- •Глава 1. Основные теории электрических цепей и сигналов.
- •§1. Основные понятия теории электрических цепей.
- •§ 2. Элементы электрических цепей и их уравнения. Классификация цепей по признаку линейности.
- •§ 3. Зависимые (управляемые) источники.
- •§ 4.Топологические параметры. Электрическая цепь и уравнение соединений.
- •Глава 2. Электрические цепи при гармоническом воздействии.
- •§1. Основные понятия линейных цепей. Среднее и действующее значение синусоидального тока.
- •§2. Гармонические колебания. Изображение синусоидальных токов векторами и комплексными числами.
- •§3. Комплексная форма уравнений элементов.
- •§3.1. Цепь переменного тока с резистором, активная мощность.
- •§3.2. Цепь переменного тока с индуктивностью, реактивная мощность.
- •§3.3. Цепь переменного тока с емкостью.
- •§3.4. Расчет цепи с реальной индуктивностью.
- •§3.5. Расчет активно-емкостной цепи, треугольники напряжений, сопротивлений; мощность.
- •§4. Колебательные контуры и их частотные характеристики.
- •§4.1. Последовательный колебательный контур.
- •§4.2. Резонанс напряжения.
- •§4.3. Свободные колебания в реальном lc - контуре.
- •§4.4. Уравнение резонансной кривой последовательного контура.
- •§4.5. Вынужденные колебания в параллельном колебательном контуре. Резонанс токов.
- •§4.6. Связанные контуры как полосовой фильтр.
- •Глава 5. Электронные приборы.
- •§1. Классификация электронных приборов.
- •В газоразрядных (или ионных) приборах движение электронов происходит в атмосфере инертных газов. Электрические процессы в них представляют собой разряд в газе.
- •§2. Полупроводниковые приборы.
- •§2.1. Собственная электропроводность.
- •§2.2. Примесные полупроводники.
- •§2.3. Электронно-дырочный переход.
- •§3. Полупроводниковые диоды, их свойства и назначение.
- •§3.1. Применение полупроводниковых диодов для выпрямления переменного тока.
- •§3.2. Полупроводниковые стабилитроны.
- •§3.3. Варикапы.
- •§3.4. Тиристор.
- •§3.5. Оптоэлектронные устройства.
- •§3.6. Фотодиоды.
- •§4. Полевые транзисторы.
- •§4.1. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •§4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •§4.3. Дифференциальные параметры полевых транзисторов.
- •§ 5. Биполярные транзисторы.
- •§ 5.1. Статические характеристики. Дифференциальные параметры транзистора.
- •§ 5.2. Определение н-параметров транзисторов по характеристикам.
- •Глава 6. Усилители.
- •§1. Основные показатели.
- •§2. Резисторный усилитель напряжения.
- •Из последней формулы следует, что для расширения полосы пропускания усилителя в сторону верхних частот необходимо уменьшать с0Rэ.
- •§3. Дифференциальный усилитель.
- •§4. Операционные усилители.
- •§5. Основные схемы включения операционных усилителей.
- •§6. Обратная связь в усилительных устройствах.
- •Коэффициент передачи усилителя с обратной связью:
- •§7. Диаграмма Найквиста
- •§8. Повышение стабильности усиления и расширение полосы
- •§9. Частотно-зависимая обратная связь
- •При малых относительных расстройках .
Глава 1. Основные теории электрических цепей и сигналов.
§1. Основные понятия теории электрических цепей.
Электрической цепью называют совокупность связанных между собой электрических элементов, по которым протекает электрический ток. Электрическую цепь, например, представляют узлы и детали компьютера, по которым протекает ток от сети питания.
Составными частями электрической цепи является источники электрической энергии и приемники (нагрузки).
К первичным источникам электрической энергии относятся устройства, в которых происходит преобразование химической, тепловой, механической и других видов энергии в электрическую (гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, гидрогенераторы и т.п.).
К вторичным источникам энергии относятся блоки питания, выпрямители, стабилизаторы, приемные антенны. В этих источниках осуществляются различные преобразования электрических токов и напряжений. Например, переменный ток преобразуется в постоянный или наоборот, изменение напряжений и т.п.
Приемники электрической энергии – это элементы цепи, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии, а так же ее запасание (двигатели, лампы, транзисторы, резисторы, конденсаторы, индуктивности, передающие антенны и т.д.)
Т ок и напряжение полностью характеризуют состояние электрической цепи. В радиоэлектронных устройствах и в компьютерах ток и напряжение выполняют функцию передачи информации.
Электрическим током называют направленное движение заряженных частиц в цепи. Ток характеризуется величиной и направлением. Ток в радиоэлектронике обозначается латинскими буквами или (рис. 1). Если - заряд, прошедший через заданное сечение элемента цепи к моменту времени , то величина тока рассчитывается по формуле
. |
(1) |
Ток в приведенной формуле измеряется в амперах (A), заряд в кулонах, а время в секундах. Часто используются меньшие величины тока: миллиамперы, микроамперы, наноамперы и пикоамперы: 1мА= А, 1мкА= А, 1нА= А, 1пА= А. Например, материнские платы персональных компьютеров потребляют от источника питания постоянный ток, порядка 5 ампер, а микросхемы несколько миллиампер.
Направление тока задается произвольно стрелкой. Если после расчетов в заданный момент времени получено положительное значение тока, то направление тока соответствует указанному на схеме. Если отрицательная величина тока, то в действительности ток протекает в противоположном направлении (относительно указанного на схеме).
Электрическое напряжение рассматривается как физическая причина, обусловливающая возникновение тока в цепи. Напряжение определяется как отношение энергии , необходимой для перемещения положительного заряда из одной точки цепи в другую, к величине этого заряда
. |
(2) |
Напряжение может быть как положительным, так и отрицательным. Направление напряжения указывается стрелкой или знаками + и -.
Перед расчетом направление неизвестного напряжения выбирается произвольно. Если величина напряжения после расчетов получилась положительной, то направление указано правильно. В противном случае напряжение противоположно выбранному направлению.
Напряжение измеряется в вольтах (В). В радиоэлектронных устройствах встречаются милливольты и микровольты, реже киловольты: 1мВ= В, 1мкВ= В и 1кВ=1000В. Например, для работы цветного кинескопа монитора компьютера требуется напряжение питания не менее 20 киловольт, а для питания современных микропроцессоров требуется напряжение 3 вольта.
Ток и напряжение в радиоэлектронных устройствах и компьютерах используются для передачи информации, поэтому их называют сигналами.
Кроме основных характеристик состояния цепи – тока и напряжения, на практике часто требуется знать энергию и мощность электрического тока. Энергия и мощность используются в радиоэлектронике для оценки энергетических параметров цепи.
Из формул (1) и (2) следует, что энергия, потребляемая данным участком цепи равна:
Дифференцируя полученное выражение по времени , получим формулу для расчета мгновенной мощности, потребляемой цепью
.
При энергия, потребляемая участком цепи, увеличивается, а при - уменьшается. Мощность измеряется в ваттах (Вт).