Úseky: I - strmý, II - mierny, III - úsek tepelného rozpadu.
Hlavná je sekcia II (zosilňovacia). Na ňom môže byť tranzistor znázornený ako riadený zdroj prúdu.
Sklon rovinatého územia: pri U KE => ?? 0 => ? objemový poplatok => ? šírka dvojitej vrstvy => ? efektívna šírka základne => ? pravdepodobnosť rekombinácie => ? ja K.
, 
, 
Ak chcete zvýšiť I B, musíte zvýšiť U BE:
I-sekcia 
, 
Znížime U KE pri U BE = konst, keď U KE = U BE = U KE NAS, pri ďalšom poklese U KE sa U KB zmení znamienko - kolektorový prechod je pod jednosmerným napätím.
Z kolektora do bázy dochádza k difúzii dier, preto prúd I K klesá, tranzistor stráca svoje zosilňovacie vlastnosti.
I sekcia sa používa v kľúčovom režime tranzistora. U KEN? 0,2 h 1 V
Sekcia III je sekcia tepelného rozpadu. Ak sa U KE zvýši, energia elektrického poľa sa stane dostatočnou na nárazovú ionizáciu, nepracovnú oblasť.
Vstupná charakteristika
Rodina kriviek I B = f(U BE) pri U KE = konšt
I B \u003d I K + I E
Vstupná charakteristika - CVC dvoch paralelne zapojených p-n prechodov.
Keď U KE \u003d 0 na EB a BC U DIRECT.
Keď U KE > U KEN na EB - U DIRECT, na BC - U REVERSE.
Keď U BE \u003d 0 I B \u003d I KBO
I B \u003d I K - I E \u003d (1-?) H I E - I KBO od (2)
- základný odpor - vstupný dipólový odpor tranzistora
Tranzistorové zosilňovače
Zariadenia, ktoré zmenou signálu nízkeho výkonu riadia zmenu vysokého výkonu pri záťaži
DC zosilňovače.
AC zosilňovače.
Jednosmerný zosilňovač striedavého signálu by nemal vnímať jednosmernú zložku, preto je na vstupe umiestnený kondenzátor. Účinok kondenzátora ruší nulový posun.
AC zosilňovač je jednoduchší ako DC zosilňovač, pretože zosilňovač musí vnímať konštantnú zložku, takže nemôžete dať kondenzátor a vyrovnať sa s nulovým driftom inými spôsobmi, ktoré vedú k zložitosti obvodu zosilňovača.
Zosilňovací stupeň so spoločným žiaričom
Zostavme prenosovú charakteristiku kaskády.
Režim triedy B
Nakreslím:
ja B? 0, tranzistor je zatvorený, I B \u003d I KBO, I K \u003d? H I B \u003d 0, U KE \u003d E K - I K H R K, pretože I K \u003d 0,
II Zápletka:
I B má hodnotu (zo vstupnej charakteristiky), ktorá sa nerovná nule. ja K = ? CH I B? 0 s nárastom U BE, I B, I K sa zvyšuje a U KE klesá.
III Zápletka
S nárastom U BE; U KE zostáva konštantná a rovná sa U KEN = (0,2h1) V
Limit merania:
Som KBO? Ja K? 
; U KEN? (U KE \u003d U OUT)? E K
Značky ∆U IN a ∆U OUT sú rôzne, takáto kaskáda sa nazýva invertujúca.
Prednáška 7
Režim triedy B
Výstupné napätie sa nemení.
Nevýhoda: strata informácií v druhej polovici cyklu.
Na dosiahnutie konštantného kladného signálu je potrebné predpätie vstupného signálu (bias emf).
Režim triedy A
Pri striedavom prúde sa konštantná zložka odstraňuje sériovo zapojeným kondenzátorom, pri jednosmernom prúde sa konštantná zložka UOUT odstraňuje zapnutím proti-EMF na výstupe.
kľúčový režim
Režim s veľkou amplitúdou vstupného signálu, pričom sú zachytené všetky tri úseky charakteristiky. Na krivke sa druhý signál vytvorí na minimálnej úrovni.
Tvar výstupného napätia je skreslený, t.j. došlo k obmedzeniu amplitúdy. Čím väčšie je zosilnenie napätia, tým viac výstupný signál vyzerá ako štvorcová vlna.
Používa sa v pulznej technike, kde nie je dôležitá amplitúda signálu, ale vzájomný fázový posun medzi U IN a U OUT.
Výkon rozptýlený v tranzistoroch
Zahrieva p-n prechod a môže viesť k tepelnému rozpadu. Ak chcete znížiť výkon, musíte pracovať v režime kľúča.
kľudový režim
Zavádza sa ako technika na výpočet a analýzu elektronických obvodov. Na vytvorenie pokojového režimu sú všetky EMF zapnuté konštantami (EK, E CM, E COMP)
E COMP je súčasťou eliminácie DC komponentu U OUT v triede A.
1) Nech U BX = 0, pretože je tam E SM, takže tranzistor je otvorený, tečú prúdy I BP, I KP, I EP? 0, U CEP? 0, E COMP = U CEP. Keď sú zdroje napájania zapnuté, v obvode tečú pokojové prúdy a je tam U CEP, takže výstupné napätie sa nerovná nule, musíte zadať U COMP \u003d U CEP.
Nevýhoda: závislosť prúdu a napätia tranzistora od teploty.
So zvýšením teploty o 10 ° C sa prúd I KBO zvýši dvakrát. Pri zmene teploty sa tiež mení prúd v dôsledku hlavných nosičov: pri zmene teploty o 20-30 ° C sa I K zvyšuje o desiatky percent, pretože rekombinačné centrá (defekty v kryštálovej mriežke) sú zaplnené, takže ich počet a pravdepodobnosť rekombinácie klesá a? zvyšuje.
So zvýšením teploty, kedy IBP = const, sa ICP zvyšuje, pretože
ja KP = ? H I BP, U CEP klesá, pretože U CEP \u003d E K - I KP H R K, takže U OUT nebude konštantné. Na elimináciu tohto efektu sa používajú kompenzačné schémy využívajúce spätnú väzbu.
Spätná väzba
Prenos výstupného signálu na vstup zariadenia. Ak sa prúdy sčítajú - zapojenie je paralelné, ak napätia - sériové. Ak sú znaky pridaných signálov rovnaké - pozitívna spätná väzba (POS), s rôznymi znakmi - negatívna (OOS). POS slúži na urýchlenie food pointu, t.j. na zvýšenie výkonu zariadenia, ale je nestabilnejší. Použitie CNF zvyšuje stabilitu zariadenia, zavedenú zahrnutím žiariča do obvodu.
Napíšme rovnicu podľa druhého Kirchhoffovho zákona pre vstupný obvod:
U VH + E SM \u003d U BE + I E H R E
U BE \u003d U VX + E SM - I E H R E? U VX + E CM - I K H R E
ja hej? I K, pretože ? = 0,99 h 0,9
To znamená, že R E znižuje OOS z hľadiska prúdu.
Dôstojnosť: keď teplota stúpa a ja BP = const => ? ? => ? I CP => ? I K H R E => ? BUDETE => ? I B => ? I K, teda I K a teda U KE zostávajú konštantné.
Nevýhoda: U OUT klesá v dôsledku poklesu U BE, preto klesá zisk K U,
I EP W R E? 0,1 H E K - výberové kritérium R e. Takéto R e poskytuje dostatočnú teplotnú stabilizáciu a mierny pokles U OUT.
Hlavné parametre kaskády so spoločným žiaričom
R IN, R OUT, K OUT.X. .
Predpoklady: uvažujeme len variabilné zložky (prírastky) i, u. Vnútorný odpor zdrojov DC EMF pre striedavý prúd bude nulový.
, ∆i? 0, ∆u = 0, pretože E K neustále. R K je teda spojený horným koncom so zemou, pretože
R VN \u003d 0, 
U VH \u003d ∆I B H r B + ∆I E H R E
- dynamický vstupný odpor tranzistora r B \u003d h 11EKV.
∆I E = ∆I B + ∆I K = ∆I B + ? W ∆I B = ∆I B H (1+?)
U VX \u003d ∆I B H
R IN? 1000 OM (čo je relatívne málo, pre ideálne R BX \u003d?)
Prednáška 8
2) K U XX - zisk v režime nečinnosti.
zanedbať r B,
r B + (? + 1) W R E? (a + 1) HRE; 
?KUXX
Keď je napätie zapnuté, I K sa pridá k I H, takže zosilnenie sa zníži (K U WORK
3) Na výstup R OUT aplikujeme ekvivalentnú vetu generátora, EMF je skratované, záťaž je nahradená ohmmetrom.
U OUT = 0, preto I B = 0; I K a I E \u003d 0; R OUT = R K? 1000 ohmov
Nevýhody: z hľadiska vstupných a výstupných odporov má kaskáda so spoločným emitorom nevyhovujúce parametre (v ideálnom prípade? / 0).
Spôsoby, ako postaviť UPT (jednosmerný zosilňovač)
3 napájacie zdroje sú nahradené jedným. R1 a R2 vytvárajú predpätie emf; R 3 a R 4 - kompenzácia EMF.
Nevýhody: zdroj vstupného signálu a výstupné napätie nemajú spoločný bod, t.j. používanie takejto schémy je nepohodlné. Na odstránenie tohto nedostatku je potrebné použiť bipolárne napájanie.
R 1 a R 2 vytvára U COMP. Pretože bod 0 na U BX má? 1 \u003d 0 a t. -E K? 2 \u003d - E K, takže
1 > ? 2, t.j. zdroj EMF je implicitne zavedený do obvodu (do vstupného obvodu).
AC zosilňovač
C1 a C2 prerušia jednosmernú zložku v U IN a U OUT. C 1 súčasne hornopriepustný filter.
Kaskáda so spoločným kolektorom (sledovač emitora)
Určenie: používa sa ako prispôsobovací stupeň medzi zosilňovacím stupňom so spoločným emitorom a zdrojom nízkeho napätia U BX, ako aj s vysokou záťažou.
Ak by nebolo OK: R WHOE je relatívne malý a R WHOE je relatívne veľký, takže I H je veľký => ? U IN (U IN? napätie na výstupnom odpore; U OUT R VHOE, R OUT? R G H I IN =>
Nevýhody: kaskáda s OK nezosilňuje napätie, K UXX ? 1 (0,9 h0,99) U OUT = U IN - U BE, U BE > 0? 0,5 h 0,7 V.
Schéma sa volá s OK, pretože. spoločný bod je uzemnenie a E K je uzemnené, druhé meno je emitorový sledovač, je neinvertujúci.
Nech sa ∆U BX zvýši; to znamená, že ∆I B, ∆I E, ∆I E R E sa zvyšuje.
Kaskádové parametre s OK
? 10 4 OM
2) 
, R N = ?
U IN = ∆I B H, U OUT = ∆I E H R E = ∆I B H (1 + ?) H R E
Prednáška 9
3) R kaskáda OUT s OK
pretože e G = 0 => ∆I B = 0, => ∆I E = 0; R OUT \u003d R e.
Úloha:
K - zatvorené - OK
K - otvorené - OE
RK = 2000 OM
ECM = 0,4 V
~U IN M = 1 V
Definujte 3 hlavné parametre schémy pomocou OK a OE.
R IN, R OUT, K UXX pre OE a OK, nakreslite priebehy U IN, U OUT1, U OUT2.
1. Kaskáda s OE (K - otvorená)
R IN \u003d r B + (? + 1) R E \u003d 100 + (100 + 1) 400 \u003d 40,5 kΩ,
RIN = 40,4 kΩ pri rB = 0
R OUT = RK = 2000 Ω
E CM K UXX = 0,4 5 = 2 V
U VCM K UXX = 1 5 = 5 V
2. Kaskáda s OK
R BH \u003d r B + (? + 1) (RE ||R H) \u003d 100 + (100 + 1) 400 \u003d 40,5 kOhm
R OUT \u003d R E \u003d 400 ohmov
Oscilogramy U IN, U OUT1, U OUT2.
Nulový posun
Nulový drift je charakteristickým znakom UPT. Nulový drift znamená zmenu U OUT pri konštantnom U IN. Príčiny: nestabilita napájacieho zdroja, vplyv teploty, zmeny parametrov výkonového bodu zariadení v čase (v dôsledku starnutia).
1) Nestabilné napájanie.
Nech sa E K zvýši => ?E SM => ?I B => ?I K => ?U RK => U OUT sa zníži, lebo K U > 1, potom bude zmena U OUT väčšia ako zmena EK.
2) Zmena teploty.
Keď teplota stúpa, zvyšuje sa? => ?I K => ?U RK a U OUT klesá.
U INÝ VÝSTUP MAX - maximálny U OUT nulový posun.
Malo by byť U IN >> U OT.IN. MAX; inak nerozoznáme nulový drift od užitočného signálu na výstupe. Účinným prostriedkom boja proti nulovému posunu je použitie zosilňovacích stupňov založených na vyvážených mostíkoch.
Diferenciálna kaskáda (DC)
4 ramená sú tvorené RK 1, RK 2, VT1, VT2. Prvá uhlopriečka je napájací zdroj E K , -E K . Druhou uhlopriečkou sú zaťaženia RK 1 , R H . DC zosilňuje rozdiel vstupných signálov. Má dobré vlastnosti za predpokladu, že jeho prvky sú rovnaké, t.j. R K 1 \u003d R K 2, VT1 \u003d VT2, čo sa dosiahne pri vykonávaní na jednom čipe založenom na mikroobvode.
kľudový režim
Zapneme E K 1 a -E K2; U BH1 = U BH2 = 0, U BEP1 = U BEP2 > 0, U BE = - U EP.
U EP \u003d [- E K1 + (I EP1 + I EP2) R E] ? 0
tie. U BE \u003d E SM \u003d - U EP, teda prietok I BP1 \u003d I BP2;
U KEP1 \u003d U KEP2 \u003d E K 1 - I KP1 R K 1 - U EP \u003d E K 1 - I KP2 R K2 - U EP
U OUT = U CEP2 - U CEP1 = 0
Nechať teda teplotu stúpnuť? ? => ?I CP1 = I CP2 => ?I EP1 = I EP2 => ?U EP => ?U BEP1 , U BEP2 => ?I BP1 , I BP2 => ?I CP1 , I CP2 => ? I EP1 , I EP2 , teda I EP1 + I EP2 = konšt R E je veľké, takže stabilizácia je dobrá. Ak cez Re preteká jednosmerný prúd, preto R e možno nahradiť zdrojom prúdu s R VNUT = ?.
Prednáška 10
∆U E - spätnoväzbový signál stabilizujúci súčet I E1 + I E2 = konšt
Nulový posun
Nech sa E 1 zvýši => ?U KE1 \u003d U KE2, U OUT \u003d U KE2 - U KE1 \u003d 0
Akékoľvek symetricky sa meniace signály v obvode nevedú k nulovému posunu.
Aplikujme premenný 2. signál.
1) Medzi bázami tranzistorov.
Nechať byť 
bude pozitívny, takže
∆U BE1 > 0 => ∆I B1 > 0 => ∆I K1 > 0 => ∆I E1 > 0 => ∆U KE1 
bude negatívny, takže
∆U BE2 = 0 => ∆I B2 ∆I K2 = 0 => ∆I E2 ∆U KE2 > 0.
U OUT = ∆U EC2 - ∆U EC1 = 2 ∆U EC
Ak U BH1 = -U BH2, teda ∆I E1 = -∆I E2
pretože prvý prúd sa zvyšuje a druhý klesá, čo znamená I E1 + I E2 \u003d konšt.
Takže ∆U E \u003d 0, teda:
A) Spätná väzba neovplyvňuje zosilnenie diferenciálneho stupňa.
B) V diferenciálnej kaskáde sa prekonáva rozpor medzi potrebou stabilizovať režim v dôsledku spätnej väzby a vplyvom R E na zosilnenie kaskády.
2) Teraz aplikujme vstupný signál na bázu prvého tranzistora, pričom skratujeme druhý vstup. U BX1 \u003d e\u003e 0; U BX2 = 0.
Takže ∆U BE1 > 0 => ∆I B1 > 0 => ∆I K1 > 0 => ∆I E1 > 0 => ∆U KE1
S rastom I B1, =>?I E1, pretože I E1 + I E2 = konštantná; I E2 klesá a
∆I E2 \u003d - ∆I E1.
, ∆I B2 = -∆I B1 , ∆I K 2 = -∆I K 1 , ∆U КЭ2 = -∆U КЭ1 ,
U OUT = ∆U EQ2 - ∆U EQ1 > 0
Záver: vstup 1 je neinvertujúci, pretože ∆U IN > 0 a ∆U OUT > 0. Z podobných transformácií je teda vstup 2 invertujúci. Keď je vstupný signál privedený na jeden tranzistor, prúdy a napätia v oboch tranzistoroch sa zmenia.
Diferenciálny stupeň zosilňuje rozdiel vstupného napätia, keď U IN1 = U IN2, teda U OUT = (U IN1 - U IN2) K U = 0 Zosilňovač pracuje v spoločnom režime. Kvôli určitej odlišnosti parametrov: U OUT = k С U IN, kde k С je koeficient prenosu signálu v bežnom režime. Čím menšie k C, tým lepší zosilňovač.
Nevýhody: nedostatok spoločného bodu medzi vstupným a výstupným signálom. Na vylúčenie je prijatá schéma asymetrickej diferenciálnej kaskády (DC).
Spoločným bodom je zem.
Základné parametre DC
U OUT = 2 H ∆U KE, pretože I E1 + I E2 \u003d const, potom aktuálny zdroj R E \u003d?
, V dôsledku toho 
;
1)
2) Vstupná impedancia stupňa
; R IN \u003d 2 H r B,
Priebeh prednášok z elektroniky zodpovedá programom odborov „Elektronika“, „Elektrotechnika a základy elektroniky“, „Elektrotechnika“, „Napájanie elektronických zariadení“. Autor navrhovaný kurz vyučoval niekoľko rokov na Štátnom inštitúte jemnej mechaniky a optiky v Petrohrade (Technická univerzita). Kurz pozostáva z 35 prednášok a je určený na štúdium disciplíny na jeden alebo dva semestre.
Prednášky obsahujú starostlivo vybrané ilustrácie, ktoré možno použiť ako názorné pomôcky, ako aj referenčné tabuľky, ktoré uvádzajú charakteristiky najmodernejších moderných elektronických prvkov a zariadení.
Elektrovákuové zariadenia.
Termionická emisia. Emisia elektrónov je proces, pri ktorom telo vysiela elektróny do svojho okolia. Aby sa zabezpečilo uvoľnenie elektrónov z tela, potrebujú dodať dodatočnú energiu. V tomto ohľade sa berú do úvahy nasledujúce typy elektrónovej emisie: termionická, elektrostatická, fotoelektronická a sekundárna.
Pri termionickej emisii sa dodatočná energia dodáva elektrónom zahrievaním tela. Elektrostatická emisia vzniká v dôsledku vysokej intenzity elektrického poľa v blízkosti povrchu tela. Pri emisii fotoelektrónov je povrch tela osvetlený. Sekundárna emisia sa objavuje ako výsledok dopadu toku elektrónov primárnej emisie na povrch tela. Keď primárne elektróny bombardujú povrch tela, sekundárne elektróny sú z neho vyrazené, tento proces sa nazýva sekundárna emisia.
OBSAH
Predslov
Sekcia 1. Prvky elektronickej techniky
Prednáška 1. Elektrovákuové prístroje
Prednáška 2. Polovodičové diódy
Prednáška 3. Špeciálne typy polovodičových diód
Prednáška 4. Bipolárne tranzistory
Prednáška 5. Unipolárne tranzistory
Prednáška 6. Výkonové polovodičové súčiastky
Prednáška 7
Časť 2 Analógové integrované obvody
Prednáška 8. Operačné zosilňovače
Prednáška 9. Analógové komparátory napätia
Prednáška 10. Analógové násobiče napätia
Prednáška 11
Časť 3 Digitálne integrované obvody
Prednáška 12. Digitálne logické prvky
Prednáška 13. Spúšťače
Prednáška 14. Pulzné čítače a registre
Prednáška 15
Prednáška 16
Prednáška 17
Časť 4. Lineárne elektronické zariadenia
Prednáška 18. Elektronické zosilňovače
Prednáška 19
Prednáška 20. Aktívne filtre
Prednáška 21
Prednáška 22
Časť 5 Nelineárne elektronické zariadenia
Prednáška 23
Prednáška 24
Prednáška 25
Časť 6 Analógovo-digitálne funkčné zariadenia
Prednáška 26
Prednáška 27
Prednáška 28
Časť 7. Zdroje energie pre elektronické zariadenia
Prednáška 29
Prednáška 30
Prednáška 31
Prednáška 32
Prednáška 33
Prednáška 34
Prednáška 35
Doplnky
Prednáška 1d. Fyzikálne základy polovodičovej elektroniky
Prednáška 2d. Fázovo uzamknuté slučky
Zoznam dohovorov
Zoznam skratiek
Odporúčaná literatúra.
Stiahnite si zadarmo e-knihu vo vhodnom formáte, pozerajte a čítajte:
Stiahnite si knihu Elektronika, Celý kurz prednášok, Pryanishnikov V.A., 2004 - fileskachat.com, rýchle a bezplatné stiahnutie.
Stiahnite si djvu
Nižšie si môžete kúpiť túto knihu za najlepšiu zľavnenú cenu s doručením po celom Rusku.
Petrohrad, Korona-Print, 1998, 399 s.
DjVu.
Popis Kurz prednášok z elektroniky ponúkaný čitateľom zodpovedá programom viacerých odborov "Elektronika", "Elektrotechnika a základy elektroniky", "Elektrotechnika", "Napájanie elektronických zariadení". Táto kniha je pokračovaním a rozpracovaním učebnice „Elektrotechnika a základy elektroniky“ (vyd. „Vysoká škola“, M., 1996), ktorú autor napísal spolu s prof. T. A. Glazenkom a odporúčané Ministerstvom všeobecného a odborného vzdelávania Ruskej federácie ako učebnú pomôcku.
Na rozdiel od predchádzajúcej knihy je učebnica elektroniky písaná formou prednášok, ktoré autor niekoľko rokov poskytoval študentom Štátneho inštitútu jemnej mechaniky a optiky v Petrohrade (Technická univerzita). Táto forma prezentácie materiálu má určité výhody.
- objem každej prednášky sa počíta v priemere na štyri akademické hodiny a môže sa znížiť, ak je čas vyhradený na štúdium látky obmedzený;
- počet prednášok sa počíta na štúdium odboru počas semestra (17-18 týždňov) alebo dvoch semestrov (34-36 týždňov);
- každú prednášku je možné študovať nezávisle od predchádzajúcich, pretože v knihe prakticky neexistujú žiadne krížové odkazy;
Prednášky sú tematicky zoskupené do siedmich sekcií, medzi ktoré patria napríklad „Elektronické prvky“, „Elektronické zariadenia“ a „Zdroje energie elektronických zariadení“.
Prednášky obsahujú starostlivo vybrané ilustrácie, ktoré možno použiť ako vzdelávacie názorné pomôcky. Mnohé prednášky obsahujú referenčné tabuľky, ktoré uvádzajú charakteristiky najmodernejších moderných elektronických prvkov a zariadení.
Štúdium predmetu elektronika predpokladá u čitateľov znalosti zo elementárnej matematiky, niektorých úsekov vyššej matematiky a algebry logiky, základov teórie elektrických obvodov a fyziky pevných látok. Ak má čitateľ v tomto smere nejaké problémy, potom mu môžeme odporučiť preštudovať si príslušnú časť o odbornej literatúre, vrátane vyššie uvedenej študijnej príručky, napísanú za účasti autora.
Prednášky neobsahujú odkazy na literatúru, ktorú autor použil pri písaní knihy, avšak pre rozšírené štúdium jednotlivých sekcií alebo tém je na konci knihy uvedený zoznam literatúry odporúčanej autorom.
Po druhé, chýba im materiál (vrátane referenčného materiálu) o najnovších úspechoch v oblasti výkonovej elektroniky a mikroobvodov.
Pri písaní tejto knihy sa autor snažil tieto nedostatky odstrániť obmedzením objemu na počet prednášok a zaradením prednášok o výkonových polovodičových súčiastkach a ich obmedzujúcich režimoch činnosti, moderných mikroobvodoch analógovej a digitálnej elektroniky, analógových multiplikátoroch, mikroobvodoch na ovládanie spínania. napájacie zdroje a korektory účinníka, digitálne pamäťové zariadenia atď.
Kniha môže byť užitočná pre študentov stredných a vysokých škôl študujúcich odbory „Elektronika“ a „Elektrotechnika a Základy elektroniky“, ako aj príbuzné odbory „Sekundárne napájacie zdroje“, „Digitálne a impulzné zariadenia“. Okrem toho môžu knihu využiť špecialisti v oblasti výpočtovej techniky, rádiovej elektroniky a automatizácie, ktorí sa podieľajú na výbere alebo vývoji elektronických zariadení na rôzne účely.
(dokument)
n1.doc
Krátky kurz prednášok
v elektrotechnike (oddelenie korešpondencie)
Úvod
Základné definície
1.1. Základné vysvetlenia a pojmy
1.2. Pasívne ekvivalentné obvodové prvky
1.3. Aktívne prvky ekvivalentného obvodu
1.4. Základné definície týkajúce sa obvodov
1.5. Prevádzkové režimy elektrických obvodov
1.6. Základné zákony elektrických obvodov
Ekvivalentné transformácie obvodov. Paralelné zapojenie prvkov elektrického obvodu
2.1. Sériové zapojenie prvkov elektrického obvodu
2.2. Paralelné zapojenie prvkov elektrického obvodu
3.1. Výpočet jednosmerných elektrických obvodov
metóda skladania z jedného zdroja
4.1. Metóda priamej aplikácie Kirchhoffových zákonov
4.2. Metóda slučkového prúdu
4.3. Metóda uzlového potenciálu
Nelineárne jednosmerné elektrické obvody
5.1. Základné definície
5.2. Grafická metóda na výpočet nelineárnych jednosmerných obvodov
Elektrické obvody jednofázového striedavého prúdu
6.1. Základné definície
6.2. Zobrazenie sínusových funkcií času vo vektorovej forme
6.3. Zobrazenie sínusových funkcií času v komplexnej forme
6.4. Odpor v obvode sínusového prúdu
6.5. Indukčná cievka v obvode sínusového prúdu
6.6. Kapacita v obvode sínusového prúdu
6.7. Sériovo zapojené skutočné indukčné
cievka a kondenzátor v obvode sínusového prúdu
6.8. Paralelné zapojená indukčnosť, kapacita a
aktívny odpor v obvode sínusového prúdu
6.9. Rezonančný režim v obvode pozostávajúcom z paralelných
vrátane skutočnej indukčnej cievky a kondenzátora
6.10. Napájanie v obvode sínusového prúdu
Trojfázové obvody
7.1. Základné definície
7.2. Hviezdne spojenie. Schéma, definície.
7.3. Trojuholníkové spojenie. Schéma, definície
7.5. Napájanie v trojfázových obvodoch
Magnetické obvody
9.1. Základné definície
9.2. Vlastnosti feromagnetických materiálov
9.3. Výpočet magnetických obvodov
transformátory
10.1. Dizajn transformátora
10.2. Prevádzka transformátora v režime nečinnosti
10.3. Prevádzka transformátora pri zaťažení
Elektrické stroje na jednosmerný prúd
11.1. Zariadenie jednosmerného elektrického stroja
11.2. Princíp činnosti jednosmerného stroja
11.3. Prevádzka jednosmerného elektrického stroja
v režime generátora
11.4. Generátory s nezávislým budením.
Špecifikácie generátora
11.5. Samobudené generátory.
Princíp samobudenia generátora s paralelným budením
11.6. Prevádzka jednosmerného elektrického stroja
v režime motora. Základné rovnice
11.7. Mechanické vlastnosti elektromotorov
priamy prúd
AC elektrické stroje
12.1. Rotujúce magnetické pole
12.2. asynchrónne motory. Dizajn, princíp činnosti
12.3. Krútiaci moment asynchrónneho motora
12.4. Regulácia frekvencie otáčania asynchrónnych motorov.
Reverzácia indukčného motora
12.5. Jednofázové asynchrónne motory
12.6. Synchrónne motory.
Dizajn, princíp činnosti
Úvod
Elektrotechnika je odvetvie vedy a techniky spojené s využívaním elektrických a magnetických javov na premenu energie, spracovanie materiálov, prenos informácií atď.Elektrotechnika pokrýva problematiku získavania, premeny a využívania elektrickej energie v praktických ľudských činnostiach. Elektrinu možno získať vo významných množstvách, prenášať na diaľku a ľahko premieňať na iné druhy energie.
V krátkom priebehu prednášok sú uvedené hlavné definície a topologické parametre elektrických obvodov, metódy výpočtu lineárnych a nelineárnych obvodov jednosmerného a striedavého prúdu, analýza a výpočet magnetických obvodov.
Zvažuje sa konštrukcia, princíp činnosti a charakteristiky transformátorov a elektrických strojov jednosmerného a striedavého prúdu, ako aj informačných elektrických strojov.
1. Základné definície
1.1. Základné vysvetlenia a pojmy
Elektrotechnika je oblasť vedy a techniky, ktorá študuje elektrické a magnetické javy a ich využitie na praktické účely.Elektrický obvod je súbor zariadení určených na výrobu, prenos, premenu a využitie elektrického prúdu.
Všetky elektrické zariadenia podľa ich účelu, princípu činnosti a dizajnu možno rozdeliť do troch skupín:
Zdroje energie, t.j. zariadenia, ktoré vytvárajú elektrický prúd (generátory, termočlánky, fotočlánky, chemické prvky).
Prijímače, alebo záťaž, t.j. zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrický prúd (elektrické motory, elektrické lampy, elektromechanizmy atď.).
Vodiče, ako aj rôzne spínacie zariadenia (spínače, relé, stýkače atď.).
Elektrický prúd, ktorého veľkosť a smer nezostávajú konštantné, sa nazývajú premenné prúd. Hodnota striedavého prúdu v uvažovanom časovom okamihu sa nazýva okamžitá a označuje sa malým písmenom i.
Pre fungovanie elektrického obvodu je potrebné mať zdroje energie.
Existujú aktívne a pasívne obvody, sekcie a prvky obvodov. Elektrické obvody obsahujúce zdroje energie sa nazývajú aktívne, elektrické obvody, ktoré zdroje energie neobsahujú, sa nazývajú pasívne.
Elektrický obvod sa nazýva lineárny, ak žiadny z parametrov obvodu nezávisí od veľkosti alebo smeru prúdu alebo napätia.
Elektrický obvod je nelineárny, ak obsahuje aspoň jeden nelineárny prvok. Parametre nelineárnych prvkov závisia od veľkosti alebo smeru prúdu alebo napätia.
Elektrická schéma je grafické znázornenie elektrického obvodu vrátane symbolov zariadení a znázornenie zapojenia týchto zariadení. Na obr. 1.1 znázorňuje elektrický obvod obvodu pozostávajúceho zo zdroja energie, elektrických lámp 1 a 2, elektromotora 3.
Na uľahčenie analýzy je elektrický obvod nahradený ekvivalentným obvodom.
ekvivalentný obvod
- ide o grafické znázornenie elektrického obvodu pomocou ideálnych prvkov, ktorých parametre sú parametrami nahradených prvkov.
Obrázok 1.2 znázorňuje ekvivalentný obvod.
AUTONÓMNA NEZISKOVÁ ORGANIZÁCIA
VYŠŠIE ODBORNÉ VZDELANIE
CENTROSOJUZ RUSKEJ FEDERÁCIE
"RUSKÁ UNIVERZITA SPOLUPRÁCE"
KAZAŇSKÝ DRUŽSTEVNÝ INŠTITÚT (POBOČKA)
ELEKTRONIKA A ELEKTRONIKA
POZNÁMKY K PREDNÁŠKE
pre študentov študujúcich v smere prípravy
222000,62 Inovácia,
260800,62 Technológia výrobkov a stravovanie
Kazaň 2013
Kirsanov V.A. Elektrotechnika a elektronika: Poznámky z prednášky - Kazaň: Kazaňský družstevný inštitút (pobočka) Ruskej univerzity spolupráce, 2013. - 9 s.
Abstrakt prednášok pre študentov študujúcich v študijnom odbore 222000.62 Inovácie, 260800.62 Technológia výrobkov a stravovanie bol vypracovaný v súlade s učebným plánom schváleným Akademickou radou Ruskej univerzity spolupráce dňa 15.2.2013 Protokolom č. pracovný program dňa 11.09.2013 d, Protokol č.1.
© Kazaňský družstevný inštitút (pobočka) Ruskej univerzity spolupráce, 2013
© Kirsanov V.A., 2013
Prednáška 1. Všeobecné pojmy a definície elektrických obvodov
elektrotechnika a elektronika je disciplína, ktorá spája poznatky o dvoch vzájomne súvisiacich odvetviach vedy a techniky: elektrotechnike a elektronike. Spojenie týchto dvoch disciplín umožňuje hlbšie pochopenie ich vzťahu a kompetentnejšie využitie fyzikálnych základov elektromagnetických javov študovaných v elektrotechnike a metód výpočtu elektrických obvodov pri analýze a syntéze elektronických obvodov, ktoré využívajú lineárne aj nelineárne elektronické zariadenia a komponenty. .
elektrotechnika - veda a technika spojená so získavaním,
transformácia a využitie elektrickej energie v praktických činnostiach človeka, pokrývajúce aplikáciu elektromagnetických javov v rôznych priemyselných odvetviach a v bežnom živote.
Elektronika - vedný a technický odbor spojený s tvorbou a popisom fyzikálnych princípov činnosti nových elektronických zariadení a zariadení alebo elektronických obvodov na nich založených.
Účel disciplíny:
Štúdium základných zákonov a metód výpočtu lineárnych elektrických a magnetických obvodov;
Štúdium metód analýzy a syntézy lineárnych a nelineárnych elektrických obvodov;
Štúdium princípov fungovania transformátorov, elektrických strojov jednosmerného a striedavého prúdu;
Štúdium organizácie sieťového napájania;
Štúdium metód merania a pozorovania elektrických signálov;
Štúdium princípov činnosti základných polovodičových prvkov a základných elektronických obvodov vytvorených na ich základe;
Štúdium základne prvkov moderných počítačov a iných elektronických zariadení;
Štúdium princípov organizácie lineárnych zosilňovačov elektrických signálov vrátane operačných zosilňovačov a štúdium oblastí ich možnej aplikácie;
Štúdium princípov budovania napájacích zdrojov pre moderné elektronické zariadenia.
Všeobecné informácie
Elektrický obvod ide o súbor vzájomne prepojených prvkov, komponentov alebo zariadení určených na prechod elektrického prúdu v nich, ktorých procesy možno opísať pomocou pojmov elektromotorická sila (emf), elektrický prúd a elektrické napätie.
Elektrický prúd (i alebo I) - riadený pohyb nosičov elektrického náboja (ktorými sú často elektróny). Existujú tri typy prúdu: vodivý prúd, posuvný prúd, prenosový prúd. Vodivý prúd je spôsobený usmerneným usporiadaným pohybom voľných nosičov náboja (napríklad elektrónov) pôsobením elektrického poľa vo vnútri vodiča. Vytesňovací prúd alebo polarizačný prúd sa pozoruje v dielektriku a je spôsobený vzájomným posunom pôsobením elektrického poľa viazaných nábojov s opačným znamienkom. Pri pôsobení konštantného vonkajšieho elektrického poľa sa pozoruje krátkodobý posuvný prúd. Ale pri striedavom poli je potrebné zvážiť posuvný prúd. Prenosový prúd alebo konvekčný prúd je spôsobený prenosom elektrických nábojov vo voľnom priestore nabitými časticami alebo telesami pod vplyvom elektrického poľa.
Kvantitatívna charakteristika elektrického prúdu je sila prúdu - množstvo elektriny q, ktoré pretečie prierezom vodiča za jednotku času:
ja= q/t.
Ak sa náboje vo vodiči pohybujú nerovnomerne, meniacu sa silu prúdu možno nájsť podľa vzorca:
i = dq / dt.
Množstvo elektriny v sústave SI sa meria v coulombách (C) a prúd sa meria v ampéroch (A).
Ampér je sila nemenného prúdu, ktorá by pri prechode cez dva rovnobežné priame vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného kruhového prierezu, umiestnené vo vzdialenosti 1 m od seba vo vákuu, spôsobila silu rovnajúcu sa 1 N / m medzi týmito vodičmi.
Prívesok je definovaný ako množstvo elektriny, ktoré pretečie prierezom vodiča za 1 s pri konštantnom prúde 1 A.
Na charakterizáciu pohybu elektriny v danom bode na povrchu sa používa prúdová hustota δ, ktorá je určená vzorcom:
δ=I/S,
kde S je plocha prierezu vodiča.
elektrické napätie (u alebo U) - rozdiel v elektrických potenciáloch medzi vybranými bodmi alebo množstvo práce, ktorú elektrické pole vykoná, aby prenieslo jeden kladný náboj z jedného bodu do druhého.
Elektrický potenciál sa číselne rovná práci poľa pri prenose jednotkového kladného náboja z daného bodu v priestore do nekonečne vzdialeného, ktorého potenciál sa berie ako nula. Keďže potenciál jedného z bodov sa v elektrickom obvode považuje za nulový, sú to zvyčajne elektrické napätia, ktoré sú predmetom záujmu, nie potenciály.
1V = 1J/1Coulomb
zdroj EMF - zdroj napätia v elektrickom obvode, ktorého hodnota len málo závisí od zvoleného zaťaženia v rozumných medziach; zdroj elektrickej energie, ktorý využíva neelektrické sily tretích strán na vytvorenie vonkajšieho napätia. Príklad: galvanický článok, ktorý premieňa chemickú energiu na elektrickú energiu a generátor, ktorý premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu.
Elektrické schéma - spôsob zobrazenia elektrického obvodu v rovine pomocou konvenčných grafických označení ̆ súčiastok alebo prvkov elektrického obvodu. Obvod sa často chápe ako fyzická realizácia elektrického obvodu.
Komponent, prvok - minimálny, funkčne a štrukturálne úplný komponent obvodu alebo obvodu. Medzi komponenty patria napájacie zdroje, elektromotory, odpory, kondenzátory, tlmivky.
Pri analýze elektrických obvodov sa spravidla odhaduje hodnota prúdov, napätí a výkonov. V tomto prípade nie je potrebné brať do úvahy špecifické usporiadanie rôznych zaťažení. Dôležité je poznať len ich odpor – R, indukčnosť – L alebo kapacitu – C. Takéto obvodové prvky sú tzv. prijímače elektrickej energie.
Závislosť prúdu pretekajúceho prijímačom elektrickej energie od napätia na tomto prijímači sa bežne nazýva charakteristika prúdového napätia (VAC).
Prijímače elektrickej energie, ktorých charakteristika prúdového napätia sú priamky, sa nazývajú lineárne.
Elektrické obvody, ktoré obsahujú iba lineárne prvky, sa nazývajú lineárne elektrické obvody.
Nazývajú sa elektrické obvody, ktoré obsahujú aspoň jeden nelineárny prvok nelineárne elektrické obvody.
Signál je fyzický proces, ktorý nesie informácie alebo je zaujímavý.
elektrický signál – signál vo forme elektrického napätia alebo prúdu. Rozlišovať analógové a digitálne (diskrétne) signály.
analógový signál môže mať akúkoľvek ľubovoľnú hodnotu napätia alebo prúdu v danom povolenom rozsahu od minimálnej hodnoty po maximum.
Senzor – Prevodník zaujímavého fyzikálneho procesu nesúceho informácie na elektrický signál. Príkladom snímača je termočlánok (zliatina dvoch rôznych materiálov), ktorý vytvára výstupné napätie úmerné teplote. Príklad: Hallov senzor, ktorý prevádza veľkosť magnetickej indukcie vonkajšieho magnetického poľa na emf, to znamená na analógový signál; termistor, ktoré premieňajú teplotu okolia na odpor; tenzometer, ktorý mení mechanický tlak na odpor.
digitálny signál – zobrazenie digitálnych informácií vo forme jasne rozlíšiteľných úrovní napätia. Na reprezentáciu binárnych informácií, v ktorých sú možné iba dve hodnoty: 0 alebo 1, stačí použiť dve jasne rozlíšiteľné úrovne napätia. Existuje niekoľko spôsobov, ako reprezentovať binárny signál: potenciál, impulz a impulz-potenciál.
o potenciál spôsob znázornenia logických stavov 0 a 1 sú reprezentované dvoma rôznymi napäťovými úrovňami. Napríklad pre prvky tranzistorovo-tranzistorovej logiky (TTL):
Logickú jednotku predstavuje napätie U 1 ≥ 2,4V;
Logickú nulu predstavuje napätie U 0 ≤ 0,4V.
o impulzívny reprezentácia binárnych informácií, logická jednotka zodpovedá prítomnosti prvku impulzu alebo série impulzov na výstupe a pri nule - neprítomnosti impulzov.
Pulz – elektrický signál, ktorý sa vyznačuje rýchlou zmenou úrovne napätia alebo prúdu a ktorý má zvyčajne tendenciu vytvoriť jeden z dvoch možných limitov napätia alebo prúdu.
o impulzný potenciál prezentácii informácií, oba vyššie navrhnuté spôsoby sa používajú súčasne.
Logický prvok - najmenšia funkčne a konštrukčne ucelená časť počítača, ktorá plní akúkoľvek logickú funkciu. Medzi hlavné logické funkcie sa zvyčajne rozlišujú disjunkcia, konjunkcia a negácia.
Disjunkcia– taká funkcia (y) binárnych premenných (X1, X2, ..), ktorá sa rovná jednej, keď aspoň jedna vstupná premenná sa rovná jednej. Funkcia s dvoma premennými je napísaná takto:
y=X1vX2.
Disjunkcia sa realizuje pomocou disjunktora alebo prvku typu NOR, kde N je počet vstupov disjunktora. S dvomi vstupmi máme do činenia s prvkom 2OR, ktorého symbol je navrhnutý na obrázku:
Konjunkcia– taká funkcia (y) binárnych premenných (X1, X2, ..), ktorá sa rovná jednej, keď sa všetky vstupné premenné rovnajú jednej. Funkcia s dvoma premennými je napísaná takto:
y=X1&X2 alebo y=X1*X2.
Konjunkcia sa realizuje pomocou spojky alebo prvku typu NI, kde N je počet vstupov spojky. S dvomi vstupmi máme do činenia s prvkom 2I, ktorého symbol je navrhnutý na obrázku:
Negácia- taká funkcia (y) binárnej premennej X, ktorá sa rovná jednej, ak sa vstupná premenná rovná nule a naopak.
Negácia je implementovaný pomocou meniča alebo prvku NOT, ktorého symbol je navrhnutý na obrázku:
Symbol negácie v legende je kruh na signálnej čiare.
magnetický obvod nazývaný súbor zariadení obsahujúcich feromagnetické telesá a tvoriacich uzavretý obvod, v ktorom za prítomnosti magnetomotorickej sily vzniká magnetický tok a pozdĺž ktorého sa uzatvárajú čiary magnetickej indukcie.
Magnetomotorická sila (mfs) - charakteristika schopnosti zdrojov magnetického poľa (elektrických prúdov) vytvárať magnetické toky.
Prednáška 2. Jednosmerné elektrické obvody
Základné zákony jednosmerných obvodov
Hlavné topologické koncepty teórie elektrických obvodov sú vetva, uzol, obrys, dvojpólový, štvorpólový, graf schémy elektrického obvodu, strom grafu obvodu. Uvažujme o niektorých z nich.
pobočka nazývaná časť elektrického obvodu s rovnakým prúdom. Môže pozostávať z jedného alebo viacerých prvkov zapojených do série.
uzol Miesto, kde sa stretávajú dva živly, je tzv. Spojenie troch alebo viacerých vetiev sa nazýva komplexný uzol. Komplexný uzol je v diagrame označený bodkou. Komplexné uzly s rovnakým potenciálom sú spojené do jedného potenciálneho uzla.
obrys nazývaná uzavretá cesta prechádzajúca niekoľkými vetvami a uzlami elektrického obvodu.
Obrys sa nazýva nezávislý, ak obsahuje aspoň jednu vetvu, ktorá nepatrí do susedných vrstevníc.
bipolárny nazývajú časť elektrického obvodu s dvoma vyhradenými svorkami - pólmi. Dvojkoncová sieť je označená obdĺžnikom s indexmi "A" alebo "P". Index "A" sa používa na označenie aktívnej siete s dvoma terminálmi, ktorá zahŕňa zdroje E.D.S. Index "P" sa používa na označenie pasívnej siete s dvoma terminálmi.
Výpočet a analýza elektrických obvodov sa vykonáva pomocou Ohmovho zákona, prvého a druhého Kirchhoffovho zákona. Na základe týchto zákonov je vytvorený vzťah medzi hodnotami prúdov, napätí, EMF celého elektrického obvodu a jeho jednotlivých častí a parametrami prvkov, ktoré tvoria tento obvod.
Ohmov zákon pre časť obvodu
Vzťah medzi prúdom I, napätím UR a odporom R úseku ab elektrického obvodu (obr. 1) vyjadruje Ohmov zákon
V tomto prípade sa U R \u003d RI nazýva napätie alebo pokles napätia na rezistore R a I je prúd v rezistore R.
Pri výpočte elektrických obvodov je niekedy vhodnejšie použiť nie odpor R, ale prevrátenú hodnotu odporu, t.j. elektrická vodivosť:
V tomto prípade bude Ohmov zákon pre obvodovú časť napísaný ako:
Ohmov zákon pre úplný obvod
Tento zákon určuje vzťah medzi EMF E zdroja energie s vnútorným odporom r 0 (obr. 1), prúdom I elektrického obvodu a celkovým ekvivalentným odporom R e \u003d r 0 + R celého obvodu:
I \u003d E / R e \u003d E / (r 0 + R)
Zložitý elektrický obvod obsahuje spravidla niekoľko vetiev, do ktorých možno zaradiť ich zdroje energie a režim jeho činnosti nemožno opísať iba Ohmovým zákonom. V tomto prípade použite Kirchhoffove zákony , ktoré sú dôsledkom zákona zachovania energie.
Prvý Kirchhoffov zákon
Algebraický súčet prúdov konvergujúcich v akomkoľvek uzle je nula.
Pri písaní rovníc podľa prvého Kirchhoffovho zákona sa prúdy smerujúce do uzla berú so znamienkom plus a prúdy smerované z uzla sa berú so znamienkom mínus.
I1-I2+I3-I4+I5=0
Počet rovníc, na základe ktorých je možné písať prvý zákon, rovná počtu reťazových uzlov a iba (U - 1) rovnice sú nezávislé jeden od druhého. o je počet uzlov okruhu.
Druhý Kirchhoffov zákon
Algebraický súčet poklesov napätia v oddelených úsekoch uzavretého obvodu, ľubovoľne zvolený v zložitom rozvetvenom obvode, sa rovná algebraickému súčtu EMF v tomto obvode.
Pri písaní rovníc podľa druhého Kirchhoffovho zákona je potrebné:
1) nastaviť podmienené kladné smery EMF, prúdov a napätí;
2) vyberte smer obchádzania obrysu, pre ktorý je rovnica napísaná;
3) zapíšte rovnicu a výrazy zahrnuté v rovnici sa berú so znamienkom plus, ak sa ich podmienené kladné smery zhodujú s obtokom obrysu, a so znamienkom mínus, ak sú opačné.
E1 – E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 - I4R4
Počet nezávislých rovníc podľa druhého Kirchhoffovho zákona je:
Metódy analýzy lineárnych jednosmerných elektrických obvodov
Skutočné elektrické zariadenia a systémy majú zložité obvody. Špecialisti stoja pred úlohou vypočítať ich parametre. Proces výpočtu parametrov v teórii elektrotechniky sa bežne nazýva „analýza obvodov“. Elektrické obvody akejkoľvek zložitosti sa riadia Ohmovými a Kirchhoffovými zákonmi. Uplatňovanie len týchto zákonov však často vedie k zbytočne zložitým riešeniam. Preto bolo vyvinutých množstvo metód analýzy, ktoré sú prispôsobené topológii elektrických obvodov a zjednodušujú proces výpočtu ich parametrov.
Analýza elektrických obvodov pomocou Kirchhoffových zákonov
Pri analýze elektrických obvodov sa podľa danej hodnoty EMF zisťujú hodnoty prúdov v ich vetvách, úbytok napätia na prvkoch alebo príkon, ako aj hodnoty odporov, vodivosti alebo iné parametre podľa daného hodnoty prúdu alebo napätia.
Podstatou analýzy elektrických obvodov pomocou Kirchhoffových zákonov je zostavenie sústavy nezávislých lineárnych rovníc.
Podľa prvého Kirchhoffovho zákona je zostavená rovnica (U - 1), podľa druhého zákona B - (U-1) rovnica.
Analýza elektrických obvodov metódou ekvivalentných transformácií
Keď je v elektrickom obvode zahrnutý iba jeden zdroj EMF, jeho prúd je určený celkovým odporom pasívnych prijímačov elektrickej energie. Takýto odpor sa nazýva ekvivalentný - Rekv. Je zrejmé, že ak je známy Req, potom obvod môže byť reprezentovaný ako dva sériovo zapojené prvky - zdroj E.D.S. a Req a určenie zdrojového prúdu je redukované na aplikáciu Ohmovho zákona. Proces prechodu z elektrického obvodu s ľubovoľnou topológiou na obvod s Req sa nazýva ekvivalentná transformácia. Takáto transformácia je základom uvažovanej metódy analýzy.
Techniky premeny elektrického obvodu sú určené metódami pripojenia pasívnych prvkov. Existujú spôsoby pripojenia: sériový, paralelný, zmiešaný obvod, trojuholník a hviezda. Zvážte podstatu ekvivalentných transformácií pre každú z týchto metód.
Elektrický obvod so sériovým zapojením prvkov
Sériové je také spojenie prvkov obvodu, pri ktorom sa vo všetkých prvkoch zaradených do obvodu vyskytuje rovnaký prúd I (obr. 2.).
Na základe druhého Kirchhoffovho zákona sa celkové napätie U celého obvodu rovná súčtu napätí v jednotlivých sekciách:
U \u003d U 1 + U 2 + U 3 alebo IR ekv \u003d IR 1 + IR 2 + IR 3,
odkiaľ vyplýva
R equiv \u003d R 1 + R 2 + R 3.
Keď sú teda prvky obvodu zapojené do série, celkový ekvivalentný odpor obvodu sa rovná aritmetickému súčtu odporov jednotlivých sekcií. Preto obvod s ľubovoľným počtom rezistorov zapojených do série možno nahradiť jednoduchým obvodom s jedným ekvivalentným odporom R equiv (obr. 3.). Potom sa výpočet obvodu zredukuje na určenie prúdu I celého obvodu podľa Ohmovho zákona
a podľa vyššie uvedených vzorcov sa vypočíta úbytok napätia U 1, U 2, U 3 v zodpovedajúcich úsekoch elektrického obvodu (obr. 2.).
Nevýhodou zapojenia prvkov do série je, že ak zlyhá aspoň jeden prvok, zastaví sa činnosť všetkých ostatných prvkov obvodu.
Elektrický obvod s paralelným zapojením prvkov
Takéto zapojenie sa nazýva paralelné, pri ktorom sú všetci spotrebitelia elektrickej energie zahrnuté v obvode pod rovnakým napätím (obr. 4.).
V tomto prípade sú zapojené do dvoch uzlov obvodu a a b a na základe prvého Kirchhoffovho zákona možno napísať, že celkový prúd I celého obvodu sa rovná algebraickému súčtu prúdov jednotlivých pobočky:
I \u003d I 1 + I 2 + I 3, t.j.
odkiaľ z toho vyplýva
Z tohto vzťahu vyplýva, že ekvivalentná vodivosť obvodu sa rovná aritmetickému súčtu vodivosti jednotlivých vetiev:
g ekv. \u003d g 1 + g 2 + g 3.
S rastúcim počtom paralelne zapojených spotrebiteľov sa zvyšuje vodivosť obvodu g eq a naopak, celkový odpor R eq klesá.
Napätia v elektrickom obvode s paralelne zapojenými odpormi (obr. 4)
U \u003d IR eq \u003d I 1 R 1 \u003d I 2 R 2 \u003d I 3 R 3.
Z toho teda vyplýva
tie. prúd v obvode sa rozdeľuje medzi paralelné vetvy v opačnom pomere k ich odporom.
Podľa paralelného obvodu pracujú spotrebitelia akéhokoľvek výkonu, navrhnuté pre rovnaké napätie, v nominálnom režime. Okrem toho zapnutie alebo vypnutie jedného alebo viacerých spotrebičov neovplyvní činnosť ostatných. Preto je táto schéma hlavnou schémou pripojenia spotrebiteľov k zdroju elektrickej energie.
Elektrický obvod so zmiešaným zapojením prvkov
Zmiešané zapojenie je také zapojenie, v ktorom má obvod skupiny paralelne a sériovo zapojených odporov.
Pre obvod znázornený na obr. 5, výpočet ekvivalentného odporu začína od konca obvodu. Na zjednodušenie výpočtov predpokladáme, že všetky odpory v tomto obvode sú rovnaké: R 1 \u003d R 2 \u003d R 3 \u003d R 4 \u003d R 5 \u003d R. Odpory R 4 a R 5 sú zapojené paralelne, potom sa odpor časti obvodu cd rovná:
V tomto prípade môže byť pôvodný obvod (obr. 5) znázornený nasledovne (obr. 6):
V schéme (obr. 6) sú odpory R 3 a R cd zapojené do série a potom sa odpor časti obvodu ad rovná:
Potom môže byť obvod (obr. 6) znázornený v skrátenej verzii (obr. 7):
V schéme (obr. 7) sú odpor R 2 a R ad zapojené paralelne, potom je odpor časti obvodu ab
Zapojenie (obr. 7) je možné znázorniť v zjednodušenej verzii (obr. 8), kde sú odpory R 1 a R ab zapojené do série.
Potom sa ekvivalentný odpor pôvodného obvodu (obr. 5) bude rovnať:
|
Ryža. Ryža. 8 |
Ryža. Ryža. deväť |
V dôsledku transformácií je pôvodný obvod (obr. 5) prezentovaný vo forme obvodu (obr. 9) s jedným odporom R ekv. Výpočet prúdov a napätí pre všetky prvky obvodu je možné vykonať podľa zákonov Ohma a Kirchhoffa.
Podstata metódy ekvivalentných transformácií:
1. Úseky elektrického obvodu so sériovo a paralelne zapojenými prvkami sú nahradené jedným ekvivalentným prvkom. Postupne vykonávanými transformáciami sa schéma zjednodušuje na elementárnu formu.
2. Pomocou Ohmovho zákona sa zistí prúd zjednodušeného obvodu. Jeho hodnota určuje prúd vetvy najbližšie k zdroju E.D.S. (prúd prvej vetvy). To uľahčuje výpočet prúdov zostávajúcich vetiev.
Okamžitá hodnota;
Špičková hodnota;
Počiatočná fáza;
Skutočná hodnota;
priemer;
Komplex efektívnej alebo amplitúdovej hodnoty atď.
Okamžitá hodnota
Okamžitá hodnota a sa píše ako:
a \u003d Am sin (ωt + ψ),
kde Am je amplitúda (maximálna hodnota) veličiny;
t je aktuálna hodnota času, s;
ψ je počiatočná fáza.
Okamžité hodnoty prúdu i, napätia u alebo EMF zapisujeme v tvare:
i=Som hriech(ωt+ψi),
u=Um sin(ωt+ψu),
e=Em sin(ωt+ψe).
Volá sa sínusový argument (ωt + ψ). fáza. Uhol ψ sa rovná fáze v počiatočnom čase t = 0 a preto sa nazýva počiatočná fáza.
Uhlová frekvencia ω súvisí s periódou T a frekvenciou f = 1/T podľa vzorcov:
.R.m.s. hodnota sínusového prúdu sa často označuje ako r.m.s. alebo r.m.s.
Efektívne hodnoty prúdov a napätí zobrazuje väčšina elektrických meracích prístrojov (ampérmetre, voltmetre).
Aktuálne hodnoty uvádzajú menovité prúdy a napätia v pasoch rôznych elektrických spotrebičov a zariadení.
Pod priemer sínusový prúd rozumie jeho priemernej hodnote za polovicu obdobia:
Podobne:
Prvky elektrických obvodov sínusového prúdu
Hlavné prvky elektrických obvodov sínusového prúdu:
Zdroje elektrickej energie (a zdroje prúdu);
Odporové prvky (rezistory, reostaty, vykurovacie prvky atď.);
Kapacitné prvky (kondenzátory);
Indukčné prvky (induktory).
odporový prvok
Podľa Ohmovho zákona je napätie na odporovom prvku: u=i⋅R=R⋅Im sinωt=Um sinωt, kde Um =R⋅Im a prúd i=Im sinωt.
To znamená:
1. Prúd a napätie v odporovom prvku sú vo fáze (zmena fázy).
2. Ohmov zákon platí pre oboch hodnoty amplitúdy prúdu a napätia: Um =R⋅Im a pre efektívne hodnoty prúdu a napätia: U=R⋅I.
Okamžitý výkon p vyjadrujeme pomocou okamžitých hodnôt prúdu i a napätia u:
p=u i =Um Im sinωt sinωt =U I (1−cos2ω).
indukčný prvok
Klasickým príkladom indukčného prvku je induktor - drôt navinutý okolo izolačného rámu.
uL = ω⋅L⋅Im cosωt = Um sin(ωt+900),
kde Um = ω⋅L⋅Im = XL⋅Im.
Nazýva sa hodnota XL =ω⋅L indukčná reaktancia, merané v ohmoch a závisí od frekvencie ω.
Z týchto výrazov vyplýva dôležitý záver:
1.Prúd v indukčnom prvku zaostáva vo fáze s napätím naprieč(900).
2. Indukčný prvok poskytuje odpor voči sínusovému (striedavým) prúdu, ktorého modul X L \u003d ω ⋅ L je priamo úmerný frekvencii.
3. Ohmov zákon je splnený tak pre hodnoty amplitúdy prúdu a napätia: Um =XL⋅Im, ako aj pre efektívne hodnoty: U=XL⋅I.
Okamžitý výkon:
p = u⋅i = Um cosωt⋅Im sinωt = U⋅I sin2ωt.
Okamžitý výkon na indukčnom prvku má len premennú zložku U⋅I sin2ωt , meniacu sa s dvojnásobnou frekvenciou (2ω).
Sila sa pravidelne mení v znamienku: buď kladná alebo záporná. To znamená, že v niektorých štvrťperiódach, keď p>0, sa energia ukladá v indukčnom prvku (vo forme energie magnetického poľa) a v iných štvrťperiódach, keď p
V tejto časti máte k dispozícii Knihy o elektronike a elektrotechnike. Elektronika je veda, ktorá študuje interakciu elektrónov s elektromagnetickými poľami a vyvíja metódy na vytváranie elektronických zariadení, zariadení alebo prvkov používaných najmä na prenos, spracovanie a ukladanie informácií.
Elektronika je rýchlo sa rozvíjajúce odvetvie vedy a techniky. Študuje fyzikálne základy a praktické aplikácie rôznych elektronických zariadení. Fyzikálna elektronika zahŕňa: elektronické a iónové procesy v plynoch a vodičoch. Na rozhraní medzi vákuom a plynom, pevnými látkami a kvapalinami. Technická elektronika zahŕňa štúdium štruktúry elektronických zariadení a ich aplikácie. Oblasť venovaná aplikácii elektronických zariadení v priemysle sa nazýva Priemyselná elektronika.
Na stránke si môžete zadarmo stiahnuť veľké množstvo kníh o elektronike. V knihe "Circuit Engineering of Electronic Means" sa uvažuje o elementárnej báze elektronických zariadení. Sú uvedené základné princípy konštrukcie analógových, impulzných a digitálnych zariadení. Osobitná pozornosť sa venuje pamäťovým zariadeniam a konvertorom informácií. V samostatnej časti sa uvažuje o mikroprocesorových komplexoch a zariadeniach. Pre študentov vysokých škôl. Stiahnite si aj knihy autorov: Levinstein M.E., Simin G.S., Maksina E.L., Kuzmina O., Shchedrin A.I., Leontiev B.K., Shelestov I.P., Piz R., Rodin A., Bessonov VV, Stolovykh AM, Drigalkin VV, Mandl M. , Lebedev AI, Braga N., Hamakava J., Revich Yu.V., Abraitis BB., Altshuller GB, Elfimov NN, Shakulin VG, Bayda NP, Byers T., Balyan R.Kh., Obrusnik VP, Bamdas AM, Savinovsky Yu .A., Bas A.A., Bezborodov Yu.M., Bocharov L.N., Bukhman D.R., Krotchenkov A.G., Oblasov P.S., Bystrov Yu.A., Vasilevsky D.P., Vasiliev VA, Vdovin SS, Veresov SV, Shakhdygilil VV, Chistyakov N., Horowitz P., Hill U., Phelps R., Sidorov I.N., Skornyakov S.V., Grishin G.G., Moshkov A.A., Olshansky O.V., Ovechkin Yu.A., Vikulin I.M., Voishvillo G.V., Volodin. ., Galperin MP, Kuznetsov V.Ya., Maslenikov Yu.A., Gausi M., Laker K., Elyashkevich S., Gendin GS, Golovkov AV.
Venujte pozornosť knihe "Circuit Engineering and Design Tools for Digital Devices". Kniha poskytuje popis obvodov digitálnych zariadení. Hlavná pozornosť je venovaná školeniam vo vývoji softvérových a hardvérových systémov obsahujúcich procesor: zápis behaviorálnych a štrukturálnych VHDL a Verilog HDL modelov, ich testovanie a funkčné testovanie vykonávania programu. Popisuje moderné vývojárske nástroje. Príklady popisujú použitie tohto súboru nástrojov.
Stránka predstavuje knihy od najznámejších autorov: Lyubitsky V.B., Goldenberg L.M., Matyushkin B.D., Polyak M.N., Gorbaty V.I., Gorodilin V.M., Fedoseeva E.O., Trokhimenko Ya., Lyubich F., Rumyantsev MM, Rozanov Yu.K. .P., Kazarinov Yu.M., Katikov VM, Ramm GS, Panfilov ND, Oksner ES, Novachenko IV, Yurovsky AV, Nefedov AV, Gordeeva VI, Moshits G., Horn P., Migulin I., Chapovsky M., Markatun MG., Dmitriev V.A., Ilyin V.A., Lyarsky V.F., Muradyan O.B., Joseph K., Andreev V., Baranov V.V., Bekin N.V., Godonov A.Yu.., Golovin O., Aleksenko AG, Kolombet EA, Starodub Iceberg E., Shumilin MS, Golovin OV, Sevalnev VP, Shevtsov EA., Tsykin GS, Kharchenko VM, Khablowski I., Skulimovski V., Williams A., Tetelbaum IM, Schneider Yu.R., Soklof S., Gutnikov VS , Danilov L. .V., Matkhanov P.N., Filippov E.S., Deryabin V.I., Rybakov A.M., Rothammel K., Dyakov V.I., Palshkov V.V., Zhutyaev S., Zeldin I.V., Rusinov V.Yunov, Lomonosov V. KM, Katsnelson B., Larionov A., Igumnov D.V., Korolev G., Gromov I., Iofe V.K., Lizunkov M.V., Kollender B.G., Kuzinets L.M., Sokolov V.S., Kitaev V.E., Bokunyaev AA, Kolkanov MF, Kalantarov PL, Konovich L. Kalantarov, LA., Konon , Kovalgin Yu.A., Syritso A., Polyakov V., Korolev G.V., Kostikov V.G., Nikitin I.E., Krasnopolsky A.E., Sokolov V., Troitsky A., Krize S., Kubarkin L.V., Kuzin V., Kuzina O., Kupriyanovich L., Leontiev VF, Lukoshkin A., Kirensky I., Monakhov Yu., Petrov O., Dostal I., Sudakov Yu., Gromov N., Vyhodets AV, Gitlits M. VV, Nikonov AV, Odnolko VV, Gavrilenko I., Maltseva L., Marcinkyavichus A., Mirsky G.Ya., Volgov VA, Vambersky MV, Kazantsev VI., Shelukhin SA, Bunimovich S., Yaylenko L., Mukhitdinov M., Musaev E., Myachin Yu.A. ., Odnoralov N., Pavlenko Yu.F., Shpanyon PA, Parol NV., Bershtein AS, Paskalev J., Polikarpov A., Sergienko EF, Bobrov NV, Benkovsky Z., Lipinsky E., Bastanov VG, Polyakov VT, Abramovič M. .I., Pavlov B., Shcherbakova Yu.V., Adamenko M., Tyu nin N.A., Kulikov G.V.
Osobný účet poistenca
Automatický identifikačný systém Spoločné používanie AIS s elektronickým mapovým systémom
Wargame: Red Dragon sa nespúšťa?
Smutný escobar „Tvár súdneho systému Ukrajiny“
ROME Total War - ako odomknúť všetky frakcie?