- •«Национальный исследовательский
- •I. Основы АнАлоговой электроники
- •1. Задачи, решаемые электронной техникой, и элементы, необходимые для их решения
- •1.1. Электрические сигналы. Временное и спектральное представление
- •1.2. Усиление электрических сигналов
- •1.3. Модуляция сигналов
- •1.3.1. Амплитудная модуляция
- •1.3.2. Импульсно-кодовая модуляция
- •1.3.3. Широтно-импульсная модуляция
- •А б Рис. 1.19. Компаратор: а – схема; б – временные диаграммы при шим1.4. Фильтрация сигналов
- •1.5. Хранение и отображение информации
- •1.6. Преобразование электрической энергии
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты первой главы
- •2. Математический аппарат описания электронных элементов
- •2.1. Описание нелинейных элементов
- •2.2. Линеаризация нелинейных уравнений
- •2.3. Частотный анализ линеаризованных цепей
- •2.4. Временной анализ линеаризованных цепей
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты второй главы
- •3. Полупроводники – основа современной элементной базы электроники
- •3.1. Преимущества полупроводниковых элементов перед электровакуумными
- •3.2. Физические основы электропроводности полупроводников
- •3.3. Электропроводность беспримесного (собственного) полупроводника
- •3.4. Электропроводность примесных полупроводников
- •3.4.1. Донорная примесь
- •3.4.2. Акцепторная примесь
- •3.6. Инерционностьp-n-перехода
- •3.6.1. Зарядная емкостьp-n-перехода
- •3.6.2. Диффузионная емкость
- •3.7. Пробой p-n-перехода
- •3.7.1. Тепловой пробой
- •3.7.2. Электрический пробой
- •3.8. Математическая модельp-n-перехода
- •3.9. Переходметалл – полупроводник
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты третьей главы
- •4. Многопереходные электронные элементы
- •4.1. Полупроводниковые триоды (биполярные транзисторы)
- •4.2. Активный режим работы биполярного транзистора
- •4.3. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима
- •4.4. Инерционность биполярного транзистора
- •4.5. Пробой коллекторного перехода
- •4.7. Нелинейная модель биполярного транзистора
- •4.8. Линеаризованная модель биполярного транзистора
- •4.9. Ключевой режим биполярного транзистора
- •4.10. Полевые транзисторы
- •4.11. Полевые транзисторы с управляющимp-n-переходом
- •4.12. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.13. Ключевой режим работы полевых транзисторов
- •4.14. Тиристоры
- •4.15. Элементы оптоэлектроники
- •4.15.1. Управляемые источники излучения
- •4.15.2. Фотоприемники
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты четвертой главы
- •5. Основы теории электронных усилителей
- •5.1. Общие положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.2. Обратная связь в усилительных устройствах
- •5.2.1. Влияние обратной связи на коэффициент усиления.
- •5.2.2. Влияние обратной связи на нестабильность усилителя
- •5.2.3. Влияние обратной связи на нелинейные искажения и шумы усилителя
- •5.2.4. Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя
- •5.2.5. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •5.2.6. Коррекция частотных характеристик для обеспечения устойчивости усилителя
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.3. Принципы построения усилительных каскадов
- •5.3.1. Цепи задания и стабилизации режима покоя
- •5.3.2. Элементы связи усилительных устройств
- •К Рис. 5.34. Оптическая связь онтрольные вопросы и задания
- •5.4. Операционные усилители
- •5.4.1. Модели оу
- •5.4.2. Масштабирующий инвертирующий усилитель
- •5.4.3. Масштабирующий неинвертирующий усилитель
- •5.4.4. Суммирующий усилитель
- •5.4.5. Вычитающий усилитель
- •5.4.6. Интегрирующий усилитель
- •5.4.7. Нелинейные функциональные преобразователи сигналов
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. Усилители мощности
- •5.5.1. Линейные усилители мощности
- •5.5.2. Усилители мощности ключевого типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты пятой главы
- •6. Автогенераторы
- •Основные результаты шестой главы
- •7. Источники вторичного электропитания электронных устройств
- •7.1. Классическая схема вторичного источника (без преобразования частоты сети)
- •7.2. Функциональные элементы вторичных источников электропитания
- •7.2.1. Преобразователи переменного напряжения
- •7.2.2. Стабилизаторы постоянного напряжения
- •7.3. Вторичные источники с преобразованием частоты сети
- •Vd Схема упр.
- •Vd Схема упр. Ul
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты седьмой главы
- •II. Основы цифровой электроники
- •1. Введение
- •2. Логические функции
- •2.1. Логические функции и способы их представления
- •2.2. Основы алгебры логики
- •2.2.1. Функция не
- •2.2.2. Функция или
- •2.2.3. Функция и
- •2.3. Логические элементы и-не, или-не
- •2.3.1. Элемент и-не (штрих Шеффера)
- •2.3.2. Элемент или-не (стрелка Пирса)
- •2.4. Синтез логических устройств
- •2.5. Выбор системы логических элементов
- •2.6. Минимизация логических функций
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Характеристики и параметры логических элементов, основы схемотехники
- •3.1. Логические уровни, нагрузочная способность
- •3.2. Логические элементы с тремя состояниями
- •3.3. Быстродействие логических элементов
- •3.4. Помехоустойчивость логических элементов
- •3.5. Число входов логических элементов
- •3.6. Специальные типы логических элементов. Логические элементы с открытым коллектором
- •3.6.1. Расширители числа входов
- •3.6.2. Схема согласования уровней
- •3.6.3. Логический элемент с разрешением по входу
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Цифровые устройства комбинационного типа
- •4.1. Преобразователи кодов, шифраторы, дешифраторы
- •4.2. Мультиплексоры
- •4.3. Сумматоры
- •4.4. Цифровые компараторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Последовательностные цифровые устройства
- •5.1. Триггеры
- •5.1.5. Триггер Шмитта
- •5.2. Цифровые счетчики импульсов и делители частоты следования
- •5.2.1. Двоичные счетчики
- •5.2.2. Недвоичные счетчики
- •5.3. Регистры
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Генераторы импульСныхСигналов
- •6.1. Автогенераторы прямоугольных импульсов (мультивибраторы)
- •6.2. Ждущий (заторможенный) режим генераторов
- •6.3. Интегральные таймеры
- •6.4. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (тока)
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. УстройствасОпРяжЕнияцифровых и аналоговых систем
- •7.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •7.2. Аналого-цифровые преобразователи
- •7.2.1. Ацп последовательного приближения
- •7.2.2. Ацп параллельного типа
- •7.2.3. Ацп интегрирующего типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Введение в микропроцессорную технику
- •8.1. Арифметическо-логические устройства
- •8.2. Полупроводниковые запоминающие устройства
- •8.3. Программируемые логические интегральные матрицы
- •8.4. Интерфейсные устройства
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение справочные данные интегральных схем
- •Литература
- •Оглавление
Контрольные вопросы и задания
Поясните принцип действия компенсационного стабилизатора напряжения постоянного тока.
На принципиальной схеме К142ЕН1 найдите функциональные узлы компенсационного стабилизатора. Сделайте прогноз основных параметров стабилизатора, выполненного на этой схеме.
Опишите основные процессы в компенсационных стабилизаторах ключевого типа.
Основные результаты седьмой главы
Микроминиатюризация электронных компонентов привела к ситуации, когда источник питания электронного устройства из-за громоздкого силового трансформатора по массогабаритным показателям существенно превышает само электронное устройство.
Разрешение этой ситуации достигается за счет преобразования частоты, в результате частота, на которой работает трансформатор, в сотни – тысячи раз превышает частоту первичного источника, а массогабаритные размеры трансформатора уменьшаются в десятки – сотни раз.
Функционально законченные интегральные стабилизаторы позволяют получить чрезвычайно высокий уровень стабильности выходных напряжений источника питания.
Минимальными потерями обладают стабилизаторы ключевого типа, реализующие принцип ШИМ.
II. Основы цифровой электроники
1. Введение
Цифровая электроника решает задачи обработки информации, носителем которой являются сигналы бинарного (двоичного) вида. Бинарный сигнал, называемый в технической литературе цифровым, имеет два информативных значения: 0 и 1. Эти цифры отражают не численные значения электрического сигнала, а лишь некоторый его признак, поэтому называются логическим нулем или единицей. Например, наличие на выходе цифрового устройства импульса с некоторым заранее установленным уровнем в конкретный (тактируемый) момент времени может быть обозначено логической единицей, а отсутствие такого импульса – логическим нулем (или наоборот). На практике основное применение нашли потенциальные цифровые устройства с позитивной логикой, в которых 0 или 1 представляются низким (Н) или высоким (В) уровнем потенциала (постоянного напряжения), рис. 1.1. Возможна и так называемая негативная логика, когда высокому потенциалу соответствует 0, а низкому – 1.
Рис. 1.1. Цифровой сигнал в позитивной логике:
1 – уровень логической единицы; 0 – уровень логического нуля
Логической единицей можно обозначить любой высокий уровень, например: 3 В, 5 В, 15 В и т. д., а логическим нулем – любой низкий, например: 0,1 В, 0,5 В и т. д., причем значения этих уровней могут находиться в пределах некоторой допустимой зоны.
Несмотря на простоту, цифровой сигнал обладает большой информационной универсальностью: с его помощью можно представлять числовые величины (в позиционной двоичной системе счисления), сигналы произвольной формы (с помощью кодоимпульсной модуляции), дискретные события (включено-выключено, свободно-занято и др.). Генерация цифровых сигналов производится с помощью электронных ключей (рис. 1.2), техническая реализация которых проще, чем аналоговых усилителей, т. к.:
не надо задавать и стабилизировать режим покоя;
не надо вводить ООС для снижения нелинейных искажений, для стабилизации коэффициента усиления;
мощность, рассеиваемая на усилительном элементе в ключевом режиме, существенно ниже, чем в аналоговом режиме, что позволяет увеличить плотность упаковки элементов в объеме кристалла.
а б
Рис. 1.2. Генерация цифровых сигналов с помощью электронных ключей:
а – логического нуля (усилительный элемент открыт); б – логической единицы (усилительный элемент заперт); Uy – управляющий сигнал
Для цифрового сигнала небольшая нелинейность передающего канала не имеет значения (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Прохождение цифрового сигнала через нелинейное устройство [] без искажений
Цифровые сигналы легко кодируются, что обеспечивает высокую скрытность и помехозащищенность передачи информации в цифровом виде. Цифровые сигналы можно «запоминать» в виде заряда емкости МДП-структуры. Такие полупроводниковые элементы цифровой «памяти» могут выполняться в виде специализированных микросхем, обладающих большой информационной емкостью.
С помощью лазерного луча бинарные признаки (наличие-отсутствие штриха на шлифованной поверхности) могут с большой плотностью «упаковываться» на миниатюрных дисках, являясь хранилищем огромных объемов информации.
Программное управление цифровыми сигналами позволяет решать неограниченный круг задач преобразования при наличии достаточно большого числа функциональных цифровых преобразователей. Все эти замечательные свойства цифровых сигналов и обусловили революционный характер развития цифровой электроники – компьютерной техники, цифровых систем передачи информации, управления техническими объектами.