Элементы электроники – Электронные компоненты — это… Что такое Электронные компоненты?

Основные элементы электроники

В подавляющем большинстве случаев электронные устройства, которые выполняют те или иные функции, являются не монолитными, а составленными из целого ряда отдельных деталей, которые соединены между собой по определенной, разработанной конструкторами, принципиальной схеме. То, какие именно электронные компоненты в том или ином устройстве применяются, зависит от целого ряда факторов, среди которых ведущую роль играет его функциональное назначение, сложность конструкции и та среда, в которой оно будет использоваться.

Те, кто изучал основы электроники, отлично знают, что под радиоэлектронной аппаратурой понимаются такие устройства или же их совокупности, для изготовления которых применяются разнообразные электронные компоненты. При этом среди них центральное место занимают функциональные элементы электроники, которые есть в абсолютно любой конструкции такого рода.

Все электронные компоненты, которые применяются в каких-либо устройствах, чаще всего изготавливаются в заводских условиях на основе определенных стандартов и технических условий, а также обладают законченной формой и определенным видом.

Конструктивные элементы

Те элементы, которые присутствуют в конструкции различного рода специализированных электронных устройств и применяются для того, чтобы механически соединять их отдельные элементы, а также направлять и передавать движение (например, планки, скобы, оси, шестерни, валы, колеса, подшипники и т.п.) принято именовать конструктивными элементами (или же конструктивными деталями).

Вспомогательные элементы

Существуют также и так называемые вспомогательные элементы электроники. Их главной отличительной особенностью является то, что они сочетают выполнение электрических операций с механическими. Основы электроники гласят о том, что к таковым относятся реле, переключатели, штепсельные разъемы, электродвигатели. Строго говоря, вспомогательные элементы являются изделиями, относящимися к сфере точной механики.

Элементы электрических схем

Очень многие электронные компоненты относятся к третьей категории компонентов, которые являются составными частями различных электрических схем. Специалисты нередко именуют их элементами схемы, а относятся к ним разнообразные электронные и полупроводниковые приборы, трансформаторы, катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Следует заметить, что они могут иметь довольно сложную конструкцию, однако при этом разделение на отдельные части, которые имеют самостоятельное функциональное назначение, не допускается.

Компоненты общего применения

Основы электроники гласят также о том, что в этой сфере широко распространены и так называемые компоненты общего применения, к которым относят конденсаторы, резисторы, а также отдельные виды моточных изделий.

Типовые элементы электроники

Поскольку элементы общего применения в силу своей высокой востребованности производятся в массовом порядке, они тщательно стандартизованы и нормализованы. Разработанная для их конструирования и изготовления нормативная документация содержит в себе размеры, качественные и технико-экономические показатели, которым эти изделия в обязательном порядке должны соответствовать. Эти электронные компоненты конструкторы подбирают по характеристикам и параметрам, описывающим их свойства при различных условиях эксплуатации, в том числе и при неблагоприятных механических, климатических и температурных воздействиях.

Специальные элементы

Электронные компоненты, проектирование которых производится со строгим учетом особенностей тех электрических схем, в которых им придется функционировать, называются специальными. Они не подвергаются стандартизации и широкой нормализации.

Все элементы электроники характеризуются целым набором различных электрических параметров. Среди них основными специалисты считают следующие: те, которые характеризуют стабильность, надежность и потери; те, которые позволяют оценить способность переносить длительные воздействия электрических нагрузок; те, которые определяют пределы допускаемых отклонений и номинальные значения их величин.

selectelement.ru

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ — МегаЛекции

Электроника

в промышленной автоматике

 

«Рекомендовано для специальностей: «Автоматизация производственных процессов» и «Мехотроника»

 

 

Омск

 

Содержание

Раздел 1. Элементы электронной техники

1. Пассивные элементы электрических цепей________________________5

1.1 Резисторы___________________________________________________5

1.2 Конденсаторы________________________________________________7

1.3 Индуктивности_______________________________________________9

2. Диоды______________________________________________________10

2.1 Принципы работы диода______________________________________10

2.2 Выпрямительные диоды______________________________________15

2.3 Высокочастотные диоды______________________________________15

2.4 Импульсные диоды___________________________________________16

2.5 Стабилитроны и стабисторы___________________________________16

3. Биполярные транзисторы______________________________________17

3.1 Общие принципы работы _____________________________________17

3.2 Основные параметры транзисторов _____________________________19

3.3 Схемы включения транзисторов ________________________________21

3.4 Схема с общим эмиттером _____________________________________21

3.5 Ключевой режим работы транзистора ___________________________22

3.6 Усилительный режим работы транзистора _______________________24

3.7 Способы задания рабочей точки по постоянному току в усилительном режиме _____________________________________________________25

3.8 Схема включения транзистора с общим коллектором ______________28

4. Полевые (униполярные) транзисторы ____________________________29

4.1 Полевой транзистор с p-n переходом ____________________________29

4.2 Полевой транзистор с встроенным каналом ______________________32

4.3 Полевой транзистор с индуцированным каналом _________________33

4.4 IGBT транзистор ____________________________________________36

5. Генераторы электрических сигналов ____________________________38

5.1 Принцип построения генератора _______________________________38

5.2 Генераторы гармонических сигналов ___________________________40

5.3 Генератор импульсов на логических элементах ТТЛ ______________41

6. Силовые полупроводниковые прборы ___________________________42

6.1 Динисторы _________________________________________________43

6.2 Тиристоры __________________________________________________44

6.3 Симисторы _________________________________________________46

Раздел 2.Истчники электропитания



7. Источники питания ___________________________________________50

7.1 Однофазный мостовой выпрямитель ____________________________52

7.2 Стабилизаторы напряжения ____________________________________54

7.2.1 Параметрический стабилизатор ______________________________54

7.2.2 Интегральный стабилизатор напряжения ______________________55

Раздел3. Аналоговые интегральные микросхемы

8. Аналоговые микросхемы _______________________________________55

8.1 Свойства операционных усилителей _____________________________56

8.2 Основы схемотехники ОУ _____________________________________57

8.3 Параметры операционных усилителей ___________________________59

8.4 Принцип обратной связи _______________________________________59

8.5 Основные схемы ОУ___________________________________________60

8.6 Компаратор __________________________________________________65

8.7 Триггер Шитта _______________________________________________67

8.8 Схема мультивибратора ______________________________________68

8.9 Активный фильтр ____________________________________________69

Раздел 4. Цифровые интегральные микросхемы

9. Цифровые интегральные микросхемы ____________________________69

9.1 Основные понятия ____________________________________________69

9.2 Обозначения и типы комбинационных логических микросхем комбинационного типа ________________________________________70

9.3 Структура ТТЛ логических микросхем ___________________________73

9.4 Микросхемы последовательного типа ____________________________75

9.4.1 Интегральные триггеры _______________________________________75

9.4.2 RS асинхронный триггер _____________________________________75

9.4.3 Асинхронный D триггер _____________________________________76

9.4.4 Синхронный D триггер со статическим управлением _____________76

9.4.5 Синхронный D триггер с динамическим управлением _____________77

9.4.6 Синхронный JK триггер ______________________________________78

9.4.7 Т – триггер _________________________________________________78

9.4.8 Вспомогательные схемы для триггеров _________________________79

9.4.9 Формирователи импульсов ___________________________________80

9.5 Мультиплексоры и демультиплексоры __________________________80

9.6 Шифраторы и дешифраторы __________________________________81

9.7 Счетчики импульсов _________________________________________84

9.8 Регистры ___________________________________________________89

 

 

Раздел 5. Фотоэлектрические приборы

10. Фотоэлектронные приборы _____________________________________92

10.1 Понятия о фотоэлектронных приборах __________________________92

10.2 Оптоэлектронные приборы ___________________________________96

 

Раздел 6. Аналого-цифровые функциональные устройства

11. Аналого-цифровые преобразователи ____________________________97

12. Цифро-аналоговые преобразователи ____________________________106

 

Раздел 7. Микроконтроллеры

13. Микропрцессоры ____________________________________________110

13.1 CISC – микропрцессоры _____________________________________113

13.2 RISC — микропрцессоры _____________________________________114

14. Компьютерное моделирование электронных устройств

15. Источники литературы ______________________________________122

 

 

Введение в электронику

Электроника – это область науки и техники, которая занимается изучением физических основ функционирования, исследованием, разработкой и применением приборов, принцип действия которых основан на протекании электрического тока в вакууме, газе, в твердом теле. Такими приборами являются: электронные приборы (ток в вакууме), ионные приборы (ток в газе), полупроводниковые приборы. В настоящее время наиболее распространены полупроводниковые приборы.

Часть электроники, которая занимается вопросами применения различных приборов, называется промышленной электроникой. Она разделяется на два направления:

1. Информационная электроника – занимается вопросами управления различными процессами. К устройствам информационной электроники относятся: аналоговые усилители и преобразователи сигналов, генераторы сигналов, оптоэлектронные устройства, логические элементы, цифровые устройства, микропроцессорные системы. Они предназначены для измерения, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

2. Энергетическая (силовая) электроника – занимается преобразованием параметров электроэнергии. К устройствам энергетической электроники относятся: выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения.

В качестве примера на рис.1а показана структура электропривода с АД, где устройство управления УУ и система датчиков Д относятся к устройствам информационной электроники, а полупроводниковый преобразователь электроэнергии ПП — к устройствам энергетической электроники.

Рис. 1

Начало развития электроники можно отнести к началу 20 века, когда в 1904 г. англичанин Д. Флеминг создал первую электронную лампу (диод). В 1906 г. американец Л. Форест, введя в диод управляющий электрод, получил триод, способный усиливать и генерировать электрические колебания. В России первую электронную лампу создал в 1914 г. Н.Д. Папалекси.

В 30-х годах началось активное изучение полупроводниковых материалов с целью их использования в электронике. Большой вклад в решение этой проблемы внесли теоретические работы советских физиков, возглавляемых академиком А.Ф. Иоффе.

В 1948 г. американскими учеными был изобретен первый полупроводниковый усилительный прибор – биполярный транзистор. Аналогичные приборы несколько позже разработали советские ученые А.В. Красилов и С.Г. Мадоян.

Обладая существенными преимуществами по сравнению с электронными лампами, транзисторы обусловили бурное развитие полупроводниковой электроники. Применение транзисторов в сочетании с печатным монтажом позволило получить малогабаритные электронные устройства с относительно малым потреблением электроэнергии.

В 1957 г. фирмой General Electric был создан тиристор.

В 1958 г. появился первый полевой транзистор.

Дальнейший скачок в развитии электроники стал возможен с появлением интегральных микроэлектроных схем. Первая интегральная микросхема была анонсирована в 1959 г. американцем Килби. Интегральная микросхема (ИС) – это электронное устройство, элементы которого изготовляются в едином технологическом цикле, т.е. одновременно, на едином основании — подложке. Промышленный выпуск ИС был начат в начале 60-х годов. Первая цифровая интегральная микросхема ТТЛ — логики появилась в 1961 г., первый интегральный операционный усилитель .A709 был разработан в 1964 г. двадцатичетырехлетним американским ученым Р. Видларом (спустя два года после окончания университета, где он получил степень бакалавра). Все это способствовало бурному прогрессу в развитии информационной электроники и микроминиатюризации электронных устройств. Эти тенденции получили еще большее развитие с появлением больших (БИС – 1969 г.), а затем и сверхбольших (СБИС – 1975 г.) интегральных микросхем, которые позволили разработать и внедрить во все сферы деятельности человека микроЭВМ. Основным элементом в таких ЭВМ стал микропроцессор – СБИС, содержащая десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. Первый четырехразрядный микропроцессор был изготовлен фирмой Intel в 1971 г., а на следующий год — восьмиразрядный.

В настоящее время интегральные микросхемы и дискретные полупроводниковые приборы стали основной элементной базой современных устройств промышленной электроники. Совместно с ними применяются резисторы, конденсаторы, дроссели.

 

Раздел 1

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ


Рекомендуемые страницы:


Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Активные и пассивные электронные компоненты

Все электронные компоненты подразделяются на активные и пассивные. При этом к активным причисляют различные виды полупроводниковых деталей и электронных ламп, к пассивным – группы конденсаторов, трансформаторов, индуктивных катушек, резисторов и т. д.

На стадии схемотехнического проектирования те или иные электронные устройства представлены на уровне схем. Как активные, так и пассивные компоненты являются элементами данного уровня. Это конденсаторы, резисторы, транзисторы и диоды, которые встречаются во всех без исключения электронных приборах.

Транзисторы выключают и включают ток, они также способны его усиливать или уменьшать. Предназначение диодов – пропускать ток в каком-то одном определенном направлении. Причисляются к электронным компонентам и светодиоды, которые чаще всего используют в качестве лампочек, поскольку они выходят из строя крайне редко. Резисторы регулируют величину тока в цепи: ток будет тем меньшим, чем большим сопротивлением обладает резистор. Определяющее свойство конденсаторов – способность накапливать заряд электричества и в нужный момент его высвобождать.

Электронные компоненты

Производство любых электронных компонентов характеризуется высокой сложностью технологического процесса. Качество изготавливаемых приборов напрямую зависит от того, насколько тщательно будет выполнена каждая технологическая операция.

Практическая реализация результатов исследований в области фундаментальных наук и их доведение до стадии конкретного инженерно-конструкторского решения применительно к промышленному выпуску тех или иных образцов электронной продукции позволяют осуществлять разработку новых конструктивных решений для массового или серийного производства.

Технологический цикл – важнейшая составляющая производственного процесса в целом, когда непосредственно и последовательно происходит качественная трансформация состояния производимого продукта.

Электроника – одна из наиболее разветвленных отраслей современной науки и техники, воплощающая в реальность теоретические познания об электрофизических процессах в диэлектриках, полупроводниках, плазме вакууме, и т. д. при изготовлении и утилитарном применении различных изделий, в состав которых включены электронные компоненты.

Именно на базовых основах данной научной отрасли организуется электронная промышленность, включая разработку автоматизированных технологических процессов и осуществление практической эксплуатации электронной продукции.

Электроника оказывает на человеческую жизнедеятельность существенное воздействие. Электронная аппаратура широко используется в бытовой и промышленной сферах, электроника обеспечивает людям возможность повышения производительности труда и культуры производства.

Элементная база различных видов электронной автоматики состоит из фотоэлектрических, полупроводниковых, газоразрядных и электровакуумных приборов.

Электроника – бессменная обладательница пальмы первенства и по количественным, и по качественным параметрам, являя собой, вне всяких сомнений, самую инновационную и наукоемкую отрасль современной промышленности, во многом определяя главные приоритеты развития науки и техники в общемировом масштабе.

Создание современных электронных устройств не представляется возможным без новейших электронных компонентов, определяющих успешную разработку и рыночную востребованость соответствующей требованиям времени высокотехнологичной продукции.

Электронная промышленность – одна из немногих хозяйственных отраслей, которая с момента зарождения и по настоящее время фактически не была заложницей сколь-нибудь значимых кризисных аномалий. Динамика ее развития в большинстве передовых стран, как правило, в пять-десять раз превосходит по темпам среднестатистические показатели роста ВВП. Инвестирование средств в область электроники по экономической рентабельности более чем вчетверо превышает аналогичный показатель всех прочих промышленных отраслей.

selectelement.ru

Элементы электронных устройств

  1. Элементы электронных устройств. Закон Ома.

Простейшие элементы электронных устройств, это:

1) Конденсатор– устройство, способное накапливать энергию в электрическом поле.

Ток протекающий через конденсатор, пропорционален изменению напряжения в единицу времени.

2) Дроссельили катушка индуктивности – дроссель обладает так же способностью накапливать энергию, но не в электрическом, а в магнитном поле. Ведёт себя подобно конденсатору, за исключением того, что рассматривать нужно не напряжение, а ток.

Если подключить параллельно дроссель и конденсатор то получится колебательный контур.

3) Диод (p-n переход) – двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока

Pимеет электронную проводимость (лидирована донорной примесью)

Nимеет дырочную проводимость (лидирована акценнторной примесью)

Различают несколько разновидностей диодов:

    4) Резистор— пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома.

    Закон Ома гласит, что сила тока равна отношению напряжения к сопротивлению (I=U/R)

    а) Напряжение – это разность потенциалов.

    б) Сопротивление – величина обратно пропорциональная проводимости.

    Напряжение измеряется в Вольтах, сопротивление – в Омах.

    1. Пассивные схемы. Резистивный делитель.

    Делитель напряжения — устройство для деления постоянного или переменного напряжения.

    Строится на основе активных, реактивных или нелинейных сопротивлений.

    1) Делитель. В делителе сопротивления включаются последовательно.

    Выходным напряжением является напряжение на отдельном участке цепи делителя.

    2) Плечо. Участки, расположенные между напряжением питания и точкой снятия выходного напряжения называют плечами делителя.

    а) Плечо нижнее. Плечо между выходом и нулевым потенциалом питания обычно называют нижним.

    б) Плечо верхнее. Другое при этом называют верхним. В любом делителе два плеча.

    3) Резисторный делитель. Делитель напряжения, построенный исключительно на активных сопротивлениях, называется резистивным делителем напряжения. Коэффициент деления таких делителей не зависит от частоты приложенного напряжения.

    Делители, содержащие хотя бы одно реактивное сопротивление, делят напряжение в зависимости от частоты.

    Простейший резистивный делительнапряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U.

    1. Пассивные фильтры. ФНЧ.

    1) Пассивный фильтр— электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

    Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

    В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

    2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио- и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.

    3) Фильтр нижних частот (ФНЧ)— электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты.

    Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.

    3) Отличие от ФВЧ. В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

    4) Термины«высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

    5) Идеальный фильтр нижних частотполностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически

    1. Пассивные фильтры. ФВЧ.

    1) Пассивный фильтр— электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

    Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

    В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

    2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.

    2) Фильтр верхних частот (ФВЧ)— электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала меньше, чем частота среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.

    3) Отличие от ФНЧ. В отличие от ФВЧ, фильтр низких частот пропускает частоты ниже частоты среза, подавляя высокие частоты.

    4) Термины«высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

    5) Простейший электронный фильтр верхних частотсостоит из одного резистора и конденсатора. Произведение сопротивления на ёмкость (R×C) является постоянной времени для такого фильтра, которая обратно пропорциональна частоте среза в герцах.

    1. Пассивные фильтры. Полосовой и режекторный фильтр.

    1) Пассивный фильтр— электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

    Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

    В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

    2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио- и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.

    3) Полосно-пропускающий фильтр (полосовой)— электронный или любой другой фильтр, который пропускает частоты, находящиеся в нужном диапазоне и вырезает все остальные частоты.

    4) Полосно-заграждающий фильтр (режекторный) —электронный или любой другой фильтр, не пропускающий колебания некоторой определённой полосы частот, и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы.

    5) Узкополосный.Заграждающий фильтр, предназначенный для подавления одной определённой частоты, называется узкополосным заграждающим фильтром или фильтром-пробкой.

    1. Диод. Основные параметры и характеристики.

    1) Диод— двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

    — Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

    2) Диоды бывают

    • электровакуумными (кенотроны),

    • газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны),

    • полупроводниковыми и др.

    В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

    3) Полупроводниковые диодыиспользуют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом (Диод Шоттки)

    4) Ламповые диодыпредставляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается нитью накала. Благодаря этому, часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду.

    5) Различают несколько разновидностей диодов:

      • стабилитрон (используется для стабилизации)

      • варикап

      • фото и светодиоды (у фотодиода при освещении pnперехода на электронах возникает разность потенциалов. Светодиод при пропускании тока испускает фотоны.)

      1. Однополупериодный выпрямитель.

      1) Простейшая схемаоднополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода).

      На выходе — пульсирующий постоянный ток.

      2) На промышленных частотах(50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя.

      3) Широкое применение.Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 КГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости.

      4) Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

      1. Мостовой выпрямитель.

      U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора

      Uн – Напряжение на нагрузке.

      Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

      Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

      Преимущества: По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

      Недостатки: Увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

      1. Стабилитроны. Основные параметры и характеристики.

      1) Стабилитрон(диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания.

      2) Основные параметры:

      • Напряжение стабилизации – падение напряжения на контактах прибора в раб. реж.

      • Минимальный ток стабилизации – ток, при котором начин. пробой у стабилитрон

      • Максимальный ток стабилизации – ток, при котором начинается тепловой пробой.

      • Номинальный ток стабилизации.

      Даже для диодов из одной партии напряжения стабилизации могут отличаться.

      3)

      • По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока.

      • Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

      4) В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

      1. Параметрический стабилизатор напряжения.

      1) Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных РТУ, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменения напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки.

      В сетях переменного тока наблюдаются изменения напряжения двух видов: медленные, происходящие в течение от нескольких минут до нескольких часов, и быстрые, длительностью доли секунды. Как те, так и другие изменения отрицательно сказываются на работе аппаратуры. Для обеспечения заданной точности измерительных приборов (электронных вольтметров, осциллографов и др.) также необходима стабилизация напряжения.

      2)

      • Стабилизатором напряженияназывается устройство, поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.

      • Стабилизатором токаназывается устройство, поддерживающее ток в нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.

      Стабилизатор одновременно со своими основными функциями осуществляет и подавление пульсаций.

      Качество работы стабилизатора оценивается коэффициентом стабилизации

      3) Существуют два основных метода стабилизации:

      Параметрический метод основан на использовании нелинейных элементов, за счёт которых происходит перераспределение токов и напряжений между отдельными элементами схемы, что ведёт к стабилизации.

      Структурная схема параметрического стабилизатора состоит из двух элементов — линейного и нелинейного.

      Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе кремниевых стабилитронов. В кремниевом стабилитроне при определённом Uст развивается лавинный пробой p-n перехода. Обычно рабочую ветвь изображают при ином расположении осей.

      1. Повышение мощности параметрического стабилизатора напряжения.

      1) Недостатки стабилитрона. Стабилитрон может появляться при токах 20-30 мА. Его недостатками является потеря напряжения на балластном резисторе, низкий коэффициент стабилизации и большое выходное сопротивление.

      2) Транзисторный стабилизатор. Поэтому чаще всего используют транзисторные фильтры с обратной связью, которая меняет сопротивление в транзисторах так, что выходные напряжения остаются постоянными.

      • Нагрузкой стабилизатораявляется базовая цепь транзистора и сопротивление. За счёт того, что эмиторный ток больше базового в десятки раз, в нагрузке протекают токи в сотни мА.

      • Если напряжение на входе растёт, оно начинает расти и на нагрузке. Увеличивается ток нагрузки. При этом уменьшается напряжение базы – эмитор.

      • Транзистор и нагрузка образуют делитель напряжений. В итоге выходное сопротивление составляет несколько Ом, а коэффициент стабилизации такой же.

      3) Повышение мощности. Для повышения мощности можно использовать составной транзистор.

      При этом ток стабилизации начинает измеряться в амперах. В схему добавляется переменный резистор с движка которого берётся опорное напряжение. Если ток базы регулирующего транзистора велик, то в схему вводят дополнительный усилитель постоянного тока..

      1. Биполярный транзистор (БТ). Основные параметры и характеристики.

      1) Принцип действия биполярного транзисторазаключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

      2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

      • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

      • База – слой с дырочной проводимостью

      • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.

      К слоям приматывают внешнее напряжение так, что эмиторный переход в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

      Но так как пн переход расположен близко, ток переходов попавший из эмитора в базу доходит и до коллекторного перехода. У хороших транзисторов потери тока составляют доли процентов.

      3) Токи в БТ.

      • Верхний ток – ток электронов из эмитора в коллектор. В эмиторе электронов много, поэтому ток большой. Попав в базу электроны продолжают движение за счёт диффузии. Но их концентрация около коллекторноо перехода будет мала, потому что там электроны сразу втягиваются в коллектор.

      • Дрейфовый – он вызывается тем, что напряжение к базе прикладывается сбоку => размер базы больше.

      • Электроны, которые встретились в базе с дырками и рекомбинировали. (это малый ток)

      • Диффузионный – ток дырок и базы в эмиторе.

      4) Управляют транзистором, прикладывая некоторое напряжение к эмиторному переходу.

      Выходной ток не зависит от напряжения на коллекторе, если оно больше нуля.

      1. БТ. Схема с общим эммитером.

      1) Принцип действия биполярного транзисторазаключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

      2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

      • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

      • База – слой с дырочной проводимостью

      • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.

      3) Схемас общим эмитором. Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы, и напряжение на коллекторе, а выходными характеристиками будут ток коллектора и напряжение на эмиттере.

      1. БТ. Схема с общим коллектором.

      1) Принцип действия биполярного транзисторазаключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

      2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

      • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

      • База – слой с дырочной проводимостью

      • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.

      3) Схема с общим коллектором.

      Схема называется эмитерным повторителем, так как напряжение на эмиттере по полярности совподает с напряжением на входе и близко к нему по значению.

      Выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от сопротивления генератора и мало, когда сопротивление генератора мало. Малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя является его, в действительности, ценным свойством. Благодаря этому свойству его выходное сопротивление эквивалентно генератору напряжения, которое мало изменяется при изменении сопротивления нагрузки.

      1. Транзисторный усилитель с ООС.

      2. Дифференциальный транзисторный усилитель.

      1) Дифференциальный усилитель— это широко известная схема, используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов.

      • В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого из входных сигналов, а определяется только их разностью.

      • Синфазный входной сигнал. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным.

      • Дифференциальный или разностный входной сигнал называют еще нормальным или полезным.

      • Хороший дифференциальный усилитель обладает высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС), который представляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу, при условии что полезный и синфазный входные сигналы имеют одинаковую амплитуду.

      2) Применение. Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые сигналы можно потерять на фоне шумов.

      Примерами таких сигналов являются цифровые сигналы, передаваемые по длинным кабелям, звуковые сигналы, радиочастотные сигналы, напряжения электрокардиограмм, сигналы считывания информации из магнитной памяти и многие другие. Дифференциальный усилитель на приемном конце восстанавливает первоначальный сигнал, если синфазные помехи не очень велики. Дифференциальные каскады широко используют при построении операционных усилителей

      1. Полевой транзистор.

      Полевой транзистор состоит из трёх основных элементов:

      • Сток

      • Исток

      • Затвор

      Между стоком и истоком прикладывается такое напряжение, что заряды выхода из истока попадают в сток. Из за наличия пн переходов область канала сужается. В основном через область объёмного заряда (ООЗ). К затвору прикладывается положительное напряжение, так что пн переходы смещены в обратном направлении. ООЗ расширяется, а канал сужается. Это приводит к уменьшению тока в канале. Входное сопротивление полевого транзистора очень велико в отличии от биполярного. Полевой транзистор управляется не током, а напряжением. При увеличении на затворе напряжения проходящий от истока в сток ток падает. И при некотором напряжении становится равным нулю. Это напряжение называется напряжением отсечки.

      1. Операционный усилитель (ОУ). Основные параметры и характеристики.

      Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

      В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

      Отличия реальных ОУ от идеального

      Параметры по постоянному току

      • Ограниченное усиление

      • Ненулевой входной ток.

      • Ненулевое выходное сопротивление.

      • Ненулевое напряжение смещения

      • Ненулевое усиление синфазного сигнала

      Параметры по переменному току

      • Ограниченная полоса пропускания.

      • Ненулевая входная ёмкость.

      • Ненулевая задержка сигнала.

      • Ненулевое время восстановления после насыщения

      Нелинейные эффекты

      1. Насыщение— ограничение диапазона возможных значений выходного напряжения. Обычно выходное напряжение не может выйти за пределы напряжения питания. Насыщение имеет место в случае, когда выходное напряжение «должно быть» больше максимального или меньше минимального выходного напряжения. ОУ не может выйти за пределы, и выступающие части выходного сигнала «срезаются» (то есть ограничиваются).

      2. Искажение входного П-образного сигналапри ограниченной скорости нарастания выходного сигнала ОУ.

      3. Ограниченная скорость нарастания. Выходное напряжение ОУ не может измениться мгновенно. Скорость изменения выходного напряжения измеряется в вольтах за микросекунду, типичные значения 1÷100 В/мкс. Параметр обусловлен временем, необходимым для перезаряда внутренних ёмкостей.

      1. ОУ. Инвертирующий усилитель.

      1) ОУ. Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

      Применение ОУ.

      В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

      2) Инвертирующий усилитель.

      За счет резистора в схеме обеспечивается глубокая отрицательная обратная связь. Обратная связь создает особый режим точки Асхемы. Операционный усилитель всегда усиливает дифференциальное напряжении, которое приложено непосредственно между инвертирующим и неинвертирующим входами

      Учитывая большой дифференциальный коэффициент усиления ОУ и свойства усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью, можно предположить, что коэффициент усиления инвертирующего усилителя будет определяться только параметрами цепи обратной связи.

      Входные токи смещения ОУ чрезвычайно малы, однако при усилении сигналов низкого уровня, к которым относятся и биомедицинские сигналы, токи смещения могут привести к появлению погрешности усиления. Для повышения точности усилителя целесообразно в цепь неинвертирующего входа включать резистор

      Наличие резисторов одинаковой величины на инвертирующем и неинвертирующем входах при протекании токов смещения вызывает одинаковое падение напряжения, т.е. дифференциальный входной сигнал будет равен нулю.

      1. ОУ. Неинвертирующий усилитель.

      1) ОУ. Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

      Применение ОУ.

      В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

      2) Неинвертирующий усилитель.

      В отличие от инвертирующего усилителя входное сопротивление неинвертирующего усилителя определяется входным дифференциальным сопротивлением ОУ.

      Выходное сопротивление составляет несколько десятков-сотен Ом. Сумма сопротивлений (R1 +R2) должна быть такой, чтобы общий максимальный ток нагрузки ОУ с учетом этого сопротивления не превышал допустимого значения.

      1. ОУ. Дифференциальный усилитель.

      1) ОУОперационный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

      Применение ОУ.

      В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

      studfiles.net

      Основные элементы электроники

      Количество просмотров публикации Основные элементы электроники — 487

      Раздел 6

      Раздел 5

      Цифровая интегральная микросхема (цифровая микросхема) — это интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции.

      Цифровая интегральная микросхема — ИМС, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Одним из видов цифровых ИМС является логическая ИМС. [1]

      Цифровая интегральная микросхема — микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. [2]

      Цифровая интегральная микросхема — микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся но закону дискретной функции. [4]

      Цифровая интегральная микросхема — микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. [5]

      Цифровая интегральная микросхема ( цифровая микросхема) — это интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. [6]

      Нацифровых интегральных микросхемах выполнены устройства и системы обработки больших потоков цифровой информации — системы автоматического регулирования, ЭВМ большой и малой производительности, а также микроЭВМ, предназначенные, как правило, для узкого применения. [7]

      Вцифровых интегральных микросхемах активные элементы работают в ключевом режиме. Их применяют главным образом в вычислительных машинах. [8]

      Основной характеристикойцифровых интегральных микросхем, широко применяемых в ЭВМ, является время задержки сигнала т при переключении из состояния 1 в О и обратно. Исследования показывают, что для данного уровня технологии производства микросхем с достаточной точностью считаем Pr const. [9]

      В серияхцифровых интегральных микросхем имеются АЛУ, построенные по принципу разрядного слоя. Οʜᴎ допускают соединœение друг с другом для получения АЛУ требуемой разрядности. [10]

      В основецифровых интегральных микросхем лежат транзисторные ключи, способные находиться в двух устойчивых состояниях: открытом и закрытом. Использование транзисторных ключей дает возможность создавать различные логические, триггер-ные и другие интегральные микросхемы. [11]

      Книга посвященацифровым интегральным микросхемам, применяемым в информационно-измерительной технике. Рассмотрены элементная база, функциональные особенности и способы включения микросхем малого и среднего уровней интеграции. Материал изложен применительно к устройствам ТТЛ ( ТТЛШ), КМОП-структуры и отчасти ДТЛ. Изложение сопровождается примерами практического использования цифровых микросхем. [12]

      Наличие такого многообразияцифровых интегральных микросхем позволяет создать надежные и компактные устройства телœемеханики нового поколения; конкретные примеры создания узлов на базе интегральных схем будут рассмотрены в других главах. [13]

      Наиболее часто вцифровых интегральных микросхемах, а также в импульсных устройствах применяют триггеры с единственным входом данных D ( data), так называемые D-триггеры. [1]

      При конструировании устройств нацифровых интегральных микросхемах типа ДТЛ ( диодно-транзисторные логические схемы) или ТТЛ ( транзисторно-транзисторные логические схемы) целœесообразно осуществлять контроль напряжений на входах и выходах. Для этой цели могут использоваться испытательные приборы, которые светом лампочек или светодиодов реагируют на работу логических схем. [2]

      Быстрое развитие мироэлектроники как одной из самых обширных областей промышленности обусловлено следующими факторами:

      1) Надежность — комплексное свойство, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ исходя из на­значения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определœенное сочетание этих свойств как изделий в целом так и его частей. Надежность работы ИМС обусловлена монолитностью их структуры, а также защищенностью интегральных структур от внешних воздействий с помощью герметичных корпусов, в которых, как правило, выпускаются серийные ИМС.

      2) Снижение габаритов и массы. Большое уменьшение массы и размеров конкретных радиоэлектронных приборов без потери качества работы также является одним из решающих факторов при выборе ИМС при разработке различных приборов и узлов радиоэлектронной аппаратуры.

      Элементы функциональной электроники Оптопары и оптоэлектронные микросхемы Основные понятия и определœения Оптрон – оптоэлектронный прибор, в котором в едином конструктиве выполнены источник излучения, приемник излучения, оптический канал связи между источником и приемником. Принцип действия оптронов основан на преобразовании электрической энергии в световую, передаче световой энергии по каналу связи, и преобразовании световой энергии в электрическую.

      Оптоэлектронная интегральная схема – микросхема, состоящая из одной или нескольких оптопар и согласующих или усилительных каскадов.

      Как правило, любое электронное функциональное устройство состоит из отдельных элементов, скреплённых между собой согласно принципиальной схеме. Выбор элементов и их тип зависит от назначения устройства, среды использования, а так же от сложности исполнения.

      Электронные компоненты, применяемые в каком либо устройстве, выполненные в заводских условиях имеют законченный вид и форму в соответствии с техническими условиями. Элементы электроники, используемые для конструирования, производства и ремонта электронной аппаратуры, делятся на группы: резисторы, диоды, конденсаторы, транзисторы и прочие.

      Резисторы Предохранители Трансформаторы Источники тока
      Диоды Конденсаторы Транзисторы Соединœения
      Обозначение релœе    

      Функциона́льная (микро)электро́ника — одно из современных направлений микроэлектроники, основанное на использовании физических принципов интеграции и динамических неоднородностей, обеспечивающих несхемотехнические принципы работы устройств. Функциональная интеграция обеспечивает работу прибора, как единого целого. Разделœение его на элементы приводит к нарушению функционирования.

      referatwork.ru

      Элементы электронной аппаратуры — Мегаобучалка

      Функциональные возможности электронной аппаратуры находятся в прямой зависимости от совершенства ее элемен­тной базы. Элемент — это деталь, которая выполняет опре­деленную функцию и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное функциональное назначение (ре­зистор, транзистор, микросхема). К элементам относятся ра­диодетали, полупроводниковые приборы и химические ис­точники тока.

      Радиодетали

      К радиодеталям (рис.1) относятся резисторы, конден­саторы и катушки индуктивности.

      Резисторы — это детали, которые обладают сопротив­лением протекающему через них электрическому току. Так как на резисторах происходит падение напряжения, то их используют для распределения и регулирования напряжений в электрических цепях. В зависимости от возможности изменения их сопротивления они подразделяются на посто­янные, переменные и подстроечные.

       

      Рис. 1. Общий вид радиодеталей

      1 резистор постоянный; конденсаторы: 2, 3 — керамические,

      4, 5 — бумажные, 6 — оксидные (электролитические), 7 — блок

      конденсаторов переменной емкости, 8, 9 — подстроечные;

      резисторы: 10 — металлопленочные, 11 — углеродистые,

      12, 13— переменные; катушки индуктивности:

      14 — однослойная, 15 — многослойная

      Постоянные резисторы служат для формирования опре­деленного напряжения в различных точках радиосхемы. Ре­гулировочные резисторы применяют в качестве регуляторов громкости, тембра и т. д. Они могут быть с круговым (ротор­ные) и линейным (движковые) перемещением подвижного контакта, с выключателем и без него. Подстроечные резис­торы используются для точного подбора сопротивления при настройке аппаратуры на заводе или в мастерской.

      Основными параметрами резисторов являются номиналь­ное электрическое сопротивление и номинальная мощность рассеяния. Номинальное электрическое сопротивление — это сопротивление, значение которого обозначено в маркировке

      резистора. Сопротивление измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм). Номинальная мощность рассеяния характеризует количество тепла, выделяемое резистором при прохождении через него тока. Мощность измеряется в ват­тах (Вт).



      Конденсаторы — это радиоэлементы, обладающие спо­собностью накапливать электрическую энергию. Они состоят из двух систем пластин (обкладок), разделенных диэлектри­ком (специальной тонкой бумагой, полимерной пленкой, слю­дой, керамикой, слоем оксида металла и т. д.). Такое устрой­ство обладает свойством накапливать электрический заряд. Благодаря этому свойству конденсаторы хорошо проводят переменный электрический ток и являются непреодолимым препятствием для постоянного тока, поэтому их широко ис­пользуют в радиоаппаратуре для отсекания постоянного тока от переменного.

      В зависимости от возможного изменения емкости кон­денсаторы бывают постоянные, переменные и подстроечные. Конденсаторы переменной емкости состоят из двух групп металлических пластин, одна из которых может перемещаться относительно другой, при этом емкость изменяется.

      По виду диэлектрика конденсаторы подразделяются на бумажные, пленочные, слюдяные, оксидные (электролити­ческие). Названия конденсаторов соответствуют материалу диэлектрика: бумажные, пленочные, слюдяные, керамичес­кие, оксидные и с воздушным диэлектриком.

      Основными параметром конденсатора является номиналь­ная электрическая емкость — это емкость, значение которой обозначено в маркировке конденсатора. Единицами электри­ческой емкости является фарада (Ф), микрофарада (мкФ), пикофарада (пФ). 1 Ф= 10б мкФ, 1 мкФ = 106 пФ.

      Катушка индуктивности — это радиоэлемент, пред­ставляющий собой обмотку из медного изолированного про­вода, намотанного на сердечнике. Катушки индуктивности обладают способностью индуцировать магнитное поле в це­пях переменного тока, поэтому широко используются для электромагнитной связи отдельных электрических цепей друг с другом. Для увеличения индуктивности внутрь катушки может быть введен сердечник из ферромагнитных материа­лов. Для защиты от электромагнитных полей, катушки поме­щают в металлические корпуса (экраны).

      Основным параметром катушек индуктивности является индуктивность — это величина, численно равная отношению магнитного потока, создаваемого при прохождении через катушку электрического тока, к силе этого тока. Она зави­сит от количества витков, диаметра катушки, наличия и типа сердечника. Измеряют индуктивность в генри (Гн), милли­генри (мГн), микрогенри (мкГн).

      Маркировка радиодеталей. Для маркировки значений сопротивления и емкости, если позволяют размеры и конфи­гурация деталей, применяется буквенно-цифровой код.

      Кодированное обозначение сопротивления и емкости может состоять из трех, четырех или пяти знаков, включаю­щих цифры и букву. Буква кода обозначает множитель, со­ставляющий значение сопротивления или емкости и заменя­ет запятую десятичного знака. Например, маркировочные коды на резисторах: ЗК32, М32 и на конденсаторах: p10, 5m9 соответствуют следующим значениям 3,32 кОм; 0,32 МОм; 0,1 пФ, 5,9 мФ. В связи с миниатюризацией для маркировки ре­зисторов и конденсаторов применяются также цветовые коды в виде цветных полос.

      megaobuchalka.ru

      8. Элементы цифровой электроники

      Общая характеристика

      Цифровое представление информации позволяет передавать и обрабатывать ее без искажений. Оно оказывается наиболее рациональным для компьютеров, измерительных приборов, сигналов управления и т.д. В настоящее время цифровые устройства применяются все шире, вытесняя аналоговые устройства, то есть такие, которые используют непрерывные сигналы.

      Цифровые микросхемы выпускаются на основе различных полупроводниковых элементов. Наиболее распространены микросхемы двух технологий — ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) и КМОП (комплементарные МОП-структуры). ТТЛ реализуется на биполярных транзисторах, КМОП — на полевых. Микросхемы ТТЛ и КМОП работают на основе транзисторных усилителей, которые переключаются между режимами отсечки и насыщения. В некоторых случаях для повышения быстродействия насыщения не допускают, используя режим, близкий к насыщению.

      Микросхемы ТТЛ обладают большим быстродействием, но меньшей помехоустойчивостью, и они потребляют больше энергии в сравнении с микросхемами КМОП. В больших интегральных схемах(БИС) преобладают КМОП-структуры, так как размещение на одном кристалле большого количества биполярных транзисторов приведет к его перегреву.При работе с микросхемами КМОП нужно обеспечить отсутствие статического электричества, так как оно может их испортить.

      В цифровой форме информация обычно имеет вид последовательности двоичных (логических) чисел 0 и 1. В электронных устройствах нуль чаще всего кодируется низким уровнем напряжения (например, для микросхем ТТЛ от -0,5 до +0,4 В), а единица — высоким уровнем (для ТТЛ от +2,4 до +5,5 В). Такая кодировка называется положительной логикой. Если нулю соответствует высокий уровень напряжения, а единице — низкий, то это называетсяотрицательной логикой.

      Суть цифровой электроники состоит в том, чтобы в соответствии с входными цифровыми сигналами вырабатывать выходные цифровые сигналы. Эти задачи разделяются на два класса: комбинационныеипоследовательные.

      Комбинационные задачи решаются схемами, у которых выходные сигналы соответствуют входным сигналам в настоящий момент времени. Комбинационные схемы реализуют различные функции математической логики.

      Последовательные задачи представляют более широкий класс. Выходные сигналы последовательных схем зависят не только от входных сигналов в настоящий момент времени, но и от входных сигналов в предшествующие моменты времени. Иначе говоря, последовательные схемы — это схемы с памятью. Последовательные схемы могут быть собраны на основе элементов комбинационной логики.

      Цифровые устройства могут работать в асинхронномилисинхронномрежиме. В асинхронном режиме командой к изменению состояния выходов элемента цифровой схемы служит изменение входных сигналов этого элемента. Переключение одних элементов может не совпадать по времени с переключением других элементов цепи. В синхронном режиме изменение выходов всех элементов происходит одновременно в момент прихода тактового импульса. Для работы элемента цифровой схемы в синхронном режиме необходимо, чтобы он имел специальный вход для приема тактовых импульсов.

      Рассмотрим примеры элементов цифровой электроники.

      Элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ

      Рис. 8.1. Обозначение

      элемента И-НЕ на схеме.

      Рис. 8.2. Устройство элемента

      И-НЕ на базе ТТЛ

      Элемент И-НЕ (рис. 8.1, 8.2) реализует отрицание логического умножения. В математике эта функция называетсяштрих Шеффера. В таблице 8.1 показаны значения функции И-НЕ для всех значений аргументов.

      Устройство элемента И-НЕ на базе ТТЛ показано на рис. 8.2. Логическую функцию И выполняет многоэмиттерный транзистор VT1. Когда на всех входах имеются сигналы логической единицы, то все эмиттерные переходы входного транзистораVТ1оказываются закрытыми. В этом состоянии транзисторVТ1включенинверсно(то есть, эмиттер и коллектор как бы поменялись местами). Ток через резисторR1и переход база-коллектор транзистораVТ1посту­пает в базу транзистораVТ2и насыщает его. На выходе уста­навливается низкое напряжение. Если хотя бы на одном входе оказывается сигнал логического нуля, то соответствующий переход база-эмиттер транзистораVT1открывается, и ток черезR1направляется в этот переход, а не в переход база-коллекторVT1. Из-за этого ток базы транзистораVТ2прекращается, транзисторVT2закры­вается, на его выходе устанавливается высокое напряжение.

      Элементы И-НЕ бывают не только с двумя, но и с несколькими входами. Все они выдают на выходе отрицание логического произведения всех своих входов.

      х1

      х2

      х1

      х2

      0

      0

      1

      0

      0

      1

      0

      1

      1

      0

      1

      0

      1

      0

      1

      1

      0

      0

      1

      1

      0

      1

      1

      0

      Табл. 8.1. Таблица

      истинности

      функции И-НЕ

      Табл. 8.2. Таблица

      истинности

      функции ИЛИ-НЕ

      Элемент ИЛИ-НЕ реализует отрицание логического сложения (рис. 8.3., табл. 8.2). В математике эта функция называетсястрелка Пирса. В таблице 8.2 показаны значения этой функции для всех значений ее аргументов.

      Рис. 8.3. Обозначение эле-

      мента ИЛИ-НЕ на схеме.

      Элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ относятся к комбинационной логике. Кроме них, существует множество элементов, реализующих другие логические функции, например, элементы И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, и т.д.

      Однако, даже с помощью только одной функции И-НЕ можно реализовать все функции математической логики. То же относится и к функции ИЛИ-НЕ. Поэтому элементы И‑НЕ и ИЛИ-НЕ чаще других применяются при конструировании электронных логических устройств.

      Триггеры

      S

      R

      Q

      0

      0

      сохраняется

      прежнее

      состояние

      0

      1

      0

      1

      0

      1

      1

      1

      запрещено

      Табл. 8.3. Таблица

      состояний RS-триггера.

      Рис. 8.4. Устройство RS-триггеров.

      Рис. 8.5.

      Обозначение

      RS-триггера.

      Триггер — базовый элемент цифровой техники, обладающий двумя устойчивыми состояниями. Состояние триггера определяется не только сигналом на его входе, но и его предшествующим состо­янием. То есть, триггер — элемент последовательной логики. Наиболее типичное применение триггера — элемент памяти.

      Простейший RS-триггерсостоит из двух элементов ИЛИ-НЕ (рис. 8.4 слева), либо И-НЕ (рис. 8.4 справа), охваченных обрат­ными связями. Условное обозначениеRS-триггера показано на рис. 8.5. Черта над буквой или выражением означает знак логического отрицания.

      Триггер имеет два входа: S(Setустановка) иR (Resetсброс), и два выхода:Qи, сигналы которых инверсны друг другу.

      Q

      0

      0

      запрещено

      0

      1

      1

      1

      0

      0

      1

      1

      сохраняется

      прежнее

      состояние

      Табл. 8.4. Таблица

      состояний RS-триггера

      с инверсными входами.

      Пусть на входы триггера (рис. 8.4 слева) поданы сигналыS= 1 иR= 0. Тогда на выходеQлогического элемента ИЛИ-НЕ будет сигнал

      .

      Так как 1 + х = 1, то . На вы­ходеQполучится сигнал

      .

      При обратных входных сигналах (S= 0,R= 1) получаются обратные выходные сигналы. Если оба входных сигнала одинаковы:S == 0, то выходные сигналы остаются такими, какими они были:

      ; .

      Если сигналы R = S = 1, то оба выходных сигнала одинаковы:. После инверсии входных сигналов, когда они станут, триггер с одинаковой вероятностью может перейти в любое состояние. Из-за этой неопределенности сигналыR = S = 1 запрещены. СостоянияRS-триггера, собранного из логических элементов ИЛИ-НЕ, приведены в табл. 8.3.

      Аналогично работает RS-триггер из логических элементов И-НЕ (рис. 8.4 справа), только он управляется инвертированными сигналами. Состояния такого триггера приведены в табл. 8.4.

      J

      K

      Q

      0

      0

      сохраняется

      прежнее

      состояние

      0

      1

      0

      1

      0

      1

      1

      1

      Устанавливается

      состояние, инвер-

      сное предыдущему

      Табл. 8.5. Таблица

      состояний JK-триггера.

      Рис. 8.6.

      Обозначение

      JK-триггера.

      JK-триггер имеет два логических входаJ (Jump— перескок) иК(Keep— удержание), а также тактовый входС(Clock— часы), на который подаются тактовые импульсы (рис. 8.6). ВJK-триггере устранена неопределенность, возникающая вRS-триггере при одновременном поступлении двух единиц на входы.JKтриггер в этом случае меняет свое состояние на инверсное с приходом каждого тактового импульса. СостоянияJK-триггера представлены в табл. 8.5.

      RS-триггеры работают в асинхронном режиме,JKтриггеры — в синхронном режиме. КромеRS— иJK-триггеров, существуют также триггеры других типов. В общем же, схемы последовательной логики очень разнообразны.

      studfiles.net