5.2.3. Параметры операционных усилителей 40

5.2.4. Основные схемы включения ОУ. Инвертирующее

включение ОУ 41

5.2.5. Активные фильтры 42

5.2.6. Неинвертирующее включение ОУ 43

5.2.7. Ограничители сигналов на ОУ 43

5.2.8. Схема прецизионного выпрямителя 43

5.2.9. Компараторы. Схема применения компаратора для

широтно-импульсного регулирования 44

5.2.10. Триггер Шмитта на ОУ. 45

6. Цифровые интегральные микросхемы 46

6.1. Общие понятия 46

6.2. Основные свойства логических функций 46

6.3. Основные логические законы 46

6.4. Функционально полная система логических элементов 47

6.5. Обозначения, типы логических микросхем и структура ТТЛ 47

6.6. Синтез комбинационных логических схем 49

6.6.1. Методы минимизации логических функций. Минимизация с помощью карт Карно 49

6.6.2. Примеры минимизации, записи функции и реализации 51

6. 7. Интегральные триггеры 51

6.7.1. RS асинхронный триггер 52

6.7.2. Асинхронный D – триггер 52

6.7.3. Синхронный D - триггер со статическим управлением 53

6.7.4. Синхронный D -триггер с динамическим управлением 53

6.7.5. Синхронный JK – триггер 53

6.7.6. T - триггер 54

6.7.7. Вспомогательные схемы для триггеров. Схема

генератора импульсов 54

6.8. Мультиплексоры и демультиплексоры 54

6.9. Дешифраторы 55

6.10. Двоичные счетчики-делители 56

6.11. Регистры 58

7. Элементы оптоэлектроники 59

Литература 60

Введение

Электроника – это область науки и техники, которая занимается изучением физических основ функционирования, исследованием, и применением приборов, принцип действия которых основан на протекании электрического тока в вакууме, газе, в твердом теле. Такими приборами являются: электронные приборы (ток в вакууме), ионные приборы (ток в газе), полупроводниковые приборы. В настоящее время наиболее распространены полупроводниковые приборы.

Часть электроники, которая занимается вопросами применения различных приборов, называется промышленной электроникой. Она разделяется на два направления:

1. Информационная электроника – занимается вопросами управления различными процессами. К устройствам информационной электроники относятся: аналоговые усилители и преобразователи сигналов, генераторы сигналов, оптоэлектронные устройства, логические элементы, цифровые устройства, микропроцессорные системы. Они предназначены для измерения, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

2. Энергетическая (силовая) электроника – занимается преобразованием параметров электроэнергии. К устройствам энергетической электроники относятся: выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения.

В качестве примера на рис.1а показана структура электропривода с АД, где устройство управления УУ и система датчиков Д относятся к устройствам информационной электроники, а полупроводниковый преобразователь электроэнергии ПП - к устройствам энергетической электроники.

Начало развития электроники можно отнести к началу 20 века, когда в 1904 г. англичанин Д. Флеминг создал первую электронную лампу (диод). В 1906 г. американец Л. Форест, введя в диод управляющий электрод, получил триод, способный усиливать и генерировать электрические колебания. В России первую электронную лампу создал в 1914 г. Н.Д. Папалекси.

В 30-х годах началось активное изучение полупроводниковых материалов с целью их использования в электронике. Большой вклад в решение этой проблемы внесли теоретические работы советских физиков, возглавляемых академиком А.Ф. Иоффе.

В 1947 г. американскими учеными был изобретен первый полупроводниковый усилительный прибор – биполярный транзистор. Авторами этого замечательного изобретения стали американские физики Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн. В 1956 году все три американца были удостоены Нобелевской премии в области физики.

Аналогичные приборы несколько позже разработали советские ученые А.В. Красилов и С.Г. Мадоян.

Обладая существенными преимуществами по сравнению с электронными лампами, транзисторы обусловили бурное развитие полупроводниковой электроники. Применение транзисторов в сочетании с печатным монтажом позволило получить малогабаритные электронные устройства с относительно малым потреблением электроэнергии.

В 1957 г. фирмой General Electric был создан тиристор.

В 1958 г. появился первый полевой транзистор.

Дальнейший скачок в развитии электроники стал возможен с появлением интегральных микроэлектроных схем. Первая интегральная микросхема была анонсирована в 1958 г. американцем Джек Килби – инженер из Texas Instruments. Интегральная микросхема (ИС) – это электронное устройство, элементы которого изготовляются в едином технологическом цикле, т.е. одновременно, на едином основании - подложке. Промышленный выпуск ИС был начат в начале 60-х годов. Первая цифровая интегральная микросхема ТТЛ-логики появилась в 1961 г., первый интегральный операционный усилитель был разработан в 1964 г. двадцатичетырехлетним американским ученым Р. Видларом (спустя два года после окончания университета, где он получил степень бакалавра). В этом же году был выпущен ОУ А709, который быстро завоевал симпатии разработчиков и стал широко использоваться в серийной аппаратуре. В конце 60-х годов появились более совершенные ОУ второго поколения: А741 (отечественный аналог К140УД7), LM101 и многие другие. В 1972 году только в США было продано более 50 млн. интегральных ОУ.

Все это способствовало бурному прогрессу в развитии информационной электроники и микроминиатюризации электронных устройств. Эти тенденции получили еще большее развитие с появлением больших (БИС – 1969 г.), а затем и сверхбольших (СБИС – 1975 г.) интегральных микросхем, которые позволили разработать и внедрить во все сферы деятельности человека микроЭВМ. Основным элементом в таких ЭВМ стал микропроцессор – СБИС, содержащая десятки и сотни тысяч элементов на одном кристалле. Первый четырехразрядный микропроцессор был изготовлен фирмой Intel в 1971 г., а на следующий год - восьмиразрядный.

В настоящее время интегральные микросхемы и дискретные полупроводниковые приборы стали основной элементной базой современных устройств промышленной электроники. Совместно с ними применяются резисторы, конденсаторы, дроссели.