Радиоэлектроника асослари

Электр занжирлар
Ахборотларни узатиш, қабул қилиш ва қайта ишлаш жараёнида турли хил қурилма ва асбоблардан фойдаланилади. Бу қурилма ва асбоблар турли функцияларни бажарувчи элементларни ўз ичига олган электрон қурилмалардир. Электрон қурилмаларни ясашда уларда ишлатиладиган элементлар бажарадиган функциясига қараб турлича уланади. Умумий физика курсидан маьлумки заряд ташувчилар (Ўтказгичда эркин электрон) нинг тартибли харакати электр токи деб аталади. Заряд ташувчиларнинг тартибли харакати ҳосил қилиш учун энергия манба ва унинг истеьмолчисидан иборат бек контурни ҳосил қилиш керак.

М- энергия манба U- истеьмолчи
Манба ва истеьмолчи симлар орқали ўзаро боғланади. Бундай берк контур электр занжири деб аталади.
Истеьмолчилар бу қаршиликлар, сиғимлар, индуктив ва бошқа кўринишдаги элементлар бўлиши мумкин. Бу нуқтаи назардан келиб чиққан холда электр занжири учун қуйдагича тариф бериш мумкин.
Электр токи ўтиш йўлини ҳосил қилувчи ўзаро боғланган қурилма ва обьектлар тўпламини электр занжири деб аташ мумкин.


Электр занжири элементлари
Электр занжири таркибига кирувчи ва унда маьлум бир функцияни бажарувчи алохида қурилма ёки обьект электр занжири элементи деб аталади.
Барча электр занжирларини ташкил қилувчи элементларни 2 турга ажратиш мумкин: Актив ва пассив.
Электр энергиясини ишлаб чиқариш ёки улардан ўтаётган сигнал энергиясини кучайтириб бериш хусусиятига ега бўлган элементлар актив элеменлар дейилади. Уларга ЭЮК ва ток манбалари, транзисторлар, рақамли ва аналог микросхемалар, электрон лампалар, лазерлар ва шу кабилар киради.
Пассив элементлар энергия ишлаб чиқармайдилар, аксинча улар энергияни истеьмол қиладилар. Актив элемемтларни таҳлил қилганда, куп холларда идеал энергия манба тушунчасидан фойдаланилади. Идеал ЭЮК манбаи деганда ички электр қаршилиги нолга тенг бўлган ўзгарувчан ёки ўзгармас ЭЮК манбаи тушунилади. Бундай манбанинг ташқи клеммалари орасидаги кучланиш ЭЮК га тенг бўлиб нагрузка қаршилигига боғлиқ бўлмайди. Нагрузка қаршилига боғлиқ холда манбадан оқаётган ток қиймати ўзгаради.
Ом қонунига кўра
_{   } агар _{ } бўлса _{ } бўлади.
Чунки _{ } бу манбанинг ташқи клемммалари орасидаги кучланиш.
Идеал ток манбаи деганда ички электр қаршилиги чексиз катта бўлган ўзгарувчан ёки ўзгармас ток манбаи тушунилади. (_{ }). Бундай манбага уланган нагрузкадан оқаётган ток унинг қаршилиги қийматига боғлиқ бўлмайди.Идеал энергия манбалари қуйдагича белгиланади

Ихтиёрий реал ЭЮК ёки ток манбаи аниқ бир қийматга эга бўлган ички қаршиликка эга. Кўп ҳолларда электр занжирларни хисоблашда бу ички қаршиликни хисобга олишга тўғри келади. Энергия манбаининг ички қаршилигини хисобга олиш зарур бўлган схемаларда манбалар қуйдагича белгиланади.

Демак, реал ЭЮК манбаи идеал манба ва унга кетма-кет уланган ички қаршилик кўринишида, реал ток манбаи ички қаршилиги ўзига паралел уланган идеал ток манбаи кўринишида белгиланар экан.

Демак, реал ЭЮК манбаининг ички қаршилиги қанчалик кичик бўлса у шунчалик идеал манбага яқин бўлади. Реал ток манбаининг ички қаршилиги нагрузка қаршилигига нисбатан қанчалик катта бўлса, у шу даражада идеал ток манбаига яқин бўлар экан.
Актив элементлардан фарқли холда пассив элементларда бошқа турдаги энергияга айлантирилиши хисобига энергия сарфи рўй беради. Пассив элементлар бир биридан манба энергиясини бошқа кўринишдаги энергияга айлантиришлари билан фарқланадилар. Асосан пассив элементларга резисторлар,конденсаторлар, индуктив галтаклар ва улаш симлари киради. Резисторларда электр энергия иссиқлик энергиясига конденсатордарда электр майдон энергиясига, индуктив ғалтакларда магнит майдон энергиясига айланади.
а) Резистор-махсус тайёрланган ўтказгич бўлиб, аниқ бир қийматга тенг қаршиликка эга бўлади. Резисторларнинг асосий хусусияти бу, электр токининг ўтишига тўсқинлик қилишидир. Шунингдек резистор электр энергиясини қайтмайдиган иссиқлик энергиясига айлантиради. Резисторнинг қаршилиги ток ўтказувчи қатламнинг материалига, унинг геометрик ўлжамлари ва температурасига боғлиқ.
_{ },_{ }
Бу ерда _{ }-материалнинг солиштирма қаршилиги, _{ }-ўтказгичнинг узунлиги, s-кўндаланг кесим юзаси, _{ }- ўтказгичнинг _{ } бўлгандаги қаршилиги, _{ }-1/273 иссиклик коэффициенти, _{ }-ўтказгичнинг температураси. Кўпчилик холда ўтказгич қаршилигининг темперптурага боғлиқлигини реал ўлчашларда хисобга олмаса хам бўлади.
Ўтказгичнинг қаршилиги ундан ўтаётган токнинг частотасига боғлиқ. Кўп ҳолларда температура инобатга олинмаса ҳам частотага боғлиқликни хисобга олишга тўғри келади. Чунки сирт эффекти (скин эффекти) туфайли резисторнинг ўзгарувчан токка қаршилиги ўзармас токка нисбатан катта бўлади. Частотанинг ортиши ўтказгич қаршилигининг ортишига олиб келади. Ўзгармас ток ўтказгич кўндаланг кесими юзасининг хамма жойидан ўтади. Шунинг учун ўзгармас токнинг зичлиги ўтказгич кўндаланг кесими юзасининг хамма жойида бир хил бўлади.
Ўзгарувчан токнинг зичлиги ўтказгич сиртига жойларда ўртасига нисбатан катта бўлади. Нисбатан катта частоталарда ток ўтказгич сиртига яқинидаги юпқа қатламдан ўтади. Ўтказгичнинг қаршилиги ўтказгич кўндаланг кесими юзасига тескари пропорционал бўлганлиги учун эффектив юзанинг кичрайиши қаршиликни ортишига олиб келади. Мисол учун думалоқ мис симнинг қаршилиги 1МГц частотада ўзгармас токдагина нисбатан 4 марта,10 МГц частотада эса 12 марта ортади.
Ўтказгичнинг ўзгармас токка қаршилигини электр қаршилик, ўзгарувчан токка қаршилигини актив қаршилик деб аташ қабул қилинган. Қаршиликни ўлчов бирликлари: ом, ком, мом. 1мом=1000ком=1000000ом. Шартли белгиланиш
б) Индуктив ғалтак- диэлектрик каркасга жойлаштирилган кичик қаршиликга эга бўлган сим ўрамларидан иборат. Индуктив ғалтакнинг асосий хусусияти электр энергиясини магнит майдон энергиясига айлантириб бера олишидир.
Ғалтакнинг индуктивлиги каркаснинг ўлчамлари ва формасига, ўралган симни диаметрига, ўрамлар сонига, қандай ўралганлигига ва сердечник (ўзак) материалига, химоя экрани мавжудлигига боғлиқ.

Бу ерда _{ } – магнит доимийси, _{ } - сердечник (ўзак) материалининг магнит доимийси, _{ } - ғалтакнинг узунлиги, _{ } – ўрамлар сони, _{ } –ғалтакнинг кўндаланг кесим юзаси.
Ўлчов бирликлари: Гн, мГн, мкГн.
Шартли белгиланиши

В) Конденсатор диэлектрик (изолятор) билан ажратилган ва конденсатор қопламалари деб аталадиган 2 та электроддан иборат қурилма. Конденсаторнинг асосий хусусияти электр энергиясини электр майдон энериясига айлантириши

Қопламаларни ажратиб турган диэлектикка боғлиқ ҳолда керамик, қоғоз,плёнка, хаво, ва бошқа конденсатори деб аталади.
Конденсаторнинг сиғими асосан қопламалар юзаси, улар орасидаги масофа ва диэлектрикнинг хусусиятига боғлиқ.

Бу ерда _{ }=_{ } электр доимийси, _{ }-диэлектрикнинг электр ўтказувчанлиги (диэлектрик коэффициенти), _{ }-қоплама юзаси, _{ }-қопламалар орасидаги масофа.
Ўлчов бирлигги Ф, мкФ, нФ, пФ. Шартли белгиланиши
Электр занжири элементларидан ток ўтаётганда уларнинг ташқи уланиш нуқталари орасидаги потенциаллар фарқи хосил бўлади. Бу потенциаллар фарқини қиймати ўтаётган ток кучига боғлиқ. Демак, барча занжир элементлари қандайдир қаршиликка эга. Бу қаршилик актив ёки реактив бўлиши мумкин.
Агар элементдан ток ўтганда қайтмас энергия сарфи рўй берса бундай элементларнинг қаршилиги актив қаршилик бўлади.
Агар сарф қилинган энергиянинг қайтиши кузатилса, бундай элементнинг қаршилиги реактив қаршилик бўлади. Резисторлар актив қаршиликка, индуктив ғалтак ва конденсатор реактив қаршиликка эга. Тўғри идеал холатда резистор фақат актив қаршиликка, индуктив ғалтак фақат индуктивликка, конденсатор фақат сиғимга эга деб қараш мумкин.
Аслида ҳар қандай реал элемент ана шу учта хусусият бўйича биргаликда тавсифланади. Масалан резистор актив қаршиликдан ташқари бир вақтда ток ўтказувчи қатламнинг индуктивлигига ва уни электр занжирида фойдаланилган ўтказгичлар орасидаги сиғимга эга бўлади. Индуктив ғалтак индуктивликдан ташқари актив қаршиликга ва ўрамлар аро сиғимга эга бўлади. Конденсатор сиғимдан ташқари индуктивликка эга, чунки у алохида алохида ўтказгичлардан шакилланган. Ундан ташқари диэлектрик қатламини исиши натижасида қайтмас энергия сарфи содир бўлади. Бу ҳолат конденсаторда актив қаршилик мавжудлигини кўрсатади.
Кўп холларда пассив элеметларни идеаллаштириш мумкин. Бу холда элементнинг асосий хусусиятини характерловчи параметр хисобга олинади. Резисторда актив қаршилик, индуктив ғалтакда индуктивлик, конденсаторда сиғим. Элементларнинг бундай идеаллаштириш чегараси занжирни тахлил қилишда хосил бўлган хатоликнинг ўрганилаётган масала шартида мумкин бўлган қийматидан аниқланади.
Элементнинг учала хусусиятини хисобга олиш зарур булган холларда кўпинча эквивалент алмаштиришдан фойдаланилади. Занжирнинг бир бўлагини ёки алохида элементни эквивалент алмаштириш натижасида занжирдаги ток кучи ва кучланиш қийматлари ўзгармаслиги шарт. Фақат шу холда эквивалент алмаштириш амалга оширилди деб айтиш мумкин.
Масалан:
Қуйи частоталар сохасида индуктив ғалтак индуктивликда ташқи энергия йўқолишига сабабчи бўлган актив қаршилликка эга бўлади. Бундай холат учун эквивалент схема қуйдаги кўринишга эга бўлади.

Бу ерда _{ } - -ғалтакни индуктивлиги, _{ } – галтакнинг индуктив қаршилиги.
Конденсатор эса сиғим ва реактив қаршиликдан ташқари актив қаршиликка хам эга бўлади. Эквивалент схема қуйдаги кўринишга эга.

Бу ерда _{ } - реактив қаршилик қаршилиги, _{ } - актив қаршилик қаршилиги, _{ } – сиғим.
Юқори частоталар сохасида индуктив ғалтакда ўрамлар аро сиғим хам пайдо бўлади ва унинг эквивалент схемаси қуйдагича бўлади.

Бу ерда _{ } - ўрамлар аро сиғим, _{ } – ғалтак индуктивлиги, _{ } – индуктив қаршилик.
Конденсаторда индуктивлик хам пайдо бўлиб, қуйдаги эквивалент схемага эга болади.

Бу ерда _{ } - реактив қаршилик қаршилиги, _{ } - актив қаршилик қаршилиги, _{ } – сиғим, _{ } – индуктивлик.
Кўриниб турибдики фойдаланилаётган элемент ва унинг хусусиятларидан келиб чиққан холда идеаллаштириш чегараси белгиланади. Бу чегарадан ташқарида ишлатилган идеаллаштириш занжирни хисоблашда катта хатоликларга олиб келади. Элементлардаги кучланиш _{ } ва ток _{ } нинг оний қийматлари қуйдаги муносабатлар билан аниқланади.
; ; .
Радиотехник занжирнинг актив ва пассив элементлари икки, тўрт ва кўп қутбли уланишга эга бўлиши мумкин.
Икки қутблиларга резисторлар, конденсаторлар, индуктив ғалтаклар, турли диодлар,элементларни ўзаро уловчи симлар ва бошқа шунга ўхшаш элементлар киради.
Тўрт қутблилар жуфт кириш ва жуфт чиқиш электродларига эга бўлади. Амалда кўпинча тўрт қутбли элемент ичида содир бўлаётган жараёнларни ёритмай, унинг кириш ва чиқишидаги сигналлар орасидаги боғланишни аниқлаш етарли бўлади. Шунингдек уларнинг кириш ва чиқиш характеристикаларини ўрганиш мумкин. Кўп қутблилар одатда маьлум бир вазифани бажаришига мўлжалланган қурилма кўринишдаги элемент бўлиши мумкин. Бундай элемент чиқишидаги сигналларни бир неча истеьмолчига узатиш учун тармоқланиш руй бериб, чиқиш электродлари сони кўп бўлади.