Шпаргалки по элементной базе устройств А и Т. Шпаргалки по элементной базе устройствАиТ

• Название: Шпаргалки по элементной базе устройствАиТ
• Дата: 11.11.2018
• Размер: 423 Kb.
• Имя файла: Шпаргалки по элементной базе устройств А и Т.ppt
• Тип: Документы; #56101

Шпаргалки по элементной базе устройств А и Т

• 4 курс

Вопрос 1. Реле электромагнитные РЭЛ 4 поколения. Реле контролируемого типа К.

• Реле типа К – для работы в устройствах СЦБ. В отличие от реле Н, все контакты реле К выполнены из технического серебра. Реле типа 1К содержит 6фт и 2ф, реле 2К – 4фт.

• Электрическое сопротивление изоляции м/у соседними электрически изолированными частями, м/у ними и магнитопроводом в норм. условиях ≤ 200 Мом, в условиях повышенной влажности ≤ 50 Мом.

• Габариты: 68х50х87 мм; вес – 0,9 кг.

• Исправное состояние контролируется схемным путем.

Вопрос 3 Реле электромагнитные переменного тока типа А2, БА2

• Реле типа 2А – для включения резервного питания при исчезании основного. Применяются в составе аппаратуры СЦБ в условиях умеренного климата при t=-45;+50 С0 и влажности воздуха до 100% при t = 25 С0. Может использоваться в промышленности. В соответствии с условиями размещения по механическим и климатическим условиям они относятся к классу МС1 и К3.1. Реле по степени защиты человека от эл.тока относится к III классу.

• Габариты: 150х68х87 мм; вес – 0,9 кг.

Вопрос 4 Реле электромагнитные малогабаритные типа Н и НМ

• Предназначены для работы в устройствах СЦБ, которые обеспечивают БД поездов. Реле Н и НМ взаимозаменяемы с реле РЭЛ. Преимущества: по сравнению с РЭЛ на 20% меньше веса, увеличенное сопротивление изоляции обмоток до 10 Мом, уменьшен расход материалов и более простая конструкция.

• В этом реле 1сердечник и 2 катушки (у РЭЛ – 2 сердечника, 4 катушки). Имеет меньшую трудоемкость при изготовлении и ремонте.

• Контактная система – 6фт, 2 ф. Контакты обеспечивают 1,5х106 срабатываний, при этом параметры реле находятся в пределах нормы. Ч/з контакты реле протекает пост. Ток 2А при U=24 В; перемен.ток 0,5 А при U=220В. Перех.сопротивление ф-о ≤ 0,3Ом;

• Реле 1НМ допускает 0,8х106 срабатываний при тех же условиях, перех. сопротивление о-т ≤ 0,03Ом.

• Электрическая изоляция должна выдерживать без пробоя от источника не менее 0,5 кВА испытательное U=2000В на f=50 Гц в течение 1 мин. Сопрот. Изоляции должно быть 200 Мом, а в условиях повышенной влажности – 50 Мом.

Вопрос 5 Резисторы. Их классификация и характеристики

• Рези́стор — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома: мгновенное значение U на резисторе пропорционально I проходящему через него. На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной C, паразитной L и нелинейностью ВАХ.

• Резисторы различаются по мощности рассеивания: 0,05(\\\); 0,125 (\\); 0,25 (\); 0,5 (-) Вт.

• Резисторы классифицируются на постоянные резисторы (сопротивление которых не регулируется), переменные регулируемые резисторы (потенционметры, реостаты, построечные резисторы) и различные специальные резисторы, например: нелинейные (которые, строго говоря, не являются обычными резисторами из-за нелинейности ВАХ), терморезисторы (с большой зависимостью сопротивления от температуры), фоторезисторы (сопротивление зависит от освещённости), тензорезитсоры (сопротивление зависит от деформации резистора), магниторезисторы и пр.
• По используемому материалу резисторы классифицируются на: 1) Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким Rуд. намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.

Вопрос 5 Резисторы. Их классификация и характеристики (продолжение)

• Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Значение возможного разброса определяется точностью резистора. Выпускают резисторы с точностью 20 %, 10 %, 5 %, и т. д. вплоть до 0,01 %. Резисторы, выпускаемые промышленностью характеризуются также определённым значением максимальной рассеиваемой мощности
• Резисторы, в особенности малой мощности — чрезвычайно мелкие детали, резистор мощностью 0,125Вт имеет длину несколько миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Прочитать на такой детали номинал с десятичной запятой невозможно. Поэтому, при указании номинала вместо десятичной точки пишут букву, соответствующую единицам измерения (К — для килоомов, М — для мегаомов, E или R для единиц Ом).

Вопрос 7 Классификация элементов: аналоговые м/сх, АЦП, ЦАП, транзисторы, диоды, электровакуумные приборы

• Аналоговые схемы

• ОУ

• Генераторы сигналов

• Фильры

• Аналоговые умножители

• Стабилизаторы источников питания

• Микросхемы управления импульсных блоков питания

• Преобразователи сигналов

• Электровакуумный прибор

• Электровакуумный прибор — устройство, предназначенное для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в котором рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы непроницаемой оболочкой. К таким приборам относятся как вакуумные электронные приборы, в которых поток электронов проходит в вакууме, так и газоразрядные электронные приборы, в которых поток электронов проходит в газе. Также к электровакуумным приборам относятся и лампы накаливания.

• Электровакуумный диод

• Электронная лампа

• Стабилитрон тлеющего разряда

• Двойные триоды

• Тиратрон

• Декатрон

• Триод

• Электронно-лучевая трубка

• Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
• Классификация конденсаторов по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др. Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме). Конденсаторы с газообразным диэлектриком. Конденсаторы с жидким диэлектриком. Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные , слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок. Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы.

• По возможности изменения своей ёмкости: Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).

• Резисторы различаются по мощности рассеивания: 0,05(\\\); 0,125 (\\); 0,25 (\); 0,5 (-) Вт. Резисторы классифицируются на постоянные резисторы (сопротивление которых не регулируется), переменные регулируемые резисторы (потенциометры, реостаты, подстроечные резисторы) и различные специальные резисторы, например: нелинейные (которые, строго говоря, не являются обычными резисторами из-за нелинейности ВАХ), терморезисторы (с большой зависимостью сопротивления от температуры), фоторезисторы (сопротивление зависит от освещённости), тензорезисторы (сопротивление зависит от деформации резистора), магниторезисторы и пр.
• По используемому материалу резисторы классифицируются на: 1) Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода. 2) Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов. 3) Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлургическая лента. 4) Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.

• Фильтр в электронике — устройство для выделения желательных компонент спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных. Типы фильтров

• Фильтры, находящие применение в обработке сигналов, бывают аналоговыми или цифровыми, пассивными или активными, линейными и нелинейными.

• Применение

• Предохранитель — электрический аппарат, выполняющий защитную функцию. Предохранитель защищает электрическую цепь и её элементы от перегрева и возгорания при протекании тока высокой силы. В цепи обозначается буквами «FU» и прямоугольником со сплошной линией в центре.

• Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми).

• Автоматический предохранитель (правильное название: Автоматический выключатель) состоит из диэлектрического корпуса, внутри которого располагаются подвижный и неподвижный контакты. Подвижный контакт подпружинен, пружина обеспечивает усилие для быстрого расцепления контактов. Механизм расцепления приводится в действие одним из двух расцепителей: тепловым или электромагнитным.

Вопрос 9 Классификация коммутационных приборов: разъемы, сокеты, переключатели

• Принцип работы транзистора. В роли S1 обычно выступают логические элементы или микроконтроллеры

• Ключ (переключатель) — электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.

• Ключи бывают механическими, электромагнитными и электронными.

• Механические ключи служат для непосредственного управления цепью, так как диэлектрический рычаг механического ключа обычно напрямую связан с токоведущими частями ключа. Применяются обычно в случае, когда не требуется отделять управляемую цепь.(Выключатели освещения, Пакетные выключатели, Тумблеры).
• Электромагнитные ключи служат для дистанционного управления управления, управления высоковольтными цепями (в случаях, когда опасно управлять напрямую механическим ключом), гальванической развязки между устройством управления и нагрузками, синхронного управления несколькими цепями от одного сигнала.
• Для защиты управляющей цепи от импульса самоиндукции, возникающей при снятии напряжения с обмотки, параллельно ей включают диод в направлении, обратном полярности управляющего напряжения. Данный способ неприменим при использовании обмотки, питаемой переменным током.Реле. Шаговые искатели , Контакторы, магнитные пускатели
• Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Когда на базе транзистора «0» относительно эмиттера, транзистор «закрыт», ток через него не идёт, на коллекторе всё напряжение питания (сигнал высокого уровня — «1»). Когда на базе транзистора «1», он «открыт», возникает ток коллектор — эмиттер и падение напряжения на сопротивлении коллектора, напряжение на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе, уменьшается до низкого уровня «0».
• Также возможно использование полевых транзисторов. Принцип их работы схож с принцип работы электронных ключей на биполярных транзисторах. Цифровые ключи на полевых транзисторах потребляют меньший ток управления, обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей, однако быстродействие их ниже по сравнению с биполярными.

• Неуправляемые – Диод, Управляемые - Электронная лампа, Транзистор, Тиристор, Симистор.

Вопрос 10 Классификация электромагнитных приборов: трансформаторы, дроссели, сердечники, каркасы

• Трансформа́тор —электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности.
• Трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных обмоток, охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала. Виды трансформаторов
• Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.
• Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом АТ является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Особенно эффективен автотрансформатор в случаях, когда необходимо получить вторичное напряжение, не сильно отличающееся от первичного.

• Трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для измерения больших токов.

• Трансформатор напряжения — трансформатор, предназначеный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.
• Импульсный трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью.
• Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Вопрос 11 Классификация электромеханических приборов: реле, электродвигатели, динамики, звукоизлучатели, индикаторы

• Громкоговоритель — устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько излучающих головок и, при необходимости, акустическое оформление, электрические устройства.

• Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако, в отличие от громкоговорителей они не предназначены для излучения звука в открытое пространство.

• Классификация громкоговорителей: Электродинамический громкоговоритель, Электростатический громкоговоритель, Конденсаторный громкоговоритель, Электретный громкоговоритель, Пьезоэлектрический громкоговоритель, Электромагнитный громкоговоритель.
• Функциональные виды громкоговорителей: Акустическая система — громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения. Абонентский громкоговоритель — громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания; Концертный громкоговоритель — имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи.

• Электрический двигатель — это, электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

• Классификация электродвигателей: 1) Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током; Коллекторные двигатели постоянного тока. Разновидности: С возбуждением постоянными магнитами; С параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря; С последовательным соединением обмоток возбуждения и якоря; Со смешанным соединением соединением обмоток возбуждения и якоря; Бесколлекторные двигатели постоянного тока (вентильные двигатели) с электронным переключателем тока; 2) Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током; Синхронные электродвигатели — Электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения; Асинхронные электродвигатели — Электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающегося магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь; Двухфазные — в том числе конденсаторные. Трёхфазные Многофазные. Шаговые двигатели — Электродвигатели, которые имеют конечное число положений ротора. Заданное положение ротора фиксируется подачей на соответствующие обмотки питания. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Вентильные двигатели — Электродвигатели, реализованные в замкнутой системе с использованием датчика положения ротора (ДПР), системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора). Универсальный коллекторный двигатель (УКД) — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе.
• Дро́ссель в широком смысле слова дроссель — это ограничитель, регулятор; в радиотехнике — Катушка индуктивности, обладающая высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включается в цепи питания усилительных устройств. Предназначен для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет металлический или ферритовый сердечник.

Вопрос 12 Классификация датчиков

• Датчики давления

• для измерения абсолютного давления
• для измерения относительного давления

• Температуры

• Термопара (см. рис)
• Термометр сопротивления
• Пирометр

• Термопара

• Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации отопления, вентиляции и кондиционирования.
• Термопара - два провода из разных металлов, спаянных в одной точке. Для измерения разности температур удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу (см. рисунок)
• Термометр сопротивления - датчик измерения температуры. Принцип действия основан на измерении калиброванного медного или платинового сопротивления. Зависимость сопротивления датчика от температуры - называется градуировка.
• Пирометр — прибор для беcконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Вопрос 12а Классификация диодов, обозначения, параметры

• Дио́д— двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.
• Диоды бывают электровакуумными, газонаполненными (газотроны, стабилитроны), полупроводниковыми и др.. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.

• Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается нитью накала.

• Применение диодов: Диодные выпрямители (мостики), Диодные детекторы; для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.; Диодные переключатели (для коммутации высокочастотных сигналов); Диодная искрозащита.
• Специальные типы диодов: Стабилитроны (диод Зенера). Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения. Туннельные диоды (как усилители, генераторы и пр.); Варикапы; Светодиоды; Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют лазерный резонатор, излучают когерентный свет. Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света. Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне. Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении. Лавинно-пролётный диод. Диод, работающий за счёт лавинного пробоя.

Вопрос 10а Жидко-кристаллические индикаторы

• Конструкция ЖКИ

• жесткое основание модуля в виде печатной платы с установленной на ней М/С контроллера по технологии COB. Металлическая рамка фиксирует ЖК-панель и прижимает токопроводящую резину к плате и стеклу. Одним из несомненных преимуществ данной конструкции является возможность восстанавливать работоспособность модулей путем несложной замены платы или ЖК-панели.
• Известны два варианта установки микросхем на плату. Первый — кристалл упаковывается в пластмассовый корпус с гибкими или жесткими выводами, которые припаиваются к плате. Преимущества этого способа: ремонтопригодность, простота установки, а существенный недостаток — высокая цена. Стоимость корпуса кристалла сравнима со стоимостью платы, на которую он впоследствии будет устанавливаться, поэтому есть смысл устанавливать кристалл непосредственно на плату. В этом случае при выходе из строя кристалла плату попросту заменяют новой.
• Температурный диапазон ЖКИ определяют физико-химические свойства ЖК-панели. При понижении температуры увеличивается время переключения ЖК-панели, что делает трудноосуществимой динамическую индикацию. Дальнейшее понижение температуры приводит к разрушению ЖК-панели.

Вопрос 13. Индикаторы: классификация, основные праметры

• Индикатор — прибор, устройство, информационная система, вещество - объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим, легко интерпретируемым, способом.

• Индикатор — электронная схема со световой панелью, предназначенная для наглядного сообщения о состоянии устройства.

• Индикатор — прибор для отметок изменений параметров механической системы.

• Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

• Конденса́тор — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Свойства конденсатора
• Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течет, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора.

• Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае).

• На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью С, собственной индуктивностью Lc и сопротивлением потерь Rn.

• Резонансная частота конденсатора равна

• Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной.

• Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора:

• , где — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор.

Вопрос 13а Конденсаторы, классификация, эквивалентная схема (продолжение)

• Обозначние по ГОСТ 2.728-74ОписаниеКонденсатор постоянной ёмкостиПоляризованный конденсаторПодстроечный конденсатор переменной ёмкостиНа электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов обычно указывается в микрофарадах (1 мкФ = 106 пФ) и пикофарадах, но нередко и в нанофарадах. Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости, например так: «10 – 180». Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.
• При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна. Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения.
• Характеристики: 1) удельная ёмкость — отношение ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя; 2) номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Оно зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое напряжение снижается.

• С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

• - собственная ёмкость конденсатора; - сопротивление изоляции конденсатора; - эквивалентное последовательное сопротивление; - эквивалентная последовательная индуктивность. Сопротивление изоляции — это сопротивление конденсатора постоянному току, определяемое соотношением r = U / Iут , где U — напряжение, приложенное к конденсатору, Iут — ток утечки.

Вопрос 13а Конденсаторы, классификация, эквивалентная схема Продолжение

• Классификация конденсаторов

• Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.

• По виду диэлектрика различают:

• Применение конденсаторов

• Конденсаторы находят применение практически во всех областях электротехники.

• Конденсаторы (совместно с катушками индуктивности и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п.
• При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности, например, в фотовспышках, импульсных лазерах с оптической накачкой, генераторах Маркса, (ГИН; ГИТ), генераторах Кокрофта-Уолтона и т. п. Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.

• В промышленной электротехнике конденсаторы используются для компенсации реактивной мощности и в фильтрах высших гармоник.

• Как датчики малых перемещений: малое изменение расстояния между обкладками очень заметно сказывается на ёмкости конденсатора.

Вопрос 14 Операционный усилитель: свойства, параметры

• Операционный усилитель  — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.
• В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

• Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций (отсюда его название), путём использования напряжения как аналоговой величины.

• Применение ОУ в электронике чрезвычайно широко — операционный усилитель, вероятно, наиболее часто встречающийся элемент в аналоговой схемотехнике.

• Обозначения

• V−: инвертирующий вход

• Vout: выход

• Простейший неинвертирующий усилитель на ОУ (рисунок 2)

Вопрос 15 Включение ОУ

• Обозначения

• V−: инвертирующий вход

• Vout: выход

• Обозначение операционного усилителя на схемах, неинвертирующая схема включения

Вопрос 16 Схемы суммирования, интегрирования, дифференциации на ОУ 1 – сумматор (Суммирующий усилитель. Суммирует (с весом) несколько напряжений. Сумма на выходе инвертирована, то есть все веса отрицательны) 2 – Дифференциатор(Дифференцирует (инвертированный) входной сигнал по времени) 3 – интегратор – интегрирует инвертируемый вход по времени.

Вопрос 17. АЦП. Его назначение

• Аналого-цифровой преобразователь

• Четырёхканальный аналого-цифровой преобразователь

Вопрос 19. АЦП последовательного приближения

• АЦП последовательного приближения или АЦП с поразрядным уравновешиванием содержит компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N — разрядность АЦП. На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения. Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. На вспомогательном ЦАП выставляется аналоговое значение, образованное из битов, уже определённых на предыдущих шагах; бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное на вспомогательном ЦАП значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше значения на вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0. Таким образом, определение итогового цифрового значения напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой скоростью и хорошим разрешением. Однако при отсутствии устройства выборки хранения погрешность будет значительно больше (представьте, что после оцифровки самого большого разряда сигнал начал меняться).

Вопрос 20. Параллельно-последовательный АЦП. Конвейерные АЦП.

• 1) АЦП прямого преобразования или параллельный АЦП содержит по одному компаратору на каждый дискретный уровень входного сигнала. В любой момент времени только компараторы, соответствующие уровням ниже уровня входного сигнала, выдадут на своём выходе сигнал превышения. Сигналы со всех компараторов поступают на логическую схему, которая выдаёт цифровой код, зависящий от того, сколько и какие компараторы показали превышение. Параллельные АЦП очень быстры, но обычно имеют разрешение не более 8 бит (256 компараторов), так как имеют большую и дорогую схему. АЦП этого типа имеют очень большой размер кристалла микросхемы, высокую входную ёмкость, и могут выдавать кратковременные ошибки на выходе. Часто используются для видео или других высокочастотных сигналов.
• 2) Конвейерные АЦП используют два или более шага-поддиапазона. На первом шаге производится грубое преобразование (с низким разрешением). Далее определяется разница между входным сигналом и аналоговым сигналом, соответствующим результату грубого преобразования (со вспомогательного ЦАП, на который подаётся грубый код). На втором шаге найденная разница подвергается преобразованию, и полученный код объединяется с грубым кодом для получения полного выгодного цифрового значения. АЦП этого типа быстры, имеют высокое разрешение и небольшой размер корпуса.
• Применение АЦП: в звукозаписи; везде, где требуется обрабатывать, хранить или передавать сигнал в цифровой форме. Быстрые видео АЦП используются, например, в TV-тюнерах, микроконтроллерах. Очень быстрые АЦП необходимы в цифровых осциллографах. Современные весы используют АЦП с разрядностью до 24 бит, преобразующие сигнал непосредственно от тензометрического датчика.

Вопрос 21 Параметры АЦП

Вопрос 23 Выпрямители

• Выпрямитель электрического тока — механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока с напряжением в постоянный выходной электрический ток с напряжением.

• Большинство выпрямителей создаёт не постоянное напряжение и ток, а пульсирующее однонаправленное напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которого применяют фильтры.

• Классификация

• по мощности: 1)силовые выпрямители; 2) выпрямители сигналов (в радиоэлектронике и автоматике)

• по степени использования полупериодов переменного напряжения: 1) однополупериодные — пропускают в нагрузку только одну полуволну; 2) двухполупериодные — пропускают в нагрузку обе полуволны; 3) неполноволновые — не полностью используют синусоидальные полуволны; 4) полноволновые — полностью используют синусоидальные полуволны.

• по схеме выпрямления — мостовые, с умножением напряжения, трансформаторные, с гальванической развязкой, безтрансформаторные и т. д.

• по количеству используемых фаз — однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные

• по типу электронного вентиля — полупроводниковые диодные, полупроводниковые тиристорные, ламповые диодные (кенотронные), газотронные, игнитронные, электрохимические и т. д.

• по управляемости — неуправляемые (диодные), управляемые (тиристорные)

• по величине выпрямленного напряжения — низкого напряжения или высокого.

Вопрос 24 Фильтры

• Фильтр в электронике — устройство для выделения желательных компонент спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных.Типы фильтров

• Фильтры, находящие применение в обработке сигналов, бывают аналоговыми или цифровыми, пассивными или активными, линейными и нелинейными, рекурсивными и нерекурсивными.

• Простейший LC-фильтр нижних частот

• Применение

Вопрос 25 Широтно-импульсный модулятор

• Широтно-импульсная модуляция

• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями - вкл/выкл), так, что, в среднем, за некоторый отрезок времени, их значения равны.
• ШИП — широтно-импульсный преобразователь, генерирующий ШИМ-сигнал по заданному значению управляющего напряжения. Основное достоинство ШИМ — высокий КПД его усилителей мощности, который достигается за счёт использования их исключительно в ключевом режиме. Это значительно уменьшает выделение мощности на силовом преобразователе (СП).

• Применение

• При широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсов будет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающее закон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать несложный ЦАП: значения отсчётов сигнала кодируются длительностью импульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийся сигнал.
• ШИМ использует транзисторы (могут быть и др. элементы) не в активном (правильнее будет сказать - линейном), а в ключевом режиме, то есть транзистор всё время или разомкнут (выключен), или замкнут (находится в состоянии насыщения).

• Как работает ШИМ.

• ШИМ есть импульсный сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения длительности импульса к периоду его следования. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.

Вопрос 26 Линейный стабилизатор

• Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. Линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как часть мощности рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Преимущество линейного стабилизатора — простота и небольшое количество используемых деталей.

• В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:

• Последовательный: регулирующий элемент находится в верхнем плече делителя (то есть последовательно с нагрузкой).

• Параллельный: регулирующий элемент находится в нижнем плече делителя (то есть параллельно нагрузке).

• На стабилитроне (рис.1)

• На биполярном или полевом транзисторе(рис.2)

• Импульсный стабилизатор напряжения

• В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на индуктивность короткими импульсами; при этом в индуктивности запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции. Импульсный стабилизатор, по сравнению с линейным, обладает значительно более высоким КПД.

• В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

• Понижающий стабилизатор: выходное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.

• Повышающий стабилизатор: выходное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.

• Инвертирующий стабилизатор: выходное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

• Разделяют стабилизаторы переменного и постоянного тока