Teema 5, Elektro- ja süsteemtehnika põhimõisted I.osa (0)

Teema 5. Mõned elektrotehnika ja süsteemitehnika põhimõisted Märkus: teemade numbrid ja pealkirjad on vastavuses M. Pikkovi konspekti teemadega. Teemade alajaotuste pealkirjad üldjuhul vastavuses ei ole.
5.1. Passiivsed resistiivsed vooluahelad
Vaatleme passiivseid resistiivseid ("oomilisi") vooluahelaid; samas on mõnikord kasulik tuua paralleelseid näiteid mahtuvusi ja induktiivsusi sisaldavate ahelate kohta, aga ka aktiivahelate kohta, kui need näited aitavad erinevaid seoseid ja reegleid selgitada ja meelde jätta.
Elektroonikalülituste puhul eeldatakse reeglina aktiivkomponentide olemasolu nendes. Aktiivkomponendid vajavad oma tööks mitmesuguseid toitepingeid, eelpingeid ja ­voolusid ning komponendi tunnusjoontel sobiva tööpunkti fikseerimist. See eeldab passiivsete ahelate tundmist ja oskust neid kasutada.
Samuti vajatakse passiivahelaid signaalide ülekandel ühelt aktiivkomponenti sisaldavalt lülitusastmelt või ­moodulilt teisele, et sobitada astmete impedantse ja signaalinivoosid ning et vahelduvsignaalide puhul vajaduse korral mõjutada meile sobivas suunas signaali spektrit.
Allteemad: Passiiv - ja aktiivkomponendid. Lineaarsed ja mittelineaarsed ahelad . Koormussirge ja muud graafilised meetodid. Mittehargnevad vooluahelad. Jadaühendus. Hargnevad vooluahelad. Rööpühendus. Takistuste segaühendus. Pingejagurid. Attenuaatorid. Läbivkoormus. Sildlülitus. Pingeallikad ja nende aseskeemid. Pingeallikate jada- ja rööpühendus. Elektriskeemid .
5.1.1. Passiiv- ja aktiivkomponendid
Elektroonikas kasutatavaid passiivkomponentidel (ka: elementidel, seadistel) puuduvad võimendusomadused ning nende elektrilised omadused ei sõltu neile rakendatud voolu (pinge) suunast . Selliste komponentide hulka kuuluvad näiteks takistid , kondensaatorid , poolid ja trafod.
Aktiivkomponente iseloomustavad võimendusomadused ja / või nende elektriliste omaduste sõltuvus neile rakendatud voolu (pinge) suunast. Taoliste komponentide hulka kuuluvad paljud pooljuht- ja vaakuumseadised.
Elektroonika alused. Teema 5 ­ Mõned elektrotehnika ja süsteemitehnika põhimõisted. Passiivsed resistiivsed vooluahelad. SDER 3. loeng 10.02.2011 1 (1) 5.1.2. Lineaarsed ja mittelineaarsed ahelad
Kui graafik , mis näitab ahela (lülituse) väljundparameetri sõltuvust sisendparameetrist, on sirgjooneline, siis on tegemist lineaarse ahelaga (lülitusega). vatupidisel juhul on tegemist mittelineaarse e. ebalineaarse ahelaga (lülitusega). Lineaarses ahelas pinge ja voolu vahelist sõltuvust kirjeldavaks funktsiooniks on võrdeline sõltuvus. Sama kehtib ka ahela v. lülituse üksikute komponentide kohta. Kui kasvõi üks lülituse komponentidest on mittelineaarne, siis on mittelineaarne kogu ahel. Mittelineaarne ahel on selline elektriahel, mille pinge-voolu tunnusjoonel on vähemalt üks lõik, kus voolutugevus ei ole võrdelises sõltuvuses pingest .
Enamik lülitusi on mittelineaarsed, kuna nad on koostatud komponentidest, mis rangelt võttes on mittelineaarsed.
a b
Joonis 5.1. Lineaarse (a) ja mittelineaarse (b) takistuse pinge-voolu tunnusjooned
Joonis 5.2. Mittelineaarsete komponentide ja nende pinge-voolu tunnusjoonte näiteid [3].
Elektroonika alused. Teema 5 ­ Mõned elektrotehnika ja süsteemitehnika põhimõisted. Passiivsed resistiivsed vooluahelad. SDER 3. loeng 10.02.2011 2 (2) Lineaarse takistuse (joonis 5.1.a) puhul kehtib Ohm'i seadus, mistõttu nimetatakse lineaarseid takistusi ka oomilisteks takistusteks :
U U I= , millest R = R I
Mittelineaarse takistuse puhul (joonis 1.1.b) ei ole Ohm'i seadus selle tavalisel kujul kasutatav. Kui aga vaadelda mittelineaarse takistuse tunnusjoont üksnes kitsal lõigul punktide a ja b vahel, siis võime teatud mööndustega lugeda sellist lõiku lineaarseks, ning võtta Ohm'i seaduse taas kasutusele, sedapuhku pinge ja voolu muutuste jaoks:
DU r= DI Suurus r kannab siin nimetust diferentsiaaltakistus.
Lineaarset ahelat võib defineerida ka kui niisugust ahelat, kus siinuseline sisendpinge sagedusega f tekitab selle ahela väljundil samuti siinuselise pinge sagedusega f. Samuti on siinuseline pinge selle ahela mistahes punktide vahel, aga ka vool, mis läbib selle ahela mistahes elementi.
Lineaarset ahelat võib defineerida veel kui ahelat mis allub superpositsiooni printsiibile. Viimane tähendab, et juhul kui sisendile on rakendatud üheaegselt signaalid x1(t) ja x2(t), on nende signaalide poolt tekitatud väljund F1+2(t) võrdne väljundite F1(t) ja F2(t) summaga , juhul kui signaale x1(t) ja x2(t) rakendatakse