Предисловие (стр. 8 )

Четвертый элемент (двузначное или трехзначное число) обозначает порядковый номер разработки прибора в данной серии.

Пятый элемент (буква) указывает на классификацию по параметрам (коэффициент передачи тока, напряжение стабилизации и др.).

В соответствии с указанной системой маркировки обозначение ГТЗО8В принадлежит германиевому (Г) транзистору (Т), высокочастотному, малой мощности (3), номер разработки 08, с коэффициентом передачи тока базы 50…120 (В); обозначение КД202Р соответствует кремниевому (К) выпрямительному диоду (Д) средней мощности (2), номер разработки 02, с максимально допустимым обратным напряжением 600 В (Р).

В обозначении полупроводниковых фотоэлектрических приборов первый элемент (две буквы) означает группу приборов: ФР – фоторезисторы, ФД – фотоприемники с p–n-переходом без усиления (фотодиоды).

Второй элемент (буквы) означает материал, из которого изготовлен прибор: ГО – германий; ГБ – германий, легированный бором. ГЗ – германий, легированный золотом; К – кремний; КГ – кремний, легированный галлием; РГ – арсенид галлия и т. д.

Третий элемент (трехзначное число) является порядковым номером разработки прибора.

Четвертый элемент (буква) означает подгруппу полупроводниковых фотоэлектрических приборов: У – фототранзисторы униполярные: Б – фототранзисторы биполярные; Л – фотодиоды лавинные; Т – фототиристоры и т. д.

Пример обозначения: ФДГЗ-001К – фотодиод из германия, легиро­ванного золотом, координатный, номер разработки 001.

Обозначение интегральных микросхем состоит из четырех элементов.

Первый элемент (цифра) обозначает группу ИМС: 1,5,7 – полупроводниковые; 2,4,6,8 – гибридные; 3 – прочие (например, пленочные).

Второй элемент (двух - или трехзначное число) означает номер разработки.

Третий элемент (две буквы) определяет подгруппу и вид ИМС по функциональному назначению: ЛИ – логический элемент И, ТД – триггер динамический, ИР – цифрой регистр и т. д.

Четвертый элемент – порядковый номер ИМС в серии по функциональному признаку.

Различные буквы (например, К, КР) перед условным обозначением некоторых серий микросхем определяют характерные их особенности. Для бескорпусных микросхем перед обозначением добавляют букву Б.

В качестве примера приведем условные обозначения полупроводниковой и гибридной ИМС. Так, микросхема К140УД14А означает: К – микросхема для электронных устройств широкого применения, 1 – полупроводниковая, 40 – порядковый номер серии(серия 140), УД – операционный усилитель, 14 –порядковый номер операционного усилителя в серии 140, А – с коэффициентом усиления определенного значения. Шифр микросхемы 284КН1 означает: 2 – гибридная, 84 – порядковый номер серии (серия 284), КН – коммутаторы, 1 – порядковый номер коммутатора в серии 284.

Вопросы для самопроверки:

1.  Где применяются диоды Шоттки?

2.  Что собой представляет варикап?

3.  В чём заключаются различия передаточных характеристик полевых транзисторов с управляющим p–n переходом и с изолированным затвором?

4.  В чём заключаются отличия IGBT-транзисторов от полевых транзисторов?

5.  В чём заключаются отличия симистора от тиристора?

6.  Какие транзисторы имеют более высокое быстродействие – БТИЗ или ПТИЗ.

2. АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА

Электронные устройства делятся на аналоговые и цифровые. В современных системах управления различными процессами, в том числе и технологическими, присутствуют устройства обоих типов. Аналоговые устройства обычно обеспечивают съем первичной информации с датчиков системы управления приводами исполнительных устройств и механизмов, усиливают и преобразовывают сигналы, а цифровые устройства управляют самим процессом в соответствии с заданной программой.

2.1. Электронные усилители

Усилителем (рис. 2.1) называют устройство, предназначенное для усиления параметров электрического сигнала (напряжения, тока, мощности).

Основными параметрами усилителя являются:

- KU = Uвых / Uвх – коэффициент усиления напряжения;

- KI = Iвых / Iвх – коэффициент усиления тока;

- KP = Pвых / Pвх = UвыхIвых / UвхIвх = KUKI – коэффициент усиления мощности;

- Rвх и Rвых – соответственно входное и выходное сопротивления усилителя.

Важнейшим показателем усилителей является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), отражающая зависимость коэффициента усиления напряжения от частоты сигнала KU( f ). По виду АЧХ усилители делят на усилители постоянного тока (УПТ), (имеются также в виду усилители медленно меняющегося сигнала); усилители звуковых частот (УЗЧ) (их называют также усилителями низкой частоты (УНЧ); усилители высокой частоты (УВЧ); широкополосные, избирательные и др.

В зависимости от характера нагрузки и назначения различают усилители напряжения, тока и мощности. Такое разделение условно, поскольку в любом случае усиливается мощность.

Часто усилители состоят из нескольких усилительных каскадов (УК) (или просто каскадов), осуществляющих последовательное усиление сигнала. Их число зависит от требуемых коэффициентов усиления KU, KI, KP.

Рассмотрим возможную структурную схему усилительного каскада (рис. 2.2).

Основными элементами здесь являются управляемый элемент УЭ и резистор R.

Будем считать УЭ линейным элементом с бесконечным сопротивлением в отсутствии входного напряжения.

Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника питания +Uпит в энергию переменного напряжения в выходной цепи (+Uпит – R – УЭ) за счет изменения сопротивления УЭ соответственно входному сигналу. Отметим, что усиление переменного сигнала обеспечивается при наличии некоторого постоянного напряжения на входе Uвх. п, на которое накладывается входной сигнал. Тогда при однополярном питания каскада выходное напряжение будет меняться относительно некоторого уровня постоянного напряжения Uвых. п. При отсутствии входного постоянного напряжения невозможно усилить переменный (двухполярный) сигнал. Очевидно, что усилительные свойства рассматриваемого каскада тем выше, чем больше сказывается изменение входного сигнала на изменение сопротивления УЭ и чем выше сопротивление R.

В качестве УЭ можно взять транзистор. Показатели усилительного каскада будут зависеть от схемы включения транзистора – с общим эмиттером (ОЭ), с общим коллектором (ОК) или с общей базой (ОБ).

2.1.1. Усилительный каскад с общим эмиттером

Название каскад берет по выводу транзистора, являющимся общим для входной и выходной цепей. В простейшем случае схема усилительного каскада с общим эмиттером в соответствии с рис. 2.2 имеет вид представленный на рис. 2.3,а. Выполним графический расчет каскада (рис.2.3,а), полагая заданными семейство входных (рис. 2.3,б) и выходных характеристик транзистора (рис. 2.3,в), напряжение в цепи управления Uу = 0,25 + 0,02sinwt, сопротивление нагрузки Rн = 500 Ом, ЭДС источника питания в выходной цепи Е = 10 В.

Семейство входных характеристик транзистора, как это видно из рис. 2.3,б, обладает той особенностью, что в интервале значений Uэк = 0,2…10 В зависимость тока базы iб от напряжения между эмиттером и базой изображается одной и той же кривой (практически не зависит от величины uэк).

Найдем значение тока iб = Iб0 при отсутствии синусоидального сигнала на входе, т. е. в режиме, когда на вход цепи управления действует только постоянное напряжение Uу0 = 0,25 В (цепь управления замкнута через источник сигнала).

Из рис. 2.3,б следует, что при Uэб = 0,25 В ток Iб = Iб0 =

=250 мкА (точка n). Для данного режима транзистор можно рассматривать как нелинейное сопротивление с одной ВАХ Uк(Iк), определяемой током базы Iб = 250 мкА. Эта ВАХ задана на семействе выходных характеристик (рис 2.3,в). Расчет цепи, содержащей это нелинейное сопротивление и линейный резистор Rн, можно выполнить методом пересечения характеристик. Запишем уравнение цепи

Iк Rн +Uк(Iк)=E.

Преобразуем его

Uк(Iк)=Е– Iк Rн.

Точка пересечения нелинейной зависимости Uк(Iк) и линейной зависимости Е – Iк Rн определит решение этого уравнения. Для этого на семействе выходных характеристик (рис.2.3,в) проведем прямую, определяемую уравнением U=E – IRн. Ее можно построить по двум точкам: при I=0 получаем точку на оси абсцисс U=E и при U=0 – точку на оси ординат I=E/R. Точка пересечения n этой прямой, которую называют линией нагрузки, с ВАХ нелинейного элемента определяет ток нагрузки, т. е. Iк = 13 мА. Проекция этой точки на ось напряжений определяет напряжение на транзисторе Uэк = 3,5 В и напряжение на нагрузке Uн=E – Uэк =6,5 В.

Для анализа режимов работы каскада рассмотрим еще две характерных точки, когда напряжение в цепи управления достигает максимального и минимального значений, т. е. когда Uу = 0,27 В и