Электронные компоненты

Настоящее учебное пособие представляет собой вторую часть рабочего материала, входящего в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика», изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи». В пособии изложены разделы квантовой механики, посвященные внешним воздействиям температуры и магнитных полей, а также образованию поверхностных и объёмных дефектов и их учёту в рассмотрениях изменений энергетических состояний, которые влияют на свойства некоторых материалов радиоэлектроники. Подробно рассмотрены теория сверхпроводимости металлов, образование и взаимодействие ряда квазичастиц: поверхностных поляритонов, спиновых волн, плаз-монов и магнонов при указанных внешних воздействиях. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала. Пособие предназначено для курсов, изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи», но может быть использовано и для обучающихся на других направлениях.

Издание содержит методические указания для выполнения лабораторного практикума, состоящего из трех комплексных лабораторных работ, в которых решаются 11 различных задач, разделенных по трем темам. Приведенные материалы соответствуют программам дисциплин «Эксплуатация, диагностика и ремонт РЭС» и «Электропреобразовательные устройства РЭС». Рассмотрены основные методы расчета выпрямителей, стабилизаторов, трансформаторов, импульсных и вторичных источников питания. Практическая часть посвящена проектированию и исследованию разрабатываемых схем в САПР Multisim (программный продукт подразделения Electronics Workbench Group компании National Instruments). Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплины «Эксплуатация, диагностика и ремонт РЭС» и «Электропреобразовательные устройства РЭС», также может быть рекомендовано для самостоятельного изучения САПР Multisim применительно к проектированию различных электрических схем.

Рассмотрены общие положения, основные принципы работы и параметры некоторых электровакуумных и газоразрядных приборов: фотоэлектронных умножителей, электронных ламп, осциллографической электронно-лучевой трубки, приборов тлеющего разряда (стабилитрона и знакового индикатора). Для знакомства с этими приборами, изучения физических основ и принципов их действия предложены экспериментальные работы, сформулированы задания к работам, порядок их выполнения, контрольные вопросы, выносимые на защиту работ, и содержание отчетов. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Электроника и наноэлектроника», а также может быть полезно для инженеров и научных работников, занимающихся разработкой новых типов приборов и усовершенствованием существующих.

Настоящее учебно-методическое пособие является девятым продолжением запланированной серии учебно-методических пособий для практических занятий по курсу «Электромагнитная совместимость устройств силовой электроники», предназначенных для магистрантов и бакалавров специальности «Промышленная электроника». Во-первых, оно является учебным пособием, дополняя учебник «Основы силовой электроники», по одному важному новому подклассу старейшего класса выпрямительных устройств, а именно транзисторным трехфазным выпрямителям, управляемым в полном диапазоне регулирования выпрямленного напряжения, с улучшенной электромагнитной совместимостью за счет формирования практически синусоидального входного тока, фактически синфазного с питающим напряжением. Во-вторых, данное руководство используется и как методическое пособие для практических занятий по курсу ЭМС устройств силовой электроники применительно к анализу указанных новых устройств.

Приведены основные сведения о параметрических, компенсационных и импульсных источниках питания постоянного тока для микроэлектронных устройств. Рассмотрены принципиальные схемы источников питания в целом, а также их структурных составляющих: силовых трансформаторов, выпрямителей, сглаживающих фильтров и стабилизаторов напряжения. Изложена методика выбора всех микроэлектронных элементов источников питания с рассмотрением конкретных числовых примеров. Дано руководство по работе в программном пакете Tina TI (разработчик – Texas Instruments) для моделирования работы источников питания. Представлены результаты исследовательской работы по технико-экономическому обоснованию вариантов схем источников питания. В тексте даны QR-коды и ссылки для мгновенного перехода к дополнительным образовательным ресурсам, содержащим описанные в пособии математические модели, обучающие видеоролики и пр.

Приведены основные сведения о параметрических, компенсационных и импульсных источниках питания постоянного тока для микроэлектронных устройств. Рассмотрены принципиальные схемы источников питания в целом, а также их структурных составляющих: силовых трансформаторов, выпрямителей, сглаживающих фильтров и стабилизаторов напряжения. Изложена методика выбора всех микроэлектронных элементов источников питания с рассмотрением конкретных числовых примеров. Дано руководство по работе в программном пакете Tina TI (разработчик – Texas Instruments) для моделирования работы источников питания. Представлены результаты исследовательской работы по технико-экономическому обоснованию вариантов схем источников питания. В тексте даны QR-коды и ссылки для мгновенного перехода к дополнительным образовательным ресурсам, содержащим описанные в пособии математические модели, обучающие видеоролики и пр.

Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой твердотельных усилителей для аналоговых трактов радиотехнических систем. Определена область применения транзисторных усилителей, указаны особенности их построения. Приведен алгоритм расчета усилителей в соответствии с основными системными требованиями, даны примеры расчета. Для студентов, изучающих дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов», «Устройства формирования и генерирования сигналов» в соответствии с учебным планом по специальности 11.05.01 (РЛ-1) в МГТУ им. Н. Э. Баумана.

Рассмотрены основные темы курса «Электроника». Приведены краткие теоретические сведения, примеры расчета и проектирования электронных устройств, контрольные вопросы, сформулированы программы выполнения лабораторных работ по каждой теме и требования к оформлению отчета. Все работы могут выполняться с применением как реальных элементов электроники и реальной измерительной аппаратуры, так и программ-симуляторов, таких как Proteus, Electronics Workbench, Microсap и т.п. Для студентов 2-го курса, обучающихся по направлению подготовки бакалавра 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» (профиль «Системы обработки информации и управления») в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Издание может оказаться полезным для студентов других специальностей при изучении дисциплин «Электроника», «Аналоговая схемотехника», «Основы радиоэлектроники».

Рассмотрены методы построения, схемотехника и характеристики типовых функциональных устройств цифровой техники: ключей, мультивибраторов, триггеров, регистров, счетчиков, шифраторов, дешифраторов, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Дана методика расчета отдельных узлов. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплины «Цифровые устройства и микропроцессоры» и «Электроника и микропроцессорная техника».

Представлена методика оценки показателей надежности электромагнитных электрорадиоэлементов с учетом их конструктивного исполнения, технологии изготовления и изменения характеристик материалов в условиях эксплуатации. Показано, что в процессе длительной эксплуатации сопротивление электрической изоляции существенно изменяется, и это приводит к снижению надежности аппаратуры. Рассмотрены причины отказов электромагнитных компонентов (магнитопроводов, обмоток, ферритовых материалов), приведены результаты исследования их надежности. Для преподавателей, студентов и специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Изложены основы аналоговой электроники. Рассмотрены базовые элементы электронных устройств: полупроводники, диоды, биполярные и полевые транзисторы. Даны основы усилительной техники на биполярных и полевых транзисторах, операционных усилителей, генераторов гармонических и импульсных сигналов, активных фильтров и вторичных источников питания. Для студентов МГТУ им. Н. Э. Баумана, обучающихся по программам бакалавриата (направление подготовки «Наноинженерия») и специалитета (специальности «Радиоэлектронные системы и комплексы», «Системы управления летательными аппаратами») и изучающих дисциплину «Электроника».

Содержит методические указания к выполнению лабораторного практикума по курсу «Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств». Четыре лабораторные работы охватывают основные разделы курса: неуправляемые выпрямители и сглаживающие фильтры, линейные и импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, импульсные модуляторы. Приведены краткие теоретические сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ, описание лабораторного стенда, методика экспериментального исследования, требования к оформлению отчета, контрольные вопросы и задания для подготовки к защите. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплину «Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств».

Представлены сведения о распространенных схемах на биполярных транзисторах, которые наряду со схемами простых усилителей часто встречаются на практике в так называемой лабораторной электронике, то есть при проведении экспериментальных исследований с использованием тех или иных электронных средств. Служит руководством по выполнению лабораторных упражнений. Для студентов радиотехнических специальностей. Может быть полезно специалистам в области инфокоммуникационных технологий.

Рассмотрен широкий круг вопросов, относящихся к цифровой электронике и программируемым логическим схемам. Показано распространение сигналов в длинных линиях. Для студентов радиотехнических специальностей. Может быть полезно специалистам в области инфокоммуникационных технологий.

Представлен теоретический материал по изучению понятий: падение напряжения, потеря напряжения и отклонение напряжения. Приведены методические указания по проведению экспериментов измерения напряжения и последующего расчета потерь и отклонения напряжения при изменении коэффициента трансформации трансформатора в системе электроснабжения. Для студентов направления подготовки бакалавров 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» для профилей обучения «Электроснабжение и релейная защита», «Электроэнергетические системы и сети» всех форм обучения.

Рассмотрены вопросы устройства релейной аппаратуры, защиты линий электропередач и трансформаторов, в том числе и с использованием микропроцессорной защиты. Для студентов среднего профессионального образования, обучающихся по специальности 13.02.07 «Электроснабжение». Может быть полезно научным работникам и специалистам в сфере электроснабжения.

Рассматривается элементная база электроники, полупроводниковые приборы и материалы, р-n-переход и его свойства, диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры, интегральные схемы, логические элементы, триггеры. Представлены основы аналоговой, цифровой схемотехники и микропроцессорной техники. Для студентов электротехнических направлений. Может быть полезно специалистам в области промышленной электроники, схемотехники, приборостроения.

Рассматриваются биполярные транзисторные структуры с изолированным затвором во всем их разнообразии как полупроводниковых приборов, их особенности и применение в устройствах электронной аппаратуры. Приводится ряд примеров схем, рекомендации по применению в силовой преобразовательной технике и мощных источниках электропитания. Для студентов электротехнических и радиотехнических специальностей и специалистов, занимающихся разработкой силовых электронных преобразовательных устройств и мощных источников вторичного электропитания.

Рассматриваются диодные и тиристорные структуры во всем их разнообразии как полупроводниковые приборы, их особенности и применение в устройствах радиоэлектронной и силовой электронной аппаратуры. Приводится ряд примеров схем на диодах и тиристорах. Даны рекомендации и методики расчета типовых схем на диодах и тиристорах, применяемых в силовых электропреобразовательных установках и мощных источниках электропитания. Для студентов и магистрантов электротехнических и радиотехнических специальностей и специалистов, занимающихся разработкой силовых электронных преобразовательных устройств и мощных источников вторичного электропитания.

Рассматриваются материалы и технологии, наиболее широко применяемые в микро- и наноэлектронике, изготовлении микросхем, микромодулей и блоков электронной аппаратуры. Для студентов электротехнических и радиотехнических специальностей и специалистов, занимающихся разработкой радиоэлектронной и силовой электронной аппаратуры.