Элементная база электроники. Источники вторичного питания. Выпрямители однофазные. Выпрямители трёхфазные

 

                                       Электроника

Элементная база электроники.                            

1.Полупроводниковые резисторы:

- линейные (R=const);

- варисторы (R(U));

- тензорезисторы (R(σ));

- терморезисторы (R(T°));

- фоторезисторы (R(Ø)).

2.Полупроводниковые диоды:    (структура диода приведена на рис.1)

 Рис.1

- выпрямительные (1 на рис 4);  - стабилитроны (2 на рис.4);  - туннельные;  -обращённые;  -варикапы;    

- фотодиоды;   - светодиоды;   - фотоэлементы. 

3.Полупроводниковые триоды (транзисторы) 

- транзисторы биполярные (структура приведена на рис.2):

      Рис.2

- транзисторы полевые (униполярные):   (структура приведена на рис.3)

  Рис.3                                        

4.Тиристоры:                                                                                    Рис.4

- диодный тиристор (динистор) (3 на рис.4);

- триодный тиристор (тринистор)  (4 на рис 4);

- симметричный тиристор (симистор).                                  

5.Логические элементы (см.раздел «логические звенья)

6.Интегральные сборки (ИС):

- усилители;

- стабилизаторы;

- генераторы;

- микропроцессоры и пр.   

Источники вторичного питания:

- выпрямители – преобразуют переменное напряжение в постоянное;

- управляемые выпрямители – преобразуют переменное напряжение в постоянное с регулируемым значением;

- стабилизаторы напряжения и тока – поддерживают  заданное значение напряжения или тока;

- умножители напряжения – увеличивают напряжение в несколько раз;

- инверторы – преобразуют постоянное напряжение в переменное;

- конверторы – преобразуют постоянное напряжение одного значения в постоянное напряжение другого значения.

Выпрямители однофазные.

- однополупериодные:       U_H=0,45U₂ ;  U_обр=U_m=U₂;

UН

     Рис.5

 Рис.6

- двухполупериодные:  

U_H=0,9U₂ ;  U_обр=U_m=U₂ – для мостового выпрямителя;

U_H=0,9U₂ ;  U_обр=2U_m=2U₂ – для выпрямителя с выводом средней точки трансформатора;

Рис.7

    

Рис.8                                         

Выпрямители трёхфазные:

- с выводом нейтральной точки: U_H=1,17U₂ ;  U_обр=U_m=U₂ ;

- мостовой: U_H=2,34U₂ ;  U_обр=U_m=U₂ ; 

Сглаживающие фильтры – уменьшают пульсацию выпрямленного напряжения:

- ёмкостный сглаживающий фильтр (ёмкостный элемент С_ф – включается параллельно нагрузке); степень сглаживания пульсаций зависит от постоянной времени  τ_Сф=С_фR_Н  

  

Рис.9 

- индуктивный сглаживающий фильтр (индуктивная катушка, часто с сердечником – дроссель, включается последовательно с нагрузкой);  τ_Lф=R_Н /L_ф; 

U_VD   U_Н  

Рис.10                                       

Транзисторы биполярные имеют три электрода: Э – эмиттер, поставляет заряды;

К – коллектор, собирает заряды; Б – база, управляющий электрод. Состояние транзистора управляется током базы I_б: при увеличении тока базыуменьшается сопротивление между эмиттером и коллектором  и увеличивается ток, протекаю-щий  между эмиттером и коллектором. По структуре различают транзисторы типа p-n-p и  n-p-n. Условные обозначения  приведены на рис.11

  

Рис.11                                                     Рис.12

Транзисторы могут включаться в цепь различными способами ( рис.12):

- с общим коллектором (усиливает только ток);

- с общей базой (усиливает только напряжение в той же фазе);

- с общим эмиттером (усиливает и ток и напряжение, фаза изменяется на 180°.

Транзисторы полевые имеют три электрода: И – исток, поставляющий заряды;

С – сток, собирающий заряды; З – затвор, управляющий электрод. Состояние транзистора управляется полем затвора U_З. Условные обозначения полевых транзисторов приведены на рис.13

 Рис.13

Схемы включения полевых транзисторов приведены на рис.14

   Рис.14

Усилители электрических сигналов

Схема усилителя на биполярном транзисторе типа  n-p-n и его выходные характеристики приведены на рис.15 и 16  

С

В

 

Рис.15                                           Рис.16        

В усилителе (рис.15)  резисторы R_Б!и R_Б2 формируют напряжение на базе в состоянии покоя (точка А на рис.16 – точка, соответствующая режиму покоя – отсутствию входного сигнала); резистор R_К – формирует значение выходного сигнала; резистор R_Э – создаёт отрицательную обратную связь по току, осуществ-ляющую температурную компенсацию. Точка В на рис. 16 соответствует режиму отсечки – закрытому состоянию транзистора; точка С – режиму насыщения – пол-ностью открытому состоянию транзистора.

Для оценки свойств усилителя напряжения на разных частотах пользуются ампли-тудно-частотными  K_U=f(ω) и фазочастотными φ=f(ω) характеристиками.

С целью улучшения свойств усилителя создают отрицательные обратные связи – подают часть (или весь) выходной сигнал усилителя на его вход.

На рисунке 17 приведена схема инвертирующего усилителя с отрицательной обратной связью R₂ по напряжению. Рис.17