Лекции по электронике: Основы электроники. Курс лекций: Учебно-методическое пособие. Скачать бесплатно онлайн в электронном виде

Содержание

Основы электроники Курс лекций

Е.С.
Шаньгин

УГАТУ
2008

УДК

ББК

Ш21

Шаньгин
Е.С.

Ш21
Основы электроники: Учеб. пособие. –
Уфа, изд-во УГАТУ, 2007, – 168 с.

Рассмотрены
основные полупроводниковые приборы и
наиболее широко используемые устройства
как аналоговой, так и цифровой электроники.
Описаниям характеристик и параметров
приборов предшествуют необходимые
сведения по физическим явлениям,
используемым в работе приборов.

Учебное
пособие предназначено для студентов
второго курса специальности
552800- Информатика
и вычислительная техника (подготовка
дипломированного бакалавра техники и
технологии).

ISBN

ББК

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение …………………………………………………………………	7
2. Элементы электронных схем.…………………………………………..	17
3. Биполярные транзисторы……………………………………………….	30
4. Полевые транзисторы …………………………………………………..	37
5. Тиристоры ……………………………………………………………….	41
6. Оптоэлектронные приборы……………………………………………..	46
7. Операционные усилители ……………………………………………..	56
8. Интегральные микросхемы …………………………………………….	61
9. Аналоговые электронные устройства …………………………………	64
10. Линейные схемы на основе операционных усилителей ……………	79
11. Усилители постоянного тока …………………………………………	89
12. Электронные фильтры ………………………………………………..	100
13. Генераторы гармонических колебаний ……………………………..	109
14. Вторичные источники питания ………………………………………	113
15. Цифровая и импульсная электроника ………………………………..	121
16. Комбинационные цифровые устройства …………………………….	133
17. Цифровые запоминающие устройства ………………………………	147
18. Устройства для формирования и аналого-цифрового преобразования сигналов …………………………………………….	151
Литература …………………………………………………………………	170

1. Введение

Электроника
является универсальным и эффективным
средством для решения самых различных
проблем в области сбора и обработки
информации, автоматического управления
и преобразования энергии. Знания в
области электроники становятся
необходимыми все более широкому кругу
специалистов.

Сфера применения
электроники постоянно расширяется.
Практически каждая достаточно сложная
техническая система оснащается
электронными устройствами. Трудно
назвать технологический процесс,
управление которого осуществлялось бы
без использования электроники. Функции
устройств электроники становятся все
более разнообразными.

Обратимся к
идеализированной системе управления
некоторым объектом (рис. 1.1).

Рис.1.1.
Структурная схема системы управления

Электрические
сигналы, содержащие информацию о
контролируемых величинах, вырабатываются
соответствующими датчиками. Эти сигналы
фильтруются, усиливаются и преобразуются
в цифровую форму с помощью аналого-цифровых
преобразователей (АЦП). Затем они
обрабатываются микропроцессором,
который может взаимодействовать с ЭВМ.
Формируемые микропроцессором сигналы
управления преобразуются в аналоговую
форму с помощью цифро-аналоговых
преобразователей (ЦАП), усиливаются и
подаются на силовые электронные
устройства, управляющие исполнительными
устройствами, непосредственно
воздействующими на объект.

Рассмотренная
система содержит электронные устройства,
работающие с аналоговыми сигналами
(фильтры, усилители, силовые электронные
устройства), цифровыми сигналами
(микропроцессор, ЭВМ), а также устройства,
осуществляющие преобразование сигналов
из аналоговой формы в цифровую и обратно.
Характеристики электронных устройств
определяются прежде всего характеристиками
составляющих их элементов.

Роль электроники
в настоящее время существенно возрастает
в связи с применением микропроцессорной
техники для обработки информационных
сигналов и силовых полупроводниковых
приборов для преобразования электрической
энергии.

В сороковых
годах ХХ века масса электронного
оборудования тяжелых самолетов
приближалась к 1000 кг (без учета
энергетического оборудования, необходимого
для электропитания аппаратуры). Так,
например, электронная аппаратура одной
только системы вооружения на самолетах
американской фирмы «Боинг» за десятилетие
с 1949 по 1959 г. усложнилась в 50 раз. На
самолетах выпуска 1959 года электронная
схема этой системы содержала уже 100 000
элементов.

Основным
показателем совершенства электронной
аппаратуры является плотность упаковки,
т. е. количество элементов схемы в 1 см³
действующего устройства. Если, например,
основным элементом электронного
устройства являются лампы, то можно
достигнуть плотности 0,3 эл/см³.
С учетом этого для размещения современной
ЭВМ потребуется объем в несколько тысяч
кубических метров. Кроме того, нужна
мощная энергетическая установка для
питания такой машины.

Создание
в конце 40-х годов ХХ века полупроводниковых
элементов (диодов и транзисторов) привело
к появлению нового принципа конструирования
электронной аппаратуры – модульного.
Основой при этом является элементарная
ячейка-модуль, стандартный по размерам,
способу сборки и монтажу. При этом
плотность упаковки возросла до 2,5 эл/см³.

Дальнейшее
совершенствование полупроводниковых
приборов, резисторов, конденсаторов и
других элементов, уменьшение их размеров
привели к созданию микромодулей.
Плотность упаковки при этом превышала
10 эл/см³.
Микромодули завершили десятилетнюю
эпоху транзисторной электроники и
привели к возникновению интегральной
электроники или микроэлектроники.

В
схемотехническом отношении интегральная
электроника часто не отличается от
транзисторной, так как в интегральной
схеме можно выделить все элементы
принципиальной схемы устройства, но
размеры этих элементов очень малы
(примерно 0,5–1 мкм). Технология изготовления
интегральных схем позволила резко
повысить плотность упаковки, доведя ее
до тысяч элементов в 1 см³.

С
практической точки зрения электроника
занимается созданием электронных
приборов и устройств, в которых
взаимодействие электронов с
электромагнитными полями используется
для передачи, обработки и хранения
информации. Наиболее характерные виды
таких преобразований – генерирование,
усиление, передача и прием электромагнитных
колебаний с частотой до 10¹²Гц,
а также инфракрасного, видимого,
ультрафиолетового и рентгеновского
излучений (10¹²–10²⁰Гц).
Преобразование до столь высоких частот
возможно благодаря исключительно малой
инерционности электрона – наименьшей
из ныне известных заряженных частиц.

В
электронике исследуются взаимодействия
электронов как с макрополями в рабочем
пространстве электронного прибора, так
и с микрополями внутри атома, молекулы
или кристаллической решетки.

Электроника опирается на многие разделы
физики – электродинамику, классическую
и квантовую механику, физику твердого
тела, оптику, термодинамику, а также на
химию, металлургию, кристаллографию и
другие науки. Используя результаты этих
и ряда других областей знаний, электроника,
с одной стороны, ставит перед другими
науками новые задачи, чем стимулирует
их дальнейшее развитие, с другой –
создает новые электронные приборы и
устройства и тем самым вооружает науки
качественно новыми средствами и методами
исследования.

Практические задачи электроники:

разработка
электронных приборов и устройств,
выполняющих различные функции в системах
преобразования и передачи информации
в системах управления, в вычислительной
технике, а также в энергетических
устройствах;
разработка
научных основ технологии производства
электронных приборов и технологии,
использующей электронные и ионные
процессы и приборы для различных
областей науки и техники.

Электроника играет ведущую роль в
научно-технической революции. Внедрение
электронных приборов в различные сферы
человеческой деятельности в значительной
мере (зачастую решающей) способствует
успешной разработке сложнейших
научно-технических проблем, повышению
производительности физического и
умственного труда, улучшению экономических
и экологических показателей производства.
На основе достижений электроники
развивается промышленность, выпускающая
электронную аппаратуру для различных
видов связи, автоматики, телевидения,
радиолокации, вычислительной техники,
систем управления технологическими
процессами, приборостроения, а также
аппаратуру светотехники, инфракрасной
техники, рентгенотехники и др.

Курс лекций по электротехнике и электронике — книга

Курс лекций по электротехнике и электронике — книга | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Курс лекций по электротехнике и электроникекнига

Авторы:
Комиссаров Ю. А.,
Равичев Л.В.,
Новикова И.И.,
Семенова Е.А.,
Хлебалкин И.В.
Год издания:
2015
Место издания:
Издательство научной литературы «Ноосфера» Калуга
Объём:
160 страниц
(20,0 печатных листов)
ISBN:
978-5-905-856-17-4
Тираж:
500 экз.
Учебное пособие, имеющее гриф
Аннотация:
Представлен презентационный материал лекций по основам общей электротехники и электроники с использованием мультимедийных средств. Приведен анализ и методы расчета однофазных и трехфазных электрических цепей. Даны основы теории электромагнитных явлений трансформаторов, электрических машин и их основные характеристики. Проанализированы переходные процессы в линейных цепях и законы коммутации. Рассмотрены элементная база современных электронных устройств, основы цифровой электроники, источники питания, усилители электрических сигналов, электрические измерения и приборы.
Предназначено для бакалавров, магистров и дипломированных специалистов по химико-технологическим направлениям.
Добавил в систему:
Равичев Леонид Владимирович

Лекции по электронике [DOC] — Все для студента

Зачачи практических занятий по электронике. Диод. Стабилитрон. Транзистор и усилительный каскад с ОЭ. Транзистор и усилительный каскад с ОБ. Триггер Шмидта. Симметричный мультивибратор на ОУ. Несимметричный мультивибратор на ОУ. Ждущий мультивибратор на ОУ.

71,97 КБ

дата добавления неизвестна

изменен 06.03.2018 00:35

Основы электроники.
Усилители электрических сигналов.
Структура и эквивалентная схема УЭ.
Основные характеристики и параметры усилителей.
Многокаскадные усилители.
Нелинейные искажения.
Усилители электрических сигналов на биполярных и полевых транзисторах.
Схемы усилителей ОЭ на БТ.
Усилители ОЭ с фиксированным током базы с ООС.
Усилитель ОЭ с фиксированным напряжением…

2,41 МБ

дата добавления неизвестна

изменен 03.11.2017 08:50

Полный курс по принципу работы : диода, стабилитрона,тиристора,транзистора, выпрямителей,фильтров, стабилизаторов, биполярных транзисторов, УПТ, ОУ, компараторов,логика, мультивибраторы, триггер. С необходимыми формулами для расчета и примерами расчета. Формат-PDF/

466,60 КБ

дата добавления неизвестна

изменен 02.03.2018 18:25

Выпрямители, сглаживающие фильтры, умножители напряжения, стабилизаторы напряжения, усилители, многокаскадные усилители, генераторы гармонических колебаний.

42,75 КБ

дата добавления неизвестна

изменен 02.03.2018 18:25

Автор неизвестен. Курс лекций электронике. 8 файлов doc в RAR архиве, 530 Кб. Исторический обзор. Электропроводность полупроводников. p-n переходы. Биполярные транзисторы. Полевые транзисторы. Обратная связь. Операционные усилители. Применение операционных усилителей и.тп.

527,05 КБ

дата добавления неизвестна

изменен 02.03.2018 18:26

119с. Лекции по промышленной эектронике. Преподаватель Шакирова Рушания Хамитовна. Полный курс лекций.
Электроника в современной технике.
Усилители. Их классификация и основные параметры.
Схемы включения транзистора. Принцип усиления.
Рабочая точка. Расчет каскада усиления по постоянному току.
Расчет по постоянному току.
Расчет по переменному току.
Расчет каскада по…

1,70 МБ

дата добавления неизвестна

изменен 09.06.2018 06:52

трансляция лекции «Будущее электроники» от 9 декабря 2015 г.

Онлайн — трансляция лекции «Будущее электроники» профессора В. В. Рязанова (НИТУ «МИСИС»)

726

9 декабря 2015 г. в 16-35 прошла лекция «Будущее электроники» на сайте Наука НИТУ «МИСиС»

Краткое содержание лекции «Будущее электроники»

Современная электроника основана на структурах металл-оксид-полупроводник (полевых транзисторах), размеры которых уже приближаются к 10 нанометрам.

Дальнейшее уменьшение структур и интеграция элементов в электрические схемы без серьезного нарушения функциональности вызывает серьезные трудности.

Другая проблема — значительное энергопотребление, связанное с тепловыделениями при переключениях полевых транзисторов. В связи с этим становится актуальным вопрос: что придет на смену полупроводниковой электронике?

Ученые из различных областей физики отвечают на этот вопрос по-разному.

Предлагаются решения на основе металлических туннельных структур (одно-электронных транзисторов), спиновых (спинтронных) устройств, использующих собственный магнитный момент электрона вместо его заряда, наноструктур на основе отдельных кластеров и молекул (молекулярная электроника) и другие решения, основанные на самых современных открытиях фундаментальной физики.

В настоящей лекции делается короткий обзор всех этих направлений.

Основное внимание уделяется перспективам сверхпроводниковой цифровой и квантовой электроники, бурно развивающейся в настоящее время в России и за рубежом.

Докладчик

д. ф-м. н., профессор Валерий Владимирович Рязанов (ИФТТ РАН)

Краткий курс лекций по дисциплине электроника. Основы электроники курс лекций

УГАТУ
2008

Шаньгин
Е.С.

Ш21
Основы электроники: Учеб. пособие. –
Уфа, изд-во УГАТУ, 2007, – 168 с.

Учебное
пособие предназначено для студентов
второго курса специальности
552800-Информатика
и вычислительная техника (подготовка
дипломированного бакалавра техники и
технологии).

1. Введение …………………………………………………………………
2. Элементы электронных схем.…………………………………………..
3. Биполярные транзисторы……………………………………………….
4. Полевые транзисторы …………………………………………………..
5. Тиристоры ……………………………………………………………… .
6. Оптоэлектронные приборы……………………………………………..
7. Операционные усилители ……………………………………………..
8. Интегральные микросхемы …………………………………………….
9. Аналоговые электронные устройства …………………………………
10. Линейные схемы на основе операционных усилителей ……………
11. Усилители постоянного тока …………………………………………
12. Электронные фильтры ………………………………………………..
13. Генераторы гармонических колебаний ……………………………..
14. Вторичные источники питания ………………………………………
15. Цифровая и импульсная электроника ………………………………. .
16. Комбинационные цифровые устройства …………………………….
17. Цифровые запоминающие устройства ………………………………
18. Устройства для формирования и аналого-цифрового преобразования сигналов …………………………………………….
Литература …………………………………………………………………

1. Введение

Обратимся к
идеализированной системе управления
некоторым объектом (рис. 1.1).

Рис.1.1.
Структурная схема системы управления

Основным
показателем совершенства электронной
аппаратуры является плотность упаковки,
т. е. количество элементов схемы в 1 см 3
действующего устройства. Если, например,
основным элементом электронного
устройства являются лампы, то можно
достигнуть плотности 0,3 эл/см 3 .
С учетом этого для размещения современной
ЭВМ потребуется объем в несколько тысяч
кубических метров. Кроме того, нужна
мощная энергетическая установка для
питания такой машины.

Дальнейшее
совершенствование полупроводниковых
приборов, резисторов, конденсаторов и
других элементов, уменьшение их размеров
привели к созданию микромодулей.
Плотность упаковки при этом превышала
10 эл/см 3 .
Микромодули завершили десятилетнюю
эпоху транзисторной электроники и
привели к возникновению интегральной
электроники или микроэлектроники.

С
практической точки зрения электроника
занимается созданием электронных
приборов и устройств, в которых
взаимодействие электронов с
электромагнитными полями используется
для передачи, обработки и хранения
информации. Наиболее характерные виды
таких преобразований – генерирование,
усиление, передача и прием электромагнитных
колебаний с частотой до 10 12 Гц
,
а также инфракрасного, видимого,
ультрафиолетового и рентгеновского
излучений (10 12 –10 20 Гц
).
Преобразование до столь высоких частот
возможно благодаря исключительно малой
инерционности электрона – наименьшей
из ныне известных заряженных частиц.

Практические задачи электроники:

разработка
электронных приборов и устройств,
выполняющих различные функции в системах
преобразования и передачи информации
в системах управления, в вычислительной
технике, а также в энергетических
устройствах;

разработка
научных основ технологии производства
электронных приборов и технологии,
использующей электронные и ионные
процессы и приборы для различных
областей науки и техники.

Курс лекций по электронике соответствует программам дисциплин «Электроника», «Электротехника и основы электроники», «Электронная техника», «Электропитание электронных устройств». Предлагаемый курс автор в течение ряда лет читал в Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики (Технический Университет). Курс состоит из 35 лекций и рассчитан на изучение дисциплины в течение одного или двух семестров.
Лекции содержат тщательно подобранные иллюстрации, которые можно использовать как наглядные пособия, а также справочные таблицы, дающие характеристики наиболее совершенных современных электронных элементов и устройств.

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.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие
Раздел 1. Элементы электронной техники

Лекция 1. Электровакуумные приборы
Лекция 2. Полупроводниковые диоды
Лекция 3. Специальные типы полупроводниковых диодов
Лекция 4. Биполярные транзисторы
Лекция 5. Униполярные транзисторы
Лекция 6. Силовые полупроводниковые приборы
Лекция 7. Предельные режимы работы транзисторов
Раздел 2. Аналоговые интегральные микросхемы

Лекция 8. Операционные усилители
Лекция 9. Аналоговые компараторы напряжений
Лекция 10. Аналоговые перемножители напряжений
Лекция 11. Коммутаторы аналоговых сигналов
Раздел 3. Цифровые интегральные микросхемы

Лекция 12. Цифровые логические элементы
Лекция 13. Триггеры
Лекция 14. Счетчики импульсов и регисторы
Лекция 15. Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы
Лекция 16. Мультиплексоры и демультиплексоры
Лекция 17. Цифровые запоминающие устройства
Раздел 4. Линейные электронные устройства

Лекция 18. Электронные усилители
Лекция 19. Предельная чувствительность и шумы электронных усилителей
Лекция 20. Активные фильтры
Лекция 21. Активные преобразователи сопротивлений
Лекция 22. Дифференцирующие и интегрирующие устройства
Раздел 5. Нелинейные электронные устройства

Лекция 23. Генераторы электрических сигналов
Лекция 24. Модуляторы электрических сигналов
Лекция 25. Демодуляторы электрических сигналов
Раздел 6. Аналого-цифровые функциональные устройства

Лекция 26. Аналого-цифровые преобразователи
Лекция 27. Цифро-аналоговые преобразователи
Лекция 28. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов
Раздел 7. Источники электропитания электронных устройств

Лекция 29. Принципы построения источников вторичного электропитания
Лекция 30. Выпрямители источников электропитания
Лекция 31. Стабилизаторы напряжения
Лекция 32. Импульсные источники электропитания
Лекция 33. Интегральные микросхемы управления импульсными источниками электропитания
Лекция 34. Электронные корректоры коэффициента мощности
Лекция 35. Компьютерное моделирование электронных устройств
Дополнения
Лекция 1д. Физические основы полупроводниковой электроники
Лекция 2д. Устройства фазовой автоподстройки частоты
Список условных обозначений
Перечень сокращений
Рекомендуемая литература.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:

Скачать книгу Электроника, Полный курс лекций, Прянишников В.А., 2004 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Участки: I – крутой, II – пологий, III – участок теплового пробоя.

Основным является II (усилительный) участок. На нём транзистор можно представить как управляемый источник тока.

Наклон пологого участка: при?U КЭ => ?? 0 => ? объёмный заряд => ? ширина двойного слоя => ? эффективная ширина базы => ? вероятность рекомбинации => ? I К.

,
,

Для увеличения I Б надо увеличить U БЭ:

I-участок
,

Пусть мы будем уменьшать U КЭ при U БЭ = const, когда U КЭ = U БЭ = U КЭ НАС, при дальнейшем уменьшении U КЭ, U КБ сменит знак – коллекторный переход встал под прямое напряжение.

Возникает диффузия дырок из коллектора в базу, следовательно уменьшается ток I К, транзистор теряет усилительные свойства.

I участок используется в ключевом режиме транзистора. U КЭН? 0.2 ч 1 В

III участок – участок теплового пробоя. Если увеличится U КЭ энергии электрического поля станет достаточно для ударной ионизации, нерабочий участок.

Входная характеристика

Семейство кривых I Б = f(U БЭ) при U КЭ = const

I Б = I К + I Э

Входная характеристика — ВАХ двух параллельно включенных p-n переходов.

При U КЭ = 0 на ЭБ и БК U ПРЯМОЕ.

При U КЭ > U КЭН на ЭБ – U ПРЯМОЕ, на БК – U ОБРАТНОЕ.

При U БЭ = 0 I Б = I КБО

I Б = I К — I Э = (1-?) Ч I Э — I КБО из (2)

— сопротивление базы – входное дипольное сопротивление транзистора

Транзисторные усилители

Устройства, которые с помощью изменения сигнала малой мощности управляют изменением большой мощности на нагрузке

Усилители постоянного тока.
Усилители переменного тока.

Усилители чаще всего усиливают напряжение.

Усилитель постоянного тока переменного сигнала не должен воспринимать постоянную составляющую, для этого на входе ставят конденсатор. Влияние конденсатора уничтожает дрейф нуля.

Усилитель переменного тока проще, чем усилитель постоянного тока, т.к. усилитель должен воспринимать постоянную составляющую, поэтому нельзя ставить конденсатор и бороться с дрейфом нуля другими способами, которые приводят к усложнению схемы усилителя.
Усилительный каскад с общим эмиттером

Построим передаточную характеристику каскада.

Режим класса Б

I Участок:

I Б? 0, транзистор закрыт, I Б = I КБО, I К = ? Ч I Б = 0, U КЭ =E К — I К Ч R К, т.к. I К =0,

II Участок:

I Б имеет значение (из входной характеристики) неравное нулю. I К = ? Ч I Б? 0 при увеличении U БЭ, увеличиваются I Б, I К и уменьшается U КЭ.

III Участок

При увеличении U БЭ; U КЭ остаётся постоянным и равен U КЭН = (0. 2ч1) В

Предел измерения:

I КБО? I К?
; U КЭН? (U КЭ = U ВЫХ) ?E К

Знаки ∆U ВХ и ∆U ВЫХ – разные, такой каскад называется инвертирующим.

Лекция 7

Режим класса В

Напряжение на выходе не меняется.

Недостаток: потеря информации на втором полупериоде.

Чтобы добиться постоянного положительного сигнала, необходимо сместить входной сигнал (ЭДС смещения).

Режим класса А

При переменном токе постоянная составляющая убирается последовательно включённым конденсатором, при постоянном токе – постоянная составляющая U ВЫХ убирается путём включения противоЭДС на выходе.

Ключевой режим

Режим с большой амплитудой входного сигнала, при этом захватываются все три участка характеристики. На кривой второй сигнал образуется по минимальному уровню.

Форма выходного напряжения исказилась, т.е. произошло ограничение по амплитуде. Чем больше коэффициент усиления по напряжению, тем больше выходной сигнал похож на прямоугольный импульс.

Применяется в импульсной технике, где важна не амплитуда сигнала, а взаимный фазовый сдвиг между U ВХ и U ВЫХ.

Мощность, выделяемая в транзисторах

Разогревает p-n переход и может привести к тепловому пробою. Для уменьшения мощности надо работать в ключевом режиме.

Режим покоя

Вводится как приём для расчёта и анализа электронных схем. Для создания режима покоя все ЭДС включаются постоянными (E К, E СМ, E КОМП)

E КОМП включён для устранения постоянной составляющей U ВЫХ в классе А.

1) Пусть U ВХ = 0, т.к. есть E СМ, поэтому транзистор открыт, протекают токи I БП, I КП, I ЭП? 0, U КЭП? 0, E КОМП = U КЭП. При включении источников питания в схеме протекают токи покоя и есть U КЭП, чтобы выходное напряжение не было равно нулю, надо ввести U КОМП = U КЭП.

Недостаток: зависимость тока и напряжения транзистора от температуры.

При повышении температуры на 10° С ток I КБО повышается в 2 раза. Также при изменении температуры, изменяется ток, обусловленный основными носителями: при изменении температуры на 20-30° С I К повышается на десятки процентов, т. к. заполняются центры рекомбинации (дефекты кристаллической решётки), поэтому их число и вероятность рекомбинации уменьшаются и? увеличивается.

При повышении температуры, когда I БП = const, увеличивается I КП, т.к.

I КП = ? Ч I БП, уменьшается U КЭП, т.к. U КЭП = E К — I КП Ч R К, поэтому U ВЫХ не будет постоянным. Для устранения этого эффекта применяются схемы компенсации с использованием обратной связи.

Обратные связи

Передача выходного сигнала на вход устройства. Если складываются токи – связь параллельная, если напряжения – последовательная. Если знаки складываемых сигналов одинаковы – положительная обратная связь (ПОС), при разных знаках – отрицательная (ООС). ПОС используется для ускорения пункта питания, т.е. для увеличения быстродействия устройства, но более нестабильна. Использование ООС повышает стабильность устройства, вводится путём включения в цепь эмиттера.

Напишем уравнение по второму закону Кирхгофа для входной цепи:

U ВХ + E СМ = U БЭ + I Э Ч R Э

U БЭ = U ВХ + E СМ — I Э Ч R Э? U ВХ + E СМ — I К Ч R Э

I Э? I К, т. к. ? = 0.99 ч 0.9

Т.е R Э уменьшает ООС по току.

Достоинство: при повышении температуры и I БП = const => ? ? => ? I КП => ? I К Ч R Э => ? U БЭ => ? I Б => ? I К, таким образом I К и следовательно U КЭ остаются постоянными.

Недостаток: уменьшается U ВЫХ, за счёт уменьшения U БЭ, поэтому уменьшается коэффициент усиления К У,

I ЭП Ч R Э? 0.1 Ч E К – критерий выбора R Э. Такое R Э обеспечивает достаточную температурную стабилизацию и незначительное понижение U ВЫХ.
Основные параметры каскада с общим эмиттером

R ВХ, R ВЫХ, K УХ.Х. .

Допущения: рассматриваем только переменные составляющие (приращения) i, u. Внутреннее сопротивление источников постоянного ЭДС для переменного тока будет равно нулю.

, ∆i ? 0, ∆u = 0, т.к. E К постоянно. Таким образом, R К верхним концом присоединено к земле, т.к.

R ВН = 0,
U ВХ = ∆I Б Ч r Б + ∆I Э Ч R Э

— динамическое входное сопротивление транзистора r Б =h 11ЭКВ.

∆I Э = ∆I Б + ∆I К = ∆I Б + ? Ч ∆I Б = ∆I Б Ч (1+?)

U ВХ = ∆I Б Ч

R ВХ? 1000 ОМ (что относительно мало, для идеального R ВХ = ?)

Лекция 8

2) K U ХХ – коэффициент усиления в режиме холостого хода.

пренебрегаем r Б,

r Б + (? + 1) Ч R Э? (? + 1) Ч R Э;
?K UXX

При включении напряжения к I К добавится I Н, т.о коэффициент усиления уменьшится (K U РАБ
3) Для вывода R ВЫХ применяем теорему об эквивалентном генераторе, ЭДС закорачиваются, нагрузка заменяется омметром.

U ВЫХ = 0, следовательно I Б = 0; I К и I Э = 0; R ВЫХ = R К? 1000 ОМ

Недостатки: по входным и выходным сопротивлениям каскад с общим эмиттером имеет неудовлетворительные параметры (?/0 в идеальном случае).

Способы построения УПТ (усилителя постоянного тока)

3 источника питания заменяют одним. R 1 и R 2 создают ЭДС смещения; R 3 и R 4 – ЭДС компенсации.

Недостатки: источник входного сигнала и выходное напряжение не имеют общей точки, т. е. использовать такую схему неудобно. Для исключения этого недостатка надо применить двухполярный источник питания.

R 1 и R 2 создаёт U КОМП. Т.к. точка 0 у U ВХ имеет? 1 = 0, а т. –Е К? 2 = — Е К, значит

1 > ? 2 , т.е. в схему неявно вводится (во входную цепь) источник ЭДС.

Усилитель переменного тока

C 1 и C 2 отсекают постоянную составляющую в U ВХ и U ВЫХ соответственно. C 1 одновременно фильтр высоких частот.

Каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель)

Назначение: используется как согласующий каскад между усилительным каскадом с общим эмиттером и маломощным источником напряжения U ВХ, а также с высокой нагрузкой.

Если бы ОК не было: R ВХОЭ относительно мало, а R ВЫХОЭ относительно велико, поэтому I Н большой => ? U ВХ (U ВХ? напряжение на выходном сопротивлении; U ВЫХ R ВХОЭ, R ВЫХОК? R Г Ч I ВХ =>

Недостатки: каскад с ОК не усиливает напряжение, К UXX ? 1 (0.9ч0.99) U ВЫХ = U ВХ — U БЭ, U БЭ > 0 ? 0. 5 ч 0.7 В.

Схема называется с ОК, т.к. общей точкой является земля, а E K заземлён, второе название – эмиттерный повторитель, является неинвертирующим.

Пусть возрастает ∆U ВХ; значит возрастает ∆I Б, ∆I Э, ∆I Э R Э.
Параметры каскада с ОК

? 10 4 ОМ

2)
, R Н = ?

U ВХ = ∆I Б Ч , U ВЫХ = ∆I Э Ч R Э = ∆I Б Ч (1 + ?) Ч R Э

Лекция 9

3) R ВЫХ каскада с ОК

т.к. e Г = 0 => ∆I Б = 0, => ∆I Э = 0; R ВЫХ = R Э.
Задача:

К – замкнут – ОК

К – разомкнут – ОЭ

R К = 2000 ОМ

Е СМ = 0.4 В

~U ВХ M = 1 В

Определить 3 основных параметра для схемы с ОК и ОЭ.

R ВХ, R ВЫХ, K UXX для ОЭ и ОК, нарисовать осциллограммы U ВХ, U ВЫХ1 , U ВЫХ2 .

1. Каскад с ОЭ (К — разомкнут)

R ВХ = r Б + (? + 1)  R Э = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ,

R ВХ = 40.4 кОМ при r Б = 0

R ВЫХ = R K = 2000 ОМ

Е CM  K UXX = 0.4  5 = 2 В

U ВХМ  K UXX = 1  5 = 5 В

2. Каскад с ОК

R ВХ = r Б + (? + 1)  (R Э ||R Н) = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ

R ВЫХ = R Э = 400 ОМ
Осциллограммы U ВХ, U ВЫХ1 , U ВЫХ2 .

Дрейф нуля

Дрейф нуля – характерная черта УПТ. Под дрейфом нуля подразумевается изменение U ВЫХ при постоянном U ВХ. Причины: нестабильность источника питания, влияние температуры, изменение параметров пункта питания приборов с течением времени (вследствие старения).

1) Нестабильность источника питания.

Пусть E K увеличится => ?E СМ => ?I Б => ?I К => ?U RK => U ВЫХ уменьшится, т.к. K U > 1, значит изменение U ВЫХ будет больше, чем изменение E K .

2) Изменение температуры.

При повышении температуры, увеличивается? => ?I К => ?U RK , и понижается U ВЫХ.

U ДР.ВЫХ. MAX – максимальный U ВЫХ дрейфа нуля.

Должно быть U ВХ >> U ДР.ВХ. MAX ; в противном случае мы на выходе не отличим дрейф нуля от полезного сигнала. Эффективное средство борьбы с дрейфом нуля – применение усилительных каскадов на базе уравновешенных мостов.

Дифференциальный каскад (ДК)

4 плеча образованы R K 1 , R K 2 , VT1, VT2. Первая диагональ – питания E K , -E K . Вторая диагональ – нагрузки R K 1 , R H . ДК усиливает разность входных сигналов. Имеет хорошие характеристики при условии одинаковости его элементов, т.е. R K 1 = R K 2 , VT1 = VT2, что достигается при выполнении на одном кристалле на базе микросхемы.
Режим покоя

Включаем E K 1 и –Е К2 ; U ВХ1 = U ВХ2 = 0, U БЭП1 = U БЭП2 > 0, U БЭ = — U ЭП.

U ЭП = [- Е К1 + (I ЭП1 + I ЭП2)  R Э ] ? 0

т.е. U БЭ = E СМ = — U ЭП, следовательно протекают I БП1 = I БП2 ;

U КЭП1 = U КЭП2 = E K 1 – I КП1  R K 1 – U ЭП = E K 1 – I КП2  R К2 — U ЭП

U ВЫХ = U КЭП2 – U КЭП1 = 0

Пусть увеличилась температура, следовательно? ? => ?I КП1 = I КП2 => ?I ЭП1 = I ЭП2 => ?U ЭП => ?U БЭП1 , U БЭП2 => ?I БП1 , I БП2 => ?I КП1 , I КП2 => ? I ЭП1 , I ЭП2 , т.е I ЭП1 + I ЭП2 = const, т.к. R Э велико, поэтому стабилизация хорошая. Если через R Э протекает постоянный ток, следовательно R Э можно заменить источником тока с R ВНУТ = ?.

Лекция 10

∆U Э – сигнал обратной связи, стабилизирующий сумму I Э1 + I Э2 = const

Дрейф нуля

Пусть E 1 возрастает => ?U КЭ1 = U КЭ2 , U ВЫХ = U КЭ2 – U КЭ1 = 0

Любые симметричные изменяющиеся сигналы в схеме не приводят к дрейфу нуля.

Приложим переменный 2-ой сигнал.

1) Между базами транзисторов.

Пусть
будет положительным, значит

∆U БЭ1 > 0 => ∆I Б1 > 0 => ∆I К1 > 0 => ∆I Э1 > 0 => ∆U КЭ1

будет отрицательным, значит

∆U БЭ2 = 0 => ∆I Б2 ∆I К2 = 0 => ∆I Э2 ∆U КЭ2 > 0.

U ВЫХ = ∆U КЭ2 — ∆U КЭ1 = 2  ∆U КЭ

Если U ВХ1 = -U ВХ2 , следовательно ∆I Э1 = -∆I Э2

т.к. первый ток возрастает, а второй уменьшается, значит I Э1 + I Э2 = const

Значит ∆U Э = 0, поэтому:

А) Обратная связь не оказывает влияние на коэффициент усиления дифференциального каскада.

Б) В дифференциальном каскаде преодолеваются противоречие между необходимостью стабилизации режима за счёт обратной связи и влиянием R Э на коэффициент усиления каскада.

2)Теперь приложим входной сигнал к базе первого транзистора, закоротив при этом второй вход. U ВХ1 = e > 0; U ВХ2 = 0.

Значит ∆U БЭ1 > 0 =>∆I Б1 > 0 => ∆I К1 > 0 => ∆I Э1 > 0 => ∆U КЭ1
При росте I Б1 , => ?I Э1 , т.к. I Э1 + I Э2 = const; I Э2 уменьшается и

∆I Э2 = -∆I Э1 .

, ∆I Б2 = -∆I Б1 , ∆I K 2 = -∆I K 1 , ∆U КЭ2 = -∆U КЭ1 ,

U ВЫХ = ∆U КЭ2 — ∆U КЭ1 > 0

Вывод: вход 1 неинвертирующий, т.к ∆U ВХ >0 и ∆U ВЫХ >0.Значит из аналогичных преобразований вход 2 является инвертирующий. При приложении входного сигнала к одному транзистору будут изменяться токи и напряжения в обоих транзисторах.

Дифференциальный каскад усиливает разность входных напряжений тогда, когда U ВХ1 = U ВХ2 , следовательно U ВЫХ = (U ВХ1 – U ВХ2)  K U = 0 Усилитель работает в режиме синфазных сигналов. За счёт некоторой неодинаковости параметров: U ВЫХ = k С  U ВХ, где k С – коэффициент передачи синфазного сигнала. Чем меньше k С, тем качественнее усилитель.

Недостатки: отсутствие общей точки между входным и выходным сигналом. Для устранения принимается схема несимметричного дифференциального каскада (ДК).

Общая точка – земля.

Основные параметры ДК

U ВЫХ = 2 Ч ∆U КЭ, т.к. I Э1 + I Э2 = const, значит источник тока R Э = ?

, следовательно
;

2) Входное сопротивление каскада

; R ВХ = 2 Ч r Б,

НОУ ИНТУИТ | Введение в цифровую схемотехнику

Автор: Юрий Новиков | Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Форма обучения:

дистанционная

Стоимость самостоятельного обучения:

бесплатно

Доступ:

свободный

Документ об окончании:

Уровень:

Для всех

Длительность:

24:42:00

Выпускников:

2726

Качество курса:

4. 50 | 4.16

Курс представляет собой краткое учебное пособие по основам цифровой схемотехники.

В нем рассматриваются принципы работы цифровой электроники, базовые элементы цифровых схем, стандартные схемы включения этих элементов, алгоритмы проектирования цифровых устройств — от простейших до сложных.
Данное пособие предназначено для тех, кто желает самостоятельно освоить цифровую схемотехнику, для студентов соответствующих специальностей, а также может быть полезна специалистам, занимающимся разработкой и обслуживанием цифровых электронных систем.

ISBN: 978-5-9556-0054-3

Теги: z-резистор, автоматы, анализ, вычисления, дешифратор, инвертор, клавиатура, мультиплексор, одновибраторы, память, программирование, проектирование, разработка, сдвиговый регистр, сумматор, таблица истинности, тактовый сигнал, шины, шифратор, электронная почта, элементы

Дополнительные курсы

2 часа 30 минут

—

Базовые понятия цифровой электроники

В лекции рассказывается о базовых терминах цифровой электроники, о цифровых сигналах,
об уровнях представления цифровых устройств, об их электрических и временных параметрах.

—

Микросхемы и их функционирование

В лекции рассматриваются обозначения цифровых микросхем, их выводов и сигналов на принципиальных схемах,
особенности основных серий простейших цифровых микросхем, базовые типы корпусов микросхем, а также
принципы двоичного кодирования и принципы работы цифровых устройств.

—

Простейшие логические элементы

В лекции рассматриваются принципы работы, характеристики и типовые схемы включения простейших логических
элементов — инверторов, буферов, элементов И и ИЛИ, а также приводятся схемотехнические решения, позволяющие
реализовать на их основе часто встречающиеся функции.

—

Более сложные логические элементы

В лекции рассказывается о принципах работы, характеристиках и типовых схемах включения логических элементов, выполняющих сравнительно сложные функции – элементов Исключающее ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ, триггеров Шмитта, а также приводятся схемотехнические решения, позволяющие реализовать на их основе часто встречающиеся функции.

—

Комбинационные микросхемы. Часть 1

В лекции рассказывается о комбинационных микросхемах: шифраторах, дешифраторах, мультиплексорах и компараторах
кодов, об их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Комбинационные микросхемы. Часть 2

В лекции рассказывается о комбинационных микросхемах: сумматорах, преобразователях кодов, одновибраторах и
генераторах, об их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о реализации на их основе некоторых
часто встречающихся функций.

—

Триггеры

В лекции рассказывается о триггерах различных типов, об алгоритмах их работы, параметрах, типовых схемах включения,
а также о реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Регистры

В лекции рассказывается о параллельных регистрах и регистрах сдвига, об алгоритмах их работы, параметрах, типовых
схемах включения, а также о реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Асинхронные и синхронно-асинхронные счетчики

В лекции рассматриваются асинхронные счетчики и синхронные счетчики с асинхронным переносом, их алгоритмы работы,
параметры, типовые схемы включения, а также способы реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Синхронные счетчики

В этой рассматриваются синхронные счетчики, их алгоритмы работы, параметры, типовые схемы включения, а также способы
реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Постоянная память

В лекции рассказывается о типах микросхем памяти и о микросхемах постоянной памяти, их алгоритмах работы, параметрах,
типовых схемах включения, а также о способах реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Оперативная память

В лекции рассказывается о микросхемах оперативной памяти, алгоритмах их работы, параметрах, типовых схемах
включения, а также о способах реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.

—

Применение ЦАП и АЦП

В лекции рассматриваются принципы работы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, о типах микросхем
ЦАП и АЦП, их алгоритмах работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о способах реализации на их основе
некоторых часто встречающихся функций.

—

Разработка простых цифровых устройств

В лекции подробно рассматриваются примеры разработки простых цифровых устройств — клавиатуры и вычислителя
контрольной суммы, начиная от анализа функций устройств и выделения основных узлов до проектирования принципиальных
схем узлов и устройства в целом.

—

Разработка более сложных цифровых устройств

В лекции подробно рассматриваются примеры разработки сравнительно сложных цифровых устройств — логического
анализатора и генератора аналоговых сигналов, начиная от анализа функций устройств и выделения основных узлов до
проектирования принципиальных схем узлов и устройства в целом.

—

Москатов Ю.

А. Электронная техника. Лекции по электронике

Выходная (коллекторная характеристика)
I_К=f(U_КЭ) при I_Б = const

Участки: I – крутой, II – пологий, III – участок теплового пробоя.

Наклон пологого участка: при ?U_КЭ => ??₀=> ? объёмный заряд => ? ширина двойного слоя => ? эффективная ширина базы => ? вероятность рекомбинации => ? I_К.

, ,

Для увеличения I_Бнадо увеличить U_БЭ:

I-участок ,

Пусть мы будем уменьшать U_КЭ при U_БЭ= const, когда U_КЭ= U_БЭ= U_{КЭ НАС}, при дальнейшем уменьшении U_КЭ, U_КБсменит знак – коллекторный переход встал под прямое напряжение.

Возникает диффузия дырок из коллектора в базу, следовательно уменьшается ток I_К, транзистор теряет усилительные свойства.

I участок используется в ключевом режиме транзистора. U_КЭН ? 0.2 ч 1 В

III участок – участок теплового пробоя. Если увеличится U_КЭ энергии электрического поля станет достаточно для ударной ионизации, нерабочий участок.

Входная характеристика
Семейство кривых I_Б = f(U_БЭ) при U_КЭ = const

I_Б = I_К + I_Э

Входная характеристика — ВАХ двух параллельно включенных p-n переходов.

При U_КЭ= 0 на ЭБ и БК U_ПРЯМОЕ.

При U_КЭ> U_КЭН на ЭБ – U_ПРЯМОЕ, на БК – U_{ОБРАТНОЕ}.

При U_БЭ = 0 I_Б= I_КБО

I_Б= I_К— I_Э = (1-?) Ч I_Э— I_КБО из (2)

— сопротивление базы – входное дипольное сопротивление транзистора

Транзисторные усилители

Усилители постоянного тока.
Усилители переменного тока.

Усилители чаще всего усиливают напряжение.

Построим передаточную характеристику каскада.

Режим класса Б
I Участок:

I_Б ? 0, транзистор закрыт, I_Б = I_КБО, I_К = ? Ч I_Б = 0, U_КЭ=E_К_{— I_К Ч R_К, т.к. I_К=0,}

U_КЭ= E_К.

II Участок:

I_Б имеет значение (из входной характеристики) неравное нулю. I_К = ? Ч I_Б ? 0 при увеличении U_БЭ, увеличиваются I_Б, I_К и уменьшается U_КЭ.

III Участок

При увеличении U_БЭ; U_КЭ остаётся постоянным и равен U_КЭН = (0.2ч1) В

Предел измерения:

I_КБО? I_К? ; U_КЭН? ( U_КЭ = U_ВЫХ )_{?E_К}

Знаки ∆U_ВХ и ∆U_ВЫХ – разные, такой каскад называется инвертирующим.

Лекция 7
Режим класса В

Напряжение на выходе не меняется.

Недостаток: потеря информации на втором полупериоде.

Чтобы добиться постоянного положительного сигнала, необходимо сместить входной сигнал (ЭДС смещения).

Режим класса А
При переменном токе постоянная составляющая убирается последовательно включённым конденсатором, при постоянном токе – постоянная составляющая U_ВЫХ убирается путём включения противоЭДС на выходе.

Ключевой режим
Режим с большой амплитудой входного сигнала, при этом захватываются все три участка характеристики. На кривой второй сигнал образуется по минимальному уровню.

Применяется в импульсной технике, где важна не амплитуда сигнала, а взаимный фазовый сдвиг между U_ВХ и U_ВЫХ.

Мощность, выделяемая в транзисторах

Режим покоя

Вводится как приём для расчёта и анализа электронных схем. Для создания режима покоя все ЭДС включаются постоянными (E_К, E_СМ, E_КОМП)

E_КОМП включён для устранения постоянной составляющей U_ВЫХ в классе А.

1) Пусть U_ВХ = 0, т.к. есть E_СМ, поэтому транзистор открыт, протекают токи I_БП, I_КП, I_ЭП ? 0, U_КЭП ? 0, E_КОМП= U_КЭП. При включении источников питания в схеме протекают токи покоя и есть U_КЭП, чтобы выходное напряжение не было равно нулю, надо ввести U_КОМП= U_КЭП.

Недостаток: зависимость тока и напряжения транзистора от температуры.

При повышении температуры на 10° С ток I_КБО повышается в 2 раза. Также при изменении температуры, изменяется ток, обусловленный основными носителями: при изменении температуры на 20-30° С I_Кповышается на десятки процентов, т.к. заполняются центры рекомбинации (дефекты кристаллической решётки), поэтому их число и вероятность рекомбинации уменьшаются и ? увеличивается.

При повышении температуры, когда I_БП= const, увеличивается I_КП, т.к.

I_КП = ? Ч I_БП, уменьшается U_КЭП, т. к. U_КЭП= E_К — I_КП Ч R_К, поэтому U_ВЫХ не будет постоянным. Для устранения этого эффекта применяются схемы компенсации с использованием обратной связи.

Обратные связи

Передача выходного сигнала на вход устройства. Если складываются токи – связь параллельная, если напряжения – последовательная. Если знаки складываемых сигналов одинаковы – положительная обратная связь (ПОС), при разных знаках – отрицательная (ООС). ПОС используется для ускорения пункта питания , т.е. для увеличения быстродействия устройства, но более нестабильна. Использование ООС повышает стабильность устройства, вводится путём включения в цепь эмиттера.

Напишем уравнение по второму закону Кирхгофа для входной цепи:

U_ВХ+ E_СМ= U_БЭ+ I_Э Ч R_Э

U_БЭ = U_ВХ+ E_СМ— I_Э Ч R_Э ? U_ВХ+ E_СМ— I_К Ч R_Э

I_Э?_{I_К, т. к. ? = 0.99 ч 0.9}

Т.е R_Э уменьшает ООС по току.

Достоинство: при повышении температуры и I_БП = const => ? ? => ? I_КП => ? I_К Ч R_Э => ? U_БЭ => ? I_Б => ? I_К, таким образом I_К и следовательно U_КЭ остаются постоянными.

Недостаток: уменьшается U_ВЫХ, за счёт уменьшения U_БЭ, поэтому уменьшается коэффициент усиления К_У,

I_ЭП Ч R_Э? 0.1 Ч E_К – критерий выбора R_Э. Такое R_Э обеспечивает достаточную температурную стабилизацию и незначительное понижение U_ВЫХ.
Основные параметры каскада с общим эмиттером

R_ВХ, R_ВЫХ, K_УХ.Х..

1) R_ВНУТ

, ∆i ? 0, ∆u = 0, т. к. E_К постоянно. Таким образом, R_К верхним концом присоединено к земле, т.к.

R_ВН= 0, U_ВХ= ∆I_Б Ч r_Б+ ∆I_Э Ч R_Э

— динамическое входное сопротивление транзистора r_Б=h_11ЭКВ.

∆I_Э= ∆I_Б+ ∆I_К= ∆I_Б+ ? Ч ∆I_Б= ∆I_Б Ч (1+?)

U_ВХ= ∆I_Б Ч [r_Б+ (1+?) Ч R_Э]

R_ВХ? 1000 ОМ (что относительно мало, для идеального R_ВХ = ?)

Лекция 8
2) K_U_ХХ – коэффициент усиления в режиме холостого хода.

R_Н= ?;

пренебрегаем r_Б,

r_Б+ (? + 1) Ч R_Э? (? + 1) Ч R_Э; ?K_UXX

При включении напряжения к I_К добавится I_Н, т.о коэффициент усиления уменьшится (K_U_РАБU_Х.Х.) из-за увеличения потерь напряжения на R_К.

3) Для вывода R_ВЫХ применяем теорему об эквивалентном генераторе, ЭДС закорачиваются, нагрузка заменяется омметром.

U_ВЫХ = 0, следовательно I_Б = 0; I_К и I_Э = 0; R_ВЫХ = R_К ? 1000 ОМ

Способы построения УПТ (усилителя постоянного тока)

3 источника питания заменяют одним. R₁ и R₂ создают ЭДС смещения; R₃ и R₄ – ЭДС компенсации.

Недостатки: источник входного сигнала и выходное напряжение не имеют общей точки, т.е. использовать такую схему неудобно. Для исключения этого недостатка надо применить двухполярный источник питания.

R₁ и R₂ создаёт U_КОМП. Т.к. точка 0 у U_ВХ имеет ?₁ = 0, а т. –Е_К ?₂ = — Е_К, значит

?₁> ?₂, т. е. в схему неявно вводится (во входную цепь) источник ЭДС.

Усилитель переменного тока

C₁ и C₂ отсекают постоянную составляющую в U_ВХ и U_ВЫХ соответственно. C₁ одновременно фильтр высоких частот.

Каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель)
Назначение: используется как согласующий каскад между усилительным каскадом с общим эмиттером и маломощным источником напряжения U_ВХ, а также с высокой нагрузкой.

Если бы ОК не было: R_ВХОЭ относительно мало, а R_ВЫХОЭ относительно велико, поэтому I_Н большой => ? U_ВХ (U_ВХГ) => ? напряжение на выходном сопротивлении; U_ВЫХВЫХХ.Х. R_ВХОК> R_ВХОЭ, R_ВЫХОКВЫХОЭ. Т.о. левый ОК повышает R_ВХ и U_ВХ, понижает ∆U_ВХ схемы. Понижается, I_ВХ => ? R_Г Ч I_ВХ =>

? U_Н.

Недостатки: каскад с ОК не усиливает напряжение, К_UXX ? 1 (0.9ч0.99) U_ВЫХ = U_ВХ— U_БЭ, U_БЭ > 0 ? 0.5 ч 0.7 В.

Схема называется с ОК, т.к. общей точкой является земля, а E_K заземлён, второе название – эмиттерный повторитель, является неинвертирующим.

Пусть возрастает ∆U_ВХ; значит возрастает ∆I_Б, ∆I_Э, ∆I_ЭR_Э.
Параметры каскада с ОК

1) R_ВХ

? 10⁴ ОМ

2) , R_Н = ?

U_ВХ = ∆I_Б Ч [r_Б+ (?+1) Ч R_Э|| R_Н], U_ВЫХ = ∆I_Э Ч R_Э = ∆I_Б Ч (1 + ?) Ч R_Э

ч 0.99

Лекция 9
3) R_ВЫХ каскада с ОК

т.к. e_Г = 0 => ∆I_Б = 0, => ∆I_Э = 0; R_ВЫХ = R_Э.
Задача:
К – замкнут – ОК

К – разомкнут – ОЭ

R_К = 2000 ОМ

R_Э = 400 ОМ

Е_К = 10 В

Е_СМ = 0. 4 В

? = 100

~U_ВХ_M = 1 В

Определить 3 основных параметра для схемы с ОК и ОЭ.

R_ВХ, R_ВЫХ, K_UXX для ОЭ и ОК, нарисовать осциллограммы U_ВХ, U_ВЫХ1, U_ВЫХ2.

1. Каскад с ОЭ (К — разомкнут)

R_ВХ = r_Б_{+ (? + 1)  R_Э = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ,}

R_ВХ = 40.4 кОМ при r_Б = 0

R_ВЫХ = R_K = 2000 ОМ

Е_CM  K_UXX = 0.4  5 = 2 В

U_ВХМ  K_UXX = 1  5 = 5 В

2. Каскад с ОК

K_UXX = 1

R_ВХ = r_Б + (? + 1)  (R_Э||R_Н) = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ

R_ВЫХ = R_Э = 400 ОМ
Осциллограммы U_ВХ, U_ВЫХ1, U_ВЫХ2.

Дрейф нуля

Дрейф нуля – характерная черта УПТ. Под дрейфом нуля подразумевается изменение U_ВЫХ при постоянном U_ВХ. Причины: нестабильность источника питания, влияние температуры, изменение параметров пункта питания приборов с течением времени (вследствие старения).

1) Нестабильность источника питания.

Пусть E_K увеличится => ?E_СМ => ?I_Б=> ?I_К=> ?U_RK_{=> U_ВЫХ уменьшится, т.к. K_U > 1, значит изменение U_ВЫХ будет больше, чем изменение E_K.}

2) Изменение температуры.

При повышении температуры, увеличивается ? => ?I_К => ?U_RK, и понижается U_ВЫХ.

U_ДР.ВЫХ._MAX_{– максимальный U_ВЫХ дрейфа нуля.}

Должно быть U_ВХ >> U_ДР.ВХ._MAX; в противном случае мы на выходе не отличим дрейф нуля от полезного сигнала. Эффективное средство борьбы с дрейфом нуля – применение усилительных каскадов на базе уравновешенных мостов.

Дифференциальный каскад (ДК)

4 плеча образованы R_K₁, R_K₂, VT1, VT2. Первая диагональ – питания E_K, -E_K. Вторая диагональ – нагрузки R_K₁, R_H. ДК усиливает разность входных сигналов. Имеет хорошие характеристики при условии одинаковости его элементов, т.е. R_K₁ = R_K₂, VT1 = VT2, что достигается при выполнении на одном кристалле на базе микросхемы.
Режим покоя

Включаем E_K₁ и –Е_К2; U_ВХ1 = U_ВХ2 = 0, U_БЭП1 = U_БЭП2 > 0, U_БЭ = — U_ЭП.

U_ЭП = [- Е_К1 + (I_ЭП1 + I_ЭП2)  R_Э] ? 0

т.е. U_БЭ = E_СМ = — U_ЭП, следовательно протекают I_БП1 = I_БП2;

U_КЭП1 = U_КЭП2 = E_K₁ – I_КП1  R_K₁ – U_ЭП = E_K₁ – I_КП2  R_К2 — U_ЭП

U_ВЫХ = U_КЭП2 – U_КЭП1 = 0

Пусть увеличилась температура, следовательно ? ? => ?I_КП1 = I_КП2=> ?I_ЭП1 = I_ЭП2=> ?U_ЭП => ?U_БЭП1, U_БЭП2 => ?I_БП1, I_БП2 => ?I_КП1, I_КП2 => ? I_ЭП1, I_ЭП2, т. е I_ЭП1 + I_ЭП2 = const, т.к. R_Э велико, поэтому стабилизация хорошая. Если через R_Э протекает постоянный ток, следовательно R_Э можно заменить источником тока с R_ВНУТ = ?.

Лекция 10

∆U_Э – сигнал обратной связи, стабилизирующий сумму I_Э1 + I_Э2 = const

Дрейф нуля

Пусть E₁ возрастает => ?U_КЭ1 = U_КЭ2, U_ВЫХ = U_КЭ2 – U_КЭ1 = 0

Любые симметричные изменяющиеся сигналы в схеме не приводят к дрейфу нуля.

Приложим переменный 2-ой сигнал.

1) Между базами транзисторов.

Пусть будет положительным, значит

∆U_БЭ1> 0 => ∆I_Б1> 0 => ∆I_К1> 0 => ∆I_Э1> 0 => ∆U_КЭ1

будет отрицательным, значит

∆U_БЭ2= 0 => ∆I_Б2 ∆I_К2= 0 => ∆I_Э2 ∆U_КЭ2> 0.

U_ВЫХ = ∆U_КЭ2 — ∆U_КЭ1 = 2  ∆U_КЭ

Если U_ВХ1 = -U_ВХ2, следовательно ∆I_Э1 = -∆I_Э2

т.к. первый ток возрастает, а второй уменьшается, значит I_Э1 + I_Э2 = const

Значит ∆U_Э = 0, поэтому:

а) Обратная связь не оказывает влияние на коэффициент усиления дифференциального каскада.

б) В дифференциальном каскаде преодолеваются противоречие между необходимостью стабилизации режима за счёт обратной связи и влиянием R_Э на коэффициент усиления каскада.

2)Теперь приложим входной сигнал к базе первого транзистора, закоротив при этом второй вход. U_ВХ1 = e > 0; U_ВХ2 = 0.

Значит ∆U_БЭ1 > 0 =>∆I_Б1 > 0 => ∆I_К1 > 0 => ∆I_Э1 > 0 => ∆U_КЭ1

При росте I_Б1, => ?I_Э1, т.к. I_Э1 + I_Э2 = const; I_Э2 уменьшается и

∆I_Э2 = -∆I_Э1.

, ∆I_Б2 = -∆I_Б1, ∆I_K₂ = -∆I_K₁, ∆U_КЭ2 = -∆U_КЭ1,

U_ВЫХ = ∆U_КЭ2 — ∆U_КЭ1 > 0

Вывод: вход 1 неинвертирующий, т.к ∆U_ВХ>0 и ∆U_ВЫХ>0.Значит из аналогичных преобразований вход 2 является инвертирующий. При приложении входного сигнала к одному транзистору будут изменяться токи и напряжения в обоих транзисторах.

Дифференциальный каскад усиливает разность входных напряжений тогда, когда U_ВХ1 = U_ВХ2, следовательно U_ВЫХ = (U_ВХ1 – U_ВХ2)  K_U = 0 Усилитель работает в режиме синфазных сигналов. За счёт некоторой неодинаковости параметров: U_ВЫХ = k_С  U_ВХ, где k_С – коэффициент передачи синфазного сигнала. Чем меньше k_С, тем качественнее усилитель.

Общая точка – земля.

Основные параметры ДК
U_ВЫХ = 2 Ч ∆U_КЭ, т.к. I_Э1 + I_Э2 = const, значит источник тока R_Э = ?

, следовательно ;

2) Входное сопротивление каскада

; R_ВХ = 2 Ч r_Б,

3) Выходное сопротивление каскада

Закоротили U_ВХ, и все ЭДС, на нагрузке подключаем омметр.∆I_Б=0; ∆I_К=0; ∆I_Э=0; R_ВЫХ = 2 Ч R_К

Операционные усилители
Усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления и высоким R_ВХ.

ЭП – эмиттерный повторитель.

Благодаря использованию симметричных ДК имеем слабый дрейф нуля. Несимметричный ДК даёт общую точку между U_ВХ и U_ВЫХ. Каскад с ОК даёт уменьшение R_ВЫХ. Из-за использования ДК напряжение питания ОУ двухполярно. Обозначение: ДА3.2 или А3.2, где 3 – номер в схеме, 2 – номер ОУ в корпусе, если их в корпусе несколько.

U_ВЫХ = K_U Ч (U_ВХ1 — U_ВХ2)

Говорят, что ОУ имеет дифференциальный вход, т.е. усиливает разность входных сигналов.
Основные параметры ОУ
1) K_UXX ? 50000

2) R_ВХ = 300 кОМ (биполярный транзистор)

= 10 МОМ (полевые транзисторы)

3) R_НАГ._MIN_{? 3 кОМ (основная масса)}

мА,

В мощных ОУ I_ВЫХ ? 300 мА

4) Напряжение смещения нуля U_СМ = 5 мВ

5) Напряжение питания E_П = 15 В (есть12,6;6,3; 5 ч 15)

Лекция 11
U_ВЫХ.ОУ._MAX = (0.9 ч 0.95) Ч E_П = (0.9 ч 0.95) Ч 15 = 13.5 ч 14.25 В

Приблизительно можно считать, что выходное напряжение равно напряжению питания. ОУ усиливает (U_ВХ – U_ВХ2) = E_ДИФ (дифференциальный ЭДС)

K_U._ОУ? 50000 (в среднем)

Пусть U_ВХ2 = 0 (т.е заземлено), следовательно U_ВХ1._MAX = E_ДИФ._MAX = = 300 мкВ ? 0 В

Свойства идеального ОУ

Потенциал прямого входа = потенциал инвертирующего выхода ?_{ПРЯМ.ВХ} = ?_ИНВ.ВХ или U_ВХ – U_ВХ2 = 0
R_ВЫХ.ОУ= ? ( ? 300 кОМ ), поэтому I_ВХ = 0
K_U = 50000, поэтому можно считать K_U = ?

В практических расчётов можно реальный ОУ считать как идеальный. Несмотря на это ОУ как усилитель используется очень редко.

Нарисуем передаточную характеристику U_ВЫХ(U_ВХ).

U_ВЫХ = 0 при U_ВХ = U_CM

Недостатки:

1)Линейный усилительный диапазон ОУ очень мал.

2)Зависимость К_U от температуры.

3)Неодинаковость K_U от корпуса к корпусу.

Поэтому ОУ применяется в качестве схемы с обратными связями.

Неинвертирующий усилитель на базе ОУ

Отрицательная обратная связь (ООС)

U_ВЫХ = (U_ВХ — U_OC) Ч K_U = U_ВХ – U_OC = ;

При K_U ? ?, U_ВХ – U_OC = 0, U_ВХ = U_OC;

;

Коэффициент передачи (П) схемы с обратной связями

;

П схемы с ОС не зависит от K_U , исключается зависимость от температуры и разброс K_U.

Инвертирующий усилитель на базе ОУ

U₂ = 0 т.к заземлено.

А = 1 нА ? 0

U₁ = 300 мкВ

i₁ + i₂ = i_ВХ = 0, значит i₁ = -i₂

;

Связь параллельная, т.к. складываются не напряжения, а токи. Это лишь теоретическая схема в ней отсутствуют цепи коррекции.
Инвертирующий сумматор на базе ОУ

i₁ + i₂ + … + i_n = i_OC

Отношение R_OC к R входа можно назвать весовым коэффициентом. Если R_OC = R₁ = R₂ = … = Rn, значит сумматор в чистом виде, иначе получаем сумматор с весовыми коэффициентами.

Эпюры входных и выходных сигналов

Компенсатор входных токов и напряжения смещения нуля

В режиме покоя:

I_ВХ1 и I_ВХ2 — это I_ВН1 и I_БП2 дифференциального каскада.

I_ВХ1 протекает через R₁ и R_ОС

U_ВХ = 0, значит U_ВЫХ = 0

; т.к. К_U велик => U₁ ? 0, получим U_ВЫХ ? 0.

Чтобы в режиме покоя U_ВЫХ = 0, U₁ = U₂ =>

; т.о. компенсируется влияние входных токов.

Лекция 2: Базовый метод анализа цепей | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика

Связанные ресурсы

Конспекты лекций (PDF)
Демонстрация: KVL и KCL (PDF)

Доброе утро, хорошо.

Приступим. Сегодня у нас есть один раздаточный материал.

Это ваши конспекты лекций. Есть еще несколько экземпляров для тех, кто еще не взял их.

В общем, в конспектах лекций я опускаю большое количество материала.

Итак, это позволит вам занять руки, пока я читаю лекцию, и делать заметки и так далее.

Итак, не думайте, что все, о чем я говорю, здесь. Пожалуйста, продолжайте.

Хорошо, как обычно, позвольте мне начать с краткого обзора того, что мы уже рассмотрели.

Итак, то, что мы сделали в первую очередь, было изучено этой дисциплиной, которую мы называем дисциплиной кусковой материи, которая была очень похожа, очень напоминала упрощение точечной массы в физике.И эта дисциплина, этот набор ограничений, которые мы наложили на себя, позволили нам перейти от уравнений Максвелла к очень и очень простой форме алгебраических уравнений.

В частности, дисциплина имела две формы.

Во-первых, мы сказали, что будем иметь дело с элементами, для которых скорость изменения магнитного потока равна нулю вне элементов, и для которых скорость изменения заряда, который я хочу заряжать внутри элемента, равна нулю. Итак, если я возьму какой-либо элемент, любой элемент, который я назвал элементом общей схемы, например, резистор или источник напряжения, и поставлю его черным ящиком, то я говорю, что чистый заряд внутри быть нулевым.А это вообще не так. Мы увидим примеры, когда, например, если вы выберете какую-то часть элемента, может произойти накопление заряда, но внутри, если я поставлю рамку вокруг всего элемента, я буду предполагать, что скорость изменения заряда будет нулем. Итак, что это дало, это позволило нам создать абстракцию кусковой схемы, где я мог брать элементы, какой-то элемент такого рода, это мог быть резистор, источник напряжения или что-то еще, и теперь я мог приписать напряжение, некоторые напряжение на элементе, а также некоторый ток «i», который проходил в элементе.

И по мере продвижения вперед, когда я маркирую напряжения и токи через элементы и через них, я буду следовать соглашению. Хорошо, соглашение таково, что я собираюсь обозначить, если я обозначу V следующим образом, то я буду обозначать «i» для этого элемента как ток, текущий в положительный вывод.

Это просто условность. Делая это, выясняется, что мощность, потребляемая элементом «vi», положительна. Хорошо, поэтому, выбрав I, идущий таким образом на положительный вывод, мощность, потребляемая элементом, будет положительной.

Хорошо, так что в целом даже просто следуя этому соглашению, когда я маркирую напряжения и токи, я буду маркировать ток в элементе, входящем через плюсовую клемму. Помните, конечно, если ток идет в эту сторону, пусть один ампер течет таким образом, тогда, когда я вычисляю ток, «i» будет отрицательным.

Хорошо, поэтому, сделав эти предположения, допущения дисциплины сосредоточенной материи, я сказал, что могу значительно упростить свою жизнь.И, в частности, это позволило мне взять уравнения Максвелла, хорошо, и упростить их в очень простую алгебраическую форму, которая имеет и закон напряжения, и закон тока, который я называю законом напряжения Кирхгофа, и законом тока Кирхгофа.

KVL просто заявляет, что если у меня есть какая-то цепь, и если я измерю напряжения в любом контуре в цепи, поэтому, если я посмотрю на напряжения в любом контуре, то суммы напряжений в контуре будут равны нулю. Хорошо, я измеряю напряжения в контуре, и они равны нулю.

Аналогично, для тока, если я возьму узел схемы, если я построю схему, узел — это точка в схеме, где соединяются несколько ребер.

Если я возьму узел, то ток, поступающий в этот узел, чистый ток, поступающий в узел, будет равен нулю. Итак, если я возьму какой-либо узел схемы и просуммирую все токи, идущие в этот узел, все они будут в сумме равной нулю. Итак, обратите внимание, что я сделал, это с помощью этой дисциплины, с помощью этого ограничения, которое я наложил на себя, я смог совершить этот невероятный скачок от уравнений Максвелла к этим действительно, очень простым алгебраическим уравнениям, KVL и KCL.И я обещаю вам, переходя к оставшейся части 6.002, если это все, что вы знаете, вы можете решить любую схему, используя эти два очень простых соотношения. Это действительно очень, очень просто. Это все очень простая алгебра, хорошо? Итак, чтобы показать вам пример, позвольте мне провести небольшую демонстрацию.

Позвольте мне построить, позвольте мне построить небольшую схему и измерить некоторые напряжения для вас, и показать вам, что напряжения действительно в сумме равны нулю. Итак, вот моя небольшая схема.

Итак, я собираюсь показать вам простую схему, которая выглядит примерно так, и давайте продолжим и измерим некоторые напряжения и токи.В терминологии, которую следует запомнить, это называется циклом. Итак, если я начну с точки C и прохожу через источник напряжения, прихожу к узлу A вниз через R1 и полностью вниз через R2 обратно к C, это петля. Аналогично, эта точка A является узлом, к которому подключены резистор R1, источник напряжения V0 и R4. Хорошо, просто убедитесь, что ваша терминология верна. Итак, что я сделаю, это сделаю для вас несколько быстрых измерений и покажу вам, что эти KVL и KCL действительно верны. Итак, схемы там, можно мне нанять добровольца? Любой доброволец?

Все, что вам нужно сделать, это написать что-нибудь на доске.

Заходи. Хорошо, позвольте мне сделать несколько измерений, а почему бы вам не записать то, что я измеряю, на доске? Что я сделаю, так это позволь мне позаимствовать здесь еще кусок мела.

Я сосредоточусь на этом цикле, сосредоточусь на этом узле и сделаю некоторые измерения.

Хорошо, вы видите схему наверху.

Хорошо, я получаю 3 вольта для напряжения от C до A.

так почему бы вам не записать 3 вольта?

Хорошо, значит, следующий -1.6. Итак, я делаю AB, V_AB.

Хорошо, а затем позвольте мне сделать последнее.

Это -1,37. Измерения, я думаю, были такими. Итак, что написано — это V_AC.

Но пока все нормально. Не беспокойся об этом.

Итак, спасибо. Я ценю вашу помощь здесь.

Хорошо, поэтому в рамках экспериментальной ошибки заметил, что если сложить эти три напряжения, они в сумме равны нулю. Хорошо, теперь позвольте мне сосредоточиться на этом узле. И в этом узле позвольте мне измерить токи.

Что я сейчас сделаю, так это переключусь на напряжение переменного тока, чтобы я мог продолжить и измерить ток, не разрывая свою цепь.

Хорошо, на этот раз вы также увидите измерения, которые я делаю.

Итак, то, что у меня здесь, я думаю, вы можете видеть это так. У меня есть три провода, которые я вытащил из D. А это узел D, хорошо? Итак, у меня есть три провода, входящие в узел D, чтобы мне было немного легче измерять предметы. Хорошо, так что все держите пальцы скрещенными, чтобы я не выглядел здесь дураком.

Надеюсь, это сработает. Итак, вы получите примерно 10 мВ.

Хорошо, это примерно 10 мВ от пика до пика, и скажем, если сигнал поднимается слева, это положительно. Итак, положительные 10 мВ.

И еще одно положительное значение 10 мВ, так что это 20 мВ.

И на этот раз отрицательный, примерно 20, я полагаю, -20.

Итак, что касается токов, у меня есть -10, -10, извините, положительный 10, положительный 10 и -20, который в сумме дает ноль.Но что еще интереснее, я могу показать вам то же самое, проводя этот токоизмерительный щуп прямо через узел.

И обратите внимание, что чистый ток, который входит в этот узел, здесь равен нулю. Хорошо, это просто должно показать вам, что KCL действительно работает на практике, и это не просто плод нашего воображения. Итак, прежде чем продолжить, я хотел бы отметить еще одну вещь.

Заметьте, что я записал два предположения о дисциплине сосредоточенной материи, хорошо?

Существует полное предположение о дисциплине кусковой материи, и это предположение, по крайней мере по духу, разделяется и упрощением точечной массы в физике.Может кто-нибудь сказать мне, что это за предположение? Общее предположение, о котором я не упоминал, о котором вы можете прочитать в своих заметках в разделе 8.2 приложения. Какое общее предположение разделяется по духу с упрощением точечной массы? Кто-нибудь?

Общее предположение, которое следует сделать здесь, состоит в том, что во всех сигналах, которые мы будем изучать в этом курсе, мы сделали предположение, что интересующие скорости сигналов, скорости перехода и т. Д. Намного медленнее, чем скорость свет. Хорошо, что интересующие меня скорости перехода сигнала намного меньше скорости света.

Помните, что законы движения, дискретные законы движения нарушаются, если ваши объекты начинают двигаться со скоростью света.

Хорошо, здесь тот же токен, наша абстракция кусковой схемы ломается, если мы приближаемся к скорости света.

Есть следующие курсы, в которых рассказывается о волноводах и других методах распределенного анализа, которые имеют дело с сигналами, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.

Хорошо, на этом позвольте мне перейти к первому методу анализа схем.Это называется основным методом KVL KCL. Итак, только на основе этих двух простых алгебраических соотношений я могу анализировать очень интересные и сложные схемы. Метод выглядит следующим образом.

Итак, допустим, наша цель состоит в том, что для такой схемы наша цель — решить ее. Хорошо, в этом курсе мы займемся двумя видами деятельности: анализом и синтезом.

Анализ говорит, что учитывая схему, хорошо, что вы можете сказать мне о схеме?

Хорошо, поэтому мы решим существующие схемы для всех напряжений и токов, напряжений на элементах и токов через эти элементы.

Synthesis говорит, что, имея функцию, я могу попросить вас пойти и построить схемы.

Хорошо, поэтому для анализа мы можем применить этот метод, который я хочу вам показать. Идея здесь в том, что для такой схемы давайте вычислим все напряжения и токи, которые зависят от способа соединения этих элементов. Итак, основной метод KVL и KCL состоит из следующих шагов. Первый шаг — записать отношения элемента VI. Хорошо, прямо вниз по отношениям элемента VI для всех элементов.

Второй шаг — это запись KCL для всех узлов, а третий шаг — запись KVL для всех контуров в схеме. Вот и все.

Просто запишите правила элементов, KVL и KCL, а затем решите схему. Итак, что мы будем делать, мы, конечно же, сделаем пример.

Но, просто в качестве напоминания, мы рассмотрели несколько элементов до сих пор, и для резистора соотношение элементов говорит, что V — это pi R, где R — сопротивление элемента.Для источника напряжения V равно нулю. Это отношения элементов. А для источника тока элемент — это отношение, «i» — это просто ток, текущий через элемент. Итак, вот некоторые из простых правил элементов для устройств, таких как источник тока, источник напряжения и резистор.

Итак, давайте решим эту простую схему.

И что я сделаю, это решу схему за вас.

Хорошо, если вы откроете пятую страницу своих заметок, я собираюсь редактировать схему здесь.Вы можете записать значения в своих заметках на пятой странице. Хорошо, поэтому в качестве первого шага моего метода KVL KCL мне нужно записать все отношения между элементами VI. Итак, прежде чем я это сделаю, позвольте мне пометить все напряжения и токи, которые в цепи неизвестны. Итак, позвольте мне обозначить напряжения и токи, связанные с источником напряжения, как здесь.

Обратите внимание, я продолжаю следовать этому соглашению, согласно которому всякий раз, когда я маркирую напряжения и токи для элемента, я показываю ток, идущий на положительный вывод переменной элемента, ОК, после напряжения переменной элемента.

Итак, у меня V ноль, а у меня ноль.

Позвольте мне сделать паузу здесь на пять секунд и показать вам некоторую путаницу, которая иногда случается.

Часто люди путают то, что называется переменной, которая связана с элементом, и значением элемента. Хорошо, обратите внимание, что здесь заглавная буква V naught — это напряжение, которое обеспечивает этот источник напряжения, а это имя здесь, v naught, — это просто переменная, которую мы использовали для обозначения напряжения на этом элементе.

Таким же образом я могу обозначить v1 как напряжение на резисторе, а i1 — это ток, протекающий через резистор.Таким образом, этот метод маркировки, при котором я следую соглашению о том, что ток течет в положительную клемму, называется дисциплиной связанных переменных.

Я пытался использовать слово «дисциплина» в ситуациях, когда у вас есть выбор, хорошо, и из множества возможных вариантов вы выбираете один в качестве условного.

Хорошо, поэтому здесь, в качестве соглашения, мы используем дисциплину связанных переменных и используем этот метод для последовательной маркировки неизвестных напряжений и токов в наших схемах. Хорошо, позвольте мне продолжить маркировку здесь, v4, i4, i3, v3 здесь, а также v2 и i2, v5 и i5.

Думаю на этом все. Итак, я пошел дальше и обозначил все свои неизвестные. Таким образом, каждое из этих напряжений и токов — это напряжения и токи, связанные с каждым из элементов. И моя цель — решить эти проблемы. Итак, что касается нашего решения, давайте последуем методу, который я вам описал.

Итак, в качестве первого шага я просто собираюсь продолжить и записать все взаимосвязи элементов VI.

Хорошо, в качестве первого шага я собираюсь записать все взаимосвязи VI. Итак, может ли кто-нибудь прокричать мне соотношение VI для источника напряжения?

Хорошо, хорошо. Таким образом, v0 — это заглавная буква V с нулевым значением, то есть переменная V с нулевым значением просто равна напряжению v0. Точно так же я могу написать и другие. v1 — это i1, R1.

v2 — это i2, R2 и т. Д.

Хорошо, и у меня есть один, два, три, четыре, пять, шесть элементов. Итак, у меня получится шесть таких уравнений. Шаг второй, я собираюсь написать KCL для узлов в моей системе.

Итак, позвольте мне начать с узла A. Итак, для узла A позвольте мне считать положительными токи, выходящие из узла.

Итак, у меня нет истечения i, плюс истекает i1, плюс истекает i4, и они должны быть в сумме равными нулю для узла A. Затем я могу продолжить и выполнить другие узлы, скажем, например, я сделать узел B. Для узла B у меня выходит i2. Это положительно, i3 и i1 входит, поэтому я получаю -i1 равно нулю.

Хорошо, у меня один, два, три, четыре, у меня четыре узла. Хорошо, я бы получил четыре уравнения.Оказывается, четвертое уравнение не является независимым. Вы можете получить это от других. Итак, я получаю из этого три независимых уравнения. Тогда я могу написать КВЛ.

А для KVL я просто спускаюсь по своим кругам.

И позвольте мне пройти через этот первый цикл таким образом.

Хорошо, и простой трюк, который я использую, вы должны быть невероятно осторожны, когда проходите через это, сохраняя свои минусы и плюсы правильно. Иначе можно безнадежно запутаться. После того, как вы пометите его, вы должны быть уверены, что правильно поняли все свои минусы и плюсы.Итак, для KVL я бы хотел, скажем, начать с C, а от C я перейду к A.

Для AI перейду к B, а из B я пойду назад к C. Хорошо, вот как я прохожу свой цикл. И трюк, которому я собираюсь следовать, заключается в том, что пока мой палец проходит через этот контур, я собираюсь обозначить напряжение как первый признак, который я вижу для этого напряжения. Хорошо, я начну с C и поднимусь. Я начинаю с того, что ударяю по элементу источника напряжения, а затем ударяю по нему, я нажимаю знак минус для нуля.

Хорошо, так что я просто запишу минус V ноль, плюс затем я прохожу, и когда я подхожу к A и спускаюсь к B, я нажимаю на знак плюс V1.

Итак, это плюс V1. Затем я нажимаю на знак плюса на V2, и я получаю плюс V2, и это ноль. Хорошо.

Итак, это также соответствует тому, что у вас есть в ваших заметках.

Итак, это первое уравнение. Точно так же я могу пройтись по другим циклам и записать уравнения для каждого из циклов.

Хорошо, и соглашение, которому я люблю следовать, заключается в том, что при прохождении цикла я записываю в качестве знака напряжения первый знак, который я считаю для этого элемента.

Хорошо, вы можете сделать прямо противоположное, если хотите, просто чтобы отличаться. Но пока вы остаетесь последовательными, все будет в порядке. Хорошо, таким же образом здесь у меня может быть четыре цикла, то есть четыре уравнения. Опять же, один из них оказывается зависимым от других. В итоге я получаю три независимых уравнения.Итак, у меня получается 12 уравнений. Я получаю 12 уравнений.

Есть шесть элементов, ОК, источник напряжения и пять резисторов. Итак, есть шесть неизвестных напряжений и шесть неизвестных токов.

Итак, у меня есть 12 уравнений и 12 неизвестных.

Хорошо, я могу взять все уравнения и пропустить их через большую рукоятку, а затем сесть и размолоть.

И если бы я был действительно жестоким, я бы дал это как домашнее задание, и попросил бы вас измельчать, измельчать и измельчать, пока вы не получите свои шесть напряжений и шесть токов.

ОК, работает. Итак, у вас есть 12 уравнений, и этот метод просто работает. Однако обратите внимание, что это довольно грязный метод. Это довольно безобразно.

Я получаю 12 уравнений, и это довольно неприятно даже для такой простой схемы. Однако достаточно сказать, что этот фундаментальный метод находится в одном шаге от уравнений Максвелла, просто работает. ОК?

Итак, что вы сделаете, это оставшаяся часть этой лекции, я познакомлю вас с еще парой методов.

Один из них — интуитивно понятный, а другой, называемый методом узлов, немного более формален, но, я думаю, гораздо более краток, чем метод KVL KCL.

Метод 2. Таким образом, соответствующий раздел в примечаниях к курсу — это раздел. Одна из вещей, на которую я буду обращать внимание в этом семестре, — это интуиция. Вы обнаружите, что по мере того, как вы становитесь специалистами EECS и так далее, или если вы разговариваете со своими техническими специалистами или профессорами и так далее, вы обнаружите, что очень редко они действительно идут вперед и применяют формальные методы анализа.

Хорошо, в общем, инженеры могут взглянуть на схему и просто наблюдением записать ответ.И обычно в прошлом мы пытались как бы игнорировать этот процесс и говорили нашим студентам: смотрите, мы учим вас всем формальным методам, и вы разовьете свою собственную интуицию и сможете это делать. Что мы попытаемся сделать в этом термине, так это попытаться подчеркнуть интуитивные методы и попытаться показать вам, как проходит интуитивный процесс, чтобы вы могли очень быстро решить многие из этих схем просто путем проверки.

Хорошо, этот метод, который я собираюсь вам показать, является одним из таких интуитивно понятных.Я назову это инструментами комбинирования элементов. Хорошо, применив этот метод, вы можете очень быстро решить многие простые схемы.

Компоненты этого метода следующие.

Я научился составлять группу элементов.

Итак, скажем, например, у меня есть набор резисторов от R1 до RN, включенных последовательно. Хорошо, вы можете использовать KVL и KCL, чтобы показать, что это эквивалентно одному резистору, значение которого определяется суммой сопротивлений.

Хорошо, поэтому, если у меня есть резисторы, включенные последовательно, то фактически это то же самое, как если бы был один резистор, значение которого является суммой всех сопротивлений.Хорошо, вы можете посмотреть примечания к курсу, чтобы получить доказательство этого факта.

Точно так же, если у меня есть параллельные сопротивления, позвольте мне называть их проводимостью.

Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению.

Если сопротивление измеряется в омах, проводимость измеряется в mhos, M-H-O-S. Хорошо, это проводимость G1, G2 и G3. По сути, это то же самое, что наличие единственной проводимости, эффективное значение которой определяется суммой проводимости.

Хорошо, параллельные проводимости складываются, а сопротивления последовательно складываются. Точно так же для источников напряжения, если у меня есть источники напряжения, подключенные последовательно, они равносильны сумме напряжений. Точно так же для токов, если у меня есть параллельные токи, их можно рассматривать как единый источник тока, токи которого являются суммой отдельных параллельных токов. Итак, давайте сделаем небольшой пример.

Итак, давайте рассмотрим этот пример. Итак, допустим, у меня есть схема, которая выглядит вот так, и три сопротивления.

И, допустим, все, что меня волнует, это ток I, который течет по этому проводу.

Меня волнует только этот ток.

Конечно, вы можете написать KVL и KCL.

Вы получите четыре уравнения и четыре неизвестных.

И вы можете это решить. Но я могу применить свои правила комбинирования элементов и очень быстро выяснить, что такое ток I, используя следующую технику.

Итак, я могу, прежде всего, взять эту схему.И я могу составить эти два сопротивления и показать, что схема эквивалентна в том, что касается этого тока, I, следующей цепи, R1.

И я беру сумму двух проводимостей, хорошо, и получается R1, R2, R3, R2 плюс R3.

Затем я могу еще больше упростить его и получить единственное сопротивление, значение которого определяется как R1 плюс R2, R3, R3. Хорошо, я просто упрощаю схему. Теперь по этой схеме я могу получить ответ, который мне нужен.

I — это просто напряжение V, деленное на плюс R1.

Хорошо, поэтому в подобных ситуациях, когда я ищу единичный ток, я могу очень быстро найти ответ, применив некоторые из этих правил комбинирования элементов.

И я могу избавиться от необходимости проходить формальные шаги.

Итак, в общем, всякий раз, когда вы сталкиваетесь со схемой, в общем и целом пытайтесь использовать интуитивные методы для ее решения. И переходите к формальному методу, только если какой-то интуитивно понятный метод не работает. Даже в вашей домашней работе, по большому счету, домашние задания не должны быть шероховатыми.Хорошо, если вы обнаружите много гранжа в своей домашней работе, просто помните, что вы, вероятно, не используете какой-то интуитивный метод. Хорошо, просто будь осторожен.

Хорошо, позвольте мне перейти к третьему методу анализа схем, а третий метод называется методом узлов.

Итак, узловой метод — это просто конкретное приложение метода KVL KCL и приводит к гораздо более компактной форме окончательных уравнений. Если есть один метод, который вы должны запомнить на всю жизнь, я бы сказал, просто запомните этот метод.Хорошо, метод узлов — это рабочая лошадка в самой простой отрасли.

Хорошо, если есть один метод, который вы хотите последовательно применять, то его следует запомнить.

Итак, позвольте мне кратко изложить вам метод, а затем разработать для вас пример.

Первый этап способа узла будет выбрать ссылку или узел заземления. Это символ наземного узла. Узел заземления просто говорит, что я буду обозначать напряжения в этой точке равными нулю и измерять все остальные мои напряжения относительно этой точки.Итак, я собираюсь выбрать узел заземления в моей схеме. Во-вторых, я хочу обозначить оставшиеся напряжения относительно узла заземления.

Итак, пометьте напряжения для всех остальных узлов относительно узла заземления. Затем напишите KCL для каждого из узлов напишите KCL. Хорошо, но не пишите KCL для наземного узла. Помните, что если у вас есть N узлов, уравнения узлов дадут вам N-1 независимых уравнений.

Итак, напишите KCL для узлов, но не делайте этого для наземного узла. Затем найдите узловые напряжения.Итак, скажем, когда мы маркируем напряжения. Я хочу обозначить их как E, что-то или другое. Итак, найдите неизвестные напряжения узлов. А затем, когда я знаю все напряжения, связанные с узлами, я могу снова вычислить все напряжения и токи ответвлений.

Хорошо, когда я знаю все напряжения узлов, я могу продолжить и вычислить все напряжения ответвлений и токи ответвлений. Итак, давайте продолжим и применим этот метод, и проработаем пример.

Опять же, помните, что если есть один метод, который вам следует запомнить, то это метод узла.

Хорошо, и в случае сомнений последовательно применяйте метод узла, и он будет работать независимо от того, является ли ваша схема линейной или нелинейной, если резисторы построены в США или СССР, это не имеет значения. Хорошо, метод узла будет просто работать, линейный или нелинейный, хорошо?

Итак, что я собираюсь сделать, так это построить схему, которая является моей старой верной. Это наш старый верный, плюс я немного усложню его, добавив текущий источник. Итак, пошли повеселимся.

Давайте сделаем это.Итак, вот мой источник напряжения, как и раньше. Хорошо, что я сделаю для развлечения, добавлю там текущий источник. И вы можете убедить себя, что если вы продолжите и примените метод KVL KCL, это действительно будет беспорядок уравнений.

Хорошо, поэтому R1, R3, R4, R2, R5.

Хорошо, давайте последуем нашему методу и просто подключим и попробуем.

Итак, применим первый шаг. Выбираю наземный узел.

Это эталонный узел, от которого я буду измерять все остальные свои напряжения. Хорошо, теперь, ничего не зная о методе узла, попробуйте интуитивно понять, какой узел вы должны выбрать в качестве наземного.

Помните, что вы хотите пометить узел заземления нулевым напряжением и измерить все остальные напряжения относительно этого узла. Хорошо, обычный трюк — выбрать узел, к которому подключено наибольшее количество элементов, в качестве узла заземления. Хорошо, и, в частности, позже вы обнаружите, что полезно выбрать узел, в котором также подключены все ваши источники напряжения, а также максимальное количество ваших источников напряжения.

Хорошо, в этом случае я собираюсь выбрать его в качестве своего наземного узла.Хорошо, это мой первый шаг.

Я выбрал его в качестве наземного узла. И я собираюсь обозначить это как нулевое напряжение. На втором этапе я обозначу напряжения других ветвей относительно узла заземления. Хорошо, что я сделаю, это добавлю сюда этот узел. Я обозначу это напряжение E1. Это мои неизвестные.

Помните, узловой метод, потому что мои узловые напряжения — мои неизвестные. Я обозначил это как E1.

Я помечаю это как мое неизвестное напряжение, E2.

Что насчет этого здесь? Это напряжение неизвестно?

№Я знаю, что такое напряжение, потому что знаю, что этот узел находится под напряжением V0 выше, чем узел заземления.

Хорошо, обратите внимание, что для перехода отсюда сюда я напрямую подключаюсь к источнику напряжения. Итак, этот узел имеет напряжение V0. А я просто запишу V0.

Хорошо, попробуйте упростить количество шагов, которые вы должны пройти, поэтому сразу запишите напряжение V0 для этого узла. Что я еще сделаю, так это для удобства я запишу, я буду использовать проводимости.Итак, я собираюсь использовать GI вместо RI и написать кучу узловых уравнений. Итак, шаг первый, я выбрал свой наземный узел. Шаг второй, я пометил напряжение на моем узле, E, хорошо? Я сделал это двумя своими шагами. Теперь позвольте мне продолжить и … Хорошо, позвольте мне продолжить и применить третий шаг.

И на третьем шаге говорится, что продолжайте и применяйте KCL для каждого из узлов, на которых у вас есть неизвестное напряжение узла.

И тогда вы получите свои уравнения.

Итак, позвольте мне начать с применения KCL на E1.

Итак, позвольте мне написать KCL на E1. Я делаю еще одно.

Обратите внимание, у меня там токов нет.

Хорошо, как мне написать KCL? KCL просто говорит, что сумма токов в узле снова равна нулю, помните, согласно дисциплине кусков материи. Итак, если у меня там нет токов, то я использую трюк для записи KCL, я использую узловые напряжения и неявно заменяю узловые напряжения, например делим на элементарное сопротивление, поэтому я возьмите напряжения узла и разделите на сопротивление, получите ток.

Хорошо, поэтому я неявно применяю взаимосвязи элементов для получения узловых токов. Итак, пример, который проясняет, поэтому я беру узел E1 и, опять же, для выходящих токов, которые я предполагаю иметь, как положительные.

Итак, возрастающий ток равен E1 минус V ноль, делим на R1, поэтому я умножил на G1.

Это текущий рост. Плюс, ток, идущий вниз, равен E1 минус ноль, где потенциал узла земли равен нулю, G2, ОК, плюс ток, который идет на резистор R3, который просто равен E1 минус E2, деленный на R3.

Итак, E1 минус E2, разделенное на R3 или умноженное на G3 равно нулю.

Хорошо, посмотрите, как я это получил? Это просто KCL, но чтобы получить свои токи, я просто беру разность напряжений между элементами и делю на элемент сопротивления, и я получаю токи.

Хорошо, я могу аналогичным образом написать KCL на E2.

Итак, в KCL на E2, снова позвольте мне выйти наружу.

Итак, возрастающий ток равен E2 минус V ноль, умноженный на G4.

Текущее значение слева равно E2 минус E1, деленное на R3 или умноженное на G3.Текущее снижение равно E2 минус ноль, умноженное на G5. И текущий понижающийся -I1. Хорошо, вы должны быть осторожны со своими полярностями. Таким образом, сумма всех выходящих токов равна нулю. И вот токи, которые выходят в этой точке. Итак, что я делаю дальше, я могу переместить постоянные члены в левую часть и собрать свои неизвестные. Итак, позвольте мне записать их здесь.

Итак, допустим, у меня здесь E1, хорошо, и из этого уравнения у меня есть нулевое значение V, G1, которое выходит здесь.

Итак, минус V ноль G1 переходит на другую сторону.

И позвольте мне собрать все значения, которые умножают E1.

Итак, я понял, G1 — один из примеров. У меня G2, и у меня G3.

А то по Е2 у меня минус G3.

Хорошо, поэтому я просто выражу это как напряжение элементов, умноженное на некоторые члены в круглых скобках, и поместил свои внешние источники с правой стороны.

Точно так же я делаю здесь то же самое.

В этом случае позвольте мне переместить мои источники вправо. Итак, у меня выходит I1, а выходит V naught G4.

Между прочим, я просто хочу упомянуть, что если вы хотите заснуть, сейчас хорошее время для этого, потому что как только я запишу эти два уравнения, хорошо, теперь пора спать . Здесь нет ничего нового, чему вы собираетесь научиться. Это просто Анант Агарвал развлекается у доски, раскладывая символы.

Итак, после того, как вы запишете эти два уравнения узла, все остальное будет просто грязной математикой.

Итак, позвольте мне немного повеселиться. Так что позвольте мне пойти дальше и сделать это.Итак, я переместил свои напряжения и токи на другую сторону. И позвольте мне собрать здесь все коэффициенты для E1. Итак, E1 минус G3, и все, я думаю.

Хорошо, а потом сделаю то же самое для E2.

Итак, я получаю G4, я получаю G3, и я получаю G5. Хорошо, обратите внимание, что у меня есть два уравнения и два неизвестных.

Хорошо, два уравнения находятся в правой части, у меня есть некоторые напряжения и токи, которые являются моими сухими напряжениями и сухими токами. Ладно, это становится довольно скучным.Я собираюсь сделать паузу и поговорить о другом. Итак, вы можете взять это и поместить в матричную форму, так что я сделал это для вас на странице десять. Это все матричная форма.

Да, я это знаю. Вы можете использовать любую технику для ее решения, использовать алгебраические методы, использовать линейные алгебраические методы для ее решения, использовать компьютер, что угодно. И компьютеры, когда компьютеры анализируют схемы, они записывают эти уравнения и решают матрицы.

Итак, если вы рассмотрите линейную алгебру, сколько человек здесь взяли курс линейной алгебры?

Сколько здесь людей слышали об исключении Гаусса?

Как могло больше людей слышать об исключении Гаусса, чем посещать уроки линейной алгебры? В любом случае, теперь вы знаете, почему вы взяли эти классы линейной алгебры.

Итак, если бы я просто собрал их в матричную форму — хорошо, я просто выразил эти два уравнения в линейной алгебраической форме, и вот мой вектор-столбец неизвестных, и вы можете применить любой из тех методов, которые вы изучили. в линейной алгебре, чтобы решить эту проблему.

Работы по устранению Гаусса. Хорошо, и в компьютере люди, занимающиеся компьютерными исследованиями или решающие такие уравнения, просто имеют дело с огромными уравнениями, подобными этому, создавая компьютерные программы, которые с учетом таких уравнений могут продолжить и решить их.

Хорошо, позвольте мне остановиться на этом и еще раз подчеркнуть, что то, что вы сделали, — это огромный скачок от уравнений Максвелла к использованию дисциплины комковатой материи к KVL и KCL, которые в конечном итоге дали простое алгебраическое уравнение для решения и не имели беспокоиться об уравнениях в частных производных, которые были формой уравнений Максвелла.

Бесплатное образование | Аудио / видео курсы

Это собрание аудио / видео курсов и лекций по электронике и электротехнике, проводимых образовательными учреждениями, такими как MIT OpenCourseWare, UC Berkeley Webcast и NPTEL Courses. Курсы и лекции охватывают широкий спектр предметов по электронике и электротехнике: теория электромагнетизма, микроэлектронные схемы, аналоговые интегральные схемы, цифровая электроника, проектирование СБИС, цифровая обработка сигналов, цифровая связь, беспроводная связь, встроенные системы, наноэлектроника, силовая электроника, и Т. Д.

Видео	Основные электрические схемы
Видео	Теория схем
Видео	Базовая электроника (ИИТ Бомбей)
Видео	Базовая электроника (ИИТ Гувахати)
Видео	Базовая электроника и лаборатория
Видео	Электроника
Видео	Введение в электронные схемы
Видео	Основные электрические технологии
Видео	Светотехника
Видео	Проектирование аудиосистем
Видео	Электромагнитная теория
Видео	Электромагнитные поля
Видео	Прикладная инженерия электромагнетизма
Видео	Вычислительная электроника и приложения
Видео	Цифровые схемы
Видео	Проектирование цифровых систем
Видео	Цифровые схемы и системы (проф. С. Шринивасан, ИИТ Мадрас)
Видео	Цифровые схемы и системы (проф. Шанкар Балачандран, ИИТ Мадрас)
Видео	Моделирование полупроводниковых устройств
Видео	Твердотельные устройства
Видео	Полупроводниковые приборы и схемы
Видео	Электронные материалы, устройства и изготовление
Видео	Наноэлектроника: приборы и материалы
Видео	МЭМС и микросистемы
Видео	Методы изготовления сенсоров на основе Mems: клиническая перспектива
Видео	Основы микро- и нанофабрикций
Видео	Микро- и интеллектуальные системы
Видео	Технология VLSI
Видео	Изготовление кремниевых схем СБИС с использованием технологии МОП
Видео	Введение в упаковку электронных систем
Видео	Тепловые проблемы корпусов для электроники
Видео	Физическое моделирование корпусов электроники с помощью быстрого прототипирования
Видео	Схемы СБИС
Видео	Схемы преобразования данных СБИС
Видео	Конструкция аналоговой СБИС КМОП
Видео	Расширенный дизайн СБИС
Видео	Расширенный логический синтез
Видео	Цифровые интегральные схемы
Видео	Архитектурный дизайн цифровых интегральных схем
Видео	Аналоговые электронные схемы
Видео	Аналоговые схемы (Проф. Джаянта Мукерджи, ИИТ Бомбей)
Видео	Аналоговые схемы (профессор А. Н. Чандоркар, ИИТ Бомбей)
Видео	Аналоговые схемы (д-р Нагендра Кришнапура, IIT Мадрас)
Видео	Интегральные схемы, МОП-транзисторы, операционные усилители и их приложения
Видео	Практическое применение операционных усилителей: проектирование, моделирование и реализация
Видео	Конструкция аналоговой ИС
Видео	Аналоговые ИС
Видео	Схемы для проектирования аналоговых систем
Видео	Аналоговые схемы и системы
Видео	Высокоскоростные устройства и схемы
Видео	Электроника для обработки аналоговых сигналов I
Видео	Электроника для обработки аналоговых сигналов II
Видео	Принципы проектирования ВЧ- и СВЧ-фильтров и усилителей
Видео	RF Интегральные схемы
Видео	Микроволновые схемы
Видео	Основные элементы микроволновой техники
Видео	Основные инструменты микроволновой техники
Видео	Технология миллиметровых волн
Видео	Линии передачи и электромагнитные волны
Видео	Антенны
Видео	Принципы коммуникации (Часть 1)
Видео	Принципы коммуникации (Часть 2)
Видео	Коммуникационная техника
Видео	Современные методы цифровой связи
Видео	Цифровая коммутация I
Видео	Широкополосные сети: концепции и технологии
Видео	Цифровая связь
Видео	Цифровая передача голоса и изображений
Видео	Оптические коммуникации
Видео	Расширенная оптическая связь
Видео	Волоконная оптика
Видео	Волоконно-оптические системы связи и методы
Видео	Полупроводниковая оптоэлектроника
Видео	Фотонные интегральные схемы
Видео	Беспроводная связь
Видео	Основы беспроводной связи MIMO
Видео	Оценка для беспроводной связи: сотовые сети и сенсорные сети MIMO / OFDM
Видео	Принципы современной беспроводной связи CDMA / MIMO / OFDM
Видео	Расширенная мобильная связь 3G и 4G
Видео	Основы программно-определяемых радиостанций и практических приложений
Видео	Беспроводные сети Ad Hoc и сенсорные сети
Видео	Системы спутниковой связи
Видео	Введение в теорию информации
Видео	Теория информации и кодирование
Видео	Теория информации, кодирование и криптография
Видео	Введение в теорию кодирования
Видео	Теория кодирования
Видео	Коды исправления ошибок
Видео	Кодирование контроля ошибок: введение в сверточные коды
Видео	Кодирование контроля ошибок: Введение в линейный блочный код
Видео	Связь с расширенным спектром и подавление помех
Видео	Встроенные системы
Видео	Проектирование встроенных систем
Видео	Проектирование встроенных систем с ARM
Видео	Введение в промышленность 4. 0 и промышленный Интернет вещей
Видео	Введение в Интернет вещей
Видео	Дизайн для Интернета вещей
Видео	Промышленная автоматизация и управление
Видео	Компьютерная организация
Видео	Организация цифровых компьютеров
Видео	Микропроцессоры и микроконтроллеры
Видео	Разработка на базе ARM
Видео	Системы реального времени
Видео	Тестирование встроенного программного обеспечения
Видео	Программирование и сценарии для Linux
Видео	Сети и системы
Видео	Принципы сигналов и систем
Видео	Сигналы и системы
Видео	Цифровая обработка сигналов (проф. С.С. Датта Рой, ИИТ Дели)
Видео	Цифровая обработка сигналов (проф. Т.К. Басу, ИИТ Харагпур)
Видео	Обработка сигналов дискретного времени
Видео	Адаптивная обработка сигналов
Видео	Adv. Цифровая обработка сигналов — многоскоростные и вейвлеты
Видео	Математические методы и методы обработки сигналов
Видео	Методы преобразования для инженеров
Видео	Основы вейвлетов и многоскоростной цифровой обработки сигналов
Видео	Основы вейвлетов, банков фильтров и частотно-временного анализа
Видео	Цифровая обработка изображений
Видео	Анализ медицинских изображений
Видео	Обработка биомедицинских сигналов
Видео	Оценка сигналов и систем
Видео	Фонд вероятности для инженеров-электриков
Видео	Вероятность и случайные процессы
Видео	Вероятность и случайные переменные / процессы для беспроводной связи
Видео	Дополнительные темы по теории вероятностей и случайных процессов
Видео	Распознавание образов (проф. Сухенду Дас, ИИТ Мадрас)
Видео	Распознавание образов (профессор П.С. Састри, IISc Бангалор)
Видео	Распознавание образов и применение
Видео	Глубокое обучение для визуальных вычислений
Видео	Интеллектуальные системы и управление
Видео	Нейронные сети и приложения
Видео	Электрические машины I
Видео	Моделирование и анализ электрических машин
Видео	Динамика физических систем
Видео	Control Engineering (Проф.S.D. Агаше, ИИТ Бомбей)
Видео	Control Engineering (Проф. М. Гопал, ИИТ Дели)
Видео	Современные системы управления
Видео	Оптимальное управление
Видео	Прикладная оптимизация для беспроводных сетей, машинного обучения и больших данных
Видео	Робототехника и управление: теория и практика
Видео	Введение в нелинейную динамику
Видео	Нелинейные динамические системы
Видео	Хаос, фракталы и динамические системы
Видео	Широтно-импульсная модуляция для силовых электронных преобразователей
Видео	Преобразователь мощности с переключением режимов
Видео	Промышленное оборудование
Видео	Промышленные приводы — силовая электроника
Видео	Силовая электроника и распределенное производство
Видео	Энергетические системы Производство, передача и распределение
Видео	Устройства гибких систем передачи переменного тока (FACTS)
Видео	Высоковольтная передача постоянного тока
Видео	Достижения в области передачи и распределения сверхвысокого напряжения
Видео	Power System Dynamics
Видео	Анализ энергосистемы
Видео	Динамика и управление энергосистемой
Видео	Энергетика
Видео	Энергетические ресурсы и технологии
Видео	Анализ системы распределения электроэнергии
Видео	Введение в Smart Grid
Видео	Инженерия и технологии солнечной энергии
Видео	Проектирование фотоэлектрических систем
Видео	Электростанция

Лекции — Основы электроники

w3.org/1999/xhtml» cellspacing=»0″>

Это список материалов курса.По мере прохождения курса я буду размещать новые файлы и ссылки на веб-сайты. На домашней странице есть список последних файлов, который будет обновляться, чтобы вы могли легко увидеть, какие новые ссылки я разместил.

Значок типа файла	Имя файла	Описание	Размер	Версия	Время	Пользователь
ć	АЦП под редакцией.ppt Посмотреть Скачать	ADC Лекционные материалы для вашего удовольствия от чтения	406k	версия 1	22 февраля 2017 г., 8:36	Роберт Сова
ċ	additional_material_electronics.zip Скачать	Дополнительная информация и примеры по MOSFET и BJT	6744k	версия 3	18 февраля 2016 г. , 2:06	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Лекция по основам электроники 1.ppt Посмотреть Скачать		8057k	версия 3	18 февраля 2016 г., 2:06	Джозеф Йебоа Нортей
Ċ	DC Analysis.pdf Просмотр Скачать		179k	версия 1	179479″> 10 апреля 2017 г., 10:26	Кваку Апеаду
ć	Digital_Systems_and_Binary_Numbers_updated.ppt Посмотреть Скачать	Логические вентили и проектирование логических систем	4848 КБ	v.1	25 апреля 2017 г., 14:50	Роберт Сова
ć	Diodes. ppt Посмотреть Скачать		1813k	версия 3	18 февраля 2016 г., 2:06	Джозеф Йебоа Нортей
ć	FAEN 108 Lecture 1.ppt Посмотреть Скачать	Это последние заметки к лекции 1. Прочтите внимательно	9794k	версия 1	22 февраля 2017 г., 8:30	Роберт Сова
Ċ	Волоконная оптика.pdf Просмотр Скачать	Это последние заметки по волоконной оптике. Прочтите внимательно	1419k	версия 1	22 февраля 2017 г., 8:31	Роберт Сова
Ċ	History of Electronics Electrical. pdf Просмотр Скачать		1005k	версия 3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Lecture11 Транзистор BJT.ppt Посмотреть Скачать		3897k	версия 3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Lecture12 BJT Transistor Circuits.ppt Посмотреть Скачать		2088к	версия 3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Лекция 13 Анализ схем транзисторов BJT.ppt Посмотреть Скачать		1713k	версия 3	9 февраля 2016 г. , 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Lecture1 Resistive circuitits.ppt Посмотреть Скачать		1140k	версия 3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Lecture3 Diode.ppt Посмотреть Скачать		1380 тыс.	v.1	7 марта 2017 г., 6:39	Роберт Сова
ć	Lecture4 Diode Once Again.ppt Посмотреть Скачать		версия 1	7 марта 2017 г., 6:40	Роберт Сова
ć	Lecture5 Diode Circuits.ppt Посмотреть Скачать		1066к	версия 1	7 марта 2017 г. , 6:40	Роберт Сова
ć	Лекция 6 Применение диодных схем.ppt Посмотреть Скачать		573k	версия 1	7 марта 2017 г., 6:40	Роберт Сова
ć	Lecture7 Diode Applications.ppt Посмотреть Скачать		2724к	версия 1	7 марта 2017 г., 6:40	Роберт Сова
ć	Лекция — BJTs1.ppt Посмотреть Скачать		5877k	v.3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Logic Gates Lecture Notes.ppt Посмотреть Скачать	Логические ворота примечания	1205к	версия 3	9 февраля 2016 г. , 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Logic Gates.pptx Посмотреть Скачать		1833k	версия 1	28 апреля 2016 г., 4:46	Джозеф Йебоа Нортей
ć	Matlab для инженерных приложений.ppt Посмотреть Скачать		1099k	версия 1	3 марта 2016 г., 5:51	Роберт Сова
ć	MOSFETS.ppt Просмотр Загрузить	MOSFET-записи, загруженные после лекций	1985k	версия 3	9 февраля 2016 г., 1:07	Джозеф Йебоа Нортей
Ċ	Руководство по анализу цепи идеального диода. pdf Просмотр Скачать	Учебные материалы	76к	версия 1	22 марта 2016 г., 9:49	Джозеф Йебоа Нортей
Ċ	The Ideal Diode Model.pdf Посмотреть Скачать	Учебные материалы	161к	версия 1	22 марта 2016 г., 9:49	Джозеф Йебоа Нортей
ć	анализ транзисторов.ppt Посмотреть Скачать	Последние материалы загружены для учебных занятий	7249k	версия 3	22 марта 2016 г., 9:49	Джозеф Йебоа Нортей

Лекций кафедры электронной техники

Первый год

Первый семестр

Лекции	Учебный план	Шт.	Субъект
часть 1		1	Технический английский I
часть 1 часть 2		3	Математика I
часть 1 часть 2		2	Цифровая электроника I + LAB
Все детали		3	Основы электротехники I + LAB
Все детали		3	Физика твердого тела I
часть 1 часть 2		2	Машиностроение
часть 1 часть 2		2	Компьютерные науки I + LAB
		2	Химия I
		4	Мастерские I

Первый год

Второй семестр

Лекции	Учебный план	Шт.	Субъект
часть 1		1	Математика II
часть 1 часть 2		3	Математика II
часть 1 часть 2		4	Аналоговая электроника I + LAB
Все детали		3	Основы электротехники II + LAB
Все детали		3	Физика твердого тела II
		3	Авто CAD
часть 1 часть 2		2	Компьютерные науки II + LAB
		2	Химия II
		4	Мастерские II

Второй год

Лекции	Учебный план	Шт.	Субъект
часть1 часть2 часть3 часть4 часть5		4	Электронные схемы
Все детали		6	Математика II
часть1 часть2 часть3 часть4 часть5		4	Электрические цепи
Часть 1 Часть 2 LAB1 Лист 1 Часть 3 LAB2 Лист 2		6	Компьютерное программирование + лаборатория
часть 1 часть 2		4	Приборы и измерения
Все детали		4	Электромагнитные поля
часть1 часть2 часть3 часть4		4	Электрические машины I
часть1		4	Технический английский
LAB1 LAB2		4	Лаборатория электроники и машин.

Третий год

Лекции	Учебный план	Шт.	Субъект
часть 1 часть 2		4	Техника управления
Все детали		4	Инженерный анализ
Все детали		4	Разработка микропроцессоров
часть1 часть2 часть3 часть4 часть5		4	Цифровая электроника
часть 1 часть 2		4	Аналоговая электроника
Все детали		4	Коммуникационная техника
часть 1 часть 2		4	Машинная и силовая электроника переменного тока
Все детали		4	Права человека
LAB1		4	Лаборатория цифровой электроники и микропроцессоров.
LAB1 LAB2		4	Лаборатория управления и связи.

Четвертый год

Лекции	Учебный план	Шт.	Субъект
часть1 часть2 часть3		4	Промышленный менеджмент
часть1		4	Электроника СВЧ
Все детали		4	Цифровая обработка сигналов и компьютерные сети
часть1 часть2 часть3		6	Микроэлектроника
Все детали		6	Архитектура компьютера
часть1 часть2 часть3		4	Системы искусственного интеллекта
Все детали		4	Оптоэлектроника и оптическое волокно
LAB1 LAB2		4	Лаборатория искусственного интеллекта и СВЧ-электроники
LAB1		2	Компьютер и микроконтроллер LAB

учебных пособий

учебных пособий

Конспект лекций Хельмута Шпилера

(файлы в формате PDF)

Более подробное изложение большей части материала, содержащегося в этих руководствах, представлено в моей книге Semiconductor Detector Systems (Oxford University Press, 2005; 2-е издание 2006 г. ).Загрузить предисловие (160 КБ),
Содержание (190 КБ)
и образец главы (1,7 МБ).

Аналоговая и цифровая электроника для детекторов (текст, опубликованный в Proceedings of the 2003 ICFA School on Instrumentation, Itacuruca, Brazil ) (930kB)

Полупроводниковые детекторы (цикл лекций USPAS, спонсируемый Университетом штата Мичиган, 21-29 июня 2012 г.)

Внешняя электроника и обработка сигналов (текст, опубликован в Instrumentation in Elementary Particle Physics , AIP Conf.Proc. 674)

Детекторы излучения и обработка сигналов (цикл лекций, прочитанный в Гейдельбергском университете 10-14 октября 2005 г.)

Весенний семестр 1999 г. Заметки по курсу, Калифорнийский университет в Беркли, Физика 198

Silicon Readout — Где могут скрываться ошибки, представленный на EDIT 2011 School — Excellence in Detectors and Instrumentation Technologies, CERN, Женева, Швейцария, февраль 2011 г. (3 МБ)

Расширенные концепции считывания и обработки сигналов — полосковые и пиксельные детекторы, временные проекционные камеры и микрокалориметры, представленные на Летней школе продвинутого уровня по обнаружению и измерениям радиации, TUM — Технический университет Мюнхена, Германия, июль 2011 г. (7.2 МБ)

Обработка сигналов и электроника, представленные на курсе ENTERVISION — Детекторы и электроника в Университете Валенсии, Испания, 9-13 сентября 2013 г. (5,3 МБ)

Электроника и обработка сигналов, презентация на Школе приборостроения ICFA 2010, Барилоче, Аргентина, февраль 2010 г.

Летний институт TRIUMF 2007: кремниевые детекторы и электроника

Краткий курс IEEE NSS 2012 Photodetector: обработка сигналов и электроника
, Анахайм, Калифорния, 28 октября 2012 г.

Курс повышения квалификации IEEE NSS 2012: Кремниевые детекторы
, Анахайм, Калифорния, 30 октября 2012 г. (график на стр.17 исправлено)

Краткий курс IEEE NSS: Внешние электронные системы для обнаружения и визуализации частиц
, Дрезден, Германия, 2008 г.

Краткий курс IEEE NSS: Внешняя электроника для детекторов
, Гонолулу, Гавайи, 2007 г. (5,0 МБ)

Краткий курс IEEE NSS: обработка и анализ импульсов
, Норфолк, Вирджиния, 2002 г. (1. 7MB)

Обработка сигналов (представлена на Школе приборов ICFA 2001 г., Форе, Южная Африка), апрель 2001 г. (3.3M)

Измерения (представлены в Инструментальном центре ICFA, Стамбул, Турция, июнь 2002 г.)

Внешняя электроника и обработка сигналов (представлена в Инструментальном центре ICFA, Морелия, Мексика, ноябрь 2002 г.)

Аналоговая и цифровая электроника для детекторов (представлена на Школе приборостроения ICFA 2003 г., Итакурука, Бразилия, декабрь 2003 г.)

Лекции SLAC по детекторной технике, осень 1998 г.

Введение в радиационно-стойкие полупроводниковые приборы и схемы, 1996 (245K)

Телескоп Южного полюса — космология, детекторы и жизнь на полюсе

Высокое энергетическое разрешение в ТПК высокого давления на газе Xe (5.3 ГБ)

(Презентация на совместном семинаре DESY по приборному оборудованию, 05 марта 2010 г.)
Обсуждается камера для временной проекции Xe высокого давления, которая может обеспечить отличное разрешение по энергии вместе с топологией событий. Это может быть лучший детектор для обнаружения безнейтринного двойного бета-распада.

Последние темы во входной электронике — Системные аспекты в физике высоких энергий и других областях (14 МБ)

(Презентация на TIPP09, Цукуба, Япония, 16 марта 2009 г.)
Обсуждает аспекты электронных систем в отслеживающих детекторах, электронной микроскопии, быстрых ПЗС-датчиках для обнаружения рентгеновских лучей и крупномасштабных криогенных решетках болометров (проблемы и способы устранения SQUID).

Микрокалориметры и крупномасштабные криогенные мультиплексоры — перспективы и подводные камни (1,4 МБ)

(Презентация на симпозиуме по ядерной науке IEEE 2008, Дрезден, 19 октября 2008 г.)
Делает возможным надежное считывание крупномасштабных массивов микрокалориметров,
например для гамма-спектроскопии — за счет исключения СКВИДов, но слишком мало времени, чтобы объяснить все ключевые аспекты решения.

Детекторы излучения и электроника — взгляд в будущее (2. 9 МБ)

(Приглашенный доклад на 5-м IWORID, Рига, сентябрь 2003 г., Nucl. Instr. and Meth. A531 (2004) 1-17)

Болометры и Большой взрыв — массивы детекторов для экспериментов с реликтовым излучением нового поколения (26 МБ)

(Приглашенный доклад на семинаре по продвинутым инструментам, SLAC, 10 января 2007 г. — расширенная версия доклада SNIC-2006)
)

Крупномасштабные матрицы болометров и считывающие устройства для экспериментов с реликтовым излучением следующего поколения (22,1 МБ)

(Приглашенный доклад на Международном симпозиуме по разработке детекторов для экспериментов с частицами, астрочастицами и синхротронным излучением, SLAC, 3-6 апреля 2006 г.
)

Мультиплексирование в частотной области для крупномасштабных массивов болометров (340K)

(Приглашенный доклад на семинаре по технологиям детекторов дальнего ИК-диапазона, суб-мм и мм.Монтерей, Калифорния, 1-3 апреля 2002 г.
)

Динамический диапазон сквида последовательного массива (103 кБ)

(Сравнивает максимальный диапазон сигнала и шум массивов СКВИДов по сравнению с одиночными СКВИДами)

Ограничения на параметры усилителя обратной связи SQUID (67 кБ)

(Описывает ограничения на параметры SQUID в усилителях обратной связи с возможностью обработки большого сигнала)

Изучите электронику с помощью онлайн-курсов и занятий

Что такое электроника?

Электроника — это раздел физики, связанный с проектированием схем и изучением электронов в различных условиях. Электроника также описывает область электротехники, а также проектирование, функционирование и использование электронных устройств и систем.

Чем занимаются инженеры-электрики? Инженеры-электрики контролируют проектирование, тестирование, производство, строительство и мониторинг электрических и электронных устройств, машин и систем.

Одним из первых электронных изобретений была электронная лампа, открытие, которое произвело революцию в современном мире и уступило место фотографии, радио, телевидению и междугородной телефонии.

Сегодня, от смартфонов до ноутбуков, технологии электроники стали доминировать в нашей повседневной жизни, создавая электротехнику и электроэнергию, которая в первую очередь связана с передачей электроэнергии, которые постоянно расширяются.

Для студентов, интересующихся курсами электротехники, вы можете изучить основы электротехники и электроники, вычислительные структуры, электронные интерфейсы и принципы работы электрических цепей с помощью широкого спектра онлайн-курсов.

Если вы хотите получить степень в области электротехники, пройти стажировку в области электротехники или получить более общую информацию по электротехнике, область электроники обширна и предлагает бесчисленные возможности для прикладного изучения электротехники.

Сегодня доступен разнообразный набор инструментов онлайн-обучения; позволяя потенциальным студентам думать не только о книгах по электротехнике, и записываться на интерактивные и увлекательные онлайн-курсы по электронике.

Курсы по электронике

Независимо от того, являетесь ли вы новичком или студентом среднего уровня в области электроники, edX предлагает вводные и продвинутые курсы по электронике для самостоятельного изучения на всех уровнях.

Токийский технологический институт, например, в настоящее время предлагает вводный курс «Введение в электротехнику и электронику». В этом четырехнедельном курсе вы получите базовые знания о взаимодействии электроэнергии, энергии и окружающей среды.

MIT предлагает самостоятельный промежуточный курс «Схемы и электроника: усиление, скорость и задержка».В этом курсе вы узнаете, как создавать усилители, взаимосвязь между математическим представлением поведения схемы первого порядка и соответствующими реальными эффектами, а также как повысить скорость цифровых схем.

Работа в электронике

По данным Бюро статистики труда США, электротехника является ведущей отраслью со средним доходом более 98 000 долларов в год.

Инженеры-электрики и лица, специализирующиеся на исследованиях, проектировании, разработке, испытании или производстве и установке электрического оборудования и систем, необходимы для выполнения коммерческих, промышленных, военных и научных исследований.

Например, в автомобильной промышленности есть большой спрос на инженеров-электронщиков, поскольку они переходят на автономные автомобили.

Специализация в области электронной техники может также привести к карьере в оборонной промышленности, быстро развивающейся индустрии потребительских товаров или в авиакосмической отрасли.

Поиск на сайте Indeed.com дает более 46 000 результатов, из которых 23 000 получают более 80 000 долларов в год. Призывы к работе в области электротехники изобилуют в американских городах, таких как Сан-Диего, Калифорния; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; и Остин, Техас.

Запишитесь на онлайн-курсы по электронике сегодня и станьте частью этой постоянно развивающейся области.

Карьера в электронике

Поскольку люди становятся все более зависимыми от электронных технологий и энергетики, будущее в руках инженеров-электриков и тех, кто специализируется на применении электроники. Будь то разработка сложных систем искусственного интеллекта или разработка новейшего iPhone, изучение электроники может привести к успешной и прибыльной карьере.

Лекция 5: Внутри цифровых ворот | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика

Связанные ресурсы

Конспекты (PDF)
Демонстрация: модели S / SR / SCS (PDF)
Демонстрация: MOS-инвертор (PDF)

Хорошо. Доброе утро. Давайте начнем. Итак, на прошлой лекции мы показали вам, как перейти на цифровые технологии. Тот факт, что переход на цифровые технологии имел для нас ряд ключевых преимуществ. И что мы сделаем сегодня, так это войдем в цифровые ворота.

Давайте сделаем быстрый обзор. Мы начали жизнь с наблюдения за природой. Мы сказали, что эти уравнения Максвелла сложны. Давайте упростим нашу жизнь, разделив или смешав материю в одну кучу. Итак, мы получили абстракцию сосредоточенной схемы.

Тогда у нас возникла проблема с шумом. Чтобы иметь возможность справиться с этим, давайте сделаем еще немного дискретизации, еще немного сосредоточения. Итак, мы сказали: давайте дискретизируем значения и разберемся с двумя уровнями, максимальным и минимальным.

Вот где возникают уровни двоичного напряжения, высокий уровень и низкий уровень.А потом мы сказали, что при дискретизации мы должны сделать некоторые предположения. Мы должны наложить на себя некоторые ограничения.

Как и в случае с дисциплиной сосредоточенной материи, мы наложили несколько ограничений при переходе от мира непрерывной материи к миру сосредоточенной материи. Точно так же мы должны наложить на себя некоторую дисциплину, некоторые ограничения на себя при переходе от режима непрерывной ценности к режиму цифровой ценности.

И эта дисциплина называется статической дисциплиной.А статическая дисциплина говорит о том, что если у вас есть отправители и получатели в цифровой системе, тогда все они должны придерживаться какого-то стандарта.

Если бы я был отправителем, мне пришлось бы придерживаться некоторых жестких стандартов вывода. Я должен был обязательно сдвинуть значения, превышающие некоторый порог высокого напряжения. И если я отправлял низкое значение, я должен был убедиться, что мои значения были ниже некоторого порога низкого выходного напряжения.

Точно так же, если бы я был приемником, я должен был гарантировать распознавание как единое целое всех напряжений, которые были выше некоторого порога высокого входного напряжения.И точно так же я должен был гарантировать распознавание нулевого напряжения, которое было ниже некоторого порога низкого входного напряжения.

Таким образом, при условии, что отправители и приемники в системе будут придерживаться этих уровней напряжения, в соответствии с этой дисциплиной, все они будут очень комфортно правильно работать в цифровой системе. Затем мы также сказали, что как только вы имеете дело с такими значениями, когда вы имеете дело с цифровыми значениями, мы теперь можем постулировать набор цифровых элементов, которые обрабатывают эти значения способом, очень напоминающим наши аналоговые схемы, где мы получаем аналоговые сигналы.

И вы уже научились обрабатывать аналоговые сигналы. Вы узнали о резисторных делителях и т. Д. И т. Д. Вы подаете аналоговый сигнал, и вы также получаете выходной аналоговый сигнал. Итак, здесь резистор в аналоговой области, такие элементы, как резисторы и источники напряжения, были символами, с которыми вы имели дело.

Здесь, в цифровой области, примитивные элементы, которые мы будем использовать, называются воротами. В качестве одного из примеров это называется вентилем И-НЕ. Итак, мы рассмотрели логический элемент AND в предыдущей лекции.Это пример другого логического элемента, называемого вентилем И-НЕ.

Логический элемент И-НЕ имеет следующую таблицу истинности. Наши два входа A и B и этот выход C. И вентиль И-НЕ работает следующим образом. Выход — по-английски я могу описать его свойства, так как выход всегда высокий, когда хотя бы один из этих входов имеет низкое значение.

Таким образом, он высокий, если хотя бы на одном входе низкий уровень. Так что здесь высоко. Здесь высоко. Ой, здесь высоко, здесь высоко. И когда, ой. И когда оба входа высокие, выход низкий.Это ворота NAND.

Обратите внимание, что они в точности дополняют логический элемент AND. Выходы логического элемента И были 0-0-0-1. А символ ворот И выглядел так. В общем, обратите внимание на этот маленький пузырек, он называется пузырем.

Этот пузырь подразумевает отрицание, инверсию. Итак, мы берем вентиль И, инвертируем выход и инвертируем выход, и вы получаете вентиль И-НЕ. Итак, эти элементы являются комбинационными воротами. А в комбинационных гейтах они придерживаются двух свойств.

Во-первых, они должны соответствовать статической дисциплине.Все системы, все элементы в нашем репертуаре в цифровой сфере должны соответствовать статической дисциплине. И свойства комбинационного элемента состоят в том, что его выходы являются функцией только входов.

Другими словами, он не хранит никакого состояния или не хранит историю внутри себя. Вы можете выяснить его результат, просто взглянув на входные данные в этот момент. Думайте об этом как о полностью прозрачном объекте, выходные данные которого отражают некоторую функцию входов в каждый момент времени.

Итак, я покажу вам пример цифровой схемы. Насколько я мог соединять между собой резисторы, источники напряжения и источники тока для построения аналоговых схем, теперь я могу строить цифровые схемы, используя такие примитивные элементы, как эти.

Так, например, я мог бы построить простую схему, которая выглядела бы так, два входа A и B здесь, я получаю выход. И я подаю его на другой вентиль NAND с другим входом C. Это устройство называется инвертором.

Инвертор просто меняет смысл входа.Таким образом, если C равно 1, на выходе будет 0, если C равно 0, на выходе будет 1. Это инвертор. Он просто инвертирует свой ввод. Еще одно примитивное устройство.

А это мой вывод D. Итак, в этой конструкции три затвора. И я могу быстро записать, как выглядит результат, используя очень простую булеву алгебру или имея дело с логическими значениями здесь.

Итак, для логического элемента И выходными являются A и B. Помните, что точка — это краткая форма для и. Но есть отрицание, инверсия, поэтому изобразите инверсию чертой.Итак, мой результат — полоса с точкой B. Здесь есть C.

Итак, это моя выходная полоса C. А это вентиль NAND. Таким образом, он принимает один вход A, точку B. Он берет второй входной столбец C, выполняет AND и инвертирует их. Вот и результат. Итак, в этом примере есть три ворот.

Итак, вы можете подумать о построении очень сложных цепей, содержащих большое количество ворот. Фактически, микропроцессоры, которые вы используете в своем ноутбуке, содержат большое количество вентилей. Кто-нибудь может предположить, сколько гейтов в Pentium IV примерно? Примерно сколько? Сколько гейтов в Pentium IV? 40 миллионов.

100 миллионов. В Pentium IV у вас порядка 20 миллионов вентилей. 20 миллионов вентилей в Pentium IV. И жизнь начинается в 002. Здесь вы узнаете о двойках и двойках, а в реальном мире вам придется иметь дело с десятками миллионов ворот.

Но это для Pentium IV. Моя исследовательская группа в Лаборатории компьютерных наук построила чип под названием Raw chip. И у этого чипа 3 миллиона вентилей. Итак, несколько студентов бакалавриата участвуют в этом проекте на третьем курсе, и они начинают иметь дело с миллионами ворот.

Итак, важно помнить, что 002 обеспечивает основу, на которой вы можете переключаться с аналогового сигнала на цифровой или с непрерывного вещества на сосредоточенное. И узнайте об основах этих примитивных элементов.

И к концу этого курса вы начнете работать с небольшими системами, аналоговыми системами, которые содержат от 10 до 20 примитивных элементов. Вы также начнете иметь дело с небольшими цифровыми системами, которые содержат десятки ворот.

В своем последнем проекте вы создадите схему смешанного сигнала, включающую систему воспроизведения звука.У вас будут цифровые данные, хранящиеся в микросхеме памяти, и вы создадите схему для извлечения этих данных, фильтрации и последующего преобразования в аналоговую область, а затем воспроизведения на наборе динамиков.

И это примерно от 50 до 100 примитивных элементов. Так что к концу 002 года вы научитесь иметь дело с сотнями элементов. А затем вы пройдете другие курсы, такие как 004 и т. Д., Где вы затем совершите прыжок, чтобы изучить дальнейшие абстракции, которые перенесут вас от подсистем к системам с миллионами ворот.

Итак, ключ в том, чтобы управлять сложностью работы с миллионами шлюзов, все дело в абстракциях. Вы должны создавать абстракции и двойные абстракции, чтобы справиться со сложностью. Таким образом, остальная часть EECS перенесет вас от трех ворот к 20 миллионам шлюзов и программных систем, которые работают на 20 миллионах ворот или что-то еще.

Так что есть еще пути. Лоренцо, наш друг ушел, чтобы провести демонстрацию, которую мы забыли провести сегодня. Это покажет вам эту маленькую цифровую схему в виде макета.Так о чем сегодняшняя лекция? Сегодняшняя лекция будет о том, что внутри ворот? Как построить ворота.

После того, как вы построите ворота, вы можете поместить миллионы их в компьютерные системы, аналоговые системы или системы другого типа. И здесь мы поймем, что находится внутри этой абстракции. Это абстрактный элемент, который выглядит как маленький кружок и линия с какими-то предметами внутри, с некоторыми свойствами.

Но кто-то должен это построить. Это не от природы.Вы не идете и не собираете ворота с деревьев, вам нужно пойти построить это, и кто-то должен это сделать. Итак, что здесь нужно узнать: как строить ворота? И здесь вы увидите на практике, как вы справляетесь с порогами напряжения, которые удовлетворяют заданной статической дисциплине? Итак, прежде чем я начну строить ворота, позвольте мне попытаться развить некоторую интуицию.

Как обычно, я хотел бы, чтобы вы научились интуитивно понимать, как построить ворота. А затем мы рассмотрим механику этого.Итак, чтобы развить интуицию, позвольте мне показать вам аналогичную ситуацию с жидкостями.

Допустим, у меня есть котел с водой. Это похоже на блок питания. И мне нужно подавать эту жидкость в какой-то выходной источник. А то, что я делаю посередине, вставляю в пару кранов, кранов, ладно? И что же делают эти парни? При каких условиях жидкость вытекает из трубки на другом конце? У вас будет поток жидкости, если … Позвольте мне называть это A и B.

Если A включен, а B включен, то C имеет воду.В противном случае, если не горят ни A, ни B, значит, в C нет воды. Итак, это уже начинает звучать как вентиль И, правильно, когда вы получаете воду только в том случае, если оба A и B включены.

Итак, мы собираемся использовать это понимание, поток некоторого потока, и я помещаю вещи, препятствующие потоку. И когда оба препятствия устранены, я получаю результат. Я хочу использовать эту интуицию для построения логического элемента И.

Точно так же я мог бы построить систему, которая позволяет мне построить следующую структуру — Итак, в этом сценарии позвольте мне назвать это — — здесь сигнал A и B.И в этой ситуации, при каких условиях, при наличии воды в электросети, при каких условиях я получаю воду? В этой ситуации я получаю воду, если включены A или B.

Так что мне не нужно включать одновременно A и B. Если один из них включен, я получу здесь поток жидкости. Так что это поможет нам построить внутреннюю часть, чтобы построить ворота операционной. Это аналогия с предметами, которые мы видим в повседневной жизни.

Теперь позвольте мне перейти в электрическую область. В области электричества моя аналогия будет примерно такой.Допустим, у меня есть источник питания и два переключателя A и B. И я построил небольшую схему, которая подключает этот источник напряжения к лампочке с помощью пары переключателей.

В этом случае лампа горит, если включены оба переключателя A и B. Моя лампочка включается. Если я выключу один из них, моя лампочка погаснет. Заметьте, что я могу приступить к реализации подобных вещей, если бы у меня был этот элемент.

Исходники у меня уже были. Я знаю, как обращаться с лампочками. Я моделирую их как резисторы. Итак, мне нужно что-то сделать с этим новым элементом, который называется «переключатель».»Итак, позвольте мне построить абстрактное устройство. Я расскажу вам, как это сделать в реальной жизни, за секунду.

Итак, если бы у меня был переключатель, я мог бы создавать такие вещи. Я мог бы соединить переключатели последовательно в цепи и Приобрести себе что-то похожее на функцию И. Итак, позвольте мне построить эквивалентную схему для коммутатора.

Итак, на коммутаторе есть пара клемм, и у меня есть элемент управления. У переключателей есть элемент управления, и у них есть пара клемм и эквивалентная схема для этого выглядит так.Это для моего выключателя.

Итак, когда control равно 0. Тогда мой переключатель разомкнут, чтобы дать мне разрыв в цепи, которую я вам здесь показал. И, к тому же, если мой контроль равен 1, то — — у меня есть связь между входом и выходом.

А это короткое замыкание. Другими словами, если у моего переключателя есть 0 на его управлении, я расскажу о том, как это получить, у меня разомкнутая цепь, а если это 1, то у меня короткое замыкание. Это переключатель, который включается и выключается.

В традиционных переключателях моим управляющим сигналом является механическое давление.Если я приложу механическое давление, мой переключатель может включиться. И если я уберу механическое давление, я смогу выйти из ситуации.

Итак, давайте пока представим, что у нас есть переключатель. Я до сих пор не сказал вам, как я собираюсь переключиться в реальной жизни. Представьте, что у вас есть переключатель. Это трехконечное устройство. Входит контрольная штука.

Вход и выход. Итак, давайте построим следующую небольшую схему, содержащую переключатель. Итак, что я собираюсь сделать, я возьму резистивный RL и воткну его сюда.И вот так подключил мой блок питания.

Итак, небольшая схема, которую я построил, имеет резистор. И я подключаю переключатель по этой схеме и получаю VS. Лоренцо, ты можешь установить это там, если хочешь. Без проблем. Итак, я получаю VS здесь. Пару лекций назад я сказал вам, что 6.002, а также 004 и многие другие наши курсы имеют дело с комбинациями элементов.

И мы часто имеем дело с одними и теми же комбинациями снова и снова и снова. Мы видим, что происходят одни и те же модели, и нам нужно начать учиться определять эти модели.Это невероятно распространенный образец.

Вы увидите этот узор больше раз в 6.002, чем любой другой узор, я вам обещаю. Источник питания, подключенный к резистору и подключенный к паре выводов какого-нибудь интересного устройства. Обещаю, что, например, в викторине будет хотя бы один такой узор.

Эти шаблоны невероятно распространены. Итак, давайте посмотрим на интересные свойства этого паттерна. Поскольку этот шаблон встречается очень часто, я собираюсь создать короткую форму.Я уже создал короткую форму, которая является здесь наземным узлом.

Помещая заземление 0, все, что я на самом деле говорю, это то, что между этими двумя есть провод, и это моя земля. Итак, у меня уже есть краткая форма. Моя вторая короткая форма — это когда я подключаю источник питания к узлу.

Тогда что я собираюсь сделать, это придумать еще одну короткую форму, которая выглядит так: стрелка вверх с написанным там напряжением. Этот символ просто говорит, что этот узел подключен к источнику питания с напряжением или к источнику напряжения VS.

Итак, я только что придумал немного более простое представление для небольшого шаблона, который у меня есть. Теперь давайте посмотрим на свойства этой маленькой системы. Давайте сначала посмотрим, что происходит, когда C равно 0.

Когда C равно 0, позвольте мне нарисовать эквивалентную схему для этого, используя открытый контур. Вот что я получаю, хорошо? Итак, когда C равно 0, если VS — высокое напряжение, скажем, 5 вольт, что вы ожидаете на выходе, если C равно 0? Это напряжение VS появляется на V out, потому что здесь имеется разрыв цепи.

Помните, RL и это маленькое устройство образуют делитель напряжения. Но поскольку это разомкнутая цепь, ее сопротивление бесконечно. Поэтому в резистивном делителе все напряжение падает на эту разомкнутую цепь.

Итак, в этом случае v out — это 1 или высокое напряжение. Но давайте посмотрим, что происходит, когда C — 1. В этой ситуации у меня есть RL, это то, что у меня есть. Это короткое замыкание на переключателе, а C — 1.

Итак, какое выходное напряжение v в этом случае? Неудивительно, поскольку я закоротил этот узел на землю, напряжение в этой точке равно 0.Итак, если у меня низкое напряжение, соответствующее логическим 0, что соответствует 0.

Итак, я могу построить простую таблицу истинности для C и использовать здесь логические символы. Поэтому, когда C равно 0, я получаю высокий уровень на выходе, а когда C равен 1, я получаю низкий уровень на выходе. Вы когда-нибудь видели устройство, которое так себя ведет? Это маленький инвертор.

Это точное поведение инвертора. То, что я здесь написал, представляет собой таблицу истинности для инвертора. Заметьте, с помощью простого переключателя и резистора мне удалось построить инвертор.

Прежде чем я продолжу, я думаю, нам есть что вам показать. И позвольте мне сделать паузу на пару секунд и сделать это. Прежде всего, я хочу показать вам следующую идею. Итак, когда я вчера вечером готовился к этой лекции, я сказал, что теперь я говорю группе 6.002, что вам нужно узнать об аналоговых схемах, резисторах и всем прочем, а также вам нужно узнать о цифровых системах и обо всем этом. вещи.

И я сказал, потому что эти два очень банальны и часто встречаются вместе. Итак, я сказал: «Хорошо, если я действительно верю в свою собственную чушь, тогда должно быть что-то вокруг меня, где я могу мгновенно найти их обоих».

Итак, я сказал, что позвольте мне провести следующий эксперимент. Позвольте мне закрыть глаза, протянуть руку и посмотреть, к чему я прикасаюсь. Поэтому я закрыл глаза, протянул руку и угадай, что? Я прикоснулся к одинокой мышке. Мышь. Итак, я сказал, позвольте мне посмотреть, что находится внутри мыши.

И если я верю в свою BS, мы должны найти там аналоговые, маленькие компоненты и цифровые компоненты, верно? Итак, давайте посмотрим, что внутри мыши.Все в порядке. Вот и все. Не пытайтесь делать это дома, как и многое другое, что мы делаем на лекции.

Давай. Покажи мне то, что я хочу увидеть. Хорошо, поехали. Неплохо. Позвольте мне показать вам, что у нас есть в этой бедной разбитой мышке. Это мой палец, глупый. Вы должны узнать здесь этот маленький резистор.

Та штука с маленькими полосами, ну вот. Мы воспользуемся этим. Это резистор. И вы увидите конденсаторы примерно через четыре недели. Это конденсатор. И здесь есть цифровая ИС.Это цифровая ИС.

Внутри куча ворот. Значит, эта мышь не сделала из меня лжеца. Я только что показал вам небольшое устройство, которое мы используем в повседневной жизни, которое имеет как аналоговые, так и цифровые компоненты.

Так поступает большое количество устройств, которые мы используем в повседневной жизни. Вы можете сделать то же самое со своим ноутбуком. Вы можете пойти и попробовать. И вы найдете множество аналоговых компонентов и множество цифровых компонентов.

И вам действительно, очень нужно понять весь этот заговор.Позвольте мне показать вам забавную небольшую демонстрацию с участием Гейтса. Теперь я хочу, чтобы вы были здесь очень осторожны. Здесь много предостережений. Если бабушка спрашивает вас, насколько велики ворота, не говорите такие большие.

Вот такими были ворота, я бы сказал, когда их впервые изобрели. Когда они строили ворота из отдельных электронных ламп и так далее, ворота были такими большими. Это примерно столько же.

Сегодня в микросхеме, в небольшой СБИС, очень большой масштабированной интегральной схеме в микросхеме, которая занимает около 1 см сбоку, сколько вентилей, по вашему мнению, я могу уместить в микросхеме размером с эскиз? Есть догадки? Сколько вентилей я могу разместить на микросхеме с помощью современных технологий? Это должно быть больше миллиона, потому что я только что сказал вам, что Pentium IV был 20 миллионов, и это было год назад.

Сколько? 40 миллионов — хорошее предположение. Так что порядка 40-80 миллионов ворот на 1 квадратный сантиметр. Intel только что объявила, что поставит чип, содержащий 1 миллиард коммутаторов. Помните, все это ворота, верно? Инвертор, резистор и переключатель.

Это выключатель. Так что Intel собирается поставить что-то, содержащее миллиард таких маленьких элементов. Просто имейте в виду эти большие числа. Итак, вот небольшая схема, которую я вам здесь показал: A, B, вентиль И-НЕ, вентиль И-НЕ на выходе и инвертор.

Итак, на выходе A будет 1, когда A или B выключены. Таким образом, в этом случае на выходе будет 1, когда оба A и B выключены. Я поворачиваю A в 1, выход по-прежнему равен 1. Итак, в тот момент, когда я превращаю оба этих входа в 1, это единицы, выход становится 0.

Это поведение для логического элемента NAND. Если я переключаю любой из входов на 0, выход должен перейти на 1. Точно так же для инвертора здесь, когда вход равен 0, выход равен 1. И когда я переключаю его, выход должен быть таким же.

А теперь представьте схему, небольшую микросхему, содержащую миллиарды этих устройств.И только представьте, как летают все эти единицы и нули. Таким образом, один простой переключатель на входе, такой как нажатие клавиши, может фактически заставить миллиард сигналов в вашей схеме перевернуться.

И это вызывает некоторые забавные вещи, о которых мы узнаем через несколько месяцев. Но пока это небольшой показ небольшой схемы, которая выглядит вот так. Позвольте мне вернуться к разговору о строительстве других типов ворот.

Итак, это был инвертор. Итак, теперь вы знаете. Вы почти на полпути к созданию Pentium IV.Вы прошли весь путь от природы до ворот. А Pentium IV содержит их 20 миллионов, так что теперь вы знаете, как устроены шлюзы.

Итак, это инвертор. Давайте посмотрим, как мы можем построить другие формы ворот. Позвольте мне построить еще одни ворота. Как насчет этого шаблона? Если я построю такую схему с входами A и B, и я поставлю два переключателя с их входами и выходами, то есть два переключателя последовательно.

Давайте запишем таблицу истинности того, как это выглядит. Давайте посмотрим.Когда A и B оба равны 0, каким должен быть результат? Они оба выключены, поэтому на выходе получается прямой VS, что является высоким. Когда один из этих переключателей выключен, 0-1 или 1-0.

Если любой из переключателей выключен, то этот узел отключен от земли. Здесь нет тока. Таким образом, все это напряжение здесь падает на этом бесконечном сопротивлении, и поэтому я также получаю 1 с на выходе.

Если оба переключателя включены, что происходит? Если оба A и B включены, я получаю короткое замыкание на массу, и мой выход равен 0.Так может кто-нибудь сказать мне, что это за ворота? Потрясающие. Мы просто строим ворота NAND.

Это невероятно. Пять лекций, и вы уже прошли весь путь от природы до примитивных строительных блоков микропроцессоров. Это потрясающе. Так что насчет этого здесь? Что это? Я не говорил вам об этом раньше, но если логический элемент И становится логическим элементом И-НЕ, то это своего рода схема ИЛИ, что должно стать ИЛИ? НИ.

Все вполне логично. Так что вы можете пойти домой и поработать для этого таблицу истинности.A, B и C. Я просто заполню одну из строк. Итак, в этой конкретной ситуации, если и A, и B равны 0, если A равно 0, а B равно 0, оба переключателя выключены, поэтому создается впечатление, что эта маленькая присоска отсечена от земли, а VS падает поперек с C на землю. здесь и на выходе — 1, и так далее и так далее.

Так что я могу построить другие интересные формы ворот. Допустим, я построил что-то похожее на это. Я строю что-то подобное. Вы можете написать для этого таблицу истинности или посмотреть на нее и записать функцию, которую она поддерживает.

Обратите внимание, что этот выход здесь будет высоким только тогда, когда оба они не подключены к земле. И если вы еще раз посмотрите на эту функцию, это моя функция AND. Предположим, этого не существует, это будет моя функция И.

Но поскольку этот существует, он находится в конфигурации OR, и поэтому я получаю C. И поэтому я получаю что-то похожее на это. Итак, это моя точка A, точка B, это мой плюс из-за параллели здесь, и в конечном итоге это вызвало инверсию в этих воротах.

Итак, шаблон примитива имеет общую инверсию, встроенную в вывод. Вот почему они обычно заканчивают тем, что строят ворота NAND, ворота NOR и так далее, как простейшие ворота. Мы не строим ворота И и ворота ИЛИ.

Как я могу преобразовать это в логический элемент И? Кто-нибудь? Ставим инвертор на выход. Итак, что я могу сделать, это взять вот эту маленькую присоску, поставить сюда инвертор и получить логический элемент И. Таким образом, настоящими примитивами в схемах обычно являются И-НЕ и И-И-И.

ОК. Итак, настоящий практичный из вас должен сказать на этом этапе: «Хорошо, хорошо, я покупаю это, если там был переключатель».Я точно знаю, как перейти от природы к созданию Pentium IV, если существует коммутатор.

Итак, следующий очевидный шаг для меня — показать вам переключатель, физическое устройство переключения. И чтобы представить коммутационное устройство, позвольте мне показать вам трехконечный элемент. Помните, что коммутатор имеет три клеммы, вход, выход и нечто, называемое элементом управления, C.

Итак, я собираюсь представить новый примитивный элемент под названием «Устройство MOSFET». MOSFET — это металл-оксидный полупроводниковый полевой транзистор.Это сокращено до полевого транзистора или транзистора. Сейчас я покажу вам, что это работает как переключатель.

И прежде чем я это сделаю, позвольте мне сначала сделать это. Тогда я покажу тебе кое-что еще. Итак, это устройство имеет следующий символ. Он имеет терминал, называемый затвором, стоком и истоком. Ворота, сток и исток.

Три терминала. Это примитивный элемент, из которого состоит практически каждый электронный компонент, построенный сегодня. Это основа Вселенной. Итак, это маленькое устройство MOSFET, мы можем посмотреть, как оно ведет себя.

Я покажу вам эту штуку на экране через секунду, но этот парень ведет себя очень похоже на устройство, о котором я говорил ранее. Посмотрим на это устройство на прицеле. Для этого позвольте мне обозначить некоторые напряжения и токи.

Итак, позвольте мне обозначить это напряжение как vDS. Позвольте мне обозначить это напряжение как vGS между затвором и истоком. И позвольте мне обозначить ток, поступающий в этот узел iG. В этом устройстве, физическом устройстве, которое я собираюсь вам показать, ток, идущий в ворота, всегда равен 0.

Таким образом, iG всегда будет 0 для 6,002. В реальной жизни есть утечки и так далее. Но пока в 6.002 мы имеем дело с очень простой абстрактной моделью, iG равно 0. И позвольте мне обозначить ток здесь как iDS.

Чтобы быть точным с обозначением, ток в узле D должен быть помечен как iD, но поскольку iG равен 0, iD также протекает через источник, поэтому я бы просто назвал его iDS, чтобы я мог показать, что vDS и iDS это два напряжения и тока, с которыми я собираюсь иметь дело.

Вот и мое маленькое устройство. И обратите внимание, что исходный терминал является общим. Я использую источник как для контрольного GS, так и для стока. Таким образом, вы можете рассматривать это как ввод, рассматривать как выход, и вы можете рассматривать это, если хотите, как элемент управления абстрактно.

Итак, позвольте мне показать вам график того, как это ведет себя. Чтобы понять, как он себя ведет, я могу нарисовать для него эквивалентную схему. Так что в этой конкретной ситуации, если его поведение характеризуется напряжением, приложенным к vGS.

Во многом как элемент управления на коммутаторе, vGS — это мой контроль. Так что, если vGS равен 0, извините. Если vGS больше или равно некоторому пороговому напряжению VT — Итак, vGS, приложенное здесь напряжение больше некоторого напряжения, VT, порогового напряжения или давление переключателя больше некоторого порогового давления, тогда этот парень ведет себя как короткое замыкание.

Это iDS, это мой сток и это мой источник. Таким образом, если напряжение, приложенное между затвором и источником, превышает некоторый порог, это ведет к короткому замыканию.Точно так же, если напряжение vGS меньше некоторого порогового значения VT, тогда в этой ситуации — — я получаю разрыв цепи.

И когда у меня есть разрыв цепи между D и S, то текущий iDS будет 0. Итак, это идеализированная модель. И эта идеализированная модель называется «моделью переключателя полевого МОП-транзистора». Модель переключателя или S-модель полевого МОП-транзистора.

Что ж, если вы хотите увидеть внутреннее устройство MOSFET, я не буду рассказывать об этом в лекции или декламации. Вы можете посмотреть раздел, я думаю, раздел 6.7 заметок к курсу. Это внутренняя структура полевого МОП-транзистора и то, как вы физически строите такое устройство.

Итак, что я могу сделать здесь, так это сделать шаг назад и посмотреть на устройство пару секунд. И в нем говорится, что если я приложу большое давление, если vGS больше порогового значения VT, то я получу здесь короткое замыкание, как и мой переключатель.

Если сомневаетесь, подумайте о кране. Если вы надавите на кран, подумайте об этом как о закрытии, и когда я его открываю, когда vGS опускается ниже VD, ниже порога, я сбрасываю давление, и тогда он становится разомкнутым.

Итак, я могу построить следующее. Подобно тому, как я построил ВАХ двух оконечных элементов, я могу построить ВАХ этих трех оконечных элементов следующим образом. Я могу сосредоточиться на двух терминалах и взглянуть на vDS и iDS для этой пары терминалов и нарисовать кривые того, как он будет вести себя, когда я изменю примененный мной vGS.

Итак, я собираюсь показать вам, что если vGS меньше порогового значения, это ведет себя как разомкнутая цепь. Итак, независимо от напряжения, ток равен 0.Точно так же, если vGS больше, чем равно некоторому пороговому напряжению, я получаю кривую поведения iV короткого замыкания, где ток может быть любым и управляется внешними силами, как при любом коротком замыкании.

Итак, позвольте мне показать вам на экране. Лоренцо любезно уже показал график. Итак, я показываю кривую iV переключателя. Обратите внимание, что когда vGS больше VT, больше порога, я получаю вертикальную линию, соответствующую короткому замыканию.

Это тот? Вот этот.Вот и все. Итак, что я собираюсь сделать здесь, я собираюсь уменьшить vGS до уровня ниже VT. Что вы должны увидеть? Кривая из короткого замыкания должна упасть до разомкнутой цепи.

Это кривая обрыва цепи, которую я вам нарисовал. Давления ВГС недостаточно. Большое давление, бум, это короткое замыкание. Мне очень нравится думать об этой аналогии с давлением, если я запутываюсь, когда смотрю на МОП-транзистор, и мне нужно смотреть на vGS и т. Д. Я всегда думаю, что vGS лучше, чем VT.

Сильное давление на выключатель, который он включает. Просто запомните это, и тогда вы не забудете эту вещь vGS здесь. Так вот поведение переключателя. Итак, альт, вот и наш переключатель. Итак, я дал вам трехконтактный элемент, который представляет собой переключатель, управляемый как механический переключатель.

Так что я могу построить, если заменю — это был мой переключатель раньше. И что я могу сделать, так это заменить его своим MOSFET, и это то, что я получу. И я не буду показывать вам, что это ваш инвертор.Все это заменило абстрактный переключатель на физический переключатель, который ведет себя так, как показано на приведенном выше графике.

Итак, я применяю ввод здесь, а вывод здесь. Итак, что касается 6.002, вы могли бы посмотреть на это и сказать ага, это инвертор. Когда вы перейдете к 004, вы построите этот треугольник и круг вокруг него, и вы проигнорируете то, что внутри, и просто посмотрите на это.

Итак, в 002 году мы показали вам, что внутреннее устройство выглядит как шаблон с полевым МОП-транзистором и резистором, но на самом деле это абстрактный инвертор, смотрящий снаружи. Я просто замкну петлю внутри цифрового затвора, а он был внутри вашего маленького инвертора с резистором и переключателем.

Позвольте мне продолжить здесь еще немного — — и сделать то, что нам очень нравится, а именно построить так называемые кривые ввода / вывода. Допустим, приложенное здесь напряжение равно v in, и назовем это v out.

Ради интереса давайте построим график зависимости v входа от v выхода для этого инвертора. Итак, когда входной сигнал равен 0, допустим, что VT составляет 1 вольт для инвертора.Пороговое напряжение составляет 1 вольт. Пороговое давление — 1 вольт. Итак, когда на входе 0, и допустим VS 5 вольт.

Итак, когда на входе 0, этот парень выключен. Так что же на выходе? Какое выходное напряжение? Если он выключен, какое выходное напряжение? Это предложение. Предложение прямо здесь проявляется.

И пока на входе 0, на выходе 5 вольт. И так до тех пор, пока на входе не будет 1 вольт. Пока на входе меньше 1 вольт, мой выход остается высоким. И затем, когда мой вход превышает или достигает 1 В, тогда в этот момент включается переключатель, включается MOSFET и замыкает выход на землю, и в этом случае бум, вот что я получаю.

И затем, независимо от того, насколько я увеличиваю вход, мой переключатель остается включенным, а на выходе напряжение на выходе равно нулю. Итак, это моя кривая v in и v out для инвертора. Одна из интересных вещей, которые мы делаем много, — это проверяем, соответствует ли это некоторому порогу напряжения.

Итак, допустим, у меня VOL 0.5 вольт, VOH 4,5, VIL 0,9 и VIH 4,1 вольт. Значит, VOL говорит при низком значении, что выход меньше 0,5? Ага, вывод меньше 0,5. По максимуму это больше 4,5? Ага, больше 4.5.

Распознает ли он все значения ниже VIL как низкие входные? Ага. Таким образом, все, что ниже 0,9 или 1, считается минимумом. Это хорошо. Итак, эти проходят. И высокий, что-либо выше 4.1, считается ли это высоким? Да.

Таким образом, все, что выше 4.1, считается высоким, а выходное значение становится низким.

Основы электроники Курс лекций

1. Введение

Курс лекций по электротехнике и электронике — книга

Курс лекций по электротехнике и электроникекнига

Лекции по электронике [DOC] — Все для студента

трансляция лекции «Будущее электроники» от 9 декабря 2015 г.

Краткое содержание лекции «Будущее электроники»

Докладчик

Краткий курс лекций по дисциплине электроника. Основы электроники курс лекций

1. Введение

НОУ ИНТУИТ | Введение в цифровую схемотехнику

Дополнительные курсы

Базовые понятия цифровой электроники

Микросхемы и их функционирование

Простейшие логические элементы

Более сложные логические элементы

Комбинационные микросхемы. Часть 1

Комбинационные микросхемы. Часть 2

Триггеры

Регистры

Асинхронные и синхронно-асинхронные счетчики

Синхронные счетчики

Постоянная память

Оперативная память

Применение ЦАП и АЦП

Разработка простых цифровых устройств

Разработка более сложных цифровых устройств

Москатов Ю.

Лекция 2: Базовый метод анализа цепей | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика

Связанные ресурсы

Бесплатное образование | Аудио / видео курсы

Лекции — Основы электроники

Лекций кафедры электронной техники

учебных пособий

Конспект лекций Хельмута Шпилера

Изучите электронику с помощью онлайн-курсов и занятий

Что такое электроника?

Курсы по электронике

Работа в электронике

Карьера в электронике

Лекция 5: Внутри цифровых ворот | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика

Связанные ресурсы

alexxlab

Вам также может понравиться

Контур повторного заземления: Для чего требуется выполнять электромонтаж повторного заземления? | ЭлектроАС

Гистерезис что это своими словами: Гистерезис — это… Что такое Гистерезис?

Момент номинальный: Как рассчитать номинальный момент асинхронного двигателя?

Добавить комментарий Отменить ответ