Глава 1. основные сведения об электронных схемах

ПРЕДИСЛОВИЕ

Одной из задач, вытекающих из исторических реше­ний XXVIIсъезда КПСС, является реконструкция на­родного хозяйства страны на основе научно-технического прогресса. Как сказано в Политическом докладе ЦК КПСС XXVII съезду, «на темпы технической рекон­струкции огромное влияние окажет широкая электрони­зация и комплексная автоматизация производства». В Ос­новных направлениях экономического и социального раз­вития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года определены конкретные задания по разработке и массо­вому освоению современной компьютерной техники и раз­витию элементной базы электроники.

Данное учебное пособие предназначено для изучения дисциплины «Промышленная электроника и микроэлект­роника» и написано в соответствии с программой по специальности 0658 «Производство микроэлектронных устройств» для средних специальных учебных заведений.

Промышленная электроника является составной ча­стью более общей отрасли науки и техники, называемой электроникой. Она занимается вопросами применения электронных приборов в различных отраслях промышлен­ности, а также обслуживания этих отраслей электрон­ными измерительными устройствами, устройствами конт­роля, управления и преобразования электрической энер­гии.

Предмет «Промышленная электроника» базируется на знаниях, полученных учащимися при изучении физики, ТОЭ,полупроводниковых приборов, и предшествует из­учению «Интегральных микросхем, микропроцессоров и основ их проектирования». Он предусматривает изучение физических основ и принципов работы аналоговых, ди­скретных и комбинированных элементов, устройств и систем, а также знакомство с их практическим приме­нением.

Первые три главы учебного пособия содержат основ­ные сведения об электронных приборах и электронных схемах. Здесь рассматриваются устройства, принципы действия, характеристики, параметры, способы включения и области применения пассивных и активных электрон­ных приборов, виды электрических колебаний в парал­лельном и последовательном колебательных контурах.

Следующие пять глав посвящены аналоговым устройствам электроники — усилителям и генераторам. В качестве признака, определившего последовательность рассмотрения различных типов усилителей, выбран способ
осуществления связи между каскадами. На основании этого признака все усилители разделены на две группы: усилители с реостатно-емкостными и трансформаторными связями, или усилители переменного напряжения, и уси-
лители с гальваническими связями (УГС), позволяющие усиливать как переменные, так и медленно изменяющиеся напряжения и напряжения постоянного тока.

В главах 9—12 приводятся основные понятия импульсной техники, а также рассматриваются импульсные устройства на дискретных и интегральных элементах: формирователи и генераторы импульсных сигналов, базовые логические элементы и триггерные структуры.

Глава 13 знакомит с цифровыми и комбинированными электронными устройствами, образующими ядро современных вычислительных устройств и систем. В ней даются принципы построения регистров, счетчиков импульсов, преобразователей кодов, запоминающих устройств, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей.

В 14-й главе рассматриваются архитектура и принцип действия микропроцессора и микроЭВМ, приводятся сведения об областях использования микроЭВМ в промышленности и народном хозяйстве.

Заключительная 15-я глава посвящена энергетическим электронным устройствам. В ней излагаются принципы построения однофазных выпрямителей и стабилизаторов напряжения.

Значительное место в учебном пособии отведено рассмотрению физической сущности процессов и взаимодействию отдельных элементов электронных устройств. При отборе теоретического материала и его изложении ставилась цель свести к минимуму обращение читателя к дополнительной литературе.

Автор выражает благодарность преподавателю Московского техникума электронных приборов Крутяковой М. Г. и начальнику сектора Московского института теплотехники Кустову В. П. за тщательное и высококвалифицированное рецензирование рукописи, а также преподавателю Минского радиотехнического техникума Южаковой Н. Ф. за рекомендации при подготовке рукописи.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМАХ

ЕДИНСТВО ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Комплектующие элементы радиоэлектронной аппара­туры и классификация электронных приборов.Для созда­ния узлов радиоэлектронной аппаратуры применяются различные типы электронных электровакуумных и полу­проводниковых приборов, резисторы, конденсаторы, ка­тушки индуктивности, элементы коммутации и индикации и др. Используя эти кгомплектующие элементы, можно создать устройства, осуществляющие усиление, генериро­вание, выпрямление, фильтрацию и другие преобразования электрических сигналов.

Общим свойством всех электронных приборов является то, что они осуществляют преобразование одного вида энергии в другой. Причем нужный вид преобразования можно получить с помощью как электровакуумных, так и полупроводниковых приборов. С этой точки зрения все электронные приборы независимо от характера используе­мой в них рабочей среды можно разбить на три основные группы: электропреобразовательные, электросветовые и фотоэлектрические (фотоэлектронные).

Электропреобразовательные приборы ис­пользуются для изменения параметров электрических величин. Например, электрический ток приобретает другую частоту или форму, из переменного преобразуется в по­стоянный.

Электросветовые приборы применяются для пре­образования электрического тока или напряжения в све­товое излучение. Такими приборами, например, являются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), применяемые в теле­визорах, осциллографах и других индикаторах.

Фотоэлектрические приборы (фотоэлементы, фотодиоды, передающие ЭЛТ и др.) по принципу действия являются обратными электросветовым: в них световое излучение преобразуется в электрический ток.

Технические показатели любой РЭА в значительной степени определяются параметрами и свойствами комплектующих радиоэлементов. Основными требованиями, предъявляемыми к радиоэлементам РЭА, являются точ­ность и стабильность параметров, надежность, стойкость к различным воздействиям (изменениям температуры, влажности, освещенности, радиации и т. п.), способность работать в заданном диапазоне частот, быстродействие, электрическая прочность, возможность миниатюризации и микроминиатюризации, технологичность. Последнее требование определяет возможную степень автоматизации и механизации изготовления радиоэлементов.

Стандартизация изделий РЭА.Одним из важнейших средств ускорения технического прогресса и повышения качества продукции, в том числе продукции радиоэлект­ронной промышленности, является стандартизация из­делий РЭА.

Стандартизация—это установление и примене­ние правил для упорядочения деятельности в определен­ной области на пользу и при участии всех заинтересован­ных сторон (заказчика, конструктора, потребителя и производителя продукции). Стандартизация в области радиоэлектроники предусматривает решение ряда задач, в том числе:

установление единых терминов, обозначений и величин в области радиоэлектроники;

установление единых систем документации, классифи­кации и кодирования всей продукции и технико-экономи­ческой информации;

развитие унификации и агрегатирования промышлен­ной продукции как важнейшего условия специализации производства;

установление норм, требований и методов в области проектирования и производства продукции с целью обеспе­чения оптимального качества и исключения нерациональ­ного многообразия видов, марок и типоразмеров продукции, расширения и улучшения ассортимента, повышения качества товаров.

Задачи стандартизации решаются путем разработки и внедрения стандартов с последующим контролем за их соблюдением. Стандарт может быть в виде:

документа, предусматривающего выполнение ряда требований (норм);

основной единицы или физической константы, напри­мер вольт, абсолютный нуль;

какого-либо предмета (эталона) для физического сравнения, например эталон длины 1 м.

Объектами стандартизации являются термины, обозначения, нормы, правила, требования, конкретная продукция и процессы, многократно используемые в различных сферах народного хозяйства.

В соответствии с головным стандартом (ГОСТ 1.0—85) стандарты в СССР делятся на следующие категории:

государственные стандарты СССР — ГОСТ;

отраслевые стандарты — ОСТ;

республиканские стандарты — РСТ.

Целью ОСТ является уменьшение количества параметров и норм, предусмотренных в ГОСТах, в пределах одной отрасли промышленности, что позволяет упростить и уде­шевить производственные процессы.

С января 1977 г. наряду с вышеперечисленными стан­дартами введены в действие стандарты СЭВ (СТ СЭВ), которые обязательны к применению всеми предприятиями, организациями и учреждениями СССР.