74
-1- Електрическата верига е устройство за съсредоточено преобразуване, разпределение и пренасяне на електромагнитна енергия или информация чрез помощта на ел. ток. Веригите имат информационен характер, когато електромагнитните процеси се използват за пренасянето на информация. Енергиен характер имат електрическите вериги използвани за произвеждане и преобразуване на електромагнитната енергия в големи количества. Най-често при ел. вериги се използват елементи от електротехниката като кондензатор , резистор , транзистор и токозахранващ елемент. Процесите в ел. вериги са свързани с електромагнитното поле. Тези процеси се характеризират с векторни величини като: интензитет на ел. поле електрическа индукция магнитна индукция интензитет на магнитното поле плътност на тока Всички ел. вериги са нелинейни - т.е. техните волтамперни характеристики се изменят с времето. Понякога достатъчно се определят веригите линеини параметри като се използват закръгляния при резултатите и те са близки до реалните стойности. Елементи на ел. вериги: клон - във всяка една точка тока е еднакъв възел - граничните точки на елементите контур - съвкупност от 2 или повече клона

Електроника - теми за изпит

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Електроника - теми за изпит

-1-

Електрическата верига е устройство за съсредоточено преобразуване, разпределение и пренасяне на електромагнитна енергия или информация чрез помощта на ел. ток. Веригите имат информационен характер, когато електромагнитните процеси се използват за пренасянето на информация. Енергиен характер имат електрическите вериги използвани за произвеждане и преобразуване на електромагнитната енергия в големи количества. Най-често при ел. вериги се използват елементи от електротехниката като кондензатор, резистор, транзистор и токозахранващ елемент.

Процесите в ел. вериги са свързани с електромагнитното поле. Тези процеси се характеризират с векторни величини като:

интензитет на ел. поле електрическа индукция магнитна индукция интензитет на магнитното поле плътност на токаВсички ел. вериги са нелинейни - т.е. техните волтамперни

характеристики се изменят с времето. Понякога достатъчно се определят веригите линеини параметри като се използват закръгляния при резултатите и те са близки до реалните стойности.

Елементи на ел. вериги: клон - във всяка една точка тока е еднакъв възел - граничните точки на елементите контур - съвкупност от 2 или повече клонаВидове електрически вериги:Веригите могат да бъдат активни и паивни. При активните

токът и напрежението се движат в противоположни посоки, а при пасивните се движат в една посока. Има три типа на свързване на ел. вериги:

Последователни Успоредни Смесени (успоредни и последователни свързвания)

Електричният заряд е фундаментална физична величина, която характеризира вътрешно присъщо свойство на електроните, протоните и други микрочастици. Единицата за електричен заряд се нарича кулон и се означава с С. Съществуват два вида

Page 2: Електроника - теми за изпит

електрични заряди, които условно са наречени положителни и отрицателни. Едноименните заряди се отблъскват, а разноименните се привличат. Елементарният електричен заряд е:

е = 1,602.10-19 С.Електрическият ток, най-често наричан просто ток е физично

явление, представляващо насочено движение на електрически заряди. Електрическите заряди се наричат още токоносители.Електрическите заряди могат да бъдат електрони - най-често в металите и полупроводниците; йони в електролитите, газовете; както и дупки в някои видове полупроводници.

Токоносителите в металите са електрони, намиращи се в зоната на проводимостта (енергетично състояние на електрона, намиращо се непосредствено над валентната зона при металите).

Токоносителите в електролитите са йони. Например молекулите на солите и киселините във воден разтвор се разлагат на положителни и/или отрицателни йони (дисоциация).

Токоносители в плазмата са както електрони, така и положителни и отрицателни йони.

Физичната величина, характеризираща протичането на електрическия ток, се нарича сила на тока. Силата на тока се бележи с I. Силата на тока I е равна на заряда, преминал за единица време през напречното сечение на проводника:

Единицата за сила на тока се нарича ампер, която носи името на друг френски физик - Андре-Мари Ампер. Токът е един ампер тогава, когато за една секунда през напречното сечение на проводника преминава заряд един кулон.

Видове ток: Постоянен ток : Протича в една и съща посока без да променя

големината си; Променлив ток : Променя големината и посоката си

периодично ;

В международна система единици SI силата (големина) на тока (I) се измерва с единицата ампер (А).

Електрическото напрежение (U) е физична величина, характеризираща изменението на потенциалната енергия на

Page 3: Електроника - теми за изпит

единицаелектрически заряд. Електрическото напрежение предизвиква протичането на електрически ток.Между две точки възниква електрическо напрежение, ако двете точки имат различни потенциали.

Мощност на тока - работата, извършена от електрически ток за единица време. Във верига за постоянен ток електрическата мощност P = U.I (U - напрежение, I - ток). Във верига за променлив ток се различават активна мощност, реактивна мощност и привидна мощност. При трифазна система електрическата мощност се определя като сума от мощностите на отделните фази.Активна мощност. Електрическа мощност във верига за променлив ток, която се отдава от веригата към включени към нея потребители и се превръща в друг вид мощност (топлинна, механична). Зависи от ефективната стойност на напрежението U, от големината на тока I и от фактора на мощността .

Измерва се във ватове.Реактивна мощност. Електрическа мощност, която

характеризира натоварването на електрическата верига за променлив ток от трептенията на електромагнитното поле в нея. За синусен ток реактивната мощност

(U, I са ефективните стойности на напрежението и тока, е ъгълът на фазовата разлика). Реактивната мощност се измерва във варове (реактивни волтампери).

Привидна мощност. Цялата мощност, която консумира електрическа верига за променлив ток, съдържаща активни, индуктивни и капацитивни консуматори. Привидната мощност

(U - напрежение, I - ток); измерва се във волтампери.Електрическото съпротивление е физична величина, характеризираща способността на материалите да се съпротивляват на електрическия ток, който протича през тях. Съпротивлението при постоянен ток се определя като отношението на електрическата потенциална разлика към тока в проводник, в който няма електродвижещо напрежение.

Законът на Ом за съпротивлението на част от веригата е: .

Page 4: Електроника - теми за изпит

-2-

Като измерим по схемата общото напрежение U в краищата на двата консуматора и напреженията U1 и U2 на всеки от тях, ще видим, че U = U1 + U2, т.е. общото напрежение е равно на сумата от отделните напрежения. Ако в горната формула заместим U = R1I и U2 = R2I, получаваме U = R1I = R2I = (R1 + R2)I

Равенството показва, че във веригата ще протече същият ток І, ако вместо двата консуматора включим един със съпротивление:

R = R1 + R2Казва се, че съпротивлението R е еквивалентно на

съпротивленията на последователно свързаните консуматори.

Успоредно свързване на консуматори е показано на долната схема.:

Ако измерим токовете I1 и I2 в отделните консуматори на общия ток I, ще видим, че: І = I1 + I2 , т.е. общият ток е сума от токовете през отделните консуматори.

Този общ ток се разделя в т. М на две части, които после се съединяват в т. N. Ако изразим I1 и I2 чрез закона на Ом, от горната формула се получава:

Page 5: Електроника - теми за изпит

Сравняването на горния израз със закона на Ом I=U / R показва, че общият ток във веригата ще бъде същият, ако вместо двата успоредно свързани консуматорасе включи един, но със съпротивление R:

т.е.

R е еквивалентното съпротивление на двата успоредно свързани консуматора.

-3-

Законът на Ом за част от електрическата верига има вида:

, или, или

,където:

е напрежението или разликата между потенциалите,е силата на тока,е съпротивлението.

Законът на Ом се прилага също и към цялата верига, но в малко видоизменена форма:

,където:

е електродвижещото напрежение във веригата,е силата на тока във веригата,е съпротивлението на всички елементи от веригата,е вътрешно съпротивление на източника на захранване.

Page 6: Електроника - теми за изпит

Законите на Кирхоф определят връзката между токовете (първи закон на Кирхоф) и напреженията (втори закон на Кирхоф) в разклонени електрически вериги

За възел от електрическа верига - първи закон на Кирхоф Алгебричната сума на всички токове в даден възел на една верига е равна на нула:

За затворен контур на електрическа верига - втори закон на Кирхоф:

Алгебричната сума на напреженията в затворен контур от електрическа верига е равна на алгебричната сума на електродвижещите напрежения в същия контур.При постоянни напрежения и токове:

-4-

Кондензаторът е съставен от два изолирани един от друг проводника, наречени електроди, които се зареждат с равни по големина и противоположни по знак електрични заряди q и –q. Зарядът q се нарича заряд на кондензатора. Обърнете внимание, че общият заряд на двата електрода е нула. Електродите се разполагат така, че елктричното поле, създадено от техните заряди, да е съсредоточено главно в пространството между електродите. Най-просто е устройството на плоския кондензатор, чийто електроди представляват две еднакви успоредно метални пластинки, поставени много близо една до друга.

Кондензаторът се зарежда когато електродите му се свържат към двата полюса на източник на напрежение. Когато напрежението U между електродите на кондензатора стане равно на напреженитео на източника, се установява електростатично равновесие. Опитно се установява, че при увеличаване на заряда q на даден кондензатор нараства и напрежението U между електродите му, но отношението q/U остава постоянно.

Page 7: Електроника - теми за изпит

-6-

Изобразяването на моментните стойности на синусоидално изменящите се функции на времето с помощта на криви, дава нагледна представа за амплитудите им, техните началните фази и фазовата им разлика. При изчилсяването на линейни вериги обаче се налага многократно да се извършват действията събиране и изваждане, диференциране и интегриране на прости хармонични функции, умножаването им с едни или други постоянни величини и т.н. Може да се види, че даже събирането на две синусоидални функции по графичен начин с помощта на изобразяващите ги синусоиди или по аналлитичен начин с помощта на уравненията на тези криви е доста трудна операция.

Ако е необходимо да се определи например моментната стойност на синусоидата на

напрежението може да

се използва вектора ОА, дължината на който е равна в избрания мащаб на максималната стойност на напрежението . Приема се, че началното положение на този вектор е такова, че той сключва с оста ОN ъгъл, равен на началната фаза . Нека този вектор да се върти в положителна посока с постоянна кръгова честота, равна на кръговата честота . Тогава ъгълът, който векторът сключва с остта ON в момента от времето t, е линейна функция на времето: .

Моментната стойност на напрежението за този момент от време ще бъде равна на проекцията

на вектора ОА върху оста ОМ.Моментната стойност на вектора ОА като

проекция на този вектор върху оста ММ’ може да се получи и по друг начин, ако той остава неподвижен,

Page 8: Електроника - теми за изпит

а се върти ( от момента t=0 ) оста М’М по посока на движението на часовниковата стрелка с кръгова честота . В този случай въртящата се ос М’М се нарича ос на времето.

Тук може да се начертае диаграма и да се направят следните изводи:

Действието диференциране е свързано със завъртане на изходния вектор ( в случая

вектора на напрежението) на ъгъл в

положителна посока и увеличаване на големината му толкова пъти, колкото е големината на константата .

При интегриране векторът на

напрежението се завърта на ъгъл в

отризателна посока, а големината му е толкова пъти по-малка от тази на изходния вектор, колкото е големината на константата .

Съвкупността от няколко вектора, които изобразяват електрическото състояние в дадена верига, построени при спазването на определена ориентация един спрямо друг, се нарича векторна диаграма.

-7-

За веригата, състояща се от последователно свързани съпротивления r, индуктивност L и капацитет C, съгласно втори закон на Кирхоф, може да се напише:

,

където е падът на напрежение в съпротивлението r;

Page 9: Електроника - теми за изпит

- падът на напрежение в бобината, уравновесяващ противоположносто по знак индуктирано ЕДН на самоиндукция в нея;

- падът на напрежение в кондензатора;

След включването на веригата под действието на напрежението u(t) съставката на тока бързо затихва, като намалява до 0 практически за части от секундата до няколко секунди. Този процес може да съществува само за сметка на запаса на енергия в ел. поле на кондензатора и магнитното поле на бобината и ще затихва в следствие разсейването на енергията в съпротивлението r. Токът който се

определя от частното решение е ток на установения режим във веригата.

Ако напрежението се изменя по синусоидален закон , токът на установения режим по физични съображения ще е също синусоидален със същата кръгова честота и следователно може да се изрази във вида .

-8-

Свойствата на паралелена RLC верига може да бъде получена от двойствеността отношения на електрически вериги и като се има предвид, че успоредно RLC е двойно импеданс на серия RLC. От това съображение е незабавно, получени в резултат на което диференциални уравнения описващи тази схема ще бъде идентично на общата форма на тези описва поредица RLC.За паралелно верига, отслабване α се изчислява по формулата

Page 10: Електроника - теми за изпит

и затихване фактор е следователно

Това е обратна на израза за ζ в серия верига. По същия начин, други мащабирани параметри, накъсана честотна лента и Q са и обратната една от друга. Това означава, че една широка лента, ниско верига Q в една топология ще се превърне в тясна лента, високо верига Q в друга топология, когато е изработена от компоненти с еднакви стойности. В Q и накъсана честотна лента от паралела схема се предоставят от

и Синусоидална стационарна анализ инормализирано до R = 1 Ом, C = 1 фарад, L = 1 Хенри и V = 1,0 волтаКомплексът приемането на тази схема е дадена чрез събиране на admittances на компоненти:

Преминаването от една серия споразумения за паралелна резултатите режим във веригата като един връх в импеданс в резонанс, а не минимум, така че веригата е antiresonator.Графиката показва, че обратното, че има минимум в честотния

отговор на текущата най-резонансна честота когато веригата се задвижва от постоянно напрежение. От друга страна, ако управляват от постоянен ток, няма да има максимум в напрежение, които ще следват същата крива, тъй като настоящите в серия верига.

-9-

Активни филтри – състоят се от съпротивления и кондензатори, а загубите в тях се компенсират от У. В зависимост от честотния диапазон филтрите се разделят на 4 гр.: нискочест отни, високочестотни, лентови и заграждащи.

Page 11: Електроника - теми за изпит

Нискочстотни –

Сх. е на филтър от първи ред и осигурява наклон в преходната област от 6dB/oct. С филтрите от втори ред и ограничен коеф. на предаване се постига наклон на преходната област 12 dB/oct. Нискочестотните филтри от n-четен ред са съставени от последователно вкл. n/2 филтъра от втори ред. Ако редът е нечетен, последователно на филтъра от 2 ред се вкл. филтър от първи ред.

Високочестотни:

Сх. се получава от нискочестотни филтри, като резисторите се заменат с кондензатори, а кондензаторите с резистори.

Лентови – те биват широколентови и теснолентови. Широкол ентовите филтри се реализират чрез стъпално свързване на 1 нискочестотен и 1 високочестотен филтри. Теснолентовите филтри са сх., при които чрез подходяща обратна връзка се създава възможност за пропускане на тясна честотна лента.

Лентов филтър от втори ред с ограничен коеф. на предаване и с едноконтурна обратна връзка. Ширината на честотната лента се регулира чрез изменение на коеф. на усилване на ОУ.

Page 12: Електроника - теми за изпит

Заграждащи – получават се при паралелно вкл. на нискочестотен и високочестотен филтри.

-10-

Магнитното поле е една от двете компоненти на електромагнитното поле, която се появява при наличието на променящо се във времето електрическо поле. Освен това магнитно поле може да се създаде от електрически ток или от магнитния момент на електроните в атомите на постоянен магнит. Основна характеристика на магнитното поле е неговата сила, определяна от вектора на магнитната индукция. В SI магнитното поле се измерва в тесла (означение Т).

Физични свойства:Магнитното поле се формира от изменящо се с времето електрическо поле, от собствените магнитни моменти на частиците (при постоянните магнити) или от електрически ток. В някои прости случаи полето може да се определи по закона на Био-Савар или от теоремата за циркулацията (наричана също закон на Ампер). В по-сложни случаи се търси като решение на уравненията на Максуел.

Магнитното поле се проявява чрез въздействието му върху магнитните моменти на частиците и телата, върху движещи се електрически заредени частици (проводник, по който тече електрически ток). Силата, действаща върху движеща се в магнитно поле заредена частица, се нарича сила на Лоренц. Тя е пропорционална на заряда на частицата и на векторното произведение на полето и скоростта на движение на частицата.

Магнитното поле, създадено от самия макроток се описва с

интензитета на магнитното поле H

. В случай на еднородна и изотропна среда магнитната индукция

HB

0 ,

Page 13: Електроника - теми за изпит

където 6

0 10.256,1 Tm/A е магнитната константа, μ – относителната магнитна проницаемост на средата.Ако потърсим аналогии между характеристиките на магнитното и на електричното поле, ще забележим,че наименованията им не са аналогични. Магнитната индукция B

, която зависи от средата е

аналогът на интензитета на електричното поле E

, а интензитетът на магнитното поле H

, който не зависи от средата е аналогът на

електричната индукция D

.Магнитната индукция (наричана още плътност на

магнитния поток) е векторна величина, при която силата, действаща върху токов елемент, е равна на векторното произведение на този елемент и магнитната индукция. Токов елемент се нарича произведението от дължината на проводника и големината на тока, който тече по него.

където: F е силата, която действа върху проводника, I токът през проводника, L дължината на проводника, B е магнитната индукция. Тази формула е извества и като "Закон на Ампер".

Магнитната индукция се означава с В и се измерва в тесла (Т).

Магнитната индукция в дадена точка от полето зависи от формата на проводника, по който тече токът, източник на полето. Друго нейно свойство е, че намалява с увеличаване на разстоянието от източника и е правопропорционална на тока, който създава полето. При прав проводник, по който тече ток със сила I, големината на магнитната индукция на разстояние r e:

където μ е магнитната проницаемост на средата.Посоката на магнитнта индукция можем да открием чрез

правилото на дясната ръка (ако палецът сочи посоката на тока, а магнитната сила излиза перпендикулярно от дланта, опънатите пръсти сочат посоката на магнитната индукция). Представа за

Page 14: Електроника - теми за изпит

посоката на магнитната индукция получаваме от магнитните индукционни линии - ориентирани по посока на полето мислени линии, чиито допирателни всяка точка съвпадат с направлението на магнитната индукция.Ориентация по полето означава, че за един постоянен магнит тези линии излизат от северния и влизат в южния му полюс. Манитните индукционни линии са затворени линиии. Магнитните индукционни линии са затворени криви. Ако обхванем мислено с дясната ръка проводника, така че палецът да сочи посоката на тока, свитите пръсти ще сочат посоката на магнитните индукцинни линии.

-11-

Полупроводници, структура на силиция - има една специална категория вещества, наречени полупроводници. за тях е характерно, че електричната им проводимост се изменя в широките граници от „добър изолатор" до „добър проводник" в зависимост от температурата. цялата съвременна електроника се базира на физичните свойства на полупроводниковите материали.полупроводниците са твърди тела - кристали с ковалентна връзка между атомите. най-известни са силицият (si) и германият (gе), а също въглеродът (с). всеки от атомите на силиция има 4 валентни електрона и непрекъснато ги обменя със съседните си атоми - ковалентната връзка е резултат от обмен на електрони между съседни атоми.

Собствена проводимост - при стайна температура чистият полупроводник има много слаба електропроводимост. малък брой електрони се освобождават от връзките си и могат да се разглеждат като свободни.

Атом, от който се е отделил електрон, остава с некомпенсиран положителен заряд. освободеното от електрона място е вакантно и може да се запълни от друг електрон, привлечен от съседни атоми. тогава положителен заряд възниква на друго място. така вакантните места, наречени дупки, се преместват в кристала.

Ако няма електрично поле, както електроните, така и дупките се преместват по случаен начин, движат се хаотично.

При създаване на електрично поле се получава насоченост в движението на зарядите: за дупките по посока на интензитета, а за електроните в обратна посока - в полупроводника се получава ток.

Page 15: Електроника - теми за изпит

Носителите на отрицателен заряд - електроните, се наричат п-носители, а носителите на положителен заряд -дупките, са р- носители. концентрацията на п- и р-носителите е еднаква, защото колкото са свободните електрони, толкова са и дупките. тази концентрация е изключително малка и съответно проводимостта е слаба.зависимост на съпротивлението от температуратамалката собствена проводимост на полупроводниците при стайна температура означава голямо съпротивление. с измение на температурата съпротивлението на полупроводниците се изменя по характерен начин - с увеличаване на температурата съпротивлението много бързо намалява. например за чист силиций на всеки 10 0с съпротивлението а) ако полупроводникът е силиций (iv валентност), а примесът е арсен (v валентност), примесните атоми имат един валентен електрон повече. за да се свърже един арсениев атом със съседните силициеви атоми, са необходими четири ковалентни връзки. един електрон остава излишен и той блуждае в кристалната решетка като свободен електрон. тези несвързани електрони са вносители, които се добавят към собствените носители на полупроводника. получава се полупроводник с преобладаващ брой п-носители и за него се казва, че е от п-тип.б) в силициев кристал може да се добави вещество с по-ниска валентност - например галий (gа), които е от трета валентност. в този случай един атом от галия, за да изгради необходимите четири ковалентни връзки със силициевите атоми, трябва да присъедини съседен електрон. на мястото, от което се е откъснал електрон, се създава дупка, р-носител . в този случай полупроводникът ще бъде от р-типи така примесната проводимост е от n-тип или от р-тип в зависимост от това кой тип носители преобладават. преобладаващият тип носители се наричат основни носители. носителите (р- и п-), които не са получени в резултат на примеси, се наричат неосновни. те са, които обуславят собствената проводимост на полупроводника

-13-

Електр.- дупчест PN-преход е уникално явление във физика та и електрониката. Теорията обяснява процесите в него и те

Page 16: Електроника - теми за изпит

хнологиите за получаването му са научната и производствената основа за развитието на полупр ов. техника. Електронно-дупчес тият преход се създава на грани цата м/у два полупроводника от Р и N тип, представляващи единен монокристал.

. На стайна температура всички примеси се йонизират и токоно сителите pp0 преминават към nn0, a pn0 към pp0. На границата м/у двата слоя се концентрират токоносители от двата вида, зап очва дифузия на дупките от P в N слоя. Следователно PN прехо дът не е механичен контакт и има има голямо съпротивление.

Когато към P и N слоевете на прехода се приложи външ. напрежение, височината и шир ината на потенциалната барие ра се изменя. Ако външ. напре жение е свързано с полюса към P слоя, а с минуса към N слоя, вкл. се нарича право и потенци алната бариера е Δφ=φ0-U. При обратно вкл. на PN прехода пот енциалната бариера се увелича ва и Δφ=φ0+U. Процесът на уве личаване на граничната концен трация на токоносители над рав новесната им концентрация при право вкл. на PN прехода се нар ича инжекция. Инжектират се токоносители предимно от слоя с по-висока концентрация на основни токоносители в този с по-ниска концентрация.

Инжектиращия слой се нарича емитер, а слоят, в който се инж ектират – база. От казаното до тук => че PN преходът има вен тилни свойства: при право вкл. през него преминават основни токоносители, т.к. потенциална та бариера намалява. При обрат но вкл. бариерата се увеличава и токът е min., понеже се опр. от концентрацията на неосновн ите токоносители.

Волт-амперна характеристика на PN прехода. Зависимостта м/у тока и напрежението на PN прехода се дава с неговата волт –ампер на характеристика(ВАХ).С нар астване на тока в права посока започва да оказва влияние съпр отивлението на P и N областите поради което реалната ВАХ има отклонение от експоненциа лната крива и може да се апро ксимира с права линия. Съглас но обратният ток е постоянна величина в смисъл, че не зави

Page 17: Електроника - теми за изпит

си от стойността на приложено то обратно напрежение. За реал ни PN преходи това не е така. Освен топлинната съставка на обратния ток протича и ток на утечка. Когато обратното напре жение достигне определена кри тична стойност, настъпва про бив, т.е. рязко увеличаване на обратният ток в PN прехода. Според причината и характера на нарастването на ел. ток се различават следните видове пробиви: лавинен, ценеров (полеви) и топлинен.

-14-

П.п. диоди. П.п. диод е прибор, състоящ се от два п.п. слоя с различна проводимост, един PN преход и два външ. извода, наречени анод и катод.

Според типа на кристалната структура п.п диоди могат да се разделят на две основни групи: поликристални и моникристални. Към първата група се причисля ват селеновите и медноокисни те диоди. Монокристалните диоди според изходните материали се разделят на германиеви и силицеивеи, а според начина на формиране на PN прехода на плоскостни и токови. Според свойствата и приложенията си Пп. диоди биват: изправителни, високочестотни, импулсни,СВЧ диоди, опорни(ценерови),тунелни диоди, фотодиоди и др. Според честотната област в която могат да работят Пп диоди се делят на диоди за ниска и висока честота и свръхвисокочестотни диоди. Диодът се използва като ключов елемент или като преобразувател на променливо напрежение в постоянно напрежение. Той би бил идеален ключ, ако в права посока представлява късо съединение, а в обратна посока- прекъсната верига. Видове диоди: изправителен диод – преобразуват променливи токове и напрежения с ниска честота в постоянни. Тези диоди работят само при ниски честоти, с повишаване на честотата нарастват капацитевните токове и диодите губят свойствата си. При протичане на големи токове се отделя топлина, която трябва да бъде разсейвана, това се постига

Page 18: Електроника - теми за изпит

чрез поставяне на радиатори за охлаждане, а при по-мощните диоди се налага и водно или въздушно охлаждане.

Диодите се изработват от Si или Ge. Силициевите диоди имат големи пробивни токове от 1000-1600V, и max темп. на работа до 1250С, а германиевите малки – 100-400V, и темп. от - 600 до +800С. Изправителните диоди се изпозват за: изправяне на променливи сигнали, за комутация, за защита от претоварва не и др. Импулсните диоди са характерни, че времетраенето на преходните процеси е много намалено, от рода на 1µS. Те са маломощни и бързодействуващи. Изработват се от силициеви пластинки с примеси. Ценеровият диод е елемент, който работи в областта на ел. пробив и се използва за стабилизиране на напрежение. Осн. параметри са: Напрежение на стабили зация –Uz–напрежение в област та на

стабилизация при ном.ток Min ток на стабилизация – Izmin – стойността на тока, при

която пробивът е устойчив Max ток на стабилизация – Izmax – най-големият ток, при който

разсейваната мощност не превишава допустими граници.

-15-

Варикап (варактор) — полупроводников диод, при който се използва зависимостта на капацитета на PN прехода от обратното напрежение. Практически варикапите се използуват като кондензатори, чиято стойност се променя посредством изменение на подаваното напрежение. Действието му като диод не се използва.

Варикапите се прилагат като настройващи елементи за промяна на приеманата честота във всички нови приемници за радио и телевизия. Използват се също в:схеми за умножаване и промяна на честотата;схеми за честотна и фазова модулация;в параметрични усилватели;

Page 19: Електроника - теми за изпит

схеми за управлявани с напрежение осцилатори, като част от системи автоматична фазова синхронизация (PLL) и синтезатори на честота;Принцип на действие

Който и да е диод си променя бариерния капацитет на p-n прехода при промяна на напрежението при обратно включване. При варикапите това става в по-големи граници при запазване на висок качествен фактор. При липса на напрежение между p- и n-областите на диода съществува потенциална бариера и вътрешно електрическо поле. Ако към диода приложим обратно напрежение, то големината на бариерата ще се увеличи. Външното обратно напрежение отблъсква електроните от прехода в резултат на което се получава разширяване на бедната на токоносители област което в съответствие с формулата за капацитет на плосък кондензатор води до намаляване на капацитета.

Фотодиодът представлява полупроводников диод, който е в състояние да преобразува светлината в електрически ток чрез фотоелектричен ефект на p-n-прехода. Друга дефиниция е полупроводников високочувствителен нискоинерционен преобразовател на светлинни сигнали в електрични.Фотодиодът е полупроводников диод, чийто ток се управлява от осветлението. Създаването му като уред е резултат от изследванията върху зависимостта на изправителното действие на контакта метал-полупроводник от осветлението. През 50-те години за направата на фотодиоди започват все повече да се използват p-n преходи в Ge, Si, InSb и др. полупроводникови материали (фиг. 1).Активният материал на фотодиодите е направен от силиций (за видимия светлинен спектър и за инфрачервена светлина с дължина на вълната до 1000 nm) или германий (за инфрачервено лъчение с дължина на вълната до около 1800 nm) както и от други полупроводникови материали. Съществуват и изработки за средния инфрачервен спектър с дължина на вълната 5-20 µm (CdTe-, Ge:Au-диоди), но те се нуждаят от дълбоко охлаждане (с течен азот) поради фоновото топлинно излъчване при по-висока температура, което понижава ефективността на работата им.

Начин на действие Фотодиодите могат да се използват в три различни работни режима:

Page 20: Електроника - теми за изпит

при наличието на напрежение U>0 и ток I<0, фотодиодът произвежда електрическа енергия (слънчева батерия). Без товар фотодиодът е наситен и напрежението се стреми към една максимална стойност, която почти не зависи от интензитета на светлината. При падащо напрежение токът нараства и от своя страна се стреми към една гранична стойност.

При липса на напрежение U=0 и ток I<0 (късо съединение), фотодиодът произвежда ток, който е пропорционален на количеството светлина в доста обширен светлинен диапазон.напрежение U<0 и ток I<0. При прилагане на обратно напрежение токът е пропорционален на осветеността.

-16-

Биполярен транзистор сх. на свързване. Изх. статична характеристика изразява зависимостта на колекторният ток от колекторното напрежение при опр. постоянни стойности на базовият ток. Тези характеристики може да се снемат по схемата. Виждаме че при малки колекторни напрежения колекторният ток силно зависи от колекторното напрежение, а след това той почти не зависи от него. При увеличаване на колекторното напрежение нараства и резултатното напрежение в колекторния преход, но не се увеличава броят на инжектираните токоносители от емитера в базата.ОБ при ОБ изходните статични х-ки изразяват зависимостта на колекторният ток от напрежението Ucb при определени постоянни стойности на емитерният ток. Статичните характеристики на транзистора изразяват функционалните връзки м/у токове и напрежения на изводите му в статичен режим (без товарно съпротивление). В зависимост от това , кои токове и напрежения са приети за независими променливи, се получават следните семейства характеристики.

1. Входни статични характеристики: Ib=f(Ueb), Uce=const.Отместването на входните статични характеристики към по-малките базови токове при увеличаване на абсолютното значение на колекторното напрежение е свързано намаляването на общото количество неосновни токоносители в базата в следствие намаляване на ширината на базата и следователно, с намаляването на количеството рекомбинирали токоносители.

Page 21: Електроника - теми за изпит

При колекторно напрежение Uсе?0 и нулев базов ток Iв=0, базата и емитера Uве?0, което се обяснява с пада на напрежение върху съпротивлението на PN-прехода на емитера.

2. Изходни статични характеристики Ic=f(Uce), Ib=const.Особеност на изходните х-ки в схема ОЕ е,че се разполагат само на дясно от оста на тока и се събират почти в една обща права.в сравнение с ОБ изходните характеристики на ОЕ имат значително по- голям наклон , т.е се наблюдава по-силна зависимост на олекторния ток от напрежението на колектора и транзистора има по-малко изходно диференциално съпротивление.

3. Характеристики на предаване по ток Ic=f(Ib), Uce=const.Определят се от уравнението Ic=β.Iβ+Iceo. При Uсе?0 характеристиките започват не от координатното начало, а от точка съответстваща на тока Iceo. Нелинейността на характеристиката се дължи на зависимостта на коефициента β от постояннотоковия режим на транзистора.

4. Характеристики на обратна връзка по напрежение Ueb=f(Uce), Ib =const.Малкият наклон на х-ките показва слабото влияние на колекторното напрежение върху входа, а нееднаквото разстояние се дължи на нелинейността на входните характеристики.

-17-

Общ емитер е най-често използваната схема на свързване на биполярните транзистори като усилвателни елементи. При нея общ за входа и изхода електрод е емитерът: входният сигнал се подава между базата и емитера, а изходния се получава между колектора и емитера. Характеризира се с голям коефициент на усилване по мощност.

На схемата е даден практическият начин на свързване на един транзистор в схема общ емитер. Показани са и веригите за осигуряване на необходимата му работна точка. Следва да се отбележи, че по отношение на сигнала, V+ и масата са еквипотенциални (източника на постоянно напрежение трябва да има малко вътрешно съпротивление за сигнала). Кондензаторите са с достатъчно голям капацитет, за да имат пренебрежимо малко реактивно съпротивление за усилваните честоти.

Предназначението на елементите в схемата е следното: Cin, Cout - разделителни кондензатори. Използват се за разделяне на

Page 22: Електроника - теми за изпит

постоянно токовият ережим на усилвателя от променливотоковият. R1, R2, RE, RC - съпротовления, задаващи постояннотоковата работна точка на транзистора (усилвателния елемент). CE - дава RE накъсо за сигнала, като така премахва ООВ (отрицателна обратна връзка) за сигнала, подаден за усилване.Параметри на схемата:

Входното съпротивлвние - средно голямо. Зависи от входното съпротивление на транзистора (четириполюсен параметър с индекс 11, R1, R2. То зависи и от товарното съпротивление RT (не е показано на схемата) върху което се отдава изходния сигнал.Изходно съпротивление - средно голямо. Зависи от изходото съпротивление на транзистора (четириполусен параметър с индекс 22), както и от останалите четириполюсни параметри а също и от вътрешното съпротивление на източника на сигнал.Коефициент на усилване по мощност - грубо може да се опреди от отношението Kp=Ku.Ki, където Ku и Ki са съответно коефициент на предаване по напрежение и коефициент на усилване по ток.

-18-

Общ емитер е най-често използваната схема на свързване на биполярните транзистори като усилвателни елементи. При нея общ за входа и изхода електрод е емитерът: входният сигнал се подава между базата и емитера, а изходния се получава между колектора и емитера. Характеризира се с голям коефициент на усилване по мощност.

Page 23: Електроника - теми за изпит

На схемата е даден практическият начин на свързване на един транзистор в схема общ емитер. Показани са и веригите за осигуряване на необходимата му работна точка. Следва да се отбележи, че по отношение на сигнала, V+ и масата са еквипотенциални (източника на постоянно напрежение трябва да има малко вътрешно съпротивление за сигнала). Кондензаторите са с достатъчно голям капацитет, за да имат пренебрежимо малко реактивно съпротивление за усилваните честоти.

Предназначението на елементите в схемата е следното: Cin, Cout - разделителни кондензатори. Използват се за разделяне на постоянно токовият ережим на усилвателя от променливотоковият. R1, R2, RE, RC - съпротовления, задаващи постояннотоковата работна точка на транзистора (усилвателния елемент). CE - дава RE накъсо за сигнала, като така премахва ООВ (отрицателна обратна връзка) за сигнала, подаден за усилване.

Параметри на схемата:Входното съпротивлвние - средно голямо. Зависи от

входното съпротивление на транзистора (четириполюсен параметър с индекс 11), R1, R2. То зависи и от товарното съпротивление RT (не е показано на схемата) върху което се отдава изходния сигнал.Изходно съпротивление - средно голямо. Зависи от изходото съпротивление на транзистора (четириполусен параметър с индекс 22), както и от останалите четириполюсни параметри а също и от вътрешното съпротивление на източника на сигнал.

Page 24: Електроника - теми за изпит

Коефициент на усилване по мощност - грубо може да се опреди от отношението Kp=Ku.Ki, където Ku и Ki са съответно коефициент на предаване по напрежение и коефициент на усилване по ток.

-19-

Работа на биполярен транзистор в ключов режим. Транзистора може да работи като ел. ключ във всички цифрови импулсни сх. при преобразуване на постоянно в променливо напрежение. Когато транзистора. функционира като електронен ключ ролята на контакти се изпълнява от електродите колектор и емитер. Този ключ се управлява чрез сигнали, подавани на емитерният или колекторният преход. При права поляризация на управляващия преход се установява много малко напрежение Ucesat и транзистора представлява затворен ключ. При обратно поляризиран управляващ преход транзистора е запушен и пред ставлява отворен ключ. Транзистора не е идеален ключов елемент. Идеалният ключов елемент при вкл. състояние има съпротивление нула и в/у него не се получава пад на нарежението. В изкл. състояние съпротивление то на идеалния ключ е безкрай но голямо и през него не протича ток.

Сх. на транз. ключ с общ емитер. Резисторът RL е товарът, а

управляващото напрежение на състоянието на ключа: – EG–генератор на напрежение, – RG-вътр. съпротивление.

Page 25: Електроника - теми за изпит

– Точка А от графиката оказва режима на работа на транз. (запушен), и режим на насищане т.В. По време на преходния процес транз. е запушен.

-20-

В някои малки участъци на статичните волт-амперни характеристики връзката между токовете и напреженията може да се счита за линейна за практически нужди. В този режим, наричан режим на малък сигнал, транзисторът може да се представи във вид на четириполюсник. При това той се смята за линеен усилвателен елемент.

Най-широко приложение намират хибридните h параметри. При тях независими величини са входния ток и изходното напрежение.

Система h-параметри:h11e е входното съпротивление.Стойностите на h11e са от

порядъка на няколко килоома при постоянен ток на колектора Ic=1mA.Стойностите на h11b са от порядъка на няколко десетки ома при постоянен ток на емитера Ie=1mA.Стойностите на h11c и h11e са приблизително равни.h11e = UBE:Ib [Ω]

h12e коефициентът на обратна връзка по напрежение.Безразмерна величина.Стойностите на h12е са от порядъка на 0,001.Стойностите на h12b са от порядъка на 0,001 до 0,0001.Рядко се използва при изчисляване на схеми стойностите на h12c=1.h12e = UCE:UBE [-]

h21e е коефициентът на предаване по ток.Безразмерна величина.Характеризира усилвателните свойства на транзистора.Стойностите са в порядъка от 20 до 400.Ако са дадени гранични стойности, например h21e=20-60, средната стойност се определя по формулата h21e=√60.20.Стойностите на h21b са около 0,96 а h21c=h21e.h21e = Ic:Ib [-]

h22e е коефициентът на изходна проводимост.Стойностите на h22e е от порядъка на 0.00005 S(сименса); h22e = Ic:UCE [S].

Page 26: Електроника - теми за изпит

Стойността на този параметър се определя от правоъгълния триъгълник ГДЕ, построен върху линейния участък на една от изходните характеристики. За различните транзистори той е в границите от до s/m.

За останалите схеми на свързване ОВ и ОС, h параметрите имат други определения и стойности. Освен това те зависят до известна степен от електрическия режим на транзистора и от температурата.

Една заместваща схема на транзистора при отчитане на h параметрите, която моделира уравненията на четириполюсника при схема с ОЕ. Тя съдържа вда зависими източника: генератор на

ток в изходната верига, който изразява влиянието на

входния ток върху изходния и генератор на напрежение ,

който изразява влиянието на изходното на изходното напрежение върху входната верига.

-21-

Кръстовището порта Полеви транзистор (JFET или JUGFET) е Той се състои от силициев кристал с определена проводимост (p или n). В двата срещуположни краища са оформени омични контакти – анод (дреин D) и катод (сорс S). На другите две срещуположни страни са оформени области с протовоположна проводимост на тази на кристала. Към тези области е свързан управляващия електрод, наречен гейт (G). В зависимост от проводимостта на основния кристал, полевите транзистори с p – n преход биват с n канал и p канал. Областите на гейта са по-нискоомни от основния канал, така че p – n прехода е почти изцяло разположен в канал.

Page 27: Електроника - теми за изпит

-22-

Полеви транзистори с изолиран управляващ електрод, известни още като MOSFET (метал, окис, полупроводник) или МДП (метал, диелектрик, полупроводник). Те от своя страна могат да бъдат с вграден канал и с индуициран канал. Основни предимства на полевите пред биполярните транзистори са:

високо входно съпротивление – (106 – 109) Ω. малък шум по-проста технология за производство малка разсейвана мощност и от там по-висока интеграция на

елементи в един чип. Стабилна работа в широк температурен интервал Устойчиви са на йонизиращи облъчвания

N+N+

P подложка

G

D

N канал

SB

S

Page 28: Електроника - теми за изпит

Съществуват два вида MOS транзистори – с вграден канал и с индуциран канал. Всеки от тях може да бъде с n канал или с p канал, така че се получават общо четири разновидности. Той се състои от силициев кристал с p проводимост, наречен подложка. На повърхността му е оформен слой с n проводимост, наречен канал. В двата края канала е съединен със силнообогатени n+ области, към които са свързани дрейна и сорса. Каналът е покрит с тънък слой SO2 (който е диелектрик) и върху него е нанесен метален слой, към който е свързан гейта. На гейта, спрямо подложката (SB) се подава управляващо напрежение. Когато това напрежение е отрицателно, електроните от n канала се изтласкват към подложката, т. е. токоносителите в канала намаляват и той увеличава съпротивлението си. Съответно дрейновия ток намалява. При някаква достатъчно голяма отрицателна стойност на UG, в канала ще липсват свободни електрони и ID ще клони към нула. Това напрежение на гейта се нарича прагово напрежение (напрежение на отсечката), както при транзисторите с p – n преход. Този режим на работа се нарича “работа в режим на обедняване”. При положителни напрежения на гейта, от подложката към канала се привличат свободни електрони, което води до намаляване на съпротивлението на канала и увеличаване на ID. Този режим на работа на транзистора се нарича режим на обогатяване. Подобен принцип на работа имат и MOS транзисторите с индуциран канал, но те работят само в режим на обогатяване, защото в изходно положение при тях липсва канал между дрейна и сорса. Такъв се получава след като се приложи напрежение на гейта спрямо подложката с необходимата полярност. Когато UG = 0, между дрейна и сорса не протича ток, т. е. транзистора е запушен. Характеристиките и на двата типа MOS транзистори са подобни на полевите транзистори с p – n преход

-23-

Потoкът на осн. токоносители се управлява с помощта на канал, широчината и съпротивлението му се изменят с външ. ел.поле.

Полеви транз. с управ. PN преход.

Page 29: Електроника - теми за изпит

Състой се от N полупроводников кристал, наречен подложка, в който е формиран канал м/у две силно легирани P области, съединени електрически помежду си. Каналът е ограничен от PN преходите, които възникват м/у N и P слоевете. От двата края на N и Р слоя са изведени трите външ. електрода: сорс (S) – електродът, през който осн. токоносители постъпват в канала; дрейн (D) – електродът, през който токоносителите изтичат от канала; гейт (G) – управлява щият електрод. Изх. ток се управлява чрез обратно поляризиран PN преход. Tова опр. нищожно малък входен ток. Полевият транз. се управлява с напрежение. Токът се опр. от движението на частици само с една полярност под действие на ел. поле създадено в твърдото тяло.

На фиг. са дадени статичните изх. характеристики, които представляват зависимостта на дрейновия ток ID от напрежението м/у дрейна и сорса UDS при различни постоянни напрежения на гейта UGS: ID=f(UDS) при UGS=const. Вижда се, че при опр. стойност на управляващото напрежение токът става = 0, което съответства на запушването на транз. С увеличаване на напрежението UDS нараства дрейносвия ток ID.

MOS транз. - принципа на действие се основава на ефекта на изменение на концентрацията на подвижните токоносители в повърхностния слой на полупров. под действие на външ. ел. поле. Това поле се създава от напрежение, приложено м/у метален електрод и полупров., отделени с изолиращ слой. Съществуват два основни вида MOS транз. с индуциран канал и с вграден канал.

Page 30: Електроника - теми за изпит

Всяка разновидност може да се реализира с канал тип N или канал тип Р. IGBT транз. се различават от MOS транз. само по това, че имат допълнителен Р слой, който се явява колектор на IGBT. Формира се допълнителен PN преход, който инжектира токоносители в областта, която е дрейн в MOS транз.При наличие на N слой намалява пада на напрежението и времето за изкл. IGBT намират приложение в мощните силови електронни преобразуватели.

-24-

Тиристорът е типичен ключов прибор с две работни състояния: запушено състояние, характеризиращо се с много голямо съпротивление и много малък ток и отпушено състояние характеризиращо се с малко съпротивление и голям работен ток. Съществуват маломощни , средномощни и мощни тиристори.Мощността в управляващата верига на тиристора е стотици пъти по-малка от мощността в управяваната верига , като по този начин с маломощни сигнали могат извънредно бързо да се превключват вериги и устройства с големи токове и високи напрежения. Благодарение на това тиристорите намират проложение в токоизправители, инвертори , регулатори автоматични устройства и др.

Триоден тиристор е най-разпространеният вид тиристор. Той се състои от 4 полупроводникови области с редуваща се проводимост., между които са оформени три прехода – j1 , j2 , j3 . Крайните преходи j1 , j2 се наричат емитерни , а средният преход j3 - колекторен. Електродът свързан към областта Р1 се нарича анод , този свързан към областта N2 – катод , а управляващия електрод е свързан с областта N2.

Двете области N1 и P2 се наричат бази, като N1 е по-дебела и по-високоомна ,а Р2 е по тънка и по-нискоомна. Широката база определя големите напрежения , като издържа тиристора в запушен състояние , а тънката обуславя възможността той да бъде управляван от сравнително малки токове.

Условна структура на тиристора Означение на тиристора в електронни схеми

Page 31: Електроника - теми за изпит

Основни параметри на тиристорите са: max допустимо обратно напреже ние; пад на напрежението в права посока; max температура на структурата и max среден ток. Част от тези параметри зависят от охлаждането, поради което тиристорите се монтират в/у охладителни тела – радиато ри. В редица случаи се прилага принудително въздушно охлаж дане с вентилатори. Освен изброените параметри които са характерни за изправителните диоди и мощните транзистори, тиристорите имат и редица специфични характеристики и параметри: напрежение на прев ключване Ubo. Това е анодното напрежение при което тиристо рът преминава в отпушено съст ояние при отворена верига на управляващия електрод. Проби вно напрежение Ur(BR). Обратно напрежение при което токът пред тиристора нараства лавинообразно. В тиристорните схеми и устройства не са допустими режими на работа при които се доближават напрежението U(bo) и Ur(br).

-25-

Включване (отпушване) на тиристори - най - разпространения начин за включване(отпушване) на тиристора е чрез подходящ импулс в управляващата верига , при условие че анодното му напрежение е положително. При отрицателно анодно напрежение тиристора не може да бъде отпушен с никакви средства. Отпушенияя тиристор има еднопосочна , а не двупосочна проводимост , което означава че има свойствата на диод с еднопосочна проводимост , а не на механичен контакт.

Page 32: Електроника - теми за изпит

Втори начин за отпушване на тиристора е чрез повишаване на анодното напрежение до определена стойност, така че тиристора да се отпуши.

Съществува и трети начин за отпушване , който в много случай е нежелан.Такова отпушване на тиристора може да се получи, ако анодното напрежение в права посока нараства твърде бързо , при което неговата скорост du/dt надвиши определена критична стойност. За да се избегне такова отпушване за всеки тиристор се посочва максималната допустима стойност на du/dt , която по време на работа не трябва да се надвишава.

Изключване ( запушване) на тиристори - по принцип включеният тиристор лесно може да бъде изключен , ако се намали анодният му ток под една определена стойност Iизкл . Това може да се получи , ако макар и за момент анодното напражение стане или по-малко от Uизкл или стане нула.

-26-

Фототранзистор (наричан още фотодиод )е полупроводников високочувствителен преобразувател на светлинни сигнали в електрически. Фототранзисторите приличат ного на биполярните транзистори с тази разлика, че базата им може да бъде облъчвана със светлина. По този начин може да се упварлява колекторния ток. За целта на корпуса им има подходящ отвор, затворен херметически със стъкло. По време на работа фототранзисторът се свързва към външен източник на напражение. Обратният ток на колекторния преход Icbo протича през управляващия участък емитер – база, усилва се β пъти резултатния ток на тъмно през транзистора е It = Icbo + β Icbo = ( 1 + β) IcboНай – важните параметри на фототранзисторите са :

Работно напрежение Uраб. Ток на тъмно Iт. , когато на фототранзистора действа Uраб. Интегрална чувствителност к .

Честотния обхват на фототранзисторите със сплавни преходи е до 5-10 kHz, а при преходи изготвени по дифузна технология до 1-2 MHz .

Page 33: Електроника - теми за изпит

-27-

1.Общи сведения:Оптронът е съчетание от светодиод /източник на светлина/ и

полупроводников фоточувствителен елемент /фотоприемник/. Между тях съществува оптична връзка.светодиод - полупроводников елемент, с p-n преход, който излъчва светлина при преминаване на ток /в права посока/ през него. Цветът на светлината зависи от химическия състав на полупроводника – от ултравиолетов /GaN/ до инфрачервен/PbS/.

фоторезистор – полупроводников елемент, чието съпротивление зависи от попадналата върху него светлина. Големината на протичащия ток е правопропорционална на осветеността и на приложеното напрежение. При осветяване, вследствие на вътрешния фотоефект, се получават нови свободни токоносители, което отговаря на намаляване на съпротивлението на фоторезистора.

принцип на действие на оптрона - електрическият сигнал се преобразува в светлинен от светодиода, а след това тази светлина отново се превръща в електрически сигнал от фотоприемника. Входната и изходната вериги не са свързани електрически.

Page 34: Електроника - теми за изпит

1-анод2-катод3-емитер4-колектор5-база

2.Видове оптрони.а/ в зависимост от вида на фотоприемника: резисторни – с фоторезистор; диодни – с фотодиод; транзисторни – с фототранзистор и т.н.

б/ в зависимост от степента на сложност: прости оптрони – с оптодвойка /два или повече елемента в един корпус/; оптоелектронни интегрални схеми – включващи оптодвойка с допълнителни компоненти /например усилвател/.

в/ в зависимост от вида на оптичната връзка между светодиода и фотоприемника: с отворена оптична връзка и с затворена оптична връзка.

-28-

Индикатор с течни кристали (liquid crystal display) — индикаторен прибор, чиято основна част представлява много тънък слой течност, притисната между две пластинки от проводящо стъкло, към които се подава управляващото напреже ние. Един от начините, по които подаде ното напрежение регулира пропускането на светлината, е чрез промяна на разсей ващата способност на течността (молеку лите на използуваните за целта течности имат подчертано дълга конструкция) Проводящите участъци на пластинките са разположени така, че с подаването на

Page 35: Електроника - теми за изпит

на прежение към различни изводи точно определени участъци от индикатора се осве тяват от преминаваща през прибора или отразена от задната му пластинка светли на. По този начин могат да бъдат създадени седемсегментни елементи, които да служат като цифрови индикатори.

-30-

Усилвателите са устройства, които повишават мощността на входния сигнал, без да променят формата му. Това става за сметка на енергията, взета от захранващия постояннотоков източник.

Усилването на постояннотокови сигнали е съпроводено с трудности, тъй като полезният сигнал не може да се отдели лесно от напреженията и токовете, осигуряващи режима на работа на транзисторите. Поради изменения на постояннотоковия режим по температурни и други причини. Принцип на действие на операционните усилватели. Това са най-масово разпространените интегрални схеми с универсално предназначение. Той представлява постояннотоков усилвател с безкрайно голям коефициент на усилване по напрежение, безкрайно голямо входно и нулево изходно съпротивление. За реалния ОУ коефициентът Ки стига до 106, входното съпротивление — няколко МΩ, а изходното — около 100Ω. Сигналът, подаден на инвертиращия вход, променя фазата си с π на изхода. Сигналът на неинвертиращия вход е във фаза с

усиления изходен сигнал. Операционните усилватели се нуждаят от двуполярно

захранване от два токоизточника за напрежения и е от порядъка на 5-18 V. Усиленото напрежение не може да превишава по амплитуда постоянното захранващо напрежение. Усилватели с операционни усилватели. Названието ОУ показва възможността да се реализират с него математически операции на електрични напрежения. Коефициентът на усилване на схемата е Ku = - R2/R1 Чрез конструктивното оформяне на операционните усилватели като интегрални схеми се повишава надеждността и се намаляват размерите на електронните устройства. Интегралните схеми имат

Page 36: Електроника - теми за изпит

кръгъл или правоъгълен херметизиран корпус съответ с 8 или 14 извода. Това са изводите на двуполярното захранване, входовете и изходите на усилвателя, изводите за честотни корекции, баланс.

Операционният усилвател бива два вида: Инвертиращ операционен усилвател и неинвертираш операционен усилватвлДвата вида ОУ имат един и същ коефициент на усилване , а основната им разлика е във входното им съпротивление и в това, че при единият вид входен сигнал се инвертира, а при другият не се инвертира.

Инвертиращ операционен Неинвертиращ усилвател операционен усилвател

-31-

Таймерът 555 има смесена аналогово - цифрова структура. Той работи със захранващи напрежения в диапазона от +4,5V до +15V. Таймерът съдържа два компаратора (К1 и К2), управляващи състоянието на един R - S тригер (Тр), чиито инверсен изход управлява транзистор (Т) включен в схема с отворен колектор, а това означава, че за неговата работа е нужна външна схема. Чрез транзистора Т се разрежда времезадаващия кондензатор в края на всеки цикъл. Резистивният делител R1,R2,R3 определя потенциалите на инвертиращия вход на компаратора К1 ( ) и на неинвертиращия вход на компаратора К2 ( ). Инвертиращият

Page 37: Електроника - теми за изпит

усилвател на изхода гарантира изходни сигнали с нива на напрежение 0V или E. Изходът на таймера се съгласува с ТТЛ ИС, ако захранващото напрежение е равно на +5V. На фиг.11.6. е показан таймерът 555, със следните изводи:а) извод 1 - захранващо напрежение 0V;б) извод 2 - вход(X2) за включване на таймера (при подаване на отрицателен импулс) и установяване на изхода на високо напрежение;в) извод 3 - изход Q;г) извод 4 - вход за нулиране CLR. При CLR = 1 таймерът функционира, а при CLR = 0 действието на таймера се блокира и uOUT(Q) = 0;д) извод 5 - управляващо напрежение , което може да променя опорните напрежения на входовете на компараторите, чрез външен резистор между изводи 5 и 8; или да гарантира стабилност на опорните напрежения като отстранява шумовете постъпващи от захранването , чрез свързване на кондензатор между извод 5 и 1 със стойност 10nF;е) извод 6 - вход(X1) управляващ състоянието на първия компаратор (К1). Докато напрежението на входа X1 е по-ниско от 2Е/3 (uX=U(+)1< U(-)1), в изхода на К1 има логическа нула и той не оказва влияние на състоянието на тригера (Тр). При uX > 2Е/3 компараторът К1 се превключва и установява тригера в състояние 0, при което на изхода на таймера също се получава логическа 0;ж) извод 7 - за външно свързване на времезадащата верига С и R, чрез която се определя продължителността на генерираните импулси;з) извод 8 - захранващо напрежение +Е.

Page 38: Електроника - теми за изпит

-35-

Усилвателят е устройство за плавно управление на енергията на захранващ източник чрез усилвателен елемент, при което изходната мощност превишава входната (управляващата). При усилвателите на електрически сигнали управляващата и управляемата енергия са електрически. В зависимост от типа на използваните усилвателни елементи (прибори) тези усилватели биват лампови, транзисторни, магнитни, диелектрични, параметрични и др. В усилвателната техника намират приложение множество различни типове електронни усилватели. Те се различават по своите параметри, по функционалната схема, характера на усилваните сигнали, предназначението, вида на усилвателния елемент и по още много други признаци. Въпреки голямото разнообразие има доста общи признаци, по които те могат да бъдат класифицирани:1.1 Според характера на усилвателните сигнали усилвателите биват: а) Усилватели на непрекъснати (аналогови) сигнали – към тях спадат например микрофонните, магнетофонните, телефонните и други усилватели. При тях се пренебрегват преходните процеси

Page 39: Електроника - теми за изпит

възникващи при предаване на сигнала, тъй като те се развиват значително по – бързо от изменението на параметрите на самия сигнал. б) Усилватели на импулсни сигнали – например радиолокационни, радионавигационни и други усилватели.1.2 Според абсолютната стойност на честотата на усилвателните сигнали: а) Постояннотокови усилватели – това са усилватели на бавно изменящи се напрежение и ток. Те усилват електрически трептения с произволна честота в граници от f min.=0 до f max. – т.е. усилват не само променливите съставки на входния сигнал, но и неговата постоянна съставка. б) Променливотокови усилватели – те не могат да усилват постоянната съставка на входния сигнал. На фиг.1.1 а са посочени честотните характеристики на постояннотоков и променливотоков усилватели.

а) б) фиг. 1.1 1.3 Според работния честотен обхват: а) Усилватели на звукови (акустични) сигнали, наричани още нискочестотни усилватели (НЧУ). Характерно за тях е, че отношението fmax./fmin. е от порядък (2÷5).103. Към тях се отнасят магнетофонните, телефонните и други звукови усилватели. б) Широколентови усилватели (ШЛУ, в практиката се използва съкратеното ШУ) с твърде висок честотен обхват. При тях отношението fmax./fmin. е от порядък 105÷107. Към тях спадат видеоусилвателите в телевизионните приемници, усилвателите на импулсни сигнали и множество измервателни усилватели. в) Високочестотни усилватели (ВЧУ) – те усилват радиосигнали със спектър, съсредоточен в относително тясна лента около централната честота f0. Характерно за тях е, че fmax./fmin. ≈ 1. Обикновено това са избирателни, резонансни усилватели (РУ). Към тях спадат усилвателите на радиочестотни сигнали в приемниците, усилвателите в многоканалните системи

Page 40: Електроника - теми за изпит

за връзка и др. На фиг. 1 б са показани честотните характеристики на един широколентов и на един резонансен усилватели. 1.4 Усилватели на напрежение ток и мощност

-36-

Обратни връзки в усилвателитеПри усилвателите подадения на входа сигнал се предава усилен към изхода. Много често част от изходния сигнал се връща обратно към входа, т.е. реализира се обратна връзка (ОВ). Когато ОВ е нежелателна и се обуславя от свойствата на елементите, монтажа на захранването, тя влушава параметрите на усливателя и се нарича паразитна ОВ. ОВ се реализират чрез допулнително включени елементи – пасивни, реактивни, активни и др. В тези случаи ОВ се нарича въведена и се прави с цел да подобри качествените показатели на усливателите. Каква част от изхудния сигнал се връща към входа, се определя количествено с коефициента на ОВ:

.

Коефициента на ОВ е по-малък или равен на единица. При BU=1 цялото изходно напрежение се връща към входа, а при BU=0 ОВ не действа.

Класификация на ОВКласификацията на ОВ се прави по различни признаци.В зависимост от това, дали сигналът на ОВ е пропорционален на изходното напрежение или ток, ОВ са по напрежение и по ток.По отношение на входа ОВ са последователни, паралелни и смесени.Когато върнатият сигнал UF съвпада по фаза с напрежението на сигнала от източника, ОВ е положителна (ПОВ), а когато UF дефазирано на 180О спрямо сигнала ОВ е отрицателна (ООВ). При ПОВ резултатният входен сигнал нараства, а при ООВ намалява.

В зависимост от това, какви елементи съдържа веригата за обратна връзка, ОВ са честотно независими и честотно зависими.

Page 41: Електроника - теми за изпит

Първите са изградени само от активни съпротивления, а вторите съдържат и реактивни елементи.

ОВ е режимна, когато засяга само постояннотоковия рецим на усилвателя, и сигнала, когато се отнася за сигнала, върху чието усилване тя влияе.

В зависимост от това, колко стъпала обхваща, ОВ е локална – включва само едно стъпало, и обща – за няколко стъпала.

Прилагането на ОВ в усилвателите оказва силно влияние върху техните параметри – коефициент на усилване, нелинейни изкривявания, честотна характеристика и др.

Ако усилвател с коефициент на усилване AU бъде обхванат от ООВ, усилването му ще намалее, тъй като сигналът от ОВ е с обратна фаза спрямо напрежението на сигнала на изтучника. Коефициента на усилване при ООВ е :

.

Изразът FU=1+BU.AU се нарича дълбочина на ООВ. Чрез нея в широки граници може да се изменя стойността на AuF.При ПОВ коефициента на усилване по напрежение е:

.

ПОВ увеличава коефициента на усилване и може да предизвика самовъзбуждане на усилвателя, поради което намира приложение в генераторите.

ООВ се използва в усилвателите, тъй като съществено подобрява техните качествени показатели:

ООВ намалява коефициента на хармониците kh . Формата на изходния сигнал се изменя в резултат на възникващите висши хармоници, но въведената ООВ компенсира част от тях, тъй като те постъпват с обратна фаза на входа на усилвателя.

ООВ подобрява честотната характеристика на усилвателя. Коефициента на усилване и в трите подобхвата, но по-слабо при ниски и високи честоти. Това води до разширяване на честотната характеристика т.е. до намаляване на честотните изкривявания.

Правилно подбрана по вид и дълбочина ООВ може да увеличи входното и да намали изходното съпротивление; да

Page 42: Електроника - теми за изпит

стабилизира изходното напрежение или изходния ток; да намали нестабилността на усилването; да подобри температурната стабилност и др.

Намаляването на усилването при ООВ се компенсира чрез повишаване на входния сигнал или чрез увеличаване броя на усилвателните стъпала.

-37-

Предназначението на този тип усилватели е да предават в определен товар относително голяма мощност при голям коефициент на полезно действие и зададени максимално допустими изкривявания на усилвания сигнал. Съществува голямо разнообразие от схеми на мощни усилватели.Повечето от тях съдържат крайно стъпало и предусилвателна част,които са обхванати от обща отрицателна обратна връзка.Обикновенно крайното стъпало е двутактно и работи в режим АВ,за да може при значителен коефициент на полезно действие да се получат неголеми нелинейни изкривявания.Ако усилвателя на мощност е безтрансформаторен,транзисторите на крайното стъпало са свързани по схема с общ колектор,поради което коефициентът на усилване по напрежение на това стъпало е по-малък от 1.Това налага включването в схемата и на предусилвателно част,която да осигури необходимото усилване по напрежение.Общата обратна вразка се въвежда и с цел да се намалят нелинейните изкривявания.Блокова схема на усилвател на мощностБлоковата схемата на един нискочестотен усилвател на мощност най–общо съдържа следните стъпала:

Предусилвател на напрежение Драйверно стъпало Крайно стъпало

Page 43: Електроника - теми за изпит

Предусилвателното стъпало на напрежение осигурява входното съпротивление на усилвателя, както и част от коефициента на усилване по напрежение AU. Много често това стъпало е изградено от диференциален усилвател или операционен усилвател.

Предимството от използването на ОУ в предусилвателното стъпало, е че с него може да се осигури голямо входно съпротивление и голям коефициент на усилване по напрежение АU.

Драйверното стъпало осигурява коефициента на усилване по напрежение AU и широчината на честотната лента. От това че стъпалото трябва да осигури по – голямата част от коефициента на усилване по напрежение AU на усилвателя, следва че трябва да бъде изпълнено по схема която усилва по напрежение(ОБ или ОЕ). В повечето случай драйверното стъпало е по схема с ОЕ. За да се постигне по–голям коефициент на усилване по напрежение AU се използва ОЕ с динамичен товар.

Крайното стъпало осигурява усилването по ток и изходното съпротивление на усилвателя на мощност. Изходното съпротивление на стъпалото трябва да малко, за да може да се съгласува товара с изходната верига на усилвателя, защото големина на товарите които се включват в изхода на усилвателя на

Page 44: Електроника - теми за изпит

мощност са от порядъка на омове до десетки омове. По този начин се постига голям коефициент на усилване по мощност. Обратна връзка (отрицателна)-подаването (връщането) на сигнал от изхода или някоя междинна точка на усилвателя към входа му се нарича обратна връзка.Върнатия чрез отрицателна обратна връзка (ООВ) сигнал е обратен по фаза на входния сигнал.Чрез нея се стабилизира коефициента на усилване, намаляват се нелинейните изкривявания,моделира се честотната характеристика,разширява се честотния обхват и се подобрява температурната стабилност на усилвателя. Основните изисквания към усилвателите на мощност са :- да има голям КПД,който се постига с подходящ клас на работа и съгласуване между изхода на усилвателя и товара.-да се използва максимално усилването на транзистора по ток,напрежение и мощност.-да има минимални НЛИ

В зависимост от връзката между усилвателя и товара съществуват два вида усилватели:-еднотактно трансформаторно стъпало.Използва се рядко за изходна мощност до 0.3 W,тъй като транзистора работи в клас А които има малък КПД безтрансформаторно крайно стъпало.В зависимост от изходната мощност,крайното стъпало е маломощно до 10W и мощно над 10 W

-38-

При LC генератотите елементът определящ честотата на генератора е паралелен или последователен трептящ кръг от първи,втори или трети вид.Разликата между схемите на LC генераторите се дължи най-често на начина,по който се реализира ПОВ.Тези генератори се използват за получаване на синусоиден сигнал с висока честота.

Важна особеност на еднокръговите LC генератори е единствената резонансна честота на колебателната система. Честотата на генерации е единствена и е близка до резонансната честота на кръга. Липсват скокообразни изменения на честотата. Особеност при тях се явява това, че можем да заземим произволна точка от схемата им, без да изменим техния режим на работа.

Page 45: Електроника - теми за изпит

Изборът на заземената точка се извършва от съображения за намаляване на броя на блокиращите елементи /особено дроселите/, които поради своето не високо качество влошават стабилността на честотата.

В зависимост от вида на резонансната система LC-генераторите могат да бъдат еднокръгови и многокръгови. Еднокръговите транзисторни генератори се реализират най-често по триточкова схема.От всички видове LC-генератори най-голямо значение за практиката поради своята простота имат еднокръговите еднотактни генератори на хармонични колебания. Те съдържат един колебателен кръг и активен елемент.

Схеми - на ръка.

-39-

Нискочестотни електрически сигнали могат да се получат от RC генератор.Елементите определящи честотата и изпълняващи ПОВ в генератора са RC дефазиращите групи. В схемата са включени две обратни връзки.Отрицателната обратна връзка ,изпълнена с R6 и С4 влияе върху температурната стабилност на генератора и на коефициента на усилване К.Положителната обратна връзка е изпълнена с С1,R1,C2,R2,C3,R3

Схема – на ръка

схема на RC генератор с мост на Вин, в която усилвателният елемент е ОУ усилвател. Мостът на Вин е свързан между изхода и неинвертиращия вход на ОУ, с което се осъществява положителна обратна връзка.

Page 46: Електроника - теми за изпит

-40-

Диференцираща верига (ДВ) се нарича устройство, сигналът на изхода, на което има стойност, пропорционална във всеки момент от времето на производната на входния сигнал.

Диференцирането е действие, обратно на интегрирането. В разговорния език то има смисъл на разделяне, разграничаване, раздробяване. За техниката е характерно, че изходната величина на диференциращо звено е пропорционална на скоростта на изменение на входната величина. Типичен представител на такова звено е трансформаторът, защото изходното напрежение е пропорционално на скоростта на изменение на магнитния поток, т.е. на скоростта на изменение на тока във възбудителната (първичната) намотка.

Ако се приложат правоъгълни импулси с достатъчна продължителност на входа на диференциращо звено, на изхода се появяват островърхи импулси с характерна форма, показана на Фиг. 1.54.

Фиг. 1.1

Page 47: Електроника - теми за изпит

На Фиг.1.55 са показани схемите на две диференциращи вериги. Като изходна величина се приема напрежението. Поведението им е идентично.

Фиг. 1.2Времеконстантите се изчисляват по аналогичен начин, както

при интегриращата верига. Математическото описание на преходната характеристика е в съответствие с формулата за падаща експонента, а именно:

T

t

изх e).0(U)t(U

където U(0) е напрежението при преден или заден фронт на входния импулс, взето със съответния знак.

При веригата с индуктивност и съпротивление изходното напрежение е напрежението върху индуктивността. При преден фронт стойността му достига тази на захранващото напрежение, защото се стреми да го компенсира напълно. Постепенно скоростта на нарастване на магнитното поле намалява и е.д.н. на самоиндукцията намалява. При заден фронт бобината става източник. Токът започва да намалява, но не променя знака си. Напрежението обаче е длъжно да обърне знака си, защото вътре в източника токът тече от минуса към плюса.

Много е важно съотношението между времеконстантата и времето на входните импулси. По отношение на честотните свойства, диференциращата верига представлява високочестотен филтър. Това може да се установи, като се разсъждана по коя и да е от двете вериги. Нека разсъжденията протекът за веригата с R и C, Може да се каже, че тя представлява делител на напрежение, в който едното съпротивление е R, а другото XC.

При честоти, клонящи към нула, XC клони към безкрайност а тези честоти кондензаторът просто не пропуска токът да тече през съпротивлението R и върху него няма да се формира спад.

При повишаване честотата на входния сигнал или капацитета на реактивния елемент в схемата, тя постепенно променя формата на изходния сигнал и от диференциращата, самата верига преминава в разделителна (прехвърляща).

Page 48: Електроника - теми за изпит

Интегриращи веригиВ разговорния език под интегриране се разбира процес на

натрупване, обединяване, сумиране. Капацитетът и индуктивността имат свойството да натрупват енергия и при определени условия могат да се нарекат интегриращи елементи. Натрупването на енергия в кондензатора е свързано с увеличаване на напрежението му в съответствие с формулата:

2

U.CW

2

C

където W е запасената енергия, C е капацитетэт, а U е напрежението върху кондензатора. Аналогичната формула за запасената енергия в индуктивност е:

2

I.LW

2

L

Вижда се, че при кондензатора напрежението е пропорционално на натрупаната енергия, а при индуктивността – тока. За да се получи интегрираща верига и в двата случая трябва да участва съпротивление R, което има за задача да ограничи тока до зададена стойност.

Фиг. 1.3На Фиг.1.48 са показани две интегриращи вериги, които имат

напълно идентични свойства. Първата е със структура RC и като изходна величина се използва напрежението на кондензатора. Втората е със структура RL. При нея интегрираната величина би трябвало да бъде тока, но като изходна величина се използва спадът на напрежение върху съпротивлението, който е пропорционален на тока. Много важен параметър на интегриращата верига е така наречената времеконстанта Т. При RC веригата тя се определя по формулата: Т=R.C, а при веригата с индуктивност и активно съпротивление се намира по формулата:

R

LT

Page 49: Електроника - теми за изпит

-41-

Амплитудни ограничители. На фиг. 2.29, фиг. 2.30 и фиг. 2.31 са показани схеми на амплитудни ограничители.

Включване на диода като ограничител - отгоре е представено на фиг. 2.29. При подаване на право напрежение диодът се отпушва и изходният сигнал се ограничава до 0,6 V за силициев и до 0,3 V за германиев диод. При подаване на обратно напрежение диодът е запушен, съпротивлението му е огромно и изходното напрежение следва промяната на входното.

Включване на диода като ограничител - отдолу е. представено на фиг. 2.30, като двустранен ограничител - на фиг. 2.31, а други варианти на амплитудни ограничители ся представени на фиг. 2.32 и фиг. 2.33.

Фиг. 2.32. Фиг.2.33.

На фиг. 2.34а е показана схема на еднополупериоден токоизправител с чисто активен товар. Променливото напрежение, което трябва да бъде изправено, е синусоидно U2 = U2Msinωt. На фиг. 2.34б,в,г,д сa показани съответно времедиаграмите на тока I2

Page 50: Електроника - теми за изпит

и напрежението върху товара UT, както и падът на напрежение върху диода UD.

Амплитудни ограничители с ценерови диоди. Освен за стабилизиране на напрежение ценеровите диоди се използват и като амплитудни ограничители. На фиг. 2.39 е представен двустранен амплитуден ограничител с два ценерови диода. Входното напрежение е променливо, в случая синусоидно, чиято амплитудна стойност е по-голяма от UZ на диодите. В случая двата диода фиксират големината на напрежението върху RT на ниво, равно на (UZ2 + U01) и -(UZ1 + U02) независимо, че входното напрежение може да има и по-големи амплитуди (UBX е начертано с прекъсната линия).Предимствата на този амплитуден ограничител са следните:• Позволява само чрез избор на диодите да се получат две желани нива

ограничителите с ценеров диод позволяват ниво на ограничаване, различно от U0, без използване на допълнителни източници на напрежение.

-42-

а) Определение: генератори на правоъгълни импулси, широко използвани в цифровите електронни устройства. Названието мултивибратор е свързано с това, че схемата произ-вежда правоъгълни импулси, които са много богати на хармоници.б) Видове: ** автогенериращ мултивибратор, (мултивибратор) (МВ) ** чакащ мултивибратор (ЧМВ). в) Основни елементи: два транзисторни ключа, обхванати от силна положителна обратна връзка (ПОВ), която причинява бързо

Page 51: Електроника - теми за изпит

превключване на транзисторите в ключовете от състoяние “запушен” (OFF) в състояние “наситен” (ОN) и обратно. В зависи-мост от елементите, включени в обратните връзки, се получава автогенериращ или чакащ мултивибратор2. Автогенериращ мултивибратор Автогенериращият мултивибратор генерира непрекъсната пореди-ца от импулси. Той има две временноустойчиви състояния.При подадено захранващо напрежение МВ генерира непрекъсната поредица от правоъгълни импулси. Вследствие на положителната ОВ преходът от едното временноустойчиво състояние в другото се осъществява лавинообразно. Тактовите генератори в цифровите схеми представляват автогене-риращи мултивибратори. а) Автогенериращ мултивибратор с дискретни елементи. ** Схема: Във веригите двете ОВ има по една времезадаваща R-C група. Честота и продължителност на генерираните импулси: определят се от времеконстантите на разрядните вериги на кондензаторите във времезадаващите групи. ** Принцип на действие

a) Автогенериращ мултивибратор с логически елементи

+EC

RC1

R2

R1

RC2

T1

C2

C1

БАЗА T2

– +

+ –

uC

E2

uC

E1

Q

Q

&

&

C2

D2

R1

A1 ЛЕ1

ЛЕ2A2

C1

R2

D1

Page 52: Електроника - теми за изпит

Чакащ мултивибратор: Чакащият мултивибратор има едно устойчиво и едно временноустойчиво състояние. На изхода му се получава импулс само при подаване на входен (пусков) сигнал. Следващ изходен импулс се получава само при постъпване на следващ входен сигнал, т.е. през времето между два входни

сигнала устройството “чака”, откъдето идва и наименованието му.Чакащите мултивибратори се използват като генератори на еди-нични импулси и като закъснителни елементи.

-43-

ГЛИН са предназначени да формират единични импулси или поредица от импулси, които по време на правия ход(tnp) имат формната приблизително на права линия, а обратният ход (toбp) е много кратък. Линейното напрежение може да бъде нарастващо и спадащо.Основните параметри на ГЛИН са:1.tnp-продължителност на правия ход;2.tобр- продължителност на обратния ход;3.Т-период на повторение (при периодичен сигнал)4.Umax – амплитуда на ЛИН5.к=dU/dt – коефициент на нелинейност, който характеризира постоянството на скоростта на изменение (наклона ) на ЛИН.Зареден ток на кондензатора:Ic=(Ucc-Uc)/Rзе

Page 53: Електроника - теми за изпит

РЕ (заряден елемент) служи за формиране на обратния ход. Неговата роля е да осигури бързото разреждане на кондензатора, с цел спазване на необходимото условие на формална работа на ГЛИН, а именно tnp>>tобр. Формулата за Ic позволява да се определят начините за получаване на напрежения с удовлетворителна форма. По този показател схемите се разделят на следните типове:

1.ГЛИН с интегриращо звено. Преди всичко от формулата за Ic се вижда, че при този ГЛИН Ic ще бъде постоянно, ако Ucmax<<Ucc. Това значи, че Ic=Ucc/Rзе=const, условие характеризиращо интегриращата RC верига.

2.ГЛИН с токостабилизиращ елемен (ГЛИН с параметрична стабилизация на тока). Този тип генератор се характеризира с това, че с намаляване на напрежението се намалява и съпротивлението на постоянен ток Rзе, т.е. зарядният елемент е източник на ток.

3.ГЛИН със следяща връзка. В този случай постоянство на заредения ток се постига чрез изменение на зарядното напрежение със стойност, зависеща от напрежението, до което се е заредил конензаторът във всеки момент от време. Тогава числителят от формулата за заредения ток се запазва относително постоянен, т.к. с намаляване на Ucc-Uc се прибавя съответното напрежение, зависещо от Uc или от самата стойност (Ucc-Uc). Наименованието на тези генератори идва от това , че в тях се следи изходното напрежение или разликата му с Ucc.

-44-

Важно място сред веригите с разпределени параметри заемат предавателните линии, които се разделят на две групи: линии за преданаве на електромагнитна енергия и линии за предаване на информация. Ако параметрите на линията са разпределени равномерно по дължината й, линията се нарича еднородна.

Една еднородна линия може да бъде представена като стъпално съединение на безкраен брой елементарни четириполюсници, т.е. да бъде разгреждана като еднородна верижна схема.

Page 54: Електроника - теми за изпит

Системата уравнения на еднородна верижна схема, съставена от

симетрижни звена, има еледния вид: shngzIchngUU C.. 2

.

2

.

1

.

;

chnaIz

shngI

c

2

.

1

.

;

където n е броя на звената, а zc и g са съответно характеристичното им съпротивление и константата на предаване.Възможността за замяна на дългата линия с еквивалентна верижна схема се използва за създаване на изкуствени дълги линии /например закъснителни или съгласуващи линии/ или за моделиране на линиите за предаване на електромагнитната енергия.Ако дългата линия е без загуби, то еквивалентната й верижна схема може да бъде реализирана само с реактивни звена, които представляват всъщност звена на нискочестотни филтри тип к. Верижната сжема може да бъде еквивалентна на линия без загуби само за лентата на пропускане на звената.