- •Основы электроники
- •2.3 Методические указания 54
- •3.3 Методические указания 76
- •4.3 Методические указания 97
- •5.3 Методические указания 123
- •Предисловие
- •1 Выпрямление
- •1.1 Задание
- •1.2 Теоретическая часть
- •1.2.1 Принцип выпрямления. Однополупериодный выпрямитель
- •1.2.2 Двухполупериодный выпрямитель
- •1.2.3 Спектральное описание выпрямления
- •1.2.4 Сглаживание пульсаций в схемах выпрямителей
- •Контрольные вопросы
- •1.3 Методические указания
- •2 Усилитель на биполярном транзисторе
- •2.1 Задание
- •2.2 Теоретическая часть
- •2.2.1 Механизм усиления
- •2.2.2 Режимы работы и основные параметры усилителей
- •2.2.3 Простейший усилитель на биполярном транзисторе
- •2.2.3.1 Характеристики и режимы работы транзистора с оэ
- •2.2.3.2 Физический анализ простейшей схемы усилителя
- •2.2.3.3 Методы анализа нелинейных резистивных цепей
- •2.2.3.4 Графический метод анализа усилителя
- •2.2.3.5 Графоаналитический метод анализа усилителя
- •2.2.4 Схема типового усилителя на биполярном транзисторе с оэ
- •Контрольные вопросы
- •2.3 Методические указания
- •3 Мультивибратор на транзисторах
- •3.1 Задание
- •3.2 Теоретическая часть
- •3.2.1 Анализ схемы включения транзистора с общим эмиттером
- •3.2.2 Ключи на биполярных транзисторах
- •3.2.3 Мультивибратор на транзисторах
- •3.2.4 Анализ схемы мультивибратора
- •3.2.5 Расчет основных показателей мультивибратора
- •Контрольные вопросы
- •3.3 Методические указания
- •4 Схемы на операционном усилителе
- •4.1 Задание
- •4.2 Теоретическая часть
- •4.2.1 Общие сведения об операционном усилителе
- •4.2.2 Основные параметры операционного усилителя
- •4.2.3 Схемы на операционном усилителе
- •4.2.3.1 Инвертирующая схема включения операционного усилителя
- •4.2.3.2 Инвертирующий усилитель
- •4.2.3.3 Суммирующий усилитель
- •4.2.3.4 Цифроаналоговый преобразователь (цап)
- •4.2.3.5 Аналоговый интегратор
- •4.2.3.6 Аналоговый дифференциатор
- •4.2.3.7 Релаксационный автогенератор
- •Контрольные вопросы
- •4.3 Методические указания
- •5 Элементы цифровой электроники
- •5.1 Задание
- •5.2 Теоретическая часть
- •5.2.1 Аналоговые и цифровые электрические сигналы
- •5.2.2 Взаимное преобразование аналоговых и цифровых сигналов
- •5.2.3 Цифровые (логические) схемы
- •5.2.4 Основы булевой алгебры
- •5.2.4.1 Булевы переменные и основные операции булевой алгебры
- •5.2.4.2 Булевы функции. Анализ и синтез булевых функций
- •5.2.5 Базовые логические элементы
- •5.2.6 Комбинационные и последовательностные логические схемы
- •5.2.6.1 Комбинационные логические схемы
- •5.2.6.2 Синтез комбинационных схем
- •5.2.6.3 Последовательностные логические схемы. Триггеры
- •5.2.6.4 Асинхронный rs-триггер
- •Контрольные вопросы
- •5.3 Методические указания
- •Приложение 1
- •1.1 Общие сведения о полупроводниках
- •1.2 Контактные явления в полупроводниках
- •1.3 Полупроводниковые диоды
- •1.4 Полупроводниковые триоды (транзисторы)
- •Приложение 2 Спектральное представление периодических сигналов
- •Литература
3.2 Теоретическая часть
Все колебательные процессы, формируемые электронными цепями – генераторами, можно по их зависимости от времени разделить на три группы: квазигармонические, релаксационные и хаотические. Квазигармонические процессы имеют форму, близкую к синусоидальной, релаксационные процессы имеют вид пилообразных, треугольных и других периодических разрывных колебаний. Хаотические типы движений, в отличие от первых двух, никогда не повторяются во времени.
Со спектральной точки зрения между этими группами сигналов также имеются существенные различия. Квазигармонические процессы обладают узкой, близкой к нулю шириной спектральной линии. Хаотические процессы имеют широкий спектр с почти равномерной спектральной плотностью мощности. Релаксационные колебания занимают промежуточное положение между гармоническими и хаотическими: их спектр широк, но представляет собой набор дискретных колебаний (гармоник) с частотами ωn=nω1, где ω1– частота повторения релаксационных колебаний, а n=1,2,3…
Большинство генераторов строятся на основе усилителей с положительной обратной связью. Положительная обратная связь появляется, когда часть напряжения с выхода усилителя (напряжение обратной связи) поступает обратно на его вход и складывается с действующим в это время входным сигналом. При положительной обратной связи сигнал обратной связи может вернуться на вход усилителя, большим исходного. Суммируясь с , он вызовет дальнейшее увеличение , то есть выходное напряжение будет нарастать со временем и стремиться к бесконечности. В реальном усилителе это невозможно и рост амплитуды выходных колебаний идет до тех пор, пока не наступит её ограничение из-за нелинейности характеристик активных элементов схемы (транзисторов). Результатом будет являться возникновение незатухающих колебаний: усилитель самовозбуждается и переходит в качественно новое состояние – становится автогенератором.
При таком качественном рассмотрении процесса становится ясным, что на вход усилителя нет необходимости подавать какой-либо сигнал: возбуждение усилителя с положительной обратной связью происходит при действии на входе усилителя шумового сигнала даже исчезающе малой интенсивности, причиной появления которого являются неизбежные, принципиально неустранимые флуктуации токов в цепях усилителя.
Мультивибратор (от слов мульти... и лат. vibro – колебаться) - это релаксационный генератор электрических колебаний разрывного типа, содержащий два каскада усилителей, охваченных взаимной междукаскадной положительной обратной связью. Термин "мультивибратор", предложенный голландским физиком Ван дер Полем, указывает на множество гармоник, содержащихся в спектре генерируемых колебаний. Он является одним из самых распространенных генераторов импульсов почти прямоугольной формы.
Используются мультивибраторы обычно для запуска в работу различных устройств при их совместной синхронной работе. Прямоугольные импульсы в мультивибраторе, усилительные каскады которого собраны на транзисторах, создаются за счет работы транзисторов в режиме ключа – практически мгновенного перехода транзистора из запертого состояния, когда его сопротивление становится очень большим, в состояние насыщения, когда сопротивление транзистора резко уменьшается. Поэтому прежде чем анализировать работу мультивибратора рассмотрим ключевой и другие возможные режимы работы биполярного транзистора в схеме усилителя.