- •Часть I. Цепи, сигналы, электроника и схемотехника
- •Часть II. Практикум на Electronics Workbench
- •Глава 1. Электрические цепи Часть I. Цепи, сигналы, электроника и схемотехника
- •1. Электрические цепи
- •1.1. Ток, напряжение, мощность и энергия
- •1.1. Ток, напряжение, мощность и энергия
- •Глава 1. Электрические цепи
- •1.2. Элементы электрических цепей и их уравнения
- •1.2. Элементы электрических цепей и их уравнения
- •Глава 1. Электрические цепи нику напряжения при малых токах близки аккумуляторы, батареи, электрическая сеть 220 в/50 Гц. Идеальный источник тока — это элемент, генерирующий задан-
- •1.2. Элементы электрических цепей и их уравнения
- •Глава 1. Электрические цепи л . Емкость измеряется в фарадах (ф). В радиоэлектронике чаще ис-
- •1.2. Элементы электрических цепей и их уравнения
- •Глава 1. Электрические цепи Из анализа этой формулы следует, что условие передачи максиму-
- •1.3. Электрическая цепь и уравнения соединений
- •1.3. Электрическая цепь и уравнения соединений
- •Глава 1. Электрические цепи Контур цепи — это замкнутый путь из ветвей. Например, в цепи
- •1.3. Электрическая цепь и уравнения соединений
- •Глава 1. Электрические цепи
- •1.3. Электрическая цепь и уравнения соединений
- •Глава 1. Электрические цепи
- •2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.1. Гармоническое колебание и комплексная амплитуда
- •2.1. Гармоническое колебание и комплексная амплитуда
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии Комплексные амплитуды нескольких сигналов удобно изобразить
- •2.2. Уравнения элементов в комплексной форме
- •2.2. Уравнения элементов в комплексной форме
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.2. Уравнения элементов в комплексной форме
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.3. Уравнения соединений в комплексной форме
- •2.3. Уравнения соединений в комплексной форме
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.3. Уравнения соединений в комплексной форме
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.4, Мгновенная, активная, полная и реактивная мощности
- •2.4. Мгновенная, активная, полная и реактивная мощности
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •2.4. Мгновенная, активная, полная и реактивная мощности
- •Глава 2. Цепи при гармоническом воздействии
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.1. Особенности анализа сложных цепей
- •3.2. Метод узловых напряжений
- •3.2. Метод узловых напряжений
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.2. Метод узловых напряжений
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.3. Метод контурных токов
- •3.3. Метод контурных токов
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей Рассмотрим изменения, возникающие в уравнениях цепи, обуслов-
- •3.3. Метод контурных токов
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.4. Свойства линейных цепей
- •3.4. Свойства линейных цепей
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.4. Свойства линейных цепей
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •3.4. Свойства линейных цепей
- •Глава 3. Методы анализа сложных электрических цепей
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.1. Четырехполюсники
- •4.1. Четырехполюсники
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.1. Четырехполюсники
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.1. Четырехполюсники
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.2. Электрические фильтры
- •4.2. Электрические фильтры
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии Кроме ачх для описания фильтра используют фазочастотную ха-
- •4.2. Электрические фильтры
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.2. Электрические фильтры
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.2. Электрические фильтры
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.3. Длинные линии и телеграфные уравнения
- •4.3. Длинные линии и телеграфные уравнения
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.3. Длинные линии и телеграфные уравнения
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.3. Длинные линии и телеграфные уравнения
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.4. Коэффициент отражения, стоячие и смешанные волны
- •4.4. Коэффициент отражения, стоячие и смешанные волны
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •4.4. Коэффициент отражения, стоячие и смешанные волны
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии
- •Глава 4. Четырехполюсники, фильтры и длинные линии 7. Используя частотные свойства конденсатора и катушки индуктивности, объяснить работу фнч т-типа.
- •5.1. Линейные пространства и понятие спектра сигнала
- •5. Сигналы и их спектры
- •5.1. Линейные пространства и понятие спектра сигнала
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.1. Линейные пространства и понятие спектра сигнала
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.1. Линейные пространства и понятие спектра сигнала
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.2. Спектр периодического сигнала
- •5.2. Спектр периодического сигнала
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.2. Спектр периодического сигнала
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.3. Спектр непериодического сигнала и преобразование
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры Например, из первой теоремы следует, что при увеличении скоро-
- •5.4. Преобразование сигналов в линейной цепи
- •5.4. Преобразование сигналов в линейной цепи
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.4. Преобразование сигналов в линейной цепи
- •Глава 5. Сигналы и их спектры Таким образом, для линейной цепи справедливы три уравнения
- •5.5. Модулированные сигналы и их спектры
- •5.5. Модулированные сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.5. Модулированные сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.5. Модулированные сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •5.5. Модулированные сигналы и их спектры
- •Глава 5. Сигналы и их спектры
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы 6. Полупроводниковые приборы 6.1. Электронно-дырочный переход и полупроводниковые диоды к полупроводникам относят материалы, проводимость которых
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы установившемся состоянии диффузионный ток будет равен дрейфо- вому току. Пусть к р-и-переходу подключен источник небольшого постоянно-
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы Импульсные диоды предназначены для работы с быстро изменяю-
- •6.2. Биполярные транзисторы
- •6.2. Биполярные транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •6.2. Биполярные транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •6.2. Биполярные транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •6.3. Полевые транзисторы
- •6.3. Полевые транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •6.3. Полевые транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •6.3. Полевые транзисторы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы
- •Глава 6. Полупроводниковые приборы 7. Перечислите все разновидности биполярных и полевых транзисторов. При- ведите их условные обозначения.
- •7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах
- •7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов По режимам работы различают линейные и нелинейные усилители.
- •7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов 1 _l
- •7.2. Резистивный и резонансный усилители
- •7.2. Резистивный и резонансный усилители
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.2. Резистивный и резонансный усилители
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.2. Резистивный и резонансный усилители
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.3. Обратная связь в усилителях
- •7.3. Обратная связь в усилителях
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.3. Обратная связь в усилителях
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.3. Обратная связь в усилителях
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •Глава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
- •8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.1. Нелинейный элемент и воздействие на него одного
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов
- •8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.3. Автогенераторы гармонических колебаний
- •8.3. Автогенераторы гармонических колебаний
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.3. Автогенераторы гармонических колебаний
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.3. Автогенераторы гармонических колебаний
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов
- •8.4. Стационарный режим автогенератора
- •8.4. Стационарный режим автогенератора
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов Из анализа уравнения баланса фаз (3) следует, что в автогенерато-
- •8.4. Стационарный режим автогенератора
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов Для генерации последовательности прямоугольных импульсов ис-
- •Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов 4. Рассчитайте амплитуду напряжения на выходе умножителя частоты в два раза, выполненного на аналоговом перемножителе, если коэффициент k пе-
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства 9. Импульсные и цифровые устройства 9.1. Импульсные сигналы и электронный ключ в предыдущих главах рассматривались аналоговые сигналы: по-
- •9.1. Импульсные сигналы и электронный ключ
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.1. Импульсные сигналы и электронный ключ
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.2. Базовые логические элементы
- •9.2. Базовые логические элементы
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства Рассмотрим работу схемы ттл-элемента при подаче различных
- •9.2. Базовые логические элементы
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.2. Базовые логические элементы
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.3. Комбинационные устройства
- •9.3. Комбинационные устройства
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.3. Комбинационные устройства
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства Комбинационная схема, выполняющая арифметическое сложение
- •9.3. Комбинационные устройства
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.4. Триггеры
- •9.4. Триггеры
- •9.4. Триггеры
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.5. Счетчики и регистры
- •9.5. Счетчики и регистры
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •9.5. Счетчики и регистры
- •Глава 9. Импульсные и цифровые устройства
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов 10. Цифровая обработка сигналов 10.1. Дискретизация и квантование Цифровая обработка сигналов (цос) — это преобразование фор-
- •10.1. Дискретизация и квантование
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.1. Дискретизация и квантование
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.1. Дискретизация и квантование
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.3. Цифровые фильтры
- •10.3. Цифровые фильтры
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов На рис. 2 в качестве примера приведена схема цифрового фильтра
- •10.3. Цифровые фильтры
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.4. Дискретное преобразование Фурье
- •10.4. Дискретное преобразование Фурье
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.4. Дискретное преобразование Фурье
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •10.4. Дискретное преобразование Фурье
- •Глава 10. Цифровая обработка сигналов
- •Часть II. Практикум на Electronics
- •1. Уравнения элементов и уравнения соединений
- •2. Метод комплексных амплитуд
- •3. Анализ сложных цепей
- •4. Параметры и функции четырехполюсника
- •5. Частотные характеристики фильтров
- •6. Процессы в длинных линиях
- •7. Спектры периодических сигналов (ряд Фурье)
- •8. Метод ряда Фурье
- •9. Метод интеграла Фурье
- •10. Метод преобразования Лапласа
- •II. Спектры модулированных сигналов
- •12. Характеристики диодов
- •13. Параметры и характеристики транзисторов
- •14. Усилитель на биполярном транзисторе
Для
борьбы с этой нестабильностью используется
отрицательная
обратная
связь. На рис. 3 приведена часть схемы
усилителя ОЭ с до-
полнительным
эмиттерным резистором R,. При увеличении
темпера-
Рис.
3
туры
увеличивающийся ток эмиттера создает
увеличенное напряже-
ние
на эмиттерном резисторе. Учитывая, что
потенциал базы
транзистора
фиксирован и равен Есм,
разность потенциалов между ба-
зой
и эмиттером с ростом температуры
уменьшается. Это свою оче-
редь
обусловливает автоматическое уменьшение
тока эмиттера тран-
зистора.
Причем при сопротивлении эмиттерного
резистора, равном
300...
1000 Ом, возникает почти стопроцентная
обратная связь по на-
пряжению
и влиянием температуры на работу
усилителя уже можно
пренебречь.
J.F
'^с7.3. Обратная связь в усилителях
Рис.4
На рис. 4 приведена схема усилителя с общим эмиттером, у кото-
рого в цепь эмиттера включены два резистора, причем R3 > R^- Рези-
стор ROC обеспечивает отрицательную обратную связь по переменному
напряжению. С его помощью легко регулировать усиление каскада.
Заблокированный резистор R3 предназначен для обеспечения темпе-
ратурной стабилизации каскада.
Положительная
обратная связь используется в
радиоэлектронных
устройствах,
в основном, для обеспечения самовозбуждения
электри-
ческих
цепей. Использование положительной ОС
в автогенераторах
будет
рассмотрено в следующей главе.
7.4.
Операционный усилитель и аналоговый
перемножительГлава 7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
Операционный усилитель (ОУ) — это усилитель, имеющий боль-
шой коэффициент усиления по напряжению, два входа, причем один
из входов инвертирующий и, как правило, один выход. Операционный
усилитель обычно выполняется в виде микросхемы, построенной с
использованием активных элементов — транзисторов. В схеме ОУ от-
сутствуют разделительные конденсаторы. Поэтому он способен уси-
ливать постоянные токи и может использоваться в качестве УПТ.
Условные обозначения ОУ приведены на рис. 1. Знаком минус или
кружочком отмечены инвертирующие входы. Операционный усили-
тель предназначен для выполнения различных операций над аналого-
Рис. 1
выми сигналами: усиления, инвертирования, интегрирования, диффе-
ренцирования, логарифмирования и т. п. (отсюда в названии ОУ слово
операционный).
Основные параметры большинства ОУ в области низких частот
следующие: модуль коэффициента усиления по напряжению для лю-
бого из входов АГ0 = 104... 107; входное сопротивление по любому вхо-
ду Лвх = 30 кОм ...10 МОм, выходное сопротивление
Явых = 100... 1000 Ом. Операционный усилитель по своим свойствам
близок к некоторому идеальному усилителю. Напряжение на выходе
ОУ рассчитывается по формуле С/вых -K0(U+-U_), где U+ — напря-
жение на неинвертирующем входе, a f/_ — напряжение на инверти-
рующем входе.
Инвертирующий
вход ОУ в основном предназначен для
организа-7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель
ции отрицательной обратной связи. С ее помощью легко получить
любой заданный коэффициент усиления усилителя в диапазоне от 1
до К0.
При изготовлении ОУ кроме рассмотренных ранее трех схем ОЭ,
ОБ и ОК используется несколько специальных схем, составляющих в
совокупности схемотехнику ОУ.
Рис. 2
Наиболее простой схемой, используемой в ОУ, является источник
тока (рис. 2). С помощью делителя напряжения, состоящего из рези-
стора и диода, часть напряжения от источника питания поступает на
базу транзистора и открывает его эмиттерный переход. Как известно,
возникающий ток коллектора i транзистора слабо зависит от подклю-
чаемой нагрузки, — транзистор близок по свойствам к идеальному
источнику тока. Отметим, что открывающее транзистор Т напряжение
возникает на диоде схемы, а так как р-и-переходы диода и транзисто-
ра изготовлены в одном технологическом процессе, то температурные
воздействия на диод и транзистор взаимно компенсируются. Этим
достигается термостабильность тока, генерируемого источником.
NI h
Т] S—i—Y T2
I I
Puc. 3
Схема токового зеркала, предназначенного для передачи тока из
одной части схемы в другую, изображена на рис. 3. Здесь г') — вход-
ной ток, »'2 — выходной ток. Транзистор Т1 используется в диодном
включении. Его коллекторный ток ii определяется напряжением на ба-
зе транзистора. Так как транзисторы Т1 и Т2 идентичны и напряжения
