Elektronik derslerinin seyri, "Elektronik", "Elektrik Mühendisliği ve Elektroniğin Temelleri" disiplinlerinin programlarına karşılık gelir. Elektronik ekipman"," Elektronik cihazların güç kaynağı. "Yazar, önerilen kursu birkaç yıl boyunca St. Petersburg Devlet İnce Mekanik ve Optik Enstitüsü'nde (Teknik Üniversite) vermiştir. Kurs 35 dersten oluşmaktadır ve çalışmak üzere tasarlanmıştır. disiplin bir veya iki dönem için.
Dersler, görsel yardımcılar olarak kullanılabilecek özenle seçilmiş illüstrasyonların yanı sıra en gelişmiş moderni karakterize eden referans tabloları içerir. elektronik elemanlar ve cihazlar.
Elektrovakum cihazları.
Termiyonik emisyon. Elektronik emisyon, bir vücut tarafından çevreleyen alana elektron emisyonu sürecidir. Elektronların vücuttan çıkışını sağlamak için ek enerji iletmeleri gerekir. Bu bağlamda, aşağıdaki elektron emisyonu türleri dikkate alınır: termiyonik, elektrostatik, fotoelektronik ve ikincil.
Termiyonik emisyonda, gövdeyi ısıtarak elektronlara ek enerji verilir. Elektrostatik emisyon, vücudun yüzeyindeki elektrik alanının yüksek yoğunluğu nedeniyle oluşur. Fotoelektron emisyonu ile vücudun yüzeyi aydınlanmaya maruz bırakılır. Maruz kalmanın bir sonucu olarak ikincil emisyon ortaya çıkar elektronik akış vücudun yüzeyine birincil emisyon. Bir cismin yüzeyi birincil elektronlarla bombardıman edildiğinde, ikincil elektronlar dışarı atılır, bu sürece ikincil emisyon denir.
İÇERİK
Önsöz
Bölüm 1. Elektronik teknolojisinin unsurları
Ders 1. Elektrovakum cihazları
Ders 2. Yarıiletken diyotlar
Ders 3. Özel tipler yarı iletken diyotlar
Ders 4. Bipolar transistörler
Ders 5. Tek kutuplu transistörler
Ders 6. Güç yarı iletken cihazlar
Ders 7. Transistörlerin çalışma modlarını sınırlama
Bölüm 2. Analog entegre devreler
Ders 8. İşlemsel yükselteçler
Ders 9. Analog Karşılaştırıcılar stresler
Ders 10. Analog gerilim çarpanları
Ders 11. Anahtarlar analog sinyaller
Bölüm 3. Dijital entegre devreler
Ders 12. Dijital mantık kapıları
Ders 13. Tetikleyiciler
Ders 14. Darbe sayaçları ve kayıtları
Ders 15. Kod dönüştürücüler, kodlayıcılar ve kod çözücüler
Ders 16. Çoklayıcılar ve çoğullayıcılar
Ders 17. Dijital depolama aygıtları
Bölüm 4. Doğrusal elektronik aletler
Ders 18. Elektronik yükselteçler
Ders 19. Elektronik yükselteçlerin duyarlılığının ve gürültüsünün sınırlandırılması
Ders 20. Aktif filtreler
Ders 21. Aktif direnç dönüştürücüler
Ders 22. Cihazları farklılaştırma ve entegre etme
Bölüm 5. Doğrusal olmayan elektronik cihazlar
Ders 23. Jeneratörler elektrik sinyalleri
Ders 24. Elektrik sinyallerinin modülatörleri
Ders 25. Elektrik sinyallerinin demodülatörleri
Bölüm 6. Analog-dijital işlevsel cihazlar
Ders 26. Analogdan dijitale dönüştürücüler
Ders 27. Dijitalden analoğa dönüştürücüler
Ders 28. Analog sinyallerin örneklenmesi ve saklanması için cihazlar
Bölüm 7. Elektronik cihazlar için güç kaynakları
Ders 29. İkincil güç kaynaklarının yapım ilkeleri
Ders 30. Güç kaynağı doğrultucuları
Ders 31. Voltaj stabilizatörleri
Ders 32. Güç kaynaklarını değiştirme
Ders 33. Entegre devreler yönetmek dürtü kaynakları güç kaynağı
Ders 34. Elektronik güç faktörü düzelticileri
Ders 35. bilgisayar modelleme elektronik aletler
Takviyeler
Ders 1d. Yarı iletken elektroniğin fiziksel temelleri
Ders 2d. Faz Kilitleme Cihazları
Sembol listesi
Kısaltmalar listesi
Önerilen literatür.
E-kitabı uygun bir formatta ücretsiz indirin, izleyin ve okuyun:
Elektronik kitabını indirin, Derslerin tamamı, Pryanishnikov V.A., 2004 - fileskachat.com, hızlı ve ücretsiz indirme.
djvu'yu indir
Bu kitabı aşağıdan satın alabilirsiniz. en iyi fiyat Rusya genelinde teslimat ile indirim ile.
Petersburg, Crown-Print, 1998, 399 s.
DJVu.
Tanım Okuyucuların dikkatine sunulan elektronik derslerinin seyri, "Elektronik", "Elektrik Mühendisliği ve Elektronik Temelleri", "Elektronik Mühendisliği", "Elektronik Cihazların Güç Kaynağı" gibi bir dizi disiplinin programlarına karşılık gelmektedir. Bu kitap, yazar tarafından prof. T.A. Glazenko ve Genel Bakanlık tarafından tavsiye edilen ve mesleki Eğitim Bir öğretim yardımcısı olarak Rusya Federasyonu.
Önceki kitaptan farklı olarak öğretici elektronik üzerine, yazarın birkaç yıl boyunca St. Petersburg Devlet İnce Mekanik ve Optik Enstitüsü (Teknik Üniversite) öğrencilerine okuduğu bir ders dersi şeklinde yazılmıştır. Malzemenin bu sunum biçiminin belirli avantajları vardır.
- her dersin hacmi ortalama olarak dört akademik saat için hesaplanır ve materyalin incelenmesi için ayrılan süre sınırlıysa azaltılabilir;
- ders sayısı, bir yarıyıl (17-18 hafta) veya iki yarıyıl (34-36 hafta) boyunca disiplin çalışması için hesaplanır;
-Kitapta pratikte çapraz referans olmadığı için her ders öncekilerden bağımsız olarak çalışılabilir;
Dersler tematik olarak "Elektronik bileşenler", "Elektronik cihazlar" ve "Elektronik cihazlar için güç kaynakları" gibi yedi bölüme ayrılmıştır.
Dersler, eğitimsel ve görsel yardımcılar olarak kullanılabilecek özenle seçilmiş resimler içerir. Birçok ders, en gelişmiş modern elektronik elemanların ve cihazların özelliklerini veren referans tabloları içerir.
Bir elektronik dersi okumak, okuyucuların temel matematik, bazı yüksek matematik bölümleri ve mantık cebiri, elektrik devreleri teorisinin temelleri ve katı hal fiziği bilgisine sahip olduğunu varsayar. Okuyucunun bu konuda herhangi bir sorunu varsa, yukarıda belirtilen öğretici de dahil olmak üzere, yazarın katılımıyla yazılmış özel literatürle ilgili ilgili bölümü incelemenizi tavsiye edebiliriz.
Dersler, yazarın kitabı yazarken kullandığı literatüre referanslar içermez, ancak bireysel bölümlerin veya konuların genişletilmiş bir çalışması için, kitabın sonunda yazar tarafından önerilen literatürün bir listesi sağlanır.
İkinci olarak, bu alandaki en son başarılar hakkında (referans dahil) materyalden yoksundurlar. güç elektroniği ve mikro devre.
Bu kitabı yazarken, yazar, hacmi ders sayısıyla sınırlayarak ve güç yarı iletken cihazları ve bunların sınırlayıcı çalışma modları, modern analog mikro devreler ve kitap derslerine dahil ederek bu eksiklikleri gidermeye çalıştı. dijital elektronik analog çoğaltıcılar, güç kaynaklarını değiştirmek için kontrol mikro devreleri ve güç faktörü düzelticileri, dijital depolama cihazları vb.
Kitap, "Elektronik" ve "Elektrik Mühendisliği ve Elektronik Temelleri" disiplinlerinin yanı sıra "İkincil Güç Kaynakları", "Dijital ve Darbe Cihazları" ile ilgili disiplinleri okuyan orta ve yüksek öğretim kurumlarının öğrencileri için faydalı olabilir. Buna ek olarak, kitap, çeşitli amaçlar için elektronik cihazların seçimi veya geliştirilmesi ile uğraşan bilgisayar teknolojisi, radyo elektroniği ve otomasyon alanındaki uzmanlar tarafından kullanılabilir.
(Belge)
n1.doc
Kısa ders anlatımı
elektrik mühendisliğinde (yazışma departmanı)
Tanıtım
Temel tanımlar
1.1. Temel açıklamalar ve terimler
1.2. Eşdeğer devrenin pasif elemanları
1.3. Eşdeğer devrenin aktif elemanları
1.4. Şemalarla ilgili temel tanımlar
1.5. Elektrik devrelerinin çalışma modları
1.6. Elektrik devrelerinin temel yasaları
Eşdeğer şema dönüşümleri. Elektrik devre elemanlarının paralel bağlanması
2.1. Elektrik devre elemanlarının seri bağlanması
2.2. Elektrik devre elemanlarının paralel bağlanması
3.1. Elektrik devrelerinin hesaplanması doğru akım
tek kaynaklı pıhtılaşma yöntemi
4.1. Kirchhoff yasalarının doğrudan uygulama yöntemi
4.2. Döngü akımı yöntemi
4.3. Düğüm Potansiyeli Yöntemi
Doğrusal olmayan DC elektrik devreleri
5.1. Temel tanımlar
5.2. grafiksel yöntem hesaplama doğrusal olmayan devreler doğru akım
Tek fazlı alternatif akım elektrik devreleri
6.1. Temel tanımlar
6.2. Zamanın sinüzoidal fonksiyonlarının vektör biçiminde gösterimi
6.3. Zamanın sinüzoidal fonksiyonlarının karmaşık formda gösterimi
6.4. Sinüzoidal akım devresinde direnç
6.5. Sinüzoidal akım devresinde endüktif bobin
6.6. Sinüzoidal akım devresindeki kapasite
6.7. Seri bağlı gerçek endüktif
sinüsoidal bir akım devresinde bobin ve kapasitör
6.8. Paralel bağlı endüktans, kapasitans ve
sinüsoidal akım devresinde aktif direnç
6.9. Paralelden oluşan bir devrede rezonans modu
gerçek endüktif bobin ve kapasitör dahil
6.10. Sinüzoidal akım devresi gücü
Üç fazlı devreler
7.1. Temel tanımlar
7.2. Yıldız bağlantısı. Şema, tanımlar.
7.3. Delta bağlantısı. Şema, tanımlar
7.5. Üç fazlı devrelerde güç
manyetik devreler
9.1. Temel tanımlar
9.2. Ferromanyetik malzemelerin özellikleri
9.3. Manyetik devrelerin hesaplanması
Transformatörler
10.1. Trafo tasarımı
10.2. Transformatörün boş modda çalışması
10.3. Transformatörün yük altında çalışması
DC elektrikli makineler
11.1. DC elektrikli makine cihazı
11.2. DC makinesinin prensibi
11.3. DC Elektrikli Makine Çalışması
jeneratör modunda
11.4. Bağımsız olarak uyarılmış jeneratörler.
Jeneratör özellikleri
11.5. Kendinden heyecanlı jeneratörler.
Paralel bir uyarma üretecinin kendi kendini uyarma ilkesi
11.6. DC Elektrikli Makine Çalışması
motor modunda. Temel Denklemler
11.7. Elektrik motorlarının mekanik özellikleri
doğru akım
AC elektrikli makineler
12.1. dönen manyetik alan
12.2. Asenkron motorlar. Tasarım, çalışma prensibi
12.3. Asenkron motor torku
12.4. hız kontrolü asenkron motorlar.
Endüksiyon motorunu tersine çevirmek
12.5. Tek fazlı asenkron motorlar
12.6. senkron motorlar.
Tasarım, çalışma prensibi
Tanıtım
Elektrik mühendisliği, enerji dönüşümü, malzeme işleme, bilgi iletimi vb. için elektrik ve manyetik olayların kullanımı ile ilgili bir bilim ve teknoloji dalıdır.Elektrik mühendisliği, insan pratiğinde elektriğin elde edilmesi, dönüştürülmesi ve kullanılması konularını kapsar. Elektrik önemli miktarlarda elde edilebilir, uzak mesafelere iletilebilir ve kolayca diğer enerji türlerine dönüştürülebilir.
Kısa bir derste, elektrik devrelerinin temel tanımları ve topolojik parametreleri verilir, doğru ve alternatif akımın doğrusal ve doğrusal olmayan devrelerini hesaplama yöntemleri, manyetik devrelerin analizi ve hesaplanması sunulur.
Transformatörlerin tasarımı, çalışma prensibi ve özellikleri ve elektrikli arabalar doğru ve alternatif akımın yanı sıra bilgi elektrik makineleri.
1. Temel tanımlar
1.1. Temel açıklamalar ve terimler
Elektrik mühendisliği, elektrik ve manyetik olayları ve pratik kullanımlarını inceleyen bir bilim ve teknoloji dalıdır.Bir elektrik devresi, elektrik akımı üretmek, iletmek, dönüştürmek ve kullanmak için tasarlanmış bir cihazlar topluluğudur.
Tüm elektrikli cihazlar amaçlarına, çalışma prensiplerine ve tasarımlarına göre üç gruba ayrılabilir:
Enerji kaynakları, yani elektrik akımı üreten cihazlar (jeneratörler, termokupllar, fotoseller, kimyasal elementler).
Alıcılar veya yük, yani. elektrik akımı tüketen cihazlar (elektrik motorları, ampuller, elektrik mekanizmaları vb.).
İletkenler ve çeşitli anahtarlama ekipmanları (anahtarlar, röleler, kontaktörler vb.).
Büyüklüğü ve yönü sabit kalmayan elektrik akımına elektrik akımı denir. değişken akım. Alternatif akımın dikkate alınan andaki değerine anlık denir ve belirtilir. küçük harf ben.
Elektrik devresinin çalışması için enerji kaynaklarının varlığı gereklidir.
Aktif ve pasif devreleri, kesitleri ve devre elemanlarını ayırt eder. Aktif, enerji kaynakları içeren elektrik devrelerine, pasif - enerji kaynakları içermeyen elektrik devrelerine denir.
Herhangi bir devre parametresi akımın veya voltajın büyüklüğüne veya yönüne bağlı değilse, bir elektrik devresine doğrusal denir.
Bir elektrik devresi, en az bir doğrusal olmayan eleman içeriyorsa, doğrusal değildir. Doğrusal olmayan elemanların parametreleri, akımın veya voltajın büyüklüğüne veya yönüne bağlıdır.
Elektrik şeması grafik görüntü cihazların efsanesini içeren ve bu cihazların bağlantısını gösteren elektrik devresi. İncirde. 1.1, bir enerji kaynağı, 1 ve 2 ampulleri ve bir elektrik motorundan 3 oluşan bir devrenin elektrik şemasını göstermektedir.
Analizi kolaylaştırmak için elektrik devresi eşdeğer bir devre ile değiştirilir.
Eşdeğer devre
parametreleri değiştirilen elemanların parametreleri olan ideal elemanları kullanan bir elektrik devresinin grafik gösterimidir.
Şekil 1.2 eşdeğer devreyi göstermektedir.
ÖZERK KAR gütmeyen KURULUŞ
YÜKSEK PROFESYONEL EĞİTİM
RUSYA FEDERASYONU MERKEZ BİRLİĞİ
"RUSYA İŞBİRLİĞİ ÜNİVERSİTESİ"
KAZAN KOOPERATİF ENSTİTÜSÜ (ŞUBE)
ELEKTRİK VE ELEKTRONİK
DERS NOTLARI
hazırlık yönünde okuyan öğrenciler için
222000.62 Yenilik,
260800.62 Ürün teknolojisi ve toplu yemek organizasyonu
Kazan 2013
Kirsanov V.A. Elektrik mühendisliği ve elektronik: Ders notları - Kazan: Rus İşbirliği Üniversitesi Kazan Kooperatif Enstitüsü (şubesi), 2013. - 9 s.
Eğitim yönünde kayıtlı öğrenciler için ders notları 222000.62 Innovatika, 260800.62 Ürün teknolojisi ve toplu yemek organizasyonu, 15 Şubat 2013 tarihli Rus İşbirliği Üniversitesi Akademik Konseyi tarafından onaylanan müfredata uygun olarak geliştirilmiştir, Protokol No. 3 ve 11 Eylül 2013 tarihli çalışma programı d, protokol No.
© Kazan Kooperatif Enstitüsü (şube), Rusya İşbirliği Üniversitesi, 2013
© Kirsanov V.A., 2013
Ders 1. Genel konseptler ve elektrik devrelerinin tanımları
elektrik ve elektronik - birbiriyle ilişkili iki bilim ve teknoloji dalının bilgilerini birleştiren bir disiplin: elektrik mühendisliği ve elektronik. İki disiplinin kombinasyonu, ilişkilerinin daha derin bir şekilde anlaşılmasına ve elektromanyetik olayların fiziksel temellerinin ve elektrik mühendisliğinde incelenen elektrik devrelerini hesaplama yöntemlerinin hem doğrusal hem de doğrusal olmayan elektronik devrelerin analizi ve sentezinde daha yetkin kullanımına izin verir. cihazlar ve bileşenler kullanılır.
Elektrik Mühendisliği - elde etme ile ilgili bilim ve teknoloji dalı,
Elektromanyetik olayların çeşitli endüstrilerde ve günlük yaşamda uygulanmasını kapsayan, insan pratik faaliyetlerinde elektrik enerjisinin dönüşümü ve kullanımı.
Elektronik - yaratma ve açıklama ile ilişkili bir bilim ve teknoloji dalı fiziksel prensipler yeni elektronik cihazların ve cihazların veya bunlara dayalı elektronik devrelerin çalışması.
Disiplinin amacı:
Doğrusal elektrik ve manyetik devreleri hesaplamanın temel yasaları ve yöntemlerinin incelenmesi;
Doğrusal ve doğrusal olmayan elektrik devrelerinin analiz ve sentez yöntemlerinin incelenmesi;
Transformatörlerin, doğru ve alternatif akımlı elektrik makinelerinin çalışma prensiplerini incelemek;
Ağ güç kaynağı organizasyonunun incelenmesi;
Elektrik sinyallerini ölçme ve gözlemleme yöntemlerinin incelenmesi;
Ana yarı iletken cihazların ve bunlara dayalı olarak oluşturulan temel elektronik devrelerin çalışma prensiplerinin incelenmesi;
Element tabanının incelenmesi modern bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlar;
İşlemsel yükselteçler de dahil olmak üzere elektrik sinyallerinin doğrusal yükselticilerini düzenleme ilkelerini incelemek ve olası uygulama alanlarını incelemek;
Modern elektronik cihazlar için güç kaynakları oluşturma ilkelerinin incelenmesi.
Genel bilgi
Elektrik devresi aralarından geçmek üzere tasarlanmış birbirine bağlı elemanlar, bileşenler veya cihazlar topluluğudur. elektrik akımı, elektromotor kuvvet (emk), elektrik akımı ve elektrik voltajı kavramları kullanılarak tanımlanabilen işlemler.
Elektrik akımı (i veya I) - elektrik yükü taşıyıcılarının (genellikle elektronlar olan) yönlü hareketi. Üç tip akım vardır: iletim akımı, yer değiştirme akımı, transfer akımı. İletim akımına, iletken içindeki bir elektrik alanının etkisi altında serbest yük taşıyıcılarının (örneğin elektronlar) yönlendirilmiş sıralı hareketi neden olur. Yer değiştirme akımı veya polarizasyon akımı bir dielektrikte gözlenir ve bağlı, zıt yüklerden oluşan bir elektrik alanının etkisi altında birbirine göre yer değiştirmeden kaynaklanır. Sabit bir harici elektrik alanının etkisi altında kısa süreli bir yer değiştirme akımı gözlenir. Ancak alternatif bir alanla, yer değiştirme akımının hesaba katılması gerekir. Transfer akımı veya konveksiyon akımı, elektrik yüklerinin transferinden kaynaklanmaktadır. boş alan Bir elektrik alanının etkisi altındaki yüklü parçacıklar veya cisimler.
Elektrik akımının nicel özelliği, akım gücüdür - iletkenin kesitinden birim zaman başına akan elektrik miktarı q:
ben= q / t.
İletkende yüklerin düzensiz hareket etmesi durumunda, değişen akım gücü aşağıdaki formülle bulunabilir:
ben = dq / dt.
SI sistemindeki elektrik miktarı coulomb (C) cinsinden, akım ise amper (A) cinsinden ölçülür.
Amper, vakumda birbirinden 1 m uzaklıkta bulunan sonsuz uzunlukta ve ihmal edilebilir dairesel kesitli iki paralel doğrusal iletkenden geçen sabit bir akımın kuvvetidir ve 1 N /'ye eşit bir kuvvete neden olur. m bu iletkenler arasında.
Pandantif, 1 A sabit akımda 1 s içinde bir iletkenin kesitinden akan elektrik miktarı olarak tanımlanır.
Elektriğin yüzeydeki belirli bir noktada hareketini karakterize etmek için, formülle belirlenen akım yoğunluğu δ kullanılır:
δ = I / S,
burada S, iletkenin kesit alanıdır.
elektrik gerilimi (sen veya sen) - seçilen noktalar arasındaki elektrik potansiyellerindeki fark veya elektrik alanının tek bir pozitif yükü bir noktadan diğerine aktarmak için yapacağı iş miktarı.
Elektrik potansiyeli, uzayda belirli bir noktadan bir birim pozitif yükün potansiyeli sıfır olarak alınan sonsuz uzak bir noktaya transferinde alanın çalışmasına sayısal olarak eşittir. Bir elektrik devresinde noktalardan birinin potansiyeli sıfır olarak alındığından, potansiyeller değil, genellikle elektrik voltajları ilgilenir.
1B = 1J / 1Kolye
EMF kaynağı - elektrik devresinde, değeri makul sınırlar içinde seçilen yüke çok az bağlı olan bir voltaj kaynağı; harici bir voltaj oluşturmak için harici, elektriksel olmayan kuvvetleri kullanan bir elektrik enerjisi kaynağı. Örnek: kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir galvanik hücre ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir jeneratör.
Elektrik şeması - bir elektrik devresinin geleneksel grafik sembollerini kullanarak bir düzlem üzerinde bir elektrik devresini tasvir etme yöntemi ̆ bir elektrik devresinin bileşenleri veya elemanları. Bir devre genellikle bir elektrik devresinin fiziksel uygulaması olarak anlaşılır.
bileşen, eleman - minimal, işlevsel ve yapıcı olarak eksiksiz bileşen devreler veya devreler. Bileşenler arasında güç kaynakları, motorlar, dirençler, kapasitörler, indüktörler bulunur.
Elektrik devrelerini analiz ederken, kural olarak, akımların, voltajların ve güçlerin değeri tahmin edilir. Bu durumda, çeşitli yüklerin özel cihazlarını dikkate almaya gerek yoktur. Sadece dirençlerini bilmek önemlidir - R, endüktans - L veya kapasitans - C. Bu tür devre elemanlarına denir elektrik enerjisi alıcıları.
Elektrik enerjisi alıcısından geçen akımın bu alıcıdaki gerilime bağımlılığına genellikle denir. akım-voltaj karakteristiği (VAC).
Akım-voltaj özellikleri düz çizgiler olan elektrik enerjisi alıcılarına denir. doğrusal.
Sadece lineer elemanlar içeren elektrik devrelerine denir. lineer elektrik devreleri.
En az bir doğrusal olmayan eleman içeren elektrik devrelerine denir. doğrusal olmayan elektrik devreleri.
sinyal - bilgi taşıyan veya ilgi çekici olan fiziksel bir süreç.
Elektrik sinyali - elektrik voltajı veya akımı şeklinde bir sinyal. Ayırmak analog ve dijital (ayrık) sinyaller.
analog sinyal belirtilen izin verilen aralıkta herhangi bir isteğe bağlı voltaj veya akım değerini alabilir en az değer maksimuma.
sensör - ilgilenilen fiziksel bir sürecin dönüştürücüsü ve bir elektrik sinyaline bilgi taşıyan. Bir sensör örneği, çıkışta sıcaklıkla orantılı bir voltaj üreten bir termokupldur (birbirine benzemeyen iki malzemeden oluşan bir alaşım). Örnek: Salon Sensörü harici manyetik alanın manyetik indüksiyonunun büyüklüğünü emf'ye, yani bir analog sinyale dönüştürmek; termistör ortam sıcaklığını dirence dönüştürmek; gerginlik ölçümü dönüştürme mekanik basınç direnişe geçer.
Dijital sinyal - açıkça ayırt edilebilen voltaj seviyeleri şeklinde dijital bilgilerin sunumu. Yalnızca iki değerin mümkün olduğu ikili bilgileri temsil etmek için: 0 veya 1, açıkça ayırt edilebilen iki voltaj seviyesinin kullanılması yeterlidir. İkili bir sinyali temsil etmenin birkaç yolu vardır: potansiyel, dürtü ve dürtü potansiyeli.
NS potansiyel temsil yolu, mantıksal durumlar 0 ve 1 iki ile temsil edilir farklı seviyeler Voltaj. Örneğin, transistör-transistör mantığı (TTL) elemanları için:
Mantıksal birim, U 1 ≥ 2.4V voltajıyla temsil edilir;
Mantık sıfırı, U 0 ≤ 0.4V gerilimi ile temsil edilir.
NS dürtü ikili bilginin mantıksal bir birime temsili, çıkışta bir darbe elemanının veya bir dizi darbenin varlığına ve sıfırda darbelerin yokluğuna karşılık gelir.
Nabız - ile karakterize edilen elektrik sinyali hızlı değişim voltaj veya akım seviyesi ve genellikle iki olası voltaj veya akım sınırından birini oluşturma eğiliminde.
NS dürtü potansiyeli Yukarıda önerilen her iki yöntem de bilgilerin sunumunda aynı anda kullanılmaktadır.
mantıksal öğe - herhangi bir mantıksal işlevi yerine getiren bir bilgisayarın işlevsel ve yapıcı olarak tamamlanmış en küçük parçası. Ana mantıksal işlevler arasında genellikle ayırt edilir ayrılma, bağlaç ve olumsuzlama.
ayrılma- en az bir girdi değişkeni bire eşit olduğunda bire eşit olan ikili değişkenlerin (X1, X2, ..) böyle bir işlevi (y). İki değişkenli fonksiyon aşağıdaki gibi yazılır:
y = X1vX2.
ayrılma bir ayırıcı veya NOR türünde bir öğe kullanılarak uygulanır; burada N, ayırıcının giriş sayısıdır. İki girişle, sembolü şekilde önerilen 2OR elemanı ile ilgileniyoruz:
Bağlaç- tüm girdi değişkenleri bire eşit olduğunda bire eşit olan ikili değişkenlerin (X1, X2, ..) böyle bir işlevi (y). İki değişkenli fonksiyon aşağıdaki gibi yazılır:
y = X1 & X2 veya y = X1 * X2.
Bağlaç bir bağlaç veya NI türünden bir öğe kullanılarak uygulanır; burada N, bağlaç için giriş sayısıdır. İki girişle, sembolü şekilde önerilen 2I elemanı ile ilgileniyoruz:
olumsuzlama- X ikili değişkeninin böyle bir fonksiyonu (y), giriş değişkeni sıfıra eşitse bire eşittir ve bunun tersi de geçerlidir.
olumsuzlama sembolü şekilde önerilen bir invertör veya bir NOT elemanı kullanılarak gerçekleştirilir:
Açıklamadaki negatif sembol, sinyal hattındaki bir dairedir.
manyetik devre ferromanyetik gövdeler içeren ve bir manyetomotor kuvvet varlığında bir manyetik akının oluştuğu ve boyunca manyetik indüksiyon hatlarının kapalı olduğu kapalı bir devre oluşturan bir dizi cihaz olarak adlandırılır.
Manyetomotor kuvvet (mds) - manyetik alan kaynaklarının (elektrik akımları) manyetik akı oluşturma yeteneğinin özelliği.
Ders 2. Doğru akımın elektrik devreleri
Doğru akım devrelerinin temel yasaları
Elektrik devreleri teorisinin ana topolojik kavramları şunlardır: dal, düğüm, devre, iki uç, dört uç, devre şeması grafiği, devre grafiği ağacı. Bunlardan bazılarına bir göz atalım.
Dal aynı akıma sahip bir elektrik devresinin bir bölümü olarak adlandırılır. Bir veya daha fazla sıralı olarak dahil edilen öğeden oluşabilir.
Düğüm iki elementin birleşimi denir. Üç veya daha fazla dalın birleşimine karmaşık düğüm denir. Şemada karmaşık bir düğüm bir nokta ile belirtilmiştir. Eşit potansiyele sahip karmaşık düğümler, bir potansiyel düğümde birleştirilir.
anahat bir elektrik devresinin çeşitli dallarından ve düğümlerinden geçen kapalı bir yola denir.
Bağımsız bir kontur, bitişik konturlara ait olmayan en az bir dal içeren bir konturdur.
bipolar iki özel terminali olan bir elektrik devresinin bir parçası olarak adlandırılır - kutuplar. İki bağlantı noktalı bir ağ, "A" veya "P" dizinlerine sahip bir dikdörtgen ile belirlenir. Dizin "A", EDC kaynaklarını içeren aktif bir iki terminalli ağı belirtmek için kullanılır. "P" endeksi, pasif bir iki terminalli ağı belirtmek için kullanılır.
Elektrik devrelerinin hesaplanması ve analizi, Kirchhoff'un birinci ve ikinci yasaları olan Ohm yasası kullanılarak gerçekleştirilir. Bu yasalara dayanarak, tüm elektrik devresinin akım, voltaj, EMF değerleri ve bireysel bölümleri ile bu devreyi oluşturan elemanların parametreleri arasında bir ilişki kurulur.
Bir zincirin bir bölümü için Ohm yasası
Elektrik devresinin ab bölümünün (Şekil 1) akımı I, gerilimi UR ve direnci R arasındaki ilişki, Ohm yasası ile ifade edilir.
Bu durumda, UR = RI, direnç R üzerindeki voltaj veya voltaj düşüşü olarak adlandırılır ve I, direnç R'deki akım olarak adlandırılır.
Elektrik devrelerini hesaplarken, bazen R direncini değil, değerini kullanmak daha uygundur. ters direnç, yani elektiriksel iletkenlik:
Bu durumda, devrenin bir bölümü için Ohm yasası şu şekilde yazılacaktır:
Tam bir devre için Ohm yasası
Bu yasa, dahili direnci r 0 olan bir güç kaynağının EMF E'si (Şekil 1), elektrik devresinin akımı I ve tüm devrenin toplam eşdeğer direnci R E = r 0 + R arasındaki ilişkiyi belirler:
ben = E / R e = E / (r 0 + R)
Kural olarak, karmaşık bir elektrik devresi, güç kaynaklarının bağlanabileceği ve çalışma modunun yalnızca Ohm yasası ile tanımlanamayacağı birkaç dal içerir. Bu durumda, kullanın Kirchhoff yasaları enerjinin korunumu yasasının bir sonucudur.
Kirchhoff'un birinci yasası
Herhangi bir düğümde yakınsayan akımların cebirsel toplamı sıfıra eşittir.
Birinci Kirchhoff yasasına göre denklemler yazarken, düğüme yönlendirilen akımlar artı işareti ile ve düğümden yönlendirilen akımlar - eksi işareti ile alınır.
I1-I2 + I3-I4 + I5 = 0
Buna göre oluşturulabilecek denklem sayısı ilk yasa, zincir düğümlerinin sayısına eşittir ve yalnızca (U - 1) denklemler bağımsızdır ayrı. Sahip olmak- devre düğümlerinin sayısı.
Kirchhoff'un ikinci yasası
Cebirsel voltaj düşüşlerinin toplamı seçilen siteler Karmaşık dallı bir devrede keyfi olarak seçilen bir kapalı devrenin değeri, bu devredeki EMF'nin cebirsel toplamına eşittir.
İkinci Kirchhoff yasasına göre denklemler yazarken, gereklidir:
1) EMF'nin, akımların ve voltajların koşullu pozitif yönlerini ayarlayın;
2) denklemin yazıldığı konturu atlama yönünü seçin;
3) denklemi yazın ve denklemde yer alan terimler, koşullu pozitif yönleri konturu atlayan yolla çakışırsa artı işaretiyle ve zıtsa eksi işaretiyle alınır.
E1 – E2 + E3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 - I4R4
İkinci Kirchhoff yasasına göre bağımsız denklemlerin sayısı şuna eşittir:
Doğrusal DC elektrik devrelerinin analizi için yöntemler
Gerçek elektrikli cihazlar ve sistemler karmaşık devrelere sahiptir. Uzmanlar, parametrelerini hesaplama görevi ile karşı karşıyadır. Elektrik mühendisliği teorisindeki parametrelerin hesaplanması işlemine genellikle "devre analizi" denir. Herhangi bir karmaşıklıktaki elektrik devreleri, Ohm ve Kirchhoff yasalarına uyar. Ancak, yalnızca bu yasaları uygulamak çoğu zaman gereksiz yere zor kararlara yol açar. Bu nedenle, elektrik devrelerinin topolojisine uyarlanmış ve parametrelerinin hesaplanması sürecini basitleştiren bir dizi analiz yöntemi geliştirilmiştir.
Kirchhoff yasalarını kullanarak elektrik devrelerinin analizi
Elektrik devrelerini analiz ederken, dallarındaki akımların değeri, elemanlar arasındaki voltaj düşüşü veya EMF'nin verilen değerine göre güç tüketimi ve ayrıca direnç, iletkenlik veya diğer parametrelerin değerlerine göre değerler. verilen akım veya gerilim değerleri belirlenir.
Kirchhoff yasalarını kullanarak elektrik devrelerinin analizinin özü, bağımsız bir lineer denklem sistemi oluşturmaktır.
Kirchhoff'un birinci yasasına göre bir (Y - 1) denklemi, ikinci yasaya göre B - (Y-1) denklemleri hazırlanır.
Eşdeğer dönüşümler yöntemiyle elektrik devrelerinin analizi
Elektrik devresine yalnızca bir EMF kaynağı dahil edildiğinde, akımı pasif elektrik enerjisi alıcılarının toplam direnci ile belirlenir. Bu dirence eşdeğer denir - Req. Açıkçası, eğer Req biliniyorsa, devre iki seri bağlı eleman şeklinde temsil edilebilir - bir EDS kaynağı. ve Req ve kaynak akımının belirlenmesi Ohm yasasının uygulanmasına indirgenir. Rasgele topolojiye sahip bir elektrik devresinden Reqv'ye sahip bir devreye geçiş sürecine eşdeğer dönüşüm denir. Bu dönüşüm, ele alınan analiz yönteminin temelini oluşturur.
Bir elektrik devresini dönüştürme yöntemleri, pasif elemanları bağlama yöntemleri ile belirlenir. Bağlantı yöntemleri vardır: sıralı, paralel, karışık, üçgen ve yıldız. Yukarıdaki yöntemlerin her biri için eşdeğer dönüşümlerin özünü ele alalım.
Elemanların seri bağlantılı elektrik devresi
Seri bağlantı, devreye dahil olan tüm elemanlarda aynı akımın meydana geldiği devre elemanlarının bağlantısı olarak adlandırılır (Şekil 2.).
Kirchhoff'un ikinci yasasına göre toplam stres Tüm devrenin U, ayrı bölümlerdeki gerilimlerin toplamına eşittir:
U = U 1 + U 2 + U 3 veya IR eşdeğeri = IR 1 + IR 2 + IR 3,
nereden takip ediyor
R eq = R1 + R2 + R3.
Böylece, için seri bağlantı zincir elemanları toplamı eşdeğer direnç devre, ayrı bölümlerin dirençlerinin aritmetik toplamına eşittir. Sonuç olarak, herhangi bir sayıda seri bağlı dirence sahip bir devre, bir eşdeğer direnç R eq ile basit bir devre ile değiştirilebilir (Şekil 3.). Bundan sonra, devrenin hesaplanması, Ohm yasasına göre tüm devrenin akımını belirlemeye indirgenir.
ve yukarıdaki formüller, elektrik devresinin ilgili bölümlerinde U 1, U 2, U 3 voltaj düşüşünü hesaplar (Şekil 2.).
Elemanların sıralı anahtarlanmasının dezavantajı, en az bir eleman arızalanırsa, devrenin diğer tüm elemanlarının çalışmayı durdurmasıdır.
Elemanların paralel bağlantılı elektrik devresi
Paralel bağlantı, devreye dahil olan tüm elektrik enerjisi tüketicilerinin aynı voltaj altında olduğu bir bağlantı olarak adlandırılır (Şekil 4.).
Bu durumda, a ve b devresinin iki düğümüne bağlanırlar ve birinci Kirchhoff yasası temelinde, tüm devrenin toplam akımı I'nin, akımların cebirsel toplamına eşit olduğu yazılabilir. bireysel dallar:
I = I 1 + I 2 + I 3, yani.
bunu nereden takip ediyor
Bu orandan, devrenin eşdeğer iletkenliğinin, bireysel dalların iletkenliklerinin aritmetik toplamına eşit olduğu sonucu çıkar:
g eq = g 1 + g 2 + g 3.
Paralel bağlı tüketicilerin sayısı arttıkça devre g eq'nin iletkenliği artar ve bunun tersi de toplam direnç R eq azalır.
Paralel bağlı dirençlere sahip bir elektrik devresindeki voltajlar (Şekil 4)
U = IR eşdeğeri = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3.
Bu nedenle şu şekildedir:
onlar. devredeki akım, paralel dallar arasında dirençleriyle ters orantılı olarak dağıtılır.
Paralel bağlı devreye göre, aynı voltaj için tasarlanmış herhangi bir gücün tüketicileri nominal modda çalışır. Ayrıca, bir veya birkaç tüketicinin dahil edilmesi veya kapatılması, diğerlerinin çalışmalarını etkilemez. Bu nedenle, bu şema, tüketicileri kaynağa bağlamak için ana şemadır. elektrik enerjisi.
Elemanların karışık bağlantılı elektrik devresi
Karışık, devrede paralel ve seri bağlı direnç gruplarının bulunduğu bir bağlantıdır.
Şekilde gösterilen devre için 5, eşdeğer direncin hesaplanması devrenin sonunda başlar. Hesapları basitleştirmek için bu devredeki tüm dirençlerin aynı olduğunu varsayalım: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R 5 = R. Dirençler R 4 ve R 5 paralel olarak bağlanır, ardından devre cd bölümünün direnci şuna eşittir:
Bu durumda orijinal devre (Şekil 5) aşağıdaki gibi gösterilebilir (Şekil 6):
Diyagramda (Şekil 6), R 3 ve R cd direnci seri olarak bağlanır ve ardından devre bölümünün reklam direnci şuna eşittir:
Daha sonra diyagram (Şekil 6) kısaltılmış bir versiyonda gösterilebilir (Şekil 7):
Diyagramda (Şekil 7), R 2 ve R ad direnci paralel olarak bağlanır, daha sonra devre bölümünün direnci ab olur.
Devre (Şekil 7) R1 ve Rab dirençlerinin seri olarak bağlandığı basitleştirilmiş bir versiyonda (Şekil 8) sunulabilir.
O zaman orijinal devrenin eşdeğer direnci (Şekil 5) şuna eşit olacaktır:
|
Pirinç. Pirinç. sekiz |
Pirinç. Pirinç. dokuz |
Dönüşümler sonucunda orijinal devre(Şek. 5), bir direnç R eq. Devrenin tüm elemanları için akım ve gerilim hesabı Ohm ve Kirchhoff kanunlarına göre yapılabilir.
Eşdeğer dönüşümler yönteminin özü:
1. Elemanları seri ve paralel bağlı olan elektrik devresinin bölümleri bir eşdeğer elemanla değiştirilir. Art arda gerçekleştirilen dönüşümler ile devre basit bir forma indirgenir.
2. Ohm yasasını uygulamak, basitleştirilmiş bir devrenin akımıdır. Değeri, EMF kaynağına en yakın dalın akımını belirler. (birinci dalın akımı). Bu, kalan dalların akımlarını hesaplamayı kolaylaştırır.
Anlık değer;
Genlik değeri;
Başlangıç aşaması;
Etkin değer;
Anlamına gelmek;
Efektif veya genlik değerlerinin kompleksi, vb.
Anlık değer
anlık değer a şöyle yazılır:
а = Аm sin (ωt + ψ),
nerede Аm genliktir ( maksimum değer) değerler;
t mevcut zaman değeridir, s;
ψ başlangıç aşamasıdır.
Akım i, voltaj u veya EMF'nin anlık değerlerini şu şekilde yazıyoruz:
i = Günahım (ωt + ψi),
u = Um sin (ωt + ψu),
e = Em sin (ωt + ψe).
sinüs bağımsız değişkeni (ωt + ψ) çağrılır faz... ψ açısı, t = 0 zamanının ilk anında faza eşittir ve bu nedenle başlangıç aşaması.
Açısal frekans ω, aşağıdaki formüllerle T periyodu ve f = 1 / T frekansı ile ilgilidir:
.Sinüzoidal akımların rms değeri genellikle rms veya rms değerleri olarak adlandırılır.
Akım ve gerilimlerin etkin değerleri çoğu elektriksel ölçüm cihazı (ampermetre, voltmetre) tarafından gösterilir.
Efektif değerler, çeşitli elektrikli cihaz ve cihazların sertifikalarındaki anma akımlarını ve voltajlarını gösterir.
Altında ortalama sinüzoidal akım, yarım dönem boyunca ortalama değeri olarak anlaşılır:
Benzer şekilde:
Sinüzoidal akımın elektrik devrelerinin elemanları
Sinüzoidal akımın elektrik devrelerinin ana elemanları:
Elektrik enerjisi kaynakları (ve güç kaynakları);
Direnç elemanları (dirençler, reostatlar, ısıtma elemanları vb.);
Kapasitif elemanlar (kapasitörler);
Endüktif elemanlar (indüktörler).
dirençli eleman
Ohm yasasına göre, voltaj dirençli eleman: u = i⋅R = R⋅Im sinωt = Um sinωt, burada Um = R⋅Im ve mevcut i = Im sinωt.
Bu şu anlama gelir:
1. Direnç elemanındaki akım ve gerilim aynı fazdadır (faz değişimi).
2. Ohm yasası her ikisi için de yerine getirilir akım ve voltajın genlik değerleri: Um = R⋅Im ve etkin akım ve gerilim değerleri için: U = R⋅I.
Anlık güç p'yi, i akımı ve u geriliminin anlık değerleri cinsinden ifade edelim:
p = u ben = Um Im sinωt sinωt = U I (1 − cos2ω).
endüktif eleman
Endüktif bir elemanın klasik bir örneği, bir indüktördür - yalıtkan bir çerçevenin etrafına sarılmış bir tel.
uL = ω⋅L⋅Im cosωt = Um sin (ωt + 900),
burada Um = ω⋅L⋅Im = XL⋅Im.
XL = ω⋅L miktarına denir Endüktif reaktans, ohm cinsinden ölçülür ve ω frekansına bağlıdır.
Bu ifadelerden önemli bir sonuç çıkar:
1.Endüktif elemandaki akım, voltaj ile aynı fazda kalır:(900).
2. Endüktif eleman, modülü X L = ω ⋅ L olan sinüzoidal (alternatif) bir akım direnci sağlar, frekansla doğru orantılıdır.
3. Ohm yasası hem akım hem de voltajın genlik değerleri için yerine getirilir: Um = XL⋅Im ve rms değerleri için: U = XL⋅I.
Anlık güç:
p = u⋅i = Um cosωt⋅Im sinωt = U⋅I sin2ωt.
Endüktif eleman üzerindeki anlık güç, yalnızca çift frekansla (2ω) değişen U⋅I sin2ωt değişken bileşenine sahiptir.
Güç periyodik olarak işarette değişir: pozitif veya negatif. Bu, p> 0 olduğunda, periyotların dörtte biri sırasında, enerji endüktif elemanda (manyetik alan enerjisi şeklinde) ve diğer çeyrek periyotlarda, p olduğunda enerji depolandığı anlamına gelir.
Bu bölümde dikkatinize sunulmuştur. Elektronik ve Elektrik Mühendisliği Kitapları... Elektronik, elektronların elektromanyetik alanlarla etkileşimini ve esas olarak bilginin iletilmesi, işlenmesi ve depolanması için kullanılan elektronik cihazlar, cihazlar veya elemanlar oluşturmak için yöntemlerin geliştirilmesini inceleyen bir bilimdir.
Elektronik, hızla gelişen bir bilim ve teknoloji dalıdır. Çeşitli elektronik cihazların fiziksel temellerini ve pratik uygulamalarını inceler. Fiziksel elektronik şunları içerir: gazlarda ve iletkenlerde elektronik ve iyonik süreçler. Vakum ve gaz, katılar ve sıvılar arasındaki arayüzde. Teknik elektronik, elektronik cihazların cihazlarının ve uygulamalarının incelenmesini içerir. Elektronik cihazların endüstride kullanımına ayrılmış alana Endüstriyel Elektronik denir.
Sitede ücretsiz olarak indirebilirsiniz çok sayıda elektronik kitaplar. "Devre" kitabında Elektronik araçlar»İncelendi eleman tabanı elektronik aletler. Analog, darbeli ve sayısal cihazların yapımının temel prensipleri verilir. Depolama aygıtlarına ve bilgi dönüştürücülere özellikle dikkat edilir. Ayrı bir bölüm, mikroişlemci sistemleri ve aygıtlarıyla ilgilidir. Yükseköğretim kurumlarının öğrencileri için. Ayrıca yazarların kitaplarını da indirin: Levinstein M.E., Simin G.S., Maksina E.L., Kuzmina O., Shchedrin A.I., Leontiev B.K., Shelestov I.P., Pease R., Rodin A., Bessonov VV, Stolovykh AM, Drigalkin VV, Mendl M. , Lebedev AI, Braga N., Hamakava J., Revich Yu.V., Abraitis BB., Altshuller GB, Elfimov NN, Shakulin VG, Baida NP, Byers T., Balyan R.Kh., Obrusnik VP, Bamdas AM, Savinovsky Yu A.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, Shaub Veresov SVdyan VGP, Shaubkhovsky 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 A.A. MP, Kuznetsov V.Ya., Maslenikov Yu.A., Gausi M., Laker K., Elyashkevich S., Gendin GS, Golovkov AV
"Dijital Cihazlar için Devre ve Tasarım Araçları" kitabına dikkat edin. Kitap, dijital cihazların devrelerinin bir tanımını sağlar. Ana odak noktası, bir işlemci içeren donanım ve yazılım sistemlerinin geliştirilmesinde eğitimdir: davranışsal ve yapısal VHDL ve Verilog HDL modellerinin yazılması, test edilmesi ve fonksiyonel test programların yürütülmesi. Modern geliştirici araçlarını açıklar. Örnekler, bu araç setinin kullanımına ilişkin bir açıklama sağlar.
Site en ünlü yazarların kitaplarını içerir: 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., Grishin .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 GI EA, Starodub Aisberg E., Shumilin MS, Golovin OV, Sevalnev VP, Shevtsov EA., Tsykin GS, Kharchenko VM, Khablovski I., Skulimovski V., Williams A., Tetelbaum IM, Schneider Yu.R., Soklof S., Gutnikov VS , Danilov L V.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 VV, Rusinov VV, Lomonosvan V.K.Yu. , 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, Zeitlin BA. , Kovalgin Yu.A., Syryso A., Polyakov V., Korolev G.V., Kostikov V.G., Nikitin I.E., Krasnopolsky A.E., Sokolov V., Troitsky A., Krise S., Kubarkin L.V., Kuzin V., Kuzina O., Kupriyanovich L., Leontiev VF, Lukoshkin A., Kirensky I., Monakhov Y., Petrov O., Dostal I., Sudakov Y., Gromov N., Vykhodets AV, Gitlitz M VV, Nikonov AV, Odnolko VV, Gavrilenko I ., Maltseva L., Martsinkevichus 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., Shpanion PA, Şifre NV ., Bershtein AS, Paskalev Zh., Polikarpov A., Sergienko EF, Bobrov NV, Benkovsky Z., Lipinsky E., Bastanov VG, Polyakov VT, Abramovich M I., Pavlov B., Shcherbakova Yu.V., Adamenko M., Tyu N.A. Nin, G.V. Kulikov
RUSYA FEDERASYONU EĞİTİM FEDERAL AJANSI
FGOU DPT PROKOPIEVSKY
ENDÜSTRİYEL VE EKONOMİK TEKNİK
DERS NOTLARI
DİSİPLİNLE
"ELEKTRONİK EKİPMAN"
ÖZELLİKLER
"TEKNOLOJİK SÜREÇ VE ÜRETİMLERİN OTOMASYONU"
D.Yu Vasiliev tarafından derlenmiştir.
PROKOPIEVSK 2011
Ders 2. Yarı iletken malzemeler. Fiziksel süreçler. pn bağlantısını açın. Diyotların temel parametreleri. dokuz
Ders 3 Modları iş p-n geçiş. Diyotların temel parametreleri. 12
Anlatım 4 Diyot çeşitleri: zener diyotlar, stabilizatör, Schottky diyot, varikap, tünel diyot, ters diyot. 15
Anlatım 5 Sınıflandırma ve gösterim 17
Anlatım 6 Bipolar transistörler. Notasyon. yirmi
Ders 7 Bipolar transistörleri açma seçenekleri. Temel özellikleri. 22
ders 8 Alan Etkili Transistörler... Cihaz, türleri, tanımları. 24
Ders 9 Alan etkili transistör p-n'yi yönetmek geçiş, çalışma modları, CVC. 29
Anlatım 10 MIS transistör çeşitleri. Bağlantı şemaları. Başvuru. 32
Anlatım 11 Tristörler. Türler. Cihaz. 40
Anlatım 12 Tristörlerin özellikleri 45
Anlatım 13 Optoelektronik cihazlar. Genel özellikleri. Yayan diyot. 47
Anlatım 14 Fotodirenç, fotodiyot. 49
Anlatım 15 Bilgi görüntüleme cihazları: PPI, VLI, GRI 50
Anlatım 16 Sıvı kristal göstergeler. Çalışma prensibi. 51
Anlatım 17 Test çalışması. LCD türleri. 52
4 dönem. 54
Ders 18 Cihaz redresörleri 54
Anlatım 19 Temel tasarım oranları. Dalgalanma oranını azaltmanın yolları 55
Ders 20 İnvertörler 56
Ders 21 Redresörlerin kapasitif yumuşatma filtreleri 57
Ders 22 Endüktif yumuşatma filtreleri doğrultucular 58
Anlatım 23 Parametrik gerilim ve akım stabilizatörleri. Kompanzasyon ve anahtarlama gerilimi ve akım stabilizatörleri 59
Anlatım 24 Sinyal türleri ve özellikleri 60
Anlatım 25 Kuvvetlendirme cihazları. Amplifikatörlerin sınıflandırılması. 61
Anlatım 26 Yükselteçlerin temel özellikleri (Genlik, frekans tepkisi, faz tepkisi, geçici) 62
Anlatım 27 Amplifikatörlerde geri besleme. Geri bildirim sınıflandırması. 63
Anlatım 28 Bipolar transistörlerde yükselticiler. Güç amplifikatörleri 64
Anlatım 29 İşlemsel yükselteçler. 65
Anlatım 30 Filtreler. 66
Ders 31 Jeneratörler. Jeneratör çeşitleri. 67
Ders 32 Darbe üreteçleri. Multivibratör. Bir vibratör. Engelleme jeneratörü. 68
Ders 33 Test çalışması. Entegre mikro devreler. 69
Ders 34 Temel bilgilerin uygulanması mantıksal işlevler 70
Ders 35 Dijital IC'lerin sınıflandırılması ve temel parametreleri 71
Test dersi. 72
Ders 1 Giriş dersi. Fiziksel özellikler.
Eğitim hedefi:
Öğrencilerin dersin konusu hakkındaki bilgilerini öğrenmek.
Geliştirme hedefi:
Analitik, sentezleyici ve soyut düşünmenin gelişimi, bilgiyi pratikte uygulama becerisi.
Eğitim becerilerinin gelişimi, inisiyatif, özgüven.
Bağımsız hareket etme becerilerinin geliştirilmesi.
eğitim amacı
Bir düzgünlük duygusu geliştirmeye çalışın.
Seçilen meslekte gurur duygusunun geliştirilmesine katkıda bulunun.
Duyguları yönetebilme, birbirine saygı duyabilme.
Ders türü: Yeni materyal ve birincil pekiştirme öğrenme dersi
Organizasyon zamanı:
Seyirci durum kontrolü, dış görünüşöğrenciler,
rozetlerin varlığı, eğitim malzemeleri: kalemler, defterler.
Sınıfta öğrencilerin varlığı.
Anket veya test.
Yeni malzemenin verilmesi:
Disiplinin özellikleri ve müfredatın diğer disiplinleriyle ilişkisi, bilim, teknoloji ve teknolojinin gelişimindeki rolü.
Çalışılan kursun amaçları ve orta düzey bir uzman yetiştirmenin genel sistemindeki yeri;
bilim, teknoloji ve teknolojinin gelişmesinde disiplinin rolü
Endüstriyel elektroniğin geliştirilmesi ve uygulanmasına kısa bir genel bakış ve ana yönler.
Elektronik cihazların güvenilirliği.
Elektronik cihaz ve cihazların mikrominyatürizasyonunun yolları ve anlamları.
Elektronik cihazların elektromanyetik uyumluluğu kavramı
Demirleme.
Ödev.
Ders özeti (Yansıtma). İşin performansını kontrol etmek. Derecelendirme.
elektronik nedir? - Bu, elektrik yüklerini kullanarak bilgilerin iletilmesi, alınması, işlenmesi ve depolanmasıdır. bu bilim teknik, sanayi.
Bilgi söz konusu olduğunda, her zaman, insanlık varken, hepsi buydu. İnsan düşüncesi, konuşma dili, bellek nodülleri, sinyal yangınları, semafor telgrafı vb. bilginin alınması, iletilmesi, işlenmesi ve depolanmasıdır. Ve bu 5000 yıldan az değildi. Ancak son zamanlarda, 18. yüzyılın sonunda, telefon ve telgraf icat edildi - elektrik sinyallerini kullanarak bilgi iletmek ve almak için cihazlar. Bu, şimdiki adıyla elektroniğin başlangıcıdır.
Ayrıca, elektronik oldukça hızlı bir şekilde gelişiyor. 1895'te Popov, çalışan bir radyo modeli icat etti ve inşa etti - elektronik bir cihaz. kablosuz iletim bilgi - yıldırım dedektörü. Hertz, radyo dalgalarının yayılması üzerine deneyler yaptı, Marconi bu deneyleri radyasyon dalga boyuna göre verici bir radyo istasyonu seçeneği olan bir radyo inşa etmek için geliştirdi ve uyguladı.
Ama başlangıçta iyi bir yükseltici unsur yoktu. elektrikli aletler... Bu nedenle, elektroniğin gerçek gelişimi 1904'te bir radyo tüpünün, bir diyotun ve 1907'de bir triyotun icat edilmesiyle başladı. Şekilde gösterilene benziyorlar. Solda bir radyo tüpü var - sızdırmaz bir silindirden oluşan bir diyot ve silindirin içinde bir vakum ve elektrotları dışarıya çıkarılmış birkaç metal yapı var. Bunlardan biri filamandır, içinden elektrik akımı geçirilerek 700-2300 o C sıcaklığa kadar ısıtılır. Bu filaman negatif voltaj uygulanan katodu ısıtır ve katot elektron yayar. Anoda pozitif bir voltaj uygulanır, potansiyel farkı oldukça yüksektir (100-300 V) ve bu nedenle katottan atılan elektronlar anoda uçacak ve bu nedenle lambada bir akım akacaktır. Voltaj işareti değiştiğinde, soğuk anottan gelen elektronlar uçmayacak ve akım da olmayacaktır. Bu nedenle, diyot bir doğrultucu görevi görebilir. alternatif voltaj.
Sağ şek. gösterilen bir radyo tüpüdür - bir triyot. İçindeki her şey diyottakiyle aynıdır, ancak ek bir elektrot vardır - kontrol ızgarası. Genellikle şebekeye negatif bir potansiyel uygulanır ve katottan çıkan elektronları iter. Bu nedenle, ızgara potansiyeli ne kadar negatif olursa, katottan anoda o kadar az elektron akacaktır. Böylece şebeke potansiyeli, radyo tüpündeki akımı kontrol etmeye hizmet eder. Tipik olarak, lambadaki ızgara, anottan çok katoda daha yakındır, bu nedenle büyük lamba akımlarını kontrol etmek için düşük ızgara potansiyelleri kullanılabilir. Anoda büyük bir direnç üzerinden voltaj uygulanırsa, anottaki potansiyeller şebekeden daha güçlü bir şekilde değişecektir. Bu iyi bir elektronik voltaj yükselticisidir.
Radyo tüpleri çok uzun bir gelişme yolu kat etti. Daha gelişmiş tetrodlar ve pentodlar ortaya çıktı - yüksek amplifikasyon faktörlerine sahip dört ve beş elektrotlu lambalar. Beşten fazla elektrotla daha karmaşık radyo tüpleri yapmaya başladılar. Bunlardan en yaygın olanı çift radyo tüpleridir: çift diyotlar, triyotlar, diyot triyotları vb. Gaz dolu lambalar - gasotronlar - ortaya çıktı. Hafif basınç altında da olsa gazları vardır. Genellikle iyonize olur, iyonlar görünür - elektronsuz atomlar, yani. pozitif bir yüke sahip olmak.
Bu tür lambalardaki akım akışı daha karmaşıktır: elektronik veya iyonik olabilir. Radyo tüplerinin boyutları çok farklıydı: minyatür parmak şeklindeki olanlardan insan boyundaki devasa olanlara.
Triyotun icadı, elektroniğin gelişimi için büyük olanaklar açtı. İkinci Dünya Savaşı sırasında, dünya çapındaki radyo tüpleri üretimi yılda milyonlarca milyona ulaştı. Bilgi almak ve iletmek için birçok cihaz icat edildi ve oluşturuldu. Telefon ve telgraf, radyo alıcıları ve radyo vericileri. Gramofonlar yerine pikaplar çıktı, teypler çıktı. Televizyonlar geliştirilmeye başlandı.
Ancak bunların hepsi elektroniğin görevlerinin sadece bir kısmı - bilginin alınması, iletilmesi ve depolanması. Ve bilgi işleme, bunun en önemli, karmaşık ve ilginç kısmı nerede? Açıkçası, sadece bir bilgisayar cihazı bunu yapabilir.
II. Dünya Savaşı'nın başlangıcında, elektronik ekleme makineleri - işlemciler zaten ortaya çıkmıştı. dijital bilgi... Ancak bu elektronik alanının gerçek gelişimi, elektroniğin ortaya çıkmasıyla başladı. bilgisayar makineleri(BİLGİSAYAR). 1948'de başladı - radyo tüplerindeki ilk bilgisayar ENIAC, ABD'de yapıldı. İşte parametrelerinden bazıları:
Bu tablodan da görebileceğiniz gibi, bu görkemli bir yapıdır. Ve tüm özelliklere sahipti modern bilgisayarlar: veri içeren bellek ve bunların işlenmesi için bir program, aritmetik-mantıksal aygıt, ile iletişim harici cihazlar... Ama elbette onun da birçok eksiği vardı. Son teknoloji ile karşılaştırıldığında, bu bilgisayar, özellikle programlanabiliyorsa, basit bir hesap makinesinden daha az karmaşıktır. Ancak ağırlık açısından (50 g'a kıyasla 30 ton), işgal edilen alan açısından, güç kaybı açısından modern hesap makineleri onu önemli ölçüde aşıyor. Performanslarının 1 MHz'den az olmaması özellikle önemlidir, yani. ilk bilgisayardan yüz kat daha fazla.
Ancak çok daha önemli olan ilk bilgisayarın hizmet ömrüdür. Esas olarak radyo tüpünün hizmet ömrü ile belirlendi. Ve başarısızlık oranı tarafından belirlenir
= 10 -5 sa -1
Onlar. 100.000 tüpten biri 1 saat içinde başarısız olur. Veya başka bir deyişle, bir radyo tüpünün hizmet ömrü
T = 1 / = 10 5 saat
Ancak 5-20 tüp yerine 18.000 tüpün aynı anda çalışması gerektiğinde, durum çarpıcı biçimde değişir. Tüm radyo tüpleri 12 yıl dayanır, ancak herhangi bir zamanda yanlışlıkla arızalanır. Ve en az bir radyo tüpünün arızalanması, tüm cihazın arızalanmasına yol açar. Bu durumda, tüm cihaz için şunları yazabilirsiniz:
toplam = N * = 18.000 * 10 -5 = 0.18 sa -1
Ve tüm cihazın hizmet ömrü
T toplam = 5 saat
Onlar. ENIAC hizmet ömrü sadece 5 saattir! Ortalama olarak, her 5 saatte bir radyo tüpü arızalandı. Çalışmayan 18.000 radyo tüpünden bulmak o kadar kolay değil. Ve bulunduktan sonra, değiştirilmesi ve bilgisayarın çalışabilirlik açısından kontrol edilmesi gerekir. Bütün bunlar yaklaşık 5 saat daha sürdü.
Ancak daha karmaşık bilgisayarlar yapmamız gerekiyor. 10 kat daha fazla tüpe sahip olacak şekilde karmaşıklaştırırsak, servis ömrü 10 kat azalacaktır, yani. 0,5 saate eşit olacak ve onarım daha da fazla zaman alacak. Bu bir sayı felaketidir.
Her şey Daha fazla gelişme elektronik, miktarların felaketiyle başa çıkmakla ilgilidir. Bunu yapmak için, radyo tüpünün arıza oranını düşürmek gerekiyordu. Ancak radyo tüpü karmaşık bir cihazdır. Birincisi, içinde derin bir vakum vardır, eğer kaybolursa, elektronların hava atomlarıyla ve bu çarpışmalardan kaynaklanan iyonlarla çarpışması nedeniyle radyo tüpünün anot akımı azalacaktır. Lamba ızgarası, katodun etrafına sarılmış sarmal bir teldir. Zayıftır, aşırı yüklere, titreşimlere dayanamaz. Filament yüksek bir sıcaklığa ısıtılır, bu nedenle sadece elektronları değil, aynı zamanda oldukça fazla atom yayar, yani. iplik her zaman buharlaşır. Tüm bu eksiklikleri gidermek ve hizmet ömrünü uzatmak mümkün olmadı.
Ve böylece 1948'de transistör icat edildi. Şekilde gösterilene benziyordu.
Bir radyo tüpünden çok daha iyidir: daha küçük, daha hafif, filamentsiz. Boyutları bir milimetreden fazla değildir. Bu, çelik veya dökme demirden daha düşük olmayan, çok güçlü bir kristal olan katı bir yarı iletken parçasıdır. Bu nedenle, transistör daha düşük bir arıza oranına sahiptir, yaklaşık olarak = 10 -7 h -1.
Transistörler hızla pazarı fethetti. Zaten 1949'da ABD, ENIAC'a benzer ilk transistör bilgisayarı yaptı - yani. transistörün icadından bir yıl sonra. Bunu göstermek için, işte dergiden bir alıntı
"Bilim ve Yaşam", 1986, sayı 2, s. 90:
"... ilk arabalardan sayarsak, o zaman bugün hacimler Dahili bellek Bilgisayarlar yüzlerce kat arttı, performansları yüz binlerce kat arttı, enerji tüketimi binlerce kat azaldı ve maliyet düştü. Uzmanlar, otomotiv endüstrisi böyle bir hızla ilerlerse, Volga sınıfı bir otomobilin neredeyse ışık hızında hareket edeceğini, yüz kilometrede birkaç gram benzin tüketeceğini ve birkaç rubleye mal olacağını düşündüler.
Ama bu 15 yıl önceydi!
Daha ayrıntılı olarak görelim, transistör nasıl icat edildi? Çok küçük bir mesafede bulunan iki pn bağlantısının (yarı iletken diyotlar) birbirleri üzerindeki etkisini araştırarak icat edildiği ortaya çıktı. (Bu şekilde gösterilmiştir.)
Kısa bir mesafede germanyum (yarı iletken) yüzeyine iki çok keskin metal iğne yerleştirildi.
birbirlerinden ayrıldılar ve sonra dağıldılar (güçlü bir akım geçti
Kısa bir zaman). Bu durumda, yarı iletken ısıtıldı, metal yarı iletken içinde kısmen çözüldü ve ayrıca içine yayıldı. Metal, atomları bir elektronik yarı iletken oluşturacak şekilde seçildi ( NS-bir çeşit). Böylece iki pn geçişi elde edilmiştir. Ve çok yakın oldukları için etkileşime girdiler ve bir transistör elde edildi.
İlk transistörler bu şekilde üretildi ve bu teknolojiye nokta teknolojisi adı verildi. Dezavantajları açıktır. Gerçek şu ki, transistör teorisine göre, pn bağlantıları arasındaki mesafe, difüzyon uzunluğundan çok daha az olmalıdır (ne olduğunu, sonraki derslerde söyleyeceğiz) ve çok küçük, birimden onlarcaya kadar. mikrometre (genellikle mikron derler) ... İki iğneyi bu kadar yakın yerleştirmek imkansızdır - bir mikron, bir insan saçının kalınlığından (yaklaşık 50 mikron) çok daha azdır.
İğneler arasındaki mesafenin bir insan saçının kalınlığı ile karşılaştırılabilir olduğu ve yaklaşık olarak 0,1 mm veya 100 mikrona eşit olduğu varsayılabilir. Daha sonra, metalin erimesi, çözünmesi ve difüzyonunun gerçekleşmesi için bir elektrik boşalmasının kıvılcımını iğnelerden geçirmeniz gerekir. Sürecin yeniden üretilmesi zordur. Bu nedenle, bu teknoloji kullanılarak yapılan birçok transistörün arızalı olduğu ortaya çıktı: sonra pn geçişleri birleşti, aralarındaki mesafe çok büyüktü. Ve transistörün kazancı genellikle rastgele bir değişkendi.
Transistör üretim teknolojisinin iyileştirilmesi gerekiyordu. Bu yönde atılan ilk adım,
nokta teknolojisi, yüzebilen bir teknoloji ile değiştirildiğinde elde edilir (bkz. Şekil). Burada, bu yöntemde kullanılan temel tasarım gösterilmektedir: alüminyum için küçük çukurlara sahip iki grafit plaka, her iki tarafta elektronik olarak iletken germanyumdan (n-tipi) bir plakayı çevreler. Bu yapı, yüksek sıcaklıktaki bir fırına (600-800 °C) yerleştirilir. Alüminyum erir ve germanyuma yayılır. Difüzyon yeterince büyük bir derinliğe ulaştığında işlem durdurulur. Alüminyum bir alıcıdır, yani. Difüzyonun gerçekleştiği yerde, germanyum, delikli elektrik iletkenliğine (p-tipi) sahip bir yarı iletken haline geldi. Şuna benziyor:
Şimdi ortaya çıkan plakayı üç farklı elektrik iletkenliği (transistör) içeren parçalara ayırmanız, kasaya koymanız ve kristali bacaklara lehimlemeniz yeterlidir - transistör hazır.
Alaşımlı transistörler, nokta transistörlerden çok daha iyidir: daha kontrollü bir difüzyon süreci, sadece fırında sabit bir sıcaklığın korunması ve difüzyon süresinin ayarlanması. Nokta teknolojisinin yerini şamandıra teknolojisi almıştır.
Bununla birlikte, alaşım teknolojisinin bazı dezavantajları vardır, bunların başlıcaları, difüzyonun farklı taraflar... Plakanın kalınlığı 0,5 ... 1 mm'den az olamaz, aksi takdirde esnek hale geleceğinden yuvarlanır ve plakanın düz olduğunu varsaymak mümkün olmaz. Bu, difüze edilecek kalınlığın en az 250 mikron, taban kalınlığının 1 ... 5 mikron olduğu ve doğru yapılması gerektiği (en az 1 mikron hassasiyetle) anlamına gelir. Sonuç olarak en az 1 µm hassasiyetle 250 µm derinliğe difüzyon yapmak gerekir. Bunu yapmak zor.
Yavaş yavaş, transistör üretimi için teknolojinin geliştirilmesi sırasında, fotolitografiye dayanan difüzyon teknolojisine geldiler.
Fotolitografiyi kısaca tanımlayalım. Görevi, silikon yüzeyinde (fotolitografi için en uygun olanıdır) daha sonra yerel olarak üretilecek bir difüzyon maskesi oluşturmaktır. Bu maske çok yüksek sıcaklıklara (1200 ... 1300 0 С) dayanmalıdır. Bu amaçla, silikonun kendisinin oksitlenmesiyle çok basit bir şekilde elde edilen silikon oksit uygundur. yüksek sıcaklıklar su buharı ve oksijen içinde. Kalınlığı 1 mikron civarındadır, ancak bu, safsızlık atomlarının yarı iletkene yayılmasını önlemek için yeterlidir. Ancak silikon dioksit içinde doğru yerlerde delikler (pencereler) yapılır, bu da yerel difüzyonun nerede gerçekleşeceğini belirleyecektir.
Pencerelerin üretimi için genellikle bir fotorezist kullanılır - bu pratik olarak özel özelliklere sahip bir fotoemülsiyondur:
1. Pencereleri silikon dioksit ile aşındırırken gerekli olan hidroflorik asitle aşındırmaya dayanmalıdır (sıradan fotoğraf emülsiyonu dayanmaz).
2. Yüksek çözünürlüğe sahiptir (mm başına 1000 satırdan fazla veya 1 mikrondan az).
3. Düşük bir viskoziteye sahiptir, böylece 1 mikron kalınlığında bir tabakaya yayılabilir (aksi takdirde yüksek çözünürlük almayın).
4. Ultraviyole ışınlarına duyarlıdır (ışık dalga boyu 0,3 µm'dir).
Sadece özel bir madde bu kadar çok özel özelliğe sahip olabilir. Bu, ışığın etkisi altında yok olan veya tersine ışığın etkisi altında oluşan plastiktir. Bu tür birçok madde bulundu. Bunlar fotorezistler.
Böylece, fotolitografi sürecinde, ince bir silikon dioksit tabakası (silikon, yarı iletken üzerinde) oluşturabiliriz, daha sonra çok ince bir fotorezist tabakası uygulayabiliriz, sonra bir fotomaske (üzerinde önceden hesaplanmış birçok özel fotoğraf plakası) aracılığıyla. ve üretilen karanlık ve aydınlık yerler) ultraviyole ışıkla aydınlatın, sonra geliştirin, yani aydınlatılmış yerleri çıkarın (veya tam tersi, aydınlatılmamış yerler), sonra fotorezistteki pencerelerden silikon dioksiti kaldırabilirsiniz (hidroflorik asitte aşındırma) ve fotorezistin kendisini çıkarın, çünkü kalıntıları yüksek sıcaklıktaki difüzyon sürecine müdahale edebilir.
Şimdi bir taraftan yayabilirsiniz:
Bu, hassas bir şekilde ayarlanabilen ince bir taban katmanı yapmanın daha kolay olduğu anlamına gelir: yaklaşık 5 ... 6 µm derinliğe kadar bir difüzyon, ardından 3.4 µm'de ikinci bir difüzyon yaparız. Baz yaklaşık 2 mikron olacaktır. Difüzyon derinliği ve taban kalınlığı orantılıdır, bu da bunların doğru bir şekilde yapılabileceği anlamına gelir (ve plakanın toplam kalınlığı herhangi biri olabilir, örneğin 1 mm). Plaka (yaygın olarak elektronikte "çip" olarak adlandırıldığı gibi) bireysel transistörler, her transistörü kontrol edin ve kasaya iyi transistörler yerleştirilebilir.
Enerji -fiziksel miktar maddenin çeşitli hareket biçimlerinin tek bir ölçüsü ve maddenin hareketinin bir biçimden diğerine geçişinin bir ölçüsü olan.
Elektron(eski Yunanca - kehribar]), maddenin ana yapısal birimlerinden biri olan kararlı, negatif yüklü bir temel parçacıktır.
Elektrik - örneğin bir elektrik alanının etkisi altında elektrik yüklü serbest parçacıkların düzenli hareketi.
Akım değişken ve sabit olabilir
Alternatif akım AC (İngilizce alternatif akım), büyüklüğü ve yönü periyodik olarak değişen bir elektrik akımıdır.
Devamlı akım, DC (İngilizce doğru akım) - elektrik akımı, parametreler, özellikler ve yönü zamanla (çeşitli anlamlarda) değişmeyen, yani büyüklüğü zamanla sabit olan.
Voltaj, iki nokta arasındaki potansiyel farktır.
Elektrik direnci elektrik akımının geçişini önlemek için bir iletkenin özelliklerini karakterize eden skaler bir fiziksel niceliktir.
Elektrik gücü- elektrik enerjisinin iletim veya dönüşüm oranını karakterize eden fiziksel bir miktar.
Endüktans (veya öz endüksiyon katsayısı), kapalı bir döngüde akan elektrik akımı ile kenarı bu döngü olan yüzey boyunca bu akımın oluşturduğu manyetik akı arasındaki orantı katsayısıdır.
Ф - manyetik akı, ben- devredeki akım, L- endüktans.
Elektrik kapasitesi - bir iletkenin bir elektrik yükü biriktirme yeteneğini gösteren bir iletken özelliği.
kondansatör(Lat. kondensare - "yoğunlaştırmak", "kalınlaştırmak") - belirli bir kapasite değerine ve düşük omik iletkenliğe sahip iki terminal; elektrik alanının yükünü ve enerjisini depolamak için bir cihaz.
Diyot(eski Yunanca δις - iki ve -od anlamına gelen yol) elektrik akımının yönüne bağlı olarak farklı iletkenliğe sahip iki elektrotlu bir elektronik cihazdır. Diyot açıkken (yani çok az dirence sahip) akım kaynağının pozitif kutbuna bağlanan diyot elektrota denir. anot negatif kutba bağlı - katot.
transistör(İngilizce transistör) - bir radyo-elektronik bileşen yarı iletken malzeme, genellikle üç terminalli, giriş sinyallerinin bir elektrik devresindeki akımı kontrol etmesine izin verir. Tipik olarak elektrik sinyallerini yükseltmek, üretmek ve dönüştürmek için kullanılır. Şematik diyagramlarda "VT" veya "Q" gösterilir.
USATU 2008
Shangin E.S.
Ш21 Elektroniğin Temelleri: Ders Kitabı. ödenek. - Ufa, USATU yayınevi, 2007, - 168 s.
Ana yarı iletken cihazlar ve hem analog hem de dijital elektroniğin en yaygın kullanılan cihazları ele alınmıştır. Cihazların özelliklerinin ve parametrelerinin açıklamaları, cihazların çalışmasında kullanılan fiziksel olaylar hakkında gerekli bilgilerden önce gelir.
Kılavuz, 552800-Bilişim ve Bilgisayar Mühendisliği (onaylı bir Mühendislik ve Teknoloji Lisansının hazırlanması) uzmanlığının ikinci sınıf öğrencilerine yöneliktir.
|
1. Giriş ………………………………………………………………... | |
|
2. Öğeler elektronik devreler.………………………………………….. | |
|
3. Bipolar transistörler ………………………………………………. | |
|
4. Alan etkili transistörler ……………………………………………… .. | |
|
5. Tristörler ………………………………………………………… .... | |
|
6. Optoelektronik cihazlar …………………………………………… .. | |
|
7. İşlemsel yükselteçler …………………………………………… .. | |
|
8. Entegre mikro devreler ……………………………………………. | |
|
9. Analog elektronik cihazlar ………………………………… | |
|
10. İşlemsel yükselteçlere dayalı doğrusal devreler …………… | |
|
11. DC yükselticiler ………………………………………… | |
|
12. Elektronik filtreler ……………………………………………… .. | |
|
13. Jeneratörler harmonik titreşimler …………………………….. | |
|
14. İkincil güç kaynakları ………………………………………… | |
|
15. Dijital ve darbe elektroniği ………………………………… .. | |
|
16. Kombinasyon dijital cihazlar ……………………………. | |
|
17. Dijital depolama cihazları ……………………………… | |
|
18. Şekillendirme ve analog-dijital cihazlar sinyal dönüşümü ……………………………………………. | |
|
Edebiyat ……………………………………………………………… |
1. Giriş
Elektronik, bilgi toplama ve işleme, otomatik kontrol ve enerji dönüşümü alanındaki çeşitli sorunları çözmek için çok yönlü ve etkili bir araçtır. Elektronik alanında bilgi, giderek daha geniş bir uzmanlar yelpazesi için gerekli hale geliyor.
Elektroniğin uygulama kapsamı sürekli genişlemektedir. Hemen hemen her yeterince karmaşık teknik sistem elektronik cihazlarla donatılmıştır. Elektronik kullanılmadan kontrol edilebilecek bir teknolojik süreci adlandırmak zordur. Elektronik cihazların işlevleri giderek çeşitleniyor.
Bazı nesneler için idealleştirilmiş bir kontrol sistemine dönelim (Şekil 1.1).
Şekil 1.1. Kontrol sisteminin blok şeması
İzlenen değerler hakkında bilgi içeren elektrik sinyalleri, ilgili sensörler tarafından üretilir. Bu sinyaller filtrelenir, yükseltilir ve dönüştürülür. dijital form analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC) kullanarak. Daha sonra bir bilgisayarla etkileşime girebilen bir mikroişlemci tarafından işlenirler. Mikroişlemci tarafından üretilen kontrol sinyalleri, dijital-analog dönüştürücüler (DAC) kullanılarak analog forma dönüştürülür, yükseltilir ve nesneyi doğrudan etkileyen aktüatörleri kontrol eden güç elektroniği cihazlarına beslenir.
Ele alınan sistem, analog sinyallerle (filtreler, amplifikatörler, güç elektroniği cihazları), dijital sinyallerle (mikroişlemci, bilgisayar) çalışan elektronik cihazları ve ayrıca sinyalleri analogdan dijitale ve tersini dönüştüren cihazları içerir. Elektronik cihazların özellikleri, öncelikle onları oluşturan unsurların özelliklerine göre belirlenir.
Bilgi sinyallerini işlemek için mikroişlemci teknolojisinin ve elektrik enerjisini dönüştürmek için güç yarı iletken cihazlarının kullanımıyla bağlantılı olarak elektroniğin rolü şu anda önemli ölçüde artmaktadır.
Yirminci yüzyılın kırklarında, ağır uçaklardaki elektronik ekipmanın kütlesi 1000 kg'a yaklaşıyordu (ekipmana güç sağlamak için gereken güç ekipmanı hariç). Örneğin, 1949'dan 1959'a kadar olan on yıl boyunca Amerikan Boeing firmasının uçaklarında yalnızca silah sisteminin elektronik ekipmanı 50 kat daha karmaşık hale geldi. 1959'da üretilen uçaklarda, bu sistemin elektronik devresi zaten 100.000 eleman içeriyordu.
Elektronik ekipmanın mükemmelliğinin ana göstergesi, paketleme yoğunluğu, yani çalışan cihazın 1 cm3'lük devre elemanlarının sayısıdır. Örneğin, lambalar bir elektronik cihazın ana unsuruysa, 0,3 e / cm3 yoğunluk elde edilebilir. Bunu hesaba katarak, modern bir bilgisayarı barındırmak için birkaç bin metreküplük bir hacme ihtiyaç duyulacaktır. Ek olarak, böyle bir makineye güç sağlamak için güçlü bir elektrik santrali gereklidir.
Yirminci yüzyılın 40'lı yıllarının sonunda yarı iletken elemanların (diyotlar ve transistörler) yaratılması, elektronik ekipman tasarımında yeni bir ilkenin ortaya çıkmasına neden oldu - modüler. Bunun temeli, boyut, montaj yöntemi ve kurulumda standart olan bir birim hücre modülüdür. Bu durumda, paketleme yoğunluğu 2,5 e / cm3'e yükseldi.
Yarı iletken cihazların, dirençlerin, kapasitörlerin ve diğer elemanların daha da geliştirilmesi, boyutlarının küçültülmesi mikromodüllerin oluşturulmasına yol açtı. Aynı zamanda, paketleme yoğunluğu 10 e / cm3'ü aştı. Mikromodüller, on yıllık transistör elektroniğine son verdi ve entegre elektroniklere veya mikroelektroniklere yol açtı.
Devre açısından, entegre elektronikler genellikle transistör elektroniğinden farklı değildir, çünkü entegre bir devrede cihazın devre şemasının tüm elemanları ayırt edilebilir, ancak bu elemanların boyutları çok küçüktür (yaklaşık 0,5-1 mikron) . Entegre devrelerin üretim teknolojisi, paketleme yoğunluğunu önemli ölçüde artırmayı mümkün kıldı ve onu 1 cm3'te binlerce elemana getirdi.
Pratik bir bakış açısından, elektronik, elektronların elektromanyetik alanlarla etkileşiminin bilgi iletmek, işlemek ve depolamak için kullanıldığı elektronik cihazların ve cihazların oluşturulmasıyla ilgilenir. Bu tür dönüşümlerin en tipik türleri, frekansı 10 12'ye kadar olan elektromanyetik dalgaların üretilmesi, büyütülmesi, iletilmesi ve alınmasıdır. Hz., kızılötesi, görünür, ultraviyole ve X-ışını radyasyonunun yanı sıra (10 12 -10 20 Hz.). Şu anda bilinen yüklü parçacıkların en küçüğü olan elektronun son derece düşük ataleti nedeniyle bu kadar yüksek frekanslara dönüşüm mümkündür.
Elektronikte, elektronların bir elektronik cihazın çalışma alanındaki hem makro alanlarla hem de bir atom, molekül veya kristal kafes içindeki mikro alanlarla etkileşimleri incelenir.
Elektronik, fiziğin birçok dalına dayanır - elektrodinamik, klasik ve kuantum mekaniği, katı hal fiziği, optik, termodinamik, ayrıca kimya, metalurji, kristalografi ve diğer bilimler. Bunların ve diğer birçok bilgi alanının sonuçlarını kullanarak, elektronik, bir yandan diğer bilimler için yeni görevler belirler, bu da onların daha da gelişmesini teşvik eder, diğer yandan yeni elektronik cihazlar ve cihazlar yaratır ve böylece bilimi donatır. niteliksel olarak yeni araçlar ve araştırma yöntemleri ile.
Elektroniğin pratik görevleri:
kontrol sistemlerinde, bilgisayar teknolojisinde ve enerji cihazlarında bilgi dönüştürme ve iletme sistemlerinde çeşitli işlevleri yerine getiren elektronik cihazların ve cihazların geliştirilmesi;
çeşitli bilim ve teknoloji alanları için elektronik ve iyonik süreçler ve cihazlar kullanan elektronik cihazlar ve teknoloji üretimi için teknolojinin bilimsel temellerinin geliştirilmesi.
Elektronik, bilimsel ve teknolojik devrimde öncü bir rol oynamaktadır. Elektronik cihazların insan faaliyetinin çeşitli alanlarına büyük ölçüde (genellikle belirleyici) tanıtılması, karmaşık bilimsel ve teknik sorunların başarılı bir şekilde geliştirilmesine, fiziksel ve zihinsel emeğin verimliliğinde bir artışa ve ekonomik ve çevresel göstergelerde iyileşmeye katkıda bulunur. üretim. Elektroniğin başarılarına dayanarak, çeşitli iletişim, otomasyon, televizyon, radar, bilgisayar teknolojisi, süreç kontrol sistemleri, enstrüman yapımı ve ayrıca aydınlatma ekipmanı, kızılötesi teknolojisi, X- için elektronik ekipman üreten bir endüstri gelişiyor. ışın teknolojisi vb.
Taramalı Atomik Kuvvet Mikroskobu Laboratuvar raporu şunları içermelidir:
Havai iletişim ağı için destek seçimi
AC katener tasarımı ve hesaplanması
Mikroişlemci sistemlerinin geliştirilmesi Mikroişlemci sistemlerinin tasarım aşamaları
mcs51 ailesinin mikrodenetleyicileri