Электротехника и электроника

• Основные методы и понятия электрических цепей Всякие электро и радиотехнические курсы, а так же курсы автоматики и вычислительной техники невозможно освоить без практического расчета электри­ческих цепей. Вместе с тем все трудности при решении задач возникают изза незнания теории. Слишком часто студенты начинают изучение раздела с попытки решения задач, а к теоретической части обращаются только при возникнове­нии трудностей. Аналогично проходит и подготовка к лабораторным работам.
• Классификация электрических цепей. Основные свойства линейных и нелинейных элементов и цепей
• Цепи с сосредоточенными параметрами Эти цепи характерны для радиосистем, работающих в диапазоне сравнительно невысоких частот (не выше десятков мегагерц).
• Основные уравнения теории электрических цепей постоянного тока. Элементы электрических цепей. Двухполюсные элементы
• Законы Ома и Кирхгофа Неразветвленные и разветвленные электрические цепи. Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. Во всех элементах простейшей неразветвленной цепиеетечетодин и тотжеток.
• Закон Ома для участка цепи, не содержащего источника ЭДС Закон (правило) Ома для участка цепи, не содержащего источник ЭДС, устанавливает связь между током и напряжением на этом участке
• Энергетический баланс в электрических цепях При протекании токов по сопротивлениям в последних выделяется теплота. На основании закона сохранения энергии количество теплоты, выделяющиеся в единицу времени в сопротивлениях схемы, должно равняться энергии, доставляемой за это же время источниками питания.
• Составление уравнений для расчета токов в схемах с помощью законов Кирхгофа Законы Кирхгофа используют для нахождения токов в ветвях схемы. Обозначим число всех ветвей схемы в, число ветвей, содержащих источники тока, вт и число узлов у. В каждой ветви схемы течет свой ток. Так как токи в ветвях с источниками тока известны, то число неизвестных токов равняется в вит. Перед тем как составлять уравнения, необходимо произвольно выбрать: а) положительные направления токов в ветвях и обозначить их на схеме; б) положительные направления обхода контуров для составления уравнений по второму закону Кирхгофа.
• Элементы электрической цепи переменного тока Переменный ток по сравнению с постоянным представляет собой значительно более сложное явление. Помимо внешних э.д.с, в цепях переменного тока действуют э.д.с самоиндукции и взаимоиндукции, наводимые переменными магнитными полями, окружающими проводники цепи. Энергия электрического тока преобразуется в проводниках и окружающем проводники пространстве в тепловую и механическую энергию, а так же энергию излучения.
• Применение векторных диаграмм при расчете электрических цепей синусоидального тока Ток и напряжения на различных участках электрической цепи синусоидального тока, как правило, по фазе не совпадают. Наглядное представление о фазовом расположе­нии различных векторов дает векторная диаграмма токов и напряже­ний. Аналитические расчеты электрических цепей синусоидального тока рекомендуется сопровождать построением векторных диаграмм, чтобы иметь возможность качественно контролировать этирасчеты.
• Активная, реактивная и полная мощности
• Выражение мощности в комплексной форме записи
• Цепи с распределенными параметрами. Волновое уравнение длиной линии
• Явления в бесконечно длиной линии при подключение ее к источнику постоянной и переменной ЭДС Провода липни передачи, размеры которых соизмеримы с длиной волны, принято условно называть длинными линиями.
• Линия с потерями. Телеграфное уравнение Пусть отрезок двухпроводной линии единичной длины кроме индуктивности L и емкости С, имеет также сопротивление R и утечку G
• Различные конструкции длинных линии Существует множество различных конструкций фидерных линии
• Резонансные трансформаторы сопротивления Длинные линии служат не только для передачи энергии от генератора к антенне и от антенны к приемнику; они находят широкое применение и в качестве колебательных систем, согласующих устройств, фильтров я коммутирующих систем.
• Электрические фильтры Назначение фильтров В цепях радиотехнических устройств обычно одновременно протекают токи самых различных частот: от очень вы­соких радиочастот до низких (звуковых) частот и даже до постоянного тока. Обычно токи некоторых из этих частот должны воздействовать на последующие элементы схемы, воздействие же токов других частот является вредным, так как нарушает нормальную работу аппаратуры. Поэтому возникает необходимость отделения токов одних частот от токов других. Эта задача решается с помощью специальных устройств, на­зываемых электрическими фильтрами.
• Фильтры верхних частот Фильтры верхних частот должны пропускать токи всех частот выше не­которой частоты, также называемой частотой среза, и задерживать токи всех частот ниже этой частоты. Схемы таких фильтров можно получить, заменив в схемах фильтров нижних частот, выполняющих обратную задачу, элементы, плохо проводящие токи высоких частот, на хорошо проводящие, и наоборот, т. е. заменив конденсаторы на катушки индуктивности, а катушки на конденсаторы
• Полосовые и заградительные фильтры Часто в радиотехнических устройствах оказывается необходимым пропустить в некоторую цепь токи заданной полосы частот, лежащей в пределах от до .
• Трансформаторы Принцип действия и устройство Трансформатор это статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.
• Переходные процессы в линейных электрических цепях Под переходными процессами понимают процессы перехода от одного режима работы электрической цепи (обычно периодического) к другому (обычно также периодическому),чем либо отличающемусяот предыдущего, например амплитудой, фазой, формой или частотой действующей в схеме ЭДС, значениями параметров схемы, а также вследствие изменения конфигурации цепи.
• Принужденные и свободные составляющие токов и напряжений Известно, что общий интеграл линейного дифференциального уравнения равен сумме частного решения неоднородного уравнения плюс общее решение однородного уравнения
• Применение интеграла Дюамеля для расчета переходных процессов
• Применение интеграла Дюамеля для расчета переходных процессов с импульсной характеристикой Наряду с переходной характеристикой в радиоэлектронике используется понятие импульсной характеристики
• Последовательность расчета с помощью интеграла Дюамеля
• Расчет электрических цепей при несинусоидальных периодических токах и напряжениях Определение периодических несинусоидальных токов и напряжений
• Действующие значения несинусоидального тока и напряжения. Активная и полная мощности несинусоидального тока
• Резонанс в цепи при несинусоидальных токах и напряжениях При несинусоидальных токах и напряжениях явления резонанса значительно усложняются, так как резонанс возникает для каждой гармоники отдельно
• Общие свойства четырехполюсников Уравнения четырехполюсников Электротехническое устройство, служащее для передачи энергии (сигналов) и имеющее по два входных и два выходных зажима, называется четырехполюсником.
• Задача . Для четырехполюсников рис. 10.3 определить коэффициенты A, B, C и D: из основных уравнений четырехполюсников в режимах холостого хода и короткого замыкания
• Общий принцип действия и конструкции электрических машин Электрической машиной называют устройство для взаимного преобразования электрической и механической энергии. Как правило, машина может работать и в качестве двигателя, и в качестве генератора, то есть электрические машины обратимы. Существуют электрические машины специального назначения: преобразователи частоты, преобразователи постоянного тока в переменный, измерители скорости, усилители и т. д.
• Способ получения переменного тока Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращаемом в магнитномполе,используется в технике для электрического тока.
• Трехфазный ток и принцип работы трехфазного машиного генератора В машинном генератореобмотки неподвижны (помещены в пазы статора); на рисунке они обозначены буквами А, В, С. Магнитное поле в генераторе создается вращающимся ротором с намотанной на него катушкой, по которой протекает постоянный ток. Если число пар полюсов ротора равно единице, то угловая частота вращения ротора равна угловой частоте вращающегося магнитного поля.
• Принцип работы асинхронного двигателяТрехфазный ток создается постоянным вращающимся магнитным полем ротора генератора. Опыт и теоретический расчет показывают, что возможени обратный процесс: если обмотки трехфазного генератора включены в сеть трехфазного тока, то внутри статора появляется постоянное вращающееся магнитное поле. На этом основано устройство и действие трехфазного асинхронного электродвигателя
• Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных и фазовых величин Под фазой трехфазной цепи понимают участок трехфазной цепи, по которому протекает одинаковый ток. В литературе фазой иногда называют однофазную цепь, входящую в состав многофазной цепи. Под фазой будем также понимать аргумент синусоидально меняющейся величины. Таким образом, в зависимости от рассматриваемого вопроса фаза это либо участок трехфазной цепи,либоаргумент синусоидальноизменяющейсявеличины.
• Преимущества трехфазных систем Широкое распространение трехфазных систем объясняется главным образом тремя основнымипричинами:
• Соединение нагрузки треугольником
• Трехфазные цепи при наличии взаимоиндукции Расчет трехфазных цепей, содержащих магнитно связанные катушки, осуществляют так же, как и расчет магнитно связанных цепей однофазного синусоидального тока.
• Изучение электровакуумных и полупроводниковых приборов составляет существенную часть современной науки, которая называется электроникой. Радиоэлектроника является одной из областей применения электроники и созданных ею приборов электровакуумных, полупроводниковыхи квантовых.
• Функциональная классификация интегральных микросхем Практические возможности интегральной технологии в настоящее время таковы, что большинство маломощных функциональных узлов РЭА может быть реализовано в виде микросхем. Однако промышленное производство микросхем определенного типа целесообразно лишь тогда, когда данный тип находит массовое применение в РЭА.
• Диффузионные и дрейфовые явления в полупроводниках В полупроводниках если длина свободного пробега электрона или дырки значительно меньше толщины барьера, т.е. электрон или дырка испытывает в процессе перехода много столкновений с решеткой, то применяют для вычисления тока через потенциальный барьер диффузионную теорию. Она справедлива для полупроводников с малой концентрацией носителей заряда и малой длиной свободного пробега, например для закиси меди, селена и др.
• Выпрямительный полупроводниковый диод Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним переходом и двумя выводами, в котором используются свойства перехода. Применение полупроводниковых диодов в современной технике весьма разнообразно.
• Варикап – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости – перехода от обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.
• Полупроводниковые транзисторы Типы транзисторов Транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с электронно дырочными переходами, пригодный для усиления мощности и имеющий три или более выводов.
• Вольтамперные характеристики биполярных транзисторов
• Полевым транзистором называют электропреобразовательный прибор, в котором ток канала управляется электрическим полем, возникающим с приложением напряжения между затвором и стоком, и который предназначен для усиления мощности электромагнитных колебаний.
• Тиристором называют полупроводниковый прибор с тремя (или более) переходами, вольтамперная характеристика которого имеет участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и который используется для переключения.
• Электронные усилители Параметры усилителей Электронным усилителем называют устройство, в котором входной сигнал напряжения или тока используется для управления током (а следовательно, и мощностью), поступающим от источника питания в нагрузку
• Двухтактный усилитель мощности Двухтактные схемы выходных каскадов с применением транзисторов
• Эмиттерный повторитель Между усилителями надо включать каскады передачи сигнала, которые обладают большим входным сопротивлением.
• Усилители постоянного тока и дифференциальные усилители
• Обратные связи в усилителях это подача части выходного сигнала на вход усилителя; напряжение обратной связи может зависеть или от выходного напряжения , или от тока в нагрузке или от выходного напряжения и тока в нагрузке вместе
• Мультивибратор состоит из двух усилителей, причем выходное напряжение левого усилителя снимается с коллектора транзистора VTl и передается на вход правого усилителя, а выходное напряжение этого усилителя снимается с коллектора VТ2 и подается на вход левого усилителя (на участок базаэмиттер транзистора VTl).
• Генерирование электрических колебаний Принципы построения генераторов
• Транзисторные автогенераторы гармонических колебаний генераторы с индуктивной связью Рассмотрим две схемы транзисторных автогенераторов гармонических колебаний томсоновского типа с резонансными контурами. Резонансная частота контура определяет частоту колебаний автогенератора.
• Особенности генераторов сверхвысоких частот Начиная с диапазона метровых волн и на более коротких волнах, в работе генераторов начинают появляться особенности, которые приводят к необходимости изменения конструкций как ламп, так иколебательныхсистем.
• Импульсные и цифровые устройства. Общая характеристика импульсных устройств.
• Диодные ключи Простейший тип электронных ключей диодные ключи. В качестве активных элементов в них используют полупроводниковые или электровакуумные диоды.

• Электронные ключи используемые для формирования импульсов, а также в качестве ограничителей амплитуды импульса
• Логические элементы вместе с запоминающими элементами составляют основу устройств цифровой (дискретной) обработки информации вычислительных машин, цифровых измерительных приборов и устройств автоматики. Логические элементы выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией, а запоминающие элементы служат для ее хранения.
• Общие характеристики триггеров Триггером называют устройство, обладающее двумя состояниями устойчивого равновесия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием внешнего управляющего сигнала.
• Цифровым счетчиком импульсов называют устройство, реализующее счет числа входных импульсов и фиксирующее это число в какомлибо коде.
• Сложение. Одной из основных арифметических операций, выполняемых в ЭВМ, является сложение двоичных чисел. В качестве примера рассмотрим сложение двух четырехразрядных двоичных чисел: 0111 и 0101. В десятичной системе это числа 7 и 5
• Дешифраторы и шифраторы Дешифратором (декодером) называют устройство, предназначенное для распознавания различных кодовых комбинаций (слов). Каждому слову на входе дешифратора соответствует «1» на одном из его выходов.
• Цифро – аналоговые и аналого – цифровые преобразователи Обычно датчики температуры, давления и других физических величин создают напряжение в аналоговой форме, пропорциональное физической величине или отклонениям физической величины от некоторого установленного уровня.
• Мультивибраторы Для получения прямоугольных импульсов широко используют устройства, называемые релаксационными генераторами (релаксаторами). Релаксаторы, как и триггеры, относятся к классу спусковых устройств и основаны на применении усилителей с положительной обратной связью или электронных приборов с отрицательным сопротивлением, например, туннельных диодов или транзисторов.
• Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления сигналов, медленно изменяющихся во времени, т.е. сигналов, эквивалентная частота которых приближается к нулю. Поэтому УПТ должны обладать амплитудночастотной характеристикой.