Elektroonika aluste eksami küsimused ja vastused (0)

Kordamisküsimused
1. Mis on Ohmi seadus?
U=R*I
2. Mis on pingejagur? Etteantud parameetritega pingejaguri arvutamine.
Pingejagur – alalis - või vahelduvpinget osadeks jagav elektriseade.
3. Elektriahela võimsus.
4. Edissoni efekti olemus?
5. Elektronlambid ( diood , triood , tetrood …) ja nende tööpõhimõte?

• diood ‒ kahe elektroodiga ( katood , anood );
  
• triood ‒ kolme elektroodiga (katood, võre , anood);
  
• pentood ‒ viie elektroodiga (katood, tüürvõre, varivõre, sulgvõre, anood).
  
• Tetrood – nelja kanaliga
  

Dioodi tööpõhimõte
Töötamisel lastakse vool läbi nikroomist hõõgniidi, mis kuumutab katoodi 800...1000 °C kraadini. Kuum katood eraldab elektrone vaakumisse, protsess, mida nimetatakse termoemissiooniks. Katood on kaetud leelismuldmetalli (nt. baarium  või  strontsium ) oksiidiga, millest elektronid väljuvad suhteliselt kergesti. Alaldatav vahelduvpinge rakendatakse anoodi ja katoodi vahele. Kui anoodil on positiivne pinge katoodi suhtes, siis anood tõmbab katoodist eraldunud elektronid endasse, tekitades voolu. Kuid kui anoodil on katoodi suhtes negatiivne pinge, siis voolu ei teki, sest anood tõukab elektrone kui negatiivse laengu kandjaid endast eemale. Anood ise ei eralda elektrone, seega saab elektronide vool olla ainult ühesuunaline ‒ katoodilt anoodile.
6. Elektronkiiretoru tööpõhimõte?
Optiline kujutis saadakse peene  elektronkiire  põrkumisel vastu ekraani, mille luminofooriga kaetud kiht jätab elektronkiire liikumise teest nähtava jälje. Elektronikahuris moodustunud peen suunatud elektronkiir liigub ekraanil vastavalt hälvitussüsteemi toimele.
7. Signaali olemus. Eristamine ja jagunemine.
Signaal – informatsiooni materiaalne kehastus. Elektroonikas toimub elektriliste signaalide genereerimine, muundamine , töötlemine, filtreerimine .
Eristatakse sageduse järgi. Ka faasi järgi.
Signaalid jagunevad: pidevatoimelised ehk analoogsignaalid , diskreetsed ehk katkendlikud.
8. Signaali sagedus, periood, lainepikkus .
Signaali sagedus näitab mitu täisvõnget sooritatakse ühe sekundi jooksul. f=c/λ
Periood näitab aega, mis kulub ühe täisvõnke sooritamiseks. T=1/f
Signaali iseloomustab lainepikkus, mis on kaugus signaali kahe samas
faasis võnkuva punkti vahel ja mida tähistatakse kreeka tähega λ. λ=c/f
9. Mis vahe on elektromagnetlainetel ja helilainetel?
Helilained on aines levivad mehaanilised võnkumised. Elektromagnetlained on elektri ja magnetvälja võnkumised üksteisega risti ja samas faasis.(ei vaja levimiseks keskkonda)
Helilainete sagedusdiapasoonid:
1. Infraheli 20 kHz
10. Raadiolainete sagedusdiapasoon?
11. Siinussignaal, selle hetkväärtus .
Siinussignaal – ajas perioodiliselt muutuv analoogsignaal.
A – signaali amplituud
ω – nurksagedus
f – sagedus
t - aeg
ϕ - algfaas
12. Kolmnurksignaal, saehammassignaal.
13. Logaritmilise skaala kasutamine signaalide amplituudide võrdlemisel.
14. Pulsi laiuse modulatsiooni (PWM) olemus. Sagedusmodulatsioon.
Siinussignaali ja saehammassignaali kasutamine PWM (pulse width modulation) diskreetsignaali genereerimiseks. Kasutatakse sagedusmuundurites asünkroonmootorite juhtimiseks . D-klassi võimendid .Inverterid.
Amplituudmodulatsioon.
15. Mis on filter ? Pääsuala , tõkkeala .
Filter on lülitus teatava tunnusega signaalide eraldamiseks mitmesuguste signaalide segust . Tunnuseks, mille järgi signaale eristatakse, on sagedus.
Mis on pääsuala? Sagedusvahemik, kus kõik signaalid pääsevad nõrgenemata filtrist läbi. Filter avaldab väikest sumbuvust. Mis on tõkkeala? Sagedusvahemik, kus filter tõkestab täielikult kõik signaalid, mis ületavad piirsagedust.
16. Kui suurt signaali nõrgenemist lubatakse pääsuala piirsagedusel e. lõikesagedusel?
Seda ma, kahjuks, ei tea
17. Madalpääsfilter, kõrgpääsfilter, ribapääsfilter, ribatõkkefilter. Nende tunnusjooned.
Madalpääsfilter (low- pass filter) – pääsuala nullist mingi sageduseni ja tõkkeala sellest sagedusest lõpmatuseni.
Kõrgpääsfilter (high-pass filter) – tõkkeala nullist mingi sageduseni ja pääsuala sellest sagedusest lõpmatuseni.
Ribapääsfilter ( band -pass filter) – pääsuala kindlas sagedusvahemikus, ülejäänud tõkkeala.
Ribatõkkefilter (band-stop filter) – tõkkeala kindlas sagedusvahemikus, ülejäänud sagedusvahemikud pääsuala.
18. Passiivfiltrid , aktiivfiltrid.
Passiivfiltrid koosnevad LC või RC ahelatest (induktiiv-mahtuvuslikest või takistus-mahtuvuslikest).
Aktiivfiltrid sisaldavad aktiivelementi (operatsioonivõimendi, transistor ), mida kasutatakse filtreeritud signaali võimendamiseks.
Skeemielementide järgi jaotatakse filtrid aktiiv - ja passiivfiltriteks. Passiivfiltrid sisaldavad ainult passiivseid komponente ( takistid , poolid ja kondensaatorid ), mis on ühenduses nii, et lasevad läbi kindlaid sagedusi, samas kõiki teiste sagedustega signaale nõrgendades. Käesolevas peatükis käsitletakse edaspidi aktiivfiltreid, mis sisaldavad peale passiivkomponentide veel aktiivkomponente ( transistorid või operatsioonvõimendid). Kaasaegsetes sidesüsteemides on laialdaselt kasutatud aktiivfiltreid, sest neil on järgnevad eelised:
1. Kuna skeemitehnika võimaldab saada induktiivse iseloomuga ülekandefunktsiooni, siis saab poolide asemel kasutada takisteid.
2. Operatsioonvõimendi suur sisend - ja väike väljundtakistus tagab filtrile sisendi ja väljundi vahelise hea isoleerituse.
3. Kuna aktiivkomponendid võimaldavad signaali võimendamist, siis aktiivfiltrid võimendavad signaali.
19. Milleks kasutatakse impulsstoiteseadmete sisendites filtreid. Mis filtritega on
tegemist?
Impulsstoiteseadmete sisendis ja väljundis kasutatakse LC filtreid.
20. Mida tähendab filtri järk?
Filtri järk väljendab sumbuvust filtri tõkkealas. Mida suurem järk seda suurem sumbuvus. Joonisel tähedab seda et seda kiiremini pääsualast läheb üle keelualale.
21. Võnkering ja selle resonantsisagedus.
Võnkering on kondensaatorist ja induktiivpoolist koosnev elektriahel .
22. Passiivelementide ja aktiivelementide olemus.
Elektroonikas on passiivelementideks seadised , mis ei vaja toimimiseks lisatoiteallikat.
Passiivelemendid võivad olla volt-amper karakteristiku järgi lineaarsed või mittelineaarsed.
Passiivelemente kasutatakse aktiivelementide õigete töörežiimi saavutamiseks.
Passiivelemendid on takistid, kondensaatorid, dioodid .
aktiivfiltreid, mis sisaldavad peale passiivkomponentide veel aktiivkomponente (transistorid või operatsioonvõimendid). Kaasaegsetes sidesüsteemides on laialdaselt kasutatud aktiivfiltreid, sest neil on järgnevad eelised:
1. Kuna skeemitehnika võimaldab saada induktiivse iseloomuga ülekandefunktsiooni, siis saab poolide asemel kasutada takisteid.
2. Operatsioonvõimendi suur sisend- ja väike väljundtakistus tagab filtrile sisendi ja väljundi vahelise hea isoleerituse.
3. Kuna aktiivkomponendid võimaldavad signaali võimendamist, siis aktiivfiltrid võimendavad signaali.
23. Püsitakisti, liigitamine , kasutamine, tingmärk.
Püsitakistiks nimetatakse kindla takistusega juhti või seadet . Sõltuvalt takisti konstruktsioonist on neid kolme tüüpi: masstakistid, kile ehk kihttakistid ja traattakistid.
Masstakisti (süsiniktakisti) – takistava materjalina kasutatakse süsinikku. Süsiniku terad on segatud sideainega, mis juhtivuselt on dielektrik ( kvartsliiv ). Mida väiksem süsiniku kontsentratsioon seda suurem on takistus.
Kiht- ehk kiletakistid – neil on isoleermaterjalist silindriline või risttahuka kujuline südamik, mis on kaetud õhukese takistusmaterjali kihiga . Takistusmaterjalina kasutatakse metalli ( nikkel ), metallisulameid (nikkel+ kroom ), metallioksiide ( tinaoksiid ), grafiiti ja metallkeraamikat (kermet). Takistuskile on kantud spiraalselt isoleermaterjalile.
Traattakistid – silindriline isoleermaterjalist südamik, millele on keritud takistustraat (konstantaan, nikroom ), mis omakorda kaetakse glasuuriga. Glasuur tagab kuumakindluse. Traattakistid on madala takistusega ja täpsed. Neid kasutatakse kohtades, kus võimsused küündivad üle 2 W.
Tingmärk
vasak-Euroopa
Parem- Ameerika
24. Muuttakisti, liigitamine kasutamine, tingmärk.
Reguleeritava takistusega takistid jagunevad potentsiomeetriteks ja seadetakistiteks.
Potentsiomeetreid kasutatakse elektroonikaseadme mingite parameetrite muutmiseks selle töötamise käigus.
Tööpõhimõte: isoleeralusele on kantud takistuskeha, mille otstesse on ühendatud klemmid . Mööda takistuskeha liigutatakse liuguri kontakte, mistõttu muutub klemmidevaheline takistus. Takistuskeha materjaliks grafiit , takistustraat, kermet.
Seadetakistid – kasutatakse elektroonikaseadmete häälestamiseks. Paiknevad seadme sisemuses. Tööpõhimõte sama mis potentsiomeetril
Tingmärk
Pontentsiomeeter
Varistor – mittelineaarne pooljuhttakisti, mille takistus sõltub temale rakendatud pingest . Pinge suurenemisel takistus väheneb. Takistusmaterjaliks ränikarbiid ja tsinkoksiid . Varistori toime tuleneb pinge suurenemisel tekkivast kristallidevahelisest läbilöögist. Kasutatakse induktiivahelates ülevõngete takistamiseks. Samuti toiteseadmete kaitseahelates.
Termistor – mittelineaarne pooljuhttakisti, mille takistus sõltub teda ümbritseva keskkonna temperatuurist.
Termistorid jagunevad:
1. Positiivse temperatuuriga termistorid (PTC – positive temperature coefficient).
2. Negatiivse temperatuuriteguriga termistorid (NTC – negative temperature coefficient).
Elektroonikas kasutatakse NTC termistore temperatuurianduritena temperatuuri mõõtmiseks, kusjuures teda läbiv vool on väike, et ei tekiks sellest tulenevat soojenemist.
PTC NTC
Fototakisti – pooljuhttakisti, mille takistus sõltub temale langevast valgusest. Valguse toimel suureneb fototakistis laengukandjate arv ja nende liikuvus, mistõttu takistus väheneb.
25. Püsikondensaatorid, liigitamine, mahtuvus , kasutamine, tingmärk.
Kondensaatori tööpõhimõte: andes ühele plaadile positiivse laengu ja teisele negatiivse, siis püüab ühe plaadi laeng indutseerida teisel plaadil vastasnimelist laengut ja vastupidi.
Kondensaator – passiivne elektroonikakomponent, mille ülesanne on salvestada elektrilaenguid. Laengute salvestamine on vajalik lühikeseks ajaks suurte võimsuste saamiseks.
C=Q/U C=mahtuvus, Q-laeng kulonites
C= ε – dielektriline läbitavus; S – plaatide pindala; d – plaatidevaheline kaugus
Kondensaatori juhib ainult vahlduvvoolu. Mahtuvustakistus
Xc-Reaktiivtakistus f- vahelduvvoolu sagedus
Kondensaatorid jaotatakse püsi- ja muutkondensaatoriteks. Püsikondensaator on kindla mahtuvusega seadis. Ehituse järgi jagunevad püsikondensaatorid kile-, keraamika- ja elektrolüütkondensaatoriteks.
Kilekondensaatorites kasutatakse dielektrikuks 1…3 μm paksust sünteeskilet. Levinud sünteesmaterjalid on polüester (KT), polükarbonaat (KC), polüpropeen (KP) ja polüstüreen (KS). Metallpolüesterkondensaatoreid toodetakse alalistööpingele kuni 1 kV ehk sama kondensaator talub kuni 650 V efektiivväärtusega siinuselist vahelduvpinget. Metallpolüesterkondensaatorid on pikaealised ja taluvad kõrget keskkonna temperatuuri, töötemperatuur jääb vahemikku -50…100 °C.
Keraamikakondensaatorid – keraamilise dielektriku järgi jaotatakse keraamikakondesaatorid kõrgsageduslikeks ja senjettkondensaatoriteks.
Kõrgsageduskeraamika dielektriline läbitavus 3…550. Kõrgsageduskeraamikal on väga väikesed kaod kõrgete sagedusteni ja nõrk mahtuvuse temperatuurisõltuvus.
Senjettkondensaatorite dielektrik on suure dielektrilise läbitavusega 1000…10000.
Need kondensaatorid on väikeste mõõtmetega kuid suure mahtuvusega. Senjettkeraamikast dielektrikul on suur energiakadu ning mahtuvus sõltub tugevalt ja mittelineaarselt temperatuurist, sagedusest ja pingest. Seega on nad kasutatavad ainult madalatel sagedustel ja pingetel ning kohtades, kus väikeste mõõtmete juures on vaja suuri mahtuvusi ja mahtuvuse täpne väärtus oluline.
Elektrolüütkondensaatorid on suure mahtuvusega püsikondensaatorid, milles ühe plaadina toimib alumiiniumi riba ja teise plaadina elektrit juhtiv vedelik ehk elektrolüüt . Elektrolüüt paikneb kiudainest lindis. Elektriline ühendus elektrolüüdiga moodustatakse teise elektroodi abil, milleks on kondensaatori korpus.
Elektrolüütkondensaatoreid kasutatakse peamiselt pulseerivate voolude silumiseks toiteaparatuurides.
Tingmärk
26. Muudetava mahtuvusega kondensaatorid, nende kasutamine, tingmärk.
Muudetava mahtuvusega kondensaatorid jagunevad seadekondensaatoriteks ja häälestuskondensaatoriteks.
Seadekondensaator koosneb paigalseisvast ja pööratavast osast, s.t staatorist ja
rootorist. Põhiliselt kasutatakse keraamilise dielektrikuga seadekondensaatoreid, mille
plaatideks on dielektrikule sadestatud hõbedasektorid. Seadekondensaatorid on väikese
mahtuvusega, mis jääb vahemikku 1…33 pF.
Häälestuskondensaatori moodustavad kas alumiiniumplaadid või hõbetatud vaskplekist
paralleelsed poolümarad plaadid . Plaatide vahel on õhk või mõni väikese kaoga
dielektrik. Häälestuskondensaatorite mahtuvus jääb vahemikku 1…470 pF.
27. Lineaarne ja logaritmiline potentsiomeeter.
Liuguri trajektoori järgi saab potentsiomeetreid liigitada pöördtakisteiks, mille liuguri süsiharja pööratakse rõngakujulisel takistuskehal mööda ringikaart, ja lükandtakisteiks, mille liugurit on võimalik nihutada sirgjooneliselt edasi-tagasi. Väga täpselt võimaldab takistust seada kruvitakisti, mille liugur on sirgjooneliselt nihutatav käigukruvi pöörates. Kaksiktakistil on kaks takistuskeha, kusjuures liugureid saab juhtida eraldi, tandemtakisti mõlema süsteemi liugkontaktid on ühisel võllil või lükandliuguril. Potentsiomeetriga võib olla kokku ehitatud toiteahela lüliti.
Reguleerimistunnusjoon ehk reguleerimiskarakteristik näitab liuguriviigu ja takistuskeha algusviigu vahelise takistuse sõltuvust liuguri pöördenurgast (pöördtakisteil) või takistuse sõltuvust liuguri kaugusest lükandtakisti algusviigust. See sõltuvus võib olla lineaarne, logaritmiline või antilogaritmiline.
28. Varistor, selle kasutamine.
Varistor – mittelineaarne pooljuhttakisti, mille takistus sõltub temale rakendatudpingest. Pinge suurenemisel takistus väheneb. Takistusmaterjaliks ränikarbiid jatsinkoksiid.
Varistori toime tuleneb pinge suurenemisel tekkivast kristallidevahelisestläbilöögist. Kasutatakse induktiivahelates ülevõngete takistamiseks. Samuti toiteseadmete kaitseahelates.
29. Termistor, selle kasutamine.
Termistor – mittelineaarne pooljuhttakisti, mille takistus sõltub teda ümbritseva keskkonna temperatuurist.
Termistorid jagunevad:
1. Positiivse temperatuuriga termistorid (PTC – positive temperature coefficient).
2. Negatiivse temperatuuriteguriga termistorid (NTC – negative temperature coefficient).
Elektroonikas kasutatakse NTC termistore temperatuurianduritena temperatuuri
mõõtmiseks, kusjuures teda läbiv vool on väike, et ei tekiks sellest tulenevat
soojenemist.
30. Posistor, selle kasutamine.
Sama mis termistor ainult, et temperatuuri tõustes takistus suureneb.
31. Fototakisti.
Fototakisti – pooljuhttakisti, mille takistus sõltub temale langevast valgusest.
Valguse toimel suureneb fototakistis laengukandjate arv ja nende liikuvus, mistõttu
takistus väheneb.
32. Induktiivelemendid, milleks kasutatakse?
Induktiivelemendid – elemendid mida iseloomustab induktiivsus . Kõige lihtsam
induktiivelement on pool. Skeemides tähistatakse tähega L.
Drossel - elemendid, mida kasutatakse voolukõikumiste silumiseks.
Kuju ja mähkimisviisi järgi saab eristada järgmisi mähiseid (poole): ühe- ja
mitmekihiline mähis ; tihe mähis ( keerd keeru kõrvale); samm-mähis (juhtme
läbimõõdust suurema sammuga ); sektsioonmähis (koosneb mitmest jadamisi
ühendatud ühistelgsest mähisest); ristmähis (naaberkihtide keerud asetsevad
omavahel nurgi); vabamähis ( traat keritakse korrapäratult poolialusele);
sümmeetriline mähis (saadakse kahe traadi korraga kerimisel. Ühe traadi lõpp ja teise
algus moodustavad siis pooli keskharundi).
33. Mis on pooljuht ?
Pooljuhid – kristallilise struktuuriga ained, mille elektrijuhtivus sõltub temperatuurist,
lisandite olemasolust, deformatsioonist ja neile langevast kiirgusest.
Temperatuuri tõusmisel pooljuhi elektritakistus väheneb järsult.

• elektrijuhid – σ >106 S/m;
  
• pooljuhid – σ = 106...10–8 S/m;
  
• dielektrikud ehk mittejuhid – σ