Komputer

Wyznaczanie charakterystyk urządzeń i urządzeń elektronicznych. Urządzenia elektryczne; ich charakterystyki statyczne i parametry pracy, tryby pracy

Klasa 2lg, 13,-„

SS Por. nr 63799

4 rl A;, -..:, i- -., „ p, R ann osa

Zar gGGslGripped in F>cg.c iso,”,retenGs Państwowego Komitetu Planowania ZSRR (\ g l.gv G.

A. G. Aleksandrow

Twierdzenie 31 stycznia 1941 r. w Ludowym Komisariacie Przemysłu Elektrycznego X 40368 (304420) Opublikowane 31 maja 1945 r.

Niniejszy wynalazek proponuje sposób usuwania charakterystyk statycznych urządzenia elektroniczne z płynną kontrolą elektrostatyczną.

Z wielu praktycznych celów może być konieczne, aby charakterystyka tych urządzeń była pobierana w zależności od potencjału elektrody sterującej przy stałych potencjałach na innych elektrodach. W przypadku lamp o małej mocy te cechy są zwykle brane pod uwagę w prostej metodzie punktowej. Ostatnio pojawiło się wiele specjalnych urządzeń, które umożliwiają natychmiastowe uzyskanie rodziny charakterystyk statycznych na ekranie oscyloskopu elektronicznego.

Do mocnych lamp elektrodowych, takich jak mocne lampy generatora, kwestia charakteryzacji statycznej jest poważniejsza, ponieważ ich elektrody, które nie są przystosowane do dużych przeciążeń, nie są w stanie wytrzymać mocy, które mogą być przez nie rozpraszane podczas pełnej charakteryzacji statycznej.

Ponadto istnieje wiele takich lamp, które nie są w stanie wytrzymać nawet tych trybów światła, w których byłyby w specjalnych obwodach do pomiaru rodziny charakterystyk statycznych metodą oscyloskopową.

W wielu specjalnych badaniach fizycznych aktywowanych katod złożonych, na przykład tlenkowych, może być konieczny pomiar prądu emisji elektronów w takich trybach, aby katoda nie nagrzewała się zauważalnie z powodu nakładania się mierzonego prądu na żarnik obecny.

Trudności te można łatwo rozwiązać, stosując proponowaną metodę, której istotę można zrozumieć na podstawie poniższego opisu i rozważenia ryc. 1 – 8 rysunek.

Na RYS. Na rysunku 1 przedstawiono badaną lampę elektronową 1, w obwodzie elektrody sterującej, której wąskie impulsy napięciowe są okresowo podawane z rezystancji 14 połączonej szeregowo ze źródłem napięcia siatki polaryzującej o blokowanej przez pojemność 9.

Okresowe wąskie impulsy napięcia są uzyskiwane z kondensatora 25, ładowanego z regulowanego źródła prąd stały 21 przez potencjometr 22 i

¹ 63799 rezystancji 28 i 24. Wskazany kondensator jest okresowo zmuszany do rozładowywania się przez tyratron

26, który jest okresowo zmuszany do zapłonu za pomocą transformatora szczytowego 27, którego obwód wtórny jest połączony szeregowo ze źródłem napięcia polaryzacji 30 za pomocą potencjometru 29.

Aby ograniczyć prąd sieciowy, w obwód sieciowy tego tyratronu wprowadzono opór ograniczający 28.

Rozładowanie kondensatora odbywa się na rezystancji bezindukcyjnej

14, włączony w obwód elektrody sterującej badanej lampy elektronowej. Potencjały do innych elektrod są dostarczane ze źródeł DC 2, 3, 4 itd., które mogą być sterowane. Źródła te są blokowane przez dostatecznie duże pojemności 6, 7, 8 itd., aby przy przejściu impulsów prądowych przez te elektrody nie było zauważalnego spadku potencjałów na elektrodach i tym samym zniekształcenia rejestrowanych charakterystyk. Ta okoliczność ma szczególne znaczenie w przypadkach, gdy źródła zasilające obwody elektrod są małej mocy i mają wysokie rezystancje wewnętrzne.

Napięcia źródeł 2, 3, 4, 5 można mierzyć woltomierzami prądu stałego 31, 82, 88, 34. Do obwodu elektrody wprowadzane są znane rezystancje nieindukcyjne 10, 11, 12, 18, na których wąskie impulsy spadku napięcia uzyskuje się podczas przepuszczania przez nie wąskich impulsów prądów. Te spadki napięcia są podawane przez przełącznik 15 do urządzenia pomocniczego, za pomocą którego można je kolejno mierzyć.

Pomocniczy urządzenie pomiarowe składa się ze źródła prądu stałego 17, potencjometru

16, woltomierz DC 18, zawór 20 i wskaźnik prądu 35.

Na RYS. 2, linia ciągła pokazuje krzywą czasową napięcia występującego bezpośrednio między siatką a katodą tyratronową 26. Linia przerywana na tej figurze pokazuje krzywą czasową napięcia polaryzacji na potencjometrze 29.

Na RYS. 3 przedstawia krzywą czasową napięcia na kondensatorze 25, ładującego się w czasie 1 ze źródła 21 i w czasie 1 rozładowującego się do rezystancji 4. Zatem okres oscylacji jest równy t,+t,=T.

Ten okres z kolei jest równy okresowi oscylacji napięcia dostarczanego do transformatora 27. Oscylacje są wymuszone, ponieważ w tym przypadku uzyskuje się wyraźniejszy obraz i więcej dokładne pomiary. Na marginesie należy również zwrócić uwagę na fakt, że zastosowanie oscylacji okresowych ma niewątpliwą przewagę nad pojedynczym impulsem. Faktem jest, że metoda impulsów okresowych z pewnością zapewnia większą dokładność, eliminuje element losowości, a ponadto w dużym stopniu: oszczędza czas poświęcony na pomiar.

Na RYS. 4 przedstawia krzywą czasową napięcia występującego bezpośrednio między siatką a katodą badanej lampy. Jak widać z tego wykresu, krzywa napięcia sieci ma postać bardzo wąskich impulsów. Maksymalną wartość krzywej impulsu można łatwo regulować, zmieniając napięcie za pomocą potencjometru 22 lub zmieniając napięcie źródła

5. W ten sposób można zmienić „napięcie elektrody sterującej (siatki).

Na RYS. 5 przedstawia w czasie przykładową krzywą impulsów prądu w obwodzie którejkolwiek z elektrod. Ta krzywa odpowiada krzywej na ryc. 4. Na RYS. 6 przedstawia schematycznie w czasie przykładową krzywą impulsów w obwodzie którejkolwiek z silnie rozciągniętych elektrod. oś czasu. Ten sam wykres pokazuje linie kropkowane 2, 8, 4n związane z napięciem na potencjometrze 63799 16. Tutaj pokazane są trzy przypadki. Linia 2 odnosi się do przypadku, gdy napięcie na potencjometrze 16 jest większe niż maksymalna wartość na odpowiedniej nieindukcyjnej innej rezystancji w obwodzie jednej lub drugiej elektrody, tj.

W tym przypadku zawór 20 będzie zamknięty, ponieważ jego anoda jest ujemna w stosunku do katody.

Krzywa 2 na ryc. 6 odnosi się do przypadku, gdy П„ = I„,b.

Ten przypadek jest krytyczny, dla którego wykonywany jest pomiar. Mierząc napięcie na potencjometrze za pomocą w tym przypadku woltomierza 18 i znając wcześniej zadaną rezystancję K, łatwo jest określić wartość impulsu prądowego 1n.

Krzywa 4 na ryc. 6 odnosi się do porównania, gdy U„(I„, Â.

W tym przypadku anoda zaworu 20 będzie dodatnia w stosunku do katody i będzie przez nią przepływał prąd, którego średnia wartość będzie mierzona przez urządzenie 85. Pojawienie się prądu będzie służyć jako znak, że tryb krytyczny minęło i dlatego konieczne jest zwiększenie napięcia na potencjometrze 16.

Jako zawór 20 możesz wziąć najmniejszy kenotron (diodę) lub triodę, w której siatka jest przymocowana do anody. Żarówka kenotronu powinna być zasilana ze źródła prądu stałego, a punkt wspólny powinien znajdować się na ujemnym końcu źródła żarowego (aby uniknąć wpływu nierówności potencjału katody i początkowych prędkości elektronów).

Oprócz metody kompensacji do pomiaru impulsów prądowych można również zastosować metodę oscyloskopową lub oscyloskopową. W tym celu pokazano linią przerywaną na FIG. 1 przewodnik

86 są przymocowane do pary płytek odchylających oscyloskopu, dających pionowe odchylanie wiązki elektronów; druga para płytek odchylających jest podłączona do źródła o piłokształtnej krzywej napięcia, a to źródło jest zsynchronizowane ze źródłem 27, które dostarcza napięcie przemienne do obwodu siatki tyratronowej

26. Jednocześnie na ekranie oscyloskopu pojawią się wyraźne impulsy spadku napięcia (patrz rys. 5), po zmierzeniu ich za pomocą wstępnej kalibracji i zn; Znam z góry wartości rezystancji bezindukcyjnych w obwodach elektrod, możliwe jest określenie samych wartości impulsów prądowych.Do tego pomiaru konieczne jest zastosowanie oscyloskop elektroniczny lub oscyloskop. Zastosowanie pętli oscyloskopu elektromagnetycznego powinno dawać znaczne błędy ze względu na dużą bezwładność układu.

Sposób dostarczania impulsów do obwodu elektrody sterującej i pomiaru prądów w obwodzie innych elektrod ma szereg istotnych zalet. Przede wszystkim spada moc tyratronu, który rozładowuje kondensator. Wtedy staje się możliwy pomiar prądów w obwodzie dowolnej elektrody przy dowolnych potencjałach na innych elektrodach, czego nie można uzyskać mierząc impuls prądowy w obwodzie elektrody, do której przyłożony jest impuls potencjału.

Dzięki tej metodzie lampa „odblokowuje się” tylko w tych momentach, w których do elektrody sterującej podawany jest impuls potencjału, przez resztę czasu na elektrodzie sterującej znajduje się odpowiednio duży (w wartości bezwzględnej) potencjał ujemny.

Przybliżone charakterystyki statyczne uzyskane proponowaną metodą przedstawiono na rysunkach

Przedmiot wynalazku

1. Metoda pomiaru charakterystyk statycznych urządzeń elektronicznych z płynną kontrolą elektrostatyczną, charakteryzująca się tym, że napięcie w postaci wąskich impulsów od napięcia ładowanego z zewnętrznego źródła i okresowo rozładowanego przymusowo przy wykorzystaniu tyratronu kondensatora oraz do przyłożyć inne elektrody badanego urządzenia elektronicznego, poprzez wcześniej znane rezystancje nieindukcyjne; regulowane napięcia ze źródeł DC zablokowanych przez pojemności, ponadto powstałe MQKcHMBJlbHblp. Wartości impulsów prądowych w obwodach tych elektrod mierzone są impulsami spadku napięcia na powyższych rezystancjach, do których poprzez zawór i wskaźnik prądu doprowadzone jest regulowane napięcie kompensacyjne.

2. Urządzenie do realizacji sposobu według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że stosuje się jedną parę elektrod odchylających, która jest połączona z końcami lub częścią rezystancji wprowadzonych do obwodów elektrod, a do drugiej podłączone jest napięcie piłokształtne. para elektrod odchylających, zsynchronizowana ze źródłem napięcia przemiennego dostarczanym do obwodu elektrody sterującej tyratronu, okresowo rozładowuje kondensator.

Tech. redaktor M. V. Snolyakva

Reprezentant. redaktor D. A. Michajłow

Drukarnia Gosplannzdat, nr. Worowski, Kaługa

L!49953. Podpisano do publikacji 25 listopada 1946. Nakład: 500 egzemplarzy. Cena 65 kop. Zach. 325

Tutaj udajesz się do czajnika z radością z pomysłu wystrzelenia kubka herbaty z bajglem na cześć nowo zmontowanego urządzenia, ale nagle przestało ono działać. W której widoczne powody nie: kondensatory nienaruszone, tranzystory nie dymią, diody też. Ale urządzenie nie działa. Jak być? Możesz użyć tego prostego algorytmu rozwiązywania problemów:

Montaż „smark”

„Snot” to małe krople lutowia, które tworzą zwarcie między dwoma różnymi ścieżkami na płytce drukowanej. Podczas domowego montażu takie nieprzyjemne krople lutowia prowadzą do tego, że urządzenie albo po prostu nie uruchamia się, albo nie działa poprawnie, albo, co najgorsze, drogie części natychmiast po włączeniu wypalają się.

Aby uniknąć takich nieprzyjemnych konsekwencji, przed włączeniem zmontowanego urządzenia należy dokładnie sprawdzić płytka drukowana na zwarcia między torami.

Przyrządy do diagnostyki urządzeń

Minimalny zestaw urządzeń do regulacji i naprawy konstrukcji radioamatorskich składa się z multimetru i. W niektórych przypadkach wystarczy multimetr. Ale dla wygodniejszego debugowania urządzeń nadal pożądane jest posiadanie oscyloskopu.

Do proste urządzenia taki zestaw wystarczy dla oczu. Jeśli chodzi na przykład o debugowanie różnych wzmacniaczy, dla ich prawidłowe ustawienie Pożądane jest posiadanie również generatora sygnału.

Prawidłowe odżywianie to klucz do sukcesu

Przed wyciągnięciem jakichkolwiek wniosków i wydajnością części zawartych w projekcie twojego krótkofalarstwa, powinieneś sprawdzić, czy zasilanie jest prawidłowo dostarczane. Czasami okazuje się, że problem tkwił w niewłaściwej diecie. Jeśli zaczniesz sprawdzać urządzenie z jego mocą, możesz zaoszczędzić dużo czasu na debugowaniu, jeśli przyczyna była w nim.

Test diody

Jeśli w obwodzie są diody, należy je dokładnie sprawdzić pojedynczo. Jeśli są nienaruszone na zewnątrz, należy odlutować jeden zacisk diody i sprawdzić multimetrem włączonym w trybie pomiaru rezystancji. Co więcej, jeśli biegunowość zacisków multimetru pokrywa się z polaryzacją wyprowadzeń diody (+ zacisk do anody i - zacisk do katody), wówczas multimetr pokaże około 500-600 omów, a w odwrotnym połączeniu (-zacisk do anody i + zacisk do katody) nie pokaże niczego, tak jakby była przerwa. Jeśli multimetr pokazuje coś innego, najprawdopodobniej dioda jest niesprawna i bezużyteczna.

Sprawdzanie kondensatorów i rezystorów

Spalone rezystory widać od razu - robią się czarne. Dlatego znalezienie spalonego rezystora jest dość łatwe. Jeśli chodzi o kondensatory, ich weryfikacja jest trudniejsza. Najpierw, podobnie jak w przypadku rezystorów, trzeba je sprawdzić. Jeśli zewnętrznie nie wzbudzają podejrzeń, należy je wylutować i sprawdzić miernikiem LRC. Kondensatory elektrolityczne zwykle zawodzą. Jednak pęcznieją po spaleniu. Innym powodem ich niepowodzenia jest czas. Dlatego w starszych urządzeniach często wymieniane są wszystkie kondensatory elektrolityczne.

Sprawdzanie tranzystorów

Tranzystory są testowane w taki sam sposób jak diody. Najpierw przeprowadza się oględziny zewnętrzne i jeśli nie budzi podejrzeń, to tranzystor sprawdzany jest multimetrem. Tylko zaciski multimetru są na przemian połączone między baza-kolektor, baza-emiter i kolektor-emiter. Nawiasem mówiąc, tranzystory mają ciekawą usterkę. Podczas sprawdzania tranzystor jest normalny, ale gdy jest włączony w obwód i jest do niego doprowadzony prąd, to po chwili obwód przestaje działać. Okazuje się, że tranzystor się rozgrzał i po nagrzaniu zachowuje się jak zepsuty. Taki tranzystor należy wymienić.

Urządzenia elektroniczne stanowiące podstawę elektroniki można sklasyfikować według dwóch kryteriów:

Zgodnie z zasadą pracy;

Według funkcjonalności.

Zgodnie z zasadą pracy urządzenia elektroniczne można podzielić na cztery klasy:

1. Urządzenia elektryczne – przepływ elektronów porusza się między elektrodami, które znajdują się w wysokiej próżni, tj. w środowisku tak rozrzedzonego gazu, że poruszające się elektrony nie zderzają się z cząsteczkami gazu.

2. Urządzenia do odprowadzania gazów - ruch elektronów w przestrzeni międzyelektrodowej zachodzi w warunkach ich zderzenia z cząsteczkami gazu (z cząsteczkami i atomami), co w określonych warunkach prowadzi do jonizacji gazu, co dramatycznie zmienia właściwości urządzenia. Takie urządzenia nazywają się joński.

3. Urządzenia elektrochemiczne - zasada działania opiera się na zjawiskach związanych z powstawaniem prądu elektrycznego w ciałach ciekłych o przewodności jonowej. Takie urządzenia działają w oparciu o zjawiska badane przez elektrochemię i elektronikę - chemiotronika.

4. Półprzewodniki - zasada działania opiera się na zjawiskach elektronowych w substancjach o strukturze krystalicznej, która charakteryzuje się regularnym i uporządkowanym układem atomów w przestrzeni. Połączone ze sobą atomy są ułożone w ściśle określony sposób, co tworzy sieci krystalicznej ciało stałe.

Według funkcji urządzenia elektroniczne można podzielić na trzy grupy:

1. Przetwornice elektryczne - są to urządzenia, w których energia elektryczna jednego rodzaju (np. prąd stały) jest zamieniana na energię elektryczną innego rodzaju (np. prąd przemienny różne kształty). Należą do nich urządzenia prostownicze, wzmacniające, przełączające, stabilizujące itp.

2. Oświetlenie elektryczne to urządzenia, w których energia elektryczna jest zamieniana na energię optyczną. Należą do nich elektroniczne wskaźniki świetlne, CRT, wskaźniki migowe, lasery, m.in. diody elektroluminescencyjne itp.

3. fotowoltaiczna to urządzenia, w których energia promieniowania świetlnego jest zamieniana na energię elektryczną. Są to fotokomórki, fotodiody, fototranzystory, kamery wideo itp.

Wspólne dla wszystkich urządzeń elektronicznych jest to, że przetwarzają energię różnego rodzaju, czyli urządzenia, które mają znaczące różnice zasadniczo, są używane w tym samym celu funkcjonalnym, tj. do tego samego celu i mają podobne właściwości.

Zazwyczaj podaje się rodzaj charakterystyki statycznej wymagania techniczne.
Charakterystyki statyczne. wejście a. b-transmisja. w weekend. / - na wyjściu O. 2 - na wyjściu 1 ..
Rodzaj statycznej charakterystyki konwersji jest określony przez schemat i konstrukcję przyrządu pomiarowego.
Zależności Q (U dla silnika synchronicznego na R. Rodzaj statycznej charakterystyki obciążenia determinują parametry odbiorników energii oraz wpływ strat w elementach sieci rozdzielczej, w tym transformatorach.
Widok charakterystyk statycznych wzmacniaczy z zewnętrznym i wewnętrznym informacja zwrotna praktycznie to samo.
Schematy ogniw konduktometrycznych wysokiej częstotliwości.| Równowartość obwody elektryczne pojemnościowa cela pomiarowa. Rodzaj charakterystyki statycznej konduktometru wysokiej częstotliwości zależy głównie od zależności właściwości elektrycznych ogniwa - jego przewodnictwa czynnego i biernego - od przewodnictwa elektrycznego roztworu. Badanie analityczne właściwości elektrycznych ogniw przeprowadza się za pomocą ich obwody równoważne, w którym rozproszone parametry ogniwa z - pewnym stopniem dokładności są zastępowane elementami obwodu skupionego. Taka analiza pozwala w wielu przypadkach na jakościową ocenę rodzaju charakterystyk statycznych urządzenia w celu doboru parametrów geometrycznych ogniwa i częstotliwości generatora, które zapewniłyby pomiar przewodności elektrycznej w danej zakres.
Rodzaj charakterystyki statycznej konduktometru wysokiej częstotliwości zależy głównie od zależności właściwości elektrycznych ogniwa - jego przewodnictwa czynnego i biernego - od przewodnictwa elektrycznego roztworu.
Schemat strukturalny przetwornik pomiarowy. Na rodzaj charakterystyki statycznej mają wpływ takie czynniki jak histereza mechaniczna, pełzanie, siły tarcia, l i kilka innych. Przeliczenie wartości mierzonej x na wartość wyjściową y jest bardzo rzadko możliwe do uzyskania bezpośrednio za pomocą przetwornika jednoelementowego. Najczęściej odbywa się to za pomocą pewnego zestawu prostych elementów. Jeżeli przyjmiemy, że każdy element zawarty w konwerterze może być również przedstawiony jako kwadrupol, to konwerter jako całość będzie przedstawiony jako pewna kombinacja takie kwadrypole - elementy. Takie kombinacje mogą mieć różną budowę, jednak z reguły jest to połączenie szeregowe kwadrypole (sutanna. Dla takiego obwodu charakterystyczne jest, że wartość wyjściowa każdego k - ro kwadrypoli jest jednocześnie wartością wejściową ( i 1) - th. Na wejściu łańcucha kwadrypoli działa wartość wejściowa x, i na wyjściu - y.
Jednak typ przekaźnika charakterystyk statycznych takich wzmacniaczy często niekorzystnie wpływa na jakość regulacji.
Rozważ postać charakterystyki statycznej liniowego układu zamkniętej pętli połączonego sterowania i sterowania obciążeniem.

Analiza rodzaju charakterystyk statycznych triody półprzewodnikowej pokazuje, że głównym parametrem nieliniowym triody jest jej rezystancja wejściowa. Rezystancja rk i współczynnik przenoszenia a w aktywnym obszarze charakterystyk triody są praktycznie stałe.
Według rodzaju charakterystyki statycznej: liniowa (bez sygnału początkowego na Sx iz sygnałem początkowym na y0 Sx), nieliniowa (z charakterystyką narastającą lub opadającą), przekaźnik.
W zależności od rodzaju charakterystyki statycznej obiekty dzielą się na stacjonarne i niestacjonarne.
W zależności od rodzaju charakterystyki statycznej czujniki można podzielić na liniowe (bez sygnału początkowego na S x iz sygnałem początkowym na Uo S x), nieliniowe (z charakterystyką narastającą lub opadającą), przekaźnikowe.
W zależności od rodzaju charakterystyki statycznej elementy wejściowe - wyjściowe systemy automatyczne dzielą się na elementy o działaniu ciągłym i elementy o działaniu dyskretnym.
W zależności od rodzaju charakterystyki statycznej przekaźniki dzielą się na dwie duże grupy: neutralną i spolaryzowaną. W przekaźnikach neutralnych kierunek ruchu zwory nie zmienia się, a zatem obwody przełączane nie przełączają się, gdy zmienia się polaryzacja sygnału wejściowego. W przekaźnikach spolaryzowanych zmienia się kierunek ruchu zwory, a zatem przełączane obwody przełączają się na inne styki, gdy zmienia się polaryzacja sygnału wejściowego.
Po drugie, rodzaj charakterystyki statycznej tranzystora zależy od schematu jego włączenia. Oczywiście dla dowolnego obwodu przełączającego procesy fizyczne zachodzące w tranzystorze nie zmieniają się, ale wartości wejściowe i wyjściowe znacznie się zmieniają, a tym samym charakterystyka statyczna tranzystora.
Schemat usuwania charakterystyk statycznych lampy elektronowej z obwodami anodowymi zasilanymi ze źródła. Istnieją cztery rodzaje charakterystyk statycznych: anoda, anoda-no-grid, grid-anoda i grid.
Zatem kształt krzywych charakterystyk statycznych dla większości pierwiastków jest podobny do krzywych zależności natężenia linii helu od prądu, z tą tylko różnicą, że ujawniają one prąd początku parowania.
W zależności od rodzaju charakterystyki statycznej rozróżnia się elementy omowe analogowe i przekaźnikowe.
Schemat badania triody. Istnieją dwa główne typy charakterystyk statycznych triod: charakterystyka anodowa, przedstawiająca zależność prądu anodowego triody od napięcia anodowego przy stałym napięciu sieci oraz charakterystyka anodowo-sieciowa, przedstawiająca zależność prądu anodowego od napięcia sieciowego przy stałe napięcie anodowe. Podczas wykonywania charakterystyk konieczne jest utrzymanie stałego napięcia żarzenia.
Istnieją dwa główne typy charakterystyk statycznych triody: 1) charakterystyki anodowe, które są zależnością prądu anodowego triody od napięcia anodowego przy stałym napięciu sieci, oraz 2) charakterystyki anodowo-sieciowe, które są zależnością prądu anodowego na napięciu sieciowym przy stałym napięciu anodowym. Podczas charakteryzacji napięcie żarzenia katody musi być stałe.
Model graficzny w postaci charakterystyki statycznej elementu nieliniowego jest wyznaczany eksperymentalnie przez przyłożenie do elementu stałego napięcia lub prądu, których wartości są dobierane tak, aby uzyskać wszystkie punkty charakterystyki.

Eksperymenty pokazują, że rodzaje charakterystyk statycznych i wzmocnienia wzmacniaczy z zewnętrznym sprzężeniem zwrotnym oraz tych z samonasyceniem są dość zbliżone.
Rozważmy wpływ przemieszczenia na postać charakterystyki statycznej odwracalnego wzmacniacza magnetycznego. Na ryc. 24.10 przedstawia budowę charakterystyki statycznej odwracalnego wzmacniacza magnetycznego przy różnych wartościach przesunięcia.
Istnieją trzy rodzaje charakterystyk statycznych łącza.
Funkcja f zależy od rodzaju charakterystyki statycznej kontrolowanej przewodności.
Główną wadą takich wzmacniaczy jest typ przekaźnika o charakterystyce statycznej.
Na ryc. 30,b przedstawia widok charakterystyki statycznej sprężarki dla przypadku pH const i trzech wartości PBC (pBct Pvsg Pve) - W pozycji suwaka I Yat sprężarka pracuje z pełną wydajnością Qi, Q2 lub Q3 , w zależności od PBC. Gdy szpula się wysuwa (R maleje), wydajność chłodzenia zmniejsza się w przybliżeniu liniowo.
W praktyce pomiarowej, w zależności od rodzaju charakterystyki statycznej przetwornika i rodzaju pracy, definicji tej nadawana jest bardziej konkretna postać, w wyniku czego stosuje się kilka węższych i bardziej szczegółowych pojęć czułości.
Charakterystyka statyczna dyszy wzmacniacza - tłumik ze stałymi różnicami na dławikach. Rozważamy tutaj wpływ stałej różnicy na kształt charakterystyki statycznej wzmacniacza pneumatycznego. Załóżmy, że istnieje urządzenie, które automatycznie utrzymuje stałą różnicę ciśnień D/7PS przy stałej przepustnicy. Charakterystyka statyczna rozważanego wzmacniacza jest taka sama jak charakterystyka statyczna / wzmacniacza konwencjonalnego. Dlatego sekcja robocza charakterystyki statycznej 2 ma zwiększoną stromość.
Schematy i charakterystyki statyczne WNZ. Prawo transformacji przemieszczenia na sygnał elektryczny (lub rodzaj statycznej charakterystyki PD) jest określone przez konstrukcję czujnika (profil ramy potencjometru), schemat podłączenia do źródła zasilania i obciążenia, a także jako tryb pracy. W szczególnym przypadku wyładowania niezupełne implementują prawo przekaźnika do przekształcania przemieszczenia na napięcie. Takie wnz nazywa się przekaźnikowym czujnikiem potencjometrycznym.
Położenie powierzchni przełączających zależy od właściwości elementu przekaźnikowego (rodzaj charakterystyk statycznych, czasy opóźnienia podczas pracy i zwolnienia), od działających sił (rodzaj charakterystyki mechanicznej silnika i prawo zmiany momentu obciążenia ) oraz rodzaju funkcji kontrolnej.
Przyjmijmy pewne założenia, które nie wpłyną zasadniczo na kształt charakterystyki statycznej. GTcTGT, czyli ilość ciepła dodanego do paliwa. Przy stałym zużyciu paliwa termin ten jest stały i mały w porównaniu z terminem GTXT.
Charakterystyka statyczna regulatora załącz-wyłącz (a, zmiana działania sterującego x (b) oraz proces przejściowy y (c) w przypadku wystąpienia w układzie asymetrycznych samooscylacji.
Momenty zadziałania regulatora PZ determinowane są właściwościami części liniowej ASR oraz rodzajem charakterystyki statycznej regulatora.
W tym przypadku opis matematyczny obiektu może być reprezentowana jako charakterystyka statyczna opisująca cały zakres trybów pracy, a także zestaw charakterystyk dynamicznych, z których każda w przybliżeniu opisuje właściwości dynamiczne trybów obiektu odpowiadające pewnej liczbie charakterystyk statycznych.
Na charakter zmiany / 2 f (Un) ma wpływ rodzaj statycznej charakterystyki obciążenia, zwłaszcza w zakresie mocy biernej, gdyż efekt regulacyjny mocy biernej jest większy niż mocy czynnej.
Schemat blokowy układu automatycznej regulacji temperatury w strefie obróbki i przemieszczeń sprężystych, które ulegają fluktuacji w systemie AIDS. Oczywiste jest, że w tym przypadku wynikowa charakterystyka statyczna jest określona przez rodzaj charakterystyk statycznych wszystkich urządzeń.
Dlatego wymagania odbiorcy energii i intencje konstruktora maszyny, zawarte w postaci statycznej charakterystyki sterowania w takiej czy innej formie, muszą być zgodne z początkowym kosztem mechanizmów automatycznego sterowania i kosztami eksploatacyjnymi ich utrzymania. mechanizmy.
Sformułujmy zasady konstruowania układów sterowania dla klasy obiektów technologicznych, których cechą wyróżniającą jest skrajna postać charakterystyki statycznej. Klasa tego typu obiektów jest bardzo szeroka i obejmuje instalacje działające w wielu ważnych sektorach gospodarki narodowej - chemicznym, petrochemicznym, hutniczym itp. Optymalne zagospodarowanie tych obiektów może dać znaczący efekt ekonomiczny.
Aby przeanalizować jakość druku atramentowego elementy logiczne i dopasowywanie elementów w obwodach zwykle stosuje się trzy rodzaje charakterystyk statycznych: charakterystyka przełączania, wyjście i wejście.
W konsekwencji odcinki odcięte na osi 6 nie zależą od k i są determinowane typem charakterystyki statycznej przekaźnika.
Charakterystyka dynamiczna kaskady z obciążeniem czynno-biernym dla sinusoidalnego sygnału wejściowego. Łatwo zauważyć, że rodzaj charakterystyki dynamicznej dla obciążenia aktywno-biernego zależy nie tylko od charakteru rezystancji i rodzaju charakterystyki statycznej elementu wzmacniającego, ale także od częstotliwości, amplitudy i kształtu sygnału wejściowego .
Dokładność rozdziału silników pomiędzy szyny U i Uz (patrz Rys. 6 - 9) ma niewielki wpływ na kształt charakterystyk statycznych, ale wpływa na napięcie krytyczne.

Lampy katodowe; ich zakres i zastosowanie. Urządzenia jonowe (wyładowcze): ich główne parametry.

urządzenia z wiązką elektronów (ELP) - klasa próżniowych urządzeń elektronicznych, które wykorzystują strumień elektronów skoncentrowany w postaci pojedynczej wiązki lub wiązki promieni, które są sterowane zarówno natężeniem (prądem), jak i położeniem w przestrzeni i oddziałują ze stacjonarnym celem przestrzennym (ekran) urządzenia. Główny zakres ELP - konwersja informacja optyczna na sygnały elektryczne i odwrotna transformacja sygnał elektryczny na optyczny - na przykład na widzialny obraz telewizyjny.

W klasie urządzeń z wiązką elektronów nie lampy rentgenowskie, fotokomórki, fotopowielacze, urządzenia wyładowcze (dekatrony) i urządzenia odbiorcze-wzmacniające są włączone lampy elektroniczne(tetrody wiązkowe, elektryczne wskaźniki podciśnienia, lampy z emisją wtórną itp.) o formie wiązki prądów.

Urządzenie

Urządzenie wykorzystujące wiązkę elektronów składa się z co najmniej trzech głównych części:

· Projektor elektroniczny(pistolet) tworzy wiązkę elektronów (lub wiązkę wiązek np. trzy wiązki w kolorowym kineskopie) i kontroluje jej intensywność (prąd);

· system ugięcia kontroluje przestrzenne położenie wiązki (jej odchylenie od osi reflektora);

· Cel(ekran) odbiorczego ELP zamienia energię wiązki na strumień świetlny widzialnego obrazu; cel transmitującego lub przechowującego ELP gromadzi przestrzenny relief potencjału odczytany przez skanującą wiązkę elektronów.

Klasyfikacja

Urządzenia emitujące promieniowanie katodowe przekształcić obraz optyczny na sygnał elektryczny.

Dissector (tzw. tuba natychmiastowego działania) - historycznie pierwszy typ tuby transmisyjnej używanej do obserwacji astronomicznych, w urządzeniach automatyki przemysłowej i do skanowania dokumentów;

· Ikonoskop - historycznie pierwszy rodzaj kineskopów nadawczych;

· Ortikon, superortikon, vidicon - główne typy lamp transmisyjnych stosowanych w telewizji przed przejściem na przetworniki półprzewodnikowe;

· Specjalistyczne urządzenia, np. monoskop - tuba do przetwarzania sygnału nieruchomego obrazu na sygnał elektryczny (tablica testowa).

Odbieranie urządzeń katodowych przekształć sygnał elektryczny w obraz optyczny (widzialny):

Tuba oscyloskopowa - ELP z pojemnościową (oscyloskopową) kontrolą położenia wiązki, służąca do wizualizacji kształtu sygnałów elektrycznych

· Kineskop – tuba odbiorcza systemu telewizyjnego z systemem odchylania magnetycznego i skanowania poziomego obrazu;

· Indykatorowa lampa elektronopromieniowa - lampa odbiorcza system radarowy z magnetycznym systemem odchylania i kołowym przemiataniem, a także różnymi specjalistycznymi wskaźnikami, tubami generującymi znaki itp.

· Rurki generujące (drukujące) znaki (charaktron, typotron i ich analogi).

· Lampa pamięci zapisuje informacje o celu przestrzennym, przechowuje je przez określony czas i (w lampach z odczytem) odtwarza je lub odczytuje za pomocą wiązki elektronów. Różne fajki tej podklasy były używane zarówno do przechowywania, przetwarzania, jak i grania obrazowanie optyczne oraz jako binarne urządzenia pamięci masowej wczesnych komputerów

Elektronika- dziedzina nauki i techniki zajmująca się badaniem i stosowaniem urządzeń, których działanie opiera się na przepływie prądu elektrycznego w próżni, gazie i ciele stałym. Wysoka prędkość i niezawodność urządzeń elektronicznych doprowadziła do ich powszechnego stosowania w Informatyka, radiotechnika, komunikacja, nawigacja, przemysł itp. Za pomocą urządzeń elektronicznych energia elektryczna źródła zasilania jest przekształcana w energię użytecznego sygnału (wzmacniacze, generatory sygnału itp.), prąd przemienny jest przekształcany w prąd stały (prostowniki) i prąd stały na zmienne (falowniki), przetwarzanie energii, napięcie, regulacja częstotliwości itp.

W urządzeniach elektronicznych konwersja energii elektrycznej i sygnałów odbywa się za pomocą urządzeń elektronicznych (elektronicznych elementów aktywnych). Oprócz urządzeń elektronicznych wykorzystują zasilacze i elementy pasywne: rezystory, kondensatory, cewki indukcyjne.

Obecnie stosowane są głównie półprzewodnikowe urządzenia elektroniczne. Niosą ładunki elektryczne występuje w stanie stałym (półprzewodnik). Należą do nich diody, tranzystory, tyrystory itp.

dioda półprzewodnikowa(Rys. 1) to dwuwarstwowa struktura, która powstaje w jednym krysztale. Jedna warstwa jest typu n, a druga typu p. Ogólnie rzecz biorąc, struktura ta nazywana jest przejściem p-n-złącze lub elektron-dziura. Główną właściwością przejścia elektron-dziura jest jego jednostronna przewodność elektryczna.

Rys.1. Dioda półprzewodnikowa: a) struktura półprzewodnikowa diody;

b) warunkowe oznaczenie graficzne; c) charakterystyka wolt - amper

Z bezpośrednim mieszaniem przejście p-n a jego przewodność elektryczna wzrasta, a przez złącze przepływa prąd, który silnie zależy od przyłożonego napięcia. Przy odwrotnym obciążeniu złącza pn przewodność elektryczna złącza maleje i Elektryczność praktycznie przez nią nie przechodzi.

Nazywa się diodę półprzewodnikową ze złączem p-n spolaryzowanym zaporowo, w którym przy stosunkowo niewielkich zmianach napięcia wstecznego w regionie bliskim napięcia przebicia prąd wsteczny gwałtownie wzrasta Dioda Zenera(rys. 2). Służy do tworzenia stabilizatorów napięcia.

Rys. 2. Półprzewodnikowa dioda Zenera: a) konwencjonalne oznaczenie graficzne; b) charakterystyka wolt - amper

Varicap zwany diodą półprzewodnikową ze złączem p-n spolaryzowanym zaporowo, stosowanym jako kondensator zmienny do elektronicznego strojenia obwodów selektywnych częstotliwościowo (ryc. 3).

Rys.3. Wariacja półprzewodnikowa: a) konwencjonalne oznaczenie graficzne;

b) wolt - charakterystyka farada

Triody półprzewodnikowe (tranzystory) dzielą się na bipolarne i polowe.

tranzystor bipolarny nazywany urządzeniem półprzewodnikowym z dwoma złączami pn (ryc. 4). Ma trójwarstwową strukturę typu n-p-n- lub p-n-p. Środkowy obszar między dwoma złączami pn nazywa się podstawą. Jego grubość jest dość mała. Sąsiednie regiony nazywane są emiterem i kolektorem. W związku z tym złącze baza-emiter złącza p-n nazywa się emiterem, a złącze baza-kolektor nazywa się kolektorem.

Rys.4. Struktura półprzewodnikowa i konwencjonalne oznaczenia graficzne tranzystorów bipolarnych: a) typu n-p-n; b) typ p-n-p

FET nazywa się urządzenie półprzewodnikowe, którego rezystancja zmienia się pod wpływem poprzecznego pola elektrycznego wytworzonego przez elektrodę kontrolną (bramkę) sąsiadującą z objętością przewodzącą półprzewodnika. Istnieją dwa rodzaje tranzystorów polowych: ze złączem sterującym p-n(rys. 5) i izolowana brama(rys. 6).

Rys.5. Struktura półprzewodnikowa i konwencjonalne oznaczenie graficzne tranzystora polowego ze złączem sterującym p-n: a) z kanałem typu n; b) z kanałem typu p

Rys.6. Budowa półprzewodnikowa i konwencjonalne oznaczenie graficzne tranzystora polowego z izolowaną bramką: a) z wbudowanym kanałem; b) z kanałem indukowanym

W przeciwieństwie do tranzystorów bipolarnych, w których przenoszenie ładunku jest kontrolowane przez zmianę prądu bazy, w tranzystorze polowym prąd jest kontrolowany przez zmianę napięcia sterującego, które reguluje szerokość kanału, przez który przepływa prąd. Obszar kanału, z którego rozpoczyna się ruch nośników, nazywany jest źródłem, a obszar, do którego przemieszczają się główne nośniki, nazywany jest drenażem. Obszar kontrolny w instrumencie, który obejmuje kanał, nazywa się bramką. Zmieniając napięcie między bramką a źródłem zmienia się przekrój kanału.

Struktury wielowarstwowe z trzema złączami p-n nazywane są tyrystory. Ich główną właściwością jest zdolność do przebywania w dwóch stanach równowagi stabilnej: maksymalnie otwartym (o wysokim przewodnictwie) i maksymalnie zamkniętym (o niskim przewodnictwie). Z tego powodu pełnią funkcję zbliżeniową klucz elektroniczny z przewodnictwem jednostronnym. Tyrystory z dwoma zaciskami (dwuelektrodowymi) nazywane są tyrystory diodowe (dinistory), oraz z trzema (trójelektrodowymi) - lub tyrystory triodowe (trinistory), lub symetryczne tyrystory (triaki), czy są w stanie przewodzić prąd w obu kierunkach (rys. 7).

Rys.7. Tyrystory: budowa półprzewodnikowa: a) tyrystor diodowy (dinistor); d) trinistor; g) symetryczny tyrystor (triak); warunkowe oznaczenie graficzne: b) tyrystor diodowy; e) trinistor; h) triak; charakterystyka woltamperowa: c) tyrystor diodowy; e) trinistor; i) triak

Fotokomórki półprzewodnikowe obejmują: fotorezystor, fotodiodę, fototranzystor, fototyrystor, LED (ryc. 8).

Rys. 8. Warunkowe oznaczenie graficzne fotokomórek półprzewodnikowych: a) fotorezystor; b) fotodioda; c) fototranzystor; d) fototyrystor; e) LED

fotorezystor Nazywa się urządzenie półprzewodnikowe, którego rezystancja zależy od oświetlenia. Wraz ze wzrostem oświetlenia rezystancja fotorezystora maleje.

Zasada działania fotodiody opiera się na wzroście odwrotności obecne p-n przejście po oświetleniu. Fotodioda jest używana bez dodatkowego źródła zasilania, ponieważ sama jest generatorem prądu, a natężenie prądu jest proporcjonalne do oświetlenia.

W fototranzystorze Złącze kolektor-baza p-n to fotodioda.

diody LED emitują światło, gdy przepływa przez nie prąd stały. Jasność blasku jest proporcjonalna do prądu przewodzenia.

Jeśli dioda LED i element światłoczuły, taki jak fototranzystor, są połączone w jednym pakiecie, prąd wejściowy można zamienić na prąd wyjściowy z pełną separacją galwaniczną obwodów. Takie elementy optoelektryczne nazywane są transoptory(rys. 9).

Rys. 9. Konwencjonalne oznaczenie graficzne transoptorów półprzewodnikowych:

a) rezystor; b) dioda; c) przejściowy; d) tyrystor

Oprócz fotorezystorów do najpopularniejszych rezystorów półprzewodnikowych należą: termistory oraz warystory, którego rezystancja zmienia się odpowiednio wraz z temperaturą i przyłożonym napięciem (rys. 10).

Rys. 10. Warunkowe oznaczenie graficzne rezystorów półprzewodnikowych: a) termistor; b) warystor

Za pomocą rozważanych urządzeń elektronicznych przeprowadzane są niezbędne konwersje energii elektrycznej i sygnałów. Bardzo prosty widok konwersja to prostowanie prądu przemiennego, bardziej złożone - odwracanie prądu stałego na prąd przemienny, wzmacnianie, generowanie i przetwarzanie sygnałów o różnych kształtach.

Prostowniki przekształcić napięcie przemienne sieci w napięcie stałe przy obciążeniu (rys. 11). Są używane jako wtórne źródła zasilania. Napięcie zasilania AC za pomocą transformator jest zmniejszana lub zwiększana do wymaganej wartości, a następnie prostowana prostownikiem. W rezultacie wyjście prostownika wytwarza napięcie o stałym kierunku, które pulsuje (tj. zmienia się w czasie) i dlatego nie nadaje się do zasilania większości urządzeń elektronicznych.

Rys. 11. Schemat strukturalny prostownika

Aby zmniejszyć tętnienie wyprostowanego napięcia na wyjściu prostownika, dołączony jest filtr wygładzający, aw niektórych przypadkach dodatkowo stabilizator napięcia DC.

Główny obwody prostownikowe można podzielić na półfala(rys. 12) i pełna fala(rys. 13).

Rys. 12. Schematy i diagramy czasowe prostowników półfalowych: a) jednofazowe; b) trójfazowy

Rys. 13. Prostowniki pełnookresowe: prostowniki jednofazowe: a) obwód mostkowy; b) z wyjściem ze środka uzwojenia transformatora; c) ich wykresy czasowe; prostownik trójfazowy; d) trójfazowy obwód mostkowy; e) jego schemat czasowy

Filtry wygładzające tylko bezpośrednia składowa wyprostowanego napięcia jest przekazywana na wyjście, a jej zmienne składowe są maksymalnie tłumione. W najprostszym przypadku filtr wygładzający może zawierać tylko jeden element - albo dławik o dużej indukcyjności połączony szeregowo na wyjściu prostownika, albo kondensator o dużej pojemności połączony równolegle z obciążeniem (rys. 14).

Rys.14. Filtry wygładzające: a) indukcyjne; b) pojemnościowy; c) ich wykresy czasowe

Stabilizator napięcia nazywany urządzeniem, które utrzymuje napięcie na obciążeniu z określoną dokładnością, gdy rezystancja obciążenia i napięcie sieciowe zmieniają się w określonych granicach (rys. 15). Napięcie podtrzymywane przez stabilizator jest ustalane przez element odniesienia - diodę Zenera (rys. 2).

Rys. 15. Schematy schematyczne i czasowe parametrycznego regulatora napięcia

Wzmacniacz nazywany urządzeniem przeznaczonym do zwiększania amplitudy i mocy sygnału wejściowego bez zmiany innych jego parametrów. Wzrost amplitudy i mocy sygnału na wyjściu wzmacniacza uzyskuje się poprzez przekształcenie energii zasilacza prądu stałego na energię wyjściowego sygnału przemiennego. Ogólnie rzecz biorąc, wzmacniacze elektroniczne są urządzeniami wielostopniowymi. Oddzielne kaskady są połączone ze sobą obwodami, przez które przesyłany jest sygnał przemienny (wzmocniony), a składowa stała sygnału nie jest przekazywana. Kaskady wykonywane są zgodnie ze schematem ze wspólnym emiterem i wspólnym źródłem, ze wspólnym kolektorem i wspólnym odpływem, ze wspólną podstawą i wspólną bramą (ryc. 16).

Rys.16. Obwody do włączania tranzystorów ze wspólnym (-ami): a) emiterem;

b) kolektor; c) podstawa; d) źródło; e) spływ; e) migawka

Obwód dowolnej kaskady składa się ze źródła zasilania, tranzystora i obwodów polaryzacji, które zapewniają działanie tranzystora przy prądzie stałym, tj. w trybie spoczynku (ryc. 17).

Wzmacniacze wielostopniowe to połączenie szeregowe tego samego typu stopni wzmacniających.

We wzmacniaczach zintegrowanych stosuje się bezpośrednie połączenie między stopniami. Takie wzmacniacze mogą wzmacniać dowolnie wolno zmieniające się sygnały, a nawet sygnały prądu stałego i dlatego są nazywane wzmacniaczami prądu stałego. Nowoczesne wzmacniacze DC wzmacniają sygnały w bardzo szerokim spektrum częstotliwości i należą do kategorii wzmacniaczy szerokopasmowych.

Rys. 17. Obwody wzmacniacza: a) na tranzystorze bipolarnym; b) na tranzystorze polowym

Wadą wzmacniaczy z bezpośrednimi połączeniami jest zmiana napięcia wyjściowego w trybie spoczynku (dryf zerowy) z powodu niestabilności napięcia zasilania, temperatury i innych czynników. Skutecznym sposobem na zmniejszenie dryftu zerowego w takich wzmacniaczach jest użycie stopni wzmacniacza różnicowego.

Wzmacniacz różnicowy ma na celu wzmocnienie różnicy między dwoma sygnałami wejściowymi i jest symetrycznym układem dwutranzystorowym z połączonymi emiterami, posiadającym dwa wejścia i dwa wyjścia (rys. 18).

Rys.18. Wzmacniacz różnicowy

Wzmacniacz operacyjny(Rys. 19), jak każdy inny wzmacniacz, jest przeznaczony do wzmacniania amplitudy i mocy sygnału wejściowego. Otrzymał nazwę „operacyjny” od analogów na elementach dyskretnych, które wykonywały różne operacje matematyczne (sumowanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie, logarytm itp.) głównie w komputerach analogowych. Obecnie wzmacniacz operacyjny najczęściej wykonywany jest w postaci układu scalonego.

Rys. 19. Wzmacniacz operacyjny

Generatory elektroniczne zwane układami samowzbudnymi (samowzbudnymi), w których energia źródła zasilania (prąd stały) jest przekształcana w energię sygnału przemiennego o pożądanej formie.

W sinusoidalnych generatorach napięcia tranzystory działają w trybie wzmacniającym. W przeciwieństwie do nich w generatorach impulsów tranzystory działają w trybie klucza (gdy tranzystor jest na przemian w pełni otwarty, to w pełni) stan zamknięty). W stanie otwartym tranzystor przepływa przez maksymalny prąd i ma minimalne napięcie na wyjściu, określone przez jego napięcie resztkowe. W stanie zamkniętym jego prąd jest minimalny i napięcie wyjściowe maksymalne i zbliżone do napięcia zasilania. Taki element nazywa się klucz tranzystorowy(Rys. 20).

Rys. 20. Schematy przełączniki tranzystorowe: a) na tranzystorze bipolarnym; b) na tranzystorze polowym; c) ich wykresy czasowe

Multiwibratory- Są to generatory impulsów z dodatnim sprzężeniem zwrotnym, w których elementy wzmacniające (tranzystory, wzmacniacze operacyjne) pracują w trybie kluczowym.

Multiwibratory nie mają jednego stanu stabilnej równowagi, dlatego należą do klasy generatorów samooscylujących i są wykonywane na dyskretnych tranzystorach, zintegrowanych elementach logicznych i wzmacniaczach operacyjnych (ryc. 21).

Rys.21. Schematy samooscylujących multiwibratorów: a) na elementach dyskretnych; b) na integralnych elementach logicznych; c) na wzmacniaczu operacyjnym; d) ich wykresy czasowe

układ scalony(IC) to zbiór kilku połączonych ze sobą tranzystorów, diod, kondensatorów, rezystorów itp. Jest produkowany w jednym cyklu technologicznym (czyli jednocześnie), na tej samej konstrukcji nośnej – podłożu i pełni określoną funkcję przetwarzania sygnałów elektrycznych.

Komponenty, które są częścią układu scalonego i nie mogą być od niego oddzielone jako niezależne produkty, nazywane są elementami układu scalonego lub elementami integralnymi. Natomiast strukturalnie odrębne urządzenia i części nazywane są komponentami dyskretnymi, a zbudowane na ich podstawie węzły i bloki nazywane są obwodami dyskretnymi.

Wysoka niezawodność i jakość w połączeniu z niewielkimi rozmiarami, wagą i niskimi kosztami układów scalonych zapewniły ich szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki.

Podstawą nowoczesnej mikroelektroniki jest półprzewodnikowe układy scalone. W tej chwili Istnieją dwie klasy półprzewodnikowych układów scalonych: bipolarne i MIS.

Głównym elementem bipolarnych układów scalonych jest tranzystor n-p-n: cały cykl technologiczny jest zorientowany na jego produkcję. Pozostałe elementy są produkowane równolegle z tym tranzystorem bez dodatkowych operacji technologicznych. Na przykład rezystory są wykonane z warstwy bazowej tranzystora npn, więc mają taką samą głębokość jak warstwa bazowa. Odwrotnie spolaryzowane złącza p-n są używane jako kondensatory, w których warstwa n odpowiada warstwie kolektora tranzystora n-p-n, a warstwa p odpowiada warstwie podstawowej.

elementy logiczne nazywa urządzenia elektryczne, wykonując najprostsze operacje logiczne: NOT, OR, AND (ryc. 22).

Rys.22. Konwencjonalne oznaczenia i tablice prawdy najprostszych elementów logicznych: a) NIE; b) LUB; w I

Funkcje logiczne i operacje logiczne na nich są przedmiotem algebry logiki, czyli algebry Boole'a. Algebra logiki opiera się na wielkościach logicznych, które są oznaczone łacińskimi literami A, B, C, D itd. Wielkość logiczna charakteryzuje dwa wzajemnie wykluczające się pojęcia: tam i nie, prawda i fałsz, włączone i wyłączone itp. Jeżeli jedna z wartości wartości logicznej jest oznaczona przez A, to druga oznaczona jest przez „nie A”.

W przypadku operacji z wartościami logicznymi wygodnie jest użyć kodu binarnego, ustawiając A=1, „not A”=0 lub odwrotnie, A=0, „not A”=1. W system binarny rachunku różniczkowego, ten sam obwód może wykonywać zarówno operacje logiczne, jak i arytmetyczne. Jeśli pojęcie „nie A” jest oznaczone specjalną literą, na przykład B, to relacja między B i A będzie wyglądać następująco: B = .

Jest to najprostsza funkcja logiczna, która nazywa się negacją, inwersją lub funkcją NOT. Obwód zapewniający tę funkcję nazywany jest falownikiem lub obwodem NOT.

Obwody OR (rozłącznik) i AND (łącznik) mogą być wykonane na rezystorach (logika rezystorowa), na diodach (logika diodowa), na tranzystorach (logika tranzystorowa). Najczęściej obwody te są używane w połączeniu z falownikiem, a następnie realizują funkcje LUB-NIE, I-NIE (rys. 23).

Rys.23. Konwencjonalna notacja i tablice prawdy:

a) Strzałka przebijająca; b) udar Schaeffera

Najpopularniejsze są funkcje OR-NOT (strzałka Pierce'a) i AND-NOT (pociągnięcie Sheffera), ponieważ na ich podstawie można zaimplementować każdą inną funkcję logiczną. Liczba zmiennych, a co za tym idzie liczba wejść dla odpowiednich obwodów, może być równa dwóm, trzem, czterem lub więcej. W elementach logicznych zera i jedynki logiczne są zwykle reprezentowane przez różne wartości napięcia: napięcie (lub poziom zerowy) U 0 i napięcie (lub jeden poziom) U 1 . Jeśli jeden poziom jest większy niż poziom zerowy, mówi się, że obwód działa w logice dodatniej, in Inaczej(U 1< U 0) она работает в отрицательной логике. Никакой принципиальной разницы между положительной и отрицательной логиками нет. Более того, одна и та же схема может работать и в одной, и в другой логике.

Najszerzej stosowany jest układ NAND typu TTL (logika tranzystor-tranzystor).

Łączenie logika LUB-NIE lub I-NIE, możesz tworzyć różne urządzenia zarówno z pamięcią, jak i bez.

Do urządzeń cyfrowych z pamięcią obejmują: wyzwalacze, liczniki, rejestry.

wyzwalacze urządzenia nazywane są urządzeniami, które mają dwa stany stabilnej równowagi i są w stanie przeskakiwać z jednego stabilnego stanu do drugiego za każdym razem, gdy wejściowy sygnał sterujący przekracza pewien poziom, zwany progiem.

Istnieje kilka rodzajów wyzwalaczy: RS, D, T, JK itp., które są produkowane przez przemysł w postaci oddzielnych mikroukładów, a także są wykonywane na podstawie elementów logicznych AND-NOT lub OR-NOT (ryc. 24).

Rys. 24. Symbole wyzwalaczy: a) RS-trigger oparty na elementach logicznych OR-NOT; w postaci osobnych mikroukładów: b) przerzutnik RS; c) D-trigger; d) spust T; e) Klapki JK

W urządzeniach przetwarzanie cyfrowe informacje, mierzony parametr (kąt obrotu, prędkość, częstotliwość, czas, temperatura itp.) jest zamieniany na impulsy napięciowe, których liczba charakteryzuje wartość tego parametru. Te impulsy są liczone liczniki impulsów(ryc. 25, a) i są wyrażone w liczbach.

Rys. 25. Konwencjonalne symbole graficzne: a) licznik impulsów;

b) rejestr; c) dekoder; d) koder; e) multiplekser;

f) jednostka arytmetyczno-logiczna

Rejestry zwane jednostkami funkcjonalnymi urządzeń cyfrowych zaprojektowanymi do odbierania, przechowywania, przesyłania i przetwarzania informacji (ryc. 25, b).

Do urządzeń cyfrowych bez pamięci obejmują: dekodery, kodery, multipleksery, demultipleksery itp.

dekoder nazywa się urządzenie, które wytwarza pojedynczy sygnał tylko na jednym ze swoich wyjść, w zależności od kodu liczby binarnej na swoich n wejściach (rys. 25, w).

Koder(ryc. 25, G) pełni odwrotną funkcję dekodera.

Multiplekser jest urządzeniem do przełączania jednego z wejść informacyjnych na jedno z jego wyjść w zależności od kodu binarnego na jego wejściach adresowych m (rys. 25, d).

Demultiplekser wykonuje odwrotną funkcję multipleksera.

W zależności od liczby elementów na jednym chipie mówią o różnym stopniu integracji układu scalonego. Duży układ scalony (LSI) zawiera kilka milionów elementów na jednym chipie (w jednym opakowaniu) i spełnia funkcje złożonych urządzeń. Jest to funkcjonalny produkt gotowy.

LSI, który obejmuje co najmniej główne węzły procesora: jednostkę arytmetyczno-logiczną (ryc. 25, mi), dekoder poleceń i urządzenie sterujące, nazywa się mikroprocesor. Może zawierać inne bloki rozszerzające możliwości mikroprocesora. Mikroprocesor służy do logicznego przetwarzania, przechowywania i transformacji danych. Jest to urządzenie półprzewodnikowe, które jest uniwersalne w swoich możliwościach i może być stosowane w systemach sterowania złożonymi urządzeniami.

Powiązane pytania

1. Co studiuje elektronika?

2. Jakie urządzenia nazywamy elektronicznymi?

3. Czym różnią się materiały półprzewodnikowe od przewodników i dielektryków?

4. Jak ułożone jest złącze p-n? Jaka jest główna właściwość złącza, która umożliwia wytwarzanie na jego podstawie elementów półprzewodnikowych?

5. Jak działa dioda? Jaki to ma? charakterystyka woltamperowa?

6. Jak działa i jak działa tranzystor bipolarny?

7. Jak działa FET? Czym różni się od tranzystora bipolarnego?

8. Jakie są nazwy i jakie są wnioski dwubiegunowego i FET?

9. Co to jest stabilizacja napięcia oparta na diodzie Zenera? Jakie są cechy diod Zenera?

10. Jak zamienić napięcie sinusoidalne na DC?

11. Jak działają prostowniki diodowe?