
- •Часть 1
- •1. Задачи, решаемые электронной техникой, и элементы, необходимые для их решения
- •1.1. Электрические сигналы. Временное и спектральное представление
- •1.2. Усиление электрических сигналов
- •1.3. Модуляция сигналов
- •1.3.1. Амплитудная модуляция
- •1.3.2. Импульсно-кодовая модуляция
- •1.3.3. Широтно-импульсная модуляция
- •1.4. Фильтрация сигналов
- •1.5. Хранение и отображение информации
- •1.6. Преобразование электрической энергии
- •А) б) Рис. 1.21. Схема простейшего инвертора (а) и временная диаграмма напряжения в нагрузке (б) Основные результаты 1 главы
- •2. Математический аппарат описания электронных элементов
- •2.1. Описание нелинейных элементов
- •2.2. Линеаризация нелинейных уравнений
- •Линеаризованное уравнение нелинейного элемента
- •2.4. Частотный анализ линеаризованных цепей
- •2.5. Временной анализ линеаризованных цепей
- •Основные результаты 2 главы
- •3. Полупроводники – основа современной элементной базы электроники
- •3.1. Преимущества полупроводниковых элементов перед электровакуумными
- •3.2. Физические основы электропроводности полупроводников
- •3.3. Электропроводность беспримесного (собственного) полупроводника
- •3.4. Электропроводность примесных полупроводников
- •3.4.1. Донорная примесь
- •3.4.2. Акцепторная примесь
- •3.6. Инерционность р-п-перехода
- •3.6.1. Зарядная емкость р-п-перехода
- •3.6.2. Диффузионная емкость
- •3.7. Пробой р-п-перехода
- •3.7.1. Тепловой пробой
- •3.7.2. Электрический пробой
- •3.8. Математическая модель р-п-перехода
- •3.9. Переход металл-полупроводник
- •Основные результаты 3 главы
- •4. Многопереходные электронные элементы
- •4.1. Полупроводниковые триоды (биполярные транзисторы)
- •4.2. Активный режим работы биполярного транзистора
- •4.2. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима
- •4.3. Инерционность биполярного транзистора
- •4.4. Пробой коллекторного перехода
- •4.5. Пробой эмиттерного перехода
- •4.6. Нелинейная модель биполярного транзистора
- •4.7. Линеаризованная модель биполярного транзистора
- •4.8. Ключевой режим биполярного транзистора
- •4.9. Полевые транзисторы
- •4.10. Полевые транзисторы с управляющим р-п-переходом
- •4.12. Тиристоры
- •Д ля регулирования в течение каждой полуволны знакопеременного ис
- •Основные результаты 4 главы
- •5. Основы теории электронных усилителей
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Обратная связь в усилительных устройствах
- •5.3. Операционные усилители (оу)
- •5.4. Усилители мощности
- •5.4.1. Линейные усилители мощности
- •5.4.2. Усилители мощности ключевого типа
- •6. Автогенераторы
- •Автогенераторы гармонических колебаний
- •7. Источники вторичного электропитания электронных устройств
- •7.1. Классическая схема вторичного источника (без преобразования частоты сети)
- •7.2. Вторичные источники с преобразованием частоты сети
- •7.3. Функциональные элементы вторичных источников электропитания
- •7.3.1. Преобразователи переменного напряжения
- •7.3.2. Стабилизаторы постоянного напряжения (спн)
- •Оглавление
- •Электроника
- •Часть 1 Электронная база, аналоговые функциональные устройства
А) б) Рис. 1.21. Схема простейшего инвертора (а) и временная диаграмма напряжения в нагрузке (б) Основные результаты 1 главы
По типу решаемых задач электронику можно разделить на две: информационную и силовую (энергетическую). Наиболее распространенным способом аналитического описания сигналов - носителей информации - является спектральный в виде ряда (для периодических сигналов) или интеграла Фурье (для непериодических).
Спектральное представление позволяет наглядно оценить возможность неискаженной передачи сигнала по конкретному каналу связи.
Для всех преобразователей информации и электрической энергии достаточно иметь ограниченную разновидность электронных элементов. Это, в первую очередь, электрически управляемые сопротивления (усилительные элементы), способные работать как в непрерывном (линейном) режиме изменения своего сопротивления под воздействием управляющего сигнала, так и в ключевом режиме. Усилительные (управляемые) элементы, построенные на разных физических принципах, являются основными компонентами современной электроники.
Другой разновидностью элементов являются неуправляемые (нелинейные) электронные элементы, обладающие разными видами нелинейной связи (напряжение-ток), используемые при различных преобразованиях.
Для частотной фильтрации сигналов необходимо применение реактивных элементов с частотно-зависимыми сопротивлениями (конденсаторов и индуктивностей).
2. Математический аппарат описания электронных элементов
2.1. Описание нелинейных элементов
Рис.
2.1. Последовательная нелинейная цепь:
НЭ - нелинейный элемент
“Ручные” методы анализа в настоящее время используют только для решения простейшей задачи - расчета статического режима в простейших нелинейных цепях. Типичным примером такой задачи является определение статического режима в цепи из последовательно соединенных линейного и нелинейного элементов (рис. 2.1).
Пусть нелинейный элемент задан функцией
i=F(U), (2.1)
изображенной на рис. 2.2. Ток через линейный элемент - резистор - определяется линейным уравнением - законом Ома
.
Рис. 2.2. Определение тока в по-
следовательной
нелинейной цепи
Ur=E-Uн,
ток в цепи также может быть выражен линейной зависимостью
, (2.2)
которая графически представляет прямую линию, построенную по двум точкам:
Uн=0, i=E/r, i=0, Uн=E (рис.2.2).
Поскольку значение искомого тока I одновременно должно удовлетворять уравнениям (2.1) и (2.2), то решением задачи является точка А пересечения прямой линии и характеристики функции.