166

В.М. Абузяров Электроника

Конспект лекций

Тверь 2014 г.

Содержание:

Введение 3

1. Модуль. Элементная база электроники - пк-3,5 4

Тема №1: Пассивные компоненты электронных устройств. 4

Тема №2: Электровакуумные и ионные приборы. 16

Тема №3: Полупроводниковые элементы. 27

2. Модуль. Электронные устройства - ПК-3,5. 51

Тема №1: Аналоговые устройства. 51

Тема №2:Импульсные устройства. 71

Тема №3: Источники питания. 87

Тема №4: Цифровые устройства. 102

Тема №5: Электронные средства связи. 148

Библиографический список 163

Введение [1]

Технический прогресс во всех областях науки и тех­ники объясняется стремительным развитием электро­ники.

Электроника — область науки об электронных про­цессах в вакууме, газе, жидкостях, твердых телах, плаз­ме и область техники, связанная с разработкой и про­изводством электронных приборов и устройств.

Невозможно найти отрасль промышленности, в ко­торой не использовались бы электронные элементы и устройства. Развитие электроники и быстрое расши­рение областей ее применения обусловлено научно-техническими достижениями в физике, химии, мате­матике, электротехнике и связано с совершенствова­нием технологии производства электронных приборов, составляющих элементную базу электрон­ных устройств.

Широкое использование электроники в автоматизированных системах управления различных производств и сельскохозяйственного в том числе, при определенных первоначальных затрата позволяет уменьшить энергоемкость, материалоемкость; улучшить качество выпускаемой продукции; сократить затраты на обслуживание производства.

Эффективное применение современных приборов и устройств невозможно без знания основ электрони­ки, принципов действия, параметров и характерис­тик приборов. Поэтому данный курс посвящена изу­чению элементной базы и схемотехники аналоговой и цифровой электроники в формате дисциплины, изучаемой студентами вузов, обучающихся по специ­альности «Электрификация и автоматизация сельско­го хозяйства».

Модуль1. Элементная база электроники - ПК-3,5.

Тема №1: Пассивные компоненты электронных устройств [1, 6, 8]

Элементы электрической цепи.

Пассивные линейные элементы - это резисторы, индуктивности, емкости, трансформаторы. Большое значение для определения свойств элементов имеет вольтамперная характеристика (ВАХ).

Применительно к резисторам ток I и напряжение Uab связаны законом Ома:

Uab =RI (3.1)

Величина, обратная сопротивлению, есть электрическая проводимость

G=1/R. (3.2)

Активные линейные элементы – источники электромагнитной энергии.

Классификация активных элементов: а) независимые и б) зависимые (управляемые) источники.

Независимые источники могут быть идеальные и реальные. Идеальный источник электродвижущей силы характеризуется напряжением Uab, которое не зависит от тока I и характеризуется электродвижущей силой Е (обозначения положительных направлений напряжения и тока показаны на рис. 3.1.б):

Uab = E (3.3)

Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю.

Реальный источник электродвижущей силы имеет внутреннее сопротивление. Он может быть изображен в виде последовательной схемы, содержащей ЭДС Е и внутреннее сопротивление R.

Идеальный источник тока. Ток J источника тока не зависит от напряжения Uab (внутренняя проводимость источника тока равна нулю, сопротивление источника тока бесконечно велико).

РЕЗИСТОРЫ

Резистор, как и всякий проводник, имеет распределенные реактивные паразитные параметры. На тех частотах, на которых влиянием реактивных параметров можно пренебречь, т.е. на низких частотах, сопротивление резистора можно считать активным. Но на высоких частотах, значения которых определяются номинальным сопротивлением и конструкцией резисторов, сопротивление резистора необходимо считать комплексным.

Для разных частот резисторы могут быть представлены следующими эквивалентными схемами:

Модели резисторов: а) полная модель резистора; б) модель высокоомного резистора; в) модель низкоомного резистора

Все резисторы как и другие электронные компоненты имеют маркировку для визуального определения их характеристик.

Обозначение и маркировка резисторов Система обозначения В табл. 1.4 приведены сведения о действующей отечественной системе обозначения резисторов, а в табл. 1.5 — о старой системе. Таблица 1.4. Действующая система обозначения резисторов

Элемент обозначения			Пример обозначения
первый	второй	третий
Р — резисторы постоянные	1 -  непроволочные	Порядковый ном№ разработки	Р1-26
РП — резисторы переменные	2 -  проволочные		РП2-12
TP — терморезисторы с отрицательным ТКС	Полупроводниковые материалы не обозначаются		ТР-7
ТРП — терморезисторы с положительным ТКС			ТРП-5
BP — варисторы постоянные			ВР-14
ВРП — варисторы переменные			ВРП-11

Таблица 1.5. Старая система обозначения резисторов

Элемент обозначения			Пример обозначения
первый	второй	третий
С — резисторы постоянные	1 — углеродистые и бороуглеродистые	Порядковый	С5-2
	2 — металлодиэлектрические и металлоокисные	номер р рразработки
	3 — композиционные пленочные
	4 — композиционные объемные
СП — резисторы переменные	5 — проволочные		СП1-3
CT — терморезисторы	1 — кобальто-марганцевые		CT2-3
	2 — медно-марганцевые
	3 — медно-кобальто-марганцевые
	4 — никель-кобальто-марганцевые
СН — варисторы	1 — карбидо-кремниевые		СН1-2

Единой системы обозначения резисторов зарубежного производства нет. Каждая фирма-производитель имеет собственную систему обозначения резисторов. Но на практике нет необходимости изучать такие системы, поскольку на корпусе резистора имеется информация о его номинале и допуске, а по геометрическим размерам можно судить о его рассеиваемой мощности.

1. буквенное обозначение типа резистора:

   1. CR - углеродистые (корпус светло-коричневого цвета);

   2. ER - мощные проволочные;

   3. MR - металлопленочные (корпус зеленого цвета);

   4. MPR - прецизионные металлопленочные;

   5. NFR - предохранительные (корпус серого цвета);

   6. PR - мощные металлопленочные (корпус красного цвета);

   7. RC - бескорпусные или SMD-резисторы;

   8. SFR - стандартные пленочные (корпус светло-зеленого цвета);

   9. VR - высоковольтные (корпус светло-голубого цвета);

   10. WR - мощные пленочные эмалированные (корпус коричневого цвета);

2. цифровое обозначение максимального диаметра корпуса, где первая цифра обозначает целые, а вторая - десятые доли миллиметра. Исключение составляют резисторы типа AC, ACL, ER для которых эти цифры обозначают мощность рассеивания в Вт;

3. буквенный код, обозначающий вариант исполнения выводов резистора и мате­риал их покрытия.

Следует обратить внимание на предохранительные резисторы. Имеющие малое сопротивление, они используются в качестве плавких предохранителей: при токовой перегрузке выходят из строя.

 

Маркировка резисторов отечественного производства Номинальные сопротивления и допуска на резисторах обозначаются одним из двух способов — с использованием буквенно-цифрового обозначения, или путем нанесения цветовой маркировки.

Буквенно-цифровая маркировка

Обозначение резистора включает три элемента. Первый элемент — цифры — номинал сопротивления в омах. Второй элемент — буква латинского или русского алфавита — множитель (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Буква латинская (русская)	R (или Е)	К (или К)	М (или М)	G (или Г)	Т (или Т)
Множитель	1	1000	1000000	1000000000	1000000000000

Третий элемент — буква латинского или русского алфавита — допуск (табл. 1.7).

Таблица 1.7

Буква латинская (русская)	Е	L	R	Р	и	В (Ж)	С (У)		D (Д)	F (Р)	G (Л)		J (И)	К (С)	м (В)	N (Ф)
Допуск, ± %	0,001	0,002	0,005	0,01	0,02	0,1		0,25	0,5	1		2	5	10	20		30