Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный университет»

Кафедра прикладной математики и вычислительной техники

ТРОФИМОВ ЕВГЕНИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧНСКОЕ ПОСОБИЕ ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА»

Часть I

ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС

Магнитогорск 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Тема 1. Физические основы электроники 4

1.1. Основные понятия электроники. Электропроводность полупроводников 4

1.2. Электрические переходы 17

1.3. Электронно-дырочный переход 20

1.4. Вольт-амперная характеристика электронно-дырочного перехода 27

1.5. Типы полупроводниковых диодов 30

1.6. Система обозначений полупроводниковых диодов 40

1.7. Транзисторы. Полевые и биполярные транзисторы 45

1.7.1. Устройство полевых транзисторов 46

1.7.2. Принцип действия полевого транзистора с управляющим p-n-переходом 48

1.7.3. Выходные статические характеристики полевого транзистора. Статические характеристики передачи полевого транзистора 49

1.7.4. Полевые транзисторы со встроенным каналом 51

1.7.5. Полевые транзисторы с индуцированным каналом 53

1.7.6. Малосигнальные параметры и система обозначений полевых транзисторов 55

1.7.7. Устройство и схемы включения биполярного транзистора 56

1.7.8. Режимы работы биполярного транзистора 58

1.7.9. Принцип работы биполярного транзистора в активном режиме 58

1.7.10. Параметры биполярного транзистора 60

1.7.12. Система обозначения биполярных транзисторов 68

Тема 2. Источники вторичного электропитания 69

2.1. Принципы построения и классификация средств электропитания электронных устройств 69

2.2. Основные характеристики ИВЭП 71

2.3. Структурные схемы ИВЭП 75

2.4. Электрические фильтры 79

2.4.1. LC–фильтр нижних частот 80

2.4.2. LC-фильтр верхних частот 81

2.4.3. Полосовой LC-фильтр 81

2.4.4. Режекторный LC-фильтр 82

2.4.5. RC-фильтр нижних частот 82

2.4.6. RC-фильтр верхних частот 83

2.5. Выпрямители источников электропитания. Виды выпрямителей и их характеристики 85

2.5.1. Классификация выпрямителей 86

2.5.2. Однополупериодный выпрямитель 88

2.5.3. Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой 89

2.5.4. Мостовая схема выпрямителя 90

2.5.5. Схема удвоения напряжения 92

2.5.6. Трехфазный выпрямитель 93

Тема 3. Усилители электрических сигналов 95

3.1. Основные понятия об усилителях и классификация усилителей 95

3.2.Основные характеристики и параметры усилителей 97

3.3. Характеристики и параметры усилителей, связанные с искажением сигналов в усилителе 100

3.4.Обратная связь в усилителях. Влияние ОС на параметры усилителей 102

Влияние ОС на параметры усилителей 103

3.5.Классы усиления транзисторных усилительных каскадов 107

3.6. Методы задания начального режима работы транзистора 111

3.7. Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером 115

3.8. Дифференциальный усилитель. Дрейф нуля в ДУ 119

3.8.1. Операционные усилители. Инвертирующие усилители. Неивертирующие усилители. Суммирующие и вычитающие усилители. Интеграторы 123

Инвертирующий усилитель 124

Неивертирующий усилитель 127

Суммирующий и вычитающий усилители 129

Интеграторы 130

3.9. Выходные усилители мощности 133

Тема 4. Импульсные и автогенерирующие устройства 137

4.1. Генерирующие и импульсные устройства. Передачи информации в импульсном режиме 137

4.2. Электронные ключи. Простейшие формирователи импульсных сигналов 140

4.2.1. Ключевой режим работы транзистора 140

4.2.2. Компараторы (схемы сравнения) 143

4.2.3. Триггер Шмитта 145

4.2.4. Мультивибраторы 146

4.2.5. Дифференцирующие RC цепи 146

4.2.6. Интегрирующие RC-цепи 147

4.2.7. Симметричный мультивибратор на ОУ 148

4.2.8. Одновибратор на ОУ 151

4.3. Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) на ОУ 153

4.3.1. ГЛИН на ОУ с внешним запуском 154

4.3.2. ГЛИН на ОУ в автогенераторном режиме. 155

4.4. Генераторы гармонических колебаний. Условия возникновения колебаний 157

4.4.1. Условия возникновения колебаний 157

4.4.2. Генераторы с RC-фазосдвигающими цепочками 158

4.4.3. Генераторы с мостом Вина 159

4.4.4. LC-генераторы 160