Лекции ВВС, 1 курс 2 семестр (для РТ и т.п.) / ЛК 4_ВвС_Базовая кафедра
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ»
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
Дисциплина «Введение в специальность»
Лекция 4
Этапы развития электроники
Доцент, к.т.н. Шантуров Евгений Михайлович
Самара 2025г.
Электроника
Электроника – это область техники, в которой взаимодействия электронов с электромагнитными полями используются для преобразования электромагнитной энергии, создания электронных приборов, а также устройств передачи, обработки и хранения информации.
Электроника и радиотехника тесно связаны, поэтому совместную область техники
называют радиоэлектроника. |
2 |
|
Первый этап электроники: пассивные компоненты
Резистор
Первый этап начался в конце ХIХ в. с изобретением радио.
День радио (7 мая 1895 г.) можно считать также и днем рождения электроники.
Резистор – пассивный элемент электрических цепей, обладающий постоянным или переменным значением электрического сопротивления и предназначенный для линейного преобразования тока в напряжение и напряжения в ток, поглощения электрической энергии.
3
Резистор
Основные характеристики и параметры резисторов:
•номинальное сопротивление R;
•предельная рассеиваемая мощность Pрасс;
•температурный коэффициент сопротивления (ТКС);
•допустимое отклонение сопротивления от номинального значения (технологический разброс в процессе изготовления) ΔR.
От величины сопротивления резистора R в соответствии с законом Ома зависит величина тока I при воздействии напряжения U: I = U/R.
В свою очередь, U = I·R и R = U/I.
Мощность, выделяемая на резисторе: P = U·I = U 2·R = I 2·R.
По возможности регулировки сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, |
|
построечные и переменные. |
4 |
|
Конденсатор
Конденсатор – устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Основные характеристики и параметры конденсаторов:
•ёмкость (единица измерения – фарада (Ф)) – способность конденсатора накапливать электрический заряд q = C·U. Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад;
•номинальное напряжение – значение напряжения, при котором конденсатор может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального;
•полярность. Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком (электролитические) функционируют только при определенной полярности напряжения из-за химических
особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. |
5 |
|
Конденсатор
Сопротивление конденсатора XC переменному току уменьшается обратно пропорционально частоте тока f и величине емкости конденсатора С:
6
Катушки индуктивности
Катушки индуктивности – это компоненты, предназначенные для накопления энергии в магнитном поле и состоящие из проводов, уложенных в обмотки, которые могут содержать, а могут не содержать магнитопроводы. Магнитопроводы из ферромагнетиков задействуют для увеличения индуктивности катушек, а из диамагнетиков – для ее уменьшения. Обмотки катушек индуктивности выполняют проводами круглого или прямоугольного сечения.
Индуктивность (единица измерения – генри (Гн)) – коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током:
где Ф – магнитный поток; L – индуктивность; I – ток в контуре. Сопротивление индуктивности переменному току:
XL = 2π f L.
7
Колебательный контур
Частота, на которой достигается равенство XС = XL, называется резонансной частотой колебательного контура. На резонансной частоте сопротивление параллельного колебательного контура в Q раз больше, чем сопротивление X, где Q=X/Rпот – добротность колебательного контура. Здесь Rпот – активное сопротивление потерь в цепи контура. Обычно это сопротивление провода катушки индуктивности постоянному току.
В последовательном контуре, наоборот, сопротивление на резонансной частоте в Q раз меньше сопротивления конденсатора или индуктивности. Это также может использовать для целей селекции сигналов:
Значение резонансной частоты определяется по формуле Томпсона:
8
Трансформатор
Трансформатор: а – вариант конструкции; б – изображение на схеме
Различают сигнальные трансформаторы и трансформаторы питания. Сигнальные трансформаторы предназначены для передачи сигналов с минимальными искажениями. Обычно сигнальные трансформаторы применяют для гальванической развязки цепей. Трансформаторы питания нужны для электропитания аппаратуры, которая по каким-либо причинам не может быть подключена непосредственно к сети, например из-за несоответствия величин напряжений.
9
Второй этап развития электроники: электронные лампы
«Эра электронных ламп» наступила в начале ХХ в. после изобретения в 1904 г. английским ученым Дж. Э. Флемингом вакуумного диода, который был им применен для детектирования электромагнитных колебаний в радиотелеграфных приемниках.
Вольт-амперные характеристики вакуумного диода
Причиной тока является испускание электронов раскаленной нитью лампочки (явление термоэлектронной эмиссии). Каждому из значений температуры нити накаливания Ti соответствует свое значение тока насыщения Iнi, которое тем больше, чем сильнее разогрет катод K.
10