МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.П. ЗОЛОТОВ

В.С. Семёнов

А.В. ЧУВАКОВ

ЭЛЕКТРОНИКА: КУРС ЛЕКЦИЙ

Учебное пособие

Самара

Самарский государственный технический университет

2011

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

УДК 621.38 (075.8)

З

Золотов В.П. Электроника: курс лекций / В.П. Золотов, В.С. Семёнов, А.В. Чуваков. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. – 244 с.: ил.

ISBN

Курс лекций по электронике соответствует программам дисциплин «Электроника», «Электротехника и основы электроники», «Основы электроники», «Электронная техника». Предлагаемый курс в течение ряда лет читался в Самарском техническом университете. Курс состоит из 17 лекций и рассчитан на изучение дисциплины в течение одного семестра.

Рассматривается элементная база устройств полупроводниковой электроники, диоды, транзисторы: приведена классификация, вольтамперные и частотные характеристики, основные схемы включения и особенности применения конкретных приборов в различных режимах работы. Излагаются принципы построения некоторых типовых аналоговых и цифровых устройств. Материал может служить в качестве справочного пособия для студентов различных специальностей.

Рецензенты:

• зав. кафедрой «Автоматика и управление технических систем» СамГТУ

д.т.н., профессор В.Н. Митрошин

УДК 621.38 (075.8)

З

ISBN © В.П. Золотов, В.С. Семёнов,

А.В. Чуваков, 2011

© Самарский государственный

технический университет, 2011

Содержание

Введение …………………………………………………………….…4

Раздел 1. Элементы электронной техники

Лекция 1. Полупроводниковые диоды………………………………6

Лекция 2. Специальные типы полупроводниковых диодов ….......16

Лекция 3. Биполярные транзисторы………………………………..29

Лекция 4. Униполярные транзисторы ………………………….......43

Раздел 2. Аналоговые интегральные микросхемы

Лекция 5. Операционные усилители ……………………………….58

Лекция 6. Аналоговые компараторы напряжений ………………...69

Лекция 7. Коммутаторы аналоговых сигналов …………………….78

Раздел 3. Линейные электронные устройства

Лекция 8. Электронные усилители …………………………….......90

Лекция 9. Фильтры …………………………………………………109

Лекция 10. Активные преобразователи сопротивлений …………125

Лекция 11. Дифференцирующие и интегрирующие устройства ...138

Раздел 4. Нелинейные электронные устройства

Лекция 12. Генераторы электрических сигналов …………………152

Раздел 5. Аналого-цифровые функциональные устройства

Лекция 13. Цифро-аналоговые преобразователи …………………168

Лекция 14. Аналого-цифровые преобразователи …………………183

Лекция 15. Устройства выборки и хранения ……………………..204

Раздел 6. Источники электропитания электронных устройств

Лекция 16. Принципы построения источников

вторичного электропитания…………….…… ……………………..213

Лекция 17. Выпрямители и стабилизаторы напряжения

постоянного тока …………………………………………………...223

Выводы ………………………………………………………………242

Заключение ………………………………………………………….243

Библиографический список………………………………………...244

Введение

Электроника имеет короткую, но богатую событиями историю. Первый её период связан с простейшими передатчиками ключевого типа и способными воспринимать их сигналы приёмниками, которые появились в конце 19 века (Попов А.С.-1895 г.- изобретатель радио). Затем наступила эпоха вакуумных ламп, которая ознаменовала собой возможность претворения в жизнь смелые идеи. В 1904 г. англичанин Д.Флеминг создал первую электронную лампу — диод. В 1907 г. американец Л. Форест, введя в диод управляющий электрод, получил триод, способный генерировать и усиливать электрические колебания. В России первую электронную лампу изготовил в 1914 г. Н.Д. Папалекси.

В 30-х годах 20-го века началось активное изучение полупроводниковых материалов с целью их использования в электронике. В 1948 г. американскими учёными был изобретён первый полупроводниковый усилительный прибор-транзистор. Аналогичные приборы несколько позже разработали советские учёные А.В. Красилов и С.Г. Мадоян. Сейчас мы являемся свидетелями нового этапа развития электроники, связанного с появлением элементов в твёрдом теле и характеризующегося потоком новых достижений. Технология изготовления больших интегральных схем (БИС) даёт возможность производить такие кристаллы кремния, на основе которых создают калькуляторы, вычислительные машины и даже «говорящие машины» со словарным запасом в несколько сотен слов.

Следует отметить, что успехи развития цивилизации человеческого общества во многом связаны с достижениями электроники. В настоящее время наиболее значимыми факторами в жизни общества можно считать телевидение (изобретатель телевизора – русский инженер Зворыкин, реализовавший свои идеи в США в конце тридцатых годов), распространение сотовой связи и широкое внедрение средств вычислительной техники. А эти технические средства напрямую связаны с успехами в электронике. Если первые сеансы связи по сотовому телефону в начале пятидесятых годов 20-го века реализовывались с помощью аппаратуры, размещаемой в легковом автомобиле, то теперь сотовый телефон умещается на ладони человека. А персональная вычислительная машина становится необходимым атрибутом любой офисной деятельности, главным элементом управления технологическими процессами, находит применение во всех областях деятельности человека.

Стоит сказать и о том, что в истории развития электроники наблюдается постоянная тенденция уменьшения стоимости изготовления электронных устройств при увеличении объёма их производства. Стоимость электронной микросхемы, например, по мере совершенствования процесса производства постоянно уменьшается по отношению к единице её первоначальной стоимости. Зачастую панель управления и корпус прибора стоят дороже, чем его электронная часть.