Table Of ContentSvein Olaf Michelsen og Magne Lein
Elektronikk 1
Bokmål
Universitetsforlaget
© UNIVERSITETSFORLAGET AS 1994
ISBN 82-00-41218-0
Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven
og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått
med Kopinor, intcresseorgan for rettighetshavere til åndsverk.
Godkjent av Nasjonalt Læremiddelsenter 30. juni 1994 til bruk
i den videregående skolen.
Spørsmål om denne boka kan rettes til:
Universitetsforlaget
Postboks 2959 Tøyen
0608 Oslo 6
Tegning: Svein Olaf Michelsen
Omslag: Tor Berglie
Trykk: PDC Printing Data Center as, Aurskog 1994
Forord
Denne boka gir en innføring i elektronikk og er beregnet til bruk
på grunnkurs elektrofag etter reform 94. Den dekker hele modul 2
og er derfor også egnet for andre som vil ha en grunnopplæring i
elektronikk.
Boka er skrevet etter intensjonene i den generelle delen av lære
planen og dekker alle mål og hovedmomenter fra fagplanen for
elektronikk. Pedagogisk og metodisk er det tatt hensyn til an
befalingene i de metodiske veiledningene.
Boka inneholder digitalelektronikk og analogelektronikk. Vi har
valgt å starte med digitalelektronikk for at elevene skal få mulig
het til å tilegne seg noe kunnskaper i faget elektroteknikk før de
gir seg i kast med den analoge elektronikken.
I analogelektronikken tar en først for seg forsterkeren og gir en
systemgjennomgang av denne før en tar en grundig blokkvis gjen
nomgang av de forskjellige forsterkertrinnene. Måling, måle
instrumenter og skjemategning er plassert slik at det faller naturlig
inn i undervisningen. De tre siste kapitlene utgjør en faktadel som
gir en detaljert innføring i analoge komponenter og integrerte
kretser.
Boka har integrert felles mål for studieretningsfaget, etikk, miljø
og historie der det er naturlig i forhold til stoffet. For å lette inn
læringen er det utarbeidet eksempler, kontroll spørsmål, oppgaver
og øvinger. Eksemplene gir en god innføring i anvendt matema
tikk. Det er utarbeidet lærerveiledning til boka.
Forfatterne forutsetter at elevene har tilgang på databøker ved
siden av denne boka.
Vi vil takke følgende produsenter, leverandører og firmaer for at
vi fikk bruke datablader, bilder og informasjon i boka:
AMP Norge A/S Elko
Jakob Hatteland Supply A/S Hefro Elektronikk A/S
Hewlett Packard Norge A/S Richard Hirschmann Norge A/S
Instrutek A/S Mascot electronic A/S
Mehren Rubber A/S Norsk Philips A/S
Nortelco A/S Panasonic Norge A/S
Siemens A/S Sony Norge
Øystein Røed A/S Texas Instruments Norge A/S
Tektronix Norge A/S Arthur F. Ulrichsen A/S
Universitetsforlaget og forfatterne setter pris på tilbakemelding
fra lærere, elever og andre brukere av boka.
Bærum, våren 1994
Svein Olaf Michelsen Magne Lein
Innhold
INNLEDNING 9
Del 1: Digitalelektronikk 13
INTRODUKSJON TIL DIGITALE SYSTEMER 15
LOGISKE FUNKSJONER 21
Innledning 22
ELLER-funksjonen 23
OG-funksjonen 27
IKKE-funksjonen 28
NELLER-funksjonen 30
NOG-funksjonen 31
Kombinatorikk 33
EKSKLUSIV-ELLER-funksjonen 39
EKSKLUSIV-NELLER-funksjonen 41
Andre funksjoner med NELLER- og NOG-porter 44
Oppgaver 47
Øvelser 47
PORTENES LOGISKE FUNKSJONER KONTROLLERT
MED PULSER 51
Pulser 52
Bruk av OG- og NOG-porter 54
Bruk av ELLER- og NELLER-porter 56
Kontroll av ELLER-port med pulser 57
Pulsgenerator/astabil vippe 57
Generator med mange frekvenser 59
Oppgaver 64
Øvelser 66
VIPPER 69
Innledning 70
SR-vippe 70
Alarm 77
Klokkestyrt SR-vippe 79
Datavippe, D-vippe 82
Mester-slave-vippe, MS-vippe 84
JK-vippe 85
T-vippe 89
Monostabil vippe 91
Oppgaver 95
Øvelser 97
DET BINÆRE TALLSYSTEMET 99
Innledning 100
Tallsystemer 100
TELLERE 105
Innledning 106
Binærteller 108
BCD-teller 111
BOOLSK ALGEBRA 117
Innledning 118
Oppgaver 124
Øvelser 125
PRAKTISK ANVENDELSE AV DIGITALE
KRETSER 127
Innledning 128
Kodelås 128
Digital klokke 131
SYMBOLER 139
CMOS- OG TTL-KRETSENE 141
Innledning 142
CMOS 143
TTL 148
Del 2: Analogelektronikk 151
INNLEDNING 152
FORSTERKEREN 153
Innledning 154
Forsterkerens hovedelementer 155
Inngangstrinnet 156
Volum- og tonekontrollene 157
Spenningsforsterkeren 157
Strømforsterkeren 158
Strømforsyningen 158
Oppgaver 159
STRØMFORSYNINGEN 161
Innledning 162
Transformatoren 163
Likeretter 164
Enveislikeretting 164
Toveislikeretting 164
Glatting 166
Glatting med ladekondensator 166
Stabilisering og filtrering 168
Regulator med transistor 168
Sammenligneren 171
Referansespenning 172
Spcnningsføling over lastmotstanden 172
Oppgaver 174
Øvelser 175
SYMBOLER - SKJEMALESING -
MÅLEINSTRUMENTER 179
Innledning 180
Symboler og skjemalesing 180
Måleinstrumenter 182
Amperemeter 183
Voltmeter 185
Ohmmeter 186
Oscilloskop 187
Oppgaver 190
Øvelser 191
FORSTERKERTRINNENE 193
Innledning 194
Inngangstrinnet 194
Volum- og tonekontroller 197
Spenningsforsterkeren 202
Strømforsterkeren 205
Høyttaleren 206
Oppgaver 208
Øvelser 209
PASSIVE KOMPONENTER 211
Innledning 212
Motstander 212
Lineære motstander 212
Ulineære motstander 217
Kondensatorer 222
Papirkondensatorer 223
Keramiske kondensatorer 224
Elektrolyttkondensatorer 225
T antalelektrolyttkondensatorer 227
Variable kondensatorer 228
Trimmekondensatorer 228
Spoler, transformatorer,releer og høyttalere 229
Spoler 230
Transformatorer 230
Releer 231
Høyttalere 233
Sikringer 235
Termiske sikringer 235
Elektromekaniske sikringer 236
ELEKTROMEKANISKE KOMPONENTER 239
Innledning 240
Brytere og vendere 240
Plugger og kontakter 241
Dataplugger/-kontakter 244
Diverse andre plugger og kontakter 245
Trykte kretsløp - kretskort 245
Kretskort og miljø 247
AKTIVE KOMPONENTER 251
Innledning 252
Halvledere 252
Fysiske forhold 252
N- og P-materialer 253
PN-overgangen 254
Dioder 256
Effektdioder 258
Småsignaldioder 261
Likerettere 264
Brulikerettere 264
Trefaselikerettere 265
Spesielle diodetyper 267
Zenerdioder 267
Lysdioder 269
Dobbeltbasisdioder 275
Kapasitansdioder 278
Tunneldioder 279
Spesielle dioder 280
Transistorer 282
Bipolare transistorer 282
Karakteristikker 283
Forspenning av transistorer 289
Lastlinje 290
Arbeidspunkt 292
Felteffekttransistor 298
Tyristorer og triaeer 304
Tyristorer 304
Triaeer 306
Integrerte analoge kretser (IC-er) 309
Spenningsregulatorer 309
Automatisk lader for NiCd-celler 311
Operasjonsforsterker 313
Utgangsforsterkere 321
«Timere»/tidsbestemmende kretser 334
Oppgaver 338
Øvelser 350
STIKKORD 355
Innledning
Elektronikk er et eget fagområde innen elektro. Slår du opp i et
leksikon for å få rede på hva ordet elektronikk betyr, kan du finne
følgende:
«Elektronikk, er en forkortelse av elektronrørteknikk, og
omhandler elektrisk strøm i form av elektroner i vakuum,
fortynnede gasser og halvledere. Elektronikken ligger til
grunn for utviklingen av radio, fjernsyn, transistorer, data
maskiner, industriell automatisering osv.»
Elektronikk er noe vi alle er berørt av hver dag. De fleste elekt
riske hjelpemidlene vi bruker daglig, inneholder etter hvert elekt
ronikk. Det gjelder både hjemme, på skolen, på jobb eller i fri
tiden.
Faget elektronikk har en relativt kort historie, sammenlignet med
mange andre fag. Det første patentet ble tatt ut i 1904 av J. A.
Flemming og omhandlet verdens første elektronrør. Røret var
egentlig en glødelampe med en metallplate ved siden av glødetrå-
den. Fordi lampen hadde to elektroder, ble den kalt diode.
Mellom glødetråden og plata kan det gå en elektrisk strøm, men
bare den ene veien. Den varme glødetråden gir fra seg elektroner,
som trekkes over til plata når den er koplet til en spenning som er
positiv i forhold til glødetråden. Elektronstrømmen øker når spen
ningen mellom plata og glødetråden øker. Glødetråden som avgir
elektroner, blir kalt katode, mens plata som tar imot elektronene,
blir kalt anode.
Fire år senere fikk Lee DeForest patent på et elektronrør med tre
elektroder. DeForest plasserte den tredje elektroden mellom
glødetråden og plata i dioden. Denne elektroden var en metalltråd
bøyd i sikksakk og ble kaltgzfter. Fordi røret hadde tre elektroder,
ble den kalt triode. Ved å tilføre gitteret en spenning som er nega-
9
tiv i forhold til glødetråden, var det mulig å regulere elektron-
strømmen til anoden. DeForest innførte styringsprinsippet.
Den teknikken som utviklet seg omkring elektronrørene, fikk
betegnelsen elektronikk. Nå var grunnlaget lagt for en rivende
utvikling innen radio, telekommunikasjon, tv og data. Trioden
fikk snart en tallrik etterslekt. I løpet av femti år ble det produsert
over sju milliarder elektronrør av ulike typer.
I dag deler vi vanligvis elektronikken inn i to hovedemner:
digitalelektronikk og analogelektronikk, noe som også gjenspei
ler oppbygningen av denne læreboka.
I første del av boka - Digitalelektronikk - får du grunnleggende
kjennskap til de vesentligste elementene i for eksempel data- og
teleteknikken, men også i moderne Hi-Fi-utstyr osv. Du vil også
få en god innsikt i totallsystemet og boolsk algebra (en spesiell
regnemåte som brukes innen digitalteknikk).
1 andre del av boka - Analogelektronikk - får du en innføring i
hovedprinsippene for analogelektronikken ved å se på den van
lige stereoforsterkeren.
Komponentkapitlene til slutt tar for seg de mest vanlige kompo
nentene som brukes innen elektronikken. Denne delen er bokas
«faktadel». Den kan enten leses separat, eller du kan lese om de
forskjellige komponentene etter hvert som du støter på dem i teks
ten. Denne delen av boka er svært omfattende og dekker mer enn
o
pensum på grunnkurs elektrofag. Årsaken er at denne boka skal
følge deg gjennom hele utdannelsen og være et oppslagsverk i det
videre arbeidet med faget.
Elektronikk og miljø
Det er nok ikke miljøhensyn vi tenker på når elektronikk kommer
på banen. Elektronikk forbindes mer med underholdningsproduk-
ter som radioer, tv-er, CD- og kassettspillere, datamaskiner, tele
foner osv.
Elektronikk av denne typen har forandret folks levesett betrakte
lig. Det finnes knapt en bil uten radio og kassettspiller i dag! Ingen
reagerer på at det er mulig å ringe fra mobiltelefon midt på gata
eller fra Galdhøpiggen! Enkelte mennesker har med seg sin bær
bare kassettspiller eller CD-spiller hvor de enn går. Andre tar med
seg den bærbare PD-en og «arbeider» på toget, i båten, i flyet og
hvor det enn måtte være. Vi bruker plastkort i stedet for penger.
Plastkortene leses av elektronisk, og betalingstransaksjonen skjer
elektronisk.
10
