9. Несинусоидальные периодические токи.
Несинусоидальные периодические токи возникают при использовании несинусоидальных источников (источники, использующие полупроводниковые выпрямители), а так же при синусоидальном источнике, например, если в схеме есть нелинейные элементы.
Линейным элементом называется элемент, у которого вольтамперная характеристика (ВАХ) линейная, т.е. сопротивление элемента не зависит от величины тока и напряжения. Элементы, у которых ВАХ носит нелинейный характер будем называтьнелинейными(сопротивления при различных токах и напряжениях различны).
Нелинейным сопротивлением обладают стабилитроны, диоды, катушка индуктивности с магнитопроводом.
Проблема при расчете таких цепей возникает из-за того, что форма расчета возможна только в синусоидальных цепях, а в несинусоидальных цепях эту форму расчета применять нельзя. Поэтому при расчете первоначально производится замена несинусоидального источника на несколько синусоидальных с помощью ряда Фурье.
,
k=1, 2, 3,…
u(t) – несинусоидальное напряжение
– постоянная составляющая
–kая гармоника
– частотаkой гармоники
– начальная фазаkой
гармоники
Необходимое количество гармоник, которые будут использоваться при расчете, определяется требуемой точностью расчета. Разложение в ряд Фурье позволяет записать один несинусоидальный источник несколькими: постоянным и синусоидальными.
В результате для расчета токов можно использовать метод наложения, при котором определяются токи от каждого источника в отдельности, а затем действующее значение определяется выражением
Т.к. гармоники отличаются друг от друга частотами, а частота влияет на реактивное сопротивление, то для каждой токовой гармоники необходимо рассчитать комплексные сопротивления, а для постоянной RL=0,RC=∞.
В синусоидальных цепях форма тока и напряжения одинакова, т.е. синусоидальная. В несинусоидальных цепях форма тока и напряжения одинаковы только в единственном случае: когда нагрузка носит активный характер.
Если нагрузка RL, то форма тока более синусоидальная, чем форма напряжения.
Если нагрузка RC, то форма напряжения более синусоидальная, чем форма тока.
10. Электроника. Введение.
Электроника – раздел науки и техники, который изучает электронные, ионные и полупроводниковые устройства.
Электронные устройства – это устройства, в которых основными носителями тока являются электроны. В ионных устройствах – ионы, а в полупроводниковых – электроны и дырки.
Полупроводниками являются Si,Ge(элементы четвертой группы таблицы Менделеева, а это значит, что на валентном слое атомов этих элементов находится 4 электрона).
В проводниках проводимость электронная и проводники имеют металлическую связь (кристаллическая решетка). В связи с этим увеличении температуры, наличие примесей ухудшает проводимость.
В полупроводниках химические связи ковалентные, поэтому увеличение температуры, освещенности и наличие примесей увеличивают проводимость.
В основе полупроводниковых приборов лежит p-nпереход. В некоторых он один, в других 2,3.
Условные обзозначения различных полупроводниковых приборов приведены на рисунке 10.0.
Рис. 10.0. - Условные графические обозначения полупроводниковых приборов:
1 — выпрямительный и импульсный диод; 2 —стабилитрон и стабистор; 3 — симметричный стабилитрон; 4 — варикап; 5 — излучающий диод; 6 — биполярный транзистор р-n-р-типа; 7 — биполярный транзисторn-р-n-типа; 8 — полевой транзистор с управляющим р-n-переходом сn-каналом; 9 — полевой транзистор с управляющим р-n-переходом с р-каналом; 10 — МДП-транзистор со встроеннымn-каналом; 11 — полевой транзистор со встроенным р-каналом; 12 — МДП-транзистор с индуцированнымn-каналом; 13 — МДП-транзистор с индуцированным р-каналом;14 — динистор; 15, 16 — тринистор с управлением соответственно по катоду и аноду, УЭ — управляющий электрод