Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998)

В. А. Прянишников ЭЛЕКТРОНИКА Сани г-Петербург кКОРОНА принта 1998 СОДЕРЖЛНиЕ Предиаювие . ! Лекция 1. Зчектроввкуумные приборы Лгкция 2. Г!олупровозюиковые диоды Лекция 3. Специальные типы полупроводниковых диодов Лскиия 4. Бнполярныс транзисторы 42 Лекция 5. Упиполярные транзисторы Ллл!ия 6 Силовые полупроводниковые приборы Лекция т, Предельные режимы работы транзисторов . Лекция 8. Операционные усилители Л кция 9. Аналоговые компараторы напряжений Лекция 10.

Аналоговые перемножители напряжений . Лекция 1!. Коммутаторы аналоговых сигнююв ..... Лекция !2. Цифровые логические элементы Ло<ция 13. Триперы 130 137 !49 167 Лекция 18. Электронные усилители Предельная чувствительносгь и шумы злектропных усилителей 196 204 Лекция 14. Лекция 15. Лекция 16. Лекция 17. Лекция 19 Лекция 20. Лекция 21. Лекция 22. Раздел !. Элементы электронной техники Раздел 2. Аналоговые интегральные микросхемы Раздел 3.

Цифровые интегральные микросхемы Счетчики импульсов и регисторы Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы Мультиплексоры и демультиплексоры Цифровые запоминаюшие устройства Раздел 4. Линейные электронные устройства Активные фильтры . Активные преобразователи сопротивлений ........ Дифферснцируюшие и интегрирующие устройства . 52 62 73 83 92 100 110 с,я Лекция 23. Генераторы электрических сигналов Лекция 24. Модуляторы электрических сигналов .

Лекция 25. Демодуляторы электрических си1 палов Раздел б. Аналого-цифровые функциональные устройства Лекция 26. Аналого-пифравые преобразователи Лекция 27. Цифра-аналоговые преобразователи 274 Лекция 28. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов Раздел 7. Источники электропитания злектроннык устройств 310 Лекция 32. Импульсные источники электропитания 361 379 Лекция 34 Лекция 35 Список условных обозначений 396 Перечень сокращений Рекомендуемая литература Лекция 29 Лекция 30 Леютия 31 Раздел 5. Нелинейные электронные устройства Принципы построения источников вторичного электропитания Выпрямители источников электропитания Стабилизаторы лалряжения Интегральные микрасхеы управления импульсными источниками электропитания ................ Электронные корректоры коэффициента мощногли ...

Компьютерное моделирование электронных устройств ...... 236 261 321 332 347 ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемый вниманию гитателей курс лекций гю электронике соответствуеэ пр(эграммам ряда дисциплин: «Электроника», «Электротехника и основы электроники», «Электронная техника», «Электропитание элекгронных усгройств». Эта книг.а является продолжением и развитием учебного пособия «Электротехника и основы элекэрошлки» гизд. «Высэдая школа», М., 1996 г.), гэаписанного автором совместно с проф. Т. А.

Гггазегэко и рекомендованного Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия. В отличие от предыдущей книги учебное пособие по электронике написано в виде курса лекций, которые автор в течение ряда лет читал студентам СанктПгпербургского э осударствешюго института точной механики и оптики 1Технического Униветситета). Такая форма представления материала имеет.

определенные преимущссэва. ° объем каждой лекции рассчитан в среднем на четыре академических часа и может сокращаться при ограничении времени, отводимою па изучение магериала; . количество лекции рассчитано па изучение дисциплины в течение семестра Пу 18 недель) пли двух семестров 134-36 недель); ° каждую лекци о можно изучать независимо от предыдущих, так как перекрестных ссылок в книг.е практически нет; Лекции гсматически объединены в семь разделов, включающих в том числе такие, как «Электронные элементы», «Электронные устроиства» и эИсточники пи г ання электронных устройств» Лекэгии содержат тщательно подобрашгые иллюстрации, которые можно использовгпь гэ качесгве учебно-наглядных пособии. Многие лекции содержат справочные таблицы, дающие характеристики наиболее совершенных современных электронных элементов и устройств.

Изучение курса электроники предполагает наличие у читаэелей знании по злемсгг арион математике, некоторым разделам высшей математики и алгебры логики. основам теории электри геских цепей и физике твердого тела. Если у читателя возникнут в этой связи какие-либо проблемы, то можно рекомендовать изучить соответствуя>щий раздел по специальной лиэературе, включая упомянутое выше учебное пособие, написашюе с участием автора. Лекции не содержат ссылок на лигера гуру, которуго автор использовал при написании книги, однако лээя расширенного изучения отдельных разделов или тем в кщше книги приводится список рекомендуемой автором лигературы Следует отметить, что по электронике написано много хороших книг, которые, с точки зрения автора, имеюэ обычно два существенных недостатка.

Вопервых, их обьем не соответствует времени оэвоггимому па изучение материала. П едисловие Во-вторьи., в них отсутствует материал (в том числе справочньнй) о последних достижениях в области силовой электронике и микросхемотехники". Автор при написании этой книги постарался устранить указанные недостачи, ограничив объем числом лекций и вк1почив в книгу лекции по силовым полупроводниковым приборам и предельным режимам их работы, современным микросхемам аналоговой и цифровой электроники: аналоговым перемножителям, микросхемам управления импульсными источниками питания и корректорами коэффициента мощности, цифровым запоминающим устройствам и др. Книга может быть полезна студентам средних и высших учебных заведений, изучающим дисциплины «Электроника» и «Электротехника и основы электроники», а также смежные дисциплины «Вторичные источники электропитания», «Цифровые и импульсные устройства».

Кроме того, книзу могут использовать специалисты в области компьютерной техники, радиоэлектроники и автоматики, занимающиеся выбором или разработкой электронных устройств различного назначения. Автор глубоко признателен коллективу издательства «КОРОНА принт», подготовившему эту книгу к изданию в рекордно короткий срок. Все замечания и предложения по книге. которые будут способствовать ее улучшению, автор просит направлять в адрес издательства: 198005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., 29, ООО «КОРОНА принт».

* К таким книгам в первую очередь следует отншти моаш рафиш известных американских слс цгшгисгов П. Хоровица и У. Хилла «Искусство схемотеыикгсь наггнсанпу~о в 1080 г и перев«цепкую на русский язьог а !083 г Эту кишу, несмотря на ее знциклопсличността нслюя рекомендовать в качестве учебника, так как объем ее слишком велик (в обшей сложности более 1000 страниц1 и в асв отсугсзвугот сведения о последних достижениях в обласгя злекгроники 1с момента лапнсанн книги прошло почти 20 легх Раздел 1 ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ Лекция I. Электроаакуумные приборы \ Термоэлектроььная эмиссия. Электронной эмиссией называется процесс испускания телом электронов в окружающее его пространство. Для обеспечения выхода электронов нз тела им требуется сообщить дополнительную энергию. В связи с этим рассматриваются следующие виды электронной эмиссии: термозлектронная„ электростатическая, фотоэлектронная и вторичная.

При термоэлекпгротюй эмиссии дополнительная энергия электронам сообщается путем ньлревания тела. Элекпгрослгалгггчесгьщг эгяиггия возникает за счет большой напряженности электрического поля у поверхности тела. При дготоэлеклгрогглой эмиссии поверхность тела подвергается освещению. Вторичггая эмиссия появляется в результате воздействия электронного потока первичной эмиссии на поверхность тела.

При бомбардировке первичными электронами поверхности тела из него вьгбиваются вторичные электроны, этот процесс и носит название вторичной эмиссии. В большинстве электронных приборов гшя создания электронного потока используется термоэлектронная эмиссия. При этом электрод„создающий электронный поток, называется катодом. Ток термоэлектронного катода зависит от его температуры. Плотность тока термоэлектронной эмиссии 1тока насыщения) определяется уравнением Ричардсона и Дешмэна [, - [ Пгзгггг где ггг, —.

удельная работа выхода»лектронов нз катода, ь1гг= йТ~гг — — тепловой потенциал, к - постоянная Болыгмана, Т -- абсолютная температура в К, гг-- заряд электрона, [,=А Т', А =120А.см ' К ' — постояьгььая Ричардсона. Уравнение(1.1) показывает, что плотность тока эмиссии 1, увеличиваегся с увеличением температуры Т. Эффек» ивность катода характеризуется отношением предельного тока катода к мощности, затрачиваемой па его нагрев до рабочей температуры, и измеряется в мА1Вт. Для обеспечения долговечности катода и стабильности его параметров предельный ток катода выбирается значительно меньше тока эмиссии. Весьма важным показателем катода является его долговечность, которая характеризует его эксплутационпые свойсзва.

Обычно долговечность катода определяют по снижению тока эмиссии на 20'Аг от номинального значения. Катоды бывают прямого и косвенного накала. Катоды лрямого ыскала выполняют из тугоплавкого металла -- вольфрама или молибдена. Катоды косвенного Ргг.Ые~~ 1 Элементы элсктрояяой техники лакала состоят из подогревателя и керна (или подложки), на который наносят металл с малой работой выхода электрона. Рабочая гемпература подогревпых катодов значительно ниже температуры катодов прямого накала, поэтому их эффективность оказывается более высокой.

В качестве металла, наносимого на поверхность керна, обычно используется барий. В табл. !.! приведены сравнительные характеристики катодов из вольфрама и бария. Таяггггг!с 1 1 Основные характеристики термоэлектронпых катодов Тгмлерагура кагала. | Паегаемл гела гсвг. гасла к АГсм* лгА!Вг ! 2600 0,2...0,7 1000 О,!5 ..0,5 С !!лг, П.2) на аноде. б-- ий от размекции лампы. ают законом коном Чайльарактеристика по ураве!еа на рис. 1.2, где бга — напряжение коэффициент, ров анода и Это уравнение стрех вторыхв, или за да -- Ленгмюра.