Лекции по "Физике"

10     Элементная база современных  электронных устройств. Источники  вторичного питания электронных  устройств. Принципы построения  источников. Импульсные и автогенераторные устройства. Выпрямители источников электропитания. Структура, классификация, основные параметры. Сглаживающие фильтры. Стабилизаторы напряжения и тока. Усилители электрических сигналов, классификация и основные  хар-ки. Основы цифровой и микроэлектроники. Понятие об аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователях. Микропроцессорные средства. Генераторы синусоидальных и импульсных сигналов.

Классификация полупроводниковых приборов. Полупроводниками называются приборы, действие которых основано на использовании свойств p-n – перехода 1. Резисторы 2. Диоды 3. Транзисторы (БПТ, ПТ, JGBT) 4. Тиристоры 5. Микросхемы    Полупроводниковые резисторы. Полупроводниковым резистором называют полупроводниковый прибор с двумя выводами, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения, температуры, освещенности и других управляющих параметров. Линейные Полупроводниковый резистор, в котором применяется слаболегированный материал типа кремния или арсенида галлия. Удельное сопротивление мало зависит от напряженности электрического поля => сопротивление = const в широком диапазоне U и I. применяются в интегральных схемах. Нелинейные Варистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения и его ВАХ нелинейная. Терморезистор – полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры.: Термистор: R↓ с ↑t° , Позистор: R↑ с ↑t° Фоторезистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от освещенности. Тензорезистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от механических деформаций. Источники вторичного электропитания состоят из функциональных узлов, выполняющих одну или несколько функций: выпрямление, инвертирование, стабилизацию, регулирование и т. д.  Источники вторичного электропитания электронной аппаратуры классифицируют по ряду признаков. По типу первичного источника питания различают ИВЭ, питающиеся от сети переменного тока и от источника постоянного тока. В свою очередь, ИВЭ, питающиеся от сети переменного тока, подразделяют на однофазные и трехфазные. По роду тока на выходе различают ИВЭ с постоянным напряжением (выпрямители) и с переменным выходным напряжением (инверторы). По напряжению на выходе источники вторичного питания подразделяют на ИВЭ низкого (до 100 В), среднего (100—1000 В) и высокого (более 1000 В) напряжения, а по мощности, выделяемой в нагрузке,— на ИВЭ малой (до 100 Вт), средней (100—1000 Вт) и большой (более 1000 Вт) мощности. Генераторы импульсных сигналов являются источниками видеоимпульсов с известной формой, длительностью, частотой повторения и высотой. Основная форма импульсов прямоугольная. Прямоугольный импульс идеальной формы характеризуется длительностью т и высотой U. Реальная форма импульса отличается от идеальной, и для его характеристики существуют обязательные правила. Длительность импульса определяется на уровне 0,5 U. Высота импульса ограничивается точкой пересечения усредненной линии вершины импульса с его фронтом. Длительность фронта Тф соответствует времени нарастания импульса от 0,1 U до 0,9 U; длительность спада тс — времени убывания сигнала от 0,9 U до 0,1 U. Импульс принимается прямоугольным в том случае, если Тф и тс меньше 0,3 т. Выбросы на верютнах импульсов и в паузе между ними оцениваются в процентах от высоты импульса.  Имеются генераторы импульсных сигналов специальной формы — пилообразной, трапецеидальной, колоколообразной. Генераторы импульсных сигналов прямоугольной формы разделяются по назначению на три группы: генераторы общего применения; генераторы с точной установкой параметров сигнала; генераторы кодовых комбинаций и псевдослучайных последовательностей импульсов.  При импульсных испытаниях трансформаторов высокого напряжения требуются импульсные напряжения порядка сотен тысяч киловольт. В качестве источников таких напряжений применяются генераторы импульсных напряжений (ГИН) с многоступенчатой схемой. Принцип действия многоступенчатого ГИН заключается в том, что п параллельно соединенных емкостей заряжают через выпрямитель до некоторого напряжения Uit после чего они путем пробоя ряда искровых промежутков автоматически переключаются с параллельного на последовательное соединение. На п последовательно соединенных емкостях напряжение равно nU\.  Определение импульсных разрядных характеристик производится опытным путем. В качестве источника импульсных вол» применяются генераторы импульсных напряжений. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служат для преобразования информации из цифровой формы в аналоговый сигнал – суммирование токов и напряжений. ЦАП широко применяется в различных устройствах автоматики для связи цифровых ЭВМ с аналоговыми элементами и системами. Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода. Аналогово-цифровые преобразователи. В информационных и управляющих системах часть (или вся) информация от датчиков бывает представлена в аналоговой форме. Для ее ввода в цифровые ЭВМ и цифровое управляющее устройство широко применяются аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). В большинстве случаев АЦП выполняют преобразование входного напряжения или тока в двоичный цифровой код. Усилители электрических сигналов - это электронные устройства, предназначенные для усиления или повышения мощности входных сигналов за счет энергии источника питания. Классификацию усилителей электрических сигналов можно проводить по различным признакам. По виду усиливаемых сигналов усилители подразделяют на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов. По типу используемых в усилителе усилительных элементов усилители подразделяют на магнитные, диэлектрические, ламповые, транзисторные и др. По назначению усилители подразделяют на телевизионные, измерительные, антенные, усилители звуковой частоты и т.д. Усилители электрических колебаний звуковой частоты называют также усилителями низкой частоты. Усилители подразделяют на усилители переменного тока (не усиливающие постоянную составляющую сигнала), и  усилители постоянного тока (усиливающие сигналы в полосе частот от нуля до некоторой рабочей частоты). Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора. Нередко устанавливается параллельно электролитическому конденсатору плёночный (или керамический) для переменного тока ёмкостью 0,01 микрофарады, для устранения помех сети 220.  Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки. По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения. Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.