- •А.И. Тихонов информационно-измерительная техника и электроника
- •Оглавление
- •Глава 1. Электроника – основа построения устройств информационно-измерительной техники 8
- •Глава 2. Информационно - измерительная техника 177
- •Введение
- •Определение
- •1.1.1. Энергетические зоны и физические основы собственной электропроводности полупроводников
- •1.1.2. Электропроводность собственного полупроводника
- •1.1.3. Электропроводность примесных полупроводников
- •1.2. Полупроводниковые диоды и их типы
- •1.2.1. Диоды Шоттки на основе контакта «металл-полупроводник»
- •1.2.2. Выпрямительные диоды
- •1.2.3. Импульсные диоды
- •1.2.4. Варикапы
- •1.2.5. Стабилитроны
- •1.2.6. Высокочастотные диоды и диоды Шоттки
- •1.2.7. Туннельные и обращенные диоды
- •1.3. Оптоэлектронные приборы
- •1.3.1. Фоторезисторы
- •1.3.2. Фотодиоды
- •1.3.3. Светоизлучающие диоды
- •1.3.4. Оптроны
- •1.4. Полупроводниковые приборы без р-n перехода
- •1.4.1. Терморезисторы
- •1.4.2 Варисторы
- •1.4.3. Тензорезисторы
- •1.4.4. Магниторезисторы
- •1.4.5. Холлотроны (датчики Холла)
- •1.5. Биполярные транзисторы
- •1.6. Полевые транзисторы
- •1.7. Тиристоры и их применение в устройствах информационно-измерительной техники и электроснабжения
- •2. Усилители переменного и постоянного тока
- •2.1. Классификация и основные параметры электронных усилителей
- •2.1.1. Классификация эу
- •2.1.2. Параметры эу
- •2.2. Усилительный каскад (ук) на биполярных транзисторах
- •2.2.1. Три схемы включения бпт на ук
- •2.2.2. Принцип работы усилителя на бпт
- •2.2.3. Рабочий режим и элементы схемы
- •2.2.4. Основные статические и динамические параметры
- •2.3. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •2.3.1. Три схемы включения и расчетные параметры
- •2.3.2. Сравнительные данные ук на пт и бпт
- •2.3.3. Применение полевых транзисторов в качестве управляемых ключей и сопротивлений
- •2.4. Усилители с обратными связями
- •2.4.1. Виды обратных связей
- •2.4.2. Усилители напряжения, тока и мощности
- •1. Усилители класса а
- •2. Кпд усилителя класса в
- •3. Практические критерии отличия усилителей
- •2.4.3. Схема оос по напряжению
- •2.4.4. Эмиттерный повторитель
- •2.5. Усилители постоянного тока
- •2.5.1. Требования к усилителям постоянного тока и основные понятия
- •2.5.2. Дифференциальные усилители
- •2.5.3 Операционные усилители
- •2.5.4. Практическое применение операционных усилителей в аналоговых устройствах иит Неинвертирующий усилитель
- •Инвертирующий оу
- •3. Дискретные (импульсные) устройства
- •3.1. Основные параметры импульсных сигналов
- •3.2. Электронные ключи и формирователи импульсов
- •3.3. Компараторы и триггеры на оу и бпт
- •3.4. Импульсные генераторы на оу
- •3.5. Логические элементы
- •4. Элементы интегральной электроники-основа построения современных устройств иит
- •4.1. Комбинационные логические схемы
- •4.2. Счётчики и регистры
- •4.3. Запоминающие устройства
- •4.4. Преобразователи кодов
- •4.5. Элементы индикации
- •Тестовые задания по электронике для самопроверки
- •Глава 2. Информационно - измерительная техника
- •1. Средства измерений
- •1.1. Измерения. Основные понятия метрологии. Классификация средств измерений
- •Основные понятия и определения
- •Измерение. Измеряемые величины
- •Физическая величина. Единица физической величины
- •Системы единиц физических величин
- •Меры и наборы мер
- •Измерительные приборы
- •1.2. Виды и методы измерений
- •1.2.1. Классификация видов измерений
- •Виды измерений
- •1.2.2. Обзор методов измерений
- •1.2.3. Методы измерений и их классификация
- •Методы измерений
- •1.3. Основные погрешности измерений
- •Абсолютные и относительные погрешности
- •Погрешности инструментальные и методические, отсчитывания и установки
- •Понятие точности
- •2. Измерительные преобразователи
- •2.1. Измерительная цепь и ее элементы
- •2.2. Простейшие измерительные преобразователи тока и напряжения
- •2.2.1. Шунты
- •2.2.2. Добавочные сопротивления
- •2.2.3. Дополнительные измерительные преобразователи
- •2.3. Измерительные трансформаторы напряжения и тока
- •3. Аналоговые электромеханические приборы Общие сведения
- •Отсчетное устройство аналоговых эип.
- •3.1. Приборы магнитоэлектрической системы
- •3.2. Приборы электромагнитной систем
- •3.3. Приборы электродинамической системы
- •3.4. Приборы индукционной системы Общие сведения
- •3.5. Приборы детекторной системы Амперметры и вольтметры выпрямительной системы.
- •3.6. Приборы термоэлектрической системы
- •3.7. Приборы электростатической системы
- •4. Электронные аналоговые и цифровые измерительные приборы
- •Аналоговые электронные вольтметры Общие сведения
- •Основные узлы аналоговых электронных вольтметров переменного тока
- •Преобразователи амплитудного значения
- •Преобразователи средневыпрямленного значения.
- •4.1. Классификация электронных измерительных приборов
- •4.2. Стрелочные измерительные приборы
- •4.3. Цифровые электронные приборы
- •4.3.1. Цифровые вольтметры
- •Цв прямого преобразования
- •Цифровой вольтметр постоянного тока с времяимпульсным преобразованием
- •Цифровой вольтметр времяимпульсного преобразования с двойным интегрированием
- •4.3.2. Цифровые амперметры и омметры Цифровые амперметры
- •Цифровые омметры
- •4.3.3. Цифровые ваттметры и счетчики электрической энергии
- •Принцип перемножения с помощью шим-аим
- •Импульсный интегратор (ии)
- •4.3.4. Частотомеры-периодомеры Методы измерения частоты
- •Методы измерения периода
- •5. Электронно-лучевые осциллографы
- •Применение электронного осциллографа для измерений
- •6. Измерительные приборы промышленной электроники
- •7. Информационно-измерительные системы
- •Тестовые задания по информационно-измерительной технике
- •Заключение
- •Библиографический список к первой главе
- •Библиографический список ко второй главе
- •Анатолий Иванович Тихонов, канд. Техн. Наук, доцент информационно-измерительная техника и электроника
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
А.И. Тихонов информационно-измерительная техника и электроника
Учебное пособие по курсу лекций
Омск
Издательство ОмГТУ
2008
УДК 681.2+621.38(075) ББК 32.965+32.85я73
Т46
Рецензенты:
И.И. Семенев, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник ОНИИП;
С.В. Бирюков, д-р техн. наук, профессор ОмГТУ
Тихонов, А.И.
Т 46 Информационно-измерительная техника и электроника: учеб. пособие по курсу лекций / А.И. Тихонов. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008 – 312 с.
ISBN 978-5-8149-0646-5
Рассмотрен учебный программный материал, включающий принцип работы полупроводниковых приборов и построение на их основе усилительных, генераторных и преобразовательных устройств аналоговой и дискретной информационно-измерительной техники.
Пособие написано для студентов, изучающих дисциплины «Информационно-измерительная техника» (специальность 140211 – Электроснабжение), а также «Измерительная техника – датчики» (специальность 210106 – Промышленная электроника) очной (дневной и вечерней), а также заочной форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета.
УДК 681.2+621.38(075) ББК 32.965+32.85я73
© Омский государственный
ISBN 978-5-8149-0646-5 технический университет, 2008
Оглавление
Глава 1. Электроника – основа построения устройств информационно-измерительной техники 8
1. Полупроводниковые приборы – элементная база устройств информационно – измерительной техники 8
1.1. Электронно-дырочный переход – основа работы 8
полупроводниковых приборов 8
1.1.1. Энергетические зоны и физические основы собственной электропроводности полупроводников 9
1.1.2. Электропроводность собственного полупроводника 12
1.1.3. Электропроводность примесных полупроводников 16
1.1.4. p-n переход и его вольтамперная характеристика 19
1.2. Полупроводниковые диоды и их типы 26
1.2.1. Диоды Шоттки на основе контакта «металл-полупроводник» 27
1.2.2. Выпрямительные диоды 28
1.2.3. Импульсные диоды 33
1.2.4. Варикапы 34
1.2.5. Стабилитроны 34
1.2.6. Высокочастотные диоды и диоды Шоттки 36
1.2.7. Туннельные и обращенные диоды 39
1.2.8. Pin-диоды 44
1.3. Оптоэлектронные приборы 45
1.3.1. Фоторезисторы 49
1.3.2. Фотодиоды 51
1.3.3. Светоизлучающие диоды 56
1.3.4. Оптроны 58
1.4. Полупроводниковые приборы без р-n перехода 61
1.4.1. Терморезисторы 61
1.4.2 Варисторы 65
1.4.3. Тензорезисторы 66
1.4.4. Магниторезисторы 67
1.4.5. Холлотроны (датчики Холла) 69
1.5. Биполярные транзисторы 70
1.6. Полевые транзисторы 72
1.7. Тиристоры и их применение в устройствах информационно-измерительной техники и электроснабжения 79
2. Усилители переменного и постоянного тока 84
2.1. Классификация и основные параметры электронных усилителей 84
2.1.1. Классификация ЭУ 84
2.1.2. Параметры ЭУ 86
2.2. Усилительный каскад (УК) на биполярных транзисторах 87
2.2.1. Три схемы включения БПТ на УК 87
2.2.2. Принцип работы усилителя на БПТ 87
2.2.3. Рабочий режим и элементы схемы 90
2.2.4. Основные статические и динамические параметры 91
2.3. Усилительные каскады на полевых транзисторах 93
2.3.1. Три схемы включения и расчетные параметры 93
2.3.2. Сравнительные данные УК на ПТ и БПТ 95
2.3.3. Применение полевых транзисторов в качестве управляемых ключей и сопротивлений 98
2.4. Усилители с обратными связями 103
2.4.1. Виды обратных связей 103
2.4.2. Усилители напряжения, тока и мощности 104
2.4.3. Схема ООС по напряжению 109
2.4.4. Эмиттерный повторитель 110
2.5. Усилители постоянного тока 111
2.5.1. Требования к усилителям постоянного тока и основные понятия 111
2.5.2. Дифференциальные усилители 111
2.5.3 Операционные усилители 113
2.5.4. Практическое применение операционных усилителей в аналоговых устройствах ИИТ 116
3. Дискретные (импульсные) устройства 120
3.1. Основные параметры импульсных сигналов 120
3.2. Электронные ключи и формирователи импульсов 123
3.3. Компараторы и триггеры на ОУ и БПТ 128
3.4. Импульсные генераторы на ОУ 136
3.5. Логические элементы 137
4.1. Комбинационные логические схемы 139
4.2. Счётчики и регистры 141
4.4. Преобразователи кодов 149
4.5. Элементы индикации 150