1. Элементная база радиоэлектроники. Классификация

По функциональному признаку РЭС делят на:

1. Антенно-фидерные устройства

2. Передающие устройства

3. Приёмные устройства

4. Устройства обработки информации

Для РЭС характерны следующие виды преобразования сигналов:

1. Излучение и приём сигнала на антенну

2. Усиление сигнала

3. Фильтрация сигнала

4. Генерация колебаний разной формы

5. Модуляция и демодуляция

6. Запоминание информации

7. Коммутация и соединение цепей

В состав элементной базы РЭС входят:

1. Активные дискретные элементы (транзисторы, диоды и др.)

2. Пассивные дискретные (катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы)

3. Интегральные микросхемы

4. Устройства функциональной электроники

2. Основные параметры МЛТ резисторов

1. Номинальное сопротивление Rном, Ом

2. допустимое отклонение от номинала ±∆R

3. Номинальная мощность рассеивания _Рном, равна P=UI

4. Предельное рабочее напряжение U_пред

5. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры:

Этот коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным.

6. Коэффициент старения β_R характеризует изменение сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т. д:

7. ЭДС шумов резистора.

Тепловой шум характеризуется непрерывным, широким и практически равномерным спектром. Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением

где К= 1,38-10-23Дж/ К— постоянная Больцмана;

Т — абсолютная температура, К;

R — сопротивление, Ом;

∆f— полоса частот, в которой измеряются шумы.

При комнатной температуре (T= 300 К)

8. Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при прохождении через резистор тока. Поскольку значения тока, протекающего через резистор, зависит от значения приложенного напряжения U, то в первом приближении можно считать

где Ki — коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот.

3. Классификация резисторов

Резисторы - дискретные элементы, предназначенные для распределения электрической энергии между элементами цепи.

По назначению:

• резисторы общего назначения;

• резисторы специального назначения:

• высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В);

• высоковольтные (рабочие напряжения — десятки кВ);

• высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц);

• прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 — 1 %).

По характеру изменения сопротивления:

• постоянные резисторы;

• переменные регулировочные резисторы;

• переменные подстроечные резисторы.

По способу защиты:

• изолированные;

• неизолированные;

• вакуумные;

• герметизированные.

По способу монтажа:

• для печатного монтажа;

• для навесного монтажа;

• для микросхем и микромодулей.

По виду вольт-амперной характеристики:

• линейные резисторы;

• нелинейные резисторы:

• варисторы— сопротивление зависит от приложенного напряжения;

• терморезисторы — сопротивление зависит от температуры;

• фоторезисторы — сопротивление зависит от освещённости;

• тензорезисторы — сопротивление зависит от деформации резистора;

• магниторезисторы — сопротивление зависит от величины магнитного поля.

По технологии изготовления:

• Проволочные резисторы.

• Плёночные металлические резисторы.

• Металлофольговые резисторы.

• Угольные резисторы.

• Интегральный резистор.

4. Система условных обозначений и маркировка резисторов

Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов

Второй элемент - цифра, определяющая группу резисторов по материалу резистивного элемента

Третий элемент - цифра, обозначающая регистрационный номер разработки конкретного типа резистора.

Для полного условного обозначения резистора к сокращенному обозначению добавляется вариант конструктивного исполнения (при необходимости), значения основных параметров и характеристик, климатического исполнения и обозначение документа на поставку.

Буквенно-цифровая маркировка на резисторах содержит: вид, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допускаемое отклонение сопротивления и дату изготовления.

Цветовое кодирование миниатюрных резисторов

Маркировочные знаки на резисторах сдвинуты к одному из выводов и располагаются слева направо.

Первые три - численная величина сопротивления в Омах, четвертое - множитель, пятое кольцо - допуск.

Мощность резистора определяется ориентировочно по его размерам.

На схемах резисторы обозначаются:

5. Полупроводниковые резисторы: принцип работы, параметры и характеристики, область применения одного из них

Варистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление, которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. Варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Бывают:

-бусиковые

-низкочастотные

-пленочные

-высокочастотные

Параметры:

- ВАХ

- Рабочее напряжение

- Рабочий ток

- Мощность

- Частота

- Коэффициент нелинейности

-ТКС

Применение:

Для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, ограничители (линии связи, высоковольтные линии электропередач), аналоговых вычислителях (калькуляторы).

ВАХ:

Красные-на основе SiC, синие - на основе ZnO

Свойства:

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов полупроводника. При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

6. Влияние внешних факторов на параметры резисторов, практическое определение параметров

Повышенная температура вызывает тепловое старение провод­никовых, контактных и изоляционных материалов, из которых из­готовлены детали переменных резисторов. При этом из-за изме­нения структуры изоляционных материалов и их химического раз­ложения может снижаться сопротивление изоляции, разрушаться защитные покрытия, ма­териалы для установочных деталей. При повышенных температурах на поверхности проволочного резистивного элемента не подвижного контакта уменьшается упругость пружинящих материалов и снижается контактное давление, по­нижается износоустойчивость переменных резисторов и увеличива­ется их установленное сопротивление.

По­вышенная влажность среды вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматуры переменных резисторов, ухудшает электрические свойства изоляция, способствует развитию грибковой плесени. В результате заметного влагопоглощения органических связующих материалов происходит перемещение и разобщение ча­стиц резистивного элемента, появляются коррозионные пленки па проволочных резистивных элементах и подвижных контактах, про­исходит шунтирование сопротивления резистора. Действие повы­шенной влажности в сочетании с электрической нагрузкой приво­дит к электрохимическому разрушению материалов, интенсифика­ции процессов старения резистивного элемента, разрыву проводов тонкого сечения.

Практическое определение параметров:

Пробивное напряжение:

ТКС:

Собственные шумы:

7. Классификация конденсаторов

Конденсатор - пассивный дискретный элемент, который предназначен для накопления эл.энергии, и обладающий собственной емкостью.

Классификация конденсаторов определяет группы по следующим признакам:

1. По назначению:

1)Конденсаторы общего назначения.

2)Конденсаторы специального назначения.

2. По характеру изменения ёмкости:

1)Конденсаторы постоянной ёмкости (постоянные конденсаторы); 2)Конденсаторы переменной ёмкости (переменные конденсаторы)

3)Подстроечные конденсаторы

4)Специальные конденсаторы.

3. По способу защиты:

1)Незащищённые конденсаторы

2)Защищённые конденсаторы

3)Неизолированные конденсаторы

4)Изолированные конденсаторы

5)Уплотнённые конденсаторы

6)Герметизированные конденсаторы.

4. По виду диэлектрика:

1)C газообразным диэлектриком;

2)C оксидным диэлектриком;

3)C неорганическим диэлектриком

4)C органическим диэлектриком

Конденсаторы общего назначения широко применяются в различной аппаратуре (обычно это низковольтные конденсаторы).

Конденсаторы специального назначения - это все остальные конденсаторы, эти конденсаторы предназначены для выполнения специфических функций (подавление помех, пуск электродвигателя и т.п.).

8. Основные параметры конденсаторов

Удельная емкость конденсатора - отношение емкости к массе (или к объему) конденсатора.

Номинальная емкость конденсатора - емкость, которую должен иметь конденсатор в соответствии с нормативной документацией.

Допустимое отклонение емкости от номинального (допуск) - характеризует точность значения емкости. Значения этих отклонений установлены в процентах для конденсаторов емкостью 10 и более пикофарад и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью.

Допустимое отклонение емкости от номинального (допуск) - характеризует точность значения емкости. Значения этих отклонений установлены в процентах для конденсаторов емкостью 10 и более пикофарад и в пикофарадах для конденсаторов с меньшей емкостью.

Номинальное напряжение - значение напряжение, обозначенное на конденсаторе (или указанное в документации), при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.

Тангенс угла потерь. Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности P_a к реактивной P_p при синусоидальном напряжении определенной частоты: tg δ=P_a/P_p=sin δ/cos δ.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) - параметр, применяемый для характеристики конденсаторов линейной зависимостью емкости от температуры.

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора - электрическое сопротивление изоляции конденсатора постоянному току.

9. Влияние внешних факторов на параметры конденсаторов

Эксплуатационная надёжность конденсаторов в аппаратуре во многом определяется воздействием комплекса факторов, которые по своей природе можно разделить на следующие группы:

1. Электрические нагрузки.

2. Климатические нагрузки.

3. Механические нагрузки.

4. Радиационное воздействие.

Климатические нагрузки.

Электрические нагрузки.

Длительное воздействие, повышенной температуры вызывает старение диэлектрика, в результате чего параметры конденсаторов претерпевают необратимые изменения.

С ростом t окружающей среды напряжения на конденсаторы должно снижаться.

Длительное воздействие повышенной влажности наиболее сильно сказывается на изменении параметров негерметизированных конденсаторов. Проникновение влаги внутрь конденсатора снижает сопротивление конденсатора и электрическая прочность. Влага вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматуры конденсаторов, облегчает развитие различных плесневых грибков.

Механические нагрузки.

Воздействием механических нагрузок, превышающих допустимые нормы, может вызвать обрывы выводов и внутренних соединений, увеличения тока утечки, появление трещин в корпусах и изоляторах, снижение электрической прочности, изменение установленной ёмкости у построечных конденсаторов.

Радиационные воздействия.

Воздействие, ионизирующих излучений может, как непосредственно вызывать изменение электрических и эксплуатационных характеристики конденсаторов, так и способствовать ускоренному старению конструкционных материалов при последующем воздействии др. факторов.

Электрические нагрузки.

При постоянном напряжении основной причиной старения являются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действием постоянного поля и усиливающиеся с повышением t и влажности окружающей среды.

При переменном напряжении и импульсных режимах основной причиной старения являются ионизационные процессы, возникающие внутри диэлектрика или у краёв обкладок, преимущественно в местах газовых включений.

10. Трансформаторы: классификация и электрические параметры

Трансформатор - представляет собой статический электромагнитное устройство с двумя (или больше) обмотками, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

По функциональному назначению трансформаторы подразделяются на:

1. Трансформаторы питания (силовые)

Их подразделяют по мощности на три группы:

• маломощные с выходной мощностью менее 1кВТ и напряжением не более 1000В;

• мощные трансформаторы питания с выходной мощностью более 1кВТ;

• высоковольтные трансформаторы, напряжение на обмотках которых превышает 1000В или обмотки которых находятся под высоким потенциалом.

По частоте делятся на следующие группы:

• трансформаторы пониженной частоты – до 50 Гц;

• трансформаторы промышленной частоты – 50-60 Гц;

• трансформаторы повышенной промышленной частоты – 400-1000Гц;

• трансформаторы повышенной частоты – до 10 кГц;

• трансформаторы высокой частоты – более 10 кГц.

2. Согласующие

3. Импульсные

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Классификация трансформаторов по числу и схемам соединения обмоток

Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными. Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными.

В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие. Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называются двухобмоточными. Достаточно широко распространены трехобмоточные трансформаторы. 

Классификация трансформаторов по конструкции

По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа — масляные и сухие.

Номинальные данные трансформаторов

• номинальная полная мощность Sном

• номинальное линейное напряжение Uл.ном, В или кВ

• номинальный линейный ток Iл.ном. А

• номинальная частота f, Гц

• число фаз

• напряжение короткого замыкания Uк

11. Основные параметры катушек индуктивности

Катушка индуктивности - деталь, которая имеет спиральную обмотку и может концентрировать переменное магнитное поле.

Основные параметры катушки индуктивности:

Индуктивность

Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Индуктивность катушки, намотанной на тороидальномсердечнике:

где  — магнитная постоянная;  — относительная магнитная проницаемостьматериала сердечника;  — площадь сечения сердечника;  — длина средней линии сердечника;  — число витков

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек:

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна:

Добротность

Добротность равна

Иногда потери в катушке характеризуют тангенсом угла потерь (величина, обратная добротности) 

Ёмкость катушки индуктивности

В большинстве случаев собственная ёмкость катушки индуктивности является вредной, и от неё стремятся избавиться.

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

Коэффициентом старения:

12. Обозначение и маркировка полупроводниковых диодов

Маркировка

Первый элемент - материал

Второй элемент - обозначает подкласс (или группу)

Третий элемент - назначение или принцип действия

Четвертый элемент - порядковый номер разработки.

Пятый элемент - буква - определяет классификацию (разбраковку по параметрам) приборов, изготовленных по единой технологии

Графические изображения диодов.

- выпрямительный диод, импульсный и универсальный диод - Д;

- туннельный диод – И;

- односторонний стабилитрон - С;

- варикап - В;

13. Классификация полупроводниковых диодов

- по исходному материалу:

германиевые;

кремниевые;

на основе соединений галлия;

- в зависимости от способа получения p-n-переходов:

точечные;

плоскостные;

сплавные;

- по функциональному назначению п.п. диоды бывают:

выпрямительные;

стабилитроны;

варикапы;

туннельные;

диоды с переходом Шотки;

диоды Ганна;

фотодиоды;

светодиоды.

По мощности:

1. Маломощные (до 3 Вт)

2. Средней мощности (от 3 до 10 Вт)

3. Мощные (свыше 10Вт)

По частоте:

1. НЧ (до 3 МГц)

2. СЧ (от 3 до 30 МГц)

3. ВЧ ( свыше 30 МГц)

14. Выпрямительный диод: ВАХ и основные параметры

Выпрямительный диод – диод, принцип работы которого основан на односторонней проводимости p-n перехода.

ВАХ:

Основные параметры: