- •Введение
- •Тема 5. Электронные приборы
- •Лекция 18. Физические свойства полупроводниковых материалов. Диоды
- •1. Электропроводность металлов и диэлектриков
- •2. Электропроводность полупроводников
- •Электропроводность примесных
- •4. Электронно-дырочный переход
- •4.1. Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего электрического поля
- •Электронно-дырочный переход под воздействием внешнего электрического поля
- •5. Основные параметры и типы
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Лекция 19. Транзисторы.
- •Классификация транзисторов
- •Биполярные транзисторы
- •Модуль коэффициента передачи определяется выражением
- •3. Полевые транзисторы
- •Общие сведения об igbt транзисторах
- •Интегральные микросхемы
- •Лекция 20. Силовые полупроводниковые приборы
- •Динисторы
- •Тиристоры
- •3. Симисторы
- •4. Статический индукционный транзистор
- •Тема 6. Электронные устройства лекция 21. Резистивные усилители сигналов низкой частоты
- •Классификация усилителей
- •Принцип работы резистивного усилителя
- •2.1 Схемы смещения и температурной стабилизации
- •Модуль коэффициента усиления определяется выражением:
- •Обозначим
- •4. Дифференциальный усилитель
- •При кu → ∞ коэффициент усиления схемы с оос определяется простым отношением
- •Частотные свойства оу
- •Электрические фильтры
- •Фильтр нижних частот
- •2.2.Фильтр верхних частот
- •Ачх фильтра приведена на рис. 22.5, б.
- •2.3 Полосовой фильтр
- •Избирательные усилители
- •Коэффициент передачи моста Вина в цепи пос определяется выражением
- •Лекция 23. Усилители мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •2. Двухтактный усилитель мощности
- •Лекция 24. Генераторы электрических сигналов
- •1. Назначение и классификация генераторов
- •2. Принципы построения генераторов
- •3. Генераторы гармонических колебаний
- •Трехточечные схемы генераторов
- •Лекция 25. Импульсные устройства
- •1. Общие сведения об импульсных сигналах
- •2. Электронные ключи
- •3. Компараторы
- •4. Формирующие цепи
- •Триггеры
- •Лекция 26. Генераторы импульсных сигналов
- •Мультивибраторы
- •2. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •Если напряжение на входе оу постоянное, то на его выходе формируется линейно изменяющееся напряжение
- •Линейно убывает и в момент t3 принимает значение:
- •Далее значение uглин периодически изменяется от –0,79 в до 3,2 в, а uос от –2,32 в до 4,31 в.
- •Лекция 27. Источники питания электронных устройств
- •Общая характеристика вторичных
- •2. Однофазные выпрямители тока
- •2.1 Однофазные выпрямители
- •Трехфазные выпрямители
- •Управляемые выпрямители
- •3. Сглаживающие фильтры
- •3. Стабилизаторы напряжения
- •Лекция 28. Применение электронных устройств в технике птм
- •Электронные регуляторы напряжения
- •Электронные схемы управления стартером
- •3. Электронные системы зажигания
- •3.1. Основные этапы развития электронных систем зажигания
- •3.2. Датчики углового положения коленчатого вала двс
- •3.3. Коммутаторы
- •3.3.1. Коммутаторы с нормируемой скважностью
- •Тема 7. Цифровые устройства лекция 29. Введение в цифровую электронику
- •Общие сведения о цифровых сигналах
- •Основные операции и элементы
- •Основные теоремы алгебры логики
- •Булевы функции (функции логики)
- •Для элемента "или-не"
- •Для элемента "и-не"
- •Минимизация булевых функций
- •Лекция 30. Комбинационные устройства
- •1. Шифраторы
- •Дешифраторы, преобразователи кодов,
- •Сумматоры
- •Цифровые компараторы
- •Арифметико – логические устройства
- •Лекция 31. Триггеры
- •Общие сведения и классификация триггеров
- •Rs триггер на элементах “или – не”
- •Rs триггер на элементах “и – не”
- •Синхронные rs-триггеры
- •5. Универсальные триггеры
- •Лекция 32. Последовательностные устройства
- •1. Счетчики импульсов
- •Регистры
- •Цифровые запоминающие устройства
- •Лекция 33. Цифро-аналоговые и аналого- цифровые преобразователи
- •Цифро-аналоговые преобразователи
- •2. Аналого-цифровые преобразователи
- •2.1. Ацп последовательного счета.
- •2.1. Ацп поразрядного уравновешивания
- •Ацп одновременного считывания
- •Лекция 34. Микропроцессоры
- •Общие сведения
- •Структура микропроцессора
- •Секционированные микропроцессоры
- •Заключение
- •Тема 5. Электронные приборы 5
- •Тема 6. Электронные устройства 47
- •Тема 7. Цифровые устройства 169
-
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт металлургии и химии
Кафедра электропривода и электротехники
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Часть II. Электроника
Для студентов неэлектрических
специальностей ЧГУ.
ЧЕРЕПОВЕЦ
2005
Нохрин А. Н.
Электротехника и электроника. Курс лекций. Часть II. Электроника. Череповец, 2005.
Вторая часть курса лекций “Электротехника и электроника” соответствует утвержденным учебным планам по специальности 190205 – Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование. направления подготовки дипломированных специалистов 190200 – Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы. Она содержит три темы и 17 лекций в соответствии с учебной программой. Рассмотрены классификация, физические принципы построения и работы, характеристики, параметры и применение полупроводниковых приборов, транзисторных усилителей, а также усилителей, импульсных, логических и цифровых устройств, в основу построения которых положено применение интегральных микросхем. Рассмотрены принципы построения и работы наиболее распространенных функциональных узлов устройств цифровой обработки информации. Пособие может быть полезно студентам старших курсов при разработке курсовых и дипломных проектов.
Лекции рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ЭП и ЭТ, протокол № 3 от 24.11.05, одобрены редакционной комиссией ИМиХ, протокол № .
Рецензенты: А. Г. Вэрэш – к.т.н., доцент,зав. кафедрой ЭП и ЭТ ИМиХ ЧГУ;
В. Л. Тамп – к. т. н., доцент, начальник кафедры СРЭС ЧВВИИРЭ;
В, А. Шабалов – к. т. н., профессор кафедры ВТ и СУ ИЭИ ЧГУ.
Введение
Электроника появилась в результате поиска способов использования электрических явлений для передачи информации. Возможности по реализации теоретических изысканий в этом направлении открылись после изобретения итальянским физиком А. Вольтой электрохимического источника тока (1799 г.). Уже в 1809 г. немецкий врач С. Т. Земмеринг построил первое в мире электронное устройство – телеграф. В основу изобретения было положено применение источника тока. В 1832 г. русский электротехник и ученый П. Л. Шиллинг продемонстрировал действие первого электромагнитного телеграфа.
Опираясь на исследования Фарадея, Дж. Максвелла и опыты Г. Герца, А. С. Попов создал устройство для регистрации электромагнитных волн. Демонстрация первого в мире радиоприемного устройства состоялась 7 мая 1895 г. Радиоимпульсный режим работы стал широко использоваться для передачи информации. Это привело к необходимости создания чувствительных индикаторов электрических колебаний и устройств для их усиления – электронных приборов.
В 1904 г. Д. Э. Флеминг, используя разработки А. Н. Лодыгина и Т. А. Эдисона, изготовил первую электронную лампу – диод, который начали использовать в приемниках для выделения передаваемых сигналов. С этого времени началась история современной электроники – науки, изучающей принципы построения, работы и применения различных электронных приборов. Именно применение электронных приборов позволяет построить устройства, обладающие полезными для практических целей функциями – усиление электрических сигналов, передачу и прием информации, измерение параметров и т.д. Сегодня электроника помогает быстрее считать, лучше планировать, точнее управлять технологическими процессами.
Очень быстро (примерно за 30 лет) было разработано много типов электровакуумных приборов. Обладая достаточно высокими качественными показателями, они имели существенные недостатки: большие габариты, большую потребляемую мощность и малый срок работы. Эти недостатки серьезно мешали изготовлению сложных многофункциональных устройств.
В тридцатых годах прошлого столетия началась интенсивная исследовательская работа по созданию полупроводниковых электронных приборов. Существенные результаты в этом направлении были получены в послевоенные годы. Так, в 1947 г. американские исследователи Дж. Бардин и У. Бреттейн создали и испытали первый германиевый точечный транзистор. В 1949 г. советские ученые А. В. Красилов и С. Г. Мадоян изготовили первые отечественные образцы точечных транзисторов. В 1952 г. У. Шокли выдвинул идею создания полевого транзистора, которую реализовал в 1958 г. польский ученый С. Тешнер. В 1960 г. Д. Кинг и М. Аттала создали МОП-транзистор.
Полупроводниковые приборы имеют малую потребляемую мощность, высокую надежность, малую массу и размеры, поэтому уже к началу 70-х годов они практически полностью вытеснили электровакуумные электронные приборы, позволили создать новое направление электроники – микроэлектронику.
Полупроводниковая электроника интенсивно развивается и в нашей стране. Большой вклад в развитие полупроводниковых электронных приборов внесли советские ученые Лосев, Френкель, Курчатов, Давыдов, Туркевич и многие другие. Выдающихся успехов в этом направлении добился академик Ж. И. Алферов. За исследование гетеропереходов и за организацию производства полупроводниковых приборов на их основе в 2000 г. Ж. И. Алферову присуждена Нобелевская премия.
Предлагаемый курс лекций предназначен для оказания помощи студентам в изучении принципов построения и работы полупроводниковых приборов и различных устройств, в основу построения которых положено применение полупроводниковых приборов.