Потапов Л.А. Основы электроники

Подождите немного. Документ загружается.

Продолжение прил.1

Конденсаторы

Конденсаторы также являются одним из наиболее массовых элементов

электронных цепей. В основу классификации положено деление конденсаторов

по виду диэлектрика и конструктивным особенностям. Вид диэлектрика

определяет основные электрические параметры: сопротивление изоляции,

стабильность емкости, потери и др. Конструктивные особенности определяют

характер их применения: помехоподавляющие, подстроечные, импульсные и

др.

К особому типу относятся электролитические конденсаторы. В них в

качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида металла. Он образуется

на поверхности металла электролитическим путем. Отсюда и одно из названий

таких конденсаторов. Второе название – оксидные конденсаторы, по типу

диэлектрика.

Большинство типов конденсаторов нечувствительно к полярности

приложенного напряжения. В связи с тем, что слой оксида обладает

вентильными свойствами, электролитические конденсаторы полярны, и их

подключение должно вестись с учетом обозначенной полярности электродов.

В противном случае конденсатор выйдет из строя. Однако есть и неполярные

электролитические конденсаторы с особой технологией изготовления. Малая

толщина диэлектрика, большие диэлектрическая проницаемость и площадь

оксидного слоя позволяют получать электролитические конденсаторы большой

емкости (до сотен тысяч мкФ).

На принципиальных электрических схемах конденсаторы обозначают

согласно ГОСТ 2.728-74:

Конденсатор постоянной емкости

Конденсатор постоянной емкости полярный

Основные параметры конденсаторов:

1) Номинальная емкость. Соответствует рядам Е3–Е24;

2) Допускаемое отклонение от номинала, в %;

3) Тангенс угла потерь tg или добротность Q = 1/tg характеризуют

активные потери энергии в конденсаторе;

4) Номинальное напряжение (работает в заданных условиях в течение

срока службы);

5. Температурный коэффициент емкости

100

TKE





183

1,5

Окончание прил.1

Катушки индуктивности и дроссели

Катушки индуктивности, за исключением дросселей, предназначенных

для фильтрации цепей питания, не являются комплектующими изделиями, как

резисторы и конденсаторы. Они уникально изготовляются на сборочных

заводах и имеют необходимые для конкретного изделия параметры.

Одна из разновидностей катушек индуктивности – дроссели. Их основное

назначение – обеспечить большое сопротивление для переменных токов и

малое для постоянных. Различают дроссели низкой и высокой частот.

Низкочастотные дроссели используются в выпрямительных устройствах для

создания сглаживающих пульсации фильтров при больших токах нагрузки

(амперы – сотни ампер). Чтобы магнитная цепь дросселя с магнитопроводом

была ненасыщенной, магнитопровод изготаовляют с небольшим воздушным

зазором. Дроссели низкой частоты выпускаются серийно. Дроссели высокой

частоты используют в высокочастотных электронных цепях. Они представляют

собой катушки индуктивности без ферромагнитного сердечника, часто вообще

без каркаса. При их изготовлении стремятся получить возможно меньшую

собственную (паразитную) емкость.

На принципиальных электрических схемах катушки индуктивности и

трансформаторы обозначают согласно ГОСТ 2.723-68:

Катушка индуктивности, дроссель без сердечника

Дроссель с ферромагнитным сердечником

Трансформатор двухобмоточный с отводом

во вторичной обмотке

184

R1,5...4

II’

Приложение 2

Активные элементы электронных устройств

В качестве активных элементов в электронных устройствах применяют

полупроводниковые диоды, биполярные и полевые транзисторы,

тиристоры, оптоэлектронные пары. Некоторые параметры отдельных типов

отечественных и зарубежных активных электронных элементов приведены в

табл. 1 – 6.

Таблица 1

Выпрямительные диоды

Тип Прямой ток, А

Обратный ток,

мкА

Максимальное

обратное

напряжение, В

КД407

КД102А

КД209В

КД203Д

2Ц203В

SD300C32C

SD6000C25R

0,05

0,1

0,5

1,0

540

6700

0,5

0,1

100

1500

100

–

250

800

1000

10000

3200

2500

Таблица 2

Стабилитроны

Тип

Напряжени

стабилизац

ии, В

Температур-

ный

коэффициент

напряжения, %С

Дифферен-

циальное

сопротивление,

Ом

Максимал

ь-

ный ток,

Д814В1

Д814Д1

КС51А1

КС527А1

КС191Ф

КС433А1

1N746A

1N5253B

2C980A

9,5

9,1

3,3

180

+0,09

+0,095

+0,1

+0,0005

-0,1

-0,07

+0,089

+0,16

191

–

185

Продолжение прил.2

Таблица 3

Полевые транзисторы

Транзист

оры

Тип Тип

канала

Крутизна ха-

рактеристики,

мА/В

Максима

ль-

ная

мощност

ь, Вт

Максималь-

ное

напряжение

между стоком

и истоком, В

Маломо

щные

КП201К

КП350А

КП302В

1,4

6,0

0,12

0,2

0,3

0,2

Мощные

2П703А

КП707В

2П920А

800…1200

1500

1000…2300

100

165

150

800

Таблица 4

Транзисторы

1. Биполярные транзисторы с n–p–n-переходом

Тип h

21э

КЭmax

Кmax

мА

max

мВт

гр

МГц

КТ201А 20...60 20 20 0,15 10

КТ201Г 70...210 10 20 0,15 10

КТ301А 40...120 20 10 0,15 30

КТ315А 20...90 20 100 0,15 250

КТ315Б 50...350 15 100 0,15 250

КТ315Г 50...350 25 100 150 250

КТ342В 400...1000 10 50 250 300

КТ3102А 100...250 50 100 250 100

КТ3102Г 400...1000 20 100 250 100

КТ503Г 80...240 60 150 350 5

КТ602А 20...80 100 75 2800

150

КТ801Б 20...100 80 2000 5000

КТ815А 40 40 1500 10000

КТ815В 40 70 1500 10000

КТ817А 20 40 3000 20000

186

Окончание прил.2

2. Биполярные транзисторы с p–n–p-переходом

Тип h

21э

КЭmax

Кmax

МА

max

мВт

гр

МГц

КТ203Б 30...100 30 10 150 5

КТ326Б 45...160 15 50 200 400

КТ361А 20...90 25 100 150 250

КТ361Б 50...350 20 100 150 250

КТ361Д 20...90 40 100 150 250

КТ503Г 80...240 60 150 350 5

КТ3107А 70...140 45 100 300 200

КТ3107Д 180...460 25 100 300 200

КТ814В 40 70 1500 10000

КТ816В 20 70 3000 20000

КТ819В 15 70 10000 60000

Таблица 5

Операционные усилители

Тип

уU

тыс.

см

мВ

МГц

вх

МОм

вх

нА

I

вх

нА

вых

, В/

мкс

выхmax

н min

кОм

пит

140УД6А 70 5 1 2 30 10 2,5 12 2 15

140УД7А 45 4,5 0,8 0,4 220 55 0,3 10 2 15

140УД8А 50 20 1 20 0,2 0,15 5 10 2 15

140УД9 35 5 1 0,3 350 100 0,5 10 1 12,6

154УД1А 150 3 1 1 20 10 10 11 2 15

154УД4А 10 5 30 1 10

200 500 10 2 15

544УД1А 100 15 1 10

0,05 0,02 5 10 2 10

544УД2А 20 30 15 310

0,1 0,1 20 10 2 15

1401УД1 2 5 2,5 0,1 150 30 0,5 12,5 2 15

574УД1A 50 50 10 10

0,5 0,2 50 10 2 15

Приложение 3

187

Промышленные образцы источников вторичного электропитания

Наиболее полно представлены модификации ИВЭП фирмами MEAN

WELL, RECOM, CINFA и отечественной ММР – ИРБИС.

На складах торговой фирмы «Электронщик» (www . electronshik . ru )

имеется более 500 модификаций AC–DC, более 600 DC–DC и более 100 DC–

AC- преобразователей.

Сетевые бескорпусные источники питания AC–DC фирмы MEAN

WELL серий LLP, MPS, MPT, PD, PS, PT имеют более 100 типоразмеров с

различными мощностями 25, 30, 40, 50, 65, 80, 100, 150 Вт и выходными

напряжениями 5, 7, 9, 12, 13.5, 24 В. . Они работают при значительном разбросе

входных напряжений – от 85 до 264 В – при частоте 47…440 Гц и даже при

наличии постоянного напряжения на входе 120…370 В, при этом обеспечивают

высокий КПД – 78…81 %, низкий уровень шумов на выходе – 0,5…2% U

вых

корректировку коэффициента мощности и температурный дрейф выходного

напряжения ±0,03%/ºС в диапазоне 0…50ºС. Аналогичные источники

отечественной фирмы ММП–ИРБИС (www . mmp - irbis . ru ) выпускаются с

выходными напряжениями 5, 9,12, 15, 27 В и мощностями 3, 5, 10, 18, 15, 30,

60, 100, 150, 300, 600 Вт.

Модульные источники питания на плату AC–DC серий КАМ, KAD,

OFM, BP, MC имеют мощности 1, 2, 3, 5, 10, 15, 30 Вт и напряжения 5, 6, 9, 12,

15, 24, 48 В. Например, сетевой модуль питания мощностью 5 Вт для монтажа

на печатную плату серии MC5X имеет 18 модификаций с различными

выходными напряжениями: 5, 6, 9, 10, 12, 15, 20, 24, 27, 48, 60, ±5, ±6, ±9, ±12,

±15, ±24, ±27 В. Он имеет пластмассовый корпус размерами 45x50x20 мм,

защиту от короткого замыкания, электрическую прочность изоляции 2000 В.

Аналогичные источники серии МПС выпускаются фирмой ММП–ИРБИС.

Например, бескорпусной блок сетевого питания серии БПС15X имеет 21

модификацию с одним, двумя и тремя выходными напряжениями: 5, 6, 9, 12,

15, 24, 27, 48, 60, 5/12, 5/15, 5/24, 12/15, 12/24, 15/24, 5/±12, 5/±15, 5/±24, 12/±15,

12/±24, 15/±24 В.

Преобразователи постоянного напряжения DC–DC также многократно

перекрывают весь диапазон наиболее употребительных мощностей и выходных

напряжений. Модульные блоки серии МП фирмы ММР-ИРБИС мощностью 1,

3, 5, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 60, 100, 150, 600 имеют большое число модификаций.

Например, блок питания 600 Вт серии МП для монтажа на плату имеет 32

модификации: 4 варианта входных напряжений (36…72,

42…54, 50…70, 75…150) и 8 вариантов выходных напряжений: 12, 15, 24, 27,

32, 36, 48, 60 В.

Инверторы (преобразователи напряжений DC–AC) выпускают на

мощности 100, 150, 300, 600, 1000, 1500 Вт и выходное напряжение 220 В

частотой 50 Гц прямоугольной или синусоидальной формы. При этом входное

постоянное напряжение обычно 10…15 В, реже 21…30 В или 42…60 В.

188

Приложение 4

Моделирование электронных схем с помощью программ Multisim 2001

и Electronics Workbench

Персональный компьютер давно стал незаменимым инструментом для

проведения исследования и моделирования процессов практически во всех

областях знаний. При изучении электроники весьма привлекательно иметь

такой инструмент моделирования, который максимально приближает

исследования к реальному эксперименту. В этом случае человек, осуществляя

естественную последовательность таких операций, как сборка схемы из её

элементов, подключение к ней измерительных приборов, задание параметров

генераторов входных воздействий и установка режимов на панелях

измерительных приборов, получает результаты измерений в привычной для

него форме. Всем этим требованиям удовлетворяют программы Multisim 2001 и

Electronics Workbench. Отображение на дисплее компьютера знакомых

приборов, таких как амперметр, вольтметр, мультиметр, генератор сигналов,

осциллограф и т.д., делает процесс исследования наиболее естественным и

понятным. При этом процесс адаптации пользователя к основным операциям в

программе занимает не более 20 мин.

Программа Multisim 2001 является более поздним вариантом программы

Electronics Workbench, однако последняя имеет больше распространение,

поэтому описание порядка работы с программой дано применительно к

программе Electronics Workbench.

Работа с программой

После загрузки программы EW на экране монитора появляется рабочее

окно, в верхней части которого расположена строка «выпадающих меню»

команд:

– меню File позволяет выполнять различные операции с файлами,

содержащими электрические схемы. Они имеют имена типа «< имя файла >

ewb»;

– меню Edit содержит команды, позволяющие редактировать электрические

схемы, расположенные в рабочем окне;

– меню Circuit предназначено для задания параметров элементов

электрических схем и свойств электрической цепи;

– меню Analysis предназначено для выбора параметров исследования

электрической цепи;

– команды меню Windows предназначены для настройки параметров

рабочего окна.

Под строкой выпадающих меню располагаются клавиши быстрого вызова

наиболее часто используемых команд операций над файлами, элементами

схемы и электрической цепью. Здесь же располагаются клавиши изменения

189

масштаба схемы, а также кнопка включения (положение 1) и выключения

(положение 0) исследуемой цепи.

Над рабочим окном расположены клавиши выбора наборов элементов

схем и электроизмерительных приборов, объединённых по каким-либо

признакам. Активация соответствующего набора элементов осуществляется

нажатием левой клавиши «мыши». При этом содержимое набора отображается

в дополнительно появляющемся окне элементов.

Основные элементы, используемые в лабораторных работах,

располагаются в следующих наборах:

1. Клавиша “Sources” – набор различных источников питания и

генераторов:

- источник постоянной ЭДС;

- источник постоянного тока;

- источник переменной ЭДС;

- источник переменного тока;

- Устройство заземления.

2. Клавиша “Basic” – набор основных элементов схем:

- узел схемы;

- резистор;

- переменный резистор (реостат);

- конденсатор;

- конденсатор переменной ёмкости;

- катушка индуктивности;

- катушка переменной индуктивности;

- выключатель;

- трансформатор.

3. Клавиша “Diodes” – набор различных диодов и диодных сборок.

4. Клавиша “Transistors” – набор различных транзисторов.

5. Клавиша “Indicators” – набор различных индикаторов:

- вольтметр;

6. Клавиша “Instruments” – различные инструменты исследования цепей:

- осциллограф.

Сборка электрической цепи

1. Добавление элемента к схеме осуществляется перетаскиванием его

посредством «мыши» (при нажатии левой клавиши) из окна элементов на

рабочее поле.

2. Для точной установки выделенного элемента или их группы на

заданное место можно использовать клавиши перемещения курсора.

190

3. Соединение элементов схемы осуществляется следующим образом: к

свободному выходу одного из элементов подводится стрелка мыши (при этом

должна возникнуть точка в месте предполагаемого соединения), затем,

удерживая левую кнопку мыши, указатель подводится к выходу другого

элемента (также должна возникнуть точка в месте предполагаемого

соединения) и кнопка отпускается, при этом линия соединяющая элементы

должна остаться.

4. Удаление элемента схемы осуществляется его выделением (правая

кнопка «мыши») с последующим выполнением команды del (либо из

выплывающего меню, либо клавишей «del» на клавиатуре).

Внимание. Для правильной работы модели необходимо заземление

любой точки схемы!

Задание параметров элементов цепи

Для установки заданных параметров элементов цепи следует подвести

указатель «мыши» к соответствующему элементу и дважды нажать её левую

клавишу. При этом на экране появится окно свойств элемента в котором с

помощью клавиатуры и «мыши» необходимо задать требуемые параметры.

Регулирование сопротивления переменного резистора по умолчанию

осуществляется путём нажатия клавиши R (в сторону уменьшения) либо

Shift+R (в сторону увеличения). При необходимости управляющая клавиша

может быть переназначена.

Изменение положения переключателя осуществляется нажатием на

пробел Space. При необходимости переключающая клавиша может быть

переназначена.

Регулирование ёмкости и индуктивности переменных конденсатора и

катушки индуктивности по умолчанию осуществляется путём нажатия клавиш

C и L, соответственно, (в сторону уменьшения) либо Shift+C и Shift+L (в

сторону увеличения). При необходимости управляющие клавиши также могут

быть переназначены.

191

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………..3

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………...5

1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА СОВРЕМЕННОЙ

ЭЛЕКТРОНИКИ……………………..................................................7

1.1. Диоды…………………………………………………………..7

1.2. Транзисторы…………………………………………………..15

1.3. Тиристоры…………………………………………………….30

1.4. Интегральные микросхемы………………………………….34

1.5. Система обозначений полупроводниковых приборов и

интегральных микросхем……………………………………38

2. АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА……….……………………....40

2.1. Электронные усилители……………………………………..40

2.1.1. Усилительный каскад с общим эмиттером…………...41

2.1.2. Усилительный каскад с общим коллектором………...52

2.1.3. Усилительный каскад на составном транзисторе……53

2.1.4. Двухтактный усилительный каскад…………………..53

2.1.5. Усилительные каскады на полевых транзисторах… 54

2.1.6. Усилитель постоянного тока ………………………….57

2.1.7. Операционный усилитель…………………………….. 59

2.1.8. Масштабные усилители на базе операционных

усилителей ……………....... ...........................................62

2.2. Генераторы сигналов………………………………………... 64

2.2.1. Генератор синусоидальных колебаний………..............64

2.2.2. Мультивибратор………………………………………...66

2.2.3. Генератор пилообразного напряжения………………..68

2.3. Компараторы, ключи и коммутаторы

аналоговых сигналов…………………………………………69

2.3.1. Аналоговые компараторы напряжений……………….69

2.3.2. Электронный ключ……………………………………..74

2.3.3. Коммутаторы аналоговых сигналов…………………..79

2.4. Источники вторичного электропитания…………………….81

2.4.1. Структуры источников электропитания………………81

2.4.2. Выпрямительные устройства…………………………..83

2.4.3. Сглаживающие фильтры……………………………….86

2.4.4. Стабилизаторы напряжения……………………………88

2.4.5 Преобразователи постоянного напряжения…………..92

192