Радиодетали и радиокомпоненты

1.Немного теории (без нее никуда)

  Напряжение и ток — это количественные понятия, о которых следует помнить всег­да, когда дело касается электронной схе­мы. Обычно они изменяются во времени, в противном случае работа схемы не представляет интереса.

  Напряжение (условное обозначение U иногда Е). Напряжение между двумя точками — это энергия (или работа), кото­рая затрачивается на перемещение еди­ничного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с высоким потенциалом (т.е. первая точка имеет более отрицательный потенциал по срав­нению со второй). Иначе говоря, это энер­гия, которая высвобождается, когда еди­ничный заряд «сползает» от высокого потенциала к низкому. Напряжение назы­вают также разностью потенциалов или электродвижущей силой (э.д.с). Едини­цей измерения напряжения служит вольт. Обычно напряжение измеряют в вольтах(В), киловольтах (1кВ=103 В), милли­вольтах (1мВ = 10-3 В) или микроволь­тах (1мкВ = 10-6 В). Для того чтобы перемес­тить заряд величиной 1 кулон между точ­ками, имеющими разность потенциалов величиной 1 вольт, необходимо совер­шить работу в 1 Джоуль. (Кулон служит единицей измерения электрического заря­да и равен заряду приблизительно 6*1018 электронов.) Напряжение, измеряемое в нановольтах (1нВ=10-9В) или в мега-вольтах (1МВ=106В), встречается очень ред­ко.

  Ток (условное обозначение I). Ток — это скорость перемещения электрического за­ряда в точке. Единицей измерения тока служит ампер Обычно ток измеряют в амперах (А), миллиамперах (1мА=10-3А), микроамперах (1мкА=10-6А), наноамперах (1нА=10-9А) а и иногда в пикоамперах (1пкА=10-12А). Ток величиной 1А создается пере­мещением заряда величиной 1Кулон за время, равное 1Сек. Условились считать, что ток в цепи протекает от точки с более положительным потенциалом к точке с более отрицательным потенциалом, хотя электрон перемещается в противополож­ном направлении!!!!

  Когда го­ворят о напряжении в какой-либо точке схемы,  подразумевают напряжение между этой точкой и «зем­лей», т. е. такой точкой схемы, потенциал которой всем известен (и чаще всего равен нулю). Напряжение создается путем воздейст­вия на электрические заряды в таких устройствах, как батареи (электрохими­ческие реакции), генераторы (взаимодей­ствие магнитных сил), солнечные батареи (фотогальванический эффект энергии фо­тонов) и т.п. Ток возникает при ЗАМКНУТОЙ цепи, при­кладывая напряжение между точками схемы. Здесь, пожалуй, может возникнуть во­прос, а что же такое напряжение и ток на самом деле, как они выглядят? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучше всего воспользоваться таким электрон­ным прибором, как осциллограф. С его помощью можно наблюдать напряжение (а иногда и ток) как функцию, изменяю­щуюся во времени. Необходимо прибегать к показаниям осциллографов, а также характериографов  и анализаторов спектра для получения полной характеристики сигна­лов.

Существует несколько простых правил (законов), касающихся тока и напряжения:

  1. Сумма токов, втекающих в точку (узел), рав­на сумме токов, вытекающих из нее (со­хранение заряда). Это правило называют 1 законом Кирхгофа (сумма входящих и исходящих токов в узле). Из этого правила вытекает следствие: в цепи (пред­ставляющей собой группу элементов, имеющих по два конца и соединенных этими концами один с другим) ток во всех точках одинаков.
  2. При параллельном соединении элемен­тов напряжение на каждом из элементов одинаково. Иначе говоря, сум­ма падений напряжения между точками А и В, измеренная по любой ветви схемы, соединяющей эти точки, одинакова и равна напряжению между точками А и В. Иногда это правило формулируется так: сумма  напряжений и эдс в любом замкнутом контуре схемы равна нулю. Это 2 закон Кирхгофа для напряжений.
  3. Мощность (работа, совершенная за единицу времени), потребляемая схемой, определяется следующим образом: Р=UI.

  Вспомним, как мы определили напря­жение и ток, и получим, что мощность равна: (работа/заряд) • (заряд/время). Если напряжение U измерено в вольтах, а ток в амперах, то мощность Р будет выражена в ваттах.

2.Источники тока (гальванические элементы, аккумуляторы, фотобатареи и блоки питания).

  Радиоприемники или усилители низкой частоты, эмитаторы звуков, цифровая техника, телевизоры, магнитофоны, звуковоспроизво­дящая аппаратура в кинотеатрах и многие другие ра­диотехнические устройства работают за счет потребле­ния электрической энергии из электроосветительной сети и от батареи гальванических элементов или аккуму­ляторов. Только самые простые приемники — детектор­ные — не требуют дополнительных источников тока и работают благодаря «вылавливанию» из пространства энергии радиоволн, излучаемой антеннами радиовеща­тельных станций (которых на сегодняшний день практически не осталось из-за огромной потребляемой ими электроэнергии). Но чтобы передатчики этих станций могли излучать радиоволны, они должны непрерывно по­треблять энергию электрического тока. Источник тока(напряжения) является неотъемлемой частью радиотех­нического устройства.

  Из школьного курса физики или популярной литературы по электротехнике известно, что различают ток постоянный и ток переменный. При по­стоянном токе носители электрических зарядов (электро­ны) а проводнике, например в отрезке провода, вклю­ченном в электрическую цепь, или в нити лампочки на­каливания, движутся все время в одном направлении. Источниками постоянного тока могут быть, например, гальванические соляные элементы и акккумуляторы формата ААА, АА, B, C, D (номинальное напряжение для элементов 1,45В, для аккумуляторов — 1,27В), а также гелиевые, никель-кадмиевые, никель-марганцевые, литий-ионные, литий-полимерные аккумуляторы. Все они отличаются выдаваемым напряжением и емкостью элетроэнергии, измеряемой в Ампер/часах. К примеру — емкость аккумулятора типа D — 2200 мА/час, это означает, что этот источник тока будет выдавать напряжение 1,27В 2,2А в течение часа или 220мА, но 10 часов до полной разрядки. Соотвественно, зная параметры потребления схемы, можно подобрать необходимые комбинации элементов для автономного питания аппаратуры необходимое время.

  При переменном же токе электроны в проводнике или в той же нити накала лампочки движутся попере­менно то в одну, то в другую сторону. В электроосветительной сети, питающей  электроприборы, ток изменяет свое направление с частотой 50 Гц (герц — основная единица измерения ча­стоты: 1 Гц — одно полное колебание в секунду). При таком токе электроны в проводнике 50 раз в секунду движутся в одном направлении и столько же раз в об­ратном. В антеннах передатчиков, излучающих энергию радиоволн, частота питающих их переменных токов со­ставляет сотни килогерц (1 кГц =1000 Гц) и даже десят­ки мегагерц (1 МГц=1 000000 Гц или 1000 кГц). Для получения постоянного тока от осветительной сети переменного тока 220В используют блоки питания, собранные по схемам с трансформаторами или импульсными.

  Кроме того, существуют на сегодняшний момент различные наборы фотобатарей с последующей дозарядкой аккумуляторных батарей, как независимый автономный источник, использующий освещенность дневного времени.

DSC_0284На фото (слева — направо): фотобатарея 6,5В 150мА, солевые элементы АА и D, аккумулятор АА(1,27В 2200мА/ч) и «сваренная» батарея из 4 АА(5В 1800мА/ч), гелевый аккумулятор MastAK (6,2В 20А/ч), литий-полимерный аккумулятор 4500мА/ч (способный выдать при напряжении 7,5В ток до 25А в течение 5-10 минут) и лабораторный блок питания, выдающий напряжение 15В при 5А.

  На практике, при разработке и отладке схемы применяют так называемые лабораторные блоки питания (самодельные или покупные — чаще всего самодельные), а уже полностью отладив схему и добившись ее стабильной работы изготавливают отдельный источник питания по требуемым параметрам. Таковой самодельный блок питания будет рассмотрен чуть позже в этой публикации.

3.Пассивные компоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности)

  Мощность рассеивается в виде тепла (как правило) или иногда затрачивается на механическую работу (моторы), пере­ходит в энергию излучения (лампы, пере­датчики) или накапливается (батареи, конденсаторы). Тема эта очень обширна и интересна. В ней заключена суть электроники. Если попытаться изложить ее в двух словах, то она посвящена тому, как можно сделать элемент, имеющий ту или иную характеристику, выраженную определенной зависимостью между током и напряжением, и как его использовать в схеме. Примерами таких элементов служат резисторы (ток прямо пропорционален напряжению), конденсаторы (ток пропорционален скорости изменения напряжения), диоды (ток протекает только в одном направлении), термисторы (сопротивление зависит от температуры), тензорезисторы (сопротивление зависит от деформации) и т.д.

  Резистор — самый распространенный компонент электронных схем. Несмот­ря на его простоту исполнения, не существует практически ни одной работо­способной схемы, в которой бы не присутствовали резисторы в том или ином виде. Грубо говоря, резистор органичивает в последовательной цепи ток до вполне определенного расчетного значения, а из параллельной цепи «отттягивает» на себя то расчетное значение тока, которое он способен пропустить через себя. Самые часто употребляемые типы — аксиальные (т.е. с круглыми корпусами и выводами) металлопленочные и уг­леродистые резисторы. Производство подобных резисторов началось еще в СССР под маркой МЛТ, ОМЛТ. С развитием на рынке продукции иноземных компаний, основную массу видов резисторов теперь представляют различные импортные марки (аналоги в СССР С1-21, С1-23).  Есть и другие типы резисторов общего назначения. По функциональным свойствам все они практически идентичны. Главным параметром резисторов всегда является сопротивление по постоянному току и измеряется в единицах Омы, килоОмы, МегаОмы. Сокращенно, на схемах 10R = 10 Ом; 1К1 =1,1 кОм 2М7=2,7МОм. Практически все иностранные компании сегодня маркируют резисторы цветными кольцами. В состав маркировки входит 4 или 5 цветовых колец. Для дешифровки значения прилагается удобная программа, работающая под любой операционной системой виндовс. Скачать ее можно прямо ЗДЕСЬ. Вторым главным параметром есть точность исполнения по значению сопротивления — 20, 10, 5, 1 и 0,1%, то есть 10кОм +/- 10% = (9,1кОм или 11кОМ) — диапазон неточности значения сопротивления резистора. Третьим параметром — мощность рассеяния — какова может быть мощность  (произведение напряжения падения на резисторе и тока через него эквивалентное поглощенно — рассеяной мощности в виде тепла, при которой резистор продолжает выполнять свои функции без внешних повреждений и нарушений). В настоящее время применяются резисторы с мощностями рассеяния равными  0,25Вт, 0,5Вт, 0,6Вт, 1Вт, 2Вт, 5Вт, 10Вт, 50Вт. Более высокие мощности выполняются изготовителями под заказ. Последнее на что следует обращать внимание при расчетах (или первое на что надо обращать внимание при высокоточных — прецезионных схемах) — это температурный коэффициент сопротивления (ТКС), условно показывающий изменения сопротивления при изменении температуры окружающей среды.

По исполнению резисторы делятся на постоянные резисторы и резисторы с переменным сопротивлением (переменные и подстроечные резисторы, термисторы, варисторы, фоторезисторы и тд.) Переменные резисторы отличаются от постоянных наличием третьего вывода— движка, который представляет собой подпружиненный ползунок, который может механически передвигаться по резистивному слою. Соответственно, в одном крайнем положении движка сопротивление между его выводом и одним из выводов резистивного слоя равно нулю, в другом — максимуму, соответствующему номинальному сопротивлению. Так как вывода три, то переменный резистор может подключаться двумя способами: как простой резистор (тогда вывод движка объединяется с одним из крайних выводов) и по схеме потенциометра, когда все три вывода задействованы. Резисторы по своему предназначению служат для преобразования напряжения в ток и обратно.

res

На фото: постоянные и переменные резисторы разных типов и мощностей рассеяния.

    Как видно на фото, современная система маркировки резисторов и отечественных и зарубежных, более не использует цифро-буквенную маркировку номинала и точности. Вместо этого применяют цветовой код в виде колец, заменяющий цифры. Чтобы определить значение сопротивления резистора с цветовой маркировкой, сначала надо повернуть его таким образом, чтобы его серебряная или золотая полоски находились справа (проценты точности исполнения), а группа других полосок — слева. Если же вы не можете найти серебряную или золотую полоску, то надо повернуть резистор таким образом, чтобы группа полосок находилась с левой стороны. Резисторы маркируются четырьмя или пятью цветовыми полосками. Для четырех полосок — первые две — цифрозначение номинала, третья полоска имеет другое значение: она указывает количество нулей, которое следует добавить к полученному предыдущему цифровому значению — степень и четвертая (пятая) — точность исполнения (5%, 10%). Бывает что маркировка состоит из 5ти или даже 6ти колец. Для расшифровки значения можно использовать таблицу ниже:

Кольцо-1 Кольцо-2 Кольцо-3 Кольцо-4 Кольцо-5
0 Черный
1 Коричневый
2 Красный
3 Оранжевый
4 Желтый
5 Зеленый
6 Синий
7 Фиолетовый
8 Серый
9 Белый
0 Черный
1 Коричневый
2 Красный
3 Оранжевый
4 Желтый
5 Зеленый
6 Синий
7 Фиолетовый
8 Серый
9 Белый
0 Черный
1 Коричневый
2 Красный
3 Оранжевый
4 Желтый
5 Зеленый
6 Синий
7 Фиолетовый
8 Серый
9 Белый
10^0 Черный
10^1 Коричневый
10^2 Красный
10^3 Оранжевый
10^4 Желтый
10^5 Зеленый
10^6 Синий
10^7 Фиолетовый
10^8 Серый
10^9 Белый
Серебристый 10%
Золотистый 5%
Красный 2%
Коричневый 1%

Можно скачать две программы определения сопротивления резисторов НОМИНАЛ (размер 112 кБайт) и РЕЗИСТОР-2.2 (размер 500 кБайт)

Внешний вид интерфейса программы Резистор-2.2

  Кроме аксиального (выводного исполнения), резисторы выполняют для планарного монтажа типоразмером 0603, 0804, 1206. Такие резисторы упаковывают в технологические бабины (напоминающие магнитофонные бабины прошлых лет) и в зависимости от размера исполнения в одной бабине может быть от 5000 шт. Пример такой упаковки на фото.

res1206

  Рассмотрим маркировку резисторов для планарного монтажа. Резисторы типоразмера 0402 не маркируются. Остальные же маркируются тремя или четырьмя цифрами, так как технический габарит больше и на них можно нанести маркировку. Резисторы маркируются тремя цифрами, где две первые цифры обозначают номинал этого резистора, а третья цифра — 10 в степени этой последней цифры. Фото резистора:

Сопротивление резистора на фото: R=22*10^2 = 2200 Ом = 2,2кОм

  В замкнутой электрической цепи соотношение между действующим в ней напряжением, силой тока, развивае­мой этим напряжением, и сопротивлением цепи опреде­ляется законом Ома: ток I прямо пропорционален на­пряжению U и обратно пропорционален сопротивлению R. Математически этот закон электрической цепи выгля­дит так:

I = U/R или U =I*R или R = U/I.

При этом: ток I, напряжение U и сопротивление R в фор­мулах этого закона должны выражаться в основных электрических величинах — амперах (А), вольтах (В) и омах (Ом).

  Этот закон справедлив и для участка цепи, например для лампочки накаливания или резистора, включенных в замкнутую цепь. Если напряжение батареи (Е=4,5 В, а сопротивление резистора R = 10 Ом, то амперметр будет показывать ток, равный 0,45 А (450 мА), а вольтметр — около 4,5 В. В данном случае все на­пряжение батареи через амперметр, внутреннее сопро­тивление которого мало, приложено к резистору R, по­этому на нем падает почти все напряжение источника тока. Заменив резистор другим резистором с номинальным (обозначенным на его корпусе) сопротивлением 20…30 Ом. Вольтметр, под­ключенный к резистору, дол­жен показывать то же напря­жение. А амперметр? Ам­перметр покажет значение тока меньшее, чем в преды­дущем случае. Если, напри­мер, сопротивление резисто­ра 30 Ом, то амперметр покажет ток 0,15 А (150 мА). Впрочем, зная сопротивле­ние резистора и падение на­пряжения на нем, значение тока в цепи ты можешь уз­нать, не глядя на стрелку амперметра. Для этого на­до лишь разделить показа­ние вольтметра (в вольтах) на сопротивление резисто­ра (в омах), то есть решить задачу, пользуясь формулой закона Ома.

Параллельное и последовательное соединение резисторов.

  Один из главных моментов в наладке (настройке или подгонки). Следует запомнить всего два правила: при последовательном соединении складываются сопротивления резисторов Rsum=R1+R2 и их сумма сопротивлений всегда больше максимального из двух, а при параллельном складываются их проводимости Ysum=Y1+Y2, которые, по определению, есть величины, обратные сопротивлению Y=1/R. То есть, Rsum=1/Ysum и и сумма сопротивлений меньше минимального из двух. Упрощенно для двух резисторов выглядит так Rsum=R1*R2/(R1+R2). Более детально вся информация по пассивным элементам (в том числе и резисторам) приведена в начальных главах издания Искусство схемотехники.часть1.Хоровиц Хилл


   Конденсаторы

  Все конденсаторы ведут свою родословную от лейденской банки, названной так по имени голландского города Лейдена, в котором трудился ученый середины ХVШ века Питер ван Мушенбрук. Банка эта представляла собой большой стеклянный стакан, обклеенный изнутри и снаружи станиолью (тонкой оловянной фольгой, использовавшейся в те времена для тех же целей, что и современная алюминиевая — металл алюминий еще не был известен). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с определённым или переменным значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки). Ёмкость конденсатора измеряется в Фарадах. Учитывая, что 1 Кл = 1 А · с, то Фарад можно представить как Ф = А · с / В, благодаря чему становится яснее работа конденсаторов: Конденсатор может при большей ёмкости обеспечивать больший ток при прочих равных параметрах. Или обеспечивать тот же ток и но более продолжительное время. Или же обеспечивать тот же ток в течении того же времени, но при меньшем напряжении заряда.

Свойства конденсатора

  Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь (происходит заряд или перезаряд конденсатора), по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора, замыкаясь так называемым током смещения. С точки зрения метода комплексных амплитуд конденсатор обладает комплексным импедансом: 

\hat Z_C = \frac{1}{j \omega C} = -\frac{j}{\omega C} = -\frac{j}{2\pi f C}

  где — мнимая единица, ω  — циклическая частота (рад/с) протекающего синусоидального тока, f — частота в Гц, C—ёмкость конденсатора (фарада). Отсюда также следует, что реактивное сопротивление конденсатора равно \scriptstyle X_C = \tfrac{1}{\omega C} Для постоянного тока частота равна нулю, следовательно, реактивное сопротивление конденсатора бесконечно (в идеальном случае). При изменении частоты изменяются диэлектрическая проницаемость диэлектрика и степень влияния паразитных параметров — собственной индуктивности и сопротивления потерь. На высоких частотах любой конденсатор можно рассматривать как последовательный колебательный контур, образуемый ёмкостью C, собственной индуктивностью Lc  и сопротивлением потерь Rn. Резонансная частота конденсатора равна: 

{\displaystyle f_{p}={\frac {1}{2\pi {\sqrt {L_{c}C}}}}}

  При f > fp конденсатор в цепи переменного тока ведёт себя как катушка индуктивности. Следовательно, конденсатор целесообразно использовать лишь на частотах f < fp, на которых его сопротивление носит ёмкостный характер. Обычно максимальная рабочая частота конденсатора примерно в 2—3 раза ниже резонансной. Конденсатор может накапливать электрическую энергию. Энергия заряженного конденсатора: 

 W = {C U^2 \over 2} = {qU \over 2 } ={ q^ 2 \over 2C }

  где U — напряжение (разность потенциалов), до которого заряжен конденсатор, q - электрический заряд.

Основные параметры — ёмкость

 Основной характеристикой конденсатора является его ёмкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. В обозначении конденсатора фигурирует значение номинальной ёмкости, в то время как реальная ёмкость может значительно меняться в зависимости от многих факторов. Реальная ёмкость конденсатора определяет его электрические свойства. Так, по определению ёмкости, заряд на обкладке пропорционален напряжению между обкладками (q = CU). Типичные значения ёмкости конденсаторов составляют от единиц пикофарад до тысяч микрофарад. Однако существуют конденсаторы (ионисторы) с ёмкостью до десятков фарад. Ёмкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга, в системе СИ выражается формулой  \scriptstyle C = \tfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}, где ε — диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая пространство между пластинами (в вакууме равна единице), ε0 — электрическая постоянная, численно равная 8,854187817·10−12 Ф/м. Эта формула справедлива, лишь когда d намного меньше линейных размеров пластин. Конденсаторы объемом в 1 фараду и более стали производить только в последнее время и они считаются специализированными. В радиолюбительской практике чаще приходится иметь дело с кондесаторами меньшей емкости. Для элетролитических конденсаторов существует фиксированный ряд значений емкостей в мкФ: 1, 2.2, 3.3, 4.7,10, 22, 33, 47, 100, 220, 330, 470, 1000, 2200, 3300, 4700, 10000 при номинальных напряжениях пробоя 6,3В 10В 16В 25В 35В 50В 100В 160В 250В 350В 400В 450В. Керамические конденсаторы импортного производства выполняют на напряжения пробоя 50В и 100В. Диапазон емкостей для керамики от единиц пикофарад до 4,7 микрофарад. Они маркируются тремя цифрами — первые две обозначают номинал, а третья — степень в пФ. 101 = 100пФ, 472 = 4,7нФ, 105 = 0,1мкФ, 226 = 2,2мкФ. Если на корпусе цифры, разделенные запятой (точкой) — 1,2 = 1,2пФ 3.3 = 3,3пФ маркировка от1 до 9,1пФ. Кроме прочего, применяются пленочные конденсаторы, среди которых имеются и полиэфирные. Напряжения пробоя у этих конденсаторов от 100В до 2500В, а емкости в пределах 100пФ до 4,7 мкФ. Пленочные конденсаторы намного дороже, чем керамические и полиэфирные, применяются в умножителях напряжения блоков питания, импульсных блоках питания, в высоковольтных цепях усилителей КВ на генераторных лампах. Существуют металло-бумажные конденсаторы, применяемые в пусковых устройствах асинхронных двигателей и тп. Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

Capacitors in parallel.svg

C = ∑ Сi  или C = C1 + C2 + . . . + Cn. Если у всех параллельно соединённых конденсаторов расстояние между обкладками и свойства диэлектрика одинаковы, то эти конденсаторы можно представить как один большой конденсатор, разделённый на фрагменты меньшей площади.

При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Общая ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов равна

Capacitorsseries.png

   C = 1/ ∑ 1/Сi  или 1/C = 1/C1 + 1/C2 + . . . + 1/Cn.  \scriptstyle\tfrac{1}{C} = \tfrac{1}{C_1} + \tfrac{1}{C_2} + ... + \tfrac{1}{C_n}. Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею. Однако при последовательном соединении уменьшается возможность пробоя конденсаторов, так как на каждый конденсатор приходится лишь часть разницы потенциалов источника напряжения. Если площадь обкладок всех конденсаторов, соединённых последовательно, одинакова, то эти конденсаторы можно представить в виде одного большого конденсатора, между обкладками которого находится стопка из пластин диэлектрика всех составляющих его конденсаторов. Конденсаторы также характеризуются удельной ёмкостью — отношением ёмкости к объёму (или массе) диэлектрика. Максимальное значение удельной ёмкости достигается при минимальной толщине диэлектрика, однако при этом уменьшается его напряжение пробоя. Другой не менее важной характеристикой конденсаторов является номинальное напряжение — значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Номинальное напряжение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. Эксплуатационное напряжение на конденсаторе должно быть не выше номинального. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры допустимое максимальное напряжение снижается, что связано с ростом тепловой скорости движения носителей заряда и, следовательно, снижением порога для электрического пробоя.

Температурный коэффициент ёмкости (ТКЕ) — относительное изменение ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (кельвин). ТКЕ определяется так:

 TKE = \frac{\Delta C}{C \Delta T}

где ΔC  — изменение ёмкости, вызванное изменением температуры на ΔT.
Таким образом, изменение ёмкости от температуры (при не слишком больших изменениях температуры) выражается линейной функцией:

 

\scriptstyle C(T) = C_{H.y.} + TKE \cdot C_{H.y.} \cdot \Delta T,

где ΔT — изменение температуры в °C или К относительно нормальных условий, при которых специфицировано значение ёмкости, CHy — ёмкость при нормальных условиях. TKE применяется для характеристики конденсаторов с практически линейной зависимостью ёмкости от температуры. Однако ТКЕ указывается в спецификациях не для всех типов конденсаторов. Для конденсаторов, имеющих существенно нелинейную зависимость ёмкости от температуры и для конденсаторов с большими изменениями ёмкости от воздействия температуры окружающей среды в спецификациях нормируются относительное изменение ёмкости в рабочем диапазоне температур или в виде графика зависимости ёмкости от температуры.

По виду диэлектрика различают:

Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:

  В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.


  Индуктивность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком,  создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур. В формуле Ψ = LI, Ψ  — потокосцепление, — сила тока в контуре, L — индуктивность. В системе единиц СИ индуктивность измеряется в генри, сокращённо «Гн». Контур обладает индуктивностью в один генри, если при изменении тока на один ампер в секунду на выводах контура будет возникать напряжение в один вольт. В вариантах системы СГС — системе СГСМ и в гауссовой системе индуктивность измеряется в сантиметрах (1 Гн = 109 см; 1 см = 1 нГн); для сантиметров в качестве единиц индуктивности применяется также название абгенри. В системе СГСЭ единицу измерения индуктивности либо оставляют безымянной, либо иногда называют статгенри (1 статгенри ≈ 8,987552×1011 генри: коэффициент перевода численно равен 10−9 от квадрата скорости света, выраженной в см/с). Символ L, используемый для обозначения индуктивности, был принят в честь Эмилия Христиановича Ленца (Heinrich Friedrich Emil Lenz). Единица измерения индуктивности названа в честь Джозефа Генри (Joseph Henry). Сам термин индуктивность был предложен Оливером Хевисайдом (Oliver Heaviside) в феврале 1886 года.

Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока:

  \mathcal{E}_{i}=-\frac{d\Phi }{dt}=-L\frac{dI}{dt}

Из этой формулы следует, что индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции (в вольтах), возникающей в контуре при изменении силы тока на за .

При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля, создаваемого этим током:

  W={\frac {LI^{2}}{2}}

  Практически участки цепи со значительной индуктивностью выполняют в виде катушек индуктивности. Элементами малой индуктивности (применяемыми для больших рабочих частот) могут быть одиночные (в том числе и неполные) витки или даже прямые проводники; при высоких рабочих частотах необходимо учитывать индуктивность всех проводников. В практической разработке могут применятся катушки индуктивности самых разных видов — для НЧ диапазонов это могут быть каркасные однослойные и многослойные, с сердечниками или без них, для ВЧ могут использоваться броневые сердечники, катушки,  выполненные в магнитном экране. Сердечники могут быть подстроечными и фиксированными, кроме того применяются специальные конструкции (вариометры) катушка индуктивности внутри другой катушки большего диаметра. Основным назначением катушек индуктивности является работа в колебательном контуре вместе с конденсатором. Работа последовательного и параллельного колебательных контуров будет рассматриваться в разделе радиоприемные устройства.

На фото: вид конструкции вариометра.

 На фото: вид некоторых катушек индуктивности промышленного типа.


  Диод — выпрямитель и детектор. Диодами называют двухэлектродные приборы, обла­дающие односторонней проводимостью электрического тока. Это их основное свойство используют, например, в выпрямителях, где диоды преобразуют переменный ток электросети в ток постоянный для питания радиоап­паратуры, в приемниках — для детектирования модули­рованных колебаний высокой частоты, то есть преобразо­вания их в колебания низкой (звуковой) частоты.

 

  Наглядной иллюстрацией этого свойства диода может быть опыт, указанный на рисунке выше. В цепь, составленную из ба­тареи 3хАА и лампочки от карманного фонаря (3,5 В X 0,26 А), включи любой диод (1N4007 — 1000В и 1А), но так, чтобы анод диода, обозначаемый условно треугольником, был бы соединен непосредствен­но или через лампочку с положительным полюсом бата­реи, а катод, обозначаемый черточкой (на корпусе диода белая полоса), к которой при­мыкает угол треугольника, с отрицательным полюсом ба­тареи. Лампочка должна гореть. Измени полярность включения батареи на обратную — лампочка гореть не будет. Если сопротивление диода измерять омметром, го в зависимости от того, как подключить его к зажимам прибора, омметр покажет различное сопротивление: в одном случае малое (единицы или десятки ом), в дру­гом — очень большое (десятки и сотни килоом). Этим и подтверждается односторонняя проводимость диода.

  Как устроен и работает диод? У него два электрода: катодотрицательный и анодположительный (рис. 13). Катодом служит пластинка германия, кремния или какого-либо другого полупроводника, обладающего электронной проводимостью, или сокращенно полупро­водник n-типа (n — начальная буква латинского слова negativus — «отрицательный»), а анодом — часть объема этой же пластинки, но- с так называемой дырочной про-водимостью, или сокращенно полупроводник р-типа — начальная буква латинского слова positivus — «по­ложительный»). Между электродами образуется так на­зываемый р-n переход — пограничная зона, хорошо про­водящая ток от анода к катоду и плохо в обратном на­правлении (за направление тока принято направление, противоположное движению электронов). Диод может находиться в одном из двух состояний: открытом, то есть пропускном, либо закрытом, то есть непропускном. Диод бывает открыт, когда к нему прило­жено прямое напряжение Uпр, иначе, его анод соединен с плюсом источника напряжения, а катод — с минусом. В этом случае сопротивление р-n перехода диода мало и через него течет прямой ток IПр, сила которого зави­сит от сопротивления нагрузки (в нашем опыте — лампочка от карманного фонаря). При другой полярности питающего напряжения на р-n переход диода приклады­вается обратное напряжение Uобр. В этом случае диод закрыт, его сопротивление велико и в цепи течет лишь незначительный обратный ток диода Iобр.

На фотосовременное исполнение диодов различных типов (разница в диаметрах корпуса и выводов) — белая лента — анод, красная лента — катод.

Вопросы связанные с процессом выпрямления и детектирования непосредственно рассматриваются в разделах, посвященных блокам питания и радиоприемным устройствам.


  Транзистор (англ. transistor), полупроводниковый триод — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет его использовать для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем. Транзисторами также называются дискретные электронные приборы, которые, выполняя функцию одиночного транзистора, имеют в своем составе много элементов, конструктивно являясь интегральной схемой, например составной транзистор или многие транзисторы большой мощности.

  Транзисторы делятся на два класса отличные по структуре, принципу действия и параметрам — биполярные и полевые (униполярные). В биполярном транзисторе используются полупроводники с обоими типами проводимости, он работает за счет взаимодействия двух, близко расположенных на кристалле, p-n переходов и управляется изменением тока через база-эмиттерный переход, при этом вывод эмиттера всегда является общим для управляющего и выходного токов. В полевом транзисторе используется полупроводник только одного типа проводимости, расположенный в виде тонкого канала на который воздействует электрическое поле изолированного от канала затвора, управление осуществляется изменением напряжения между затвором и истоком. В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (БТ) (международный термин — BJT, bipolar junction transistor). В цифровой технике, в составе микросхем (логика, память, процессоры, компьютеры, цифровая связь и т. п.), напротив, биполярные транзисторы почти полностью вытеснены полевыми. В 1990-е годы был разработан новый тип гибридных биполярно-полевых транзисторов — IGBT которые сейчас широко применяются в силовой электронике.

  В 1956 году за изобретение биполярного транзистора Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике. К 1980-м годам транзисторы, благодаря своей миниатюрности, экономичности, устойчивости к механическим воздействиям и невысокой стоимости практически полностью вытеснили электронные лампы из малосигнальной электроники. Благодаря своей способности работать при низких напряжениях и значительных токах, транзисторы позволили уменьшить потребность в электромагнитных реле и механических переключателях в оборудовании, а благодаря способности к миниатюризации и интеграции позволили создать интегральные схемы, заложив основы микроэлектроники. С 1990-х в связи с появлением новых мощных транзисторов, стали активно вытесняться электронными устройствами трансформаторы, электромеханические и тиристорные ключи в силовой электротехнике, начал активно развиваться Частотно-регулируемый привод и инверторные преобразователи напряжения. На принципиальных схемах транзистор обозначается «VT» или «Q». До 1970-х гг. в русскоязычной литературе и документации также применялись обозначения «Т», «ПП» (полупроводниковый прибор) или «ПТ» (полупроводниковый триод).

  Изобретение транзистора, являющееся одним из важнейших достижений XX века, стало следствием длительного развития полупроводниковой электроники, которое началось в 1833 году, когда Майкл Фарадей провёл первые эксперименты с полупроводниковым материалом — сульфидом серебра. В 1874 году немецкий физик Карл Фердинанд Браун впервые обнаружил явление односторонней проводимости контакта металл—полупроводник. В 1906 году инженер Гринлиф Виттер Пиккард изобретает точечный полупроводниковый диод-детектор. В 1910 году английский физик Уильям Икклз (англ.) обнаружил у некоторых диодов способность генерировать электрические колебания, а инженер Олег Лосев в 1922 году самостоятельно разработал прообраз туннельного диода, с помощью которого впервые успешно использовал усилительные и генераторные свойства полупроводников (Кристадинный эффект), в детекторных и гетеродинных радиоприёмниках собственной конструкции. Особенностью этого периода развития было то, что физика полупроводников была ещё плохо изучена, все достижения являлись следствием экспериментов, учёные затруднялись объяснить, что происходит внутри кристалла, часто выдвигая ошибочные гипотезы. В то же время на рубеже 1920-30 годов в радиотехнике началась эпоха бурного индустриального развития электронных ламп, физика которых была изучена, и в этом направлении работала основная масса учёных-радиотехников, в то время как хрупкие и капризные полупроводниковые детекторы открытой конструкции, в которых нужно было при помощи металлической иглы вручную искать на кристалле «активные точки», стали уделом кустарей-одиночек и радиолюбителей, строивших на них простейшие радиоприемники. Потенциальных перспектив полупроводников никто не видел. Создание биполярного и полевого транзисторов произошло разными путями.

Полевой транзистор

  Первый шаг в создании полевого транзистора сделал австро-венгерский физик Юлий Эдгар Лилиенфельд, который предложил метод управления током в образце путём подачи на него поперечного электрического поля, которое, воздействуя на носители заряда, будет управлять проводимостью. Патенты были зарегистрированы в Канаде и Германии. В 1934 году немецкий физик Оскар Хайл (англ.) в Великобритании также запатентовал «бесконтактное реле», основанное на аналогичном принципе. Однако несмотря на то, что полевые транзисторы основаны на простом электростатическом эффекте поля и по физике проще биполярных, создать работоспособный образец долго не удавалось. Разработчики не могли обойти неизвестные на тот момент явления в поверхностном слое полупроводника, которые не позволяли управлять электрическим полем внутри кристалла у транзисторов такого типа (МДП-транзистор). Работоспособный полевой транзистор был создан уже после открытия биполярного транзистора. В 1952 году Уильям Шокли теоретически описал модель полевого транзистора другого типа, модуляция тока в котором, в отличие от ранее предложенных МДП структур, осуществлялась изменением толщины проводящего канала за счёт расширения или сужения обеднённой области, прилегающего к каналу р-n-перехода. Это происходило при подаче на переход управляющего напряжения обратной полярности. Транзистор вошёл в практику под названием «полевой транзистор с управляющим р-n-переходом» (поверхностные явления устранялись, так как проводящий канал находился в глубине кристалла). Первый полевой МДП-транзистор, запатентованный ещё в 1920-е годы и сейчас составляющий основу компьютерной индустрии, впервые был изготовлен в 1960 году после работ американцев Канга и Аталлы, предложивших в качестве диэлектрика формировать на поверхности кремниевого кристалла тончайший слой двуокиси кремния, которая изолировала металлический затвор от проводящего канала, получив тем самым МОП-структуру. Только в 90-х годах XX века МОП-технология стала доминировать над биполярной

Биполярный транзистор

Копия первого в мире работающего транзистора

  В отличие от полевого, первый биполярный транзистор создавался экспериментально, а его принцип действия был открыт уже позднее. В 1929—1933 гг., в ЛФТИ, Олег Лосев под руководством А. Ф. Иоффе провёл ряд экспериментов с полупроводниковым устройством, конструктивно повторяющим точечный транзистор на кристалле карборунда (SiC), однако достаточного коэффициента усиления получить не удалось. Изучая явления электролюминесценции в полупроводниках, Лосев исследовал около 90 различных материалов, особенно выделяя кремний, и в 1939 году он вновь упоминает о работах над трёхэлектродными системами в своих записях, но начавшаяся война и гибель инженера в блокадном Ленинграде зимой 1942 года привели к тому, что некоторые его работы оказались утеряны и сейчас неизвестно, насколько далеко он продвинулся в создании транзистора. В начале 1930-х годов точечные трёхэлектродные усилители изготовили также радиолюбители Ларри Кайзер из Канады и Роберт Адамс из Новой Зеландии, однако их работы не были запатентованы и не подвергались научному анализу.

  Успеха добилось опытно-конструкторское подразделение Bell Telephone Laboratories фирмы American Telephone and Telegraph, с 1936 году в нём, под руководством Джозефа Бекера, работала группа ученых специально нацеленная на создание твердотельных усилителей. До 1941 года изготовить полупроводниковый усилительный прибор не удалось (предпринимались попытки создания прототипа полевого транзистора). После войны, в 1945 году, исследования возобновились под руководством физика-теоретика Уильяма Шокли, после ещё 2 лет неудач, 16 декабря 1947 года, исследователь Уолтер Браттейн, пытаясь преодолеть поверхностный эффект в германиевом кристалле и экспериментируя с двумя игольчатыми электродами, перепутал полярность приложенного напряжения и неожиданно получил устойчивое усиление сигнала. Последующее изучение открытия, совместно с теоретиком Джоном Бардиным показало, что никакого эффекта поля нет, в кристалле идут ещё не изученные процессы, это был не полевой, а неизвестный прежде, биполярный транзистор. 23 декабря 1947 года состоялась презентация действующего макета изделия руководству фирмы, эта дата стала считаться датой рождения транзистора. Узнав об успехе, уже отошедший от дел Уильям Шокли, вновь подключается к исследованиям и за короткое время создает теорию биполярного транзистора, в которой уже наметил замену точечной технологии изготовления, более перспективной, плоскостной. Первоначально новый прибор назывался «германиевый триод» или «полупроводниковый триод», по аналогии с вакуумным триодом — электронной лампой схожей структуры, в мае 1948 года в лаборатории прошел конкурс на оригинальное название изобретения, в котором победил Джон Пирс (John R. Pierce), предложивший слово «transistor», образованное путём соединения терминов «transconductance» (активная межэлектродная проводимость) и «variable resistor» или «varistor» (переменное сопротивление, варистор) или, по другим версиям, от слов «transfer» — передача и «resist» — сопротивление. 30 июня 1948 г. в штаб-квартире фирмы в Нью-Йорке состоялась официальная презентация нового прибора, на транзисторах был изготовлен радиоприемник. И все же, мировой сенсации не состоялось, первоначально открытие не оценили по достоинству, ибо первые точечные транзисторы, в сравнении с электронными лампами, имели очень плохие характеристики, только в 1956 году Уильям Шокли (en:William Shockley), Уолтер Браттейн (en:Walter Houser Brattain) и Джон Бардин (en:John Bardeen) были награждены Нобелевской премией по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта» . Интересно, что Джон Бардин вскоре был удостоен Нобелевской премии во второй раз за создание теории сверхпроводимости.

Ключевой режим работы транзистора.

Картинки по запросу ключевой режим биполярного транзистора

  Ключевой режим работы транзистора очень похож на работу обыкновенного выключателя и имеет два состояния — транзистор закрыт (заперт) и транзистор полностью открыт (находится в режиме насыщения). Добиться первого состояния очень просто — достаточно соединить вывод базы биполярного транзистора с отрицательным полюсом питания через резистор 1-5кОм и ток в цепи базы будет практически отсутствовать — транзистор закроется. На указанной схеме выключатель S1 — разомкнут. Перевести транзистор в режим насыщения можно подав на вывод базы напряжение порядка 0,6 — 0,8В, замкнув выключатель S1. При этом ток базы составит не более 1-3мА, а ток управления в цепи эмиттер — коллектор может достигать 150 и более мА и соответственно заставит лампу накаливания светится. В этом режиме сам транзистор работает как контакты реле на замыкание и размыкание, с той разницей что ток (напряжение) управления транзисторным ключом очень мал в сравнении с реле. Транзисторный ключ удобен там где маломощная микросхема должна управлять мощной нагрузкой.

Усилительный режим работы транзистора.

  Перед тем как рассматривать этот режим, надо отметить что существует несколько схем включения транзистора (биполярного и полевого)

Схемы включения биполярных транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

   Схема с общей базой наиболее часто применяется для ВЧ входных каскадов усилителей и имеет малый коэффициент усиления, но ее главное достоинство — хорошое согласование с низкоомной входной цепью, схема с общим эмиттером является классической для многих решений (большой коэффицент усиления в сравнении с остальными схемами, существуют различные схемы стабилизации тока покоя транзистора и тд.) а схему с общим коллектором применяют для умощнения по току (точнее для развязки высоомного выходного каскада схемы и низкоомной нагрузки) поэтому чаще всего такую схему называют буферной.

  Активный режим полевого транзистора — соответствует случаям, рассмотренным при анализе усилительных свойств полевых транзисторов. Именно в активном режиме транзистор наилучшим образом проявляет свои усилительные свойства. Часто такой режим называюют основным, усилительным или нормальным (на усилительные свойства полевого транзистора также оказывает влияние состояние канала, а именно находится ли он в режиме насыщения — см. ниже). При рассмотрении полевых транзисторов мы практически всегда (за исключением ключевых схем) имеем дело с активным режимом, но здесь имеется одна тонкость, о которой также часто говорят как о режиме работы транзистора (или как о режиме работы затвора). В различных видах полевых транзисторов и при различных внешних напряжениях затвор может оказывать два вида воздействий на канал: в первом случае (например, в полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом при напряжениях на электродах) он препятствует протеканию тока через канал, уменьшая число носителей зарядов, проходящих через него (такой режим называют режимом обеднения канала), во втором случае (например, в МДП-транзисторах с индуцированным каналом, включенных в соответствии с рис. 2-1.7) затвор, наоборот, стимулирует протекание тока через канал, увеличивая число носителей зарядов в потоке (режим обогащения канала). Часто просто говорят о режиме обеднения и режиме обогащения. Заметим, что МДП-транзисторы с индуцированным каналом могут находиться в активном режиме только в случае режима обогащения канала, а для МДП-транзисторов со встроенным каналом это может быть и режим обогащения, и режим обеднения. В полевых транзисторах с управляющим p-n-переходом попытка приложить прямое смещение на этот переход вызывает его открытие и протекание существенного тока в цепи затвора. Реальные процессы в транзисторе в этом случае сильно зависят от его конструкции, практически никогда не документируются и трудно предсказуемы. Поэтому говорить о режиме обогащения для полевых транзисторов с управляющим переходом не принято да и просто бессмысленно.

Схемы включения полевых транзисторов (направления токов соответствуют активному режиму работы)

  Остальные характеристики режимов включения и схемотехника будет рассматриваться в разделе усилителей, а также будут даны ссылки на соответствующую литературу по схемотехнике и расчетам. Этот раздел ориентирован на ознакомление с радиодеталями и общее их назначение.


   Электромагнитные реле (фр. relais — процедура смены уставших почтовых лошадей на станциях или передача эстафеты в спортивных эстафетных состязаниях) — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий. Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами, и последующее перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь. Часто реле также называют самые различные устройства, замыкающие или размыкающие контакты при изменении некоторой, не обязательно электрической величины. Это, например, устройства, чувствительные к температуре (тепловые реле), освещённости (фотореле), уровню звукового давления (акустические реле) и др. Также часто реле называют различные таймеры, например таймер указателя поворота автомобиля, таймеры включения/выключения различных приборов и устройств, например бытовых приборов (реле времени).Существует класс электронных твердотельных полупроводниковых приборов, называемых оптореле (твердотельное реле), эти приборы в данной статье не рассматриваются.

  Некоторые историки науки утверждают, что реле впервые было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе. Другие историки отдают первенство известному американскому физику Дж. Генри (его именем названа единица индуктивности — генри), который сконструировал контактное реле в 1835 году при попытках усовершенствовать изобретённый им в 1831 г. телеграфный аппарат. В 1837 году устройство получило применение в телеграфии. Фактически, первое реле было изобретено американцем Джозефом Генри в 1831 г. и базировалось на электромагнитном принципе действия. Следует отметить, что первое реле Дж. Генри было некоммутационным. Как самостоятельное устройство реле впервые упомянуто в патенте на телеграф Самюэля Морзе.

Картинки по запросу электромагнитные реле

Вид некоторых типов современных реле.

Основными характеристиками реле необходимо считать — максимальный ток и напряжение нагрузки, а также напряжение и ток обмотки управления.


  Интегральная (микро)схема (ИС, ИМС, м/сх), микросхема, чип (англ. chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус или без такового, в случае вхождения в состав микросборки. Большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

  7 мая 1952 года британский радиотехник Джеффри Даммер (англ. Geoffrey Dummer) впервые выдвинул идею объединения множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника. Осуществление этих предложений в те годы не могло состояться из-за недостаточного развития технологий. В конце 1958 года и в первой половине 1959 года в полупроводниковой промышленности состоялся прорыв. Три человека, представлявшие три частные американские корпорации, решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие созданию интегральных схем. Джек Килби из Texas Instruments запатентовал принцип объединения, создал первые, несовершенные, прототипы ИС и довёл их до серийного производства. Курт Леговец из Sprague Electric Company изобрёл способ электрической изоляции компонентов, сформированных на одном кристалле полупроводника (изоляцию p-n-переходом (англ. P–n junction isolation)). Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor изобрёл способ электрического соединения компонентов ИС (металлизацию алюминием) и предложил усовершенствованный вариант изоляции компонентов на базе новейшей планарной технологии Жана Эрни (англ. Jean Hoerni). 27 сентября 1960 года группа Джея Ласта (англ. Jay Last) создала на Fairchild Semiconductor первую работоспособную полупроводниковую ИС по идеям Нойса и Эрни. Texas Instruments, владевшая патентом на изобретение Килби, развязала против конкурентов патентную войну, завершившуюся в 1966 году мировым соглашением о перекрёстном лицензировании технологий.

  Описать в одном разделе весь ассортимент практически невозможно для этого вида радиодеталей. Возможно представить только группы различных разделов.

Степень интеграции

  В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

Ранее использовались также теперь устаревшие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — от 1-10 млн. до 1 млрд. элементов в кристалле и, иногда, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд. элементов в кристалле. В настоящее время, в 2010-х, названия «УБИС» и «ГБИС» практически не используются, и все микросхемы с числом элементов более 10 тыс. относят к классу СБИС.

Технология изготовления

Вид обрабатываемого сигнала

Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.

Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем типа ТТЛ при напряжении питания +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон от 2,4 до 5 В — логической единице; для микросхем ЭСЛ-логики при напряжении питания −5,2 В диапазон от −0,8 до −1,03 В — логической единице, а от −1,6 до −1,75 В — логическому нулю.

Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов, например, усилитель сигнала и аналого-цифровой преобразователь.

Типы логики

  Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.

  Используя один и тот же тип транзисторов, микросхемы могут создаваться по разным методологиям, например, статической или динамической. КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем. Где необходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость к статическому электричеству — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы, и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.

Аналоговые схемы

Цифровые схемы

Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:

Аналого-цифровые схемы

Некоторые микросхемы из этого списка будут рассматриваться в разделах этой публикации.


 Радиолампы — раритетные в некотором роде радиодетали. Существует поговорка — все новое — хорошо забытое старое. В ряде направлений (воспроизведение и усиление звука, ламповые регенеративные приемники), а также в линейных усилителях мощности на КВ и УКВ диапазонах до сих пор используются генераторные лампы на большие мощности и производятся и у нас и зарубежом. Рассматривать здесь параметры этих электровакуумных приборов нет смысла. Каждая радиолампа будет рассмотрена в схемах, которые на ней собраны и опубликованы в разделах далее…


Подводя итог изложенному — группа пассивных элементов (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности) — участвуют практически во всех схемах для регулировки тока(напряжения), формирования частотных задержек, организации колебательных контуров на определенные частоты. Диоды служат для выпрямления переменного напряжения в постоянное, а также для детектирования сигналов высокой частоты в низкочастотный сигнал. Существует целая группа разновидностей полупроводников, исполняющих различные функции на основе полупроводникового диода — варакторы(варикапы) — меняющие емкость перехода от напряжения, стабилитроны — формирующие фиксированныое опорное напряжение и тд. В СВЧ сигналах диоды усиливают и смешивают сигналы…  Транзисторы применяются как ключевые и усилительные элементы в виде дискретных(отдельных) или входят в состав различных микросхем. Микросхемы в настоящее время имеют огромный спектр применения практически во всех областях и перечислять все просто бесполезно….

ВЕРНУТЬСЯ К ОГЛАВЛЕНИЮ…