ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В.В. Филинов, а. В. Филинова

Основы электроники и измерений

Учебное пособие

Курс лекций

Москва-2010

Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия редакционно-издельским советом мгупи

Рецензент

д.т.н., профессор Шкатов П.Н.

Филинов В.В., Филинова А.В.

Основы электроники и измерений: учебное пособие. М.: МГУПИ, 2010 – 141 с

Представляет собой электронный вариант курса лекций, читаемой кафедрой ИС-7 МГУПИ по дисциплинам “электротехника и электроника” и “электроника” по разделу “Электроника и основы измерений”.

Предназначено для студентов технических направлений и специальностей МГУПИ.

Может быть использовано студентами для самостоятельной подготовки.

Компьютерная верстка – Аракелов П. Г.

© Филинова А.В.,

Филинов В. В., 2010

© МГУПИ. 2010

Оглавление

1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ……………………………………5

1.1. Полупроводниковые приборы…………………………...............………….5

1.1.1. Общие сведения………………………......…………….................……..…...5

1.1.2. Полупроводниковые материалы……………………..................…………...6

1.1.3. Р-n-переход и его свойства………….………………................………..…...8

1.1.4. Полупроводниковые диоды………………………..................…………….12

1.1.5. Биполярные транзисторы………………………….................................…..19

1.1.6. Полевые транзисторы………………………………….................……..…..25

1.1.7. Тиристоры………………………………………..…….................………….29

1.2. Интегральные микросхемы……………………...…………………...…….30

1.3. Система обозначений полупроводниковых приборов и интегральных микросхем……………………………………............…….....................................32

2. ОСНОВЫ АНАЛОГОВОЙ СХЕМОТЕХНИКИ…………………………..34

2.1. Усилительные устройства..............................................................................34

2.1.1. Классификация усилителей............................................................................34

2.1.2. Параметры и характеристики усилителей....................................................35

2.1.3. Принцип работы усилителя. ..........................................................................38

2.1.4. Усилители напряжения с общим эмиттером

(Усилительный каскад с коллекторной нагрузкой)......................................39

2.1.5. Эмиттерный повторитель..............................................................................45

2.1.6. Усилительный каскад на полевом транзисторе..........................................46

2.1.7. Истоковый повторитель................................................................................48

2.1.8. Усилители мощности.....................................................................................49

2.1.9 . Многокаскадные усилители.........................................................................51

2.1.10. Усилитель постоянного тока.. ....................................................................53

2.1.11. Обратные связи в усилителях......................................................................56

2.1.12. Операционный усилитель. ..........................................................................57

2.1.13. Избирательный усилитель………………………………………………...59

2.2. Генераторы электрических сигналов..........................................................60

2.3. Источники питания электронных устройств.............................................63

2.3.1. Однополупериодный выпрямитель...............................................................64

2.3.2. Мостовая схема выпрямителя........................................................................65

2.3.3. Сглаживающие фильтры................................................................................66

2.3.4. Внешняя характеристика выпрямителя........................................................68

2.3.5. Стабилизаторы напряжения...........................................................................68

3. ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ СХЕМОТЕХНИКИ………………………………70

3.1. Общие сведения………………………………………………………………70

3.2. Электронные ключи и простейшие формирователи импульсных сигналов……………………………………………………………………………78

3.3. Импульсный режим работы операционных усилителей……………….78

3.4. Логические элементы, серии цифровых интегральных микросхем…..82

3.5. Триггеры………………………………………………………………………91

3.6. Счетчики импульсов………………………………………………………...93

3.7. Регистры, дешифраторы, мультиплексоры………………………………95

3.8. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (ЦАП и АЦП)………………………………………………………………………………..98

3.9. Основные сведения о микропроцессорах………………………………..102

4.ОСНОВЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ……………………………….107

4.1. Общие сведения и основные понятия …………………………………...107

4.2. Характеристики измерительных приборов……………………………..108

4.3. Измерительные механизмы аналоговых приборов…………...……….109

4.3.1. Особенности аналоговых приборов…………………………..…….…….109

4.3.2. Магнитоэлектрический измерительный механизм……………...……….110

4.3.3. Электромагнитный измерительный механизм…………………….……..112

4.3.4Электродинамический измерительный механизм……………….………..113

4.3.5. Электростатический измерительный механизм………………….………114

4.3.6. Индукционный измерительный механизм……………………….……….114

4.4. Условные обозначения на шкале приборов………………….….………115

4.5. Метод построения амперметров и вольтметров непосредственной оценки…………………………………….……………………………….………117

4.6. Электронные приборы непосредственной оценки……………………..119

4.7. Измерение мощности в цепях постоянного тока и активной мощности в цепях переменного тока………………………………………………………122

4.8. Методы построения приборов сравнения (компенсация)…….……….125

4.9. Измерение параметров электрических цепей…………………………..128

4.10. Измерения электрических величин цифровыми приборами…..……131

4.10.1.Цифровые измерительные приборы с квантовани­ем по уровню……..132

4.10.2. Цифровые измерительные приборы с квантовани­ем по времени…...133

4.10.3. Перспективы развития современных цифровых приборов………….134

4.11. Электронно-лучевой осциллограф……………………………………...135

4.12. Измерение и контроль неэлектрических величин……………………135

4.12.1. Общие сведения…………………………………………………………...135

4.12.2. Преобразователи неэлектрических величин…………………………….135

4.13. Информационно-измерительные системы……………………………..139

Список рекомендуемой литературы…………………………………………..141