Читаве електроничке компоненте могу се сврстати у две широке категорије, од којих су једна активне компоненте, а друге пасивне компоненте. Пасивне компоненте укључују отпорник (Р), кондензатор (Ц) и пригушницу (Л). Ово су три најчешће коришћене компоненте у електроничком кругу и наћи ћете их у скоро свим апликационим круговима. Ове три компоненте заједно у различитим комбинацијама формираће РЦ, РЛ и РЛЦ кола и имају много примена као што су филтрирајући кругови, цевне лагане пригушнице, мултивибратори итд. Тако да ћемо у овом упутству научити основе ових кола, теорију која стоји иза како их користити у нашим круговима.
Пре него што скочимо у главне теме, схватимо шта Р, Л и Ц раде у кругу.
Отпорник: Отпорници су означени словом „Р“. Отпорник је елемент који расипа енергију углавном у облику топлоте. На њему ће бити пад напона који остаје фиксиран за фиксну вредност струје која пролази кроз њега.
Кондензатор: Кондензатори су означени словом „Ц“. Кондензатор је елемент који енергију (привремено) складишти у облику електричног поља. Кондензатор се одупире променама напона. Постоји много врста кондензатора, од којих се највише користе керамички кондензатори и електролитски кондензатори. Пуне се у једном смеру, а празне у супротном смеру
Индуктор: Индуктори су означени словом „Л“. Индуктор је такође сличан кондензатору, такође складишти енергију, али се складишти у облику магнетног поља. Индуктори се опиру променама струје. Индуктори су обично жица намотана на калем и ретко се користи у поређењу са претходне две компоненте.
Када се ови отпорници, кондензатори и пригушнице споје, можемо формирати кола попут РЦ, РЛ и РЛЦ кола која показују одзиве зависне од времена и фреквенције који ће бити корисни у многим применама наизменичне струје, као што је већ поменуто. КК / РС / рлц коло може да се користи као филтер, осцилатора и још много тога није могуће покрити сваки аспект у овом упутству, тако да ће научити основне понашање њих у овом упутству.
Основни принцип РЦ / РЛ и РЛЦ кола:
Пре него што започнемо са сваком темом, схватимо како се отпорник, кондензатор и индуктор понашају у електронском колу. У сврху разумевања, размотримо једноставан склоп који се састоји од кондензатора и отпорника у серији са напајањем (5В). У овом случају када је напајање повезано на РЦ пар, напон на отпорнику (Вр) расте до своје максималне вредности, док напон на кондензатору (Вц) остаје на нули, а затим полако кондензатор почиње да гради набој и тако напон на отпорнику ће се смањивати, а напон на кондензатору ће се повећавати све док напон отпорника (Вр) не достигне нулу и док напон кондензатора (Вц) не достигне своју максималну вредност. Коло и таласни облик могу се видети у ГИФ-у испод
Анализирајмо облик таласа на горњој слици да бисмо разумели шта се заправо догађа у колу. Добро илустровани таласни облик приказан је на доњој слици.
Када је прекидач укључен, напон на отпорнику (црвени талас) достиже свој максимум, а напон на кондензатору (плави талас) остаје на нули. Тада се кондензатор пуни и Вр постаје нула, а Вц максимум. Слично томе, када је прекидач искључен, кондензатор се празни и због тога се негативни напон појављује на отпорнику, а како се кондензатор празни, напон кондензатора и отпорника постаје нула као што је горе приказано.
Исто се може визуализовати и за пригушнице. Замените кондензатор са индуктором и таласни облик ће се само пресликати, то јест напон на отпорнику (Вр) биће нула када је прекидач укључен, јер ће се цео напон појавити на индуктору (Вл). Како индуктор пуни напон на (Вл), достићи ће нулу, а напон на отпорнику (Вр) достићи ће максимални напон.
РЦ коло:
РЦ коло (резистор кондензатор Цирцуит) ће се састојати од кондензатора и отпорника повезати или серијски или паралелно са напоном или тренутни извор. Ове врсте кругова називају се и РЦ филтри или РЦ мреже, јер се најчешће користе у апликацијама за филтрирање. РЦ коло се може користити за израду неких сирових филтера као што су нископропусни, високопропусни и пропусни филтри. Првог реда РЦ коло ће се састојати од само један отпорник и један кондензатор и ћемо анализирати исто у овом упутству
Да бисмо разумели РЦ коло, направимо основно коло на протеусу и повежимо терет преко опсега како бисмо анализирали како се понаша. Коло заједно са таласним обликом дато је у наставку
Оптерећење (сијалицу) познатог отпора 1к Охма повезали смо у серију са кондензатором од 470уФ да бисмо формирали РЦ коло. Коло напаја батерија од 12В, а прекидач служи за затварање и отварање кола. Таласни облик се мери преко сијалице са оптерећењем и приказан је жутом бојом на горњој слици.
У почетку када је прекидач отворен максимални напон (12В) појављује се на оптерећењу отпорне сијалице (Вр) и напон на кондензатору биће нула. Када је прекидач затворен, напон на отпорнику ће пасти на нулу и тада ће се кондензатор пунити, напон ће достићи максимум као што је приказано на графикону.
Време потребно за пуњење кондензатора дато је формулама Т = 5Ƭ, где „Ƭ“ представља тоу (временску константу).
Израчунајмо време потребно за пуњење нашег кондензатора у колу.
Ƭ = РЦ = (1000 * (470 * 10 ^ -6)) = 0,47 секунди Т = 5Ƭ = (5 * 0,47) Т = 2,35 секунди.
Израчунали смо да ће време потребно да се кондензатор напуни бити 2,35 секунди, исто се може проверити и из горњег графикона. Време потребно да Вр достигне од 0В до 12В једнако је времену потребном да се кондензатор напуни од 0В до максималног напона. Графикон је приказан помоћу курсора на доњој слици.
Слично томе, такође можемо израчунати напон на кондензатору у било ком тренутку и струју кроз кондензатор у било ком тренутку користећи доње формуле
В (т) = В Б (1 - е -т / РЦ) И (т) = И о (1 - е -т / РЦ)
Где је В Б напон акумулатора, а И о излазна струја кола. Вредност т је време (у секундама) у којем се мора израчунати вредност напона или струје кондензатора.
РЛ коло:
РЛ Цирцуит (Ресистор Индуцтор Цирцуит) се састоји од индуктор и Ресистор опет повезани било у серији или паралелно. Серијски РЛ круг покреће извор напона, а паралелни РЛ круг струјни извор. РЛ кола се обично користе као пасивни филтри, РЛ коло првог реда са само једном индуктивношћу и једним кондензатором приказано је испод
Слично у РЛ колу морамо кондензатор заменити пригушницом. Претпоставља се да сијалица делује као чисто отпорно оптерећење, а отпор сијалице подешен је на познату вредност од 100 ома.
Када је круг отворен, напон на отпорном оптерећењу биће максималан, а када је прекидач затворен, напон из акумулатора дели се између индуктивитета и отпорног оптерећења. Пригушница се брзо пуни и резистентно оптерећење Р. ће осетити нагли пад напона
Време потребно да се индуктор напуни може се израчунати помоћу формуле Т = 5Ƭ, где „Ƭ“ представља тоу (временску константу).
Израчунајмо време потребно за пуњење наше индуктивности у колу. Овде смо користили индуктор вредности 1мХ и отпорник вредности 100 Охма
Ƭ = Л / Р = (1 * 10 ^ -3) / (100) = 10 ^ -5 секунди Т = 5Ƭ = (5 * 10 ^ -5) = 50 * 10 ^ -6 Т = 50 у секунди.
Слично томе, такође можемо израчунати напон на индуктору у било ком тренутку и струју кроз индуктор у било ком тренутку користећи доње формуле
В (т) = В Б (1 - е -тР / Л) И (т) = И о (1 - е -тР / Л)
Где је В Б напон акумулатора, а И о излазна струја кола. Вредност т је време (у секундама) у коме се мора израчунати вредност напона или струје пригушнице.
РЛЦ круг:
РЛЦ коло као назив имплицира ће се састојати од отпорника, кондензатор и Индуцтор спојени серији или паралелно. Коло формира коло осцилатора које се врло често користи у радио пријемницима и телевизорима. Такође се врло често користи као пригушни кругови у аналогним апликацијама. Ресонанчно својство РЛЦ кола првог реда је размотрено у наставку
РЛЦ коло се такође зове као серије ресонанце круг, осциловања споја или прерађеном склоп. Ови кругови имају могућност да дају сигнал резонантне фреквенције као што је приказано на доњој слици
Овде имамо кондензатор Ц1 од 100у и Индуктор Л1 од 10мХ који су повезани преко калаја. Будући да ће жица која повезује Ц и Л имати одређени унутрашњи отпор, претпоставља се да је присутан мали отпор због жице.
У почетку држимо прекидач 2 отвореним и затварамо прекидач 1 да бисмо напунили кондензатор из извора батерије (9В). Затим се једном напуни кондензатор прекидач 1 отвори, а затим се прекидач 2 затвори.
Чим се склопка затвори, наелектрисано складиште у кондензатору креће се према индуктору и пуни га. Једном када се кондензатор потпуно испразни, индуктор ће почети да се празни назад у кондензатор, на тај начин набоји ће тећи амо-тамо између индуктора и кондензатора. Али пошто ће током овог процеса доћи до неких губитака у набојима, укупна наелектрисања ће се постепено смањивати док не достигну нулу као што је приказано на горњем графикону.
Апликације:
Отпорници, индуктори и кондензатори могу бити нормалне и једноставне компоненте, али када се комбинују да би се формирали кругови попут РЦ / РЛ и РЛЦ кола, показују сложено понашање што га чини погодним за широк спектар примене. Неколико њих је наведено у наставку
- Комуникациони системи
- Обрада сигнала
- Повећање напона / струје
- Одашиљачи радио таласа
- РФ појачала
- Резонантни ЛЦ круг
- Кола са променљивим мелодијама
- Кола осцилатора
- Филтрирајући кругови