- •В. И. Сысун
- •Содержание.
- •1.Элементы электронных устройств.
- •Электронные лампы.
- •1.1.1. Ламповый диод, триод, тетрод, пентод.
- •1.1.2. Некоторые лампы свч диапазона.
- •1.1.3. Газоразрядные приборы.
- •1.2. Полупроводниковые элементы.
- •1.2.1.Полупроводниковые диоды.
- •1.2.2. Биполярные транзисторы.
- •1.2.3.Тиристоры.
- •1.2.4.Полевые транзисторы.
- •1.2.5. Полупроводниковые приборы как элементы интегральных микросхем.
- •2.Трансформаторы.
- •2.1. Потери в трансформаторе.
- •Уравнение трансформатора, векторная диаграмма.
- •2.3. Ток холостого хода и напряжение короткого замыкания. Типичные параметры силовых трансформаторов.
- •3.Электрические машины.
- •3. 1. Электрические машины постоянного тока.
- •3.1.1. Устройство машины постоянного тока.
- •3.1.2. Режим – генератора.
- •3.1.3. Режим двигателя.
- •3.1.4. Внешние характеристики генераторов и двигателей.
- •3.1.5. Коллекторные двигатели переменного тока.
- •3.2. Синхронные электрические машины переменного тока.
- •Выпрямители и инверторы промышленной частоты.
- •5. Электронные усилители.
- •5.1. Классификация и основные характеристики усилителей.
- •5.2. Принцип действия усилителя.
- •5.3. Обратная связь в усилителях.
- •5.3.1. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью.
- •5.3.2. Особенности усилителя с отрицательной обратной связью.
- •5.4.Усилители постоянного тока.
- •Узкополосные (резонансные) усилители.
- •5.6.Усилители мощности.
- •5.7. Дифференциальный усилитель.
- •Инвертирующий усилитель.
- •Неинвертирующий усилитель.
- •5.9. Шумы в усилителях.
- •6. Генераторы электрических колебаний.
- •6.1. Автогенератор в виде усилителя с положительной обратной связью.
- •6.3 Автогенератор в виде контура с отрицательным дифференциальным сопротивлением (туннельный диод).
- •6.5 Генераторы шумовых сигналов.
- •6.6. Генераторы релаксационных (импульсных) колебаний.
- •7. Цифровые электронные устройства.
- •7.1. Элементы цифровой логики.
- •7.2. Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах.
- •7.3. Упрощение логических выражений с помощью диаграмм Карно-Вейча.
- •7.4. Последовательные цифровые устройства.
- •7.5. Счётчики.
- •7.6. Регистры.
- •7.7. Комбинационные цифровые устройства.
- •7.8 Импульсные генераторы на цифровых микросхемах.
- •Список литературы.
- •185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33
1.1.2. Некоторые лампы свч диапазона.
С увеличением частоты время пролета электронов между электродами сравнимо с периодом колебания напряжения на сетке и в обычной электронной лампе управление нарушается. В этом случае применяют специальные лампы, где используется принцип пространственной группировки электронов.
Отражательный клистрон.
Катод эмитирует электроны (рис.1.5), которые формируются в электронный луч и направляются к модулятору. Далее, электроны проходят его и достигают отражателя, находящегося под потенциалом катода, отражаются от него и возвращаются в модулятор, представляющий собой СВЧ колебательный контур (резонатор). В переменном электрическом поле резонатора электроны в отдельные моменты ускоряются, в другие – тормозятся. В результате за модулятором происходит группировка электронов: быстрые электроны догоняют медленных, а следующие за ними электроны (медленные) отстают.
Рис. 1.5. Отражательный клистрон.
1 – катод; 2 – ускоряющий электрод; 3 – резонатор; 4 – отражатель.
Группировка происходит за модулятором и рассчитывается таким образом, чтобы при входе в модулятор после отражения электроны были сгруппированы, и, проходя вторично через модулятор, усилили электрическое поле в нем. Для этого время пролета до отражателя и обратно должно составлять = (N+3/4)T, где N – целое число, T – период колебаний. При нарушении этого соотношения электроны либо не успеют сгруппироваться, либо снова разгруппируются. Усиленные электрические колебания можно отбирать от резонатора. Это усиление возникает только в узком диапазоне частот, т.к. резонатор имеет высокую добротность (его геометрические размеры соответствуют целому числу волн). В клистроне возникает только небольшое усиление (порядка десяти) из-за малого времени взаимодействия пучка электронов с полем резонатора при скоростях электронов много меньших скорости света.
Лампа бегущей волны.
В лампе бегущей волны с целью уравнивания скорости электрона и волны прибегают не к ускорению электрона до скорости света, а к замедлению волны до скорости электронов. С этой целью волну заставляют следовать вдоль направляющего проводника, свернутого в спираль (рис. 1.6). Степень замедления определяется отношением длины витка к шагу спирали. Продольные магнитное поле способствует фокусировки электронного пучка. После входного волновода электроны, как и в клистроне, группируются. Их скорость должна быть несколько больше скорости распространения волны, чтобы при взаимодействии с волной они усиливали поле.
Рис. 1.6. Лампа бегущей волны.
1 – стеклянный баллон; 2 – катод; 3 – управляющий электрод; 4 – первый анод; 5 – второй анод; 6 – коллектор; 7 – фокусирующая катушка; 8 – металлический каркас катушки; 9 – спираль; 10 – цилиндры связи; 11 – входная коаксиальная линия; 12 – выходная коаксиальная линия; 13 – устройство согласования лампы с входом и выходом; 14 – поглотитель.
Магнетрон.
Магнетрон представляет собой генератор электромагнитных колебаний, в котором анод и катод являются коаксиальными цилиндрами, магнитное поле - аксиальное, а замедляющая система является резонансной. Для магнетронов характерна замкнутая в кольцо колебательная система и замкнутый электронный поток, образуемый с помощью цилиндрического катода, расположенного по оси прибора (рис.1.7).
Принцип действия магнетрона основан на преобразовании колебаний электронного потока в электромагнитную волну с определенной частотой (близкой к частоте резонатора). Сами колебания поддерживаются за счет источника постоянного напряжения анод - катод.
Анодный блок магнетрона (рис. 1.7) представляет собой невысокий медный цилиндр с рядом отверстий, параллельных оси цилиндра. Вместе со щелями, соединяющими эти отверстия с центральным отверстием, они образуют объемные резонаторы. Таким образом, анодный блок представляет собой систему связанных контуров. Часть анодного блока, заключенная между двумя соседними щелями, называется сегментом. В центральном отверстии расположен катод в виде цилиндра, боковая поверхность которого покрыта оксидным слоем. Пространство между катодом и анодным блоком называется пространством взаимодействия. Здесь поток электронов, движущийся от катода к аноду, взаимодействует с переменными электрическими полями, сконцентрированными вблизи щелей колебательных систем, и группируется. Электрическое и магнитное поле рассчитывается так, чтобы вблизи анода электроны двигались по окружности (условие касания анода). В одном из резонаторов имеется петля связи, с помощью которой энергия высокочастотных колебаний отводится из магнетрона. Как правило, анодный блок магнетрона заземляется, а катоду сообщается достаточно высокий отрицательный потенциал. Магнетрон помещается в постоянное магнитное поле, образуемое постоянным магнитом, полюса которого находятся вблизи торцовых поверхностей анодного блока.
Рис. 1.7. Магнетрон.
1 – анодный блок; 2 – катод; 3 – резонатор; 4 – сегмент; 5 – петля связи.
Магнетроны служат генераторами незатухающих колебаний в диапазоне от миллиметровых до метровых волн.