia magnetic acumulat nbobinscadelazerodelavaloareamaxim 2LI ,egalcuariahauratdesubgraficulputeriiinstantanee. Atunci cnd puterea instantanee este pozitiv, n intervalul (T/4; T/2), energia magnetic acumulat crete de la zero la valoarea maxim. n acest interval bobina primete energie.Bobina schimb energia pe la borne fr a o consuma; cea ce primete ntr-un interval cu durata T/4 se cedeaz n intervalul imediat urmtor. Valoarea medie n timp, pe o perioad, a energiei magnetice este ns: 2 2mLI21i~L21W = =r

caicndbobinaarfiparcursdeuncurentcontinuucuintensitateaegalcuvaloareaefectivacurentului alternativ. Comparnd expresia puterii reactive cu cea a energiei magnetice medii, constatm cW~2 Q =ceeacearatcputereareactivinductivesteproporionalcuvaloareamediepeoperioadaenergiei magnetice acumulate in cmpul magnetic al bobinei. 2.3.3. Caracteristici principale i circuite echivalente Elementele componente ale unei bobine sunt (n caz general): carcasa, nfurarea, miezul i ecranul. Carcasa-suportulpecaresenfoarconductorulbobinei.Eaarengeneralformtubularieste realizatdinmaterialeuordeprelucrat,darcuproprietiizolatoaredeosebiteirezistenmecanic bun(carton electroizolant, textolit, bachelit, polistiren, teflon, etc). nfurarea (bobinajul) elementul principal i indispensabil al oricrei bobine. Se caracterizeaz prin: diametru/seciunea conductorului, numr de spire, pas, numr de straturi, numr de seciuni. Cel mai frecvent se utilizeaz conductoare de cupru. Miezul intr n componena majoritii bobinelor deoarece permit obinerea unor inductiviti de valori mai mari i reglabile. Se utilizeaz miezuri magnetice (din materiale magnetodielectrice sau ferite) i materiale nemagnetice ( alam sau cupru). Ecranulestefacultativiseutilizeazpentruanlturapotenialelecuplajeparazitare-electricesau magnetice cu generatoare/receptoare exterioare. Cei mai importani parametrii caracteristici ai unei bobine reale, cu pierderi sunt: Inductivitatea (inductana) L[ ] H definit ca raportul dintre fluxul magnetic propriu i curentul I care parcurge bobina: L = I Acest parametru depinde de forma, dimensiunile, numrul de spire al bobinei, de permeabilitatea relativ a mediului(miezului)idetemperaturadelucru.Elcaracterizeazobobinidealiarevaloriuzualede ordinul nHH. RezistenatotallapierderiR[ ] -determinatdepierderileprinconductor(prinefectJoulen cc/ca. i efect pelicular n c.a.) ct i de pierderile n materialul magnetic i de rezistena de izolaie. Factorul de calitateQ[ ] - definit la o anumitfrecven de lucruca raportul dintre energiamaxim existentncmpulmagneticalbobineiienergiadisipatsubformdecldurntr-operioad.( Q=0300). Capacitatea(parazit)proprie,Cp[ ] pF -determinatdesumacapacitilordistribuitentrespirele bobinei precum i dintre acestea i mas. Stabilitatea (parametrilor bobinei) definit prin variaia parametrilor de mai sus n funcie de timp. Puterea, tensiune, i curentul maxim admise pentru a nu produce transformri ireversibile n bobin. Orice bobin real (fig.2.9) poate admite dou tipuri de circuite echivalente: Circuit echivalent - serie (LS, RS) - (fig.2.9b); Circuit echivalent paralel (LD, RD) - (fig.2.9c); Se demonstreaz c : LD = S22S2 2SLL R +; RD = S2S2 2SRL R +;Q = DDSSLRRL= Princonectareanserieadounfurri-avndinductivitileL1iL2-seobineobobincuinductana echivalent L = L1+ L2 (dac cele dou nfurri nu sunt cuplate prin cmp magnetic). n cazul existenei unui cuplaj magnetic ntre bobinele conectate n serie, inductana echivalent L = L1+ L2+2Mdacbobineleauacelaisens(fig.2.10a)iL=L1+L2-2M-dacbobineleausensuriopuse (fig.2.10b).

(a)(b)(c) Fig.2.9 Circuite echivalente ale bobinei Sensul unei bobine se referla curentul electric ce o parcurge, deci la fluxul magnetic obinut.

Fig.2.10 Circuitul echivalent al unei bobine cu dou nfurri conectate n serie i cuplate magnetic 2.3.4 Aplicaii ale bobinelor A.Transformatorul Constdindousaumaimultebobinecuplateamplasatepeacelaimiezmagnetic.Funcionarea transformatorului se bazeaz pefenomenul de inducie: cmpul magnetic variabilal curentului din nfurarea primar determin apariia unei tensiuni electromotoare n nfurarea secundar. n variantacea mai simpl (fig.2.11) transformatorul coninedoubobine L1 , L2independente cuplate exclusiv prin cmp magnetic. Fig.2.11Circuitul echivalent n T al unui transformator Aplicnd la bornele de intrare 1-1 a nfurrii primare L1, o putere electric P1 ( sub tensiunea U1 i curentul I1), rezult la bornele de la ieire 2-2 ale nfurrii secundare L2, puterea electric P2 (sub tensiunea U2 i curentul I2), astfel nct, dac U2 > U1 I2< I1i dac U2 < U1 I2> I1. Considernd n mod ideal, c P1 = P2 ( n realitate P1 > P2 datorit pierderilor n miezul magnetic i n nfurri), rezult raportul de transformare:n = 2112IIUU=Dac se cunoate inductana mutual M se poate determina schema echivalent a unui transformator ( fig.2.11). n funcie de destinaia lor, transformatoarele se pot clasifica astfel: transformatoare de alimentare; transformatoare de semnal (de audiofrecven sau de radiofrecven). Cele dou funcii importante ale transformatorului, n blocurile de alimentare, sunt: transform tensiunea reelei ntr-o tensiune de valoare adecvat asigur " separarea galvanic " a circuitelor alimentate fa de reeaua de alimentare. B.Circuitul RLC serie Conectnd n serieobobin real L(cu rezistena la pierderirL) i un condensator real C (cu rezistena la pierderi rC) la bornele unui generator de tensiune Eg (de frecven f i rezisten Rg), rezult un circuit echivalent RLC serie (fig.2.12). Fig.2.12 Circuite LC i RLC serie S-au notat: r= rL + rC + Rg = rezistena total la pierderi; fo =LC 21 = frecvena de rezonan; Qo= Cr1rLoo= = factorul de calitate. Cu XL= L i XC = -C1 rezult reactana circuitului echivalent serie XT =L -C1 Impedana echivalent a unui circuit RLC serie este ( n complex): Z=Z( ) j= R+ j||

\| C1L = +j 2 2e X R=|Z| Notnd : Qo = CR1RLoo=;= oooff 2ffff (laf mic); x = oQ , rezult:Z = R( ) jx 1+ComportarearemarcabilacircuituluiRLCserienjurulfrecveneiderezonanfofacecaacestaslucrezenumaila frecvene f fo.CircuitelerezonanteRLCseriepotfiutilizatepentrugenerareaunoroscilaiineamortizate,pierderile fiindcompensateprinconectareaperiodicacircuituluirezonantlaosursdet.e.m.capabilsintroducncircuit energia echivalent pierderilor. Totodat circuitele RLC serie se pot utiliza i pentru adaptarea de impedan/rezisten. C.Circuitul RLC paralel Conectnd n paralel o bobin real L (cu rezistena la pierderi rL) i un condensator real C (cu rezistena la pierderi rC) la bornele unui generator de curent Ig, rezult circuitul RLC paralel din fig.2.14. n schema echivalent, pierderile sunt concentrate n rezistena r, iar elementele reactive sunt considerate ideale. S-au notat:r = C LC Lr rr r+ = rezistena total de pierderi;Z( ) = jx 1rL j1C jr11+=+ + = impedana circuitului; fo = LC 21 = frecvena de rezonan; Q = CrLroo = = factor de calitate x =Q = variabil normat. ImpedanaechivalentacircuituluiRLCparalelrezultastfel(presupunndimpedaneleramurilorreactivede forma Ri+jXi): Z( ) j =( )( )( ) jx 1Rjx 11RX XjX RX XX X j R RjX R jX Rs2 1s s2 12 1 2 12 2 1 1+=+=++ + ++ + deoarece,ngeneralR1X1iR2X2cunotaiileRs=R1+R2;Xs=X=01+X2, x= QRXss = ;|Z( )oj |=R(impedanala rezonan). Fig.2.14 Circuitul RLC paralel La rezonan (f=fo, =0): - impedana echivalent are un caracter pur rezistiv (x=0, |Z| =R) i este maxim, n aceste condiii curentul este minim; - faza echivalent este nul, astfel nct tensiunea la bornele circuitului i curentul prin circuit sunt n faz. ComportareabunacircuituluiRLCparalelnjurulfrecveneiderezonanfacecanaplicaiiacestaslucreze numai la frecvene f=fo. ndeprtndu-ne defrecvenaderezonan,circuitul RLCparalelareun comportament inductiv (la frecvene mai joase) sau capacitiv (la frecvene mai nalte), deci invers circuitului RLC serie. n cazul circuitului RLC paralel la rezonan aceast condiie implic satisfacerea relaiei: Zg=Z(j )ounde Z(j )o =RCRLQC1LQsoo= == S-a notat: Rs=R1+R2=rL+rC,iar R = impedana pur rezistiv a circuitului RLC paralel la rezonan. 3.2 Dioda semiconductoareDiodelesemiconductoaresuntdispozitiveleelectroniceacrorfuncionareestebazatpeojonciune pn. Proprietatea comun tuturor diodelor este redresarea. Structura tipic de diod (realizat prin difuzie planar) este prezentat n fig: A K contacte metalice SiO2

regiune nde trecere

Cel mai rspndit procedeu tehnologic este difuzia. ntr-un substrat dopat p sau n se execut o difuzie de tip opus. Conectarea electric cu exteriorul se face prin contacte metalice (). Difuzia planar (contacte alturate, pe suprafaa semiconductorului) poate fi n cazul diodelor de mare putere modificat, prin plasarea unuia dintre contacte pe partea opus a substratului. 3. 2.1. Structur i funcionarea diodelor redresoare Diodele redresoare se aplic la redresarea curenilor electrici, n conversia ca-cc (curent alternativ-curent continuu). n unul dintre sensuri de la semiconductorul de tip p ctre semiconductorul de tip n, pe care-l denumim sensdirect,diodaconducebinecurentul,prezentndorezistenelectricmic.nsensulopus,dela semiconductoruldetipnlaceldetip(sensinvers),diodaconducerucurentul,prezentndinconsecino rezistenelectricmare.Aceastproprietateadiodeisemiconductoareseilustreazpecaracteristicstatic undes-afolositscrigraficediferit.Sensulcurentuluiprindiodesteopussensuluiiniialidevaloaremult mai mic. Dioda are simbolul unei sgei semnificnd circulaia uoar a curentului de la anod spre catod (fig.3.4). p mA + AC Al- p AUI nC p Al+ n - AUA I A dElEd AE u + =I iA =l AE u =I iA =

(a)(b) Fig.3.4. Structura intern - (a) i simbolul diodei semiconductoare - (b) SeconsidercurentulprindiodcafiindpozitiviD>0,dacacestaintrnanod,iartensiunealaborne este pozitiv uD>0, dac potenialul anodului este mai mare dect cel al catodului. Dac tensiunea uD are plusul la anod i minusul la catod prin dispozitiv trece un curent iD care crete o dat cu tensiunea aplicat, caz n care se spune c dioda este direct polarizat.Dependena curentului direct iD de tensiunea uD este puternic neliniar, aa cum se vede n figura 3.5. O dioddeputeremiccusiliciuncepesconducsemnificativ(sedeschide)abiapentruvalorialetensiunii directeuD>0,5V.ncontinuare,curentulcreteexponenialcutensiuneaaplicat.Diodelecugermaniuse deschid la tensiuni directe mai mici, uD 0,2V. Dimpotriv,otensiuneaplicatdinexteriorcuplusullacatodiminusullaanoddetermincreterea barierei de potenial de la nivelul jonciunii. Se spune c dioda este invers polarizat. La tensiuni inverse de zeci i chiar sute de voli, curentul invers prin dispozitiv rmne infim. Valoarea tipicpentruodiodredresoarecusiliciuestede1nA.Acestcurentesteneglijabilpentrumajoritatea aplicaiilor.

Fig.3.5 Caracteristica curent- Fig.3.6 Montajul pentru tensiune a diodei cu Siridicarea caracteristicii statice tensiune-curent

Datoritmoduluiderealizare,odiodcusiliciurealizeazdensitatedecurentde60-80A/mm2, i constituie un nlocuitor eficace a diodei cu vid. Alegerea dispozitivelor se face pe baza cataloagelor de firm n funcie de parametrii necesari diodei pentru cazurile concrete de utilizare.Parametrii de baz ai diodelor redresoare sunt: -valoareamedieacurentuluimaximadmispentruoperioad,careestedeterminatdenclzirea admis a dispozitivului la aplicarea tensiunii directe; -valoareatensiuniiinversesubformaimpulsurilorrepetabile,careesteegalcuaproximaii0,7din valoarea tensiunii de strpungere i care limiteaz valorile admise de tensiune invers pe diod; -valoareaimpulsuluidetensiunedirect,carecaracterizeazdifereniereafadesituaiareala curbeidirecteacaracteristiciivolt-amperisedeterminpentrucazulvaloriimaximeadmiseacurentului mediu direct; -curentulmaximinvers,carecaracterizeazsituaiadeneliniaritateacurbeiinverseacaracteristicii volt- amper; Diodeleredresoaresuntdedoutipuri:cugermaniu(Ge)icusiliciu(Si),ultimaacptatolarg rspndire datorit faptului c temperatura lor admis de lucru este de 120oC (fa de 55oC la germaniu), c au cureni inveri mai mici i admit tensiuni inverse mai mari. De remarcat faptul c diodele cu siliciu au cdere de tensiune directmaimare decirca 1V(fa de 0,3V lagermaniu) pentruc parametrii diodelor cu siliciu sunt determinai de limea mai mare a zonei interzise, n comparaie cudiodele cu germaniu. Din punct de vedere a puterii, diodele redresoare se mpart n: - diode de mic putere, (la carecurentul este pn la 0,3A); -diode de putere medie, cnd curentul este mai mare de 10A putnd lua valori de peste1000A.Valoarea maxim a tensiunii inverse poate atinge cteva mii de voli n cazul diodelor de siliciu.Diodeledeavalandemareputereaucptatutilizrifrecventedatoritfaptuluicprinexecuie tehnologic deosebit se obine o jonciune omogen p-n n care sunt eliminate scurgerile de curent pe marginile structurii semiconductorului n condiiile meninerii constante a densitii de curent pe toat suprafaa jonciunii. Se obine astfel micorarea nclziri dispozitivului i reducerea probabilitii de strpungere. 3.2.2 Descrierea analitic a caracteristicii diodei Attteoreticctiexperimentalseconstatc,omarepartedincaracteristicastatictensiune-curentadiodei redresoare poate fi modelat prin relaia: ID= IS((

|||

\|1kUUexpTD, n care s-a notat cu: IS curentul de saturaie(rezidual) al diodei polarizat invers; UT tensiunea termic avnd valoarea tipic de 25mV la 25oC; k coeficient dependent de tehnologie, cu valori cuprinse ntre 1 i 2. Pe poriuni, relaia poate fi aproximat prin expresii mai simple.Considerndpentrusimplitate,k=1seconstatcpentruUD>0,1V,exp(UD/UT)>>1 idecisepoatescrie relaia:ID IS exp(UD/UT) ,pentru UD> 0,1V sauID IS exp(DUmV 25V 1 ) = IS exp(40 UD), undeUDintervineaicicanumradimensional de voli. Dimpotriv, ndomeniulUD laieireacomparatoruluisestabilizeaztensiunea s 0V V = (tensiuneanegativde saturaie).ncazcontrar,r iV V< ,seobine s 0V V + = .Dacseschimb,intretensiuniledelaintrare,se produce inversia semnalului de ieire. (a)(b) Fig.3.25. Comparator simplu:schema de principiu - (a); caracteristica de transfer - (b) nfigura3.25bseprezintcaracteristicadetransferacomparatorului.Comparatorultrebuiessecupleze dintr-ostarenaltacuovitezmaximposibil.Pentruccomparatoruldatlucreazculegturainvers ntrerupt,numaiestenecesarstabilizareabucleidelegturinversicoreciadefrecvenaacestuia. Coreciadefrecvenreducevitezadeaciuneidecretereatensiuniilaieireimretetimpulde comutare.Timpuldecomutareestetimpulnecesarpentrucomutareaieiriicomparatoruluidintr-ostare iniialmsuratdinmomentulsosiriisemnaluluideporniredelaintrare.Vitezamaximdecreterea tensiuniilaieirearat,ctderepedesepoateschimbasemnalullaieireaamplificatoruluipetimpulunei astfel de comutri. 3.4.6.2 Comparatoare cu histerezis Dactensiunea iV careseapliclaintrareacomparatorului(fig.3.26)coninecomponentedezgomot, atuncitensiuneadeieire 0V vafluctuafoarterepedentrenivele sV + i sV .Eliminareaacestorfluctuaii este posibil prinrealizarea ncomparator a circuituluide legtur invers pozitiv, datorit creia o parte din tensiuneadeieireseapliclaintrareaneinversoare.Schemadeprincipiuacomparatoruluicuhisterezisse arat n figura 3.26. PrinintroducereanschemarezistoruluiR2,larezistorulR1aparetensiuneadelegturinvers pozitiv. Dac nivelul tensiunii de ieire este mare, rezistorul R2 transmite de la ieire la intrare tensiunea care se nsumeaz cu cea de referin. n acest caz tensiunea de referin crete cu mrimea: 2 11 r srR RR ) V V (V+= n acest fel se obine o nou valoare mai mare a tensiunii de referin: r r rV V V + = + Dinaceastacauzcomparatorulsecomut(dinstareacunivelnaltatensiuniideieire)pentruonou valoarealui iV ,maimaredect rV cumrimeatensiuniipozitivealegturiiinverse,carevinedelaieirea comparatorului. Imediat ce tensiunea deintrare iVdepete noua valoareatensiuniide referin r rV V + , tensiunea deieireacomparatoruluincepesascad.Aceastmicoraresetransmiteprinrezistorul 2R laintrarea neinversoareitensiuneapeaceastasemicoreazdeasemenistimulndastfelscdereancontinuarea tensiuniideieire.Datoritlegturiiinversepozitive,acestprocesarelocnavalanicomparatorulcomut rapidnstareainvers.Pentrucalaieireacomparatoruluiacioneazacumtensiunea s 0V V = ,atuncila intrarea acestuia prin circuitul de legtur invers se transmite tensiunea: 2 11 r srR RR ) V V (V+ = n acest caz se stabilete o nou valoare a tensiunii de referin pentru starea cu nivel sczut de ieire: r r rV V V = 3.4.6.3 Redresoare de precizie Redresoarelesimplecudiodeirezistoarefuncioneaznecorespunztorpentruredresareatensiunilormai mici de 0.7V, pentruc nu se toate elimina influena cderii de tensiune pe diod. Cuplarea diodei n bucla delegturinverscarecuprindeamplificatoruloperaional,permiterezolvareaproblemeiredresrii tensiunilormici,pentrucdatoritamplificriimariaamplificatoruluioperaionalsereduclimitrile referitoare la mrimea tensiunii. A) Redresoare de precizie monosemiperiodice n figura3.27 searat schema de principiuaredresorului monoalternancare elaboreaz copia inversat a semiperioadei negative a semnalului de intrare iV . CndViestenegativ,diodaD1estedeplasatnsensdirectiardiodaD2nsensinversischema funcioneaz ca amplificator inversor obinuit cu coeficientul unitar de amplificare. Pentru tensiuni pozitive Vi diodaD1estenchisiardiodaD2segsetenstareadeconducie,datoritcruifaptaparelegturainvers negativcarestabiletelaieireaamplificatoruluioperaionaltensiuneadeblocarepentrudiodaD1.Aceast tensiune mic de blocare este egal cu cderea direct de tensiune pe dioda D2. Evident c la ieirea redresorului nsui n acest caz0 V0 = .Dac diodaD2 nu ar fi existat, atunci la ieirea amplificatorului operaionals-arfi stabilit tensiunea de saturaie -VS, ns tensiunea de ieire a redresorului ar fi fost ca nainte, egal cu 0V. B) Redresoare de precizie bialternan nfigura3.28seprezintschemadeprincipiuaacestuitipderedresordeprecizie.Semnalulpozitivdela intraresetransmitenemijlocitlaintrarearedresoruluiprincircuituldelegturainvers.Cndtensiuneade intrare este mai mare dect 0V, la ieirea amplificatorului inversor acioneaz tensiunea negativ. Din aceast cauz,diodaD1esteblocatiamplificatoruloperaionalnuparticiplatransferulsemnaluluideintrare. Cnd la intrare acioneaz semiperioada negativ, schemafuncioneazca amplificatorobinuit inversorcu coeficientuldeamplificareegalcu 12RR .Sepoateobinesimetriasemnaluluilaieirearedresoruluicu ajutorul poteniometrului 3R . 3.4.6.4. Limitatoare de amplitudine Limitarea nivelului semnalului de ieire este bine s se fac nainteaamplificrii semnalului, pentru aevita trecereaamplificatoruluinregimde saturaie i apoi revenireaacestuia n regim liniarde funcionare,care se face pe timpul de refacere relativ mare.Schemelenumericelogicefuncioneazcuimpulsuripozitivesaunegative,careaunivelemici(5V)n comparaiecuamplitudinilesemnalelordelaieireaamplificatoruluioperaional(-13V...+13V).Aceast problem se rezolv cu ajutorul limitatorului.n figura 3.29 se prezint schema de principiu a limitatorului de amplitudine cu legtura invers, care const din amplificatorul inversor, n circuitul de legtur invers al cruia se cupleaz dioda stabilizatoare.Fig. 3.29.Limitator de amplitudine Tensiunea de stabilizare i tensiunea direct a diodei determin limitele de modificare a tensiunii de ieire. Dac la intrare acioneaz tensiunea negativ Vi, atunci tensiunea de ieire a amplificatorului operaional este pozitiv ipediodseaplictensiuneinvers.Eltrecenregimdestrpungereifixeaztensiuneadeieirea limitatoruluilanivelultensiuniidestabilizare zV .Dactensiuneadeintrareestepozitiv,atuncilaieirea amplificatorului operaional acioneaz tensiune negativ. Stabilitronul se deplaseaz n sens direct i la ieire se stabileteniveluldelimitare,egalcucdereadirectdetensiunepediod(valoareatipicestede0,60,7V). Tensiuneadeieiresedetermindetensiuneadestabilizareastabilitronuluiutilizatipoatefiinversatprin schimbarea polaritii de cuplare a diodei stabilizatoare. 3.4.7. Amplificatoare selective i generatoare de oscilaii sinusoidale Sistemul care are coeficientul de transfer maximn band ngust de frecven n apropierea frecvenei fo, se numete amplificator selectiv.nafaralimiteloracesteibenzispectralenguste,coeficientuldeamplificaresemicoreazrapid.Au cptatolargutilizareamplificatoareleselectiverealizatepebazaAO.Dupcums-aartatnparagrafele precedente,coeficientuldeamplificarealAOcureacieinversnegativestedeterminatnumaideparametrii circuituluidereacieinvers.DacncircuitulreacieiinversesefolosescceluleRCalcrorcoeficientde amplificareiunghidedeplasaredepinddefrecven,atuncisepoateasiguradependenanecesara coeficientului de transfer de frecven.n figura 3.30a se prezint schema amplificatorului selectiv cu punte, care e evideniat cu linie punctat. Cndseaplictensiunenesinusoidaluint(t)defrecvenf0 laintrareaamplificatorului,laieireaacestuiase obine semnal sinusoidal (fig.3.30b). (a)(b) Fig. 3.30 Amplificator selectiv - (a)i diagramele de timpa semnalelor la intrarea i ieirea circuitului - (b) Punteasecompunedinceluleserie(C'R')iparalel(C"R").Latrecereaprinpunte,semnaluldejoas frecven se pierde pecondensatorul C', iar semnalulde nalt frecvenseatenueaz pe divizorulde tensiune compusdinceluleserieiparalel,pentrucprincretereafrecvenei,rezistenacondensatoruluiC"scade.n acest fel, coeficientul maxim de transfer al punii este corespunztor unei anumite frecvene f0. Deplasareafazei,introdusdepuntelafrecvenaf0 estenul.ncazulraporturiloroptimeC'=C"=C, R'=R"=R, frecvena f0=1/(2RC); la f=f0, coeficientul de transfer al punii este p=1/3. Schemaarecoeficientuldeamplificaredeterminatdeexpresia(3.46),K'=-12RR.Lafrecvenaf0, coeficientuldetransferalpuniiestemaxim.PrinpunteadeintrareaAOsetransmitesemnaluldereacie invers pozitiv, care mrete puternic coeficientul de amplificare al schemei Km n raport cu K'. Caracteristica de frecven a amplificatorului selectiv se arat n figura 3.31b. Cu ct este mai mare coeficientul de amplificare K' = -12RR, cu att este mai ngust banda de frecven a amplificrii i este mai mare 'm'KK.

(a) (b) Fig. 3.31 Caracteristicile de frecven ale punii Wien - (a) i aamplificatorului selectiv - (b) Atunci cnd 12RR = 2 se ndeplinesc condiiile de autoexcitaie iar coeficientul de amplificare al schemei Km la frecvena f0 devine infinit, ceea ce nseamn c la ieirea schemei vor exista semnale sinusoidale de frecven f0 i atunci cnd la intrare semnalul este nul. n aceast situaie, schema din figura 3.30a se transform n generator de tensiune sinusoidal iar circuitul sursei tensiunii de intrare poate fi decuplat. Exist o multitudine de variante derealizareaamplificatoarelorselectiveigeneratoarelorsinusoidalepebazaaltorceluleRCcaredepindde frecven. 3.4.8. Amplificatoare conectate prin capacitate Calitateaesenialaamplificatoarelorlegateprincapacitateconstnlipsaderiveinulului,pentruc condensatoarele nu permit trecerea componentei continue i implicit a derivei nulului.nfigura3.32seprezintpentruexemplificareamplificatorulrealizatpebazaAO,culegturaprin sarcin.Conectareaprincapacitateseutilizeaznsrarpentrucacestecapacitirelativmarisuntdificilde realizat n structura circuitelor integrate. Cndlaintrareseaplicsemnalfrcomponentcontinu,aacumsearatnfig.3.33a,semnalulla ieire reprezint ca form, copia semnalului de la intrare.

(a)(b) Fig. 3.32 Amplificator cu cuplaj capacitiv - (a) i schema sa de substituie - (b) ncazulaplicriisemnaluluideintrarecareconinecomponentacontinu(fig.3.32b),aceastaprin condensatoarele C1 i C2 nu se transmite la ieire, iar forma semnalului la ieire nu mai corespunde celui de la intrare. Limitarea spectral, specific amplificatoarelor cuplate prin condensator, reprezint principala deficien a acestora, pentru care utilizarea lor a devenit tot mai rar. (a) (b)Fig.3.33 Diagramele de timp ale semnalelor la intrarea i ieirea amplificatorului cu cuplaj capacitiv - (a, b)

Domeniul de frecven la amplificatoarele cuplate prin capacitate se poate mpri n trei zone astfel:zonafrecvenelormediicorespunztoarebenziidetrecere,secaracterizeazprinaceeacrezistena condensatoarelor, 1C1i 2C1estemic,ceeacefacecasemnalulssetransmitlaieirefr pierderi. Amplificarea n aceasta zon spectral este constant.zona frecvenelor nalte, cnd apare influena ineriei tranzistorului, coeficientul de amplificare scade i apare ntrzierea fazei ntre semnalelede intrare i ieire ale amplificatorului. zona frecvenelor joase, o parte din semnalul deintrare se consum pe condensatoare, iar coeficientul de amplificare scade.

Analiza amplificatorului din schema 3.32 se face prin nlocuirea acestuia n schema generalizat de substituire, compus din rezistena de intrare Rint, sursa de tensiune KU0 uint i rezistena de ieire Ries. Expresia care descrie funcionarea acestei scheme este urmtoarea: KU =ies0 UintintiesKEU = (3.61) unde int estecoeficientuldetransferalcircuituluideintrare,ies estecoeficientuldetransferalcircuituluide ieire int =int1gintintintRC j1RREU++= (3.62) S2iesSint 0 UiesiesRC j1RRU KU++= = (3.63) Analizacoeficienilordetransfersefaceprintransformareaexpresiilordivizndnumitoruli numrtorul cu (Rint+ Rg). ( )10 intg int 1g intintintj11R R C j11R RR+=+ ++= (3.64) unde g intinto intR RR+= reprezintcoeficientuldetransferalcircuituluideintrarecnd 1C j1=0,ceeace corespunde zonei frecvenelor medii i nalte;( )int 1 1 1R R C + = -reprezint constanta de timp a circuitului de ncrcare al condensatorului C1 Modulul coeficientului de transfer int este indiciul care arat de cte ori se micoreaz coeficientulde transfer la frecvena . Din (3.63) se obine: oj11 M1+ =(3.65) Cndfrecvenasemicoreaz,creteMj1iarint scade,pentrucsemreterezistenacondensatorului C1 pe care se pierde o parte din semnalul sursei Eint. n acest caz prin circuitul R1C1Rint trece curentul capacitiv care provoac pe rezistena Rint cderea de tensiune Uint care devanseaz Eint. Din expresia (3.13.4) se obine: = arctg1jj1 (3.66) AceeaianalizsepoatefaceipentrucircuitulRiesC2R2.nacestscopnexpresiile(3.65)(3.66)n locul lui 1 se introduce 2 = C2(Ries+RS), unde 2 reprezint constanta de timp de ncrcare a condensatorului C2. n acest fel se obine expresia pentru Mj2 i 2 care sunt similare ca structur cu expresiile (3.65) i (3.66) Coeficientul de amplificare al schemei conectate capacitiv, este urmtorul: jieso Uo o intjiesoUojo intUMKMKMK2 1 = = (3.67) undeMj =Mj1Mj2reprezintparametrulcarearatdecteorisemicoreazcoeficientuldeamplificaren raportcuvaloareamaximKo,pentrufrecvenaf 2 = .Distorsiuniledefazintrodusedecondensatorse nsumeaz astfel: = 1 + 2 3.5. Etaje de amplificare n putere Putereapecareodisipcircuitulintegratpesarcinesterelativmic.Astfel,spreexemplu,circuitul integratdetipulamplificatoruluioperaional140UD7arelaieiretensiunedemaximum11,5V,rezistena minimdesarcindevaloare2k,iarputereamaximnsarcinestedePS=Smax ies2RU=0,0024W.Laacest nivelmicdeputere,randamentulamplificatoruluinuprezintoimportanesenial,fiindnumaitransmiterea informaieincondiiileamplificriicorespunztoareasemnaluluipetensiune,astabilitiiamplificrii, absenei distorsionrii formei semnalului; deci a transmiterii ct mai complete a benzii sale spectrale. n cazul cnd amplificatorul este folosit pentru acionri, problema randamentului i asigurrii puterii necesare devine de prima importan. n proiectarea acestor amplificatoare, parametrii energetici la ieire se consider eseniali, pentru c numai n condiiile randamentelor superioare pot fi reduse pierderile de energie din sursa de alimentare, poate fi micorat nclzireatranzistoarelor i redus puterea acestora. Etajele de putere se deosebesc de cele analizate anterior nu numai prin componena lor, dar i prin metodele de calcul. Etajele de putere se clasific pe baza acestor regimuri de funcionare. 3.5.1 Etajul de amplificare n putere clasa A nfigura3.35aseprezint,etajuldeamplificarenputereclasaA,caracteristicpentruacestafiind cuplarea sarcinii prin transformator. (a)(b)(c) Fig. 3.35 Amplificator ntr-un singur timp de putere clasa A:schema-(a); construcia liniei de sarcin-(b); diagramele de timp ale curenilor i tensiunilor-(c) Transformatorulnutransmitecomponentacontinuasemnalului,motivpentrucarecaracteristicade frecven a etajului este similar caracteristicii respective a etajelor legate capacitiv. n regim static (uint = 0),datorit tensiunii de deplasare Ud, care se aplic n baz, apar curenii IBri ICr =( )0 CB BrI 1 I + + . Seconsiderctransformatorulesteideal,nsensulcpierderilesuntneglijabile,inductivitateade magnetizarefoartemareiinductivitateadedisiparefoartemic.nacestcazrezistenanfurriiprimarea transformatoruluilacurentcontinuuestenulinregimstaticUCr=EC.Pecaracteristiciledeieireale tranzistoruluisetraseazliniadesarcinpecurentcontinuu,carereprezintodreaptadispusvertical (fig.3.35b).Punctulstatic(derepaus)OarecoordonateleUCr,ICr.Cndseaplicsemnaluldeintrareuintse produce modificarea curenilor bazei BI i a colectoruluiB CI I = . Sarcinatranzistoruluiconstdinrezistena 2221 SS'RR= ,unde1i2reprezintnumruldespiredin nfurarea primara i respectiv secundar a transformatorului.TrasarealinieidesarcinpecurentalternativsefaceprinpunctulOderepaus,launghiuldenclinare determinatde'SR .Cndsemnalullaintrareestepozitiv,curentulprincolectorcrete,astfelnctcretei cdereadetensiunepenfurareaprimaratransformatorului,iartensiuneapecolectorscade(seciuneaOA din fig.3. 14.1b). Prin micorarea tensiunii uint, se micoreazcurentul iC, tensiunea pe colector crete (seciunea OB) iar pe tranzistor se aplic nu numai tensiunea sursei Ec, dar i tensiunea invers a transformatorului. Pentru valori mari ale lui uint, valoarea lui uC la limit atinge 2EC, valoare ce trebuie avut n vedere la alegerea tranzistorului.nfigura3.35cseprezintcurbeletensiuniloruint,uC,uiesiacurentuluidecolectoriCncazul transmiterii semnalului dreptunghiular. Determinareacoeficientuluiderandament=0SPP,undePSesteputereapesarciniarP0esteputerea consumatdinsursadealimentareEc,sefaceconsiderndtransformatorulidealipentrusemnaluluint,din figura 3.35c: ( )S'2CS'C2Siesm2SRERURUP== = (3.68) unde CCEU = ; Uiesm este amplitudinealui uies care n cazul de fa este egal cu valoarea efectiv. n clasade amplificare A, ntotdeauna se scrie: P0 = EC ICr(3.69) PentruobinereaamplitudiniimaximeUiesm ( 0 ),estenecesaralegerea SCCr' REI = ,astfelnct: SC20' REP = (3.70) Din expresiile (3.68) i (3.70) se obine: 2 = Concluzii: 1)Coeficientulmaximderandamentseobinepentruvalorimarialelui=CCEU ,adicncazul amplificrii semnalelor mari. 2) Puterea consumat din sursa P0 nu depinde de semnalul transmis. 3) Pierderile maxime de putere PC=P0-Ps au loc n regim static, de repaus, cnd uint=0. Puterea pierdut reprezint puterea care se consum pentru nclzirea tranzistorului, cu alte cuvinte, pentru tranzistor, regimul cel mai greu l reprezint regimul de repaus i pentru acest regim trebuie alei tranzistorii: PCmaxP0 = ICr EC ncazultransmiteriisemnalelordeformoarecare,valoareacoeficientuluiderandamenteste determinatdevaloareamedieacoeficientuluicareestemultmaimicncomparaiecuceleobinutecnd 1. Astfel, spre exemplu, n cazul semnalului sinusoidal uint, forma tensiunilor UC i uies sunt sinusoidale, pe durata unei semiperioade se modific de dou ori n limite de la 0 la 1. 3.5.2 Etajul de amplificare ntr-un singur timp de putere clasa B Etajulcufuncionarentr-unsingurtimpdinclasaB,seprezintnfigura3.36a.Sarcinasecupleaz direct n circuitul de conductor al tranzistorului. n regim de repaus, cnd uint = 0, pe baz nu este tensiune de deplasare i ICr = ICE0 0, PC = 0, ceea ce nseamn c n regim de repaus nu apare nclzirea tranzistorului. (a)(b) Fig. 3.36 Amplificator ntr-un singur timp de putere clasa B: schema - (a); diagramele de timp ale curenilor i tensiunilor - (b) Laaplicareasemnaluluideintrarepozitivnbazatranzistorului,curentuldecolectorsemrete,apare cdereadetensiunepesarcinauies=iCRS.Laaplicareatensiuniinegativelaintrare,tranzistorulseblocheaz uies = 0.Unasemenea amplificator din clasa B poate amplifica numai semnale de o singurapolaritate, ceea ce eliminnecesitateautilizriitransformatoruluilaieirepentruconectareasarcinii.nfig.3.36bseprezint curbele tensiunilor de intrare i ieire ale etajului n cazul semnalelor de polaritate unic. Putereatransmisnsarcinsedeterminavndnvederecncazuldefavaloareaefectiva tensiunii de ieire este Uies = Uiesm: ( )S2CSiesm2SRERUP= = (3.71) Puterea consumat din sursa de alimentare depinde de curentul mediu care curge prin sarcin: P0 = ECIC = ECS2SiesmRERU =(3.72) Astfel, se obine: = (3.73) Se pot face urmtoarele aprecieri: 1.RandamentuletajuluinclasaBestemaimarencomparaiecuschemadinfigura3.35a,nmod special pentru valorile mici i medii ale semnalelor de intrare uint. 2.PutereaconsumatdelasursaEcesteminimnregimderepaus,isemreteodatcucreterea uint. 3.Pierderiledeputeresuntmaximelavalorimediialelui,darmultmaimicincomparaiecu pierderile maxime n schema 3.35a. Pentru valori mici ale lui , PC estemic, pentru c sunt mici curenii prin tranzistor, pentru valori mari a lui , puterea PC este tot mic pentru cderea de tensiune pe sarcin este mare, iar cderea de tensiune pe tranzistor uC = EC - uies este mic. Se poate concluziona asupra avantajului utilizrii etajelor de amplificare n putere, clasa B n comparaie cu etajele din clasa A. Necesitatea amplificrii semnalelor bipolare este eliminat la amplificatoarele de putere n doi timpi.

3.5.3 Etajul de amplificare n doi timpi de putere clasa B Etajul n doi timpi de amplificare a puterii clasa B la care sarcina este nemijlocit cuplat se prezint n figura 3.37a. n regim de repaus ambii tranzistori sunt nchii. Cnd se aplic uint pozitiv se mrete curentul iC1 al tranzistorului n-p-n T1, polaritatea tensiunii pe sarcin se arat n figura 3.37.Schema funcioneaz cu tranzistorul T2 este nchis. Cndtensiunealaintrareuint0, se deschide tranzistorul T1. Tranzistorul T2 este nchis de tensiunea invers de la intrare -kUint.CurentuldecolectorT1iC1curgeprinsarcinaRsisenchideprinsursadealimentareEc1.Schema funcioneaz la fel ca i n cazul etajului din figura 3.14.3a.Cnduint