Podstawy elektroniki analogowej to dziedzina wiedzy, którą powinien poznać każdy elektronik mający zamiar rozpocząć swoją przygodę z elektroniką cyfrową.
Elektronika analogowa
Elektronika analogowa to dziedzina nauki, która opiera się na wykorzystaniu zjawisk fizycznych w celu umyślnego tworzenia i przetwarzania sygnałów – wszystko bez nowoczesnej techniki mikroprocesorowej. Ucząc się podstaw elektroniki analogowej, będzie Ci łatwiej bezpiecznie poruszać się w zagadnieniach elektroniki cyfrowej. Chodzi przede wszystkim o podstawowe prawa fizyki, które znajdują tu zastosowanie oraz zrozumienie prostych zjawisk. Warto mieć świadomość, w jaki sposób działa prąd, czym jest napięcie, czym jest natężenie prądu (potocznie prąd), o czym mówi prawo Ohma, dwa prawa Kirchhoffa i wiele innych praktycznych zagadnień. Dobrze jest także przy okazji poznać podstawowe narzędzia i komponenty, które wykorzystuje się w elektronice oraz
Czym jest napięcie?
Napięcie to podstawowa wartość, którą posługuje się każdy elektronik – mierzy się ją zawsze między dwoma punktami. To miara siły, z jaką nośniki ładunku elektrycznego (dodatniego oraz ujemnego) “starają” się do siebie zbliżyć. Innymi słowy, chodzi o wartość energii potrzebnej do transportu jednostkowego ładunku dodatniego między punktami o niższym i wyższym potencjale (od niższego do wyższego). Podstawową jednostką jest wolt – 1 V (pochodzi od nazwiska włoskiego naukowca – Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta). Pomiar napięcia za pomocą multimetru to podstawowa konieczna umiejętność każdego elektronika – aby to zrobić, należy ustawić urządzenie na pomiar napięcia, określić przewidywany przedział napięcia i przytknąć czerwoną sondę do plusa, a czarną do minusa. Za pomocą takiego pomiaru można sprawdzić na przykład czy dane urządzenie pracuje prawidłowo, rozpoznać usterkę lub na przykład sprawdzić stan naładowania danego ogniwa (wraz ze spadkiem ilości przetrzymywanej energii spada wartość napięcia).
Czym jest prąd?
Prąd to wielkość, którą można przyrównać do ciśnienia wody. Można to łatwo wytłumaczyć na obrazowym przykładzie – jeżeli między dwiema końcówkami przewodów zostanie wykryte napięcie, to po zetknięciu ich ze sobą zacznie płynąć prąd. Prędkość przepływu nośników (“ciśnienie”) to właśnie natężenie prądowe. Określa się je w jednym punkcie, dlatego podczas jego pomiaru multimetr podłącza się szeregowo (amperomierz stanowi wtedy jedyną możliwą “trasę” dla nośników prądu w obwodzie). Podstawową jednostką pomiaru prądu jest 1 A. Natężenie prądowe to druga najważniejsza wartość (oprócz napięcia), którą zawsze należy sprawdzać, podłączając dowolne urządzenie do sieci lub do zasilacza. Zasilacz najczęściej ma właśnie za zadanie “przekształcić” prąd zmienny otrzymany z gniazda ściennego na prąd stały o odpowiednim napięciu i natężeniu dla określonego urządzenia.
O czym mówi prawo Ohma?
Praktycznie do budowy każdego układu elektronicznego wykorzystywana jest znajomość prawa Ohma. Chodzi w nim przede wszystkim o opór lub inaczej mówiąc rezystancję (są to synonimy). Każdy podzespół (tak naprawdę każdy przedmiot) posiada jakąś wartość oporu, która wynika z jego właściwości fizycznych. Rezystancja to wartość, która mówi o tym jak bardzo dany materiał będzie powstrzymywać prąd przed przepływem nośników. Na podstawie wartości rezystancji można na przykład określać jakość przewodu (im mniejsza rezystancja, tym lepiej będzie płynął prąd) lub jakość ochrony przed prądem (na przykład im wyższy opór materiału, z którego wykonane są rękawice, tym osoba będzie lepiej chroniona przed porażeniem). Podstawową jednostką rezystancji jest om oznaczany symbolem wielkiej litery omega – Ω. Prawo Ohma mówi o zasadzie, gdzie napięcie przewodnika jest iloczynem natężenia prądu oraz rezystancji tego przewodnika. Najpopularniejszymi zmiennymi, którymi oznacza się wartości prądowe jest litera “U” oznaczające napięcie, litera “I” oznaczająca natężenie i litera “R” oznaczająca opór. Korzystając z takich zmiennych i opisanej zasady, można łatwo stworzyć zależność matematyczną, gdzie w danym obwodzie elektrycznym U = I * R. Tę zasadę wykorzystuje się na przykład, aby zapewnić odpowiednią wartość prądu dla danego urządzenia. Do zwiększenia rezystancji w układzie stosuje się tak zwane rezystory (lub inaczej mówiąc oporniki), które dzięki określonej wartości “stawianego” oporu pochłaniają energię elektryczną i wypromieniowują ją w postaci energii cieplnej. Przykładowo po podłączeniu zwykłej diody LED do zwykłej baterii – najprawdopodobniej uległaby ona spaleniu wskutek zbyt dużej wartości natężenia prądowego. Aby je zminimalizować, należy umieścić rezystor o odpowiedniej wartości oporu na drodze między baterią a diodą.
