Test ELM.02 — zestaw 5

Dlaczego tak

Przy połączeniu równoległym kondensatorów pojemności się dodaje: 22 + 47 = 69 nF, bo zwiększa się łączna powierzchnia okładek. Wynik 15 nF to wynik połączenia szeregowego (22 · 47 / 69 ≈ 15 nF), 25 nF to różnica, a 34,5 nF — średnia. Kondensatory łączy się odwrotnie niż rezystory.

Dlaczego tak

W pomiarze pośrednim wielkość oblicza się z wyników pomiarów innych wielkości, powiązanych znanym wzorem — tu P = U · I. Pomiarem bezpośrednim byłby odczyt z watomierza. Metody porównawcze i mostkowe polegają na zestawieniu mierzonej wielkości z wzorcem, np. w mostku Wheatstone'a.

Dlaczego tak

R = U / I = 5,64 V / 0,012 A = 470 Ω. Wyniki 47 Ω i 4,7 kΩ to pomyłki o rząd wielkości przy zamianie miliamperów na ampery, a 68 mΩ powstaje po podzieleniu prądu przez napięcie. 470 Ω to typowa wartość z szeregu E12, co potwierdza wiarygodność wyniku.

Dlaczego tak

Rdzeń ferromagnetyczny cewki nasyca się po przekroczeniu określonego prądu — indukcyjność gwałtownie maleje, prąd rośnie jeszcze szybciej i może uszkodzić tranzystor przełączający. Dlatego w danych katalogowych dławików podaje się prąd nasycenia i prąd dopuszczalny ze względu na nagrzewanie. Napięcie bramki i wzmocnienie prądowe to parametry tranzystorów.

Dlaczego tak

Diody Zenera pracują właśnie w obszarze przebicia: prąd może zmieniać się w szerokim zakresie, a napięcie pozostaje prawie stałe — to napięcie Zenera, wykorzystywane do stabilizacji. Zniszczenie następuje dopiero po przekroczeniu dopuszczalnej mocy strat. Napięcie ok. 0,7 V dotyczy kierunku przewodzenia, a charakterystyka LED ma inny kształt.

Dlaczego tak

Układ wspólnego emitera ma duże wzmocnienie napięciowe i prądowe, a wzrost napięcia na bazie zwiększa prąd kolektora i obniża napięcie na kolektorze — sygnał wyjściowy jest odwrócony w fazie. Wzmocnienie bliskie jedności bez odwracania fazy ma wtórnik emiterowy. Wzmacniacz z kondensatorami sprzęgającymi przenosi sygnały zmienne.

Dlaczego tak

Układ Darlingtona zachowuje się jak jeden tranzystor o wzmocnieniu prądowym równym w przybliżeniu iloczynowi wzmocnień obu tranzystorów — stosuje się go do sterowania dużymi prądami małym prądem wejściowym. Ma za to większe napięcie nasycenia i dwukrotnie większe napięcie baza–emiter. Multiwibrator astabilny generuje przebiegi, mostek Graetza prostuje, a wzmacniacz różnicowy wzmacnia różnicę dwóch sygnałów.

Dlaczego tak

Bramka NAND ze zwartymi wejściami działa jak inwerter (NOT). Zanegowanie wyjścia pierwszej bramki NAND daje więc funkcję ¬(¬(A·B)) = A·B, czyli AND. Tak z samych bramek NAND można zbudować dowolną funkcję logiczną. OR wymagałby zanegowania wejść, a EX-OR — kilku bramek.

Dlaczego tak

Iloczyn A·B realizuje bramka AND, a jej wyjście wraz z sygnałem C trafia na wejścia bramki OR, która tworzy sumę logiczną. Bramka NOT ma jedno wejście i neguje sygnał, bramki EX-OR realizują alternatywę wykluczającą, a trójwejściowy NOR daje ¬(A + B + C), co jest inną funkcją.

Dlaczego tak

Przy dużej rezystancji prąd płynący przez woltomierz byłby porównywalny z prądem rezystora, dlatego stosuje się układ poprawnie mierzonego prądu: amperomierz szeregowo z rezystorem, a woltomierz obejmuje oba — spadek napięcia na małym amperomierzu jest pomijalny. Dla małych rezystancji stosuje się układ poprawnie mierzonego napięcia. Łączenie amperomierza równolegle, a woltomierza szeregowo jest błędem.

Dlaczego tak

Oscyloskop pokazuje przebieg napięcia w czasie, co pozwala ocenić kształt sygnału, zmierzyć okres, amplitudę czy czas narastania. Multimetr pokaże tylko jedną wartość, np. średnią lub skuteczną, megaomomierz mierzy izolację, a watomierz — moc. Przy sygnałach szybkozmiennych ważne jest też pasmo oscyloskopu i sondy.

Dlaczego tak

Napięcie międzyszczytowe to dwukrotność amplitudy: U_m = 20 / 2 = 10 V. Wartość skuteczna sinusoidy U = U_m / √2 = 10 / 1,414 ≈ 7,07 V. Wynik 14,1 V powstaje po podzieleniu napięcia międzyszczytowego przez √2 bez podzielenia przez 2, a 10 V to sama amplituda. Takie przeliczenia są potrzebne, bo multimetr pokazuje wartość skuteczną.

Dlaczego tak

W logice dodatniej napięcie bliskie zasilaniu oznacza stan wysoki (1), a bliskie zeru — stan niski (0). Wartości 3,2 V, 3,3 V i 3,1 V to jedynki, a 0,1 V — zero. Odwrotne przyporządkowanie (logika ujemna) stosuje się rzadko i jest zawsze wyraźnie zaznaczane w dokumentacji.

Dlaczego tak

Kropka węzłowa oznacza, że przewody są połączone elektrycznie. Skrzyżowanie bez kropki oznacza brak połączenia, a łuk (mostek) to dawna konwencja podkreślająca brak połączenia. Dla czytelności zaleca się, by połączenia miały kształt litery T, a nie czteroramiennego krzyżyka, bo kropka może się zgubić przy kopiowaniu.

Dlaczego tak

ERC sprawdza schemat pod kątem naruszeń reguł elektrycznych: wyprowadzeń bez połączeń, połączonych ze sobą dwóch wyjść, braku zasilania układów czy niespójnych oznaczeń sieci. Pozwala wykryć błędy przed zaprojektowaniem płytki. Program nie lutuje, nie mierzy prądu w urządzeniu i nie jest sklepem.

Dlaczego tak

Kondensatory odsprzęgające dostarczają impulsów prądu przy przełączaniu bramek i tłumią zakłócenia na liniach zasilania — umieszcza się je jak najbliżej wyprowadzeń zasilania każdego układu. Rezystor 1 MΩ w szereg z zasilaniem uniemożliwiłby pracę układu, dioda zaporowo nic nie wnosi, a cewka między zasilaniem a masą zwarłaby zasilanie dla prądu stałego.

Dlaczego tak

Normalizacja wymiarów obudów sprawia, że rezystor 0805 dowolnego producenta pasuje do tego samego pola lutowniczego na płytce i do tego samego podajnika w automacie montażowym. To wymienność — jeden z podstawowych celów normalizacji. Normy nie wyznaczają producentów, nie ustalają cen i nie zakazują technologii.

Dlaczego tak

Norma to dokument przyjęty w drodze konsensu przez zainteresowane strony i zatwierdzony przez upoważnioną jednostkę normalizacyjną, ustalający zasady do powszechnego i wielokrotnego stosowania. Jest publicznie dostępna, dotyczy klasy wyrobów lub procesów, a jej stosowanie jest dobrowolne, chyba że przepis prawa stanowi inaczej.

Dlaczego tak

Przedrostek PN oznacza Polską Normę, EN — że wprowadza ona normę europejską, a numer z serii 60000 wskazuje, że norma europejska przejęła normę IEC. Ta konkretna norma dotyczy kodów oznaczania rezystorów i kondensatorów (m.in. kodu barwnego). Norma zakładowa czy wojskowa amerykańska miałyby zupełnie inne oznaczenia.

Dlaczego tak

Komisja Europejska publikuje wykazy norm zharmonizowanych z dyrektywami w Dzienniku Urzędowym UE, a Polski Komitet Normalizacyjny udostępnia informacje o ich polskich wersjach. Zastosowanie norm zharmonizowanych daje domniemanie zgodności z wymaganiami dyrektywy. Fora, instrukcje innych urządzeń i ogłoszenia nie są wiarygodnymi źródłami.

Dlaczego tak

Moc wydzielana w rezystorze P = I² · R = (0,01 A)² · 330 Ω = 0,0001 · 330 = 0,033 W = 33 mW. Rezystor o mocy 0,125 W lub 0,25 W wystarczy z zapasem. Wyniki 3,3 W i 0,33 W to błędy potęgowania lub przelicznika, a 3,3 mW to wynik pomnożenia prądu przez rezystancję i podzielenia przez tysiąc — pomylenie wzoru.

Dlaczego tak

Prąd kondensatora jest proporcjonalny do szybkości zmian napięcia, więc osiąga maksimum, gdy napięcie przechodzi przez zero — wyprzedza napięcie o ćwierć okresu, czyli 90°. W cewce jest odwrotnie: prąd opóźnia się o 90°. Zgodność faz występuje w rezystorze, a przesunięcie o 180° nie występuje w pojedynczym elemencie biernym.

Dlaczego tak

W systemie szesnastkowym A oznacza 10, a pozycje mają wagi potęg liczby 16: A5₁₆ = 10 · 16 + 5 = 160 + 5 = 165. Wynik 105 powstaje, gdy wagę pozycji przyjmie się jak w systemie dziesiętnym (10 · 10 + 5), 1015 — po sklejeniu 10 i 5, a 90 — po odczytaniu cyfr w odwrotnej kolejności (5 · 16 + 10). Binarnie to 1010 0101.

Dlaczego tak

Okres jest odwrotnością częstotliwości: T = 1 / f = 1 / 2000 Hz = 0,0005 s = 0,5 ms. Wynik 2 ms to pomylenie kiloherców z okresem w milisekundach, 5 ms i 0,2 ms to błędy przecinka. Na oscyloskopie przy podstawie czasu 0,1 ms/dz jeden okres zajmie pięć działek.

Dlaczego tak

Transformator obniża napięcie sieci, mostek Graetza prostuje obie połówki sinusoidy, a kondensator wygładza napięcie tętniące — to klasyczny zasilacz liniowy (często z dodatkowym stabilizatorem). Generator z mostkiem Wiena zawiera wzmacniacz i elementy RC, wzmacniacz klasy B — parę tranzystorów komplementarnych, a przetwornik A/C — układ scalony z wejściem analogowym.

Dlaczego tak

Rezonator kwarcowy wyznacza częstotliwość generatora zegarowego mikrokontrolera z dużą stabilnością; oznaczenie podaje częstotliwość rezonansową, a kondensatory kilkunastu pikofaradów do masy są potrzebne do poprawnego wzbudzenia drgań. Dławik opisuje się indukcyjnością, bezpiecznik — prądem, a stabilizator — napięciem wyjściowym.

Dlaczego tak

Przy włączeniu zasilacza kondensator filtru wejściowego ładuje się bardzo dużym prądem. Zimny termistor NTC ma dużą rezystancję i ogranicza ten prąd, a po nagrzaniu się jego rezystancja spada i nie powoduje dużych strat. Napięcie wyjściowe stabilizuje układ sterowania przetwornicy, a zakłócenia tłumi filtr EMI.

Dlaczego tak

W symbolu MOSFET-a bramka (G) jest narysowana jako osobna linia równoległa do kanału, co symbolizuje izolację bramki warstwą tlenku, a wyprowadzenia to dren (D) i źródło (S). Strzałka na emiterze i kreska bazy to elementy symbolu tranzystora bipolarnego. Każdy tranzystor ma elektrodę sterującą.

Dlaczego tak

Rezystancja fotorezystora maleje wraz ze wzrostem natężenia oświetlenia, dlatego wykorzystuje się go do wykrywania zmierzchu i świtu, np. w automatycznych wyłącznikach oświetlenia. Nie nadaje się do stabilizacji napięcia, zabezpieczeń nadprądowych ani generatorów — jest za wolny i jego rezystancja zależy od światła.

Dlaczego tak

Tranzystor przełączany z częstotliwością kilkudziesięciu kiloherców podaje na uzwojenie pierwotne transformatora impulsy napięcia wyprostowanego z sieci; transformator przenosi energię na stronę wtórną, a układ PWM reguluje wypełnienie, stabilizując napięcie wyjściowe. Filtr wejściowy, wskaźnik i zabezpieczenia to osobne bloki.

Dlaczego tak

Każdy parametr specyfikacji jest ważny: tolerancja 1% bywa potrzebna w dzielnikach pomiarowych, moc decyduje o nagrzewaniu, a THT oznacza element przewlekany, który nie pasuje do pól SMD. Kolor korpusu i wymiary opakowania nie są parametrami elementu. Zamiana na rezystor 5% czy o mniejszej mocy może zmienić działanie układu.

Dlaczego tak

Uporządkowanie elementów według wartości i pozycji montażowej skraca czas montażu i zapobiega pomyłkom, np. zamianie rezystora 1 kΩ z 10 kΩ. Elementy wrażliwe na ESD przechowuje się w opakowaniach antystatycznych. Mieszanie elementów i przechowywanie ich luzem prowadzi do pomyłek, zagubień i uszkodzeń.

Dlaczego tak

Wilgoć wchłonięta przez obudowę z tworzywa podczas lutowania rozpływowego gwałtownie odparowuje i może rozwarstwić obudowę lub zerwać połączenia wewnętrzne — tzw. efekt popcornu. Dlatego elementy z przekroczonym czasem ekspozycji osusza się w piecu według zaleceń producenta. Alkohol nie usuwa wilgoci z obudowy, a lodówka zwiększa kondensację wilgoci.

Dlaczego tak

Plecionka miedziana z topnikiem, dociśnięta gorącym grotem, wchłania roztopiony lut przez kapilarność, pozostawiając czyste, płaskie pola lutownicze. Pilnik i papier ścierny uszkodzą pola i laminat, a szczypce i nóż mogą oderwać ścieżki. Po użyciu plecionki usuwa się pozostałości topnika.

Dlaczego tak

Lut musi być płynny w chwili zassania — dlatego grot podgrzewa punkt, a końcówka odsysacza przyłożona tuż obok wciąga lut po zwolnieniu tłoka. Odsysanie zimnego lutu nic nie daje, a wyrywanie elementu przed roztopieniem lutu zrywa pola lutownicze i metalizację otworów.

Dlaczego tak

Rozlutownica ma grot z otworem, przez który pompa zasysa roztopiony lut. Zbyt długie grzanie powoduje przegrzanie laminatu i odklejenie pól lub ścieżek. Grot przykłada się bezpośrednio do punktu i włącza pompę po roztopieniu lutu, a filtr trzeba regularnie czyścić, by zachować siłę ssania.

Dlaczego tak

Najpierw omomierzem sprawdza się, czy między zasilaniem a masą nie ma zwarcia, potem podaje napięcie z zasilacza z ograniczeniem prądu — przy błędzie montażu ograniczenie chroni elementy — i mierzy napięcia zasilania w układzie. Dopiero potem sprawdza się sygnały i dołącza obciążenie. Podanie napięcia bez ograniczenia może spalić elementy.

Dlaczego tak

Napięcia w punktach kontrolnych podaje się w dokumentacji zwykle względem masy układu, więc przewód COM woltomierza dołącza się do masy, a sondę do punktu pomiarowego. Woltomierz zawsze łączy się równolegle, nigdy szeregowo. Przewód ochronny sieci nie jest punktem odniesienia napięć w układzie elektronicznym.

Dlaczego tak

Dokumentacja powykonawcza opisuje, jak rzeczywiście wykonano i uruchomiono konkretny egzemplarz: jakie wyniki dały pomiary, jaki ma numer seryjny i czy wprowadzono zmiany, np. zamienniki elementów. Pozwala to później serwisować urządzenie. Sama data, opinie o wyglądzie czy lista narzędzi nie są przydatne w serwisie.

Dlaczego tak

Dopuszczalny przedział to 4,9–5,1 V; 3,6 V wyraźnie z niego wykracza, co wskazuje na usterkę, np. uszkodzony stabilizator, przeciążenie lub błąd montażu w obwodzie zasilającym punkt TP3. Tolerancja podana w tabeli wynosi 0,1 V, a nie 10%. Zmienianie tabeli wzorcowej pod wynik pomiaru to fałszowanie kontroli.