Раздел 2. Аналоговые интегральные микросхемы

Лекция 8 Операционные усилители.................................... 83

Лекция 9 Аналоговые компараторы напряжений....................... 92

Лекция 10 Аналоговые перемножители напряжений...................... 100

Лекция 11 Коммутаторы аналоговых сигналов......................... 110

Раздел 3. Цифровые интегральные микросхемы

Лекция 12. Цифровые логические элементы............................. 123

Лекция 13 Триггеры................................................. 130

Лекция 14 Счетчики импульсов и регисторы............................ 137

Лекция 15 Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы.......... 149

Лекция 16 Мультиплексоры и демультиплексоры........................ 159

Лекция 17 Цифровые запоминающие устройства....................... 167

Раздел 4. Линейные электронные устройства

Лекция ]8. Электронные усилители.................................... 180

Лекция 19. Предельная чувствительность и шумы электронных усилителей 196

Лекция 20. Активные фильтры........................................ 204

Лекция 21 Активные преобразователи сопротивлений................... 214

Лекция 22 Дифференцирующие и интегрирующие устройства............ 224

3 Содержание

Раздел 5. Нелинейные электронные устройства

Лекция 23. Генераторы электрических сигналов.......................... 236

Лекция 24. Модуляторы электрических сигналов......................... 250

Лекция 25. Демодуляторы электрических сигналов....................... 261

Раздел 6. Аналого-цифровые функциональные устройства

Лекция 26. Аналого-цифровые преобразователи......................... 274

Лекция 27. Цифро-аналоговые преобразователи......................... 292

Лекция 28. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов......... 300

Раздел 7. Источники электропитания электронных устройств

Лекция 29. Принципы построения источников вторичного электропитания 310

Лекция 30. Выпрямители источников электропитания.................... 321

Лекция 31. Стабилизаторы напряжения................................. 332

Лекция 32. Импульсные источники электропитания...................... 347

Лекция 33. Интегральные микросхеы управления импульсными источниками

электропитания............................................ 361

Лекция 34. Электронные корректоры коэффициента мощности............ 379

Лекция 35. Компьютерное моделирование электронных устройств......... 389

Список условных обозначений......................................... 396

Перечень сокращений................................................. 397

Рекомендуемая литература............................................ 399ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемый вниманию читателей курс лекций по электронике соответ­ствует программам ряда дисциплин. «Электроника», «Электротехника и основы электроники», «Электронная техника», «Электропитание электронных устройств». Эта книга является продолжением и развитием учебного пособия «Электротехни­ка и основы электроники» (изд. «Высшая школа», М., 1996 г.), написанного автором совместно с проф. Т. А. Глазенко и рекомендованного Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учеб­ного пособия

В отличие от предыдущей книги учебное пособие по электронике написано в виде курса лекций, которые автор в течение ряда лет читал студентам Санкт-Петербургского государственного института точной механики и оптики (Техни­ческого Университета). Такая форма представления материала имеет определен­ные преимущества.

• объем каждой лекции рассчитан в среднем на четыре академических часа и может сокращаться при ограничении времени, отводимого на изучение ма­териала,

• количество лекций рассчитано на изучение дисциплины в течение семестра (17-18 недель) или двух семестров (34-36 недель),

• каждую лекцию можно изучать независимо от предыдущих, так как перекре­стных ссылок в книге практически нет;

Лекции тематически объединены в семь разделов, включающих в том числе такие, как «Электронные элементы», «Электронные устройства» и «Источники питания электронных устройств».

Лекции содержат тщательно подобранные иллюстрации, которые можно ис­пользовать в качестве учебно-наглядных пособий. Многие лекции содержат спра­вочные таблицы, дающие характеристики наиболее совершенных современных электронных элементов и устройств.

Изучение курса электроники предполагает наличие у читателей знаний по элементарной математике, некоторым разделам высшей математики и алгебры логики, основам теории электрических цепей и физике твердого тела. Если у чи­тателя возникнут в этой связи какие-либо проблемы, то можно рекомендовать изучить соответствующий раздел по специальной литературе, включая упомяну­тое выше учебное пособие, написанное с участием автора.

Лекции не содержат ссылок на литературу, которую автор использовал при написании книги, однако для расширенного изучения отдельных разделов или тем в конце книги приводится список рекомендуемой автором литературы.

Следует отметить, что по электронике написано много хороших книг, кото­рые, с точки зрения автора, имеют обычно два существенных недостатка. Во-первых, их объем не соответствует времени, отводимому на изучение материала.

5 Предисловие

Во-вторых, в них отсутствует материал (в том числе справочный) о последних достижениях в области силовой электронике и микросхемотехники*.

Автор при написании этой книги постарался устранить указанные недостатки, ограничив объем числом лекций и включив в книгу лекции по силовым полу­проводниковым приборам и предельным режимам их работы, современным микросхемам аналоговой и цифровой электроники: аналоговым перемножителям, микросхемам управления импульсными источниками питания и корректорами коэффициента мощности, цифровым запоминающим устройствам и др.

Книга может быть полезна студентам средних и высших учебных заведений, изучающим дисциплины «Электроника» и «Электротехника и основы электрони­ки», а также смежные дисциплины «Вторичные источники электропитания», «Цифровые и импульсные устройства». Кроме того, книгу могут использовать специалисты в области компьютерной техники, радиоэлектроники и автоматики, занимающиеся выбором или разработкой электронных устройств различного на­значения.

Автор глубоко признателен коллективу издательства «КОРОНА принт», под­готовившему эту книгу к изданию в рекордно короткий срок.

Все замечания и предложения по книге, которые будут способствовать ее улучшению, автор просит направлять в адрес издательства. 198005, Санкт-Петер­бург, Измайловский пр., 29, 000 «КОРОНА принт».

* К таким книгам в первую очередь следует отнести монографию известных американских спе­циалистов П Хоровица и У. Хилла «Искусство схемотехники», написанную в 1980 г. и переведенную на русский язык в 1983 г Эту книгу, несмотря на ее энциклопедичность, нельзя рекомендовать в качестве учебника, так как объем ее слишком велик (в общей сложности более 1000 страниц) и в ней отсутствуют сведения о последних достижениях в области электроники (с момента написания книги прошло почти 20 лет)

6 Раздел 1 ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Лекция I. Электровакуумные приборы

Термоэлектронная эмиссия. Электронной эмиссией называется процесс испус­кания телом электронов в окружающее его пространство Для обеспечения выхода электронов из тела им требуется сообщить дополнительную энергию В связи с этим рассматриваются следующие виды электронной эмиссии термоэлектронная, электростатическая, фотоэлектронная и вторичная

При термоэлектронной эмиссии дополнительная энергия электронам сообща­ется путем нагревания тела Электростатическая эмиссия возникает за счет боль­шой напряженности электрического поля у поверхности тела. При фотоэлектрон­ной эмиссии поверхность тела подвергается освещению Вторичная эмиссия по­является в результате воздействия электронного потока первичной эмиссии на поверхность тела При бомбардировке первичными электронами поверхности тела из него выбиваются вторичные электроны, этот процесс и носит название вторичной эмиссии.

В большинстве электронных приборов для создания электронного потока ис­пользуется термоэлектронная эмиссия, при этом электрод, создающий электрон­ный поток, называется катодом. Ток термоэлектронного катода зависит от его температуры. Плотность тока термоэлектронной эмиссии (тока насыщения) опре­деляется уравнением Ричардсона и Дешмэна

I,=I,е-Фо"Рг, (1 1)

где (ро— удельная работа выхода электронов из катода, ^т=кТIц — тепловой по­тенциал, к — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура в К, ^ — заряд электрона, I ,=АТ², А =120 А см"² •А'"² — постоянная Ричардсона