Лекции

УДК 621.38 (071.8) ББК 32.85я7

Ц 12

Рецензенты:

Доктор техн. наук, завкафедрой электротехники государственной сельхозакадемии

им. проф. И. И. Иванова, профессор В.И. Серебровский Доктор техн. наук, глав. научный сотрудник ФГУП «Курский НИИ» МО РФ, профессор А.С. Сизов

Цыганков О.Г.

Ц 12 Информационно-измерительная техника и электроника: учеб. пособие / О.Г. Цыганков; Юго-Зап. гос. ун-т. Курск, 2010. 316 с. Библиогр.: с. 314-315.

ISBN 978-5-7681-0598-3

Учебное пособие соответствует Государставенному образовательному стандарту направления 551700 «Электроэнергетика».

Рассмотрены различного типа и исполнения полупроводниковые приборы, усилители переменного и постоянного тока, операционные усилители и устройства, выполненные на них, элементы импульсной техники, основы цифровой и информационно-измерительной техники.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Электроснабжение».

УДК 621.38 (071.8) ББК 32.85я7

ОГЛАВЛЕНИЕ

2.2.Однокаскадные усилители на биполярных транзисторах122

2.3.Расчет основных параметров усилительных каскадов

ПРЕДИСЛОВИЕ

Представленное учебное пособие соответствует Государственному образовательному стандарту направления 551700 «Электроэнергетика» и предназначенно для студентов всех форм обучения специальности «Электроснабжение» 140211 при изучении теоретической части одноименной дисциплины, а также для подготовки к практическим занятиям и лабораторным работам.

Особенностью учебного пособия является обеспечение возможности изучения дисциплины «Информационно-измерительная техника и электроника» по единому источнику. Это важно потому, что названная дисциплина отличается большим разнообразием материала, отдельные разделы которого фактически представляют собой самостоятельные предметы и требуют обращения к большому числу различных изданий, что создает определенные трудности студентам, особенно обучающимся по заочной форме.

Материал пособия отличается полнотой и доступностью изложения, а также достаточно хорошим научно-техническим уровнем при сравнительно небольшом объеме, что создает возможность использования его в учебном процессе смежных дисциплин («Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем», «Электрические станции» и пр.)

Библиографический список включает в себя как источники прежних лет изданий, так и самых последних. Это позволяет проследить развитие соответствующего научно-технического направления, что немаловажно для учебного процесса.

Пособие, помимо его использования в учебном процессе студентами, может быть полезно для преподавателей смежных дисциплин, а также научно-техническим работникам в своей практической деятельности.

ВВЕДЕНИЕ

Повышение эффективности производства, ускорение научнотехнического прогресса и перевод экономики на путь интенсивного развития невозможно осуществить без широкого применения электроники и вычислительной техники.

Электроника представляет собой обширную отрасль науки и техники, связанную с изучением физических явлений, принципов действия, устройством и областью применения приборов, работа которых основана на движении заряженных частиц в кристаллических телах, газе и вакууме. Первое из упомянутых направлений, связанное с изучением физических явлений, получило название «физической» электроники. Второе и третье направления объединяются под общим названием «техническая» электроника.

Всвою очередь «техническая» электроника в зависимости от сферы использования ее средств подразделяется на ряд достаточно самостоятельных направлений. Первое из них «радиоэлектроника», охватывающая все виды связи (радиовещание, радиолокацию, радионавигацию, радиоастрономию и т.д.). Второе – «ядерная электроника», занимающаяся изучением явлений и процессов, происходящих при перестройке и распаде ядер. Третье – «биоэлектроника», предназначенная для проведения биологических и медицинских исследований. И наконец, четвертое – «промышленная электроника», связанная с использованием средств электроники в промышленности, на транспорте, в электроэнергетике в устройствах измерения, регулирования, управления и преобразования.

Взависимости от решаемых задач, «промышленная электроника», составляющая предмет нашего изучения, в свою очередь, подразделяется на «информационную электронику», к которой относится использование средств электроники в целях измерения, контроля, регулирования и управления, и «энергетическую электронику» (преобразовательную технику), связанную с преобразованием электрической энергии для целей промышленного электропривода, электрофицированного транспорта, в системах передачи электроэнергии, в электротехнологических целях.

сталла цинкита или карборунда. На частоте 12,3 МГц с помощью этого прибора Лосев осуществил усиление и генерирование колебаний. В последующие годы были созданы промышленные образцы полупроводниковых медно-закисных выпрямителей и меднозакисных и селеновых фотогальванических приемников излучения.

В1930-е годы под руководством академика А.Ф. Иоффе началось в нашей стране систематическое изучение свойств полупроводников. Б.В. Курчатовым, В.П. Жузе, В.Н. Гохбергом и др. проводились исследования зависимости электропроводности полупроводников от концентрации и вида примеси. В 1937 году А.Ф. Иоффе, А.В. Иоффе и Б.И. Давыдовым была разработана теория выпрямления на границе полупроводников с различным типом электропроводности. Тем не менее, электронные лампы продолжали занимать доминирующее положение. В 1930–40-е годы в различных устройствах стали применять огромное количество электронных ламп, и вот тут стали проявляться в полной мере их недостатки. Дело в том, что лампы имеют значительные габариты и массу, потребляют много энергии и при этом имеют небольшой срок службы. К примеру, устройство, содержащее 2000 ламп, при сроке службы каждой из них в 500 часов, могло безотказно работать не более 15 минут. Перечисленные недостатки ламп поставили ученых перед необходимостью разрабатывать электронные приборы с иным принципом действия. Значительные работы в области полупроводников наших ученых, немецких ученых (в частности, В. Шоттки) и американских (Н. Мотта и У. Шокли) дали положительные результаты.

В1948 году в США были созданы полупроводниковые триоды на основе германия, получившие название транзисторов. Их создатели Д. Бардин, У. Браттейн, У. Шокли были удостоены Нобелевской премии. В СССР первые образцы точечных транзисторов были изготовлены в 1949 году А.В. Красиловым и С.Г. Мадоян. Открытие транзистора послужило началом нового этапа в развитии полупроводниковой электроники. В 1956 году появились первые сообщения о создании структуры типа p-n-p-n американским ученым Дж. Моллом, т.е. о создании приборов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, среди которых наибольшее значение приобрели тиристоры. В нашей стране исследования и разработка тиристоров и других приборов особенно большой мощности ве-