1
Elektronica – Les 2 – Slide 1
Les 2
Elektronica – Les 2 – Slide 2
Inhoud• Inleiding
– Historiek
– Elektriciteit versus elektronica
• Belangrijke grootheden
– Wat is stroom?
– Wat is spanning?
– Wat is vermogen?
– Hoe meten?
• Basiscomponenten
– Weerstand
– Condensator
2
Elektronica – Les 2 – Slide 3
• Zwakke signalen versterken
– Edison met Edisoneffect
• Metalen plaat naast gloeidraad
• Stroom van gloeidraad naar plaat
– Fleming: gloeikathodebuis of diode
• 2 elektroden
– Gloeidraad & metalen plaat
• Stroom in 1 richting
– de Forest: triode
• Metalen rooster tsn 2 elektroden
• Stroom ++ (afh. spanning rooster)
Elektronica – Les 2 – Slide 4
• Grote doorbraak: transistor
– In firma Bell Telephone
– Shockley
– Brattain
– Bardeen
– Elektroden in halfgeleider
(zoals silicium of germanium)
= zelfde gedrag én kleiner
3
Elektronica – Les 2 – Slide 5
• IC of geïntegreerde schakeling
– (Micro)chip
– Kilby
• 2 transistors in zelfde halfgeleider
Elektronica – Les 2 – Slide 6
• Gemaakt uit 1 stukje silicium
– Volledige & compacte
elektronische schakeling
– Géén doorgedreven
miniaturisatie PCB
• Hedendaagse computer
– Bevat 1000en pn-juncties
– Intel Core i7 computerchip
731 miljoen op 263 mm²
4
Elektronica – Les 2 – Slide 7
• Elk jaar verdubbelt # transistors(Gordon Moore, 1965)
• Elke 2 jaar verdubbelt # transistors(aanpassing jaren 1970)
• Complexiteit elektronica
– Exponentiële verbetering
– Géén incrementele verbetering (cfr. dieselverbruik)
• Al meer dan 50 jaar: self fulfilling prophecy
Elektronica – Les 2 – Slide 8
• DS 16/4/15
5
Elektronica – Les 2 – Slide 9
Elektriciteit vs. elektronica• Elektronica sinds 1883 (Edisoneffect)
– Met diodes & transistors
– Manipuleren stroom
• Elektriciteit zo’n 100 jaar voordien
– Vb. batterij, elektrische telegraaf, gloeilamp
– Transformeren energie uit stroom naar andere vorm
(licht, warmte, beweging…)
• Twijfelgevallen
– Broodrooster met elektronische thermostaat
Elektronica – Les 2 – Slide 10
• Mogelijkheden elektronica
– Geluid
• Microfoon – verandering in (audio)signaal –
versterker – luidspreker
– Licht (ook infrarood)
• Leds (light emitting diodes)
• Camera – videosignalen
– Communicatie
• Doorsturen informatie: met én zonder kabels
– Computers: van reken- tot supermachines
6
Elektronica – Les 2 – Slide 11
Wat is stroom?
• Bij goede geleider: 1 los elektron per atoom
– Als meer elektronen aan ene kant
dan andere kant
– Dan duwen die elektronen
in zelfde richting
• I = 1 A (of Ampère)= 6240 quadriljoen elektronen/sec
Elektronica – Les 2 – Slide 12
Wat is spanning?
• Potentiaalverschil of spanning
– Verschil # elektronen –pool en +pool
• U = 1 V (of Volt)
7
Elektronica – Les 2 – Slide 13
• DC (gelijkstroom): zelfde richting
• AC (wisselstroom): periodisch wissel polariteit
– Elektronen wiegen heen en weer
– Elektriciteitsnetwerk 50 maal/seconde of 50 Hz
Elektronica – Les 2 – Slide 14
• Piekspanning UP• Piek-tot-piekspanning UP-P• RMS-spanning URMS
– Root Mean Square: kwadratisch gemiddelde
– Sinus: UP/√2
– Elektriciteitsnetwerk: URMS = 230 V
8
Elektronica – Les 2 – Slide 15
Wat is vermogen?
• P = 1 W (of Watt)= U.I= hoeveelheid werk door 1 A stroom &
aangedreven door 1 V spanning
• Vermogendissipatie
Elektronica – Les 2 – Slide 16
Hoe meten?• Stroommeter Spanningsmeter
• Meestal samen in multimeterof universeelmeter
– Analoog of digitaal
– Ook weerstandsmeter
9
Elektronica – Les 2 – Slide 17
Weerstand• Geleider (Cu – Al) ↔ isolator (glas, plastiek)
– Elektrische draden: isolator rond geleider
• Mengvorm: weerstand tegen lopen stroom
• R = 1 Ω (of Ohm)= weerstand voor 1 A stroom bij 1 V spanning
• Wet van Ohm: U = R.I
– I stijgt als U stijgt bij zelfde weerstand
Elektronica – Les 2 – Slide 18
Demo
• Met
– Grafietweerstand (2B – 5 cm lang)
– 9 V batterij
– Led
10
Elektronica – Les 2 – Slide 19
• Kleine component – koolstoffilmweerstand
– In kleine cilinder laagje koolstof + isolatie
• Strepen buitenkant: kleur & volgorde
– Waarde met tolerantie
– 4(5): waarde–waarde–(waarde)–exponent–tolerantie
– Eerste streep dichtst bij rand
• Tolerantie = max. verschil theorie & praktijk
– 470 Ω ± 10% → praktijk tsn 423 Ω-517 Ω
Elektronica – Les 2 – Slide 20
• Zij Bracht Rozen Op Gerrits Graf Bij Vies Grauw Weer, (Gerrit Zei Niets)
11
Elektronica – Les 2 – Slide 21
Opmerkingen• In praktijk niet alle kleurcombinaties
– Afv tolerantie (tolerantiebereik niet overlappen)
• E-reeks (± meetkundige rij; x1/x2 = cte)– Bij n stappen in 1 decade = verhouding 101/n
• E3 = 10, 22 & 47 (verhouding 101/3 ≈ 2.15)
• E12 = 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 & 82 (verhouding 101/12 ≈ 1.21)– Elke volgende stap ongeveer 20% groter
– Tolerantie > 10% zinloos
Elektronica – Les 2 – Slide 22
• Through-hole (of doorvoergat)
– In gat door printplaat
• SMD (Surface Mounted Device)
– Tegen printplaat
– 3(4): waarde-waarde-(waarde)-exponent
– Met letter R (radix point) = plaats voor komma
– 105 = 10x105 = 1 MΩ
– 4R7 = 4.7 Ω
12
Elektronica – Les 2 – Slide 23
• Serie: weerstanden optellen
• Parallel: inverse = opgetelde inverse
– Via geleidbaarheid of conductantie (1/R)
Elektronica – Les 2 – Slide 24
Condensator• 2 vlakke platen uit geleidend materiaal
• Ertussen diëlektricum (isolerend materiaal)
– Aansluiten batterij
• -pool elektronen naar ene plaat
• +pool elektronen weg van andere plaat
→ Korte tijd stroom (ook al zit er isolatie)
• Condensatorspanning stijgt
• Tot = batterijspanning
→ Geen stroom & condensator opgeladen
• � oplaadbare batterij
13
Elektronica – Les 2 – Slide 25
Demo• Met
– Condensator
– 9 V batterij
– Weerstand & led
Elektronica – Les 2 – Slide 26
• C = 1 F (Farad)= stockage 1 V bij laden met 1 A/s= gigantisch groot (door 1 A/s)
– Realistisch: tsn 1 μF (of 10-6 F) en 1 pF (of 10-12 F)
– Te meten met sommige multimeters
• 2(3) digits: waarde-waarde-(exponent) in pF
– 101 → 100 pF
– 22 → 22 pF
• Letter = tolerantie: J = 5%, K = 10% & M = 20%Hoofdstuk 1 – Slide 26
14
Elektronica – Les 2 – Slide 27
Opmerking• Parallel
– Grootte platen optellen
– Dus capaciteitswaarden optellen
• Cfr. serieschakeling weerstanden
• Serie: inverse = opgetelde inverse
• Cfr. parallel weerstanden
• Omgekeerd in vgl. met weerstanden
Top Related