Никишин. никишин вопросы2. 1. Электропроводность полупроводников
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
Дешифра́тор в цифровой электронике — комбинационная схема, преобразующая n-разрядный двоичный, троичный или k‑ичный код в ‑  ичный одноединичный код, где — основание системы счисления.Одноединичный код — последовательность бит, содержащая только один активный бит/трит; остальные биты/триты последовательности неактивны. Логический сигнал активен на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k‑ичному коду. Где применяются дешифраторы? Во всех устройствах управления, которые работают на двоичной логике, но для удобства оператора имеют десятичную клавиатуру, используются шифраторы 42. Мультиплексоры: назначение и работа Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из нескольких входов на один выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов. ... Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. Mультипле́ксор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из нескольких входов на один выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов. Аналоговые и цифровые[мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключамии коммутаторами. Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором; такие устройства могут называться коммутаторами. 43. Демультиплексоры Демультиплексор — это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. На схемах демультиплексоры обозначают через DMX или DMS. Также мультиплексоры и демультиплексоры используются в современных телефонах для преобразование сигналов в голосовые сообщения, поскольку позволяют с помощью малого (порядка входов) воспроизводить любой сигнал с частотой, которую может различить человеческое ухо. 44. Счётчик импульсов Электронный счётчик импульсов предназначен для: подсчёта количества импульсов, поступающих с измерительных датчиков на счётные входы (или один счётный вход) счётчика импульсов и пересчёта их в требуемые физические единицы измерения путём умножения на заданный множитель (например, в метры, литры, штуки, килограммы и т. д.); подсчёта суммарной выработки за смену, сутки, неделю, месяц и т. д.; управления исполнительными механизмами одним или несколькими дискретными выходами (чаще всего, в счётчиках импульсов в качестве дискретного выхода используется реле или оптопара). Как правило, в качестве датчика применяется механический прерыватель или индуктивный датчик (бесконтактный датчик) или энкодер. Счётчик импульсов (некоторые модели) может иметь встроенную функцию тахометра или расходомера. 45. Аналого-цифровые преобразователи Аналого-цифровой преобразователь(АЦП) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП, DAC). Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор. Линейные АЦП Большинство АЦП считается линейным, хотя аналого-цифровое преобразование, по сути, является нелинейным процессом (поскольку операция преобразования непрерывного пространства в дискретное — операция нелинейная) Нелинейные АЦП Если бы плотность вероятности амплитуды входного сигнала имела равномерное распределение, то отношение сигнал/шум (применительно к шуму квантования) было бы максимально возможным. По этой причине обычно перед квантованием по амплитуде сигнал пропускают через безынерционный преобразователь, передаточная функция которого повторяет функцию распределения самого сигнала. Это улучшает достоверность передачи сигнала, так как наиболее важные области амплитуды сигнала квантуются с лучшим разрешением. Соответственно, при цифро-аналоговом преобразовании потребуется обработать сигнал функцией, обратной функции распределения исходного сигнала. 46. Цифро-аналоговые преобразователи Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами. Современные ЦАП создаются по полупроводниковым технологиям в виде интегральной схемы. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию Применение ЦАП применяется всегда в телекоммуникационных системах и системах управления. Например: В системах воспроизведения аудио; В дисплеях; Формирование информационного сигнала для смесителей и управляемых генераторов; В системах управлением двигателем; В системах прямого цифрового синтеза Характеристики Для описания цифро-аналоговых преобразователей в общем случае используют следующие характеристики. Общие Разрядность. Определяет количество уровней аналогового сигнала, которое может воспроизводить ЦАП. Для N разрядного ЦАП число уровней аналогового сигнала равно 2N (включая значение для нулевого кода); Напряжение питания; 47. Блоки питания В электротехнике источник питания - это устройство, которое преобразует электрическую энергию в выходное электрическое напряжение, ток и частоту, необходимые для подключенного электрического прибора. Он преобразует переменный ток в постоянный ток и питает различные электронные устройства (компьютер, телевизор, принтер, роутер и т. д.). Есть два различных вида источника питания: источник напряжения (обеспечивает постоянное напряжение) и источник тока (обеспечивает постоянный ток). Источники питания для электронных устройств в основном можно разделить на линейные и импульсные: линейные источники питания, в которых согласующим элементом является трансформатор (сущетсуют и бестрансформаторные линейные истчники питания); импульсные источники питания с использованием различных типов электронных систем (преобразователей напряжения); Линейные имеют относительно простую конструкцию, которая может усложняться с увеличением тока, который они должны подавать, однако их регулировка напряжения у них не очень эффективна. Источник питания - неотъемлемая часть многих устройств. Вот некоторые из основных типов: Импульсный блок питания. В настоящее время большинство блоков питания производится в виде импульсных блоков питания. Их преимущество - в основном меньший вес. Когда полупроводниковые компоненты управления и питания еще не были доступны, чтобы позволить недорогую конструкцию импульсных блоков питания, использовались более тяжелые и долговечные блоки питания с трансформатором. Компьютерный блок питания. Компьютеры содержат импульсный источник питания, который преобразует низкое напряжение переменного тока из распределительной сети (230 В, 50 Гц) в низкое напряжение, используемое в электрических цепях компьютера (напряжение постоянного тока 3,3 В, 5 В и 12 В). Сетевой адаптер. Это небольшой импульсный блок питания, имеющий форму и размер стандартной электрической вилки (например, зарядного устройства для сотового телефона), используемый в сети 230 В, обеспечивающей небольшое напряжение, необходимое для конкретного электрического или электронного устройства. Сетевые адаптеры, как правило, используются с устройствами и приборами, которые не имеют свой собственный внутренний источник питания. Сварочный источник питания. Сварочные источники обеспечивают высокий ток (обычно сотни ампер), который позволяет расплавлять металл локально и, таким образом, обеспечивать его соединение. Раньше применялись так называемые сварочные трансформаторы (со специальными электромагнитными трансформаторами, рассчитанными на большие сварочные токи), более современными являются сварочные инверторы с электронным управлением. 48. Преобразователи частоты. Принцип преобразования и работа Принцип действия частотного регулирования основан на зависимости скорости вращения и момента силы на валу двигателя переменного тока от частоты напряжения питания. Частотные регуляторы изменяют частоту поданного на электродвигатель напряжения, тем самым регулируя скорость вращения ротора и момент силы. Где используются преобразователи частоты? Принцип преобразования и работа Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Частотно-регулируемые приводы применяют: Для кранов и грузоподъемных машин. ... Для привода нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососов. Что регулирует частотный преобразователь? Частотный преобразователь, или преобразователь частоты - электротехническое устройство (система управления), используемое для контроля скорости и/или момента двигателей переменного тока путем изменения частоты и напряжения питания электродвигателя. 49. Образование p-n перехода в полупроводниковых структурах и его назначение p-n-перехо́д или электронно-дырочный переход — область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости — дырочной . Электрические процессы в p-n-переходах являются основой работы полупроводниковых приборов с нелинейной вольт-амперной характеристикой (диодов, транзисторов и других). Полупроводниковым p-n- переходом называют тонкий слой, образующийся в месте контакта двух областей полупроводников акцепторного и донорного типов . Обе области полупроводника, изображенные на рисунке, электрически нейтральны, поскольку как сам материал полупроводника, так и примеси электрически нейтральны. Отличия этих областей - в том, что левая из них содержит свободно перемещающиеся дырки, а правая свободно перемещающиеся электроны. Ёмкость Ёмкость p-n-перехода — это ёмкости объёмных зарядов, накопленных в полупроводниках на p-n-переходе и за его пределами. Ёмкость p-n-перехода нелинейна — она зависит от полярности и значения внешнего напряжения, приложенного к переходу. Различают два вида ёмкостей p-n-перехода: барьерная и диффузионная Область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе, получает при этом отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получает положительный заряд, приносимый дырками (точнее, теряет уносимый электронами отрицательный заряд). Таким образом, на границе полупроводников образуются два слоя с пространственными зарядами противоположного знака, порождающие в переходе электрическое поле. Это поле вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие, и изменение пространственных зарядов прекращается. Обеднённые области с неподвижными пространственными зарядами и называют p-n-переходом 50. Тиристоры и симисторы: структура, характеристики, область применения Принцип действия тиристора Тиристор является силовым электронным не полностью управляемым ключом. Поэтому иногда в технической литературе его называют однооперационным тиристором, который может сигналом управления переводиться только в проводящее состояние, т. е. включаться. Для его выключения (при работе на постоянном токе) необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие спадание прямого тока до нуля. Тиристорный ключ может проводить ток только в одном направлении, а в закрытом состоянии способен выдержать как прямое, так и обратное напряжение. Тиристоры являются наиболее мощными электронными ключами, способными коммутировать цепи с напряжением до 5 кВ и токами до 5 кА при частоте не более 1 кГц. Основные характеристики тиристоров, на которые стоит обратить внимание при покупке Максимально допустимый ток. ... Максимально допускаемый обратный ток. Прямое напряжение. ... Обратное напряжение. ... Напряжение включения. ... Минимальный ток управляющего электрода. ... Наибольшая допустимая рассеиваемая мощность. Как диодный так и триодный тиристоры имеют четырехслойную структуру с тремя р–n-переходами (рис. 1). Крайние области р1 и n2 называются анодом и катодом, соответственно, с одной из средних областей р2 или n1 соединен управляющий электрод. П1, П2, П3 – переходы между p- и n-областями. Симистор является полупроводниковым прибором. Его полное название – симметричный триодный тиристор. Его особенность – возможно проводить ток в обе стороны. Данный элемент цепи имеет три вывода: один является управляющим, а два других силовыми. В этой статье мы рассмотрим принцип работы, устройство и назначение симистора в различных схемах электроприборов. Как работает симистор? Исходно полупроводниковый прибор находится в запертом состоянии и ток по нему не проходит. При подаче тока на управляющий электрод, последний переходит в открытое состояние и симистор начинает пропускать через себя ток. При работе от сети переменного тока полярность на контактах постоянно меняется. Схема, где используется рассматриваемый элемент, при этом будет работать без проблем. Область применения Характеристики, небольшая стоимость и простота устройства позволяет успешно применять симисторы в промышленности и быту. Их можно найти: В стиральной машине. В печи. В духовках. В электродвигателе. В перфораторах и дрелях. В посудомоечной машине Основные характеристики Рассматриваемый полупроводниковый прибор предназначен для управления схемами. Независимо от того, где в схеме он применяется, важны следующие характеристики симисторов: Максимальное напряжение. Показатель, который будучи достигнут на силовых электродах не вызовет, в теории, выхода из строя. Фактически является максимально допустимым значением при условии соблюдения диапазона температур. Будьте осторожны – даже кратковременное превышение может обернуться уничтожением данного элемента цепи. Максимальный кратковременный импульсный ток в открытом состоянии. Пиковое значение и допустимый для него период, указываемый в миллисекундах. Рабочий диапазон температур. Отпирающее напряжение управления (соответствует минимальному постоянному отпирающему току). Время включения. Минимальный постоянный ток управления, нужный для включения прибора. Максимальное повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии. Этот параметр всегда указывают в сопроводительной документации. Обозначает критическую величину напряжения, предельную для данного прибора. Максимальное падение уровня напряжения на симисторе в открытом состоянии. Указывает предельное напряжение, которое может устанавливаться между силовыми электродами в открытом состоянии. Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии и напряжения в закрытом. Указываются соответственно в амперах и вольтах за секунду. Превышение рекомендованных значений может привести к пробою или ошибочному открытию не к месту. Следует обеспечивать рабочие условия для соблюдения рекомендованных норм и исключить помехи, у которых динамика превышает заданный параметр. Корпус симистора. Важен для проведения тепловых расчетов и влияет на рассеиваемую мощность. |