Раздел 4. Схемы замещения, характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

4.1 Полупроводниковые диоды: выпрямительные диоды, кремниевые стабилитроны.

4.2 Биполярные транзисторы.

4.3 Полевые транзисторы.

Раздел 5. Усилительные каскады переменного и постоянного тока.

5.1 Классификация и основные технические показатели усилителей.

5.2 Усилители низкой частоты (УНЧ). Назначение, структурная схема.                                          

5.3 Предварительные каскады УНЧ.

5.4 Выходные каскады УНЧ.

5.5 Усилители постоянного тока (УПТ). Общие сведения. Дрейф нуля.

5.6 Балансная схема УПТ.

Раздел 6. Вторичные источники питания.

6.1 Назначение и классификация вторичных источников питания. Структурная схема линейного источника питания. 

6.2 Однополупериодная схема выпрямления.

6.3 Двухполупериодная схема выпрямления с выводом от средней точки.

6.4 Мостовая схема выпрямления.

6.5 Сглаживающие фильтры.

6.6 Стабилизаторы напряжения.

6.7 Импульсные источники питания (ИИП). Структурная схема ИИП.

Раздел 7. Базовые элементы электроники.

7.1 Электронные ключи, их назначение. Схема и работа транзисторного ключа.

7.2 Основные логические элементы.

7.3 Логические элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ-элементы).

7.4 Логические элементы с соединёнными эмиттерами (ЭСЛ-элементы).

Раздел 8. Триггеры.

8.1 Назначение и классификация триггеров.

8.2 Триггеры на логических элементах: RS-триггеры, D-триггеры, JK-триггеры, Т-триггеры.

8.3 Триггеры на ИМС.

8.4 Области применения триггеров. Регистры. Счетчики.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

 

Раздел 1. Основные законы теории электрических и магнитных цепей.

Студент должен:

иметь представление:

- о принципах проектирования электрических и магнитных цепей;

- о принципах действия электроустановок, электроприборов, приборов освещения и т.п.

знать:

-основные понятия об электрических и магнитных полях, их характеристиках;

- основные законы постоянного тока: Кулона, Ома, Джоуля-Ленца;

уметь:

- выполнять расчеты электростатических и магнитных полей.

Литература к разделу 1: (2 доп) с.9-43; (1) c. 10-66; (2) c.18-29.

Вопросы для самопроверки:

1. Чем создается и чем характеризуется электрическое поле?

2. Что такое напряженность, как направлен вектор напряженности и чему равна величина напряженности в каждой точке?

3. Что такое потенциал и напряжение электрического поля и каково соотношение между напряженностью и напряжением?

4. Что такое электропроводность и чем характеризуется электропроводность проводников, диэлектриков и полупроводников?

Раздел 2. Цепи постоянного тока.

Студент должен:

  иметь представление:

- о принципах проектирования и методах расчета электрических цепей постоянного тока;

- о принципе действия электроустановок и аппаратов постоянного тока и т.д.

знать:

- основные законы постоянного тока: Ома и Кирхгофа;

- основные методы расчета цепей постоянного тока;

уметь:

 - подбирать параметры элементов по заданным условиям работы цепей и устройств постоянного тока;

- выполнять расчеты цепей постоянного тока.

Литература к разделу 1: (2доп) с. 44-49; (1) c. 66-103; (2) c. 29-74.

Материал, изученный в теме 2.2, позволяет приступить к решению задачи №1 контрольного задания.

 

Пример решения задачи №1.

Задача 1. Определить ток и напряжение на каждом резисторе цепи рисунка 1, если через R₆ проходит ток I₆=6A. Определить мощность на каждом резисторе. Составить баланс мощностей.

       

Рисунок 1

                                              

Величины сопротивлений равны их порядковым номерам (в Омах).

Решаем задачу методом свертывания.

Метод свертывания. Цепь со смешанным соединением включает в себя участки с последовательным и параллельным соединением потребителей (резисторов).

Расчет ведется в следующей последовательности:

1. На схеме обозначаются все токи и узловые точки.

2. Заменяются эквивалентными группы резисторов с явно выраженным последовательным или параллельным соединением и определяются их сопротивления.

3. Замена ведется до получения простейшей схемы, для которой определяется общее (эквивалентное) сопротивление всей цепи.

4. По заданному напряжению источника и вычисленному общему сопротивлению всей цепи определяется ток в неразветвленной части схемы.

5. Определяются падения напряжения на участках цепи и ток каждого резистора.

Решение. Определяем напряжение на резисторе R₆, т.е. на участке ED:                            

                                U_ED=I₆R₆=6·6=36 B

 Это напряжение создает падение напряжения на участках DF и FE, т.е.

                                U_FD=I_7,8R _7,8 и U_EF=I _9,10 R _9,10.

Резисторы R₇ и R₈ cоединены параллельно, также параллельно соединены R₉ и R₁₀.

Таким образом

            R _7,8=R₇R₈/(R₇+R₈ )=3,73Ом;                           R_9,10=R₉R₁₀/(R₉+R₁₀ )=9·10/(9+10)=4,74Ом.

R _7,8 и R _9,10 соединены последовательно и подключены к точкам E и D цепи. Тогда

                R _7-10 = R _7,8 + R _9,10= 3,73+4,74=8,47 Ом

Следовательно, общий ток через сопротивления R _7-10 между точками E и D:

                I_7-10=U_ED/R_7-10=36/8,47=4,25A.

Ток I_7-10 создаёт падение напряжения на участках EF и FD: 

U_EF=I_7-10R_9,10=4,25·4,74=2015B;

U_FD=I_7-10R_7,8=4,25·3,73=15,85B.

Для проверки результатов отмечаем:

U_ED=U_EF+U_FD=20,15+15,85=36В.

Для определения токов I₇, I₈, I₉ и I₁₀ воспользуемся законом Ома:

I₇=U_FD/R₇=15,85/7=2,26A;

I₈=U_FD/R₈=15,85/8=1,99A;

I₉=U_EF/R₉=20,15/9=2,235A;

I₁₀=U_EF/R₁₀=20,15/10=2,015A.

Правильность полученных результатов подтверждается законом Кирхгофа:

I₇+I₈=2,26+1,99=4,25A=I_7-10;

I₉+I₁₀=2,235+2,015=4,25A=I_7-10.

Сопротивление участка ED:

R_6-10=R₆·R₇-10/(R₆+R_7-10 )=6·8,47/(6+8,47)=3,51Ом.

Тогда ток I₅ определяем по закону Ома:

I₅=U_ED/R_6-10=36/3,51=10,25A.

Тот же ток по первому закону Кирхгофа:

I₅=I₆+I_7-10=6+4,25=10,25A,

т.е. правильность расчёта подтверждается.

Напряжение на резисторе R3, т.е. на участке CD определим из уравнения:

U_CD=U₃=U₅+U₆=I₅R₅+U₆=10,25·5+36=87,25B.

Тогда ток

I₃=U₃/R₃=87,25/3=29,08A.

Токи

I₂=I₃+I₅=29,08+10,26=39,33A;

I₄=I₂=39,33A.

Напряжение сети U равно напряжению на участке АB, т.е.

U=U_АB=I₂R₂+U_CD+I₄R₄=39,33·2+87,25+39,33·4=323,23B.

 Определяем ток через R1:

I₁=U_АB/R₁=323,23/1=323,23A.

Тогда общий ток цепи:

I₀=I₁+I₂=323,23+39,33=362,56A.

Мощность на каждом участке:

P₁ = U₁I₁ = 323,23·323,23 = 104478 Вт;

P₂ = U₂I₂ = I₂²R₂ = 39,33²·2 = 3093,7 Вт;

P₃ = U₃I₃ = I₃²R₃ = 29,08²·3 = 2536,94 Вт;

P₄ = U₄I₄ = I₄²R₄ = 39,33²·4 = 6187,4 Вт;

P₅ = U₅I₅ = I₅²R₅ = 10,25²·5 = 525,3 Вт;

P₆ = U₆I₆ = 36·6 = 216 Вт;

P₇ = U_FDI₇ = U₇I₇ = 15,85·2,26 = 35,8 Вт;

P₈ = U_FDI₈ = U₈I₈ = 15,85·1,99 = 31,54 Вт;

P₉ = U_EFI₉ = U₉I₉ = 20,15·2,235 = 45 Вт;

P₁₀ = U_EFI₁₀ = U₁₀I₁₀ = 20,15·2,015 = 40,6 Вт.

Составим баланс мощностей:

Мощность сети: P₀=UI₀=323,23·362,56=117190,27 Bт

P₀=P₁+P₂+P₃+P₄+P₅+P₆+P₇+P₈+P₉+P₁₀=117190,27 Вт

Вопросы для самопроверки:

1. Как определяется величина и направление тока в неразветвлённой цепи с несколькими Э.Д.С?

2. Дайте определение первого и второго законов Кирхгофа.

3. Как используются законы Кирхгофа для расчета сложных электрических цепей?

4. Каковы признаки и особенности последовательного и параллельного соединения потребителей?

5. Когда и как пользуются методом свёртывания?