- •Лекции по электротехнике и электронике
- •Содержание
- •Предисловие
- •Лекция 1 основные понятия электротехники Электрические заряды
- •Электрический ток
- •Электрическая цепь
- •Источники электрической энергии
- •Потребители электрической энергии
- •Электрическая схема и её элементы
- •Закон Ома
- •Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для активного участка цепи
- •Закон Ома в дифференциальной форме
- •Параллельное соединение резисторов
- •Соединение треугольником и звездой
- •Лекция 3 Законы токораспределения в электрических цепях Распределение тока в параллельных ветвях
- •Законы Кирхгофа в электротехнике
- •Первый закон Кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •Применение законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
- •Электрическая мощность и баланс мощностей
- •Баланс мощностей
- •Лекция 4 электрические цепи синусоидального тока Принцип получения гармонически изменяющегося тока
- •Представление гармонических колебаний вращением вектора на комплексной плоскости
- •Опережение и отставание гармонических колебаний
- •Понятие комплексных амплитуд
- •Принцип расчета цепей переменного тока
- •Индуктивность и ёмкость в цепи переменного тока
- •Закон Ома для цепей переменного тока
- •Переход от алгебраической формы к показательной для производства деления был рассмотрен в разделе «Представление гармонических колебаний вращением вектора на комплексной плоскости»
- •Векторная диаграмма напряжений
- •Мощности в цепи переменного тока
- •Активная мощность
- •Реактивная мощность
- •Полная мощность
- •Треугольник мощностей
- •Баланс мощностей
- •Заключение
- •Лекция 5 Основные понятия радиоэлектроники Диэлектрики, полупроводники и проводники
- •Энергетические состояния электронов в твёрдых телах
- •Электропроводность полупроводников
- •Полупроводниковый p-n- переход
- •Лекция 6 полупроводниковые диоды
- •Выпрямительные диоды
- •Стабилитроны
- •Туннельные диоды
- •Диоды Шоттки
- •Варикапы
- •Фотодиоды
- •Светодиоды
- •Другие типы диодов
- •Лекция 7 транзисторы
- •Биполярные транзисторы
- •Устройство и принцип действия биполярного транзистора
- •Схемы включения биполярного транзистора
- •Статические характеристики транзистора
- •Полевые транзисторы
- •Полевые транзисторы с управляющим р-n- переходом
- •Вольт-амперные характеристики полевого транзистора с р-п- переходом и каналом п- типа
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •Статические характеристики мдп - транзисторов
- •Область применения
- •Основные схемы включения полевых транзисторов
- •Лекция 8 нелинейные цепи и их расчет
- •Расчет электрических цепей с полупроводниковыми диодами.
- •Лекция 9 Аналоговые устройства электроники
- •Источники питания электронных устройств. Выпрямители переменного тока и стабилизаторы
- •Двухполупериодная схема выпрямления.
- •Частотные электрические фильтры
- •Усилители электрических сигналов
- •Специальные виды усилителей
- •Генераторы сигналов Генераторы гармонических колебаний
- •Генераторы сигналов специальной формы
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Закон коммутации
- •Характеристики переходного процесса
- •Интегрирующие и дифференцирующие цепи
- •Мультивибратор
- •Переходные процессы в цепи, содержащей rlc
- •Лекция 10 резонанс в электрических цепях и беспроводная связь
- •Принципы беспроводной связи
- •Лекция 11 Цифровая электроника
- •Электронные ключи
- •Логические схемы
- •Счётчики
- •Регистры
- •Делители числа входных импульсов
- •Генераторы и формирователи импульсов
- •Лекция 12 пакетная передача даных Структура пакета
- •Передача данных в сети интернет
- •Сотовая связь
- •Методы обнаружения ошибок
- •Проверка на четность/нечетность
- •Метод полиномиальных кодов
- •Заключение
- •Дополнительная литература
Интегрирующие и дифференцирующие цепи
На рисунке 52 представлена интегрирующая цепь. Она представляет собой видоизменённую схему, изображённую на рисунке 51, которая из 2-х полюсника стала 4-х полюсником – появился вход и выход. Выходной сигнал (напряжение) снимается с ёмкости. При подаче импульса напряжения на вход цепи (это равносильно включению ёмкости на постоянное напряжение) ёмкость начнет накапливать заряд, и накопление (суммирование, интегрирование) будет происходить по экспоненциальному закону, соответственно, и напряжение на нем будет нарастать по экспоненте от нуля до своего максимального значения. Его значение можно определить по формуле
Uвых = U0(1 - e-t/τ)
Рисунок 52 Интегрирующая цепь
Если входной сигнал будет в виде импульсов, то на выходе получается пилообразное напряжение: заряд конденсатора, разряд конденсатора. Очень похожая картинка для гармонического сигнала изображена на рисунке 46 б (штриховая линия напряжения ). На рисунке 47 конденсаторы и выполняют функции интегрирования.
Если на рисунке 52 поменять местами резистор R и ёмкость С, то получим дифференцирующую цепь. Один и тот же ток будет и в ёмкости и резисторе, а напряжение на резисторе будет повторять форму тока. Формы входного и выходного напряжения представлены на рисунке 53. Если на вход подать последовательность прямоугольных импульсов, а постоянную времени τ цепи взять значительно меньше длительности импульса, то на выходе получится последовательность положительных и отрицательных импульсов, имеющих очень короткое время нарастания переднего фронта (из-за скачка тока в ёмкости). Эта характеристика очень важна для цифровой техники.
Если напряжение на входе отключается, то скачёк в отрицательную сторону.
Рисунок 53 Дифференцирующая цепь
Аналогичные цепи можно построить на тех же принципах на элементах R и L.
Мультивибратор
Под мультивибратором понимают релаксационный генератор импульсов, который представляет собой двухкаскадный электронный усилитель с резисторно-емкостной связью (на рис. 54 ), охваченный положительной обратной связью, работающий в переходном режиме. Мультвибратор дает сигнал очень сложной формы, обычно похожий на прямоугольник. Частота колебаний мультивибратора зависит от величин емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов, входящих в цепи обратной связи. Мультивибратор, имеющий одно состояние устойчивого равновесия, из которого он под действием внешнего запускающего импульса скачкообразно переходит в новое состояние и затем возвращается в состояние равновесия, называется ждущим. В зависимости от схемы построения различают симметричные и несимметричные мультивибраторы. Мультивибраторы широко используются в технике и быту. Получить мультивибратор можно из обычного простого усилителя звуковой частоты на двух транзисторах, включив конденсатор С1 между его входом и выходом (рис. 54)
Рисунок 54 Принципиальная схема 2-х каскадного усилителя звуковой частоты (соединительный провод, включенный в разъемы XI и ХЗ) превращения его в мультивибратор