Файл: Oporny_konspekt.doc

Тиристоры можно включать при напряжениях, меньших напряжения включения динистора. Для этого достаточно на одну из баз подать дополнительное напряжение таким образом, что­бы создаваемое им поле совпадало по направлению с полем анода на коллекторном переходе. Можно подать ток управления на вторую базу, но для этого на управляющий электрод необхо­димо подавать напряжение отрицательной полярности относительно анода, и поэтому разли­чают тринисторы с управлением по катоду и с управлением по аноду.

На рисунках ниже изображены условные графические обозначения (УГО) рассматривае­мых приборов: динистора, тиристора с управлением по катоду, тиристора с управлением по аноду, неуправляемого симистора.

Маркировка расшифровывается так:

КН102Б - кремниевый динистор; КУ202А - кремниевый тиристор. Первая буква «К» обозна­чает материал кремний. Вторая - тип прибора - динистор или тиристор. Третья группа -трeхзначный цифровой код, и четвeртая группа, расшифровываются так же, как и все рассмот­ренные ранее полупроводниковые приборы.

Оптоэлектронные ИМС.

Оптроном, или оптоэлектронной парой называется устройство, состоящее из светоизлучателя, фотоприемника и оптически прозрачной среды между ними. Светоизлучателем служит излучающий диод, фотоприемником может служить фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, поэтому оптроны называют резисторными, транзисторными, диодными, симисторными, динисторными

Основная задача оптрона обеспечить передачу информации без электрической связи между входом и выходом. УГО оптронов изображено на рисунках ниже.

На рисунках слева направо изображены резисторный, диодный, транзисторный, и динисторный оптроны. Маркировка оптронов.

А О Д 103

Расшифровывается маркировка так:

1. группа - материал полупроводника. Буква «А» означает арсенид галлия.

2. группа. Буква «О» означает, что мы имеем дело с оптроном.

3. группа. Тип оптрона по виду фотоприеника. «Д» - диодный оптрон, «У» - тиристорный.

4. группа - группа по электрическим параметрам.

5. группа - модификация прибора в четвертой группе.

В цифровых ИМС применяют диодные оптроны.

Общие сведения о логических элементах

Логическими элементами называются функциональные устройства, с помощью которых реализуются элементарные логические функции. Они обычно используются для построения сложных преобразователей цифровых сигналов комбинационного типа. Современные логические элементы выполняются в виде микросхем различной степени сложности. Логические элементы относят к цифровой электронике. Для этих схем характерно что состояние на входах схем и выходах, определяется только двумя состояниями, например транзистор может быть либо закрыт, либо насыщен (открыт). В качестве параметра, характеризующего состояние сигнала, обычно выбирают напряжение, уровень которого может быть ВЫСОКИМ или НИЗКИМ. Состояния высокого и низкого уровня определяют некоторым заданным образом значения булевой алгебры логики. Так для положительной логики принимают состояние ВЫСОКОГО уровня за логическую “1” (иногда это логическое значение называют “ИСТИННОЙ”), а состояние НИЗКОГО уровня за логический “0” (“ЛОЖЬ”).

Логический элемент ИЛИ «дизъюнктор».

Выполняет операцию логического сложения. Схемное изображение представлено на рис.70, а состояние выходных сигналов определяется следующей таблицей истинности.

Здесь и далее Х1,Х2 – входы микросхемы, Y – выход микросхемы.

На выходе возникает единица, когда на один ИЛИ на другой ИЛИ на оба сразу входа подана единица. Этот элемент можно назвать также элементом «И» для негативной логики: ноль на его выходе бывает только в том случае, если и на один и на второй вход поданы нули.

Логический элемент ИЛИ–НЕ. Элемент Пирса.

Выполняет операцию логического сложения с инверсией. Схемное изображение представлено на рис.71, а состояние выходных сигналов определяется таблицей истинности.

Логический элемент И. Иначе его называют «конъюнктор».

Выполняет операцию логического умножения. Единица на выходе элемента «И» возникает только тогда, когда на оба входа поданы единицы. Это объясняет название элемента: единицы должны быть И на одном, И на другом входе.

Логический элемент И–НЕ.

Выполняет операцию логического умножения с инверсией. Элемент Шеффеа. Элемент И-НЕ работает точно так же как «И», только выходной сигнал полностью противоположен. Там где у элемента «И» на выходе должен быть «0», у элемента «И-НЕ» - единица. И наоборот.

Логический элемент И–НЕ «инвертор».

Помимо указанных существует множество логических элементов, выполняющих более сложные логические преобразования. Эти преобразования являются комбинациями простейших логических операций.

Цифровые микросхемы.

Микросхемы делятся на два больших вида: аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы работают с аналоговым сигналом, а цифровые, соответственно – с цифровым. Примерный список:

• Триггеры

• Счетчики

• Шифраторы

• Дешифраторы

• Мультиплексоры

• Компараторы

Все цифровые микросхемы работают с цифровыми сигналами.

Цифровые сигналы – это сигналы, имеющие два стабильных уровня – уровень логического нуля и уровень логической единицы. У микросхем, выполненных по различным технологиям, логические уровни могут отличаться друг от друга.

Классификация усилителей.

Устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, называется электронным усилителем.

Основной классификацией усилителей является классификация по диапазону усиливаемых частот.

1. Усилители низкой частоты - диапазон усиливаемых частот от 10Гц до 100кГц.

2. Усилители высокой частоты - диапазон усиливаемых частот от 100кГц до 100МГц.

3. Усилители постоянного тока. Они могут усиливать постоянный ток. Диапазон усиливаемых частот от 0Гц до 100кГц.

4. Импульсные усилители - широкополосные импульсные и видеоусилители. частотный диапазон усиливаемых частот от 1кГц до 100кГц.

5. Избирательные, или резонансные усилители - это усилители, работающие в узком диапазоне частот.

Обратная связь в усилителе

Виды обратной связи.

Обратной связью в усилителе (в целом) или же в отдельно взя­том каскаде называется такая связь между входом и выходом, при которой часть энергии уси­ленного сигнала с выхода передаётся на вход.

По способу своего возникновения обратная связь может быть внутренней, паразитной и ис­кусственной.

Внутренняя ОС возникает за счет внутренних свойств элементов схемы. Паразитная ОС воз­никает за счет паразитных емкостей и индуктивностей. Стараются внутреннюю паразитную обратную связь возможно сильнее уменьшить.

Искусственная ОС вводится специально для улучшения основных характеристик усилителя. По признаку петлевого усиления различают положительную ОС (ПОС) и ООС.

При ПОС сиг­нал на вход усилителя через цепь ОС поступает в фазе со входным сигналом. При ООС сиг­нал, проходя цепь ОС, будет подаваться в противофазе с входным сигналом. В усилителях, в основном, применяется ООС; ПОС применяется в генераторах.

В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к входу усилителя, различают ОС по току и по напряжению. В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к выходу усилителя, различают параллельную и последовательную ОС усилителя .

Виды межкаскадных связей.

Для увеличения коэффициента усиления могут приме­няться многокаскадные усилители. В этом случае между каскадами, а также между входом усилителя и источником сигнала или же между выходом усилителя и нагрузкой могут суще­ствовать следующие виды межкаскадных связей.

Резисторно-емкостная связь.

Резисторно-емкостная связь является наиболее широко распространенной в усилителях пере­менного напряжения.

Трансформаторная связь.

Трансформаторная связь позволяет осуществить оптимальное согласование между каскадами путем подбора коэффициента трансформации трансформатора. Недостатки:

• Сравнительно большие габариты и вес трансформаторов.

• Большие частотные искажения, так как сопротивления обмоток трансформатора зависят от частоты, поэтому трансформаторная связь применяется на низких частотах и в узком диапазоне.

Выходные каскады усилителей

Однотактный выходной трансформаторный каскад.

Выходные каскады усиления являются усилителями мощности. Однотактный выходной трансформаторный каскад в качестве коллекторной нагрузки име­ет первичную обмотку согласующего трансформатора.

Применение согласующих трансформаторов позволяет осуществлять оптимальное согласование выхода усилителя с на­грузкой

Применяются однотактные выходные каскады для усиления небольших мощностей. Недостатками являются все недостатки трансформаторной межкаскадной связи.

Двухтактный выходной трансформаторный каскад.

Во входной цепи включен трансформатор Tpl со средней точкой во вторичной обмотке. Это позволяет получить на базах транзисторов VT1 и VT2 два одинаковых по амплитуде и противоположных по фазе напряже­ния .

Когда на базы транзисторов будет подаваться положительное напряжение они будут нахо­диться в открытом состоянии и через них будут протекать токи от плюса Ек, средняя точка Тр2, половина первичной обмотки Тр2, коллектор - эмиттерный переход транзистора, общий провод, минус Ек. Следовательно, в первичной обмотке Тр2 токи будут протекать от средней точки в разные стороны, за счет чего магнитные потоки в сердечнике и наводимые во вторич­ной обмотке магнитные поля, а значит, и ток в нагрузке будут вычитаться.

Ток в нагрузке будет иметь двойной размах по сравнению с каждым из токов транзистора, а следовательно, такая схема будет отдавать в нагрузку удвоенную мощность по сравнению с мощностью, рассеиваемой каждым из транзисторов.Эта схема используется для усиления больших мощностей.

Достоинства: малые нелинейные искажения, так как в сердечнике отсутствует постоянная со­ставляющая магнитного потока и не происходит насыщение; схема не чувствительна к пульса­циям напряжения питания.

Недостатки: все недостатки трансформаторных схем - узкий диапазон частот, повышенные габариты и вес трансформатора, большие частотные искажения.

Частично недостатки трансформаторных каскадов можно устранить, если на входе вместо трансформатора Tpl поставить фазоинверсный каскад (или каскад с разделенной нагрузкой), имеющий два выхода.

Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад.

Наиболее широкое распространение в выходных усилителях получили бестрансформаторные каскады на транзи­сторах разного типа проводимости.

При подаче на вход положительной полуволны напряжения транзистор VT1, структуры n-р-n, будет открыт, а транзистор VT2,структуры p-n-р, будет закрыт, и через нагрузку будет проте­кать ток по цепи от плюса Ек1, коллектор - эмиттер VT1, Rh, общий провод, минус Ек1.При отрицательной полуволне входного напряжения транзистор VT1 закрывается, a VT2 открывается, и через него будет протекать ток от плюса Ек2, Rh, эмиттер - коллектор VT2, ми­нус Ек2.

Таким образом, токи в нагрузке будут вычитаться, за счет чего в нагрузке появится удвоенная амплитуда тока, следовательно, и удвоенная мощность.

Достоинства: все достоинства двухтактных бестрансформаторных каскадов - большая выход­ная мощность, независимость от пульсаций ИП, малые нелинейные искажения. Кроме того, двухтактные бестрансформаторные каскады свободны от недостатков трансформаторных кас­кадов.

Недостаток данной схемы: быстрый выход из строя транзисторов при КЗ или перегрузке в на­грузке.

Усилители постоянного тока (УПТ).

Усилителем постоянного тока называется устройство с гальванической связью между касадами, которое может усиливать не только переменную составляющую сигнала в некотором диапазоне частот, но и, самое главное, его постоянную составляющую. УПТ подразделяются на однокаскадные и многокаскадные.

Важной особенностью УПТ выступает то, что с выхода помимо переменной составляющей сигнала на вход следующего каскада поступает некоторая постоянная составляющая.

Операционные усилители

Операционным усилителем называется устройство, предназначенное для выполнения мате­матических операций с аналоговыми сигналами, имеющее исключительно высокий коэф­фициент усиления, очень большое входное и малое выходное сопротивление и выполнен­ное в микроэлектронном исполнении.

Операционный усилитель включает в свой состав один или несколько дифференциальных каскадов УПТ, генератор стабильного тока для питания этих каскадов и выходные эмиттерные повторители для увеличения входного и уменьшения выходного сопротивления.

На принципиальных схемах, чаще всего, он обозначается следующим образом:

На рисунке обозначены три самых главных вывода ОУ - два входа и выход. Есть еще выводы питания. Два входа ОУ - инвертирующий и неинвертирующий названы так по присущим им свойствам. Если подать сигнал на инвертирующий вход, то на выходе мы получим инвертированный сигнал, сдвинутый по фазе на 180 градусов - зеркальный; если же подать сигнал на неинвертирующий вход, то на выходе мы получим фазово не измененный сигнал.

^{Индикаторы}

Буквенно-цифровые индикаторы.

Буквенно-цифровые индикаторы предназначены для отображения информации в виде цифр, букв и различных символов. Различают следующие виды буквенно-цифровых индикаторов:

• Накальные;

• Газоразрядные;

• Светодиодные;

• Вакуумные электролюминесцентные;

• Жидкокристаллические.

Накальные и газоразрядные индикаторы в настоящее время практически не применяются. Светодиодные индикаторы бывают двух видов: семисегментные и матричные. Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения информации в виде цифр и включают в свой состав восемь светодиодов, семь из которых имеют форму сегментов, а один, восьмой, - точка.

Жидкокристаллические индикаторы.

Жидкими кристаллами называют материал в виде длинных цепочек с очень высокой подвижностью. За счет этого в обычном состоянии эти молекулы располагаются хаотично и жидкий кристалл не прозрачен. Если поместить жидкий кристалл в электрическое поле, то молекулы ориентируются относи­тельно линии напряженности поля и жидкий кристалл становится прозрачным.

В состав конструкции входит:

1. стекло;

2. прозрачный электрод;

3. жидкий кристалл;

4. непрозрачный электрод.