ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Электрические и электронные аппараты и устройства. Элементы электронных устройств. Наряду с простейшими элементами с постоянными параметрами (сопротивления, емкости и индуктивности), составляющие линейные электрические цепи, в электронике широко применяются различные нелинейные элементы. Наиболее известны среди них – это электронные лампы (диоды, триоды, тетроды и т.п.), газоразрядные приборы (тиратроны, разрядники) и полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, тиристоры и т.п.).

Некоторые лампы СВЧ диапазона. С увеличением частоты время пролета электронов между электродами сравнимо с периодом колебания напряжения на сетке и в обычной электронной лампе управление нарушается. В этом случае применяют специальные лампы, где используется принцип пространственной группировки электронов.

Полупроводниковые элементы. Полупроводниковые диоды. Основой работы полупродникового диода является наличие p-n перехода

Тиристоры. Элементы с падающим участком вольтамперной характеристики (т.е. с ОДС) аналогичных ламповому тетроду можно создать и на основе полупроводниковых материалов с p-n переходами. Такие приборы, называемые тиристорами, чаще всего выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: запертое, характеризующееся высоким сопротивлением, и отпертое, характеризующееся минимальным сопротив­лением. Различают диодные (неуправляемые) и триодные (управляемые) тиристоры. Первые из них называют динисторами, вторые – тринисторами.

Выпрямители и инверторы промышленной частоты. Электрическая энергия генерируется и распределяется главным образом в виде переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Между тем в промышленности имеются установки, которые нуждаются в постоянном токе (электропривод, электролиз, подъемные и сварочные устройства, автоматика и управление).

Электронные усилители. Классификация и основные характеристики усилителей. Усилитель – устройство для увеличения параметров сигнала (напряжения, тока, мощности) без изменения его формы.

Обратная связь в усилителях. Коэффициент усиления усилителя с обратной связью.

Катодный и эмиттерный повторители. Глубокую ООС можно также осуществить в усилителях на лампе или транзисторе в схемах катодного или эмиттерного повторителей.

Усилители мощности. В усилителях мощности важное значение имеют коэффициент полезного действия, обеспечение максимальной мощности при существующих транзисторах и подавление высокочастотных гармоник в спектре выходного сигнала в нелинейных режимах работы.

Повторитель напряжения. В некоторых случаях не столь важным является усиление по напряжению, как способность усилителя согласовывать высокое внутреннее сопротивление источника сигналов c низким и, возможно, изменяющимся, сопротивлением нагрузки.

Шумы в усилителях. Шумами в радиоэлектронных устройствах называются флуктуационные сигналы, возникающие в самих устройствах. Шум определяет нижний предел сигналов, которые могут быть обработаны электронными средствами, т.е. устанавливают чувствительность усилителя.

Генераторы электрических колебаний. В общем случае, процесс получения переменных токов и напряжений требуемой формы и частоты называется генерированием электрических колебаний. Устройство, в котором возникают колебания, называется автоколебательной системой или просто автогенератором. Затем эти колебания могут усиливаться и преобразовываться, и всё устройство в целом называется генератором. По форме колебаний генераторы делятся на генераторы синусоидальных колебаний низких (до 200 кГц) высоких (более 200 кГц), сверхвысоких частот и генераторы разрывных (релаксационных) колебаний специальной формы. Особую группу представляют автогенераторы случайных колебаний (сигналов)— шумовые генераторы.

RC-генераторы. Технические характеристики LC-генераторов в диапазонах достаточно низких частот существенно ухудшаются из-за резкого возрастания величин и размеров индуктивностей и емкостей колебательных контуров. Поэтому в низкочастотных автогенераторах в качестве колебательных систем и цепей положительной ОС используют частотно-избирательные RC-цепи. Наиболее распространены в радиоэлектронике и технике связи низкочастотные автогенераторы двух видов — с фазосдвигающей RC- цепью и с мостом Вина

Ждущий мультивибратор. Для получения одиночных прямоугольных импульсов требуемой длительности синхронизованных с импульсом запуска применяют схему ждущего мультивибратора или одновибратора. Одновибратор в отличие от мультивибратора имеет одно устойчивое состояние.

Мультивибратор на ОУ. Для превращения компаратора в мультивибратор в него вводят времязадающую RC-цепь отрицательной ОС

Цифровые электронные устройства. Элементы цифровой логики. В цифровых устройствах и схемах обработка и передача информации производится с помощью двоичного кода, когда информационные сигналы могут принимать только два значения 1 и 0. Элементы схем, обрабатывающие такие сигналы также называют логическими.

Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах. Учитывая ограниченный ассортимент интегральных микросхем по числу выполняемых операций для практической реализации произвольных логических функций часто необходимо представить их через единственную операцию «И-НЕ» или»ИЛИ-НЕ».

Последовательные цифровые устройства. Цифровое устройство называется последовательным (ПЦУ), если сигналы на его выходе зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от состояния цифрового устройства (т.е. от предыдущих входных сигналов). В ПЦУ обязательно должны входить ячейки памяти. Ячейка памяти Т под воздействием входного сигнала изменяет своё состояние (0 или 1).

Счётчик - последовательное цифровое устройство, обеспечивающее хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счёта (т.е. изменения числа на 1). В зависимости от направления счёта счётчики разделяют на суммирующие, вычитающие и реверсивные. По способу организации схемы переноса – с последовательным, параллельным и параллельно-последовательным переносом. По наличию синхронизации – синхронные и асинхронные счётчики. Счётчики обычно строят на Т – триггерах. Однако могут применятся и D - триггеры и JK - триггеры.

  Регистр – последовательностное цифровое устройство, используемое для хранения и выполнения логических преобразований над n-разрядным двоичным кодом. Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано некоторое КЦУ, с помощью которого обеспечивается выполнение логических операций или микроопераций над n-разрядными словами в ПЦУ: приём слова в регистр, передача слова из регистра, поразрядные логические опреации, сдвиг слова влево или вправо на определённое числоразрядов, установка в начальное состояние (сброс), преобразование последовательного кода в параллельный и обратно.

Комбинационное цифровое устройство (КЦУ) – это устройство, выходные сигналы которого в определённый момент времени однозначно определяются входными сигналами. В КЦУ используют не только отдельные логические элементы, реализующие элементарные булевы функции, но и их комбинации, обычно выполненные как единое целое в виде интегральных микросхем.

  Сумматоры – это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел.

Импульсные генераторы на цифровых микросхемах. Мультивибраторы на логических элементах. Такие схемы мультивибраторов широко используют в качестве задающих автогенераторов в различных цифровых устройствах.