Возможности и применение
Изобретение первых светодиодов - полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку - относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.
Появление сверх ярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов (в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе - мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков, а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.
Светодиоды, за счет их малой потребности в электроэнергии, - оптимальный выбор декоративного освещения в местах, где существуют проблемы с энергетикой.
Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий, отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого неон удерживает свои позиции в сегменте подсветки вывесок, является пока еще более высокая стоимость светодиодов.
26. Устройства, в которых колебания возникают без дополнительных внешних воздействий, называются автогенераторами, или генераторами с самовозбуждением. Автогенераторы, генерирующие высокочастотные (ВЧ) колебания, обычно строятся с применением элементов, использующих явление резонанса в колебательном контуре (LC-гене-раторы), либо в пьезоэлектрическом резонаторе. Автогенераторы низкочастотных (НЧ) колебаний (десятки кГц) строятся на основе резсторноемкостных схем (RC-генераторы).
Принцип работы lc-генераторов
LC-генераторы – это генераторы с индуктивной обратной связью. Принцип автогенератора можно понять, если представить себе, что в рассмотренном ранее резонансном усилителе электрические колебания поступают на вход не от внешнего источника, а с выхода этого же усилителя через цепь обратной связи. Если на схему подано напряжение питания, то в коллекторной (стоковой) цепи протекает ток, который содержит как постоянную, так и флуктуирующую составляющие. С чем связано появление флуктуирующей составляющей? Электрические заряды в цепи имеются в определенном количестве. Причем в любой цепи реальное количество носителей заряда постоянно меняется. Амплитудный спектр флуктуирующего сигнала равномерен вплоть до частот 1012 Гц. В спектре флуктуаций всегда найдется составляющая, частота которой близка к резонансной частоте контура, включенного в выходную цепь транзистора. За счет избирательных свойств контура эта спектральная составляющая будет выделена, а через цепь ОС поступит на вход усилителя.
Колебание, поступившее на вход, будет усиленно, как в обычном усилителе. В дальнейшем произойдет нарастание сигнала. Что для этого необходимо?
Для этого необходимо выполнить следующие условия:
обратная связь (ОС) между входом и выходом должна быть положительной (это фазовое условие самовозбуждения);
коэффициент усиления (Кус) должен превышать определенное значение (амплитудное условие самовозбуждения).
Если в схеме возникают колебания, их амплитуда возрастает до определенного значения (режим нарастания амплитуды), называемого переходным, а режим генератора, при котором амплитуда постоянна, - стационарным.
Более подробно рассмотрим работу автогенератора на примере LC-генератора.
RC- генераторы
Когда необходимо получить гармонические колебания на частотах от доли Гц до 10...100 кГц, использование LC-генератора становится не целесообразным (размеры контура очень большие). Схема генератора остается прежней, однако, вместо колебательного контура в выходной цепи ЭП используется чисто активная нагрузка.
Баланс
фаз обеспечивается фазовым сдвигом в
цепи ОС, использующие RC-элемент. Чтобы
условие самовозбуждения выполнялось,
цепь ОС должна обладать избирательностью.
Баланс амплитуд требует строгого
выполнения условия 
,
в противном случае амплитуда будет не
стабильна. На основе RC-элемента можно
создать пассивные полосовые фильтры с
характеристиками, подобными колебательному
контуру (рисунок 18.9).
При отклонении от резонансной частоты f0 фазовый сдвиг изменяется, и коэффициент передачи уменьшается. Ниже частоты f0 проявляется действие возрастающего сопротивления конденсатора, включенного последовательно с R. Выше частотыf0 проявляется шунтирующее действие конденсатора, включенного параллельно R. Такой фильтр можно использовать в качестве нагрузки вместо LC-контура (но его добротность мала, что приводит к малой стабильности рабочей частоты). Гораздо большую добротность можно получить, если использовать полосовой заграждающий фильтр - мост Вина (рисунок 18.10). Сопротивления R1 и R2 моста находятся в соотношении R1=2R2. Напряжение Uмд снимается с диагонали моста, учитывая, что R1=2R2, независимо от частоты сигнала на входе. Uм2=Uм/3, поскольку на частоте f0 Uм1=Uм/3. Следовательно, на данной частоте Uмд=Uм1-Uм2=0. При отклонениях от f0 выходное напряжение растет и при больших расстройках стремится к Uмд=-Uм2=-Uм/3. В качестве активных элементов используются ОУ (рисунок 18.11). Диагональ моста подключается к входу ОУ. Для генерации обеспечивается ПОС на частоте f0, но если R2=R1/2, то на частоте f0 Uд=0 и обратная связь отсутствует. По этой причине мост немного расстраивают, выбирая R2=R1/(2+δ), где 0<δ≈1. В этом случае на резонансной частоте: Uмд=Uм1-Uм2=Uм/3-Uм/(3+δ)≈δUм/9, то есть напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход, больше, чем напряжение, подаваемое на инвертирующий вход. Uос на входе совпадает по фазе с напряжением на выходе генератора (моста Вина). Таким образом, выполняется баланс фаз Кос=Uмд/Uм=δ/9, то есть обеспечивается К=1/Кос=9/δ.
27. Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона,измерительного прибора и т. д.