- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Тема 12. Основы теории электронных приборов
- •Тема №2.Электрическое поле.Электрические цепи постоянного тока.
- •Тема №3. Магнитное поле.Магнитные цепи. Индуктивность и ёмкость в электрических цепях.
- •Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис.
- •Тема №4. Однофазные электрические цепи синусоидального тока.
- •Тема№5.Общие свойства четырёхполюсников.
- •Тема №6. Переходные процессы в электрических цепях.
- •Тема№7.Методы расчёта переходных процессов.
- •Какому знаку подчиняется сигнал на выходные цепи (вывод формулы)
- •Тема №8. Трехфазные электрические цепи.
- •Тема №9.Периодические и апериодические несинусоидальные сигналы.
- •Тема№10.Расчёт электрических цепей с помощью оператора Лапласа.Спектры.
- •Передаточная функция и ее связь с дифференциальным уравнением, импульсной и частотной характеристикой
- •Раздел 2. Электроника Тема 12. Основы теории электронных приборов
- •Параметры, характеристики выпрямительных диодов. Типы полупроводниковых диодов.
- •Параметры диодов.
- •Выпрямительные диоды
- •Усиление электрических сигналов с помощью биполярного транзистора.
- •Параметры транзистора:
- •Общая характеристика схем включения транзисторов p-n-p типа.
- •Полевые транзисторы.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •Полевой транзистор со встроенным каналом (мдп- транзистор).
- •Транзистор с индуцированный каналом (моп- транзистор).
- •Транзистор с затвором Шотки.
- •Силовые полупроводниковые приборы.
- •Оптоэлектроника.
- •Светодиод.
- •Тема 13. Транзисторные усилители электрических сигналов.
- •Коэффициент усиления.
- •Импульсные усилители (иу).
- •Электрические фильтры.
- •Дифференцирующие цепи.
- •Дифференцирующая rl-цепь
- •Интегрирующие цепи(фнч) (фильтр высоких частот)
- •Интегрирующая rc-цепь.
- •Интегрирующая rl-цепь
- •Активные фильтры.
- •Интегральные микросхемы
- •Тема 14. Аналоговые и цифровые элементы и устройства.
- •Логические элементы в дискретном исполнении
- •Триггеры в интегральном исполнении.
- •Тема 15. Комбинационные цифровые устройства.
- •Сумматоры
- •Демультиплексор
- •Регистры (узлы накапливающего типа)
- •Набор элементарных операций:
- •Параллельный статический регистр.
- •Расшифровка временной диаграммы.
- •Цифроаналоговые преобразователи (цап).
- •Аналого-цифровые преобразователи (ацп).
- •Запоминающие устройства (зу).
- •Классификация зу.
- •Тема 16. Источники вторичного питания. Генераторы.
- •Internet-ресурсы.
- •Http://ktf.Krk.Ru/courses/foet/(Сайт содержит информацию по разделу «Электроника»)
- •Http://www.College.Ru/enportal/physics/content/chapter4/section/paragraph8/theory.Html(Сайт содержит информацию по теме «Электрические цепи постоянного тока»)
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Московский государственный университет экономики,
статистики и информатики
Проф. Цуркин А.П.
Преподаватель Мосолов Д.Н.
Каф.АСОИиУ
Учебное пособие по курсу
Электротехники и электроники
Москва 2008г.
Содержание:
Тема №1. Введение
Тема №2. Электрическое поле. Электрические цепи постоянного тока
Тема №3. Магнитное поле. Магнитные цепи. Индуктивность и ёмкость в электрических цепях
Тема №4. Однофазные электрические цепи синусоидального тока
Тема №5. Общие свойства четырёхполюсников
Тема №6. Переходные процессы в электрических цепях
Тема №7. Методы расчётов переходных процессов
Тема №8. Трёхфазные электрические цепи
Тема №9. Периодические и апериодические несинусоидальные сигналы
Тема №10. Расчёт электрических цепей с помощью оператора Лапласа
Тема №11. Основы теории электромагнитного поля
Тема 12. Основы теории электронных приборов
Тема 13. Транзисторные усилители электрических сигналов
Тема 14. Аналоговые и цифровые элементы и устройства
Тема 15. Комбинационные цифровые устройства
Тема 16. Источники вторичные питания Генераторы
Раздел 1-ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.
Тема №1.
Введение.
Целью курса по "Электротехнике и электронике" является овладение основами теоретических и практических знаний в области электротехники и электроники.
Без знания основных законов электротехники и электроники, принципов работы электротехнических устройств и электронных приборов невозможно овладеть избранной профессией и стать полноценным инженером. Помимо того, следует иметь в виду, что электротехника и электроника являются теоретической базой для ряда других дисциплин, а именно автоматики, вычислительной техники, технологического оборудования и т. п. Теоретические методы, которые разработаны в электротехнике иэлектронике с успехом применяются и в других инженерных дисциплинах.
Основные задачи курса заключается в освоении базовых понятий, определений и методов в области электротехники и электронике, которые обеспечивали бы успешное освоение специальных электротехнических дисциплин и дисциплин по элетронике на последующих стадиях обучения.
Схематическое проектирование электронных устройств.
Развитие электроники и повышение сложности электронных устройств привело к необходимости моделирования или проектирования электронных устройств привело к необходимости моделирования или проектирования электронных устройств. Современные технологии позволяют проверить изучение электронных устройств по следующей схеме:
Предварительный расчёт явлений и электрических схем с заданными параметрами;
Компьютерное моделирование изучаемых явлений и электрических схем;
Сравнительный анализ результатов расчётов и моделирования с результатами измерений на фактических макетах. Это позволяет студентам глубже усваивать теоретический материал и получать необходимые практические навыки работы с измерительной аппаратурой.
В представленной работе рассматриваются вопросы компьютерного моделирования, физических опытов и электрических схем, их преимущества и недостатки.
Развитие программного обеспечения персонального компьютера применительно к анализу изучаемых явлений и электрических схем создало приемлемую альтернативу учебной лаборатории – виртуальную электронную лабораторию, которая является программой численного расчёта схем с интерфейсом, имитирующим деятельность исследователя в реальной лаборатории. Причём моделированием схем на персональных компьютерах по сравнению с экспериментальными исследованиями реальных схем обладают преимуществами: не требуются измерительные приборы и макеты исследуемых схем; погрешность исследования схем путём моделирования на компьютере можно сделать достаточно малой; врем, затрачиваемое на компьютерное моделирование, несравненно меньше времени, расходуемого на изготовление макета и выполнение экспериментального исследования. Но есть и ряд недостатков: в моделях не учитываются некоторые реально существующие параметры элементов схем; внутренние сопротивления и проводимости источников; собственные индуктивности и ёмкости реальных регистров; потери в катушках индуктивности и конденсаторах и др.
На данный момент существует большое число программ моделирования электронных схем: Micro-capV,DesignCenter6.2,P-spiceA/D,APLAC7.0. Некоторые из них требуют большое число программ предварительной подготовки и наличия специальных заданий. Для учебных целей необходима такая программа, в которой исследователь мог бы выполнить такие операции, как сборка электрической схемы, подключение к ней измерительных приборов, задание параметров генераторов входных воздействий и установить режимы работы на панелях измерительных приборов, получить результаты измерений в привычной для него форме. Такие возможности представляет наиболее доступная программаElectronicsWorkbench(EWB) – виртуальная электронная лаборатория на компьютере. В настоящее время широкое распространение получила версияEWB5.0, которая работает в средеWindows95/98 иNT3.51, с объёмом дисковой памяти примерно 16 Мбайт.
Программа EWBрасполагает широким набором виртуальных элементов электрических схем, которые представлены в виде условных обозначений и обладает основными свойствами реальных физических элементов, используя эти элементы можно «собрать» на экране ПК необходимую виртуальную электрическую схему, провести её полный анализ и выполнить требуемые расчёты. Однако, методически неправильно подменять экспериментальные лабораторные работы – виртуальными. Инновационные технологии (компьютерное моделирование) позволяют только более широко пополнять знания студентов о действительных элементах и устройствах, а также о их физических свойствах.
Электрические цепи и их классификации.
Простейшая электрическая цепь состоит из источника, приемника и проводников электрической энергии. Эти элементы условно называют основными. Происходящие в электрических цепях процессы могут быть описаны с помощью понятий ЭДС, напряжение и сила эл. тока.
Источник эл. энергии преобразует другие виды энергии в электрическую. Сюда относят различные виды генераторов, аккумуляторы и др.
Приемник эл. энергии преобразуется эл. энергии в иные виды энергии. Сюда относя различные электробытовые приборы, инструменты и т. п.
Проводниками называют устройства для передачи эл. энергии от источника к потребителю. Как правило, это провода, кабели и др.
Часто в эл. цепях содержатся вспомогательные элементы, такие как измерительные приборы, приборы коммутации и т. п.
В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком цепи. Все остальные элементы относятся к внешним участкам электрической цепи.
Электрические цепи записывают в виде схем, на которых показываются основные и вспомогательные элементы и их соединения. Наиболее распространены три вида схем: монтажные, принципиальные и замещения.
На монтажных схемах элементы цепи и их соединение показываются в виде рисунков или эскиза. Эта схема часто используется при соединении кабелей и проводов приборов или установок.
Принципиальная схема определяет состав элементов входящих цепь и связь между этими элементами. С помощью принципиальной схемы получают детальное представление о принципах работы электрического изделия, установки.
Схема замещения — это схема, в которой реальные объекты и устройства замещаются идеализированными моделями. Эти схемы используют для облегчения расчетов. В схеме замещения электрические соединения между элементами такое же, как и в принципиальной схеме.
Все элементы эл. цепи на схемах указывают с помощью условных обозначений (исключение составляют монтажные схемы). Условные обозначения для электрических схем установлены стандартами системы ЕСКД. Условные обозначения некоторых основных элементов эл. цепи и приборов измерения приведены в табл. 1.
Линейные и нелинейные элементы цепи.
Элементы электрической цепи делятся на линейные и нелинейные, в зависимости от их вольт-амперной характеристики. Вольт-амперная характеристика - это зависимость напряжения на зажимах элемента от тока в нем.
Если сопротивление Rэлемента не зависит от тока в нем, то такой элемент называют линейным, а его вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию. Электрическая цепь, содержащая только линейные элементы, называется линейной.
Если сопротивление Rэлемента зависит от тока в нем, то такой элемент называют нелинейным, а его вольт-амперная характеристика носит нелинейный характер. Электрическая цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент, называется нелинейной.
Простые и сложные цепи.
Цепи бывают простые и сложные.
Простыми электрическими цепями называют цепи, содержащие одни источник энергии. Цепь, содержащая два и более источника, называется сложной. Кроме того участок цепи, содержащий источник электрической энергии, принято называть активным А, не содержащий — пассивным П.
Участок электрической цепи, по которому проходит ток одного и того же значения и направления, называют ветвью.
Место соединения трех и более ветвей называют узлом. Узел электрической цепи на схеме отмечают жирной точкой. Если на схеме место скрещивания ветвей точкой не отмечено, это означает, что электрического соединения между ними в месте их пересечения нет.
Замкнутую электрическую цепь, образуемую одной или несколькими ветвями, называют контуром. Контур, внутри которого не лежат другие ветви, связывающие между собой его узлы, называют простыми.