6.7. Поточний самоконтроль 230

6.7.2. Контрольні запитання 233

РОЗДІЛ 7. ОПТОЕЛЕКТРОННІ НАПІВПРОВІДНИКОВІ ПРИЛАДИ 234

7.1. Особливості оптоелектроніки 234

7.2. Джерела оптичного випромінювання 240

7.2.1.Люмінесценція 240

7.2.2. Електролюмінесцентні індикатори 241

7.2.3. Випромінювальні діоди 243

7.3. Фотоелектричні напівпровідникові приймачі випромінювання 248

7.3.1. Внутрішній фотоефект 248

7.3.3. Фотодіоди 251

7.3.4. Фототранзистори 254

7.5. Поточний самоконтроль 264

7.5.1. Завдання для моделювання та дослідження схем в середовищі MS 264

Частина Ш. Функціональні пристрої РЕА 266

8.1. Визначення, структурні схеми та класифікація підсилювачів 266

8.2. Основні характеристики та параметри ЕП 268

Для багато каскадного підсилювача 270

Рис.8.1. АЧХ (а) та ФЧХ (б)RC-підсилювача 271

8.3. Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв`язком 275

8.3.1. Особливості підсилювачів з резистивно-ємнісним зв`язком 275

8.3.2. Дослідження в частотній області. 275

Передмова

Для кого цей посібник

Реформування вищої освіти передбачає перехід від отримання студентами потрібного набору знань (заучування) до навчання методам і принципам використання знань для вирішення практичних та творчих завдань. На це спрямовані структура посібника, зміст та методика подання матеріалу з інтенсивним використанням технології корпорації National Instruments, зокрема версії «Multisim», програми схемотехнічного моделювання Elektronics Workbench (MS ).

Посібник рекомендую:

1. Студентам радіоелектронних спеціальностей, які планують не тільки успішно здати заліки та екзамени, але, і це головне, оволодіти першими ґрунтовними знаннями схемотехніки: вивчити, зрозуміти і набути навики грамотного використання активних компонентів радіоелектронної апаратури (РЕА); оволодіти методиками створення (формування, «монтажу») схем, моделювати та налагоджувати елементарні функціональні вузли (випрямлячі, підсилювачі, генератори незгасаючих коливань та ін.). Посібник допоможе оптимально організувати самостійну роботу та підготуватись до подальшого вивчення РЕА вищих рівнів. Це дасть вам можливість підготуватись до творчої, інженерної праці на виробництві і в науково-дослідних інститутах, а крім того - витримати різноманітні складні конкурси та здобути право працювати в престижних організаціях. Для досягнення такої мети пропоную освоїти та використовував технологію схемотехнічного моделювання MS.

2. Випускникам шкіл, які планують навчання на факультетах радіоелектронного спрямовування. За допомогою згаданої програми та короткого опису, поданому в додатку, можете побудувати прості електронні схеми, включити моделювання, налаштувати пристрій та одержати задоволення, як від гри, коли на екрані віртуального осцилографа висвітиться вхідний та вихідний сигнали. А можливо це вас не захопить. Поміркуйте. Скористайтесь іншими варіантами перевірки правильності вибору.

3. Радіоаматорам, які захоплюються розробкою та налаштовуванням різноманітних радіоелектронних пристроїв. Оволодійте навиками моделювання в середовищі MS і ви підніметесь на більш високий рівень ваших захоплень. При використанні цієї програми ви одержуєте майже необмежений доступ до пасивних, активних компонентів та віртуальних вимірювальних приладів. За рахунок досконалості програми при моделюванні пристроїв забувається про те, що перебуваєш у віртуальному середовищі.

Про що цей посібник:

З дисциплін радіоелектронного напряму написано і є в достатній кількості підручники, навчальні посібники, лабораторні практикуми, конспекти лекцій та ін.

Особливості запропонованого посібник.

1. Перша частина – це скорочений курс радіоелектроніки, в якому описані основні положення (постулати), принципи підсилення та генерації електричних сигналів, особливості лінійних та нелінійних компонентів, методики аналізу пристроїв та РЕА за постійним струмом, в частотній та часовій областях, наведені спрощені структури типових систем формування та передачі інформації. Цей матеріал необхідно ретельно опрацювати, терміни та визначення розуміти, запам`ятати так, щоб при вивчені наступних розділів та і в подальшій роботі вільно користуватись ними (без натужного згадування) як ефективним інструментом. Досвід підтверджує, що попереднє засвоєння такого матеріалу дозволяє студентам з більшим розумінням сприймати та вивчати активні компоненти та елементарні функціональні пристрої, а в подальшому й РЕА.

2. В другій частині розглядаються структури, характеристики, параметри та основні схеми використання активних компонентів РЕА. Викладення матеріалу супроводжується демонстрацією діючих віртуальних моделей випрямлячів, обмежувачів амплітуди, схем зі спільним емітером, базою, колектором, ключових схем на біполярних і польових транзисторах, на оптоелектронних приладах та на аналогових інтегральних мікросхемах (ІМС). Для оволодіння такими схемами пропонується інтенсивна самостійна робота студентів.

3. В третій частині описані основні характеристики, параметри, особливості побудови та принципові електричні схеми підсилювачів, генераторів незгасаючих електричних коливань, формувачів імпульсів. Вивчення елементарних функціональних пристроїв відбувається шляхом побудови схем та моделюванням в середовищі MS .

Для того, щоб посібник був зрозумілим для студентів першого курсу, структури активних елементів, принципи їх дії та функціонування пристроїв описуються без застосування складного математичного апарату, на рівні, достатньому для сприйняття особливостей схемотехніки.

Оволодіння матеріалом, поданим в трьох частинах, це подолання перших, але дуже важливих сходинок в радіоелектроніку, база для подальшого ґрунтовного вивчення спеціальних курсів («Матеріали, радіокомпоненти та мікроелектроніка», «Твердотіла електроніка», «Проектування та технологія ІМС», «Аналогова та цифрова схемотехніка», «Конструювання та виробництво РЕА» та ін.).

Використання діючих віртуальних схем, поданих в посібнику, при викладенні лекційного матеріалу для демонстрації динамічних процесів перетворення електричних інформаційних сигналів дозволяє формувати та аналізувати осцилограми та екранах осцилографів, оцінювати амплітудно-частотні характеристики та ін. При цьому можливо проілюструвати вплив компонентів схеми на вихідні сигнали, підкреслити можливі помилки, скоригувати форму вихідних сигналів. На лекціях повністю виключається режим колективного читання підручника.

Впровадження MS суттєво впливає на організацію та проведення лабораторних робіт. Традиційні дослідження електронних пристроїв за допомогою лабораторних стендів (з генераторами та осцилографами) доповнюються «монтажем», налагодженням та дослідженням моделей аналогічних пристроїв в середовищі « Multisim 10.0».

В ході курсового проектування розраховуються, формуються в середовищі MS (« монтуються », налагоджуються та досліджуються) типові функціональні вузли радіоелектронної апаратури. На захист курсової роботи подаються діючі віртуальні моделі заданих вузлів та працююча модель всього мікроелектронного пристрою.

Моделювання в середовищі MS суттєво змінює ставлення студентів до навчання: з`являються елементи гри, коли студенти одержують задоволення від того, що вміють безпомилково сформувати віртуальну схему і можуть добитись її функціонування.

Таким чином, комп`ютеризація та інтенсивне використання технології MS дозволяють: поліпшити керованість пізнавальною діяльністю, зробивши її значно гнучкішою; відкрити фактично необмежені можливості для інтенсивної самостійної роботи студентів та перекласти на них відповідальність за формування конкурентоздатного фахівця.

Спеціалісти радіоелектронного профілю з великим досвідом роботи по створенню та налагодженню апаратури при користуванні технологією MS захоплюються процесом і не помічають того, що працюють у віртуальному середовищі. Студенти, опанувавши таку технологію, використовують її впродовж всього навчання і таким чином набувають практичного досвіду та професійних навиків.

Описані процеси організації навчального процесу, яким сприяє матеріал посібника, дозволяють вирішувати задачі формування соціально цінної творчої особистості.