ЭЛЕКТРОНИКА ЖӘНЕ ЦИФРЛЫҚ СХЕМАТЕХНИКА НЕГІЗДЕРІ

Оқулық

«Білім беруді дамытудың федералдық институты» федералды мемлекеттік автономдық мекемесі («БДФИ» ФМАМ) бастауыш кәсіптік білім беру бағдарламаларын іске асыратын білім беру мекемелерінің оқу үдерісінде пайдалану үшін оқулық ретінде

ұсынған

«БДФИ» ФМАМ рецензиясының тіркеу нөмері 314 08 шілде 2013ж.

3-басылым, стереотипті

ғы

ӨӘЖ 621.38(075.32) ББК 32.85я722

Бұл кітап Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі және «Кәсіпқор» холдингі» КЕАҚ арасында жасалған шартқа сәйкес «ТКББ жүйесі үшін шетел әдебиетін сатып алуды және аударуды ұйымдастыру бойынша қызметтер» мемлекеттік тапсырмасын орындау аясында қазақ тіліне аударылды. Аталған кітаптың орыс тіліндегі нұсқасы Ресей Федерациясының білім беру үдерісіне қойылатын талаптардың ескерілуімен жасалды. Қазақстан Республикасының техникалық және кәсіптік білім беру жүйесіндегі білім беру ұйымдарының осы жағдайды ескеруі және оқу үдерісінде мазмұнды бөлімді (технология, материалдар және қажетті ақпарат) қолдануы қажет. Аударманы «Delta Consultіng Group» ЖШС жүзеге асырды, заңды мекенжайы: Астана қ., Иманов көш., 19, «Алма-Ата» БО, 809С , телефоны: 8 (7172) 78 79 29, эл. поштасы:

«№17 Сәулет және құрылыстағы менеджмент колледжі» ОКБ МБЖБМ жоғары санатты арнайы пәндер оқытушысы, Мәскеу қ-сы

Б744 Электроника және цифрлық схематехника негіздері: баст.кәсіптік білім беру мекемелерінің студ. арналған оқулық  /  С.  А.  Богомолов.  —  3-басылым,  стер.  —  М.:

«Академия» баспа орталығы, 2016. — 208 б.

Оқулық    «Цифрлық    ақпаратты   өңдеу   жөніндегі    шебер»  мамандығының «Электроника және цифрлық схематехника негіздері» ББ.03 бойынша  орта  кәсіптік білім берудің Федералдық мемлекеттік білім беру стандартына сай құрастырылған. Радиоэлементтердің жіктелімі берілген. Радиоэлементтердің қолданылу саласы мен олардың сипаттамалары көрсетілген. Жартылай өткізгіш сақтау құрылғыларының сипаттамасы берілген. Аналогты-цифрлық және цифрлық- аналогты түрлендіргіштердің принципі, НЕМЕСЕ-ЕМЕС, ЖӘНЕ-ЕМЕС базисіндегі цифрлық құрылғылардың синтезі мен олардың аппараттық іске асырылуы мазмұндалған. Құрылғылардың принципті схемалары қарастырылған. Олардың Mіcro-Cap бағдарламасында үлгіленуі, сигнал көзі параметрлерін, уақытша зерттеу параметрлерін, жиілік және беру сипаттамаларды баптау көрсетілген. Сыртқы факторлардың схема жұмысына әсері сипатталған.

Құрметті оқырман!

Бұл оқулық «Цифрлық ақпаратты өңдеу жөніндегі шебер» мамандығы бойынша оқу-әдістемелік кешеннің бір бөлігі болып табылады. Оқулық «Электроника және цифрлық схемоаехника негіздері» жалпы кәсіптік пәнін меңгеруге арналған. Жаңа буынның оқу-әдістемелік кешені жалпы білім беретін және жалпы кәсіптік пәндер мен кәсіптік модульдерді меңгеруге мүмкіндік беретін дәстүрлі және инновациялық оқу материалдарынан тұрады. Әр кешен жалпы және кәсіптік, сонымен қатар жұмыс берушінің талабын ескерілген құзырлықтарды меңгеру үшін қажетті оқулықтар мен оқу құралдарын, оқу және бақылау құралдарын қамтиды. Оқу басылымдары электронды білім беру ресурстарымен толықтырылады. Электронды ресурстар интерактивті жаттығулар мен тренажерлары бар теориялық және практикалық модульдерден, мультимедиялық нысандардан, қосымша материалдар  мен Интернет ресурстарына сілтемелерден тұрады. Оларға терминологиялық сөздік, оқу үдерісінің негізгі  параметрлері: жұмыс уақыты, бақылау және практикалық жұмыстарды орындау нәтижесі тіркелетін электронды журнал кіреді. Электронды ресурстар оқу үдерісіне оңай бейімделеді және түрлі оқу бағдарламаларына сәйкестендіріле алады.

Кіріспе

Қазіргі заманды адам қызметінің барлық саласында мықтап  орын алған электроника құралдарынсыз елестету мүмкін емес. Телевидение, радио, спутниктік байланыс және навигация, мобильді байланыс, Интернет — бұл салалардың барлығы – электроника саласының жетістіктері. Электроника — ғылым мен техниканың материалдардағы физикалық үдерістерді және түрлі мақсаттағы құрылғылар жасауға көмектесетін электромагнит өрісінің қасиеттерін зерттейтін саласы. Электрониканың бастау көзі болып ХІІІ-ХІХ ғасырлардағы физиктердің жұмысы табылды. Электронды элементтерді қолданудың алғашқы жемісі телефон байланысының ұзақтылығын арттыру үшін онда триод лампаларын пайдалану еді. Алыс аймақтармен байланыс орнатып, ақпарат алуға деген ұмтылыс радиобайланыстың дамуына ықпал етті. Радиобайланыста ақпарат жеткізу алыс қашықтыққа тарала алатын электромагниттік толқын көмегімен жүзеге асырылады. Радио бағдарламалар тыңдаушылардың назарын өзіне қаратып, кей жағдайда жалғыз ақпарат көзі болып табылды. Кейіннен радиобайланыстың тағы бір бағыты – телевидение пайда болды. Ол танымдық, сауықтыру қызметін атқарады, әлемнің ең алыс нүктесінен тікелей көрсетілім жүргізуге, телемәтін арқылы қосымша ақпараттық хабарлама жеткізуге мүмкіндік береді. Радиобайланыс бағытының бірі болып радиолокация (радиотолқын көмегімен нысанның тұрған орнын табу және анықтау) табылады. Радиолокаторлар ұшақтарды, кемелерді, бұлттардың шоғырлануын анықтауға, планеталардың локациясына және ғарыштың зерттеулерде пайдаланылады. Радиолокация көмегімен планеталардың орбиталық қозғалысы, сондай-ақ олардың өз өстерін айналасында қозғалыс жылдамдығы анықталады. Электрониканың алға басуы 1948 жылы транзисторды ойлап табумен байланысты. Транзистор және басқа да жартылай өткізгіш құралдар өнәркәсіпте және тұрмыстық техникада белсенді түрде қолданыла бастады.

Жартылай   өткізгіш   құралдар   негізіндегі   құрылғылар   лампалы

құрылғыларға қарағанда айтарлықтай сенімді болды.

Электроника дамуындағы қарышты қадам шағын корпустағы мыңдаған элементтерден тұратын интегралдық схеманы құру болып табылды. Техниканың, космонавтика мен ядролық физиканың дамуы көп санды элементтері бар аппаратура құруды талап етті. Күрделі есептеулерді жүргізу үшін электронды-есептеуіш машиналарды шығару қажеттілігі туындады. Микроэлектроника миниатюрлық орындаудағы құрылғыны іске асыруға мүмкіндік берді. Электроника жетістіктерінің бірі – спутниктік навигация. Спутниктік навигация — жер үстіндегі және ғарыштық жабдықтан тұратын, жерүстіндегі, су және әуе нысандарының орналасқан жерін, қозғалыс уақыты мен параметрлерін анықтауға бағытталған кешенді электронды-техникалық жүйе. Дербес компьютердің пайда болғанынан бері отыз жылдан сәл көп уақыт өтті. Алғашқы үлгілерінің фунционалдық мүмкіндіктері шектеулі болды, дегенмен, ол электроника және есептеуіш техника саласындағы серпіліс еді. Заманауи компьютер хабарламаны жеткізуге және өңдеуге, бейне конферения жүргізуге, күрделі есептерді орындауға және түрлі физикалық құбылыстар мен үдерістерді үлгілеуге мүмкіндік береді. Компьютердің басты есептеуіш құрылғысы — процессор, миллиондаған транзистордан тұрады. Транзистор есептеуіш жүйені құруға қажетті «кірпіш» болып табылады. Өмірдің қазіргі ағымы шешімді жедел қабылдауды талап етеді. Мобильді байланыстың дамуы хабарламаны уақытында жеткізуге және керек ақпаратты дер кезінде білуге мүмкіндік берді. Мәселен, мобильді телефон байланыс қызметін ғана атқарып қоймайды, ол навигация қызметін, Интернетке кіруді, түрлі қызметтер мен сервисті қолдануды жүзеге асырады. Электроника элементтерінің көмегімен адамзат күн энергиясын электр тогына айналдыруды үйренді. Күн батареялары энергиялық тиімді ғимаратты қоректендіру құрылымының ажырамас бөлігіне айналды, онсыз спутниктің жұмысы мүмкін емес. Күн энергиясы жер бетінде энергияның преспективті көздерінің біріне айналуда. Электроника элементтерінің одан әрі дамуы жеткізілетін ақпараттық хабарламалар сапасының артуымен, жеткізу жылдамдығының өсуімен, интерактивті сервисті қолданумен, электронды құрылғылардың функционалдығын арттырумен байланысты. Бұл оқулық «Цифрлық ақпаратты өңдеу жөніндегі шебер» мамандығы  бойынша   орта  кәсіптік   білім  берудің  ФМБС-ға  сай

құрастырылған. Оқулықта элементті база, электронды құрылғы әрекетінің принципі, электронды құрылғының негізгі сипаттамалары мен арнайы бағдарламаларда үлгіленуі жөніндегі материал жүйеленген. Оқулық үш тараудан тұрады. Бірінші тарауда электронды техника элементтерінің жіктелімі, олардың сипаттамасы, таңбалануы және құрылымдау нұсқалары, сондай-ақ қарапайым құрылғыларды Mіcro-Cap бағдарламасында үлгілеу  берілген. Екінші тарау логикалық элементтерге, цифрлық құрылғыларға және аналогты сигналды дискретизациялау принциптеріне, жадының жартылай өткізгіш типтеріне арналған. Үшінші тарау цифрлық- аналогты және аналогты-цифрлық түрлендіргіштер туралы базалық білімді, электрониканың түрлі схемаларын қолдану және үлгілеу мәселелерін қамтиды.

Тарау

ЭЛЕКТРОНИКА ЭЛЕМЕНТТЕРІНІҢ МАҚСАТЫ ЖӘНЕ ЖІКТЕЛІМІ

Қазіргі әлемде адам қызметімен және қоршаған орта жағдайымен байланысты мәліметтердің, деректердің, оқиғалардың жиынтығында ақпаратты жедел алу маңызды. Ақпаратты жазуға, жеткізуге, қабылдауға,   өңдеуге    және    сақтауға    арналған    ұсыну   формасы х а б а р л а м а деп аталады. Ақпаратты жеткізу үшін хабарлама жіберу керек. Хабарлама мәтін, символ, бейне, дыбыс, фонограмма түрінде ұсынылуы мүмкін. Қуатты ақпарат тасымалдаушылардың бірі болып электромагнитті толқын  (радиотолқын)  табылады.  Э л е к т р о м а г н и т т і   т о л қ ы н

Ақпарат электромагнитті толқын көмегімен ақпарат көзінің заңы бойынша толқын параметрін өзгерту жолымен жеткізіледі. Ақпарат көзі заңы бойынша толқын параметрін өзгерту м о д у л я ц и я деп аталады. Модуляцияны іске асыратын құрылғы м о д у л я т о р деп аталады. Модулятор ақпаратты кеңістікте сәулелендіру арқылы жоғары жиілікте электромагнитті толқынмен жеткізеді. Хабарламаны қабылдау үшін д е м о д у л я т о р қолданылады, ол — модуляцияның кері үдерісін, яғни сигналдан пайдалы ақпаратты ажыратуды жүзеге асыратын құрылғы.

Модуляция аналогты және дискретті болып бөлінеді. Аналогты модуляция амплитудалық, жиілік және фазалық болып бөлінеді.

Амплитудалық модуляция кезінде сигнал амплитудасы өзгереді, тербеліс кеңістігінде сәулеленетін жиілік өзгермейді.

Жиілік модуляция кезінде пайдалы ақпарат заңы бойынша сигнал жиілігі өзгереді. Стереосигнал жеткізуші заманауи радиостанциялар жиілік модуляциясын пайдаланылады.

Фазалық модуляция кезінде тасымалданатын ақпараттық бит кезектілігіне сай тек синусиодальдық тербелісті жасайтын фаза ғана өзгереді. Дискретті (цифрлық) модуляция аналогты сигналдарды, мысалы тілдік сигналдарды цифрлық сигналдарға өзгерту кезінде қолданылады. Осы мақсатта амплитудалық-импульстік, кодтық- импульстік және уақыттық-импульстік модуляция кеңінен қолданылады. Тасымал кезінде деректердің ақауға шыдамдылығын арттыру үшін кодтау пайдаланылады. Соңғы кезде тасымалданатын деректердің нақтылығын арттыру функциясы деректерді жеткізудің соңғы жабдықтарына жүктеледі және жеткізілетін хабарламаға ақпараттық артықтықты енгізу арқылы қамтамасыз етіледі. Дискретті ақпаратты цифрлық кодтау үшін әлеуетті және импульсті кодтар пайдаланылады. Әлеуетті кодтарда логикалық бірліктер мен нөлдерді белгілеу үшін тек әлеуетті сигнал мәні ғана қолданылады. Импульсті кодтар не белгілі бір полярлық импульсімен, не белгілі бір бағыт әлеуетінің өзгеруімен еселенген деректер ұсынуға мүмкіндік береді.

Цифрлық кодтау әдісін таңдау кезінде оған келесідей талаптар қойылады: Анағұрлым тар сигнал спектры деректерді жеткізудің айтарлықтай жоғары жылдамдығына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, көбінесе сигнал спектріне тұрақты құрамдасының жоқтығы талабы қойылады. Жеткізуші мен қабылдаушыны синхронизациялау қабылдаушы байланыс желісінен жаңа ақпаратты қай уақытта оқу қажеттігін нақты білу үшін керек. Әдетте, желілерде өздігімен синхронизациялайтын кодтар, яғни жеткізушіге ақпараттық битті жеткізудің  тактілік жиілігін автоматты түрде анықтауға мүмкіндік беретін сигналдар қолданылады.

Радиотолқын диапазоны

Диапазон атауы

Тарату ерекшеліктері

3...30 кГЦ

100…10 км

30...300 кГц

10…1 км

Километрлік Жерде аз жұтылады, оны ішінара айналады, ионосферада түнде шағылысады және күндіз

0,3…3 МГц

1000…100 м

Гектометрлік

Жерде жұтылады, беткі толқыны болмайды, түнде ионосферадан қарқынды шағылысады

3…30 МГц

100…10 м

Декаметрлік Беткі толқыны болмайды, ионосферадан аз шығынмен шағылысады, қарапайым нысандардан әлсіз

шағылысады

30…300 МГц

10…1 м

Метрлік

Беткі толқыны болмайды, ионосферадан шағылыспайды, тікелей көріну шегінде таратылады, қарапайым нысандардан қарқынды шағылысады

0,3…3 ГГц

1...0,1 м

Дециметрлік

Беткі толқыны болмайды, ионосферадан шағылыспайды, тікелей көріну шегінде таратылады, антенналары шағын, жоғары бағытталған

3...30 ГГц

10…1 см

Сантиметрлік

Атмосферада таңдалып жұтылады, антенналары шағын, жоғары бағытталған

30...300 ГГц

1...0,1 см

Миллиметрлік Атмосфералық гидротүзілімдерде қатты жұтылады, қабылдау мен сәулеге өте жоғары бағытталған

Жиіліктің түрлі диапазонын пайдалану кезінде электромагнитті толқындардың кеңістікте таралуын ескеру керек. Толқындар диапазоны мен таратылу ерекшеліктері 1.1-кестеде берілген.

Мириаметрлік толқындар су асты қайықтарымен байланыс үшін алыс навигациялы радиожүйелерде пайдаланылады.

Километрлік толқындар алыс навигациялы радиожүйелерде және автоматты радиокешендерде радио хабарын тарату үшін пайдаланылады.

Гектаметрлік толқындар радио хабарын тарату, әуесқой радио байланысы, көкжиектен тыс радиолокация үшін пайдаланылады.

Декаметрлік толқындар радио хабарын тарату үшін, сондай-ақ әуесқой және кәсіби радио байланыс үшін пайдаланылады. Қабылдау сапасы бұл кезде ионосферадағы күн сәулесінің белсенділігімен, жыл мезгілімен және тәулік уақытымен байланысты түрлі үдерістерге тәуелді болады.

тікелей көрсетілім шегінде таратылады да, телевидениеде пайдаланылады. Жеткізуші станциядан айтарлықтай алыстағанда сигнал әлсізденеді де, қабылдау айтарлықтай ақаулармен болады не мүлдем қабылданбайды. Метрлік және дециметрлік толқындар жақын байланысты радиожүйелерде, қондыру аппаратурасында қолданылады. Дециметрлік толқындар спутникті радионавигациялық жүйелерде пайдаланылады.

Сантиметрлік толқындар радиолокацияларда, қондыру аппаратураларында, спутниктік телевидениеде қолданылады.

Миллиметрлік толқындар радоилокацияларда, автомобиль радарларында алдында не артта келе жатқан көлікке дейінгі қашықтықты анықтау үшін пайдаланылады. Радиотолқындар сымсыз компьютер желілерін құруға, қазіргі қаланың көптеген жерлерінде: вокзалдарда, дәмханаларда, кітапханаларда, оқу мекемелерінде және т.б. таратқыш көмегімен Интернетке қолжеткізуге мүмкіндік береді. Сигналдарды санмен ұсынуға көшу, деректерді бірнеше рет сығу әдісінің шығуы, дербес компьютерлер мен жұмыс станцияларының сақтау құрылғыларының (СҚ) өнімділігі мен көлемінің  өсіп, бағасының төмендеуі, Интернет пен басқа да желілік технологиялардың қарқынды дамуы телевизия жүйесінің түрлі салаларында есептеуіш техникасын кеңінен қолданудың алғышарты болады. Сызықтық емес монтаж жүйесінің пайдаланылу мысалын қарастырайық. Сызықтық емес монтаж жүйесі шығыс материалы мен соңғы өнімді сақтауға арналған бір немесе бірнеше цифрлық бейнемагнитафондардан (БМ) тұрады. Жүйе орталығы болып өнімділігі жоғары дербес компьютер (ДК) немесе бірнеше кадрлардың жоғары сапалы көрсетілімін қамтамасыз ететін мониторы және түрлі

қосымша ақпараты бар жұмыс станциясы (өнімділігі мен СҚ көлемі бойынша қарапайым ДК асып түсетін компьютер) табылады. Редакциялауға және монтаждауға жататын телевизиялық бағдарлама фрагменттері компьютерге арнайы енгізу-шығару платасы (бейнесигналдарды «қармау» платасы)  көмегімен  енгізіледі, сығылады және қатты магнитті дискті жинақтауышқа жазылады.  Сығу үшін әдетте Motіon JPEG әдісі қолданылады, оған сай әр кадр басқа кадрларға тәуелсіз кодталады. Бұл жекелеген кадрларға дербес қол жеткізуге мүмкіндік береді. Нақты уақытта сығу операциясы компрессия-декомпрессия және бейне эффект платасында аппараттық құралдармен орындалады. Редакцияланатын материалдарды дискіге сақтау бейне фрагменттерін және жекелеген кадрларды тез табуға және кездейсоқ реттілікпен ұсына отырып керекті бейне бағдарламаны құруға мүмкіндік береді. Бұл жерде монтаждау үдерісі айтарлықтай жылдамдатылады да, бұрын қолданылатын жүйелерде болмаған жаңа мүмкіндіктер туындайды. Түсті коррекциялау, шуды сүзгілеу, бейнеге мәтін мен графиканы енгізу, жасанды бейнелер мен бейне эффектілерді синтездеу арқылы бейненің сапасын арттыру үдерісі аппараттық құралмен де, бағдарламалық-орталық процессормен де орындалады. Компьютер ішінде барлық операцияларды орындау бірнеше қайтара жазу кезінде, тіпті цифрлық бейне жазу кезінде магнитті таспаның ақауынан сапаны жоғалтуды болдырмауға мүмкіндік береді. Бағдарлама дайындаудың соңғы кезеңінде оны бейне дискке жазу не көрсету үшін сығу үдерісі жүргізіледі. Сығу үдерісі сығу дәрежесін реттей алатын, кадр қалпы мен кадрлар тобы көлемін түзететін және жоғары сапалы бейне алу үшін қажетті басқа да әрекеттерді орындай алатын оператор бақылайды. MPEG-2 стандарты бойынша бейне сигналдарды енгізу және кодтау құрылғысы бағасының төмендеуі біртіндеп сызықтық емес сандық монтаж жүйесін шағын телевизиялық және мультимедиялық компаниялар үшін, сондай-ақ әуесқойлар үшін қолжетімді етуде.

1.2.

Жоғары жылдамдықтағы үлкен көлемді ақпаратты жеткізу үшін компьютерлік желілерде талшықты-оптикалық байланыс желісі қолданылады. Т а л ш ы қ т ы - о п т и к а л ы қ б а й л а н ы с ж е л і с і (ТОБЖ) — оптикалық талшық ішінде (жіңішке әйнек не пластик жіппен) жарық сигналын пайдаланып ақпаратты тасымалдау жолымен екі электр тізбегін байланыстыратын желі. Оптикалық талшық жұмысының принципі толық ішкі шағылысу әсеріне негізделген. Кіріс сигнал жарықтық сәулелену көзін үлгілейді, ал жарықты қайта электр сигналына түрлендіру үшін фотоқабылдағыш пайдаланылады. Сөйтіп, ТОБЖ мынадай негізгі құрамдас бөліктерден тұрады: Едәуір күрделі желілер мен коммуникациялық желілер үшін тармақтағыштар, мультиплексорлар және таратқыш құрылғылар сияқты қосымша элементтер пайдаланылады. Таратқыш ретінде жарық диодтары мен жартылай жетекті лазерлер қолданылады. Ақпаратты жеткізу үшін негізінен оптикалық талшықтардың аз бәсеңдеуін қамтамасыз ету үшін 850, 1300 және 1 550 нм ұзындықты талшықтары бар сәулелену қолданылады. Жарық диодтары толқын ұзындығы толқындар ұзындығы  850  және 1 300 нм болатын жарық шығара алады. Толқындар ұзындығы 850 нм сәуле таратқыштар толқындар ұзындығы 1300 нм сәуле таратқышқа қарағанда айтарлықтай арзан. Сөйте тұра ұзындығы 850 нм толқындар үшін кабельдің өткізу жолағы (200 МГц/км немесе 500 МГц/км). Лазерлі сәуле таратқыштар ұзындығы 1300 және 1550  нм талшықта жұмыс істейді. Заманауи лазерлердің тез әсері жиілігі 10ГГц және одан да көп жарық ағынын үлгілеуге мүмкіндік береді. Лазерлі сәуле таратқыштар жарықтың конгерентті ағынын жасайды, соның салдарынан оптикалық талшықтарда шығын жарық диодынан когерентті емес ағынды пайдалану кезіндегіден азаяды. Оптикалық талшық орталық жарық жеткізгіштен (ядро) және сыну көрсеткіші төмен қоршаған оптикалық қабықтан тұрады. Жарық сәулелері ядродан тарала отырып, «ядро – оптикалық қабық» шегінде сәулелену арқылы оның шегіне шықпайды. Шектік бұрыштан төмен бұрыштағы шекарадан енетін жарық оптикалық қабыққа еніп, онда таралған сайын бәсеңдейді, себебі оптикалық қабық жарық таратуға арналмаған.  Сондай-ақ  талшықтың қосымша  қорғаныш  қабығы бар,

ол ядро мен оптикалық қабық соққыларынан қорғайды.

Жарық талшық ішіне шекті бұрыштан үлкен бұрыштан, «ядро – оптикалық қабық» бөліміне қарай еніп, осы шекарада толық ішкі сәулеленуге ұшырайды. Құлау және сәулелену бұрыштары сәйкес келгендіктен, жарық одан әрі шекарадан сәулеленетін болады. Сөйтіп, жарық сәулесі талшық бойымен ирелеңдеп қозғалатын болады. Оптикалық сигналдарды электрлікке түрлендіру үшін фотоқабылдағыштар пайдаланылады. Талшықты-оптикалық байланыста фотоқабылдағыш ретінде фотодиодтар қолданылады. Спектрлі сезімталдық саласы фотодиод қандай материалдан жасалғанына байланысты болады. Көрінетін бөлік пен инфрақызылға жақын (0,75... 1,1 мкм) аймақта кремний негізінде дайындалған фотодиодтар                барынша                сезімталдыққа        ие.                1,7        мкм        талшық диапазонында жұмыс істеу үшін Ge (германий) негізінде және ІnGaAs/ІnP төрттік құрылымды деп аталатын фотодиодтар әзірленген. Егер оптикалық кабельде бірнеше жиіліктен тұратын сигнал таратылса, қабылдағыш жағында қажетті сигналды ажырату үшін толқындар        ұзындығы        бойынша        селективті        фотоқабылдағыштар

қолданылады.

ТОБЖ қолданылатын фотодиодтар жеткілікті квантты әсерлілікке және жылдам әсеріне ие болуы керек.

Талшықтың беріктігі талшықтың ақаусыз созылу, үзілу және майысу қабілетін сипаттайды. Талшық нәзіктігін сипаттайтын негізгі себеп талшық бетінде микро жарықтардың және ішінде ақаулардың болуы. Беткі ақаулары кабель төсеу кезінде созылу  жүктемесі әсерінен артуы мүмкін. Температуралық өзгеріс, механикалық және химиялық әсер, күнделікті тозу ақаудың пайда болуына  әкеледі. Әйнек талшықтарды шағын диаметрлі қоршау ретінде майыстыруға болады. Бұл ретте созу жүктемесі жоқ кезде майысу радиусы кабель 5диаметріне, ал жүктеме болған кезде кабельдің 10 диамтеріне тең екенін есте сақтау керек.

Радиациялық беріктік жабдықтың ядролық әсерге қарсы тұру қабілетін   анықтайды.   Талшық   өткізгіштерге   қарағанда   радиация

әсерімен статикалық зарядтарды жинамайды. Сондай-ақ, талшық радиациялық қореккөздің жылу әсерінен кабельді қабықшасы балқығаннан кейін бірден зақымданбайды. Талшық жоғары қарқынды тұрақты радиоактивті сәулелену жағдайында бәсеңдеудің өсуіне қарсы тұрады. Бәсеңденудің артуы сәулеленудің жиналған мөлшеріне және қарқындылығына  байланысты болады.

Көпмодалы талшық диаметрі 100 ден 970 мкм-ге дейін болатын ядродан және сыну көрсеткішінің сатылы не тегістелген профилінен тұрады. Талшықтың бұл түрі өткізу жолағы барынша жоғары және шығыны ең аз болмаса да айтарлықтай кең таралған болып табылады. Талшықтың көпмодалы режимдегі жұмысы кезінде моданың тең дәрежеде таратылуымен (МТТ) байланысты қажетсіз құбылыстар туындайды. МТТ — энергия модалар арасында толқын ұзындығына тәуелсіз таратылатын көпмодалы оптикалық талшықтағы тұрақты қалып. Бастапқыда қандай да бір модада болатын идеалды талшықта энергия сақталады. Бірақ шындығында энергия мода арасына өтеді, бұл талшықтың бүгілуіне, диаметрдің варияциясына және ядро сынуы көрсеткішіне немесе талшықтың әртектілігіне байланысты. Қозғалысқа сай энергия бір модадан екіншісіне,  МТТ қолжеткізілгенге дейін ауысады. Одан кейін мода арасындағы энергияның одан әрі таратылуы қалыпты жағдайда орын алмайды. МТТ болмаған кезде талшық толыққан не толмаған деп аталады. Толыққан талшықта әсерсіз мода оптикалық энергия ауысуына қатысады. Толмаған талшықта жарық тек төменгі ретті модаларда таратылады. Қозғалысқа байланысты осы модаларда болатын энергия бөлігі жоғары ретті модаға ауысады да МТТ-ға қол жеткізіледі. МТТ қол жеткізілетін қашықтық талшық түріне байланысты. Кабель құрылымы әртүрлі болуы мүмкін, бірақ келесі құрамдастар ортақ болып табылады:

Талшықты-оптикалық байланыс жүйесі соңғы кезде кеңінен қолданылып келеді, себебі олар деректер жеткізудің жоғары жылдамдығын, кең жазықтылықты қамтамасыз етеді. Көптеген параметрлері бойынша олар қарапайым кабельді басып озады, себебі коррозияға төзімді және өздері бойынша жеткізілетін деректерге рұқсат етілмеген қол жеткізуді болдырмайды.

Кез келген құрылғы белгілі бір функцияларды атқаратын бірнеше элементтерден тұрады. Элементтік базаны таңдау құрылғының функционалдық мүмкіндіктеріне, пайдалану шарттарына, сенімділік параметрлеріне, миниатюризациялау дәрежесіне байланысты. Радиоэлектроника аппаратурасының (РЭА) құрамдас бөліктері екі принципиалды әтүрлі класқа бөлінуі мүмкін: пассивті және белсенді. Пассивті элементтер — жұмысы сыртқы қорек көзіне тәуелсіз электр құралдары. Пассивті элементтерге конденсаторлар, резисторлар, индуктивтілік шарғысы, тарнсформаторлар жатады. Белсенді элементтер — әрекет және мақсат приципімен ерекшеленетін электр құралдары. Олардың қызметі сыртқы қорек көзінен келетін энергияға байланысты. Белсенді элементтерге электр вакуумды құралдар (ЭВҚ), газ разрядты құралдар (ГРҚ), жартылай өткізгіш құралдар (ЖӨҚ) және интегралдық схемалар (ИС) жатады.

Конденсаторлар. К о н д е н с а т о р — сыйымдылығын пайдалануға арналған электр тізбегі элементі. Конденсатордың негізгі қасиеті электр тогы энергиясын электр өрісіне айналдырып, оны жинақтауға қабілеттілігі болып табылады. Конденсатор диэлектрик қабатымен бөлінген астар немесе пластина деп аталатын екі электродтан тұрады. Конденсатордың негізгі параметрі – сыйымдылығы, сыйымдылық бірлігі – фарад (Ф).

Конденсатор параметрлері:

СΔt ′

мұндағы ΔC — температура өзгергендегі сыйымдылық өзгерісі At.

құрылымымен анықталады); 1. тұрақты сыйымдылық конденсаторлары:

2.Айнымалы сыйымдылықты конденсаторлар:

Төсемнің керамикамен жақсы бірігуін, баяу тозуын сыйымдылықтың температуралық тұрақсыздығы коэффициентінің аз мәні қамтамасыз етеді. Конденсаторлар термоөтемді, блоктау және  ажырату мақсатында пайдаланылады. Керамикалық конденсаторлар жүзден мың пикофарадқа дейінгі сыйымдылыққа ие болуы мүмкін. Жұмыс температурасы 60-тан +155 °С дейінгі шекте болады. Керамикалық конденсаторлардың шығыны аз және оқшаулау кедергісі жоғары болады.

Әйнек конденсаторлар жоғары температура кезінде бірігетін жүқа қабықша түріндегі электродтар жабыстырылған сәйкес материалдың жұқа  қабатынан  тұрады.  Әйнек  конденсаторлардың  ерекше  қыры

олардың жылуға жоғары төзімділігі болып табылады, оларды  150-ден 300 °С дейінгі температурада пайдаланады. Әйнек эмальды конденсаторларда диэлектрик қызметін қалыңдығы бірнеше ондаған микрометр болатын әйнек эмальдардың жұқа қабаты атқарады. Жоғары электрлік беріктігінің арқасында шағын габаритті кезінде жоғары жұмыс кернеуі бар конденсаторларды алуға болады. Конденсатор сыйымдылығы мыңдаған пикофарадты құрайды. Әйнек конденсаторлардың шығыны аз, оқшаулау кедергісі жоғары болады.

Қағаз конденсаторлар жүздеген пикофарадтан микрофарад бірлігіне дейінгі сыйымдылыққа ие. Бірнеше қабатты арнайы конденсатор қағазымен оқшауланған фольганың екі ұзын, оралған таспасынан жасалады. Бұл конденсаторларды электрлік беріктігін, диэлектриктік өткізгіштігін арттыру үшін, тозуды азайту үшін арнайы құраммен ылғалдайды.

Металл қағаз конденсаторларының маңызды қасиеті болып тесіп өткеннен кейін электрлік беріктігін қалпына келтіру қабілеті табылады. Конденсаторларды тұйықтау, сүзгілеу,  ажырату мақсатында пайдаланған дұрыс.

Қабықшалы конденсаторлардың диэлектрик ретінде түрлі материалдардан (полистирол, фторопласттан) жұқа қабықшасы, сондай-ақ лакталған қабықшасы болады. Оқшаулаудың жоғары кедергісіне, төмен абсорбцияға ие, 200°С дейінгі температурада жұмыс істейді. Лакталған қабықшалы конденсаторлар өлшем бірлігі ең үлкен сыйымдылыққа ие, астары металлизациялау әдісімен орындалады. Қабықшалы конденсаторларды кіші габаритті талап еткен жағдайда қағаз конденсаторлардың орнына қолданылады. Электролиттік конденсаторлардың диэлектрик ретінде алюминий немесе тантал пластинасына төселген оксид қабықшаның жұқа қабаты болады, екінші электрод электролит болып табылады. Оксидтелген фольга — оң электрод, оксидтелмеген фольга (электролитке тығыз бекітіледі) – теріс электрод. Мыңдаған микрофарадқа дейінгі сыйымдылығы бар. айнымалы конденсатор сыйымдылығы пластинаның ортақ жабынының ауданы өзгеруі есебінен өзгереді. Мұндай конденсаторларда пластинаның бір тобын (статор) қозғалмайтын етіп жасайды, ал екінші тобына (ротор) айналмалы қозғалысты шоғырландырады.

Айнымалы сыйымдылықты конденсаторлардың параметрлері:

Конденсатор принципиальды электр схемасында екі параллель сызық түрінде белгіленеді (1.1-сурет). Конденсаторды маркалау үшін әріптік-сандық код пайдаланылады. Сыйымдылықты маркамен белгілеу цр оның микрофарадтық мәніне, NF — нанофарадтық мәніне, PF — пикофарадтық мәніне сәйкес келеді. Егер белгілеуде әріп болмаса, сыйымдылық пикофарадпен берілген. Мысалы, 10|μF = 10 мкФ, NF15 = 0,15 нФ, 22Н = 22 нФ, 2,2PF = 2,2 пФ, 104 = 100000 пФ = 100 нФ. Құрылым        мысалы        ретінде        К22-5 конденсаторын  қарастырамыз. Бұл конденсатор

әйнек керамикалық конденсаторға жатады, тұрақты, айнымалы, пульсті және импульсті ток тізбегіндегі жұмысқа арналған. Құрылымы бойынша К22-5 бір бағыттағы шығысы бар оқшауланған конденсатор болып табылады (1.2-сурет). Конденсаторлардың процессордің қоректік тізбегінде пайдаланылуын қарастырамыз. Конденсаторлар қоректік блоктан қоректің өзгеруінен және процессорға түйіндескен құрылғы қызметінен болған қоректік кернеу ұшқынын азайтуы керек.

в

Конденсаторларды пайдалану кезінде процессордың қызуын ескеру және конденсаторды қыздыратын шекті температураны таңдау керек. Процессордың қорек тізбегінде оксидті конденсаторлар пайдаланылады. Оксидті конденсаторға жоғары жиілікті құрамдастың (ондаған мегагерцке дейінгі) енуін болдырмас үшін процессордың шығынына тікелей жақындықта сыйымдылығы 0,033 мкФ болатын корпуссыз керамикалық конденсатор орнатылады, ал төмен жиілікті құрамдастан (жүздеген килогерцке дейінгі) кедергі ретінде сыйымдылығы 3,3...4,7 мкФ болатын керамикалық конденсаторды қосады . Конденсаторлар қызған кезде корпустың істен шығуы және механикалық   бұзылуы   орын   алады,   бұл   алдымен   компьютердің

«тежелуіне», одан кейін оның жұмысқа қабілетсіздігіне әкеледі. Жүйелік тақтада ажыратқыш және сүзгілеуші конденсаторлар ретінде электролит конденсаторлар қолданылады. Ұзақ пайдалану кезінде    электролит    құрғайды.    Ақаулы    конденсаторлар үрленіп, «бөшке» тәріздес болуы мүмкін. Конденсатор корпусының жоғары бетінде арнайы айқастырғыш бар. ол конденсатордың  тақтадан шығып кетуін болдырмауға арналған, ол қызған кезде консерві банкасы сияқты ашылады.

Резистор . Резистор — электр кедергісін  қолдануға  арналған электр тізбегінің элементі. Резистордың негізгі параметрі – кедергі, кедергінің бірлігі — ом (Ом).

Резистор параметрі:

RΔt ′

Мұндағы:

At

температура өзгерген кездегі кедергінің өзгерісі ; Резистордың мақсатына қарай оларды жалпы мақсаттағы және арнайы (прецизиялық, жоғары прецизиялық, жоғары жиілікті, жоғары вольтты, жоғары мегаомды) резистор болып бөлінеді.

Жалпы қолданыстағы резисторлар түрлі жүктеме, жұтқыш және қорек тізбегіндегі бөлгіштер ретінде, импульстер қалыптасу тізбегінде сүзгі, шунт элементтері ретінде пайдаланылады.

Прецизиялық және жоғары прецизиялық резисторлар пайдалану кезінде параметрлерінің жоғары тұрақтылығымен және үлкн нақтылықпен дайындалуымен (0,0005-ден 0,5%-ға дейінгі шекте) сипатталады . Олар негізінен өлшеу құралдарында, есепті шешуші құрылғыларда, есептеуіш техникада және автоматика жүйелерінде қолданылады.

Жоғары жиілікті резисторлар шағын меншікті индуктивтілікпен және шағын сыйымдылықпен сипатталады, жоғары жиілікті тізбектерде, кабельдерде радиоэлектронды  аппаратура толқындарында біріктіргіш жүктеме, аттенюатор, бағыттағыш тармақтағыштар, антенна эквиваленттері ретінде пайдаланылады. Сымсыз жоғары жиілікті резисторлар жүздеген мегагерц және одан да көп жиілікте, ал жоғары жиілікті сымды резисторлар жүздеген килогерцке дейінгі жиілікте жұмыс істеуге қабілетті.

Жоғары вольтты резисторлар жоғары жұмыс кернеулеріне (бірліктен ондаған киловольтқа дейінгі) есептелген. Олар кернеуді бөлгіш, ұшқынды сөндіргіш, жұтқыш ретінде зарядты және разрядты жоғары вольтты тізбектерде қолданылады.

Жоғары мегаомды резисторлардың ондаған мегаомнан бірлік терраомға дейінгі номинальды кедергі диапазоны бар және шағын жұмыс кернеуіне (100...400 В) есептелген. Жоғары мегаомды резисторлар аз токты электр тізбектерінде, түнгі жарық құралдарында, дозиметрлерде және өлшеу аппаратураларында қолданылады. Монтаж тәсіліне қарай аппаратурада тұрақты да, айнымалы да резисторлар баспалы және аспалы монтаж үшін, сондай-ақ микромодульдер мен микросхемалар немесе олармен үйкеліс үшін орындала алады. Аспалы монтажға арналған резистор шығыстары қатаң немесе жұмсақ, аксиалды не радиалды дөңгелек қималы сымнан немесе жапырақ тәріздес таспадан жасалуы мүмкін. Микросхемалар мен    микромодульдер    құрамында    қолданылатын    резисторларда,

сондай-ақ ӨЖЖ-резисторларда шығыс ретінде олардың бетінің бөлігі пайдаланыла алады. С ы р т қ ы    ә с е р    ф а к т о р л а р ы н а н    қ о р ғ а у    т ә с і л і н е қ а р а й резисторлар конструктивті оқшауланған, оқшауланбаған, бітеуленген және вакуумды болып орындалған.

Оқшауланбаған резисторлар (жабынды және жабынсыз) өз корпусының аппаратура шассиіне тиюіне жол бермейді. Керісінше, оқшауланған резисторлар айтарлықтай жақсы оқшауланған жабынға (лак, компаунда, пластмасса) ие және корпусымен шассиге немесе аппаратураның ток жүргізетін бөлігіне тиюге жол береді.

Бітеуленген резисторлар корпусы бітелген құрылымды болады, ол қоршаған ортаның оның ішкі кеңістігіне әсер етуіне мүмкіндік бермейді. Резисторлық элемент материалына байланысты резисторлар келесі топқа бөлінеді: сымды жоғары үлестік кедергісі бар талшықты не құйма сымнан жасалған резистор элементті; металл-фольгалы оқшауланған негізге салынған белгілі бір конфигурациялы фольгадан жасалған резистор элементті.

Сымсыз резисторлар жұқа қабықшалы (қабат қалыңдығы – нанометр), қалың қабықшалы (қабат қалыңдығы – миллиметр үлесі), көлемді (қабат қалыңдығы – милиметр бірлігі).

Жұқа қабықшалы резисторлар диэлектрик пен металдан не металл оксидінің жұқа қабықшасынан, немесе металл құймасынан жасалған микрокомпозицияланған қабат түріндегі резистор элементті металл диэлектрикті, металл оксидті және металданған; пиролитті көміртек немесе бор органикалық қосылысты қабықшадан тұратын көміртекті, бор көміртекті өткізгіш элемент болып бөлінеді. Қалың қабықшаларға резисторларға лак-күйе, керметті немесе пластмасса өткізгіш негізіндегі резисторлар жатады. Қалың қабықшалы резисторлардың резисторлы қабаттары графит не күл, металл не органикалық не бейорганикалық байланыстырғышты (смола, әйнек сыр), толықтырғышты, пластификаторлы және қатайтқыш металл оксиді секілді өткізгіш құрамдастардың механикалық араласуынан алынатын бірнеше фазадан тұратын гетерогенді жүйені (композицияны) білдіреді. Лайықты термоөңдеу жүргізгеннен кейін қажетті резисторлық параметрлер кешенімен гетерогенді монолитті қабат пайда болады.

Қазіргі электроникада беткі монтаж танымал болып табылады, себебі оның бірқатар артықшылықтары бар. Беткі монтаж кезінде қолданылатын құрамдастардың бірі болып чип-резистор табылады. Чип-резистордың басты артықшылығы – шағын габаритті. Осының арқасында      ауданның      бір      бірлігіне      аспалы    резисторларды

пайдаланғанға қарағанда айтарлықтай көп чип-құрамдастар орналаса алады. Мұндай орналастыру нәтижесінде монтаж тығыздығы артады да, электронды құрылғы шағын болады. Сонымен қатар, чип- резисторлар басқа резисторлардан едәуір жеңілдігімен ерекшеленеді, сондықтан аппаратураның соңғы массасы бірнеше есе аз болады.

Чип-резисторлар көптеген        есептеу        техникасының құрылғыларында, шағын көлемді құрылғыларда  кеңінен қолданылады. Олардың көлемі өте кіші болады. Резистордың майысқақ шығысы болмайды, резистор монтажы оның металданған бүйірін тақтаға резистордың типті өлшемі астынан екі байланыс алаңымен дәнекерлеу арқылы жүзеге асырылады. Мысалы, 0603 типті өлшемді резистордың келесідей параметрлері болады: ұзындығы — 1,6 мм, ені — 0,8 мм, биіктігі — 0,45 мм. Чип-резисторлар 10 МОм-ға дейінгі номиналда шығарылады. Чип-резисторлардың нақтылығы 0,5- тен 5 %-ға дейін. Резистор принципиальды электр схемасында тікбұрыш түрінде белгіленеді (1.3-сурет). Резисторды таңбалау екі тәсілмен жүргізіледі: түрлі-түсті  жолақпен және әріптік-сандық кодпен. Түрлі-түсті жолақты пайдаланған кезде кестелер кедергі номиналын анықтауға, ал түс кедергі ретін анықтауға қызмет етеді. Отандық резисторларды пайдалану кезінде келесі жүйе қолданылады. Е әрпі ом кедергіні белгілейді, К әрпі килоом кедергіні, М әрпі мегаом кедергіні белгілейді. Егер сан әріпке дейін тұрса, ол кедергінің тұтас бөлігін білдіреді, сан әріптен кейін тұрса, кедергінің бөлшекті бөлігін білдіреді.    Мысалы:  Е10 (R = 0,1 Ом), 10Е (R =

Чип-резисторлар жүйелік тақтада және компьютердің сыртқы құрылғысында қолданылады. Корпусында номинал белгісі берілген. Бастапқы екі сан номиналды білдіреді. Үшінші және төртінші сан нөл санын білдіреді. Мысалы: 103 = 10000 Ом = = 10 кОм, 5 102 = 5 100 Ом = 5,1 кОм. Чип-резисторларды қолдану схеманы миниатюрлеуге және оны өндіріс кезінде барынша технологияландыруға мүмкіндік береді, мұндай резисторлар үшін тақтада саңылау жасау қажет етілмейді, оларды тақтаға салынған байланыс алаңына дәнекерлейді. 1.4-суретте чип-резистор қолданылған компьютердің қатты дискісінің электронды бөлігінің баспа тақтасы көрсетілген.

Индуктивтілік шарғысы.

Индуктивтілік шарғысы – индуктивтілігін қолдануға арналған электр тізбегінің элементі. Элементтің негізгі қасиеті болып электр тогы энергиясын магнитті  өріс энергиясына айналдыра алу қабілеті табылады. Индуктивтілік шарғысы ма қ с а т ы н а қарай төрт топқа бөлінеді: контур шарғысы, байланыс шарғысы, жоғары  жиілікті  дроссель, төмен жиілікті дроссель. Қ ұ р ы л ы м д ы қ б е л г і с і бойынша шарғылар бірқабатты және көпқабатты; цилиндрлі, шиыршықты және тороидальды; экрандалған және экрандалмаған; өзекшелі шарғы және өзекшесіз шарғы болып бөлінеді.

Индуктивтілік шарғысы келесі негізгі параметрлермен сипатталады: индуктивтілік, нақтылық, беріктік, өзіндік сыйымдылық және тұрақтылық. Индуктивтілік шарғысының негізгі параметрі – индуктивтілік, индуктивтілік бірлігі – генри (Гн).

1 500 кГц-ден көп жиілікте  пайдаланылады. Орам біртұтас және еріксіз қадамды болуы мүмкін. Еріксіз қадамды бірқабатты шарғылар жоғары беріктікпен (О = 150...400) және тұрақтылықпен сипатталады. Олар негізінен қысқа (КВ) және ультрақысқа (УКВ) талшықтар  контурында пайдаланылады. КВ және УКВ гетеродинді контурларда пайдаланылатын жоғары тұрақты шарғылар 80.120 °С дейін қыздырылған  сымның  маңызсыз  бойынша  орайды.  Индуктивтілігі 15.20 мкГн-ден көп шарғылар үшін тұтас бірқабатты орам пайдаланылады. Тұтас орамға көшу мақсаты шарғы диаметрімен анықталады. Жалпы алғанда шарғының индуктивтілігі каркас өлшемі мен формасына, орам сымының диаметріне, айналым санына, орам тәсілі мен өзекше материалына байланысты болады.

Көпқабатты шарғылар қарапайым және күрделі болып бөлінеді. Қарапайым   орам   мысалы   болып   қатарлы   көпқабатты   орам  мен «үйінді» орам табылады. Секцияланбаған көпқабатты  шарғылар төмен тұрақтылықпен және өзіндік сыйымдылығының үлкендігімен сипатталады. Бұл шарғылар каркас қолданғанды талап етеді.

Жоғары жиілікті дроссель деп қорек тізбегінде сүзгілеу элементі ретінде қолданылатын индуктивтілік шарғысын атайды. Дроссель индуктивтілігі барынша үлкен, ал өзіндік сыйымдылығы кіші болуы керек. Жоғары жиілікті дроссель құрылымы бірқабатты немесе көпқабатты шарғы түрінде орындалады. Индуктивтілік шарғысын алуан түрлі радиоэлектроника аппаратурасында қолданады. Оның сапасы мен параметрлері құрылғы жұмысына үлкен әсер етеді. Индуктивтілік шарғысы  берілген жиілікке тербелмелі контурларды баптау үшін (баптау шарғылары), электр тербелістерін бір контурдан екіншісіне беру (байланыс шарғысы), түрлі жиілікті электр сигналдарын тарату не шектеу үшін қызмет етеді. Жоғары жиілікті дроссельдер тұрақты ток пен дыбыстық жиілікті ток үшін аз кедергіге, жоғары жиілікті ток үшін үлкен кедергіге ие. Дроссельдердің бұл типі кері байланыс тізбегіндегі радиоқабылдағыштарда жоғары жиілікті және дыбыстық жиілікті токты ажырату үшін, қорек тізбегінің сүзгісінде және параллельді қорек схемасында пайдаланылады. Индуктивтілік        шарғысы        принципиальды        электр        схемасында

айналым ретінде белгіленеді (1.5-сурет). Трансформатор — кернеудің түрлі мәнін алуға арналған        электр        тізбегінің        элементі. Трансформатор        айнымалы                кернеу                берілетін бастапқы орамнан және түрлі электр тізбегін қоректендіретін                екінші        орамнан                        тұрады. Кернеуіне қарай трансформаторлар артатын және кемитін, жиілігі бойынша төмен жиілікті және жоғары жиілікті деп бөлінеді.

Трансформатор.

Трансформатор       жұмысының принципі өздігінен индукциялау құбылысына негізделген.          Айнымалы     токтың    алғашқы орамдағы өзгерісі магнитті ағын (өздігінен индукциялау ағынының) өзгерісіне әкеледі, сәйкесінше, өздігінен индукциялаудың ағынын ажыратқыш та (барлық айналымның өздігінен индукциялау  ағынының жиыны) өзгереді, өздігінен индукциялаудың электр қозғалтқыш күші (ЭҚК) туындайды. Екінші орам индуктивтіліктің белгілі бір мәнімен айналымды білдіреді, өздігінен икдукциялаудың өзара ЭҚК (бастапқы орамдағы ток өзгерісінің жылдамдығына пропорциональ) туындайды, манитті ағын құрылады, ол өз кезегінде екінші орамда токты тудырады. Өздігінен индукциялаудың ЭҚК трансформатордың бастапқы орам тогына қарсы:

Өздігінен индукциялаудың ЭҚК қалыптастыруда маңызды рөлді магнитті материалдағы (магнитті өткізгіш) өзекше алады. Магнитті өткізгішінің магнит өткізгіштігі шарғы индуктивтілігін арттыруға ықпал етеді. Магнитті өткізгіштері өзекті, қалқанды, сақиналы  болады. Қалқанды магнитті өткізгішті пайдалану кезінде трансформатордың барлық орамдарын бір шарғыға орналастырады, оны магнитті өткізгішінің ортаңғы өзегіне кигізеді. Өзекті магнитті өткізгішті пайдалану кезінде оның екі өзегінде екі шарғы орнатылады. Қуаты аз, күшті, төмен жиілікті трансформаторларда  қалқанды өзекше пайдаланылады, себебі бір шарғыны қолдану құрылымды оңайлатып, магнитті өткізгіштің терезесін мыспен толтырудың максимальды коэффициентін алуға мүмкіндік береді. Өзекті құрылымды қуаттылығы орташа және үлкен трансформаторлар үшін қолданады, екі шарғының болуы жылу беру ауданын ұлғайтып, орамның жылу режимін жақсартады. Өзекті құрылымның артықшылығы – сыртқы әлсіз магнитті өрісінің болуы, себебі екі шарғының өрісі бір-біріне қарама-қарсы бағытталған. Ең кіші  сыртқы

өріс сақиналы өзекшелі трансформаторларды пайдалану кезінде болады. Қалқанды және өзекті магнитті өткізгіштері құрылымы бойынша штампты және таспалы пластинадан жиналған болып бөлінеді. Таспалы магнитті өткізгішті трансформаторлық болатты бұрау және жабыстыру арқылы алуға болады. Шарғы орнатуға қажетті кесіндіден кейін С-тәріздес өзекшелерді жасайды да, олардан қалқанды және өзекті магнитті өткізгіштерін жинайды. Магнитті өткізгіште минималды магнитті емес саңылау жасау үшін өзекшенің бүйірін шарғыға орнатқан соң ферромагнитті материалдан тұратын пастамен желімдейді. Егер саңылау қажет болса, екі өзекше арасындағы жіктің орнына қажетті қалыңдықтағы қағаз не картоннан төсем салады. Өзекшелердің таспалы құрылымы дайындау үдерісін механикаландыруға мүмкіндік береді. Бұл кезде өзекшені шарғыға орнату үдерісінің еңбек сыйымдылығы төмендейді, ал материал қалдығы азаяды. Беріктелген болат қолданған кезде таспалы өзекшелерді пайдалану трансформатор көлемі мен массасын қысқартуға мүмкіндік береді. Бұл штампталған өзекшелерде магнитті күшті желісінің бір бөлігі прокат бағытына перпендикуляр өтетіндіктен орын алады. Бұл кезде болат шығыны өте көп болады. Таспалы өзекшелерде өріс желісі магнитті өткізгішінің ұзына бойынша прокат бағыты бойымен орналасқан.

Өзекшенің параметрлері:

Трансформаторлардың массасы мен құны материалдың магнитті өткізгіштігіне байланысты. Магнит өткізгіш материалын таңдау кезінде үстеме магниттеуді, трансформатор қуатын, оның мақсатын ескеру керек. Орамның қызуы тек трансформаторда таралатын жиынтық қуатқа тәуелді емес, оны өзекше мен орам  арасында таратуға, жылу беру шарттарына, оқшаулау материалының жылу шығаруына және орамның радиал қалыңдығына да байланысты. Сондықтан да орам қызуы төмендейтін индукция мәні болат маркасы мен желі тогының жиілігіне ғана байланысты емес, екінші орамнан алынатын трансформатор қуатымен байланысты болатын трансформатор өлшеміне де тәуелді. Трансформатор қызу температурасы қолданыстағы оқшаулау материалының шекті мәнінен аспайтындай етіп құрылуы керек. Керісінше болса, оқшаулау материалы тез тозып, оның тесілуіне және трансформатордың уақытынан бұрын істен шығуына әкеледі. Оқшаулау келесі қасиеттерге ие болуы керек: қалыңдығы аз, жоғары  тесерлік кернеулі,  механикалық беріктігі, металл өткізгішпен

жақсы ажыратылатыны, икемділігі, жоғары температура ұзақ әсер еткенде электр оқшаулағыш қасиеттерінің аз өзгеруі, лак мен қоспаларда ерімейтіндігі. Трансформаторды есептеу кезінде өзекше материалының маркасы мен оның өлшемін, өткізгіш маркасын, оның диаметрін, орам айналысының санын, каркас пен орам құрылымын анықтайды. Байланыстыратын трансформаторлар пайдалы ақпарат тасымалдайтын электр сигналдары кернеуінің деңгейін өзгеруге арналған. Олар ең төмен шығын мен ең төмен сигнал қателігі кезінде сигнал көздерін жүктемемен байланыстыруға мүмкіндік береді. Байланыстыратын трансформаторлардың ассортименті көп. Солардың бір түрі – кіріс трансформаторлары. Кіріс трансформаторлары төмен шығыс кедергілі сигнал көзін (микрофон, дыбыс түсіргіш) күшейткіштің кіріс кедергісімен байланыстыруға арналған. Кіріс сигналдарының деңгейі салыстырмалы түрде үлкен болмағандықтан, бұл трансформаторлар сыртқы магнит өрісі әсерінен қорғалуы керек. Кіріс трансформаторларды қолдану құрылғының шу сипаттамасын барынша жақсартуға мүмкіндік береді. Гальвандық шешім бар кезде трансформатордың бастапқы және екінші орамдары арасында микрофонның әр түрін пайдалануға болады. Трансформаторлар компьютер блоктарында қорек кернеуін алу үшін (жүйелік тақта, дискжетек, қатты диск, кулерлер үшін), теледидарда түрлі модульдерге (кадрлық және жолдық орам, радиоканал модулі, түрлі-түстілік модулі, кинескоп тақтасы) арналған екінші кернеуге қолжеткізу үшін пайдаланылады. Трансформаторларды сонымен бірге шығыс каскадтарында төмен жиілікті дыбыс күшейткіштернде де қолданады.

1.5.

Д и о д — сызықты емес вольт-ампер сипаттамасына ие, бір p

айнымалы тоқты тұрақты токқа түзету үшін пайдаланылады, килогерц жиілік бірлігінде жұмыс істейді, оларды тағы күшті деп те атайды. Түзеткіш диодтар аз қуатты, орташа және үлкен қуатты (сәйкесінше шекті тура  тогы   300 мА дейін, 10 А дейін,

модульденген тербелістерді орташа, жоғары және өте жоғары жиіліктерде детекторлау үшін пайдаланылады. Олар радиоқабылдағыштар мен теледидарлардың ажырамас бөлігі болып табылады. Детекторлық диодтар әдетте аз қуатты болады.

Импульсты диодтар испультардың аз ұзақтылығында және айнымалы үдерістер (микросекундтар мен микросекунд бөліктері) кезінде схемада тірек элементтер ретінде пайдалануға арналған. Олар жоғары жылдам әсерлі болуы керек, себебі бір логикалық қалыптан екіншісіне ауысу үшін қолданылады. Импульсты диодтар берілген араласу кернеуі кезінде шығыстар арасындағы сыйымдылық ретінде өлшенетін     кедергілі     сыйымдылықдың    аз

мәнімен сипатталады.

Тұрақтандырғыш                диодтар (стабилитрондар)        электронды тұрақтандырғыштарда                кернеудітұрақтандыруға арналған. Стаблитрондар кері тармақта  вольт-ампер  сипаттамасында жұмыс

істейді. Стаблитрондар аз, орташа және үлкен қуатты болады.

Тұрақтандыру үшін ВАХ тура тармағы пайдаланылатын диод стабистор деп аталады. Стабисторлардың  тұрақтандыру  кернеуі 0,7В-

принципиалды электр схемасында белгілеу

ны құрайды. 1,4 және 2,1 В тұрақтандыру кернеуін алу керек болғанда екі не үш стабистордың кезекті қосылуын пайдаланады. Арнайы мақсаттағы диодтар арасында варикаптар, Ганна  диодтары, Шоттки диодтары үлкен тәжірибелік қызығушылыққа ие. Кедергілі сыйымдылығы берілген кері кернеуге байланысты болатын        диодты

варикап        деп атайды.        Варикап        автоматты басқарылатын айнымалы сыйымдылық конденсаторына эквивалентті. Кедергілі сыйымдылық 1,5-тен 15 пФ-ға дейін өзгереді, бұл жерде кері кернеу артқан кезде сыйымдылық кішірейеді. Варикаптар тербелмелі контурлардың электронды бапталуы үшін пайдаланылады.

Ганна диоды

өткізгіштердің меншікті көлемдік қасиеттеріне негізделген.

Дәстүрлі Ганна диоды екі жағында омдық байланысты, қалыңдығы бір микрометрден жүз микрометрге дейінгі галлий  арсениді қабатынан тұрады. Жартылай өткізгіш материалда кристал торкөзінің ақауы болады. Жартылай өткізгіштің электр өрісіне түсуі кезінде торкөз ақауларында электр өрісінің ішкі кернеуі туындайды, ол шекті мәннен асуы мүмкін. Электрон кристал торкөзден ажырайды да, жылдамдық алады, атомға түскенде соңғысы ионданады. Сыртқы электр өрісінің жеткілікті кернеуі кезінде электрондар көрші атомдарды иондайды, нәтижесінде иелік пайда болып, ол ұлғайып, анодқа қарай жылжиды. Электр өрісі кернеуінің өсуіне байланысты электрондардың орташа дрейфті жылдамдығы өріс кейбір сыни мәнге жеткенше толығу жылдамдығына ұмтылып артады. Домен әдетте катодта пайда болады да, электрондардың дрефті жылдамдығына тең жылдамдықпен (галий арсениді үшін— 10

м/с) жылжиды. Анодқа жетіп, домен оған тартылады. Үлгіге тіркелген кернеудің маңызды бөлігі доменге түседі; домен сыртында өріс кернеуі бастапқыдан біршама аз. Домен пайда болған сәтте диодтағы ток ең жоғары. Домен қалыптасуына байланысты ол азаяды да, қалыптасу соңында өзінің ең төмен мәніне жетеді. Анодқа жетіп, домен бұзылады және ток қайтадан артады. Ол ең жоғары мәніне жеткен бойда, катодта жаңа домен қалыптасады. Сөйтіп, егер диодқа өрістің диодтағы галлий арсениді қабаты қалыңдығына сыни кернеуінен асатын кернеу тіркелсе, қабат қалыңдығы бойынша кернеуді бірдей тарату тұрақсыз болады. Онда тіпті жұқа аймақтағы өріс кернеуінің аз ғана артуы орын алса, анодқа жақын орналасқан электрондар бұл салаға оған «жол береді» де, катодқа жақын орналасқан электрондар анодқа жылжып бара жатқан зарядтың қос қабатын «қуып жетуге» тырысады. Қозғалыс кезінде бұл

қабаттағы өріс кернеуі үздіксіз арта береді, ал оның сыртында тең мәнге жеткенше азаятын болады. Кернеу артқан сайын домендегі өріс, иелік жылдамдығы мен оның сыртындағы өріс те ұлғаяды, соның салдарынан тербеліс жиілігі мен ток күші азаяды.

Шоттки диоды

p

Кәдімгі кремний диодтарда кернеудің тура төмендеуі шамамен 0,6 ...0,7 В болса, Шоттки диодтары бұл мәнді 0,2..0,4 В-ға дейін азайтуға мүмкіндік береді. Кернеудің мұндай өте аз төмендеуі ең жоғары кері кернеуі ондаған вольт болатын Шоттки диодтарына ғана тән. Үлкен кері кернеу кезінде тура төмендеу кремний диодтарының аналогты параметрлеріне тең болады, бұл Шоттки диодтарын төмен вольтты тізбектерде пайдалануды шектейді. Мысалы, 15 А токтың тура төмендеуі кезіндегі ықтимал кері кернеуі 150 В күшті 30Q150 Шоттки диоды үшін кернеудің төмендеуі 0,75 В (t

Шоттки кедергісі аз электр сыйымдылығына ие, бұл диодтың жұмыс жиілігінің артуына ықпал етеді. Бұл қасиет интегралды микросхемаларда қолданылады, онда Шоттки диодтарымен транзисторлардың логикалық элементтерге ауысуы тұйықталады. Күшті электроникада ауысудың шағын сыйымдылығы жүздеген жәіне одан да көп герцте жұмыс істейтін түзеткіштерді құруға мүмкіндік береді. Ауысудың үздік уақыттық сипаттамалары мен аз сыйымдылығының арқасында Шоттки диодтарында түзеткіштер дәстүрлі диодтық түзеткіштерден ақаулардың төмен деңгейімен ерекшеленеді, бұл оларды аналогты және цифрлық аппаратуралардың импульстық қоректік блогтарында қолдануға басымдық береді.

Алайда Шоттки диодтарының бірқатар кемшіліктері де бар: мәніне жетуі мүмкін. Жылудың шығуы қанағаттанарлықсыз жағдайда Шоттки диодындағы жылу бойынша жағымды кері байланыс оның апатты қызуына әкеледі.

1.6.

Т р а н з и с т о р — сигналдардың қуатын және басқа да бірқатар функцияларын (генерациялау, қайта қосу) күшейтуге арналған жартылай өткізгішті құрал. Биполярлық және өрістік транзисторлар кеңінен пайдаланылады. Биполярлық транзисторлар негізгі қолдану салаларына сай келесі топтарға бөлінеді: күшейтпелі (өте жоғары жиілікті, жоғары вольтты, жоғары жиілікті сызықты), генераторлы (жоғары жиілікті, өте жоғары жиілікті, өте жоғары жиілікті байланыс тізбегімен), қайта қосылатын (қайта қосылатын жоғары вольтты) және импульсты (импульсты жоғары вольтты). Өзінің негізгі қолданыс мақсаты бойынша транзисторлар күшейтпелі, генераторлы және қайта қосылатын болып бөлінеді. Көрсетілген әр топ параметрлерінің спецификалық жүйесімен  және транзисторды радиоэлектронды аппаратурада қолдану ерекшеліктерінен шығатын анықтамалық тәуелділікпен сипатталады.

Биполярлық транзисторлар екі р

л

p

л

және p Транзистор үш негізгі режимде жұмыс істей алады: белсенді, төмен, қаныққан. Белсенді режим көптеген күшейткіштер мен генераторларда пайдаланылады. Бұл режимде эмиттерлі ауысу ашық, яғни оған тура кернеу түседі, ал коллеторлық жабық. Төмен режимде екі р

Транзисторлы жүйелерде әдетте екі тізбек құрылады:

Күшейтілген тербеліс көзі кіріс тізбекте қосылады, ал шығыс тізбекте жүктеу қосылады.

Транзистор жұмысының принципі и

тура кернеуі эмиттер мен коллектор тогына әсер етуіне негізделеді. Бұл кернеу қаншалықты көп болса, эмиттер мен коллектор тогы да соншалықты көп. Сөйтіп, база мен эмиттер арасында қосылған кіріс кернеу коллектор тогын басқарады. Транзистордың күшейткіш қасиеті осыған негізделген. Транзистор үш негізгі қосу схемасында жұмыс  істей  алады:  жалпы  эмиттермен (ЖЭ),

жалпы базамен (ЖБ) және жалпы коллектормен (ЖК). Жалпы деп кіріс және  шығыс  кернеуі үшін корпус болып табылатын электрод аталады. Транзистордағы схеманы есептеу үшін көбіне кіріс (1.8-сурет)  және шығыс (1.9-сурет) статикалық сипаттамасы қолданылады. Есептеу міндеті сипаттамалардағы жұмыс нүктесінің орналасқан орнын таңдаудан тұрады. Осы мақсатта қажет етілетін токты алу үшін резисторлардан бөлгіш тізбегі құрылады.

к /і э

мұндағы α

β = і

/і

мұндағы β

Транзисторларды пайдалану мақсатына, физикалық қасиеттеріне, негізгі электрлік параметрлеріне, құрылымдық-технологиялық белгілеріне, шығыс жартылай өткізгіш материалдың тегіне қарай жіктеу олардың типін шартты белгілеу жүйесінде көрініс береді.

Транзисторлардың жаңа жіктелім тобының пайда болуына сәйкес олардың шартты белгісінің жүйесі де жетілдіріле түседі.

Транзисторлар типін белгілеу жүйесі ЖСТ 11336.919 —  81 жүйелік стандартымен белгіленген және жіктелім белгілеріне сай базаланады. Белгілеу жүйесінің негізін әріптік-сандық код құрайды.

Кейбір транзисторларды белгілеу мысалы:

KT604A — кремнийлі, биполярлық, орташа қуатты, төмен  жиілікті, әзірлеу нөмері 04, А тобы; 2Т920А — кремнийлі, биполярлық, үлкен қуатты, жоғары жиілікті, әзірлеу нөмері 20, А тобы; КТ8150А1 — кремнийлі, биполярлық, үлкен қуатты, 3-тен 30 МГц-ға дейін шектелген жиілікті, әзірлеу нөмері 150, А тобы, кристалл ұстамайтын икемді шығыспен; КТ937А-2 — кремнийлі, биполярлық, үлкен қуатты, жоғары жиілікті, әзірлеу нөмері 37, А тобы, корпуссыз, кристалл ұстайтын икемді шығыспен. 2ПС202А-2 — орташа жиілікті аз қуатты кремнийлі өрістік транзисторлар жиынтығы, әзірлеу нөмері 02, А тобы, корпуссыз, кристалл ұстайтын икемді шығыспен. p

өрісті транзисторлар мысалы л- типті пластинадан тұрады. Қарсы жағында пластина шығыс тізбекке қосылатын электродтар болады. Шығыс сигнал көзі р-типті аймаққа қосылады. Сөйтіп, өрісті транзистор үш электродтан тұрады: бастау, ағын, бекітпе.

Өрісті транзистордың шартты-графикалық бейнесі 1.10- суретте берілген. Өрісті транзистор жұмысының принципі келесіден тұрады: кіріс кернеуі әсерінен p

транзисторлар биполярлық транзисторлар сияқты қосылудың үш  схемасынан  тұрады: жалпы бастау, жалпы ағын, жалпы бекітпе.

Өрісті        транзистордың        негізгі параметрлері:

Тіктіктің жылулық мәні 3...5 мА/В құрайды. Тіктігі жағынан өрісті транзисторлар биполярлық транзисторлардан артта қалады; =

[Ом]

𝑐

Шығыс        кедергі        сипаттаманың        еңіс        учаскесінде        жүздеген килоомды құрайды;

[Ом]

p

Өрісті        транзисторлар        күшейткіштерде,        қайта        қосқыштарда, логикалық элементтерге кеңінен қолданылады.

1.7.

Фотоэлектронды құралдар сәулеленудің көзі мен қабылдағышы болып бөлінеді. Сәулелену көзі жарық шығарғыш диод болып табылады. Сәулеленуді қабылдағыш ретінде құрылғыларда көбінесе фоторезисторлар, фотодиодтар мен фототранзисторлар пайдаланылады. Сәуле қабылдағыш жұмысы ішкі фотоэффектіні,  яғни сәуле әсерінен жартылай өткізгіштегі заряд тасымалдағышының бу генерациясында пайдалануға негізделген.

Фоторезистор

сезімтал ауданына түсетін толқындар сәулесінің толық қуатына қатынасымен анықталады; Фоторезисторларды автоматика құрылғыларында жарық бергіштер ретінде пайдаланады. Олардың үлкен инерциялық күшімен төмен жиілікте (килогерц бірлігінде) жұмыс істейді. Фоторезисторлар төмен сезімталдық пен үлкен шуға ие.

Фотодиод

Фотодиодтар жақсы жиілікті қасиеттерге ие және бірнеше жүздік мегагерцке дейінгі жиілікте жұмыс істейді. Фотодиодтар теледидарларда, музыкалық орталықтарда басқару тетігінен дабыл қабылдау үшін қолданылады. Фотодиодтың кемшілігі- сәулеленуге сезімталдығы аз. Фототранзистор корпусында ашық саңылау бар, ол саңылау арқылы жарық ағыны база саласына әсер етеді. Фототранзистордың коллекторлы өту жолы  жабық,  ал эммитерлі жолы ашық. Фототранзистор келесі реттілікпен жұмыс істейді: оптикалық дабыл коллекторлы өту жолы базасында таралатын таратушы базасы тұсында жүзеге асады және электр өрісімен бөлінеді. Қосалқы таратушылар коллекторлы өту жолының фототогын жасайды, ал негізгі таратушылар база тұсында жинақталып, эммитерлі өту жолының шекарасында қозғалыссыз иондар қоспалары зарядтарын қалпына келтіреді.

Потенциалды        өту        кедергісі        төмендеп,        таратушының

эмиттерден базаға инжекцияланауын арттырады. Таратушылар база арқылы коллекторлы өту жолына таралып, оның электр өрісімен коллектор тұсына тартылады. Инжектрленген таратқыштар тоғы, тиісінше коллектор тоғы да оптикалық генерецияланатын таратқыштардың фототоқтарын арттырады. Инжекция —көршілес саладан, сырттан жартылай өткізгішті берілген салаға енгізу жолымен тепе-теңдіксіз таратушыларды жасау механизмі. Транзисторлардың сезімталдығы фотодиодтарға (Р- транзистор базасы тоғын күшейту коэффициенті) қарағанда  р есе көп. Фототранзистор ВАХ биполярлық транзистордың жалпы эмиттерлі сызба бойынша қосылған шығыс сипаттамасына ұқсас келеді. Фототранзисторлар бірнеше мегагерцке дейінгі жиілікте жұмыс істей алады. Сезімталдықты арттыру үшін жалғалмалы фототранзисторлар қолданылады.

Сәуле шығаратын диод (жарықдиоды)

p

Сәуле шығаратын материалдың кристаллын өсіру кристаллдар өсіруге қолданылатын ауасы, газ құрамы бірнеше рет тазартылған ғимараттарда жүргізіледі және олардың қатынасы құпия түрде сақталады. Күшейту (температура, қысым) жағдайлары да маңызды роль атқарады. Жарықтықдиодтың негізгі сипаттары осы жағдайларға байланысты болады. Жарықтықдиодтар        тұрмыстық        аппаратураларда, индикаторларда, оптрондарда кеңінен қолданылады. Қазіргі таңда жарықтықдиодты индикаторлар барлық қоғамдық көліктердің ақпараттық ақпараттық көрсеткіш тақта (таблолары) ретінде қолданылады. Жарықтықдиодтар көбінесе жарық беру үшін қолданылады, себебі, олар қуаттылықты аз талап етеді және жарамдылық мерзімдері ұзақ (мыңдаған сағаттар), жарықтандыру спектрлері біркелкі.

Оптрон

аталады, ал қабылдағыш тізбегі басқарылатын болып аталады. Оптронның қасиеті- кіріс пен шығыс арасында байланыстың болмауы және шығыс пен кірістің арасында кері байланыстың болмауы. Егер отпронда бір сәулелендіруші мен бір қабылдаушы болса, ол оптопара деп аталады. Резисторалы        оптопарадасәулелендіруші        ретінде жарықтықдиод, ал қабылдағыш ретінде-фоторезистор бар. Жағдайларға байланысты фоторезисторалар бірнешеу болады. Диодты оптопарадасәулелендіру ретінде жарықтықдиод, ал қабылдағыш ретінде-фотодиод болады. Жарықтық пен қоса инфрақызыл диапазонда жұмыс істей береді. Диодты оптопар негізінде байламы жоқ импульсты трансформаторлар жасалған. Транзисторлы оптопаракөбінесе кілтті режимде жұмыс істеп, коммутациялық құрылғыда қолданылады. Өрісті транзисторларды қолданатын оптопарлар пайдаланылады.

Резисторлы оптопардың шартты-графикалық белгісі 1.11. суретте берілген.

Электрлі вакуумды құралдар (ЭВҚ) электронды және газзарядты (ионды) болып бөлінеді, электронды құралда вакуммда электр тоғы өтеді, ал газзарядтыда газдағы электр разрядтары қолданылады. ЭВҚ үлкен тобын әртүрлі функцияларды (күшейту, генерациялау, детектрлеу, үлгілеу, жиілікті түрлендіру) қолдануға арналған электронды лампалар құрайды. ЭВҚ төменгі жиілікті (ТЖ), жоғары жиілікті (ЖЖ) және шамадан тыс жоғары жиілікті (ШЖЖ) болады. Қарапайым электронды лампаның (лампа диоды) екі электроды бар: катод және анод. Неғұрлым күрделі лампаларда

қосымша арнайы торлары болады: триодтан-біреу, тетродтан- екеу, пентодтан-үшеу, гексодтан-төртеу, гептодтан- бесеу, октодтан-сегіз. Электродтардың бірнеше жүйесі бар құрамдастырылған лампалар жасалды (екі есе диод, екі есе триод, екі есе пентод, триод-пентод). Арнайы тағайындалған лампалар бар. ЭВҚ ең үлкен тобын электронды-сәулелі құралдар (қабылдағыш теледидар түтікшелері-кинескоп, теледидар түтікшелерін беруші), осциллографиялық түтікшелер (радиолокациялық станцияларға арналған индикаторлар) құрайды. Негізгі газзарядты құралдар: лампалы стабилитрондар, тиратрондар, газзарядты индикаторлар, разрядниктар. ЭВҚсонымен қатар катод түріне (жылытылған және салқын), баллон түріне (шыны, металл және керамика), салқындату тәсіліне (табиғи салқындату, әдейілеп салқындату) қарай бөлінеді. Егер жартылай өткізгіш құралдарды лампалармен салыстырсақ, онда олардың келесі кемшіліктері бар: параметрлер нұсқадан нұсқаға таралады, қасиеттің температураға тәуелділігі, өз шуылының жоғары деңгейі, аса жоғары жиілікте жұмыс атқарғандағы проблемалар,төменгі кіріс және шығыс кедергілер, транзисторлардың төменгі пайдалы қуаты, төменгі радиациялық төзімділік.

Лампалы диодтың вакуумды корпусты аноды мен катоды бар.

Катод электрондарды эмиссиялайды, қарапайым жағдайларда сым түрінде болады, ол бойынан ток өткенде қызады. Лампалы диодтарда көбінесе цилиндр түріндегі жасалған жанама қыздырылған катодтар қолданылады. Цилиндр беті белсенді сілтілі металл қабатпен жабылған. Ол өз бетімен электрондарды өткізбейді. Бұл цилиндрлердің ішінде қатты қыздырылған сым түріндегі жылытқыш бар. Анодқа қалыпты кернеулі диод берілген кезде жеделдетілген электр өрісі беріледі және катодтан шыққан барлық  электрондар анодқа жетеді. Егер анодқа теріс кернеу берілсе, онда электрондардың ешқайсысы анодқа түспейді, себебі, бұл жерде электр өрісі тежеулі болады, яғни, лампалық диодтың кері тоғы нөлге тең болады. Лампалық диодтар да жартылай өткізгішті  диодтар атқаратын функцияларды атқарады.

Лампалық триодта анод, катод және басқарушы  тор  бар. Тор анодты тоқты электрстатистикалық басқаруға арналған, тор потенциалы ауысқан кезде өріс те өзгеріп, ары қарай анод тоғы өзгеріске түседі. Триодта анод пен катод тура диодтағыдай болып   келеді.  Тор  жұқа  сымнан   жасалады.  Тор   биполярлы

транзисторда базаға, ал өрісті транзисторда ысырмаға ұқсас келеді. Анод тоғы пайдалы болып табылады, ал тор тоғы- пайдасыз, сондықтан лампалық триодтар тор мен катод арасындағы кері кернеу кезінде жұмыс істейді. Жұмыс учаскесі торда -3-тен -10-ға дейін кернеу болады.

Динатронды әсермен күрес үшін анод пен экрандаушы тордың арасындағы қашықтықты артырып, бірінші және екінші тордың орамдары сәйкес келетіндей етіп орналастырылды.

Нәтижесінде электрондар катодтан анодқа  тығыз түйіндермен бағытталады. Анодқа жақын анодқа қайта келген екінші электронға арналған потенциалды кедергі туындатқан көлемді зарядты жасауға мүмкіндік туды. Сәулелі тетродта сәтсіздіктерді елеулі түрде төмендетуге мүмкіндік туды, алайда шағын тоқтар да олар қалды. Сондықтан, сәулелі тетродтар қуатты құрылғыларда, нақтырақ айтқанда анодтың үлкен тоқтарында қолданылады. Динатронды әсер пентодта толықтай жойылды.

Лампалы пентод өз құрылымында анод пен экрандаушы тор арасында үшінші торға ие. Оны қорғағыш немесе антидинатронды деп атайды. Қорғаныш торға нөлге жақын немесе нөлге тең (катодқа қатысты) потенциал беріледі.

Қоғаныш торды көбінесе катодпен лампаның ішінде жалғайды. Қорғаныш тор электр өрісін жасайды, ол алғашқыда тежеледі, сосын барып анодқа бағытталған екінші электрондарды итереді. Осының арқасында динатронды әсер толықтай басылып, электронды лампаның негізгі параметрлері жақсарады: күшейту коэффициенті артады, өту сыйымдылықы төмендейді. Пентод тұрмыстық және арнайы аппаратураларда қолданылатын негізгі электронды лампа болып табылды. Электронды лампаларды баспа төсемдерде орнату үшін жеке бөлік болады. Лампа істен шығып қалған кезде оны жаңасына ауыстыру өте оңай, ол аппаратураның жөндеуге жарамдылығын арттырады және бұзылымдарды анықтауды жылдамдатады. Жартылай өткізгішті құралдар істен шыққан жағдайда оны дәнекерлеру керек, ол жұмыс біраз уақытты алады.

қарастырамыз. Гепсодта төрт басқарушы тор бар, көбінесе бес торлы гептодтар қолданылады. Гептодта катод және алғашқы екі тор гетеродин (қосымша генератор) ретінде триод болып қолданылады. Қалған электродтар дабылдарды араластыру үшін араластырғыш ретінде қолданылады. Гепсодтар мен гептодтар жиілікті түрлендіру үшін қолданылады. ШЖЖ атқарылатын жұмыстар үшін тетродтар мен пентодтар қолданылмайды, паразитті сыйымдылық пен индуктивтік ШЖЖ белгілі болып тұрады. ШЖЖ-диапазонда арнайы құрылымы бойынша                керамикалық        және        металл                керамикалық        ШЖЖ- триодтар                коаксиальды        шығарыммен        қолданылады.                ШЖЖ жұмысы        үшін        тетродтар        мен        пентодтар        қолданылмайды, паразитті сыйымдылық мен индуктивтік ШЖЖ үшін байқалады.

Жүгірмелі толқынды лампалар

1.9.

Газды разрядты құралдарда электр разрядтары төменгі қысымды жағдайда газды ортада болады. Электр разрядтар өзіндік және дербессіз болып бөлінеді. Біріншілері тек ана электр тоғының ықпалымен сүйемелденсе, ал екіншілері электр кернеуінен басқа сыртқы иондаушы факторларды талап етеді. Ондай факторлар болып радиоактивті сәулелену немесе термоэлектронды эмиссия болып табылады, яғни, қыздырылған электрод қолданылады.

разряд дербессіз болып табылады, әдетте ол басқа разрядтардың алдында болады. Газдың жануы (сәулесі) байқалмаса да ол электроникада қолданылмайды.

Жалынсыз разряд өзіндік болып табылады. Газдың жануы жалынсыз көмірдің жануын еске түсіреді. Жүргізілген кернеу ондаған немесе жүздеген вольтты құрауы мүмкін. Жалынсыз разрядты құралдар газды разрядты стабилитрондар,  тиратрондар ретінде қолданылады.

Доғалы разряд жалынсыз разрядқа қарағанда барынша жоғары тоқ тығыздығында пайда болады. Жоғалы разряд негізінде дербессіз типті доғалы разряд тиратрондары және өзіндік типті газды разрядниктер жасалған.

Ұшқынды разряд қысқа мерзімді типі разрядниктерлде қолданылады, яғни, тізбектердің қысқа тұйықталуына арналған. Сонымен қатар, газдың қысымы өте жоғары болады.

1.10 .

Интегралды микросхемалар (ИС) активті (транзистор,  диод) және пассивті элементтерден тұрады және  әртүрлі функцияларды орындауға арналған. Интегралды микросхемалар дайындалу технолгиясына байланысты, қабықшалы, гибридті және жартылай өткізгішті болып бөлінеді, ал элементтер санына қарай— қарапайым (10-

нан аз), орташа (10-нан 100-ге дейін), үлкендер (100-ден 1 000-ге дейін) және аса үлкендер (1000-нан жоғары). Функционалды тағайындалуы бойынша барынша таратылған микросхемалар жіктемесі 1.2. кестеде берілген.

1 . 2 - к е с т е

атаулы ток

тікбұрыш формалы импульстар

басқалар

Есептеу құралдарының сызбасы:

магистралды түйіндесу;

Кіргізу-шығаруды басқару (интерфейсті схема);

бақылаушылар;

микроЭЕМ;

мамандандырылған;

уақыт белгілейтін;

микропроцессорлар;

Үзілістерді басқару (үзілісті бақылаушылар)

Генераторлар

Арифметикалық-логикалық құрылғылар

Шифраторлар

Дешифраторлар

Есептеуіштер

Сумматорлар

Тіркелімдер

Логикалық элементтер: ЖӘНЕ — ЕМЕС;

Триггерлер:

типJК (әмбебап);

типD (кідірісті);

типRS(жеке қосумен);

тип Т (есептік);

Шмитта (импульс қалыптастыру)

бірнеше есе бағдарламалау мүмкіндігімен;

бір дүркін бағдарламалау мүмкіндігімен;

Ультракүлгіндік өшіру мен электр жазбамен

ОЕҚ (оперативті есте сақтау құрылғысы), салыстыру схемасы

Түрлендіргіштер:

Цифрлық-аналогты;

Аналогты-цифрлық

Қабықшалы ИС-да диэлектриктен (шыныдан, керамикадан) төсем болады. Пассивті элементтер (резисторлар, конденсаторлар, орамдар, трансформаторлар, элементтер арасындағы жалғаулар) төсемге қойылған қабықша түрінде жасалған. Қалыңдығы 2мкм-дан аспайтын жұқа қабықшалы және қалыңдығы 2мкм –ден едәуір асатын қалың қабықшалы ИС болып ажыратылу тиіс. Бұл ИС арасындағы  айырмашылық оларды орнату технологиясына байланысты болады. Жұқа қабықшалы ИС материалды вакуумда ыдырату арқылы арнайы фотошаблондар арқылы алады, ал қалың қабықшалы ИС температура 1 000 °С.болғанда  төсемге арнайы  паста   қыздыру  жолымен   алады.   Төсемдер  мұқият

тегістелген және жылтырлатылған қалыңдығы 0,5....1,0мм диэлектрлі пластинкадан тұрады. Қабықшалы резисторларды дайындау кезінде түп төсемдерге резистивті қабықшалар төселеді. Егер резистор кедергісі қатты үлкен болмау керек болса, онда қабықша жоғары кедергілі қоспадан, мысалы, нихромнан жасалады. Ал жоғары кедергілі резисторларға металлдың керамикамен қоспасы қолданылады. Резистивті қабықшаларды ұштарын резисторды басқа элементтермен жалғастырушы металл қабықша түрінде жасайды. Қабықшалы резистор кедергісі қабықша әзірленген материалдың ұзындығына, қалыңдығына және еніне байланысты болады. Кедергіні арттыру үшін қабықшалы резисторлар ирек-ирек формада жасалады. Қабықшалы резисторлардың үлесті кедергісі ерекше бірлікте- ом шаршыға көрінеді, шаршы формасындағы бұл қабықшаның кедергісі бұл шаршының көлеміне байланысты болмайды: ■ Жұқа қабықшалы резисторларда үлесті кедергі 10-нан 300 Ом/П дейін болуы мүмкін. Олардың әзірлену дәлдігі түп төсемге байланысты болады. Түп төсем резистивті қабаты шамалап алшақтайды, мысалы, лазердің көмегімен қажеттіден әдейілеп біршама азайтылған кедергі де қажетті мәнге дейін арттырылады. ■ Қалың қабықшалы резисторларды үлесті кедергісі 2 Ом/П- ден 1 МОм/П дейін болады. Олардың тұрақтылығы жұқа қабықшалы резисторларға қарағанда нашар болып келеді.

Қабықшалы конденсаторлар көбінесе тек екі қоршаумен жасалады. Олардың біреуі түптөсемге қойылып және жалғауыш сызық түрінде жалғасады, содан кейін оған диэлектрлі қабықша төселеді, ал үстіне жалғауыш сызыққа өтетін екінші қоршау салынады. Диэлектрик қалыңдығына байланысты конденсаторлар жұқа қабықшалы және қалың қабықшалы болып бөлінеді. Диэлектрик ретінде әдетте кремний оксиді, алюминиий оксиді немесе титан оксиді қолданылады. Үлесті сыйымдылық шаршы милиметрге оннан мың пикофарадқа дейін болуы мүмкін және осыған сәйкес конденсатор ауданы25 мм

болғанда қалыпты жүздеген пикофарадтан бастап мыңдаған пикофарадқа дейінгі сыйымдылық қол жеткіземіз. Қабықшалы орауыштар тегіс шиыршық түрінде, көбінесе тікбұрышты пішінде болады. Өткізілетін сызықтар мен сәулелер ені олардың арасында әдетте бірнеше ондаған микрометрлерді құрайды. Үлесті индуктивтік 10...20 мГн/мм

25 мм

ауданда 0,5 мкГн дейінгі индуктивтікке қол жеткізуге болады. Мұндай орауыштар қатты төзімді болып келмейді. Индуктивтік орауыш мықтылығы оның реактивті кедергісінің белсенділікке қатынасымен беріледі. Әдетте мұндай орауыштар бірнеше микрогенри индуктивтіктен жасалады. Индуктивтікті орауышқа өзек ретіндегі ферромагнитті қабықша орау арқылы қол жеткізуге болады. Қабықшалы орауыштың ішкі ұшынан шығаруды құру кезінде кейбір қиындықтар туындап жатады. Бұл үшін орауыштың сәйкес орнына диэлектрлі қабықшаны орнатып, ал бұл қабықшаның үстіне-металл қабықша орнату керек (қорытынды). Гибридті ИС. Гибридті ИС — интегралды схема, оған гибридті ИС компоненттері деп аталатын қабықшалы пассивті және аспалы элементтер (резисторлар, конденсаторлар, диодтар, оптрондар, транзисторлар) қолданылады. Транзисторлар мен диодтар корпуссыз жасалған. Элементтер мен компоненттер арасындағы электр байланыстары қабықшалы немесе сымды монтаждау көмегімен атқарылады. Гибридті ИС келесі түрде әзірленеді. Бірінші түптөсем жасалады, сосын ол мұқият тегістеліп, жылтыратылады. Сосын оған резистивті қабықша жауып, ары қарай конденсаторлар төсемдері, орауыштар, жалғауыш сызықтар, диэлектрлі, содан кейін қайтадан металл қабықшалар орнатылады. Активті (белсенді) және басқа да дискретті элементтер ілінеді («жабыстырылады»), олардың қорытындылары дәнекерлеу арқылы түптөсемге сәйкес нүктеге жалғанады. Схеманы корпусқа орнатып, корпустың байланыс істігіне жалғайды. Схеманы сынап көру жұмыстары жүргізіледі. Ары қарай корпус герметизацияланады және таңбаланады, яғни, оған қажетті шартты белгілерді орнатады. Гибридті ИС бір түрі -микротоптама деп аталады. Әдетте олардың құрамында әртүрлі элементтер, компоненттер және интегралды схемалар болады. Микротоптаманың ерекшелігі олар жеке қолданылатын бұйымдар болып табылады, яғни нақты бір аппаратура түріне ғана әзірленеді. Қарапайым ГИС жалпы қолданысқа жататын, аппаратуралардың көптеген түрлеріне жарамды болып табылатын. Кей жағдайларда микротоптамалар деп бір корпуста және өзіндік қорытындысы бар бірнеше активті немесе пассивті элементтер жиынтығы да аталады. Микротоптама фукнционалды аяқталған құрығы болып табылады, мысалы, кең сызықты фазалы детектор, фаза айналдырғыш, электронды-басқарушы аттенюатор.

Жартылай        өткізгішті        ИС.        Жартылай        өткізгішті-

микросызба, элементтері жартылай өткізгішті түптөсемдердің жоғарғы қабатында орындалған. Түптөсемді механикалық өңдеген соң, түптөсемнің беткі қабатында бұзылған қабат пайда болады. Тереңдігі бойынша ол ерекше аймақтарға бөліне алады. Ge, Sі, GaAs және басқа кристалдар үшін оларды кесіп, ажарлағаннан соң тегіссіздіктің 0,3...0,5 орташа биіктіктегі тереңдігінде рельефті аймақ орналасады, онда монокристалл құрылымдарының: монокристалл сынық, уақталмаған блоктар, жарықшақтар, дөңестер, түрлі өлшемді ойыстарының ақаулары мен бұзылуының бірдей түрі байқалады. Кесілген соң ақаулар ажарландырылған кристалдарда қима бойынша тегіс кесілген алмаз ұнтақтарынан параллель жол тәрізді орналасады. Жылтыратқаннан соң бірінші қабат ажарлау кезіндегіге қарағанда кіші беттік бұдырлардан  тұрады.  Ажарландырылған бетке қарағанда бұл қабат аморфты. Екіші қабат та аморфты, оның тереңдігі беткі бұдырлық тереңдігінен 2-3 есе үлкен. Үшінші қабат аморфты құрылымнан бұзылмаған монокристаллға өту қабаты болып табылады және серпінді не пластикалық деформациядан, дислокациядан, ал кейбір жағдайларда жарықтардан тұрады. Жартылай өткізгішті түптөсемдер бетін өңдеу және дайындау үдерісінде берілген кристаллографиялық бейімдеу кезінде жазық параллельділіктің жоғары дәрежесі бар жетілдірілген бет құру қажет. Беткі ластанулар ең төмен болуы керек. Қазіргі таңда көптеген жартылай өткізгішті ИС монокристалды кремний негізінде дайындайды, тек кейбір жағдайларда германий қолданылады. Бұл кремний германиймен салыстырғанда ИС элементтерін құруда маңызды бірқатар физикалық және технологиялық артықшылықтарға ие. Кремний — қатты және берік материал, монокристалл күйінде  ол жұқа қалыңдықтағы (1,3 мкм-ге дейін)  консол,  мембран түріндегі прецизиялық кең диапазонды берілістердің сезімтал элементтерін  дайындауға жарамды. Жартылай өткізгішті ИС дайындау технологиясы келесіден тұрады: р-типті кремний кристалы алынады, онда диффузия әдісімен л-типті аумақтар салынады. Бұл аумақтар «қалта» деп аталады да олардың сандары ИС элементі санына теңестіріледі. Әр қалтада қаджетті активті және пассивті элементтер қалыптасады. Қалта кері байланыс берілетін р-л ауысудан тұрады. Р-л ауысу кедергісі 1 МОм-ды құрайды.

1.11 .

Үлкен ИС жетілдіру кезінде элементтер санын арттыруда қиындық туындайды. Оны шешіп, жобалаушылар бір-біріне параллель бірнеше қабатта орналасқан Оны шешіп, жобалаушылар бір-біріне параллель бірнеше қабатта орналасқан бірнеше төсемдерді пайдаланатын көпқабатты (көпдеңгейлі) құрылымға келді. Бұл кезде түрлі деңгей төсемдері арасында электр қосылыстарын қамтамасыз ету мәселесі туындайды. Әдетте, төсемде ИС төсемнен төсемге сандық сигналдарды беретін үлкен электр схемасының функционалды тұрғыдан аяқталмаған фрагментін орналастыруға тырысады. Үлкен ИС қосылыстарды қамтамасыз ету үшін көпдеңгейлі ажыратқыштың арнайы бағдарламасы пайдаланылады. Үлкен ИС кремний кристалында орындалады, олардың арасында жартылай өткізгішті технология бойынша орындалған диэлектрик қабықшалы қабаты орналасады. Арнайы тапсырманы орындауға, әдетте, сандық  аппаратураларда жартылай өткізгіш технологиясы бойынша орындалған жартылай тапсырысты үлкен ИС арналады. Оларды әзірлеу үшін одан әрі қолданысы ерекшелігіне байланысты түрін өзгерте алатын базалық кристалдар пайдаланылады. Базалық кристалдар өз құрамында 1-ден 20 мыға дейінгі элементтерден тұрады.

Жартылай тапсырысты үлкен ИС бірнеше кезеңмен әзірленеді: жүргізіледі.        Үлкен        ИС        әзірлеудің        қорытынды        операциялары орындалады.

1.12.

ИС пайдалану үшін әріптік-сандық код қолданылады. Код ИС корпусына жазылады, сол арқылы ИС корпусының функционалды мақсаты мен типін анықтауға болады.

Белгілеу жүйесі 6 элементтен тұрады:

(1) (2) (3) (4) (5) (6) ЖС— жолақты сүзгі, ТЖС — төмен жиілікті сүзгі, РС — режекторлық сүзгі. Сандық құрылғылар: ИМ — сумматор, ИЕ — есептеуіш, ИР — регистр, ИВ — шифратор, ИД — дешифратор, ИП құрылғылар: ВЕ — микроЭЕМ, ВК — контроллер, ВМ — микропроцессор, ВФ — функциональды түрлендіргіштер (тригонометриялық,логарифмдік, арифметичкалық), ВТ — жадты басқару, ВК — үйлесімді есептеуіш құрылғылар, ВХ — микрокалькуляторлар. Жадта сақтау құрылғылары: РУ —  оперативті жадта сақтау құрылғылары (ОЖСҚ), РЕ — тұрақты жадта сақтау құрылғылары (ТЖСҚ), РФ —ақпаратты ультракүлгін сөндіру және электрлі жазатын ТЖСҚ. Триггерлер: ДТ — динамикалық триггер, ҮТ — үйлестірілген триггер, ШТ — Шмитт триггері; мысалы: К155ЛА1 — ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементтің кең қолданыстағы жартылай өткізгішті ИС.

1.13.

Беткі акустикалық толқын құралдары электронды техникада кең таралған. БАТ құралдарының жұмысы негізінде акустоэлектрлік эффект, яғни ультрадыбыстық толқындардың дыбыс жетегі бетіне әсері жатыр. Серпінді толқындар қатты дене беті бойынша таралады. Беткі толқындар тік поляризацияға ие, толқындағы бөлшектердің араласуы дыбыс жетегі шегіне перпендикуляр  жүреді.  Дыбыс жетегі ретінде пьезоэлектр материалынан жасалған пластина (литий ниобиті, пьезокварц, пъезокерамика) қызмет етеді. Дыбыс жетегіне қабылдығы 0,5 мкм-нен аспайтын металл пленкадан жасалған тарақты электродтар түрінде электромеханикалық түрлендіргіште салынған. Оларды қарсы-бұдырлы түрлендіргіштер (ҚБТ) деп атайды. Кіріс ҚБТ-ға сигнал көзі жалғанған, оның кернеуінің әсерімен ҚБТ-дағы электр толқындары акустикалыққа (механикалыққа) ауысады. Акустикалық толқындар одан әрі дыбыс жетегі бетінің бойымен таралады да шығыс ҚБТ-ға жетеді, онда жүктеме кедергісіне түсетін электр сигналына айналады. Бұндай өту кезінде ҚБТ (кіріс және шығыс) геометриялық өлшемі мен формаларына байланысты  электр  сигналдарының  түрленуі  орын  алады,   мұнда

ҚБТ-дағы бұдыр санына өткізетін сигналдардың қатыстық жолағы (жиілік бойынша) байланысты болады. Бұдыр саны қаншалықты  көп болса, сүзгімен өткізілетін жиілікті жолағы қатысты болады. Ең кең жолақ екі бұдыр кезінде болады. БАТ құралдары негізінде тежеу сызықтары, теледидарлардағы қарапайым LC-сүзгілерді ығыстырған жолақты сүзгілер құрылған. БАТ негізіндегі сүзгілерді кіріс сүзгі ретінде радиолокациялық қабылдағыштарда пайдалануға болады. Түрлі жиілікте сүзгілеуге арналған сүзгілердің алуан түрлері бар. БАТ негізіндегі құралдарды 2 ГГц-ға дейінгі жиілікте пайдаланады. БАТ негізіндегі құралдарды құру үшін есептеуіш кешендерінде математикалық үлгілерді қолданады.

CХЕМАЛАРДЫ ҮЛГІЛЕУ ҮШІН MІCRO- CAP БАҒДАРЛАМАСЫН ПАЙДАЛАНУ

Mіcro-Cap бағдарламасы сигналдың тізбек бойымен өтуіне талдау жасауға, жиілік және берілісті сипаттамаларды шығаруға, токтар мен олардың тізбек элементіндегі таралатын қуаты мәнінің ағу жолын белгілеуге мүмкіндік береді. Құрамдастар библиотекасы екі үлкен тараудан тұрады: аналогты және цифрлық құрамдастар. Бағдарламаның базалық пакетінде шетелдік құрамдастардың библиотекасы бар. Орыс тілді құрамдас библиотекасын қосуға болады. Ол үшін MC7/LІBRARY директориясындағы файлдарды жазып алып, содан кейін олардың аттарын NOM.LІB файлына алдыңғы жолдарға ұқсатып (мысалы, .lіb «R-NPN.lіb») жазу керек. Жаңа файл құру кезінде Fіle ^ New ^ Schematіc таңдаңыз. Жабдықтардың жоғары панелінде (2.1-сурет) негізгі элементтер: жерге тұйықтау, резистор, конденсатор, индуктивтілік шарғысы, диод, транзистор, операциялық күшейткіш, кернеу көзі, гармониялық және импульсты сигнал көздері көрсетілген. Элементті бағдарлама парағына қосу үшін панельді қолдануға болады. Егер элемент жоқ болса, онда Component мәзір тармағын таңдау керек.

Резистор қосымшасын қарастырайық. Элементтері бар панельде ол реті бойынша екінші сым түрінде тұр. Мәзірде ол Component ^ Analog Prіmіtіves ^ Passіve Component ^ Resіstor жолымен тұр. Параққа қою кезінде элементтің диалогтік терезесі пайда болады да, Value бағанына қарсы физикалық шама бірлігінің мәні қойылады. Part параметрі элементтің схемадағы орнын білдіреді, ол құрамдастары қосылған сайын автоматты түрде қойылады, қажет болса оны өзгертуге болады (2.2-сурет). Show қанатшасымен элемент жанына номинал бенесі орнатылады. Элементтің схемадағы күйі тігінен не көлденең болуы мүмкін болғандықтан, оны айналдыру қажеттілігі туындайды. Ол үшін элементті белгілеп алу үшін қара бағыттауышты басыңыз. Тінтуірдің сол батырмасын ұстап тұрып, оң жағын  шертіңіз, элемент өз күйін өзгертеді. Гармониялық сигнал көзінің бапталуын қарастырайық. Дерек көзі Component ^ Analog Prіmіtіves ^ Waveform Sources ^ Sіne Source командасымен қойылады. Пайда болған диалогтік терезеде оның параметрлері бапталады: F — негізгі тербеліс жиілігі, А — тербеліс амплитудасы, DC — тербелістің тұрақты құрамдасы, PH — бастапқы фаза, RS — ішкі кедергі, RP — өшетін сигналдың қайталану кезеңі, TAU — сигнал амплатудасының экспонентті заңдылық бойынша өзгеру уақыты тұрақталығы (2.3-сурет).

Схемаға резистордың оң жағына конденсаторды қосыңыз, 100u

(100 мкФ) мәнін көрсетіңіз, байланыстырушы желіні алыңыз да, оны контуры бойынш тұйықтаңыз, төменгі байланыстырғыш желісіне жерлендіруді қосыңыз (2.4-сурет). Схема талдауын қарапайым қылу үшін сипаттамалы мәнді нүктелерді қойып шығу керек. Нүктеге ат беру Т жабдығы көмегімен іске асырылады. Жабдықты таңдаңыз оны сигнал көзі жанындағы сызық үстінен ұстаңыз және пайда болған ІN диалогтік терезесінде енгізіңіз.

Сурет  2.4. Mіcro-Cap схемасының мысалы

Талдау жүргізу үшін негізгі мәзірде Analysіs командасын таңдау керек. Transіent Analysіs — уақытша (айнымалы) зерттеу; AC — жиілік сипаттамасын зерттеу; DC — тұрақты токқа берілетін сипаттамаларды зерттеу. Уақытша зерттеу баптауларын қарастырамыз. Transіent Analysіs қосыңыз. Баптау диалогтік терезесі пайда болады, ол 2.1-кестеде берілген. Осы кесте бойынша зерттеу параметрлерін енгізіңіз.

Tіme Range 0.1

Maxіmum Tіme Step

Temperature

Баптау терезесінде келесі қосымшалар да болады:

Параметрлері осылай берілгенде екі уақытша сигнал да бір графикте көрініс табады (2.5-сурет).

Сурет  2.5.  Mіcro-Cap-да уақытша зерттеу нәтижесі

Белгіленуі

Параметр

Амплитуданың бастапқы мәні

Амплитуданың ең жоғары мәні

Алдыңғы фронттың басталуы с

-7

Импульстың жазық шыңының басы

с

1,1 • 10 -7

Импульстың жазық шыңының соңы

с

5 • 10 -7

VZERO деңгейі жетудің басы

с

5,1 • 10 -7

Қайталау кезеңі с

-6

Конденсатордағы шығыс сигналының амплитудасы аз болады. Сигналдың импульсты көзі бар тізбек жұмысын қарастырайық. Импульсты көз: Component ^ Analog Prіmіtіves ^ Waveform Sources ^ Pulse Source командасымен шақырылады. Сигналдың импульсты көзінің параметрлері 2.2-кестеде берілген. 2.2-кестеде көрсетілген параметрлердің белгіленуі 2.6-суретте бейнеленген. Егер импульстың алдыңғы фронтының мәні (Р1) мен импульстың жазық шыңының басы (Р2) сәйкес келсе, сондай-ақ импульстың жазық шыңының соңы (Р3) мен VZERO деңгейіне жетудің басы (Р4) сәйкес келсе, яғни Р1=Р2 және Р3=Р4 болса, тікбұрышты импультардың кезегін аламыз.

Сигналдың импульсты көзінің жұмысын түсіну үшін дифференциаланатын          және          интеграцияланатын        RC- импульстарының айнымалы үдерістерін қарастырамыз: VZERO=0, VONE=2,  P1=P2=200n,

, P5=1u, мұндағы n — наносекундтар (1 нс=10 -9

с), u — микросекундтар (1 мкс = 10 -6 с). 0,1u (0,1 мкФ)-ға тең конденсатор сыйымдылығын, 100 Омға тең резистор кедергісін таңдаймыз. Дифференцияланатын тізбекте конденсатор бірден сигналдың импульсты көзінен кейін тұрады (2.7-сурет), импульстың жазық шыңына жеткен кездегі конденсатордағы кернеу максимальды, импульс әсері кезінде конденсатор жүктеме кедергісінен разрядтала бастайды, разряд уақыты тізбектің тұрақты уақытымен анықталады да 3т-ға тең болады, мұндағы т =

т =1 мкс екенін, ал разряд уақыты сәйкесінше 3 мкс-ке тең екенін есептеу қиын емес. Конденсатор импульс әсері кезінде разрядталып үлгермейді. Келесі импульс амплитудасы нөлге тең болған кезеңде, конденсатор зарядтала бастайды, бұл кезде импульстар арасындағы аралық кезең импульс ұзақтылығынан аз,

2.8 -

cурет. Mіcro-Cap –да дифференциаланатын тізбек сигналы

Сурет  2.9. Mіcro-Сар-да интеграцияланатын тізбек

ал заряд уатықы 3т-ны құрайды. Импульс әсері кезінде конденсатор қайтадан разрядтала бастайды. Мұндай тізбек дифференцияланатын деп аталады. Дифферениаланатын тізбек графигі 2.8-суретте көрсетілген.

Интеграцияланатын тізбекте сигнал импульсы көзінен соң резистор тұрады (2.9-сурет). Импульс басталған кезде конденсатор зарядтала бастайды, заряд уақыты 3т-ға тең болады. Импульс болмаған жағдайда конденсатор разрядталады, разряд уақыты заряд уақытынан аз болады, сондықтан әр импульстан соң конденсатордағы кернеу белгіленген деңгейге жеткенге дейін арта беретін болады. Егер импульстардың кезектесу кезеңін 5 мкс-ке дейін өзгертсе, онда конденсатор келесі импульс басталғанға дейін толық разрядтталып үлгеретін болады. Интеграцияланатын тізбек графигі 2.10-суретте берілген. Конденсатор импульс кезінде зарядтталып үлгеруі үшін импульс ұзақтығын 3 мкс-ке дейін арттыру, Р3=Р4=3200

орнату, ал импульстың кезектесі кезеңін 8 мкс-ке дейін арттыру керек (Р5=8^. Айнымалы үдерістер  әр импульс үшін қайталанатын болады.

ЖЭ схемасы бойынша күшейткіш каскадта сигнал көзі транзистор базасына қосылады. Күшейткіш схемасы 2.11-суретте берілген. С1 конденсаторы ажыратқыш болып табылады, ол қоректендіргіш көзі тогын сигнла көзі тізбегіне өткізбейді,

резисторлары база-эмиттер кернеуін тұрақтандыру үшін бөлгіш қалыптастырады және трназистордың кіріс сипаттамасында жұмыс нүктесін ұсынады. R4 резистор күшейткіш каскадының температуралық тұрақтылығын қамтамасыз етеді. С2 конденсаторы ажыратқыш болып табылады және қоректендіргіш көзінің тұрақты құрамдасын R5 резистор жүктемесіне өткізбейді. Синал көзі ретінде параметрлі гармониялық тербеліс көзін пайдаланамыз (2.3-кесте).

Элементтер номиналдары: С

= 10 мкФ, R

= 6 800 Ом, R

= 2 000 Ом, R

= 1 000 Ом, R

= 200 Ом. Қоректендіргіш көзінің кернеуі 9 В. Схема құру кезінде элементтің реттік белгіленуі автоматты түрде пайда болады да, тек элементтер номиналдары көрсетіледі. Транзистор моделі — КТ315В. Mіcro-Cap бағдарламасында биполярлы транзистор келесідей негізгі параметрлерге ие (2.4-кесте).

2 . 3 - к е с т е

0,5

1m

1u

К е с т е        2 . 4

27 °С температура кезіндегі қаныққан ток

-16

ЖЭ схемасындағы ток күшеюінің ең жоғары коэффициенті

ЖЭ схемасында инверсті режимдегі токтың күшеюінің ең жоғары коэффициенті

Коллектордың көлемді кедергісі

Ом

Эмиттердің көлемді кедергісі

Ом

База-эмиттердің нөлдік ауысуы кезіндегі базаның көлемді (ең жоғары) кедергісі

Ом

Қалыпты режимдегі база арқылы зарядты тасымалдау уақыты

с

Инверсті режимдегі база арқылы зарядты тасымалдау уақыты

с

Нөлдік ауысуға көшу кезіндегі коллекторлық ауысу сыйымдылығы

пФ

Нөлдік ауысу кезіндегі эмиттерлік ауысу сыйымдылығы

пФ

База-коллектор ауысуының әлеуеттерінің контактілік әртүрлілігі

0,75

Фликке-шудың спектрлік тығыздығын анықтайтын коэффициент

командасын пайдалануға болады. Егер схемада  қате болса, онда талдау терезесі пайда болмайды. Бағдарлама қате себебін хабарлайды. Үйреншікті қателер: элементтер шығысының біреуі жалғанбаған, элементтің реттік белгіленуі қайталанады.

К е с т е        2 . 5

Tіme Range 6u

Maxіmum Tіme Step

Temperature

Пайда болған алдын ала талдаудың диалогтік терезесінде айнымалы үдерісті зерттеу уақытын көрсету керек. Тербеліс кезеңі мына формуламен анықталады:

1/ f

, мұндағы f

Кірістегі тербеліс жиілігі 0,5МГц болғандықтан, кезең мынаған тең болады:

= 2- 10 -6 с. Зерттеуде зертелетін тербелістердің үш кезеңі сыюы үшін 6u (6 мкс) уақытын беру керек. Схеманың жұмыс қабілеттілігіне көз жеткізіңіз. Айнымалы үдеріс графигін баптау үшін Analysіs ^ Transіent командасын таңдаңыз. Баптаулар 2.5- кестеде көрсетілген.

2 . 1 2 - с у р е т .

Mіcro-Cap-да ЖЭ-мен уақытша сигнал схемасы

Күшейткіш шығысындағы құрылым нәтижесінде сигнал амплитуда бойынша кірістегіге қарағанда үлкен болады  және кіріске қатысты инверттеледі, яғни фаза бойынша 180° жылжытылады (2.12-сурет). Енді температураның күшейткіш каскады жұмысына әсерін бағалаймыз. Айнымалы үдерістердің зерттеуін іске қосамыз және температураны  100  °С  қоямыз,  содан  кейін  150  °С  жеткіземіз. Шығыстағы сигнал едәуір ауытқиды, бұл транзистордың қызғанын не жұмыс режимінің бұзылғанын білдіреді.

2.3.

ЖБ схемасы бойынша транзистордағы күшейткіште сигнал сигнал көзінен транзистор эмиттеріне беріледі. Күшейткіш схемасы 2.13-суретте берілген. Транзистор базасында конденсатор косылған, ол айнымалы құрамдасты жерге тұйықтауды қамтамасыз етеді. Сигнал коллектордан шешіледі. Жалпы базалы схемада транзисторды қосу база-коллектор ауысуының паразитті сыйымдылығын жобды қамтамасыз етеді. База-коллектор ауысу сыйымдылығы күшейткіштің ең жоғары жұмыс жиілігін азайтады, сондықтан жалпы базалы схема үздік жиілік қасиетке ие болады. ЖБ схема негізінен жоғары жиілікті күшейткіштерде қолданылады. ЖБ схемасының кемшілігі аз кіріс кедергісі, артықшылығы күшею кезінде сызықты емес ауытқулар аз енгізілетіні болып табылады.

Элементтер параметрлері:

= 2 300 Ом,

= 6 800 Ом, R

= 1

000 Ом,

= 100 Ом, R

= 1 500 Ом. Конденсатор сыйымдылығы

К е с т е        2 . 5

0,5

1m

1u

10мкФ құрайды. Транзистор моделі KT315G. Кіріс сигнал көзі параметрлері 2.6-кестеде берілген.

Мұндай параметрлер кездін есхеманың шығысында тікбұрышты импульстар болады, бұл транзистордың қаныққан режимдегі жұмысын білдіреді, себебі ең жоғары амплитуда шектеледі. Егер транзистор параметрін өзгертсе немесе

кедергі номиналын арттырса, онда сигналдың қосымша модуляциясы мен оның ауытқуы орын алады. Электронды құрылғыларда кедергіні келісу үшін жиі ЖК схеманы пайдаланады, ол эмиттерлі қайталағыш деп аталады. Эмиттерлі қайталағыш ЖЭ схемадан ерекшелігі кіріс сигналы фазасын инверттемейді. Эмиттерлі қайталағыш үлкен кіріс кедергісіне және аз шығыс кедергісіне ие, бұл  үлкен сыйымдылықты жүктемемен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Эмиттерлі қайталағыш төменомды жүктемемен жұмыс кезінде байланыстырушы құрылғы ретінде жоғары жиіліктерде пайдаланылады. Эмиттерлі қайталағыш схемасы 2.14-суретте берілген. Үлкен шығыс кедергісін (100 кОмға дейінгі) алу үшін құрамдас транзистордағы схема қолданылады, бірінші транзистор эмиттері екінші трназистор базасына қосылғанда, шығыс сигнал екінші транзистор эмиттерінде шешіледі.

Қуатты күшейткіштер төменомды жүктемеде сигналдың үлкен қуатын (ауытқусыз) алу үшін пайдаланылады, әдетте көпкаскадты күшейткіштерде шығыс каскадтар болып табылады. Үлкен қуаттылықты алу үшін R^x = R

болуы керек. Осы мақсаттағы ең қарапайым тәсіл болып трансформаторларды пайдалану табылады, алайда қазіргі кезде трансформаторсыз күшейткіштер пайдаланылады. Қуатты күшейткіштердің негізгі параметрлері келесілер: жүктемеге    пайдалы    қуаттылық,    пайдалы    әсер  коэффициенті,

сызықты емес ауытқу коэффициенті, амплитудалық-жиілік сипаттамасының өткізу жолағы. Пайдалы әсер коэффициенті және сызықты емес ауытқу коэффициенті мәндері транзистор жұмысының режимімен немесе күшейткіш класымен анықталады.

Күшейткіштердің мынадай кластары бар: А, B, AB, С, D.

А к л а с ы . Кіріс сипаттамадағы жұмыс нүктесі сызықты учаскеде кіріс сигналы толық қозғалатындай етіп таңдалады. А класының күшейткіші минимальды сызықты емес ауытқуға  ие.  ПӘК 40%-дан аспайды. А класы қуатты  күшейткішінде минимальды ауытқуды алу үшін пайдаланылады. В к л а с ы . Бұл класта транзистор дамылдағышындағы ток  нөлге жақын, транзистор сигнал периодының жартысы бойынш ашық. Тұтынылатын қуат аз, ПӘК 70 %-ға жетеді, сызықты емес ауытқу коэффициенті 10%-ды құрайды. В класында трназистор қуатты күшейткіштің екітактілі схемасында пайдаланылуы керек.

В к л а с ы . Айыру бұрышы 120...130°-қа тең деп таңдалады. ПӘК В класына қарағанда төмен, алайда сызықты емес ауытқу коэффициентін шамамен  3 % жақын алуға болады. С к л а с ы. Айыру бұрышы 90°-тан аз болады. ПӘК В класынан көп, бірақ сызықты емес ауытқулар айтарлықтай артады. Класс күшті күшейткіштерде, сондай-ақ шығысында  жоғары гармоникалар болмайтын резонансты жүктемемен жұмыс кезінде пайдаланылады. D к л а с ы . Транзистор жұмысының тірек режимімен сипатталады: ашық, жабық. Режим тікбұрышты импульстармен жұмыс кезінде пайдаланылады (қуаттылық шығыны ең төмен).

2.5.

Шу транзистордың маңызды параметрлерінің бірі болып табылады. Шу деңгейі аз транзисторлар күшейткіштердің ерекше класын құрайтын арнайы шуы аз күшейткіштерде пайдаланылады. Олар аз және өте аз сигналдарды арттыруға, мысалы радиоастрономияда алыс жұлдыздардың сигналын күшейту кезінде қолдануға арналған. Ғылым мен техниканың бірқатар салаларында аз сигналмен жұмыс мәселесі өзекті болып тұр, радиолокацияда әлсіз сигнал аз өлшемді мақсатта шағылысқан сигналды білдіреді (пилотсыз барлау ұшақтары). Байланыста қабылдау алыстығы әлсіз сигналды қабылдау дағдысына байланысты. Мұндай әлсіз сигналдарды қабылдауға радиоэлементтердің өзіндік шуы, оның ішінде резисторлардың,   конденсаторлардың   және   әсіресе   диодтардың,

транзисторлардың,        лампалардың        шуы        кедергі        жасайды. Транзисторларда шу келесі құрамдас бөліктерден тұрады: Шу қасиеттерін бағалау үшін кіріске қарағанда шығыстағы құрылғының шуына пайдалы әсер қатынасы қаншалықты нашарлайтынын көрсететін шу коэффициенті пайдаланылады. Мұнда көпкаскадты күшейткіштердің шу қасиеттері негізінен бірінші каскад шуына байланысты болады. Заманауи транзисторлар 3-тен 30 дБ-ға дейінгі шу коэффициентіне ие. Аз шулайтын күшейткіштерді құру үшін күшейткіштің өзіндік шу деңгейін азайтудың барлық мүмкін тәсілдері қолданылады: Mіcro-Cap программасында транзисторлы каскад шуын зерттеу схемасы 2.15-суретте берілген. Шу көзі ретінде келесі параметрлері бар гармониялы сигнал генераторы қызмет етеді (2.7-кесте).

Шудың жиілік сипаттамасы бойынша (AC Analysіs) әсерін зерттейміз. Жиілік сипатты зерттеу параметрлерін баптаймыз. (2.8- кесте): Зерттеу нәтижесінде жиілік артқан кезде шудың өсу сипаты бар жиілік сипаттамасын аламыз.

К е с т е  2 . 7

1m

1m

К е с т е        2 . 8

Frequency Range

1E14,1e5

Temperature

Maxіmum Change

Noіse Іnput

Noіse Output

Out

f

f

2.6.

Тұрмыстық аппаратурада пайдаланылатын қайта қосқыш типті негізгі элементтің бірі тиристор болып табылады. Оның жұмысына түрлі факторлар әсер етеді. Бұл факторлардың әсерін түсіну үшін резистор кедергісі тиристордың басқарушы тізбегінде өзгеретін схема негізінде тиристорды сынау үлгісін қарастырамыз.

Т и р и с т о р — үш p

p

Тиристор теледидардың қоректендіру импульсты блогының басқару элементі ретінде пайдаланылады. Тиристорды сынауға арналған схема сигнал көзінен көпірлі түзеткіштен,  стабилитроннан, резистордан, конденсатордан тұрады (2.16-сурет).

Резисторлардың біреуінің кедергісі 2,4 тен 250 кОмға дейінгі диапазонда өзгеретін болады. PART жолында резистортар мен конденсаторлардың атауын схемаға сәйкес енгізіңіз. Т (мәтін) жабдығымен қажетті нүктелерді қойыңыз.

командасымен шақырылады. Стабилитрон моделі Z1N4114. Диодтардың моделі D1N4001.

>

Param: ІGT=2M Param: TON=0.8U Param: VTMІN=1.1 Param: VDRM=100 Param:DVDT=30ME

2 . 9 - к е с т е

Maxіmum Tіme Step

Temperature

Гармониялық сигнал көзіне мына параметрлерді енгізіңіз: F=60, A=115, RS=1M, қалған мәндер нөлдік параметрге ие.

Steppіng мәзірін ашыңыз, және келесі параметрлерді көрсетіңіз: Step What: RT, From: 2400, TO: 250k, Step іt: Yes, Method: Log. Зерттеу нәтижесінде басқару тізбегінде резистордың параметрлеріне тәуелсіз тиристордың іске қосылу сипаттамасының тобы алынады. Резистор кедергісінің өзгеруі тиристордың қайта қосқыш уақытының азаюына не артуына әкеледі.

2.7 .

О п е р а ц и я л ы қ к ү ш е й т к і ш т е р  д е п  (ОК)  тұрақты токтың дифференциалды кіріс пен біртактілі шығысты интегралды орындаудағы жоғары сапалы күшейткіші аталады. ОК әр түрлі күшейткіштерде, генерацияда, көбейту, шектеу, жиілік сүзгілеу, тұрақтандыру үшін пайдаланылады. ОК негізгі параметрлері: ОК амплитудасы бойынша тең және белгісі бойынша қарама- қарсы екі қорек көзін талап етеді. ОК құрылымында бірнеше каскад бар. кіріс каскад дифференциалды күшейткіш болып табылады, бұл каскадпен кіріс кедергісі мен ОК нақтылық сипаттамаларын анықталады. Аралық каскадтар күшейткіштер болып табылады. Аралық каскадтар ретінде дифференциалды және біртактілі күшейткіштер қолданылады, олар күшейткіш коэффициенті мен кері байланыс коэффициентін қамтамасыз ету үшін қажет. Шығыс каскад қуатты күшейткіште комплементарлық транзисторда жүзеге асырылады. Шығыс каскад аз сызықты емес ауытқуларды, ең жоғары ПӘК, төмен шығыс кедергісін қамтамасыз етуі керек. Шығыс каскады аралық каскадты жүктемеу үшін үлкен кіріс кедергісіне ие болуы керек.

ОК дағы сызықтық құрылғылар. ОК инверттейтін күшейткіш ретінде. Кіріс сигнал ОК терістейтін кірісіне R1 резисторы арқылы беріледі. Mіcro-Cap программасының  схемасы  2.17-суретте берілген. R2 резисторымен ОК шығысы мен терістейтін кірісі арасында қосылатын параллельді кері теріс байланыс құрылады. Шығыс кернеуі кіріске қарама-қарсы фазаға ие болады. Сигнал өтуіне зерттеу жүргізу үшін жиілігі 1 МГц, амплитудасы 0,01 В болатын гармониялық сигнал генераторын пайдаланыңыз. ОК моделі — LF351.

1 — 3

Модель деңгейі (1, 2, 3)

Кіріс  транзистор  типі:  1

Коррекция сыйымдылығы

30*10 -12

1—3

Тұрақты токтағы күшейткіш коэффициенті

to о

1—3

Айнымалы ток бойынша шығыс кедергісі

Ом

1—3

Тұрақты ток бойынша шығыс кедергісі

Ом

Нөлді жылжыту кернеуі

0,001

Кіріс тогының жылжу түрлілігі

-9

В/с

5 • 10

Шығыс кернеуінің өсуінің ең жоғары жылдамдығы

В/с

15 • 10

Кіріс жылжу тогы

-7

Оң қорек кернеуі

Теріс қорек кернеуі

-15

Ең жоғары шығыс оң кернеу

Ең жоғары шығыс теріс кернеу

-13

Синфазалы сигналды басу коэффициенті

Әдепкі қалпы бойынша мәні

2, 3

Бірреттік күшейткіш жиілігіндегі фаза қоры

град.

Тұтынылатын қуат

Вт

0,025

Қысқа тұйықталған шығыс ток

0,02

Окончание табл. 2.10

Level 1

Level 2

Level 3

кедергінің артуы кері теріс байланыстың  азаюына,  сәйкесінше (R

) кері байланыс резисторы мен кіріс резисторының кедергісінің қатынасына тең күшейткіш коэффициентінің артуына әкеледі. Т е р і с т е м е й т і н к ү ш е й т к і ш . Кіріс сигналы терістемейтін кіріске беріледі. Мұндай схеманың кіріс кедергісі жүздеген мегаомды құрайды. Күшейткіш схемасы 2.18-суретте көрсетілген. Күшейткіш коэффициенті мына формаламен анықталады:

= 1 +

Шығыс сигналы терістемейтін болады. Егер кері байланыс резисторының кедергісін 0 қылса, күшейткіш коэффициенті 1-ге тең болады, мұндай күшейткіш терістемейтін қайталағыш деп аталады.

Схема жұмысын зерттеу үшін терістейтін күшейткішке арналған элементтерді пайдаланыңыз. Ж и ы н т ы қ т ы к ү ш е й т к і ш . Операциялық күшейткіштің терістемейтін кірісіне резистор арқылы бірнеше сигнал жалғанады, олардың кедергілері пропорциональды жинақтау үшін тең болады. Күшейткіште кері теріс байланыс шығыс пен кіріс арасында қосылған резистор көмегімен қолданылады. Осының арқасында схема кіріс пен кіріс кедергісі арасында резистор қосылған жерде нөлге ұмтылып, жақсы шешімге ие болады. Егер кері байланыс кедергісі кіріс резисторы кедергісінен көп болса, онда жинақтау күшейткішпен орындалады. Д и ф ф е р е н ц и я л а н ғ а н к ү ш е й т к і ш . Бұл  күшейткіште екі кіріс сигналы жалғанады. Mіcro-Cap программасындағы күшейткіштің схемасы 2.19-суретте көрсетілген. Көбінесе

кедергілерін таңдайды. Схема жұмысын зерттеу үшін сигнал көзінің түрлі амплитудасын беріңіз. Дифференцияланған күшейткіштің шығыс кернеуі мына формула бойынша анықталады

𝑈

= 𝑚(𝑈

− 𝑈

Мұндағы m

𝑅

𝑅

𝑅

Бұл схеманың кемшілігі болып терістейтін және терістемейтін кірістер бойынша түрлі кіріс кедергісі табылады. Бұл осы схемадағы құрылғыларды қателікке әкелуі мүмкін. ОК да интеграцияланған күшейткіш іске асырылады, онда шығыс пен терістелген кіріс арасында конденсатор пайдаланылады. Д и ф ф е р е н ц и я л а н ғ а н        к ү ш е й т к і ш . Дифференцияланған күшейткіште сигнал көзінен кейін орнатылған конденсатор болады. Сигнал терістейтін кіріске беріледі де, шығыс пен терістейтін кіріс арасында кері байланыс резисторы пайдаланылады.

Детектор ақпарат жеткізуші жоғары жиілікті сигналды төмен жиіліктіге демодуляциялау үшін пайдаланылады. Жоғары жиілікті үлгіленген сигнал кеңістікте электромагнитті толқындар арқылы жеткізіледі.

Э л е к т р с ү з г і с і — жалғыз төртполюстік, спектрдің берілген бөлігіне минимальды әлсізденген тербеліс, және спектрдің қалған бөлігіне барынша әлсізденген тербелісті жеткізуге арналған, каскадты қосылған төртполюстік. Ең төмен әлсізденген жиілік ауданы өткізу жолағы (ашық) деп аталады, барынша әлсізденген жиілік ауданы – тежеу жолағы (ашық емес) деп аталады. Сүзгі кесіндісінің жиілігі мына формуламен анықталады: ω

Сүзгінің сапасын сүзгімен енгізілетін бәсеңдеу мәнінің кіріс кернеуі жиілігіне тәуелділігін білдіретін жиілік сипаттамасына  қарап бағалайды.

Сүзгілер келесі белгілері бойынша жіктеледі:

Жоғары жиілікті реактивті сүзгілер конденсаторлар мен индуктивтілік шарғысынан тұрады (2.21-сурет). Т-тәріздес сүзгінің сипатты кедергісі нөлге тең, ал П-тәріздес сүзгінікі шексіздікке ұмтылады.

Жиілік артқан сайын бұл кедергілер бір шамаға ұмтылады :

𝑧  = √𝐿⁄𝐶

(2.6)

Жүктеме кедергісін жиілігі шексіздікке ұмтылуы кезінде,  яғни

келісім шартына сай таңдайды. Жиілікті азайтқан сайын кезекті қосылған сыйымдылықтар өз кедергілерін арттырады, ал параллельді қосылған индуктивтіліктер кедергілерін азайтады. Сыйымдылықтарда кернеудің төмендеуі артады, индуктивтілікте төмендейді, шығыс кернеу азаяды.

Жолақты сүзгілер

Қоршау сүзгілері кесінді жиіліктері арасында барынша бәсеңдеуге ие. Барлық контурлары жиілікке резонанс бапталған:

ω

= √ ω

𝐶𝑃1 ω

𝐶𝑃2

(2 . 7)

Қоршау сүзгілерінің жиілік сипаттамаларының графигі 2.23- суретте көрсетілген. Нақты Т-тәріздес қоршау сүзгісінің схемасы 2.24-суретте көрсетілген. Кезекті қосылған контурларда кернеудің төмендеуі үлкен, ал параллельді қосылғандарда кернеудің төмендеуі кіші,  яғни төмен жиілік ауданында тербеліс тежеледі.

RC-сүзгілер үздіксіз және импульсты сигналды техникаларда пайдаланылады. RC-сүзгілер төмен жиілікпен жұмыс істейтін құрылғыларда пайдаланылады. Жоғары жиілікті сүзгілер айнымалы жіне дифференцияланатын тізбектер ретінде қолданылады. Сүзгінің амплитудалық-жиілік сипаттамасының күрт түсіп кетуіне қол жеткізу үшін сүзгілер кезегімен тізбекке жалғанады, байланыс контурлары пайдаланылады, олардың саны әдетте беске дейін болады.

2.9 .

Жолақты сүзгі жиіліктің белгілі бір жолағын өткізуге, мысалы радиостанциямен берілетін жиілік жолағын белгілеуге арналған. Егер сүзгі сипаттамасы жеткілікті деңгейде тар жолақты болмаса, онда сүзгі жолағына түсетін көрші радиостанцияны да тыңдауға болады. Белсенді жолақты сүзгі схемасы 2.25-суретте берілген. Тікбұрышты импульс көзінің келесі параметрлерін енгіземіз: VZERO=0, VONE=5, P1=0.1U, P2=0.11U, Р3=0.5и Р4=0.5Ш, P5=1U.

Қорек көздері операциялық күшейткіштермен коннектор көмегімен байланысқан. Коннектор Component ^ Analog Prіmіtіves ^ Connectors ^ Tіe командасымен қойылады. ОК-да сәйкес нүктелердің атауы Т жабдығы көмегімен жазылады. Жиілік сипаттамасын талдау үшін Analysіs ^ AC командасын таңдау керек және 2.11-кестеде көрсетілген параметрлерді баптау керек.

Temperature

Maxіmum Change

Noіse Іnput

Noіse Output

f

f

f

Зерттеу нәтижесінде үш өткізу жолағын: біреуі кең беріліс коэффициенті аз және екі түрлі жиіліктегі екі тар жолақты аламыз.

Чебышев сүзгісі сүзгі көмегімен АЖС талап етілген сипаттамасын қамтамасыз етуді біршама реттеу керек болғанда, оның ішінде бәсеңдету жолағында жиілікті жақсылап бісеңдету керек болғанда пайдаланылады.

Сүзгінің Mіcro-Cap программасындағы схемасы 2.26-суретте берілген. Элементтер библиотекасынан шу (noіse) көзін енгізу: Analog Prіmіtіves ^ Functіon Sources ^ NFV. Value мәнінде 0.1*(RND-0.5) енгізіңіз. Тікбұрышты импульс көздерінің келесі параметрлерін енгіземіз: VZERO=0, VONE=1, P1=0.1M, P2=0.11M, Р3=5E-3, Р4=6E-3, P5=1E-2. ОК моделі — LM709.

Жиілік сипаттамасы 2.28-суретте берілген. Бірінші график жиіліктің децебельді өсуімен сигналдың өшуін көрсетеді, ал екінші графикте жиіліктің артуымен фазаның өзгеруі көрсетілген.

Tіme Range

Maxіmum Tіme Step

Temperature

Frequency Range

Temperature

Maxіmum Change

Noіse Іnput

Noіse Output

f

db(v(Out))

25,-75,20

f

ph(v(Out))

0,-200,40

Тарау

3-тарау. Логикалық функциялардың аппаратты іске асырылуы 4-тарау. Құрылғы жұмыстарының физикалық негіздері

5-тарау. Цифрлық құрылғылар

6-тарау. Жартылай өткізгішті сақтау құрылғылары

ЛОГИКАЛЫҚ ФУНКЦИЯЛАРДЫҢ АППАРАТТЫ ІСКЕ АСЫРЫЛУЫ

3.1.

Цифрлық электронды схемаларды талдау және синтездеу  үшін логика алгебрасының математикалық аппараты немее бульдік алгебра кеңінен қолданылады. Логика алгебрасының функциясы тек екі мүмкін мәнді: 0 немесе 1 мәнін қабылдайды. Логика алгебрасының функциясын шынайылық кестесі деп аталатын кесте түрінде беру ыңғайлы. Кіріс А және В айнымалылары кезіндегі кез келген функцияның

к логикалық айнымалылық мәндерінің жиынтығы мен әр жиынтыққа сәйкес келетін функция мәндерін қамтиды. Цифрлық құрылғыларды құру үшін келесі функционалдық толық жүйелер қолданылады: ЖӘНЕ – НЕМЕСЕ – ЕМЕС, ЖӘНЕ

Ең төменгі базисты таңдау нақты цифрлық құрылғы құрылатын логикалық элементтің стандарт жиынтығын таңдаумен байланысты. Негізгі логикалық операцияларды: терістеу (ЕМЕС), қосу (НЕМЕСЕ), көбейту (ЖӘНЕ) қарастырамыз.

ЕМЕС  (терістеу)  операциясы  сәйкес  айнымалының  үстінен «—» символымен белгіленеді, логикалық қосу (дизъюнкция, НЕМЕСЕ операциясы) «+» символымен белгіленеді, логикалық көбейту (конъюнкция, ЖӘНЕ операциясы) «•» символымен белгіленеді. Логикалық мәндердің эквиваленттілігін  белгілеу үшін «=» теңдік белгісін пайдаланыңыз. 3.2, 3.3-кестелерде А, В айнымалылары үшін терістеу, қосу, көбейту логикалық операцияларының кестелік бейнесі берілген.

Инверсия операциясының кестелік бейнесі (3.2-кестесін қараңыз). Дизъюнкция және конъюнкция операцияларының кестелік бейнесі (3.3-кестені қараңыз). Қарастырылған логикалық операциялар үшін негізгілері 3.4- кестеде берілген аксиомалар (тепе-теңдіктер) мен заңдылықтар ақиқат. Тепе-теңдіктер мен заңдылықтардың алгебралық мәндері жұппен берілгенін ескеру керек (3.4-кестені қараңыз). Егер аксиомада «1» ді «0» ге ауыстырса, ал НЕМЕСЕ операциясын ЖӘНЕ-ге ауыстырса, онда жұп болатын аксиоманы аламыз. Кері алмастыру да осылай ақиқат болады.

3 . 2 - к е с т е

3 . 3 - к е с т е

Аксиомалар (тепе-теңдік)

(3.1)

(3.1)

3.1)

3.4-кестенің соңы

(3.4)

(3.5)

Коммутативтілік заңы

(3.6)

(3.7)

Дистрибутивтілік заңы

(3.8)

Қосарлау заңы (де Морган теоремасы)

(3.9)

Жұтылу заңы

(3.11)

Аталған ұқсастықтар мен заңдарды пайдаланып, жаңа логикалық мәндер алуға болады, сондай-ақ басқа заңдардың негізінде қандай да бір заңның дұрыстығын дәлелдеуге болады. Мысалы, дистрибутивтілік (3.8) пен ұқсастықтың (3.4) екінші заңы көмегімен келесі қатынасты аламыз:

Дистрибутивтілік пен (3.8) ұқсастықтың (3.1), (3.3) бірінші заңын және ассоциативтілік заңын (3.7) пайдаланып, жұтылу заңының (3.10) дұрыстығына дәлел аламыз

А (А + B) = АА + AB = А + AB = А (1 + B) = А.

Осы ұқсастықтар мен заңдарды пайдалану логикалық функцияларды қысқартуға, яғни олар үшін барынша қарапайым формасы бар мәндерді табуға мүмкіндік береді. Ассоциативтілік заңын пайдаланып, көп айнымалының (k > 2) кез келген логикалық функциясын екі айнымалы функцияларының үйлесімі түрінде беруге болады. Екі айнымалының логикалық функцияларының толық жиыны

16 3 .5-кестеде берілген. Әр функция А, В екі айнымалымен мүмкін болар 16 логикалық операциялардың біреуін белгілейді және өзіндік атауы мен шартты белгісіне ие (3.5-кестені қараңыз).

Мысалы, НЕМЕСЕ операциясын орындау кезінде екі айнымалының теңсіздік сигналы іске қосылады: А

В кезінде F

= 1; А = В кезінде F

= 0. Теңмәнділік операциясын орындау кезінде айнымалылардың теңдігі сигналы іске қосылады: А = В кезінде F

В кезінде F

= 0. Барынша күрделі функциялар үшін: Тыйым, Импликация, Теңмәнділік, НЕМЕСЕ, Пирс дәне Шеффер функциясы үшін – олардың мәндерін қарапайым инверсия, дизъюнкция, конъюнкция операцияларының көмегімен береді.

3 . 5 - к е с т е

= 0

тұрақты 0

Конъюнкция

Тыйым

Ұқсастық

Тыйым

Ұқсастық

НЕМЕСЕ (теңсіз мәнділік)

Дизъюнкция

g

Пирс бағыттауышы (НЕМЕСЕ - ЕМЕС)

Теңмәнділік (эквиваленттілік)

Инверсия

n

Импликация от

к

Инверсия

Импликация от

к

Шеффер штрихы (И — НЕ)

= 1

Тұрақтылық 1

Қайта түрленген логикалық мәндерді пайдаланып, екі айнымалы функцияларының арасындағы кейбір қатынастарды көрсетеміз:

(3.13)

(3.14)

(3.15) Бұл қатынастардың дәлдігі 3.4-кестеден көрінеді, сондай-ақ дуаль заңдарының көмегімен дәлелденеді. Цифрлық құрылғы ең аз элементтер жиыны кезінде өзінің функционалдық мақсатын орындауы керек, ол үшін жетілдірілген дизъюнктивті қалыпты форма (ЖДҚФ) мен жетілдірілген конъюнктивті қалыпты форманы (ЖКҚФ) тауып, оларды барынша азайту керек.

3.2.

Логикалық функцияларды барынша азайту барлық мүмкін айнымалылар үйлесімін графикалық шаршы (торкөз) түрінде бейнелейтін К а р н о к а р т а л а р ы көмегімен іске асырылады. Бұл кезде карта торкөздерінің координаттарымен анықталатын айнымалыларды көлденең де тігінен де бір торкөзден екіншісіне өткен кезде тек бір айнымалы ғана өзгеретіндей етіп орналастырады . Егер қандай да бір функция үшін Карно картасын алу талап етілсе, алдымен бұл функцияны жетілдірілген дизъюнктивті қалыпты формада немее шынайылық кестесі түрінде жазып алу керек.

Мысал ретінде 3.6-кестеде көрсетілген шынайылық кестесі бар

функциясын аламыз. A,

айнымалылары құрылғы кісірінде бәсеңдетілетін импульстардың кезектілігі болып табылады. Сандық құрылғы шығысында Ғ функциясына сай келетін импульстар кезектілігін аламыз.

Берілген

(ЖДҚФ) финукциясына арналған Карно картасы 3.7-кестеде берілген. ЖДҚФ және ЖКҚФ барынша азайтылатын функциялардың орамын қалыптастыру белгілі бір ережелерге сай орындалады:

К е с т е        3. 6

(қорытынды функция)

К е с т е        3 . 7

Орамның әртүрлі нұсқасына арналған біріктірудің біреше нұсқасынан тұйықталған формалар алынып тасталады да, ең азы таңдалады. Бұл МДҚФ немесе МКҚФ болады. Ережелерді пайдаланып, орам теңдеуін құрамыз, алдында қарастырылған заңдарды (жұтылу заңы, желімдеу заңы, ЖДҚФ мен ЖКҚФ функциялары үшін де Морган теоремасы) пайдаланып, ізделген МДҚФ мен МКҚФ табамыз. ЖДҚФ үшін карта бейнелейміз, берілген Ғ функциясына сай Карно карталары торкөзіне бірліктерді жазамыз. Ғ функциясының бірінші мәні 1,

мәндері — нөлдер (3.6-кестені қараңыз), торкөзді табамыз да бірліктерді жазамыз, карта торкөздеріне бірліктерді жазамыз, мұнда функция 1 мәнін қабылдайды (3.8- кесте).

К е с т е  3 . 8

Екінші орам:

Үшінші орам

F = BD + AD + ABCD + ABC + ABCB + ABC + ABCD + ABC + ABD =

= BD (1 + AC) + AD (1 + BC) + ABC + ABC + ABD =

МДҚФ функциясын аламыз: