- •Предисловие
- •Глава 1. Основные сведения об электронных схемах
- •1.1. Единство электронных схем
- •1.2. Виды технической документации
- •1.3. Пассивные элементы рэа
- •1.4. Свободные электрические колебания в контуре
- •1.5. Вынужденные колебания в последовательном контуре
- •1.6. Вынужденные колебания в параллельном контуре
- •1.7. Связанные колебательные контуры
- •1.8. Электрические фильтры
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2. Полупроводниковые диоды и транзисторы
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •2.2. Биполярные транзисторы
- •2.3. Тиристоры
- •2.4. Полевые транзисторы
- •2.5. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы
- •2.6. Интегральные активные и пассивные элементы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3. Электровакуумные приборы 3.1. Электронно-управляемые лампы
- •3.2. Электронно-лучевые трубки
- •3.3. Газоразрядные приборы
- •3.4. Фотоэлектрические приборы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4. Общие сведения об усилителях
- •4.1. Структурная схема электронных усилителей и их классификация
- •4.2. Основные технические показатели и характеристики усилителей
- •4.3. Виды обратных связей в усилителях
- •4.4. Влияние обратной связи на коэффициент усиления
- •4.5. Влияние обратной связи на входное сопротивление
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5. Усилители переменного напряжения
- •5.1. Принцип усиления переменного напряжения
- •5.2. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •5.3. Усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •5.4. Динамические характеристики
- •5.5. Динамические параметры
- •5.6. Эквивалентные схемы
- •5.7. Анализ частотных свойств усилителей напряжения
- •5.8. Широкополосные усилители
- •В вус на бт время установления определяется выражением
- •5.9. Коррекция ачх усилителей переменного напряжения
- •5.10. Повторители напряжения
- •5.12. Интегральные усилители переменного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6. Усилители мощности
- •6.1. Режимы работы усилительного каскада
- •6.2. Однотактные усилители мощности
- •6.3. Двухтактные усилители мощности
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7. Усилители с гальваническими связями
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Простейшие угс прямого усиления
- •7.3. Балансные усилители
- •7.4. Дифференциальные усилители
- •7.5. Дифференциальные усилители с генераторами стабильного тока
- •В качестве диода vd в интегральных ду обычно используется транзистор в диодном включении.
- •7.6. Структура и основные параметры интегральных операционных усилителей
- •7.7. Схемотехника интегральных операционных усилителей
- •7.8. Применение интегральных операционных усилителей
- •7.9. Усилители постоянного и медленно меняющегося напряжения с преобразованием сигнала
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8. Генераторы синусоидального напряжения
- •8.1. Условия самовозбуждения
- •8.4. Стабилизация частоты колебаний -автогенератора
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9. Основные понятия импульсной техники
- •9.1. Виды и параметры импульсных сигналов
- •9.2. Спектральный состав импульсных сигналов
- •9.3. Формирование импульсов яс-цепями
- •9.4. Амплитудные ограничители
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10. Логические функции и базовые логические элементы
- •10.1. Основные положения алгебры логики
- •10.2. Электронные ключи
- •10.3. Параметры логических элементов
- •10.4. Базовые логические элементы на биполярных структурах
- •10.5. Базовые логические элементы на мдп- и кмдп-структурах
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 11. Формирователи и генераторы электрических импульсов
- •11.1. Виды генераторов -электрических импульсов и их особенности
- •11.2. Мультивибраторы
- •11.3. Одновибраторы
- •11.4. Антидребезговые формирователи одиночных импульсов и перепадов напряжения
- •11.5. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •11.6. Компараторы напряжений
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 12. Триггерные структуры
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Симметричный триггер на биполярных транзисторах V с коллекторно-базовыми связями
- •2.3. Структура и классификация интегральных триггеров
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 13. Цифровые и комбинационные электронные устройства
- •13.1. Двоичная система счисления
- •13.2. Регистры
- •13.3. Двоичные счетчики импульсов
- •13.4. Двоично-десятичные счетчики
- •13.5. Шифраторы и дешифраторы
- •13.6. Мультиплексоры и демультиплексоры
- •13.7. Устройства сдвига и сравнения кодов чисел
- •13.8. Сумматоры
- •13.9. Типы запоминающих устройств и их основные характеристики
- •13.10. Запоминающие элементы на биполярных структурах
- •13.11. Запоминающие элементы на мдп-структурах
- •13.12. Запоминающие устройства на функциональных приборах .
- •13.13. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 14. Микропроцессоры и микроэвм 1
- •4.1. Общие сведения о микропроцессорах
- •14.2. Структура микропроцессора
- •14.3. Система команд микропроцессора
- •14.4. Области использования микроэвм в народном хозяйстве
- •14.5. Программируемые калькуляторы как разновидность микроэвм
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 15. Источники стабилизированного напряжения
- •15.1. Структура источников стабилизированного напряжения
- •15.2. Однофазные неуправляемые выпрямители
- •2 . 15.3. Однофазныеуправляемые выпрямители
- •15.4. Сглаживающие фильтры
- •15.5. Электронные стабилизаторы постоянного напряжения
- •Контрольные вопросы и задания
1.3. Пассивные элементы рэа
Элементы РЭА. Все элементы РЭА можно разделить на две группы: активные и пассивные. К активным относятся элементы, осуществляющие преобразование электрических сигналов с одновременным увеличением их энергии или мощности. Активными элементами являются биполярные и полевые транзисторы, электронно-управляемые лампы, полупроводниковые и другие приборы, принцип действия которых основан на использовании квантово-механического туннельного эффекта или на управлении перемещением электрических или магнитных доменов в кристаллах и тонких пленках. В пассивных элементах преобразование сигналов происходит без увеличения их энергии и даже с частичной ее потерей. В зависимости от выполняемой функции пассивные элементы подразделяются на следующие группы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности (дроссели, трансформаторы) и соединяющие проводники и пленки.
Резисторы. Это наиболее распространенные детали РЭА. На долю резисторов приходится от 20 до 50 % общего числа элементов. Принцип работы резисторов основан на использовании свойств различных материалов оказывать сопротивление электрическому току. Основными параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление, допуск, номинальная мощность рассеяния, максимальное рабочее напряжение, стабильность сопротивления.
Номинальное сопротивление R (значение сопротивления резистора, обозначенное на корпусе резистора или в сопроводительной документации) выражается в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм) и т. д. Значения номинальных сопротивлений стандартизированы и определяются шестью рядами: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Числовые коэффициенты первых трех наиболее употребительных рядов приведены в табл. 1.1. Номинальное сопротивление получают умножением числового коэффициента на , где n — целое положительное или отрицательное число или нуль.
Максимально допустимое отклонение реального сопротивления резистора от его номинального значения, выраженное в процентах, называется допуском. Допуски, как и номинальные сопротивления, нормированы и определяются классом точности, устанавливающим величину производственной погрешности. Наиболее употребительными являются три класса точности: I класс соответствует допуску ±5 %; II класс — ± 10; III класс — ±20 %. Прецизионные резисторы изготовляются с допусками: ±2 %; ±1; ±0,5; ±0,2; ±0,1; ±0,05; ±0,02; ±0,01 %.
Под номинальной мощностью рассеяния Рном понимают наибольшую мощность, создаваемую протекающим через резистор током, при котором он может длительное время работать, сохраняя свои параметры. Резисторы выпускаются с номинальной мощностью рассеяния 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10 Вт и более.
Максимальное рабочее напряжение — это максимальное напряжение, приложенное к резистору, при котором еще не возникает электрического пробоя.
Стабильность сопротивления резистора характеризуется в основном температурным коэффициентом сопротивления ТКR, который определяется выражением
TKR может быть положительным, отрицательным или равным нулю.
По материалу изготовления резистивной области различают проволочные и непроволочные резисторы, а в зависимости от возможности изменения сопротивления они бывают нерегулируемые (постоянные), регулируемые (переменные) и подстроечные.
Из различных нерегулируемых резисторов в радиоэлектронной аппаратуре наибольшее распространение получили резисторы типов ВС (высокостабильные углеродистые), МЛТ (металлизированные лакированные теплостойкие), УЛМ (углеродистые лакированные малогабаритные), МТ и С2-6 (металлооксидные тепло-стойке).
В регулируемых резисторах можно изменять сопротивление от нуля до значения, указанного на корпусе этих резисторов. По виду зависимости сопротивления между начальным выводом токопроводящей части и подвижным контактом (движком) от угла поворота а оси различают регулируемые резисторы типа А — с линейной зависимостью, типа Б — с логарифмической и типа В — с показательной зависимостью (рис. 1.3, а).
Для регулирования стереобаланса двухканальных усилителей стереофонических устройств используются переменные резисторы с функциональными характеристиками типа Е и И (рис. 1.3, б).
Подстроечные резисторы отличаются от регулируемых тем, что не имеют выступающей оси, скрепленной с подвижным контактом. Изменение сопротивления между подвижным контактом и концами токопроводящего слоя осуществляется в подстроечных резисторах с помощью отвертки.
На электрических схемах резисторы обозначаются прямоугольниками. Внутри прямоугольников для нерегулируемых резисторов (рис. 1.4, а — ж) условными знаками указывается номинальная рассеиваемая мощность, а для регулируемых (рис. 1.4, з, и) и подстроечных (рис. 1,4 к, л) она не приводится.
Особую группу составляют полупроводниковые резисторы, к которым относятся терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и тензорезисторы.
Терморезисторы — это резисторы, сопротивление которых существенно зависит от температуры. Терморезисторы с отрицательным ТКR называют термисторами, а с положительным ТKR — позисторами. Терморезисторы широко применяются для стабилизации режима полупроводниковых устройств, в качестве датчиков температуры в аппаратуре теплового контроля и т. п.
К фоторезисторам относятся полупроводниковые резисторы, сопротивление которых определяется их освещенностью.
Варисторы — это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. Они имеют нелинейную вольт-амперную характеристику (рис. 1.5).
Для различных типов варисторов = 2...6.
Варисторы применяются в маломощных стабилизаторах напряжения, автоматических регуляторах усиления, устройствах автоматической регулировки полосы пропускания и т. д.
Тензорезисторы — это полупроводниковые резисторы, в которых используется зависимость электрического сопротивления от механических деформаций. Они изготовляются с номинальным сопротивлением от нескольких десятков ом до нескольких килоом и по характеру зависимости сопротивления от прикладываемого механического воздействия делятся на линейные и нелинейные.
Основным параметром тензорезисторов является коэффициент тензочувствительности К, представляющий собой отношение относительного изменения сопротивления к относительному изменению длины тензорезистора:
Условные
обозначения полупроводниковых
резисторов показаны
на рис. 1.6.
Конденсаторы. Пассивные элементы РЭА, предназначенные для создания в электрической цепи требуемого значения электрической емкости, называются конденсаторами. Они применяются для разделения постоянной и переменной составляющих тока и в электрических фильтрах, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения и для уменьшения электрической связи между каскадами. С катушками индуктивности конденсаторы образуют колебательные контуры, которые широко используются в различных радиоэлектронных устройствах.
Принцип работы конденсатора основан на его способности накапливать заряд на своих обкладках, если к ним приложено напряжение.
Конструктивно конденсатор представляет собой устройство, состоящее из двух или более электропроводящих пластин (обкладок), разделенных тонким слоем диэлектрика. В качестве диэлектрика используются твердые органические (бумага, пленки) и неорганические (слюда, керамика, стекло) вещества, жидкости и газы. Особую группу образуют оксидные (электролитические) конденсаторы, в которых роль диэлектрика выполняет тонкая оксидная пленка. Большинство оксидных конденсаторов являются полярными и требуют соблюдения полярности подключения выводов. Нарушение этого условия значительно ухудшает свойства конденсаторов и может привести к выходу их из строя.
По характеру изменения емкости конденсаторы подразделяются на конденсаторы постоянной емкости, или нерегулируемые, конденсаторы переменной емкости (переменные и полупеременные, или подстроечные) и саморегулируемые.
Конденсаторы постоянной емкости характеризуются постоянными площадью перекрытия пластин (обкладок) и расстоянием между ними.
У конденсаторов переменной емкости (КПЕ) площадь перекрытия пластин (обкладок) или расстояние между пластинами не остаются постоянными, а могут изменяться. Неподвижные пластины называются статорными, подвижные — роторными. В РЭА широко применяются блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более КПЕ, механически связанных друг с другом . Разновидностью КПЕ являются подстроенные конденсаторы. Их емкость можно изменять лишь с помощью отвертки или другого инструмента.
В саморегулируемых конденсаторах емкость изменяется под действием приложенного к конденсатору напряжения. Диэлектриком в этих конденсаторах служит материал из специальной керамики — сегнетоэлектрик. Такие конденсаторы называют варикондами.
К саморегулируемым конденсаторам относятся и полупроводниковые диоды, называемые варикапами. В основу действия варикапа положена зависимость емкости полупроводникового диода от приложенного к нему обратного напряжения.
Условные графические обозначения конденсаторов приведены на рис. 1.7.
Эксплуатационные свойства конденсаторов оцениваются следующими основными параметрами: номинальной емкостью, выражаемой в пикофарадах (пФ), нано-фарадах (нФ) и микрофарадах (мкФ); допустимым отклонением емкости конденсатора от номинальной, или допуском; номинальным рабочим напряжением и темпе-ратуоным коэффициентом емкости ТКС:
Катушки индуктивности. Катушками индуктивности называют пассивные элементы РЭА, основным свойством которых является эффект преобразования энергии электрического тока в энергию магнитного поля и обратно. Этот эффект используется для создания реактивного сопротивления переменному току, осуществления связи между цепями через магнитный поток и других целей.
Основными параметрами катушек индуктивности являются индуктивность, добротность и температурный коэффициент индуктивности ТКL.
Индуктивность катушки выражается в генри (Гн), миллигенри (мГн) или микрогенри (мкГн). Значение индуктивности зависит от конструкции катушки и возрастает при увеличении размеров и числа ее витков. Введение в катушку сердечника из магнитно-диэлектрических материалов (феррита, альсифера, карбонильного железа, магнетита) увеличивает ее индуктивность, а из диамагнитных материалов (меди, латуни, алюминия) —уменьшает. Это явление используется для регулировки индуктивности.
Добротность катушки Q равна отношению ее реактивного сопротивления к активному: . Добротность катушки повышается при введении сердечника из карбонильного железа, альсифера или феррита.
Температурный коэффициент индуктивности ТКL определяется как относительное изменение индуктивности при изменении температуры на один градус:
Он зависит от материала, из которого выполнен каркас катушки, типа намотки и конструктивных особенностей катушки.
Катушки индуктивности в отличие от конденсаторов и резисторов являются нестандартными элементами. Они рассчитываются и изготовляются для конкретных устройств РЭА (дросселей, трансформаторов и др.).
На рис. 1.8 показаны условные графические обозначения катушек индуктивности.