3.1 Všeobecné pojmy z obvodové elektroniky
nelineárním prvkem nazýváme dvojpól, který se nedá reprezentovat (složit) ze základních pasivních a aktivních prvků. Závislost napětí na nelineárním prvku je obecnou nelineární funkcí procházejícího proudu u(t)=f(i(t)). Příkladem nelineárních prvků je polovodičová dioda, cívka s feromagnetickým jádrem, žárovka, termistor apod.
součástí (prvkem) sítě míníme následující:rezistor, cívku, kondenzátor, ideální zdroj napětí, ideální zdroj proudu, nelineární prvek. Spojovací vodiče neuvažujeme jako prvky elektrického obvodu, pokud můžeme předpokládat, že na nich nevzniká žádný spád napětí
uzel je bod v síti, kde se stýkají nejméně dva prvky.
větev je část sítě mezi dvěma sousedními uzly, kde se stýkají nejméně tři prvky. Je charakterizována tím, že všemi prvky v jedné větvi protéká stejný proud
uzavřený obvod (smyčka) je myšlená dráha v síti, která začíná a končí v témže uzlu a je zkonstruována tak, že každou větví procházíme jen jedním směrem.
První Kirchhoffův zákon: Součet všech proudů tekoucích do uzlu sítě se v každém okamžiku rovná nule (proudy tekoucí do uzlu bereme se záporným znaménkem, proudy tekoucí z uzlu s kladným znaménkem). Zákon je obvodovým vyjádřením rovnice kontinuity, tj. zákona zachování náboje.
Druhý Kirchhoffův zákon: Součet všech napětí na prvcích (aktivních i pasivních) podél uzavřeného obvodu (smyčky) je v každém okamžiku roven nule. Zákon je obvodovým vyjádřením faktu, že elektrické pole je konzervativní, tj. že práce podél uzavřené dráhy se rovná nule.
3.2 Dělení pasivních součástek:
Pojmem součástky se rozumějí všechny elementární stavební prvky daného elektronického obvodu. Přitom rozlišujeme lineární součástky a nelineární součástky. U lineárních součástek jsou elektrické veličiny jako proud a napětí matematicky v lineárním vztahu, např. Ohmův zákon.
|
U = I*R, I = U/R |
(24) |
Součástky tohoto druhu jsou rezistory, kondenzátory a cívky bez železného jádra. U matematických vztahů je tedy podstatné, že vystupují pouze členy v třetí mocnině; je tedy možný výskyt integrálů, dvojných integrálů, diferenciálního počtu atd.
U nelineárních součástek je matematický vztah nelineární, tj. vystupují zde veličiny jako U2, U3 ......dU/dt2 atd.
Mezi nelineární součástky patří také tranzistory, cívky se železným jádrem atd.
Součástky, které signál zeslabují, se často nazývají pasivní součástky; ty, které jej zesilují, aktivní součástky.
Charakteristiky součástek jsou
grafickým znázorněním jejich matematických funkcí v soustavě souřadnic.
Dalším způsobem, jak dělit součástky, je podle způsobu, jakým zacházejí s elektrickou energií, která je jim dodávána. Jestliže se dodaná energie pouze disipuje (tedy z hlediska zdroje, který energii dodává, spotřebovává), pak tento prvek označujeme jako (ideální) rezistor. Pakliže se dodaná energie akumuluje ve formě magnetického pole, nazýváme tento prvek (ideální) cívkou. Je-li dodaná elektrická energie akumulována ve formě elektrického pole, hovoříme o (ideálním) kondenzátoru. Hodnotové vyjádření schopnosti těchto prvků vést proud, eventuelně hromadit elektrickou energii ve formě magnetického nebo elektrického pole nazýváme po řadě odporem, indukčností a kapacitou (anglicky resistance, inductance, capacitance) a značíme R, L, C. V praxi se s ideálními prvky tak, jak byly zavedeny, nikdy nesetkáme. Rezistor bude mít vždy určitou kapacitu (mezi vývody) i indukčnost, cívka bude mít odpor vodiče, ze kterého je navinuta a kapacitu mezi závity a kondenzátor bude mít určitý svodový odpor a mnohdy nezanedbatelnou indukčnost. V řadě praktických aplikací však můžeme tyto nežádoucí vlastnosti příslušného prvku zanedbat, neboť jejich vliv nepřesáhne mez přesnosti, se kterou budeme ten který obvod analyzovat.