Лекции по КЭТ

1.

Компоненты
электронной
техники
II курс
4 семестр

2.

Компоненты электронной техники
Резисторы
Диоды
Конденсаторы Индуктивности
Разъемы
Реле

3.

Резисторы

4.

Резистор (от лат. resisto — сопротивляюсь)
пассивный элемент электрической цепи, в идеале
характеризуемый только сопротивлением
электрическому току.
Для идеального
резистора
мгновенное
значение
напряжения на
резисторе
пропорционально
току проходящему
через него

5.

Применение резисторов
1. Ограничение тока в цепи
2. Делитель напряжения
100 Ом

6.

Резистор превращает
электрическую энергию в тепло

7.

Резистор превращает
электрическую энергию в тепло

8.

Резисторы
линейные
нелинейные
зависимость падения
напряжения от тока
представляет собой
линейную функцию, что
говорит о постоянстве
сопротивления
сопротивление
изменяется под
действием внешних
факторов (напряжение,
температура, свет и т.д.)

9.

Резисторы
постоянные
переменные
фиксированная
величина
сопротивления
регулировка с помощью
третьего подвижного
контакта

10.

Классификация резисторов
по назначению
общего назначения
прецизионные
высокочастотные
высоковольтные
высокоомные

11.

Классификация резисторов
по виду токопроводящего элемента
проволочные
пленочные металлические
пленочные металлоокисные
пленочные металлодиэлектрические
композиционные

12.

Классификация резисторов
по эксплуатационным характеристикам
термостойкие
влагостойкие
вибропрочные
ударопрочные
высоконадежные
прецизионные

13.

Номинальное сопротивление – основная
характеристика резистора
Это сопротивление, указанное на корпусе
резистора и с определенным допуском
гарантированное производителем во всем
рабочем диапазоне температур
(обычно от –55 до +70 °С)

14.

Номиналы промышленно выпускаемых
сопротивлений берутся из специальных
номинальных рядов
Название ряда указывает общее число элементов в нём.
E24 содержит 24 числа в интервале от 1 до 10, E12 — 12 чисел и т. д.

15.

Допустимое отклонение
сопротивления резистора –
пределы отклонения сопротивления от
его номинала(в %), за которые не должен
выходить дрейф сопротивления в
заявленных условиях эксплуатации и в
течение гарантированного срока службы.
Резисторы из ряда E6 имеют допустимое
отклонение от номинала ±20 %, из ряда
E12 — ±10 %, из ряда E24 — ±5 % и т.д.
Ряды рассчитаны так, что следующее
значение отличается от предыдущего
чуть меньше, чем на двойной допуск.

16.

Проверка на соображалку:
R=10 Ом,
резистор из
ряда Е24
R=30 Ом,
резистор из
ряда Е6
Каково минимальное и максимальное
возможное напряжение?

17.

Маркировка резистора
Все мощные и прецизионные резисторы производства имеют
маркировку, из которой напрямую читаются тип, номинальные
мощность и сопротивление.

18.

Маркировка резистора
буквенно-цифровым кодом
Типичный резистор мощностью 0,125 Вт имеет длину несколько
миллиметров и диаметр порядка миллиметра. Поэтому при
указании номинала вместо десятичной точки пишут букву,
соответствующую единицам измерения.
R
1
K
103
M
106
G
109
T
1012

19.

Маркировка резистора цифровым кодом
Используется для планарных резисторов малой мощности
Для получения номинала надо первые две цифры умножить на 10 в
степени третьей цифры

20.

Маркировка резистора цветом
Используется для объемных резисторов малого размера.
Для получения номинала надо первые две цифры умножить на 10 в
степени третьей цифры

21.

Маркировка резистора цветом
Используется для объемных резисторов малого размера.
Для получения номинала надо первые две цифры умножить на 10 в
степени третьей цифры

22.

Номинальная мощность
Номинальная
мощность
резистора в
конкретной
электрической
цепи, определяется
произведением
проходящего тока
и падения
напряжения
Pном=UI

23.

Рассеиваемая мощность
Мощность, рассеиваемая резистором в окружающую
среду, пропорциональна разности температур
резистора TR и окружающей среды ТO
Pотв = (TR–ТO)/RT
Rт – тепловое сопротивление,
которое тем меньше,
чем больше поверхность резистора
и теплопроводность материала резистора.

24.

Допустимая подаваемая мощность
определяется номинальной и рассеиваемой
мощностью
P
Pотв
Pдоп
Pном
Pном
TО
TR
TR
TО

25.

Предельное рабочее напряжение
Определяет величину допустимого напряжения,
которое может быть приложено к резистору
напряжения
Для резисторов
с большим
сопротивлением и/или
большими габаритами
Для резисторов
с малым
сопротивлением

26.

Температурный коэффициент сопротивления
(ТКС или αR)
R
R
R=const, αR = 0
T
R=var,
αR 0
T

27.

Температурный коэффициент сопротивления
(ТКС или αR)
R 1 / R (dR / dT ) 10 (1/ R) ( R / T ) 10
6
6
Так как ТКС мал, в справочниках его указывают в
единицах миллионных долей относительного
изменения сопротивления на градус (10-6 / °С).
В настоящее время во многих справочниках
вместо 10-6 принято обозначение ppm (Parts Per
Million – “частей на миллион”). Тогда ТКС
записывают в ppm/°С.

28.

Температурный коэффициент сопротивления
(ТКС или αR)
Постоянные резисторы
R
Переменные резисторы
R
объемные
пленочные
T
позисторы
T

29.

Шумы резистора
Электроны в резистивном элементе находятся в
состоянии хаотического движения,
в результате которого между любыми точками
возникает изменяющееся электрическое
напряжение и между выводами резистора
появляется ЭДС тепловых шумов.

30.

Тепловые шумы резистора
Тепловой шум характеризуется непрерывным,
широким, практически равномерным спектром.
К = 1,38·10-23 Дж/град - постоянная Больцмана,
Т - абсолютная температура по шкале Кельвина,
R – сопротивление, Ом,
f - полоса частот, в которой измеряются шумы.

31.

Токовый шум
Обусловлен дискретной структурой резистивного элемента.
При протекании тока возникают локальные перегревы, в
результате которых изменяются контакты между отдельными
частицами токопроводящего слоя и, следовательно,
изменяется величина сопротивления, что ведет к появлению
между выводами резистора ЭДС токовых шумов Еi
Ei=Ki U
Коэффициент Кi зависит от конструкции резистора, свойств
резистивного слоя и полосы частот.
Кi 0,2 40 мкВ/В.
Чем однороднее структура,
тем меньше токовый шум.

32.

Прочие нормируемые параметры резистора
Кн - коэффициент напряжения, характеризующий
влияние величины приложенного напряжения на
сопротивление
R100- сопротивление резистора при напряжении UПРЕД,
R10 -сопротивление резистора при напряжении 0,1 UПРЕД
Срок сохраняемости, характеризующий изменение
сопротивления, которое вызывается структурными
изменениями резистивного элемента за счет процессов
окисления, кристаллизации и т.д.

33.

Проволочные резисторы
Изоляционный каркас,
на который намотана проволока с высоким удельным
электрическим сопротивлением

34.

Проволочные резисторы
манганин(85% Cu, 11,5—13,5 % Mn и 2,5—3,5 % Ni)
нихром (55—78 % Ni, 15—23 % Cr, добавки Mn, Si, Fe, Al)
константан (59% Cu, 39—41% Ni и 1—2% Mn)

35.

Проволочные резисторы
Проволочные резисторы имеют
большую индуктивность и собственную емкость.
Для уменьшения индуктивности применяют
бифилярную намотку,
при которой обмотку резистора выполняют сдвоенным
проводом, благодаря чему поля расположенных рядом
витков направлены навстречу друг другу и вычитаются.

36.

Проволочные резисторы
Снаружи резистор покрывают термостойкой силикатной
эмалью, спрессовывают пластмассой либо герметизируют
металлическим корпусом, закрываемым с торцов
керамическими шайбами
Параметры проволочных резисторов:
Сопротивление: 3 Ом – 51 кОм,
Номинальная мощность – до 150 Вт

37.

Композиционные резисторы

38.

Композиционные резисторы
Композиционный резистор состоит из токопроводящей
композиции круглого или прямоугольного сечения 1 с
запрессованными проволочными выводами 2, снаружи
резистор покрыт стеклоэмалевой или
стеклокерамической оболочкой 3

39.

Композиционные резисторы
Токопроводящий материал
с удельным сопротивлением ρ
получают путем смешивания
проводящей компоненты (графита или сажи)
со связывающими компонентами, наполнителем,
пластификатором и отвердителем

40.

Композиционные резисторы
Просты в изготовлении, имеют высокую надежность и
небольшую стоимость, но обладают низкой
стабильностью и зависимостью сопротивления от
приложенного напряжения

41.

Композиционные резисторы
Параметры композитных резисторов:
Сопротивление: 10 Ом – 10 МОм,
Номинальная мощность – до 10 Вт
На соображалку:
ТКС материала резистора составляет +1000 ppm/°C.
Номинальный диапазон рабочих температур материала
резистора составляет –55...+125°C.
К какому классу точности (±...%) может быть отнесен
данный резистор?

42.

Пленочные выводные резисторы
(металлопленочные резисторы)

43.

Пленочные выводные резисторы
(металлопленочные резисторы)
Металлопленочные резисторы представляют собой
изоляционные основания из керамики, стекла,
слоистых пластиков, ситаллов, на которые нанесены
пленки сплавов или металлов толщиной 0,1 мкм.

44.

Пленочные выводные резисторы
(металлопленочные резисторы)
Металлическую пленку наносят на основание
резистора осаждением металла при высокой
температуре в специальной камере, химическим
восстановлением из растворов солей, травлением или
оксидированием

45.

Пленочные выводные резисторы
(металлопленочные резисторы)
Основные материалы для изготовления пленочных
резисторов — титан и тантал.
Важнейшее их преимущество в том, что в процессе
производства можно получить пленку различной
проводимости.

46.

Пленочные выводные резисторы
(металлопленочные резисторы)
Параметры пленочных выводных резисторов:
Сопротивление: 0,1 МОм – 5 МОм,
Номинальная мощность – до 1 Вт
На соображалку:
К резистору R сопротивлением 10 кОм прикладываются
импульсы напряжения длительностью 250 мкс и
амплитудой 200 В. Форма импульсов – прямоугольная,
частота следования – 1 кГц. Какая мощность выделяется в
резисторе?

47.

Резисторы с углеродной пленкой
Конструкция подобна металлопленочному резистору,
но токопроводящий слой представляет собой пленку
пиролитического углерода.

48.

Резисторы с углеродной пленкой
На диэлектрическое цилиндрическое основание 1
нанесена резистивная пленка 2. На торцы цилиндра
надеты контактные колпачки 3 из проводящего материала
с припаянными к ним выводами 4. Для защиты
резистивной пленки от воздействия внешних факторов
резистор покрывают защитной пленкой 5.

49.

Резисторы с углеродной пленкой
Для увеличения сопротивления резистивную пленку
наносят на поверхность цилиндра в виде спирали.
Параметры резисторов с углеродной пленкой:
Сопротивление: 10 кОм – 5 МОм,
Номинальная мощность – до 1 Вт

50.

Переменные резисторы
Переменный резистор – это делитель напряжения с
плавным регулированием сопротивления, в виде
проводника с большим омическим сопротивлением,
снабженного скользящим контактом, при помощи
которого на вход электрической цепи может быть подана
часть данного напряжения.

51.

Переменные резисторы
Резистор состоит из подвижной и неподвижной частей.
Неподвижная часть представляет собой пластмассовый
корпус, в котором смонтирован токопроводящий элемент,
имеющий подковообразную форму. Подвижная часть
представляет собой вращающуюся ось на которой
смонтирован контакт, соединенный с внешним выводом.

52.

Переменные резисторы
Очень часто вместо термина "переменный резистор"
используют термин"потенциометр". Ряд производителей
в кодировке своих изделий потенциометров используют
термин "переменный резистор" и первые символы кода
представляют как "RV" от слов «Resisror variable», но в
спецификации используют термин «потенциометр»

53.

Переменные резисторы
Функциональная зависимость (кривая регулирования).
Кривая, которая показывает зависимость величины
сопротивления между подвижным контактом и одним из
неподвижных контактов проводящего элемента от угла
поворота. По функциональной зависимости переменные
резисторы разделяются на линейные и нелинейные

54.

Переменные резисторы
Разрешающая способность.
Шумы вращения.
Показывает, какое
При вращении подвижной
наименьшее изменение
системы резистора
угла поворота подвижной возникают шумы вращения.
системы резистора может
Их уровень и достигает
быть различимо.
30 –40 дБ

55.

Терморезисторы
Теpморезисторами называются полупpоводниковые
pезистоpы, у котоpых сопpотивление сильно зависит от
темпеpатуpы

56.

В противоположность постоянным резисторам
ТКС терморезисторов «сильно не равен» нулю
Постоянные резисторы
R
Переменные резисторы
R
объемные
пленочные
T
позисторы
T

57.

Термисторы
Термисторы характеризуются сильно падающей монотонной
зависимостью сопротивления от температуры
Основа - керамические полупроводники, изготовленные из
гранулированных оксидов и нитридов металлов путем
формирования многофазной структуры с последующим
спеканием (на воздухе при 1100-1300 °С. Распространенной
формулой является (Ni0.2Mn0.8)3O4.

58.

Термисторы
RT – сопротивление термистора при текущей температуре T ;
R0 - номинальное сопротивление термистора, указываемое в
справочнике для температуры T0, равной +25°C или 298K;
B – постоянная, зависящая от материала резистора
(значение B обычно лежит в пределах от 1000 до 6000K)

59.

Термисторы
Температурные зависимости для двух термисторов
с номинальным сопротивлением 100 Ом
и с разными постоянными В (В2>В1)

60.

Термисторы
ТКС
U
T
I
ВАХ термистора отличается от того, что вы сняли на
лабораторной – посмотрите на оси!

61.

Параметры термисторов
-номинальное сопротивление Rи при T=25oC,
- температурный коэффициент сопротивления TKC,
- максимально допустимая мощность рассеивания Pmax,
- постоянная времени t , то есть пpомежуток вpемени, в
течение котоpого темпеpатуpа теpмоpезистоpа,
пеpенесенного из спокойного воздуха пpи нуле гpадусов
Цельсия в спокойный воздух пpи темпеpатуpе 100 гpадусов,
достигает темпеpатуpы плюс 63 гpадуса.

62.

Позисторы
Позистором называется полупроводниковое
сопротивление с положительным ТКС.
Позисторы изготавливаются на основе
поликристаллической керамики из титаната бария (BaTiO3),
легированной различными примесями

63.

Позисторы
Титанат бария – сегнетоэлектрик, обладает собственным
дипольным моментом. При определенной температуре
(точка Кюри) происходит фазовый переход из
сегнетоэлектрика в параэлектрик

64.

Позисторы
Сегнетоэлектрик
Параэлектрик

65.

Позисторы
Rmin
минимальное сопротивление
Тmin
температура, при которой ТКС
из отрицательного становится
положительным;
Rref
опорное сопротивление (Rref =
2Rmin). Считается, что с Rref
начинается быстрый рост
зависимости R = f(T);
Тmax
максимально допустимая
температура термистора;
Rmax
сопротивление при Тmax

66.

Позисторы
В области резкого увеличения
сопротивления T позистора
приблизительно постоянен.
Если на участке от Rref до Rmax
известны два значения
сопротивления,
например R1 и R2, которые
соответствуют двум
температурам Т1 и Т2,
то для T будет справедливо:

67.

Варисторы
Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых
начинает резко падать, если приложенное напряжение
увеличивается сверх определенного значения.

68.

Варисторы
Основные материалы – карбид кремния и оксид цинка. Их
вместе со связующим (глина, лак, смола) запрессовывают в
форму и спекают при температуре около 1700° С. Затем
поверхность металлизируют и припаивают к ней выводы.

69.

Варисторы
Нелинейность ВАХ
обусловлена
локальным нагревом
соприкасающихся граней
кристаллов карбида
кремния .
При локальном
повышении температуры
на границах кристаллов
сопротивление
последних существенно
снижается,
что приводит к
уменьшению общего
сопротивления
варисторов.

70.

Параметры варисторов
Классификационное напряжение Uкл
(Uкл соответствует току через варистор, равному 1 мА)
Максимально-допустимая выделяемая энергия W
Средняя рассеиваемая мощность Рср

71.

Варистор как защита от перенапряжения
Варисторы всегда работают при напряжениях выше Uкл, так
как основное применение варисторов – защита от
кратковременных перенапряжений своим шунтирующим
воздействием.

72.

Тензорезисторы
Резистор, сопротивление которого изменяется
в зависимости от его деформации

73.

Тензорезисторы
Тензорезистор является основной составной частью тензодатчиков,
применяющихся для косвенного измерения силы, давления, веса,
механических напряжений, крутящих моментов и пр.

74.

Магниторезисторы
Без магнитного поля носители заряда движутся прямолинейно
между двумя столкновениями.
Во внешнем магнитном поле траектория будет представлять собой
участок циклоиды, что равносильно уменьшению дрейфовой
скорости, или подвижности, а тем самым и проводимости, то есть
сопротивление должно возрастать

75.

Магниторезисторы
Основные параметры
начальное сопротивление R0 при В=0.
магниторезистивное отношение RВ/R0
температурный коэффициент сопротивления

76.

Эквивалентная схема реального резистора
RR - сопротивление резистивного элемента,
Rиз - сопротивление изоляции,Rk - сопротивление контактов,
LR- эквивалентная индуктивность
резиcтивного слоя и выводов резистора,
СR - эквивалентная емкость резистора, CB1 и CB2 - емкости выводов

77.

Эквивалентная схема реального резистора
Сопротивление RК имеет существенное значение
только для низкоомных резисторов.
Сопротивление Rиз практически влияет на общее сопротивление
только высокоомных резисторов.
Реактивные элементы определяют частотные свойства резистора.
Из-за их наличия сопротивление резистора на высоких частотах
становится комплексным.

78.

Конденсаторы
Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») пассивный электронный компонент, состоящий из двух
электродов (называемых обкладками), разделённых
диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с
размерами обкладок.

79.

Простейший конденсатор – две пластины
e - относительная диэлектрическая проницаемость,
S - площадь обкладок конденсатора (см2),
d - расстояние между обкладками (см).

80.

Бочка
Вода
Количество электричества
Уровень воды
Напряжение
Объем бочки
Емкость

81.

Бочка
Зарядка
конденсатора
Разрядка
конденсатора

82.

Параллельно и последовательно
Если у всех параллельно соединённых конденсаторов
расстояние между обкладками и свойства диэлектрика
одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один
большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей
площади

83.

Параллельно и последовательно
При последовательном соединении заряды всех
конденсаторов одинаков.
Общая ёмкость батареи последовательно соединённых
конденсаторов всегда меньше минимальной ёмкости
конденсатора, входящего в батарею

84.

По назначению конденсаторы делятся на конденсаторы
общего назначения и специального назначения.
Конденсаторы общего назначения делятся на низкочастотные
и высокочастотные. К конденсаторам специального
назначения относятся высоковольтные, помехоподавляющие,
импульсные, дозиметрические, конденсаторы с электрически
управляемой емкостью (варикапы, вариконды) и др.

85.

По характеру изменения емкости
A – неполярный постоянный
Б – полярный постоянный
В – переменный
Г – подстроечный

86.

По материалу диэлектрика
с твердым, газообразным и жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твердым диэлектриком делятся на
керамические, стеклянные, стеклокерамические,
стеклоэмалевые, слюдяные, бумажные, электролитические,
полистирольные, фторопластовые и др.
По способу крепления
конденсаторы для навесного и печатного монтажа,
для микромодулей и микросхем.

87.

Применение
Фильтры
Колебательные контуры
Элементы памяти
Устройства хранения
электрической энергии
Измеритель влажности
Измеритель уровня жидкости
Дозиметр

88.

Конденсатор в цепи постоянного тока
Скорость разрядки и зарядки конденсатора определяется его
емкостью и балластным сопротивлением – то есть величиной
бочки и толщиной трубы, через которую подается вода.

89.

Конденсатор в цепи постоянного тока
U(t) = U∞ – (U∞ – Uо)∙exp(– t/τ),
U∞ – напряжение на конденсаторе после окончания
переходного процесса, т.е. для времени t = ∞ ;
U0 – напряжение на конденсаторе в момент начала
переходного процесса, т.е. для t = 0;
τ = RC – постоянная времени цепи зарядки/разрядки
Зарядка
U(t) = Uп [1 – exp (– t/τ)]
Разрядка
U(t) = U0 exp (– t/τ)

90.

Конденсатор в цепи переменного тока
Какой ток проходит через конденсатор?

91.

Конденсатор в цепи переменного тока
Никакой :Р

92.

Конденсатор в цепи переменного тока
Под действием переменного напряжения генератора дважды за период
происходит заряд конденсатора (первая и третья четверти периода) и дважды его
разряд (вторая и четвертая четверти периода)

93.

Конденсатор в цепи переменного тока
Мгновенная мощность – P=UI

94.

Эквивалентная схема конденсатора
— собственная ёмкость конденсатора
— сопротивление изоляции конденсатора
— эквивалентное последовательное сопротивление
— эквивалентная последовательная индуктивность

95.

Характеристики конденсаторов
Номинальная емкость Сном
Допустимое отклонение от номинала ±ΔС
Электрическая прочность (2-5 с)
Стабильность емкости
(независимость от внешних факторов)

96.

Виды конденсаторов

97.

Конденсаторы с бумажной изоляцией
В качестве диэлектрика применяется конденсаторная бумага
толщиной от 6 до 10 мкм с невысокой диэлектрической
проницаемостью (Е = 2-3).

98.

Конденсаторы с бумажной изоляцией
Бумажные конденсаторы изготавливают из двух длинных
свернутых в рулон лент фольги, изолированных
конденсаторной бумагой.

99.

Конденсаторы с бумажной изоляцией
Поскольку бумага толщиной несколько микрон может
содержать частицы металла
(10-1000 частиц на квадратный метр) используют два слоя.
Но, чем тоньше бумага – тем больше диэлектрическая
прочность. В итоге используют толщину 15-25 мкм,
что позволяет работать на напряжениях 150-3000 В.

100.

Повышение частотных свойств
Было
Стало

101.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Бумажные конденсаторы имеют большой объем,
использование полимерных пленок позволяет в разы снизить
толщину диэлектрика.

102.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Полистирольные конденсаторы
Е = 2,5, ТКЕ = -120 рpm/0C
Максимальная рабочая температура +85 °C

103.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Поликарбонатные плёночные конденсаторы
Е = 2,5, ТКЕ = +80 рpm/0C
Максимальная рабочая температура +125 °C

104.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Полипропиленовые конденсаторы
Е = 2,2, ТКЕ = -50 рpm/0C
Максимальная рабочая температура +100 °C

105.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Полисульфоновые плёночные конденсаторы
Е = 2,2, ТКЕ = +70 рpm/0C
Максимальная рабочая температура +100 °C

106.

Конденсаторы с полимерной изоляцией
Тефлоновые конденсаторы
Е = 2,6, ТКЕ = -60 рpm/0C
Максимальная рабочая температура +200 °C

107.

Слюдяные конденсаторы
В качестве диэлектрика используется слюда, на которую
напыляются слои металла

108.

Слюдяные конденсаторы
Слюды — группа минералов-алюмосиликатов, обладающих
слоистой структурой и имеющих общую формулу
R1(R2)3[AlSi3O10](OH, F)2

109.

Слюдяные конденсаторы
Количество пластин в пакете достигает 100.
Емкость такого конденсатора зависит от числа пластин

110.

Слюдяные конденсаторы
Не стареют
Самая высокая электрическая прочность
Самые трудоемкие

111.

Стеклянные конденсаторы
Аналог слюдяных – но дешевле и чуть хуже по параметрам
Стеклокерамика имеет более высокую диэлектрическую
проницаемость, чем стекло. Стеклоэмаль обладает более
высокой электрической прочностью.

112.

Керамические конденсаторы
Основой конструкции керамического конденсатора является
заготовка из керамики, на две стороны которой нанесены
металлические обкладки. Конструкция может быть
секционированной, трубчатой или дисковой.

113.

Керамические конденсаторы
Керамика в конденсаторах применяется на основе титанатов
циркония (ZrTiO3), кальция (CaTiO3),
никеля (NiTiO3) и бария (BaTiO3),
в особых случаях применяют - на базе Al2O3, SiO2, MgO

114.

Трубчатый керамический конденсатор
На керамическую трубку 1 с толщиной стенок около 0,25 мм,
методом вжигания нанесены серебряные обкладки 2 и 3.
Для присоединения выводов 4 внутреннюю обкладку выводят
на поверхность трубки и создают изолирующий поясок 5,

115.

Дисковый керамический конденсатор
На керамический диск 1 с двух сторон вжигаются серебряные
обкладки 2 и 3, к которым присоединяются гибкие выводы 4.

116.

Секционированный керамический конденсатор
Такие конденсаторы изготовляют путем литья горячей
керамики, в результате которого получают керамическую
заготовку 1 с толщиной стенок около 100 мкм и прорезями (2
между ними, толщина которых порядка 130-150 мкм.
Затем эта заготовка окунается в серебряную пасту, которая
заполняет пазы, после чего вжигают серебро в керамику.

117.

Высоковольтный конденсатор
Высоковольтный конденсатор — конденсатор, который
применяется в цепях, где напряжение питания превышает
1000 Вольт

118.

Высоковольтный конденсатор
Среди конструктивных особенностей следует отметить
особую форму диэлектрика, препятствующую возникновению
дуги между обкладками и лакокрасочное диэлектрическое
покрытие, предохраняющее обкладки от воздействия
окружающей среды.

119.

Конденсаторы переменной емкости

120.

Подстроечные
Переменные

121.

Переменные конденсаторы
На оси размещены
статорная и роторная
секции.
Статорная секция
изолирована от корпуса и
оси, а роторная секция
закреплена на оси.
Вращая ось можно изменять
емкость.
Плавность вращения оси
обеспечивается шариковым
подшипником.
На корпусе конденсатора
около каждой роторной
секции установлены
токосъемники

122.

Переменные конденсаторы
Переменные конденсаторы обычно применяются в
колебательных контурах для изменения их резонансной частоты
- во входных цепях радиоприёмников, в усилительных каскадах
и генераторах высокой частоты, антенных устройствах.
Ёмкость переменных конденсаторов обычно изменяется в
пределах от единиц до нескольких десятков или сотен пикофарад

123.

Подстроечные
Емкость подстроечных конденсаторов указывают в виде
дробного числа, где числитель - наименьшая, а
знаменатель - наибольшая емкость данного конденсатора.
6/30 - от 6 пФ до 30 пФ.
В процессе эксплуатации емкость таких конденсаторов
должна сохраняться постоянной и не изменяться под
воздействием вибрации и ударов.

124.

Вариконды
Конденсаторы, емкость которых зависит от
напряженности электрического поля

125.

Вариконды
Изоляция между обкладками - сегнетоэлектрик.
С ростом напряжения диэлектрическая проницаемость
(ёмкость) растёт до определённого значения, а затем
снижается.

126.

Вариконды
Номинальные значения емкостей (при напряжении 5 В и
частоте 50 Гц) от 10 до 100000 пФ.

127.

Варикапы
Полупроводниковый диод,
работа которого основана на зависимости барьерной
ёмкости p-n перехода от обратного напряжения

128.

Варикапы
Вольт-фарадная характеристика варикапа.
Чем больше приложенное к варикапу обратное
напряжение, тем меньше ёмкость варикапа.

129.

Варикапы
Благодаря малым размерам, высокой добротности,
стабильности и значительному изменению емкости
варикапы нашли широкое применение в РЭА для
настройки контуров и фильтров.

130.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
В качестве диэлектрика используют электролиты,
что позволяет добиться большой ёмкости
и малых габаритов

131.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
Заряд накапливается
между алюминиевой
обкладкой (анодом),
и электролитом
(катодом)
Диэлектриком служит
оксид алюминия
(Al2O3), покрывающий
поверхность анода.
Малая толщина
диэлектрического слоя,
(1 мкм) позволяет
повышать емкость.

132.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
Диэлектрик – не бумага, а оксид алюминия!

133.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
Оксидный слой
формируют
электролитическим
окислением, а его
толщина
пропорциональна
формирующему
напряжению с
коэффициентом
1,2 нм/В.

134.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
При увеличении напряжения, сопротивление оксидного слоя
уменьшается, что ведет к росту тока, а при превышении
формирующего напряжения идет процесс выделения большого
количества тепла и газа, что приводит к выходу из строя

135.

Электролитический конденсатор с
алюминиевыми электродами
Рабочий диапазон температур −40 +105 °C
Номинальные напряжения от 30 до 1000 В и более
Широкий диапазон номинальных емкостей (0,1...33000 мкФ)

136.

Оксидно-полупроводниковые конденсаторы
(MnO2)
В оксидно-металлических функции катода выполняет
металлическая пленка оксидного слоя.
А в оксидно-полупроводниковых конденсаторах в качестве катода
используется диоксид марганца.

137.

Оксидно-полупроводниковые конденсаторы
(MnO2)
Изготавливается из двух лент фольги (оксидированной и
неоксидированной), между которыми размещается прокладка из
бумаги или ткани, пропитанной электролитом. Фольга
сворачивается в рулон и помещается в кожух. Выводы делаются от
оксидированной фольги (анод) и не оксидированной (катод).

138.

Танталовые конденсаторы
Характеризуются наиболее высокими удельным зарядом
и удельной емкостью

139.

Танталовые конденсаторы
Состоят из пористой танталовой анодной таблетки, в которую
одним концом впрессован танталовый проволочный анодный
вывод, приваренный другим концом к крышке

140.

Танталовые конденсаторы
Максимальная емкость - до одного фарада
Высокие параметры – высокая стоимость

141.

Ионисторы
Конденсатор с органическим или неорганическим
электролитом, «обкладками» в котором служит двойной
электрический слой на границе раздела электрода и
электролита – смесь конденсатора и аккумулятора

142.

Разница в принципе работы конденсаторов

143.

Ионисторы
Под действием приложенного поля ионы электролита
движутся к обкладкам и собираются вокруг них, образуя
двойной электрический слой. Сосредоточившись на границе
раздела сред электрода и электролита катионы и анионы
уравновешивают заряд электродов

144.

Ионисторы
В связи с тем, что толщина двойного электрического слоя мала,
запасённая ионистором энергия может быть очень большой.
Кроме того, велика площадь поверхности электродов - порошок
Типичная ёмкость - несколько фарад, напряжение - 2-10 вольт

145.

Ионисторы
Преимущества
• большой срок службы;
• быстрый заряд;
• неограниченное число циклов заряд/разряд;
Недостатки
•не обеспечивают достаточного накопления энергии;
• маленькая энергетическая плотность;
• высокий саморазряд.
Применение
• телевизоры, СВЧ-печи: резервное питание таймера;
•видеокамеры, платы памяти

146.

Сравнение параметров конденсаторов

147.

Индуктивность
Индуктивность — коэффициент пропорциональности
между электрическим током, текущим в контуре,
и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность,
краем которой является этот контур

148.

Индуктивность
Катушка индуктивности —катушка из свёрнутого изолированного
проводника, обладающая значительной индуктивностью при
относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении.

149.

Индуктивность
катушка индуктивности
радиочастотный дроссель
катушка индуктивности с отводами
катушка индуктивности с сердечником
катушка индуктивности с перестраиваемым сердечником
две катушки на одном каркасе с перестраиваемым сердечником,
экранированные – трансформатор

150.

Катушки индуктивности
В отличии от резисторов и конденсаторов не являются
стандартизованными изделиями, а изготавливаются для конкретных
задач преобразования электрических сигналов, токов и напряжений

151.

Параметры катушек индуктивности
Контурные катушки совместно с конденсаторами составляют
колебательный контур. Конструкция определяется рабочей
частотой, а так же колебательной мощностью в контуре.
Катушки связи применяют для индуктивной связи между
отдельными цепями и каскадами. К катушкам связи не предъявляют
жестких требований по добротности и точности.
Дроссели радиочастоты применяют в цепях фильтрации питания
усилителей радиочастоты. Имеют большое сопротивление для токов
радиочастоты и малое – для постоянного тока.
Полосовые фильтры в виде радиочастотных трансформаторов
являются разновидностью радиочастотных катушек-дросселей

152.

Параметры катушек индуктивности
Номинальная индуктивность катушки
Чем больше размеры катушки и чем больше она
содержит витков, тем больше ее индуктивность.
Индуктивность измеряется в Генри (Гн) – от 10-6 до 100
Добротность катушки
Характеризуется бесполезным рассеиванием энергии из-за потерь в
обмотке, каркасе, сердечнике и экране.
Добротность катушки повышается при введении в нее сердечника
из магнитного материала.
Радиочастотные катушки имеют добротность от 40 до 200.

153.

Параметры катушек индуктивности
Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)
Изменение температуры вызывает изменение геометрических
размеров катушки, вследствие чего изменяется ее индуктивность. С
ростом температуры индуктивность увеличивается.
В колебательных контурах для улучшения стабильности ТКИ к
катушке подключают термокомпенсирующий конденсатор с
отрицательным ТКЕ.
Собственная емкость катушки
Складывается из емкости между витками и слоями, а также из
емкости отдельных витков по отношению к экрану.
Однослойные шаговые катушки имеют емкость 0,5 – 1,5 пФ,
многослойные рядовые – 20 – 30 пФ.

154.

Индуктивность
Функционирование катушек индуктивности основано на
взаимодействии тока и магнитного потока.
При изменении магнитного потока Ф в проводнике, находящемся в
магнитном поле, возникает ЭДС, определяемая скоростью
изменения магнитного потока:
Поэтому при подключении к индуктивности источника постоянного
напряжения ток в ней устанавливается не сразу, так как в момент
включения изменяется магнитный поток и в проводе индуцируется
ЭДС, препятствующая нарастанию тока.

155.

Индуктивность
Если к индуктивности подключен источник переменного
напряжения, то ток и магнитный поток будут изменяться
непрерывно и наводимая ЭДС будет препятствовать протеканию
тока, что эквивалентно увеличению сопротивления
Чем выше частота изменения напряжения, тем больше величина
ЭДС, следовательно, тем больше сопротивление, оказываемое
протекающему току. Это сопротивление не связано с потерями
энергии, поэтому является реактивным.

156.

Индуктивность единичного круглого витка
μо − магнитная постоянная
μi - относительная магнитная проницаемость
материала проводника
R – радиус витка
r – сечение витка

157.

Индуктивность тороидальной катушки
μо − магнитная постоянная
μi - относительная магнитная проницаемость
материала проводника
R и r – наружний и внутренний радиус тороида
h – высота тороида

158.

Индуктивность соленоида
μо − магнитная постоянная
μ - относительная магнитная проницаемость
материала сердечника
S – сечение сердечника
l - длина сердечника
N – число витков

159.

Сопротивление потерь в катушке
Потери в проводах - провода обмотки обладают омическим
(активным) сопротивлением
Потери в диэлектрике - межвитковые утечки и прочие потери,
характерные для диэлектриков (как и у конденсаторов)
Потери в сердечнике – потери на перемагничивание
ферромагнетика
Потери на вихревые токи в экране - переменное магнитное поле
индуцирует ЭДС экране и в проводах соседних витков.
Возникающие при этом вихревые токи (токи Фуко) становятся
источником потерь из-за омического сопротивления проводников

160.

Индуктивность в цепи постоянного тока
Катушка не может запасти
энергию мгновенно.
Ее нужно зарядить
аналогично тому, как
заряжают конденсатор.

161.

Индуктивность в цепи переменного тока
Был конденсатор

162.

Индуктивность в цепи переменного тока
Стала индуктивность

163.

Индуктивность в цепи переменного тока
Поскольку при подаче переменного сигнала на индуктивность
ток отстает от напряжения,
то графики тока и напряжения смещены на четверть периода

164.

Катушка с сердечником

165.

Катушка с сердечником
Для увеличения индуктивности применяют магнитные
сердечники. Помещенный внутрь катушки сердечник
концентрирует магнитное поле и тем самым
увеличивает ее индуктивность. Перемещением
сердечника внутри каркаса можно изменять
индуктивность.

166.

Катушка с сердечником
Разновидности цилиндрических сердечников:
С - стержневой, Т – трубчатый, ПР - подстроечный
резьбовой

167.

Катушка с сердечником
Зависимость магнитного потока от тока катушки
При увеличении потока кривая тока идет выше, а при
уменьшении потока – ниже кривой, построенной при
тех же условиях по основной кривой намагничивания.

168.

Катушка с сердечником
Ток катушки из-за потерь на гистерезис имеет
активную составляющую, описывающую расход
энергии на перемагничивание сердечника

169.

Катушка с сердечником
Для размагничивания
сердечника от –Br до 0 и
намагничивания до Bmax
затрачивается энергия,
пропорциональная
площади 1-2-3-4-1.
Катушка потребляет
энергию от источника.
На пути 3-5 – катушка
размагничивается и отдает
энергию источнику.
За один цикл площадь
петли равна энергии

170.

Катушка с сердечником
При быстром
изменении тока в
сердечнике возникают
вихревые токи,
изменения индукции и
потока задерживаются.
При переменном токе в
петля гистерезиса шире
статической петли, то
есть сопротивление
катушки возрастает с
частотой.

171.

Трансформатор
На первичную обмотку подаётся напряжение от
внешнего источника. Протекающий ток создаёт
переменный магнитный поток в магнитопроводе.
Магнитный поток создаёт во всех обмотках ЭДС
индукции, сдвинутой на 90° по отношению к нему.

172.

Трансформатор
Основные части конструкции трансформатора :
- сердечник (магнитопровод)
- обмотки
- система охлаждения

173.

Магнитопровод (сердечник)
Комплект элементов (чаще всего пластин)
электротехнической стали или другого ферромагнитного
материала, собранных в определённой геометрической
форме, предназначенный для локализации в нём
основного магнитного поля трансформатора

174.

Магнитопровод (USSR edition)

175.

Магнитопровод (сердечник) стержневого типа

176.

Магнитопровод (сердечник) броневого типа

177.

Обмотки
Проводник обмотки в силовых трансформаторах обычно
имеет квадратную форму для наиболее эффективного
использования имеющегося пространства (для
увеличения коэффициента заполнения в окне сердечника)

178.

Бак
1- сердечник, 2 – обмотки НН, 3 – обмотки ВН,
4 – бак, 5 – термометр, 6 – переключатель, 7 – вывод НН,
8 – вывод ВН, 9 - компенсатор

179.

Режимы работы трансформатора
Режим холостого хода
Вторичные обмотки ни к чему не подключены, ЭДС
индукции в первичной обмотке практически полностью
компенсирует напряжение источника питания, поэтому
ток через первичную обмотку невелик и характеризует
величину потерь в сердечнике на вихревые токи и на
гистерезис.
Для трансформатора без сердечника потери на
перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода
определяется сопротивлением индуктивности первичной
обмотки, которое пропорционально частоте переменного
тока и величине индуктивности.

180.

Режимы работы трансформатора
Режим короткого замыкания
В режиме короткого замыкания на первичную обмотку
трансформатора подается переменное напряжение
небольшой величины, выводы вторичной обмотки
соединяют накоротко.
В таких условиях величина напряжения короткого
замыкания характеризует потери в обмотках
трансформатора, потери на омическом сопротивлении.
Мощность потерь можно вычислить умножив напряжение
короткого замыкания на ток короткого замыкания.
Используется для измерения параметров трансформатора

181.

Режимы работы трансформатора
Режим работы с нагрузкой
При подключении нагрузки к вторичной обмотке во
вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный
поток, направленный противоположно магнитному
потоку, создаваемому первичной обмоткой.
В первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и
ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока
в первичной обмотке до компенсации магнитного потока.
Преобразование напряжения определяется
коэффициентом трансформации

182.

Коэффициент трансформации

183.

Коэффициент трансформации

184.

Диод
Двухэлектродный электронный элемент, обладающий
различной проводимостью в зависимости от
направления электрического тока

185.

Диод
Полупроводниковый
Неполупроводниковый
Вакуумный
Газонаполненный

186.

Вакуумный диод

187.

Полупроводниковый диод
Структура полупроводникового диода с р-n-переходом:
1 - кристалл; 2 - выводы (токоподводы); 3 - электроды
(омические контакты); 4 - плоскость р-n-перехода.

188.

Полупроводниковый диод
p-n-переход - область пространства на стыке двух
полупроводников p- и n-типа, в которой происходит
переход от одного типа проводимости к другому

189.

Полупроводниковый диод
Прямое смещение - внешнее напряжение
противоположно направлению поля между областями
пространственного заряда, ток с напряжением
Обратное смещение - внешнее напряжение одного
направления с полем между областями пространственного
заряда, ток через p-n-переход не идёт.

190.

Вольт-амперная характеристика диода

191.

Диоды

192.

Основные параметры диодов
Постоянный обратный ток диода (Iобр)
значение постоянного тока, протекающего через диод в
обратном направлении при заданном обратном
напряжении
Постоянное обратное напряжение диода (Uобр)
значение постоянного напряжения, приложенного к
диоду в обратном направлении
Постоянный прямой ток диода (Iпр)
значение постоянного тока, протекающего через диод в
прямом направлении
Постоянное прямое напряжение диода (Uпр)
значение постоянного напряжения на диоде при
заданном постоянном прямом токе

193.

Основные параметры диодов
Допустимая рассеиваемая мощность (Рmах)
определяется тепловым сопротивлением диода (Rт),
допустимой температурой перехода (Тп mах) и
температурой окружающей среды (То)
Максимально допустимый прямой ток

194.

Основные параметры диодов
Обратное максимально допустимое напряжение
(Uобр. mах) для различных типов диодов может
принимать значения от нескольких единиц до десятков
тысяч вольт, ограничивается пробивным напряжением
Uобр.max < 0.8 Uпр
Дифференциальное сопротивление равно отношению
приращения напряжения на диоде к вызвавшему его
малому приращению тока через диод:

195.

Выпрямители
Устройство, предназначенное для преобразования
переменного входного электрического тока в
постоянный выходной электрический ток

196.

Однополупериодный выпрямитель
Диод пропускает ток только в одном направлении и,
таким образом, он и осуществляет выпрямление
переменного тока. При этом ток во вторичной обмотке
трансформатора протекает не более половины периода
фазного напряжения

197.

Однополупериодный выпрямитель
Временные диаграммы токов и напряжений в
однополупериодной схеме выпрямления

198.

Однополупериодный выпрямитель
Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения
k равен отношению амплитуды низшей гармоники к
значению постоянной составляющей Uо
k = π/2 = 1,57
Максимальное значение обратного напряжения равно
амплитуде вторичного напряжения
Uобр = Um

199.

Однополупериодный выпрямитель
- большая величина пульсаций
- сильная нагрузка на вентиль
- низкий коэффициент использования габаритной
мощности трансформатора
+ экономия на количестве вентилей.

200.

Двухполупериодный выпрямитель
Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой
содержит два диодаи использует трансформатор,
имеющий вывод средней точки вторичной обмотки.
Нагрузка подключается между общей точкой диодов и
средней точкой вторичной обмотки трансформатора

201.

Двухполупериодный выпрямитель
Временные диаграммы токов и напряжений в
двухполупериодной схеме выпрямления

202.

Двухполупериодный выпрямитель
Коэффициент пульсации
выпрямленного напряжения k равен
k = 2/3 = 0,66
Среднее значение выпрямленного напряжения в 2 раза
больше, чем в однополупериодной схеме:
Uо = 2U/ π

203.

Двухполупериодный выпрямитель
- сложный трансформатор
- выше стоимость
+ ниже коэффициент пульсации
+ в два раза больше мощность, отдаваемая в нагрузку

204.

Мостовая схема выпрямления
Схема состоит из четырех диодов, образующих
выпрямительный мост. Одна диагональ моста
подключается к вторичной обмотке трансформатора, а ко
второй диагонали, с которой снимается выпрямленное
напряжение, подключается нагрузка

205.

Мостовая схема выпрямления
Временные диаграммы токов и напряжений в
двухполупериодной схеме выпрямления

206.

Мостовая схема выпрямления
Коэффициент пульсации
выпрямленного напряжения k равен
k = 2/3 = 0,66
Среднее значение выпрямленного напряжения в 2 раза
больше, чем в однополупериодной схеме:
Uо = 2U/ π

207.

Мостовая схема выпрямления
- удвоенное количество диодов
- ниже КПД
+ более простой, а значит, более дешевый трансформатор
+ обратное напряжение в 2 раза ниже, чем в схеме
двухполупериодного выпрямления со средней точкой

208.

Сглаживающие фильтры
Во время действия полуволны напряжения происходит
заряд реактивных элементов (конденсатора, дросселя)
от источника – выпрямителя, и их разряд на нагрузку
во время отсутствия, либо малого по амплитуде
напряжения.

209.

Сглаживающие фильтры
Для оценки эффективности действия фильтра
вводится коэффициент сглаживания
kп = U1/U0
Коэффициент пульсации
выпрямителя без фильтра
kп ‘= U1 ‘/U0’
Kоэффициент пульсации
на выходе фильтра
U 0/ U1
kсгл
/ kф
U 0 U1

210.

Индуктивный фильтр
Lф
u1= U1sinωt
~
RН
U0
U 1/
=
Индуктивный фильтр показан
для однополупериодного выпрямителя,
емкостной будет приведен
для мостовой схемы выпрямления

211.

Индуктивный фильтр
Амплитуда первой гармоники на нагрузочном резисторе
U1/
U1
R ( L Ô )
2
H
2
RH
Коэффициент сглаживания
U1
k сгл k ф /
U1
RH2 ( Lф ) 2
RH
Индуктивность из заданного коэффициента
RH
Lф
k
2
сгл
1

212.

Емкостной фильтр
Жидкость поступает не
непрерывно, а с некоторыми
промежутками (например,
наливаем по ведру воды)
Вытекает она примерно
равномерно, то есть
периодический входящий
сигнал мы практически
сгладили до постоянного
выходного.

213.

Емкостной фильтр
Т
VD1
VD4
u1
u2
VD3
VD2
C
Rн
Источник постоянного напряжения U0 (постоянная
составляющая выпрямленного напряжения),
u1 = U1sin(ωt) - амплитуда низшей гармоники пульсаций
выпрямленного напряжения

214.

Емкостной фильтр
u2
0
π
π
3
π
4
π
ω
t
UC
U
U0
0
i
0
2
δUC
Umin
Umax
ωt
2Θ
2Θ
ωt
Временные диаграммы емкостного фильтра

215.

Емкостной фильтр
Емкость конденсатора фильтра С выбирается такой, что
Xc = 1/ωC << RH
Ток разрядки конденсатора равен среднему
выпрямленному току
I0 ≈ Iср = U0 / RH, т.е. U0 = I0RH

216.

Емкостной фильтр
Коэффициент пульсаций
Um
1
k
U 0 4 СfR H
/
п
Коэффициент сглаживания
kп
k сгл / 0,66 4 СfRН 2,64 СfRН
kп
Емкость из заданного коэффициента пульсации
1
С
4 fRH k П

217.

Индуктивно-емкостной фильтр
Lф
u1
~
С
U0
RН
u1*
=
Он же Г-образный фильтр.
Индуктивность подключена к сопротивлению
последовательно, емкость – параллельно

218.

Индуктивно-емкостной фильтр
Активное сопротивление индуктивности и емкости
1
Z 2
j C
RH
1
RH
1 j CRH
Переменное напряжение u*,
создаваемое входным напряжением u1
и снимаемое с параллельного включения RH и С
Z2
u* u1
Z1 Z 2

219.

Индуктивно-емкостной фильтр
Коэффициент сглаживания фильтра
u1
Z1 Z 2
Z1
k сгл k ф
1
Z2
Z2
u
Если ωСRH >> 1, то
коэффициент сглаживания примет упрощенный вид
kсгл = |1 – ω2LC| = ω2LC – 1
1
C
R H
k сгл 1
LC
2

220.

П-образный фильтр
L
U0 + u1
С1
С2
RН
U0 + u*
Фильтр можно представить как двухзвенный, состоящий
из емкостного фильтра с конденсатором С1 и
индуктивно-емкостного LC2

221.

П-образный фильтр
Коэффициент сглаживания фильтра
kсгл = kсгл1 ∙ kсгл2,
то есть
kсгл1 = 2,64CfRH,
kсгл2 = ω2LC – 1 = 39,4f 2CL – 1
kсгл = 2,64CfRH ∙ (39,4f 2CL – 1)

222.

Схема удвоения напряжения
c
VD2
I0
b
+
С1 –
С2
VD1
U2=U2m sinωt
–
+
(+)
(–)
U1=U1m sinωt
+ iC2
–
a
RH

223.

Схема удвоения напряжения
c
VD2
I0
b
+
С1
–
С2
VD1
U2=U2m sinωt
–
+
(+)
(–)
+ iC2
–
RH
a
Часть схемы, состоящая из вторичной обмотки
трансформатора, вентиля VD1 и конденсатора С1,
представляет собой однополупериодный выпрямитель с
емкостной нагрузкой.
Конденсатор заряжается до
U1=U1m sinωt
значения напряжения вторичной обмотки U2m

224.

Схема удвоения напряжения
c
VD2
I0
b
+
С1 –
С2
VD1
U2=U2m sinωt
–
+
(+)
(–)
+ iC2
–
RH
a
Если к точкам a и b подключить следующий участок
схемы, то конденсатор С2 может зарядиться до
максимального напряжения 2∙U2m. Таким образом, между
a и с будет напряжение,
равное удвоенной амплитуде
U1=U1m sinωt
вторичного напряжения трансформатора.

225.

Схема удвоения напряжения
u
Т = 1/f
U2m
U2
t
0
u
∆U
δU
UC2
2U2m
U0
U2m
0
i
0
i
0
Umin
UC1
t4
t1
t2
iC2
Umax
t3
t4
t1
t
I0
t
iC1
t

226.

Схема умножения напряжения
VD1
VD1'
С1'
С1
VD2
RH
VDn
Сn'
VDn'
U2=U2m sinωt
U1=U1m sinωt
Сn
IRн

227.

Светодиод
Полупроводниковый прибор с электронно-дырочным
переходом, создающий излучение при пропускании
через него электрического тока в прямом направлении

228.

Принцип работы светодиода

229.

Условия работы светодиода
1. Чтобы p-n-переход стал излучать свет,
ширина запрещенной зоны в активной области
светодиода должна быть близка к энергии
квантов света видимого диапазона.
2. Полупроводник должен содержать мало
дефектов, из-за которых рекомбинация
происходит без излучения.

230.

Вольт-амперная характеристика светодиода

231.

Ограничение тока через светодиод
Имеется светодиод
с рабочим напряжением
3 вольта
и рабочим током 20 мА.
Необходимо
подключить его
к источнику
с напряжением 5 вольт.

232.

Конструкция светодиодов

233.

Конструкция светодиодов

234.

Параметры светодиодов
Яркость отношение
силы света к
площади
светящейся
поверхности
(измеряется в
канделах на
квадратный
метр).

235.

Параметры светодиодов
Спектральная
характеристика
светодиода
выражает
зависимость
интенсивности
излучения от
длины волны

236.

Цвет светодиодов

237.

RGB-светодиоды

238.

RGB-светодиоды
Ured = 2.0 Вольт
Ugreen = 3.5 Вольт
Ublue = 3.5 Вольт

239.

Параметры светодиодов
Угол
рассеивания
излучения
светодиода

240.

Параметры светодиодов
Тип корпуса

241.

Достоинства светодиодов
1. Высокая механическая прочность
2. Безынерционность
3. Миниатюрность
4. Долговечность
5. Высокий КПД
6. Низкое энергопотребление
7. Большое количество различных цветов
8. Направленность излучения
9. Регулируемая интенсивность

242.

Недостатки светодиодов
1.Относительно высокая стоимость.
Отношение деньги/люмен для обычной лампы
накаливания по сравнению со светодиодами
составляет примерно 100 раз
2. Малый световой поток от одного элемента
3. Деградация параметров светодиодов со
временем
4. Повышенные требования к источнику питания

243.

Фотодиод
Приёмник оптического излучения, который
преобразует попавший на него свет в электрический
заряд за счёт процессов в p-n-переходе

244.

Фотодиод
Устройство для сглаживания пульсаций после
выпрямления переменного тока

245.

Вольт-амперная характеристика фотодиода

246.

Световая характеристика
Зависимость фототока от мощности падающего потока

247.

Спектральная чувствительность
Подбором полупроводников и концентрацией
примесей можно обеспечить узкий диапазон
воспринимаемого света

248.

Оптопара
Состоит из излучателя света (обычно — светодиод) и
фотоприёмника (фотодиода или фоторезистора), связанных
оптическим каналом и объединённых в общем корпусе.
Электрический сигнал преобразуется в свет, передается и
преобразуется обратно в электрический сигнал

249.

Разъемы
(на самом деле – электрические соединители)
Электромеханическое устройство для осуществления
соединения электрических проводников. Обычно
состоит из вилки (штекера) и соответствующей ей
розетки (гнезда)

250.

Характеристики разъемов
- число контактов
- допустимое напряжение и ток
- электрическая прочность
- сопротивление межконтактной изоляции
- диапазон рабочих частот
- габариты
- допустимые условия эксплуатации
- гарантированное количество циклов коммутации

251.

Классификация разъемов
- силовые
- интерфейсные
- на ленточный кабель
- высокочастотные
- соединительные колодки
- для монтажа на кабель и на корпус
- для монтажа на печатную плату

252.

Силовые разъемы
типы: SMT, TH
количество контактов: от 2 до 40
ток: 5-150 А

253.

Интерфейсные разъемы
USB
ток до 1 А на контакт
частота до 480 МГц
D-SUB
ток до 3 А на контакт
количество контактов:
от 9 до 78

254.

Разъемы на ленточный кабель
тип: IDC
количество контактов: от 10 до 100
ток: 1-3 А

255.

Высокочастотные разъемы
типы: SPF, SPF+, XFP, QSFP
количество контактов: 20, 30
частоты: SPF: 2.5 ГГц, SPF+: 10 ГГц
XFP: 10 ГГц, QSFP: 40 ГГц

256.

Соединительные колодки
Предназначены для внутреннего монтажа элементов
электрооборудования, присоединения и ответвления
проводников в электрических цепях переменного тока
частоты 50 и 60Гц напряжением до 380В
и постоянного тока напряжением до 250В

257.

Для монтажа на кабель и на корпус
В составе разъемов, предназначенных для монтажа, на
кабель предусмотрен кожух.
Для монтажа разъема на корпус изделия необходим
соответствующий крепеж

258.

Для монтажа на печатную плату
прямые
угловые

259.

Кабели и провода

260.

Провод
Кабель

261.

Характеристики кабелей
- Материал (медь, алюминий, сплав алюминия с медью).
- Величина поперечного сечения жил (от 0,35 до 70 мм2 и далее).
- Допустимое напряжение, которое выдерживают жилы.
- Количество жил (одно-, многожильные (2-3) жильные;
контрольные кабели имеют 4-61 жил).
- Материал изоляции (применяется резина, бумага, пряжа,
пластмасса).
- Материал защитной оболочки (металл, пластик, резина).

262.

Типы кабелей
- силовые
- коаксиальные
- витая пара
- телефонные кабели
- нагревательный провод
- светодиодный кабель
- электролюминесцентный кабель.

263.

Силовые кабели
Кабель ВВГ.
рабочее напряжение 660-1000 В, частота 50 Гц
количество жил от 1 до 5
сечение от 1.5 до 240 мм2
температурный диапазон от -50 до +50 С

264.

Кабели коаксиальные
RG-6 состоит из центральной медной жилы сечением
в 1 мм², окружающей ее изоляции из вспененного
полиэтилена, экрана из алюминиевой фольги,
внешнего проводника из луженой медной
оплетки и оболочки из ПВХ

265.

Кабели «витая пара»
Кабель для соединения компьютера с интернетом.
Состоит из одной или нескольких пар
перевитых попарно проводов.
Каждый проводник заключен в изоляцию из ПВХ или
пропилена. Внешняя оболочка также из ПВХ.
Дополнительно оснащен влагонепроницаемой
оболочкой из полипропилена

266.

Телефонные кабели
для прокладки
нескольких (до 400)
абонентских линий
для разводки
в отдельно взятых
квартире или доме

267.

Нагревательный провод
Жила однопроволочная стальная.
Сечение жилы - 1,2, 1,4, 2 или 3 мм².
Изоляция из ПВХ или полиэтилена.
Номинальное напряжение - до 380 В, частота - 50 Гц.
Диапазон рабочих температур - от –50 до +80 °C.
Применяется в качестве нагревательного элемента при
монтировании теплых полов

268.

Светодиодный кабель
Под прозрачной внешней оболочкой вдоль силовых ТПЖ
размещены дополнительные провода с последовательно
подсоединенными светодиодами разного цвета. Расположены
на расстоянии 2 см друг от друга, горят постоянным светом.
В местах разрыва диоды перестают светиться, поэтому
не надо искать места повреждений

269.

Электролюминесцентный кабель
Альтернатива светодиодным кабелям – можно резать в
любом месте.
Дешевле неоновых трубок, не ограничен по длине.
Основной минус – высоковольтное питание

270.

Электролюминесцентный кабель

271.

Электролюминесцентный кабель

272.

Реле
электрическое или электронное устройство (ключ),
предназначенное для замыкания и размыкания различных
участков электрических цепей при заданных изменениях
электрических или неэлектрических входных воздействий
Классификация реле по принципу действия:
- электромагнитные (электромеханические)
- твердотельные
- герконовые

273.

Электромеханические
(электромагнитные) реле

274.

Принцип работы электромагнитного реле
При подаче тока на обмотку электромагнита его
сердечник притягивает железную пластину – якорь и
замыкаются контакты рабочей цепи реле, в которую могут
быть включены электрические аппараты.
Когда ток не подается, то пружина оттягивает пластину вверх
и цепь размыкается

275.

Классификация и область применения
Сигнальное реле
(телекоммуникация и сигнальное управление)
Реле мощности
(потребительская электроника,
управление производством и регулирование мощности)
Автомобильное реле
(автомобилестроение)

276.

Формы и виды контактов

277.

Преимущества и недостатки
Преимущества
Недостатки
- богатый ассортимент и
разнообразие
конфигураций;
- низкая скорость
коммутации;
- долговечность;
- малое контактное
сопротивление и низкое
падение напряжения;
- низкая выходная
мощность;
- низкая стоимость
контакта;
- отсутствуют токи утечки.
- ограниченный срок
службы контактов;
- помехи коммутации,
возможные
электромагнитные
помехи;
- отсутствие
ударопрочности и
вибростойкости;
- дребезг контактов и
искрение.

278.

Твердотельные реле

279.

Классификация и область применения
Твердотельные реле на базе симистора и кремниевого
управляющего диода
Освещение, регулирование уличного движения,
медицинское оборудование,
управление лифтом, автоматизация производства и
приспособлений

280.

Классификация и область применения
Фотореле – МОП
Телекоммуникация, измерительные приборы,
системы безопасности, управление производством

281.

Преимущества и недостатки
Преимущества
- высокий КПД, длительный
срок службы и долговременная
надежность;
- низкое энергопотребление;
Недостатки
- высокая стоимость;
- отсутствие
гальванической развязки;
- возможность быстрой
коммутации;
- высокое падение
напряжения и нагрев во
включенном состоянии;
- работа непосредственно от
цифровой логической цепи изза низкого входного тока;
- отказы происходят в
замкнутом положении
контактов;
- отсутствие дребезга, искрения
и помех коммутации;
- могут коммутировать
либо только переменный
ток, либо только
постоянный.
- ударопрочность, вибростойкость.

282.

Герконовые реле
Состоит из двух контактных сердечников с высокой
магнитной проницаемостью (пермаллой), размещенных в
стеклянной герметичной колбе, заполненной либо
инертным газом, либо чистым азотом, либо сочетанием
азота с водородом

283.

Преимущества и недостатки
Преимущества
- возможность использования
в суровых атмосферных
условиях
- компактность и
небольшой вес;
- очень высокое изоляционное
сопротивление (до 1015) Ом;
-высокое напряжение
коммутации (до 10 кВт
постоянного тока);
-малые токи утечки;
-не требуется нагрузка
(мкВ/nА).
Недостатки
- максимальный ток
коммутации 3 А;
- чувствительность к
магнитному полю;
- ударо- и
виброчувствительность;
- чувствительность к
резким скачкам
напряжения.

284.

Классификация реле по области применения
Промежуточные реле
применяются для одновременного замыкания или
размыкания одной или нескольких цепей
Реле времени
используется для искусственного замедления
действия устройств защиты и автоматики
Защитные реле
служит для включения, выключения и защиты
устройств - электродвигателей, вентиляторов и т.д.,
имеющих термоконтакты. Автоматически отключает
вентилятор, если термоконтакты двигателя
разомкнутся

285.

Классификация реле по области применения
Реле давления
предназначено для систем автоматики водоснабжения
домов, коттеджей, дач, а также управляет включением и
отключением электрических насосов
Измерительные реле
производит замыкание контактов при определенном
значении протекающего через обмотку реле тока или
напряжения
Указательные реле
служит для фиксации действия релейной защиты

286.

Переключатели

287. Необходимо переключать вручную, в отличие от реле 

Переключатели
Необходимо переключать вручную, в отличие от реле
- кнопочные переключатели
- клавишные переключатели
- поворотные переключатели
- ползунковые переключатели
- рычажные переключатели
- выключатели с датчиком
- DIP-переключатели

288.

Кнопочные переключатели
Без фиксации
замыкание/размыкание контактов
происходит только в момент нажатия
С фиксацией
в момент нажатия происходит замыкание/размыкание
контакта. Для возвращения в первоначальное состояние
необходимо повторное нажатие

289.

Клавишные переключатели
Применяются в силовых цепях или цепях питания

290.

Поворотные переключатели

291.

Ползунковые переключатели

292.

Рычажные переключатели

293.

Выключатели с датчиком

294.

DIP-переключатели
Миниатюрные переключатели, предназначенные для
установки на печатные платы

295.

Радиопередатчики и радиоприемники

296.

Радиопередатчики и радиоприемники
1868 - Джеймс Максвелл,
описание электромагнитного поля
1887 - Генрих Герц,
экспериментальное подтверждение
существования э/м волн
1895 – Александр Попов
создание первого радиоприемника

297.

Грозоотметчик Попова

298.

Диапазон радиоволн

299.

Распространение радиоволн

300.

Работа колебательного контура

301.

Работа колебательного контура

302.

Генератор автоколебаний

303.

Виды модуляции
Амплитудная (AM)
Частотная (FM)
Широтно-импульсная (PWM)

304.

Амплитудная модуляция

305.

Частотная модуляция

306.

Широтно-импульсная модуляция. Скважность

307.

Аналоговая широтно-импульсная модуляция.
Передатчик
На один вход компаратора (устройства сравнения) подается
треугольный периодический сигнал с генератора, а на другой вход
- модулирующий сигнал.
На выходе компаратора образуются периодические
прямоугольные импульсы с переменной шириной, скважность
которых изменяется по закону модулирующего сигнала.

308.

Аналоговая широтно-импульсная модуляция.
Приемник

309.

Принцип работы радиопередатчика

310.

Схема простейшего радиопередатчика

311.

Радиоприемник

312.

Простейший радиоприемник

313.

Радиоприемник

314.

Спасибо за внимание