- •«Национальный исследовательский
- •I. Основы АнАлоговой электроники
- •1. Задачи, решаемые электронной техникой, и элементы, необходимые для их решения
- •1.1. Электрические сигналы. Временное и спектральное представление
- •1.2. Усиление электрических сигналов
- •1.3. Модуляция сигналов
- •1.3.1. Амплитудная модуляция
- •1.3.2. Импульсно-кодовая модуляция
- •1.3.3. Широтно-импульсная модуляция
- •А б Рис. 1.19. Компаратор: а – схема; б – временные диаграммы при шим1.4. Фильтрация сигналов
- •1.5. Хранение и отображение информации
- •1.6. Преобразование электрической энергии
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты первой главы
- •2. Математический аппарат описания электронных элементов
- •2.1. Описание нелинейных элементов
- •2.2. Линеаризация нелинейных уравнений
- •2.3. Частотный анализ линеаризованных цепей
- •2.4. Временной анализ линеаризованных цепей
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты второй главы
- •3. Полупроводники – основа современной элементной базы электроники
- •3.1. Преимущества полупроводниковых элементов перед электровакуумными
- •3.2. Физические основы электропроводности полупроводников
- •3.3. Электропроводность беспримесного (собственного) полупроводника
- •3.4. Электропроводность примесных полупроводников
- •3.4.1. Донорная примесь
- •3.4.2. Акцепторная примесь
- •3.6. Инерционностьp-n-перехода
- •3.6.1. Зарядная емкостьp-n-перехода
- •3.6.2. Диффузионная емкость
- •3.7. Пробой p-n-перехода
- •3.7.1. Тепловой пробой
- •3.7.2. Электрический пробой
- •3.8. Математическая модельp-n-перехода
- •3.9. Переходметалл – полупроводник
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты третьей главы
- •4. Многопереходные электронные элементы
- •4.1. Полупроводниковые триоды (биполярные транзисторы)
- •4.2. Активный режим работы биполярного транзистора
- •4.3. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима
- •4.4. Инерционность биполярного транзистора
- •4.5. Пробой коллекторного перехода
- •4.7. Нелинейная модель биполярного транзистора
- •4.8. Линеаризованная модель биполярного транзистора
- •4.9. Ключевой режим биполярного транзистора
- •4.10. Полевые транзисторы
- •4.11. Полевые транзисторы с управляющимp-n-переходом
- •4.12. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.13. Ключевой режим работы полевых транзисторов
- •4.14. Тиристоры
- •4.15. Элементы оптоэлектроники
- •4.15.1. Управляемые источники излучения
- •4.15.2. Фотоприемники
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты четвертой главы
- •5. Основы теории электронных усилителей
- •5.1. Общие положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.2. Обратная связь в усилительных устройствах
- •5.2.1. Влияние обратной связи на коэффициент усиления.
- •5.2.2. Влияние обратной связи на нестабильность усилителя
- •5.2.3. Влияние обратной связи на нелинейные искажения и шумы усилителя
- •5.2.4. Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя
- •5.2.5. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •5.2.6. Коррекция частотных характеристик для обеспечения устойчивости усилителя
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.3. Принципы построения усилительных каскадов
- •5.3.1. Цепи задания и стабилизации режима покоя
- •5.3.2. Элементы связи усилительных устройств
- •К Рис. 5.34. Оптическая связь онтрольные вопросы и задания
- •5.4. Операционные усилители
- •5.4.1. Модели оу
- •5.4.2. Масштабирующий инвертирующий усилитель
- •5.4.3. Масштабирующий неинвертирующий усилитель
- •5.4.4. Суммирующий усилитель
- •5.4.5. Вычитающий усилитель
- •5.4.6. Интегрирующий усилитель
- •5.4.7. Нелинейные функциональные преобразователи сигналов
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. Усилители мощности
- •5.5.1. Линейные усилители мощности
- •5.5.2. Усилители мощности ключевого типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты пятой главы
- •6. Автогенераторы
- •Основные результаты шестой главы
- •7. Источники вторичного электропитания электронных устройств
- •7.1. Классическая схема вторичного источника (без преобразования частоты сети)
- •7.2. Функциональные элементы вторичных источников электропитания
- •7.2.1. Преобразователи переменного напряжения
- •7.2.2. Стабилизаторы постоянного напряжения
- •7.3. Вторичные источники с преобразованием частоты сети
- •Vd Схема упр.
- •Vd Схема упр. Ul
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты седьмой главы
- •II. Основы цифровой электроники
- •1. Введение
- •2. Логические функции
- •2.1. Логические функции и способы их представления
- •2.2. Основы алгебры логики
- •2.2.1. Функция не
- •2.2.2. Функция или
- •2.2.3. Функция и
- •2.3. Логические элементы и-не, или-не
- •2.3.1. Элемент и-не (штрих Шеффера)
- •2.3.2. Элемент или-не (стрелка Пирса)
- •2.4. Синтез логических устройств
- •2.5. Выбор системы логических элементов
- •2.6. Минимизация логических функций
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Характеристики и параметры логических элементов, основы схемотехники
- •3.1. Логические уровни, нагрузочная способность
- •3.2. Логические элементы с тремя состояниями
- •3.3. Быстродействие логических элементов
- •3.4. Помехоустойчивость логических элементов
- •3.5. Число входов логических элементов
- •3.6. Специальные типы логических элементов. Логические элементы с открытым коллектором
- •3.6.1. Расширители числа входов
- •3.6.2. Схема согласования уровней
- •3.6.3. Логический элемент с разрешением по входу
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Цифровые устройства комбинационного типа
- •4.1. Преобразователи кодов, шифраторы, дешифраторы
- •4.2. Мультиплексоры
- •4.3. Сумматоры
- •4.4. Цифровые компараторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Последовательностные цифровые устройства
- •5.1. Триггеры
- •5.1.5. Триггер Шмитта
- •5.2. Цифровые счетчики импульсов и делители частоты следования
- •5.2.1. Двоичные счетчики
- •5.2.2. Недвоичные счетчики
- •5.3. Регистры
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Генераторы импульСныхСигналов
- •6.1. Автогенераторы прямоугольных импульсов (мультивибраторы)
- •6.2. Ждущий (заторможенный) режим генераторов
- •6.3. Интегральные таймеры
- •6.4. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (тока)
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. УстройствасОпРяжЕнияцифровых и аналоговых систем
- •7.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •7.2. Аналого-цифровые преобразователи
- •7.2.1. Ацп последовательного приближения
- •7.2.2. Ацп параллельного типа
- •7.2.3. Ацп интегрирующего типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Введение в микропроцессорную технику
- •8.1. Арифметическо-логические устройства
- •8.2. Полупроводниковые запоминающие устройства
- •8.3. Программируемые логические интегральные матрицы
- •8.4. Интерфейсные устройства
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение справочные данные интегральных схем
- •Литература
- •Оглавление
Vd Схема упр.
Рис. 7.19. Повышающий стабилизатор
Схема инвертирующего стабилизатора представлена на рис. 7.20. При открытом транзисторе диод VDзакрыт. Ток протекает через дроссель. При запирании транзистора возникает противоЭДСUL, диод открывается и наСФи нагрузке выделяется напряжение противоположнойUПполярности.
Vd Схема упр. Ul
Рис. 7.20. Инвертирующий стабилизатор
Особенностью дроссельных стабилизаторов является гальваническая связь с питающей силовой сетью (U1), поэтому такое решение используется для преобразования постоянного напряжения в постоянное с высоким КПД (DC-DCпреобразователи).
При использовании в качестве силовой сети переменного напряжения, например 50 Гц, 220 В, используются трансформаторные инверторы – однотактные и двухтактные.
Если энергия передается при включенном силовом ключе, то такой преобразователь называют прямоходовым(for ward). Если энергия передается при выключенном состоянии силового ключа, то инвертор называютобратноходовым(flay back).
Двухтактные инверторы делят на полномостовые и полумостовые. На рис. 7.21 приведена схема однотактного преобразователя. Прямоходовой или обратноходовой определяется соответствующим включением выходов обмотки трансформатора. При согласном включении – прямоходовой, при встречном – обратноходовой (на рис. 7.21 точкой обозначено начало обмотки).
Рис. 7.21. Обратноходовой преобразователь
На рис. 7.22 приведена схема полумостового преобразователя. При помощи коммутирующих транзисторов VT1 иVT2 в первичной обмотке высокочастотного трансформатора создается переменное напряжениеUC1,UC2противоположных знаков, т. е. на первичной обмотке возникает знакопеременное прямоугольное напряжение. Стабилизация осуществляется за счет ШИМ преобразования схемой управления.
Рис. 7.22. ИВЭП с полумостовым преобразованием
Схемы управления для преобразователей выпускаются в интегральном исполнении. На рис. 7.23 приведена функциональная схема устройства управления.
В ее состав входит:
тактовый генератор (ТГ) прямоугольных импульсов, частота следования которых, как правило, определяется подключением внешних элементов (R, C);
источник опорного напряжения (ИОН);
усилитель ошибки (УСО);
широтно-импульсный модулятор (ШИМ);
цепь гальванического разделения потенциалов (ЦГРП), например оптронная, обеспечивающая подключение регулирующих транзисторов;
схема защиты (СЗ) по напряжению, по току.
Рис. 7.23. Функциональная схема устройства управления
В табл. 7.2 приведены типы серийных микросхем управления однотактных и двухтактных инверторов.
Таблица 7.2
Микросхемы управления импульсными ИВЭП
Тип ИМС |
Функциональное назначение |
Uвх, В |
Iвых, А |
fпр, кГц |
1033ЕУ1 |
Контроллер однотактного обратноходового инвертора |
20 |
1,5 |
90 |
1033ЕУ5 |
Контроллер обратноходового инвертора с МОП-транзистором |
10 |
1,5 |
250 |
КР1021ХА1 |
ШИМ-контроллер |
1014 |
0,04 |
100 |
1033ЕУ10 1033ЕУ11 |
Однотактный ШИМ-контроллер |
30 |
1 |
500 |
1156ЕУ3 |
Однотактный ШИМ-контроллер |
10 |
1,5 |
1000 |
1033ЕУ9 |
Однотактный ШИМ-контроллер с мощным МОП-транзистором |
30400 |
0,8 |
800 |
1114ЕУ1 |
Двухтактный ШИМ-контроллер |
36 |
0,1 |
200 |
1114ЕУ3/4 |
ШИМ-контроллер двухтактного инвертора |
36 |
0,2 |
400 |
1151ЕУ2 |
Высокочастотный ШИМ-контроллер двухтактного инвертора |
30 |
1,5 |
1000 |