Соңы

«Радиоэлектрондық аппаратура мен құрылғылар монтаждаушысы» мамандығы бойынша орта кәсіби білім беру бағдарламаларын жүзеге асыратын білім беру мекемелерінің оқу үрдісінде оқу құралы ретінде пайдалануға ҰСЫНЫЛҒАН

ББК 32я722

П і к і рб е р у ш і :

В. Г. Шварцберг - № 39 кәсіби колледжінің оқытушысы, техника ғылымдарының кандидаты, аға ғылыми қызметкер

Ж911Радиоэлектроника негіздері: орта кәсіби білім беру мекемелері студ. арн. оқулық/ Л.В.Журавлева. — 5-ші бас., қайта өңд. және толықт. — М.: «Академия» баспа оталығы, 2015. — 240 б.

Оқулық «Радиоэлектрондық аппаратура мен құрылғылар монтаждаушысы», «Радиоэлектроника негізері» КБ.04 мамандығы бойынша орта кәсіби білім беру Федералдық мемлекеттік білім беру стандартына сәйкес құрастырылған. Радиобайланыстың жалпы схемасы берілген. Радиоэлектроникада ақпаратты тарату, қабылдау және өңдеу үшін қолданылатын құрылғылар мен электр радиоэлементтер қарастырылған. Электр қайталама қуат көзі, электрвакуум, оптикалық және жартылай өткізгіш құралдар туралы мәліметтер берілген. Радиоэлектронды құрылғыларды қолдану салалары сипатталған.

Орта кәсіби білім беру мекемелері студенттеріне арналған.

ББК 32я722 Аталған басылымның түнұсқасы «Академия» баспа орталығының жеке меншігі болып табылады және оны құқық иесінің келісімінсіз кез келген әдіспен шығаруға тыйым салынады

Аталған оқулық «Радиоэлектрондық аппаратура және құралдар монтаждаушысы» мамандығы бойынша дайындалған оқу-әдістемелік кешеннің бөлігі болып табылады. Оқулық «Радиоэлектроника негіздері» ЖБ.04 жалпы кәсіби пәнін оқуға арналған. Жаңа заманның оқу-әдістемелік кешендері жалпы білім мен жалпы кәсіби пәндер, кәсіби модульдерді оқып-үйренуді қамтамасыз етуге жағдай жасайтын дәстүрлі және инновациялық оқу материалдарынан тұрады. Әр жиынытық жалпы және кәсіби құзыреттілікті меңгеруге қажет, соның ішінде жұмыс берушінің талаптары ескерілген оқулық және оқу құралдары, оқыту және бақылау құралдарынан тұрады. Оқу басылымдары электронды білім ресурстарымен толықтырылады. Электронды ресурстар интерактивті жаттығулары бар теориялық және практикалық модульдерден, мультимедиялы обьектілерден, қосымша материалға берілген сілтемеден және ғаламтордағы ресурстардан тұрады. Олардың құрамына оқу үрдісінің негізгі параметрлері, яғни жұмыс уақыты, бақылау және практикалық тапсырмаларды орындау нәтижелері белгіленген терминологиялық сөздік және электронды журнал кіреді. Электрондық ресурстар оқу үрдісіне жеңіл кірістіріледі және түрлі оқу бағдарламаларына бейімделе алады.

Заманауи радиоэлектрондық құрылғылар, жеткізім, өңдеу және сақтау құралдары белгі беру мен ақпарат алмасу (сәулелену, күшейту, тудыру, модуляция, қабылдау, детектрлеу) үрдісінде түрлі қызметтер атқаратын жеке блоктар мен модульдерден тұратын күрделі жүйені құрайды. Радиоэлектрондық құрылғы жұмысының тиімділігі, параметрлері мен сапасы көп жағдайда элемент базасы сапасымен (пассивті радиоэлементтер, жартылай өткізгішті аспаптар, интеграл схема,) дайындау технологиясы және радиоэлектрондық құралдарды пайдалану шарттарымен анықталады. Ол өз кезегінде радиоинженердің- радиоэлектрондық аппаратура жасаушысының құзыретіне ғана байланысты болмайды, сонымен қатар радиоэлектрондық аппаратура жинаушысының, монтаждаушы мен сынаушысының біліктілігіне байланысты болады. Бұл оқулық бірінші кезекте радиоэлектрондық аппаратураның, желілік байланыс аппаратурасының түйіндері, блоктары, аспаптарын, импульсты және есептеу техникасы түйіндері элементтерін орташа күрделі және күрделі жинауы мен монтаждауын орындау бойынша, жинастырылған құрылғылардың жұмыс қабілеттіліктерін реттеу, диагностикалау және бақылау бойынша білім, білік пен дағды алушы студенттерге арналған. Оқулық дереккөзден тұтынушыға белгі беру қағидасы бойынша құрылымдалған. 1-11 тарауларда белгі беру үрдісінде қолданылатын элемент базасы мен құрылғыларына сипаттама берілген. 12 тарауда радиоэлектрондық құрылғының қолдану аумағы бойынша ақпарат берілген.

Ақпаратты беру электрлік желі немесе сымсыз, яғни электрмагниттік сәулелену көмегі арқылы жүзеге асуы мүмкін. Ақпаратты сымдар арқылы беру үшін 1832 жылы орыс ғалымы ойлап тапқан телеграф аппаратын пайдалануға болады. 1837 жылы американдық өнертапқыш С.Ф.Морзенің жасап шығарған электрмеханикалық телеграф1 аппараты кең қолданысқа ие болды. 1876 жылы А.Г.Беллдің телефон аппаратын ойлап табуы телефонды2 пайдаланумен байланысты болды. Ақпаратты беру, қабылдау және түрлендіруге арналған электрмагнитті құбылыстарды пайдалану мәселелерімен айналысатын ғылым саласы радиоэлектроника3 деп аталады. «Радиоэлектроника» термині ғылым мен техника салаларының ауқымды кешенін біріктіреді. Радиоэлектрониканың негізгі салалары радиотехника мен электроника. Радиотехника — бұл электрмагнитті тербеліс (3 Гц-дан 6000 ГГц-ға дейінгі жиіліктермен) пен толқындар (тараған кезде вакуумдағы толқын ұзындығы 100 мың км-дан 0,05 мм-ге дейін), оларды өндіру, күшейту, сәулелендіру және қабылдау әдістері туралы ғылым. Одан басқа, бұл радиобайланыста, теледидарда, радиолокацияда, радионавигацияда және т.б. ақпаратты беруде тербелістер мен толқындарды қолданатын техника саласы. Жұмыс істеу негізіне радиотехника қағидалары енген электронды құралдар радиоэлектрондық құралдар деп аталады.

___________________ 1 Телеграф (грек т. tele — «алыс», «алыс қашықтыққа әрекет етеін немесе қашықтықта жүзеге асатын» + грек т. grapho — «жазамын») — сымды байланыс жолы бойынша берілетін электр импульсі көмегімен алыс қашықтыққа хабарламаны жылдам беруді және қабылдауды қамтамасыз ететін байланыс жүйесі. 2 Телефон (теле (телеграфты қараңыз) + phone — «дыбыс») — электр тербелісін дыбыстыққа айналдыратын құрал

3 Радиоэлектроника (латын т. radіo — «сәуле таратымын»).

Электроника — бұл электрондардың электрмагнит өрісімен әрекеттесуі және вакуумды, газразрядты және жартылай өткізгіш құралдар мен құрылғыларды жасау әдісі туралы ғылым. Баспа монтажы және дайындаудың топтық әдістерімен алынған электррадиоэлементтерді пайдалану арқылы шағын орындаудағы электронды түйіндер, блоктар мен жекелей құрылғыларды жасаумен байланысты электроника бөлімі микроэлектроника деп аталады. Ақпаратты беру үшін электрмагнитті тербелістің екі негізгі диапазонын: радиодиапазон және оптикалық диапазонды бөліп көрсетеді.

Ағылшын физигі Джеймс Максвелл электрмагнитті өріс теориясын құрды, оған сәйкес радиотолқындар және жарық толқындарының табиғаты бір — бұл электрмагнитті толқындар. Радиотолқындар өте үлкен қашықтыққа тарай алатын көзге көрінбейтінэлектрмагниттітолқындардантұрады. Радиотолқындардың (көрінбейтін) және жарық (көрінетін) толқындарының физикалық көрініс табуының ерекшелігі толқындардың ұзындығының айырмашылығымен анықталады. Максвелл айнымалы электр тоғы өтетін кез келген өткізгіштің кеңістікке электрмагнитті толқындар тарататынын дәлелдеген. Электрмагнитті толқындар бірыңғай электрмагнитті толқындарда өзара байланысқан, өзара шарттасқан және ажырамайтын электр және магнит өрістерінің қосындысы болып табылады. Максвелл өз қорытындыларын электр және магнит өрістерінің барлық сан алуандылығын сипаттайтын бірнеше теңеу түрінде тұжырымдаған. Максвеллдің электрмагнит өрісі теориясы құрылмай тұрып көп жылдар бұрын, яғни 1832 жылы осыған ұқсас тұжырымды Майкл Фарадей жасаған болатын, бірақ олар тек 1938 жылы ғана жарыққа шықты. Максвелл қаза тапқаннан кейін 12 жыл өткен соң, 1887 жылы неміс физигі Генрих Герц электрмагнитті толқындарды эксперимент түрінде алды және қабылдады.

___________________ 1 Джеймс Максвелл 1831 жылы 13 маусымда Англияда, Эдинбург қ. дүниеге келген. 14 жасында ол тұңғыш ғылыми жұмысын жазған. Небәрі 48 жыл ғана өмір сүрген ол динамика, астрофизика, түрлі түсті көру мәселесі, газдардың кинетикалық теориясы, термодинамика және т.б. бойынша бірінші санатты жұмыстар орындаған. 2 Фарадей (1791 — 1867) — ағылшын физигі, электрмагниттік индукция құбылысын ашқан, электролиз заңын анықтаған; Халықаралық бірліктер жүйесінде электр сыйымдылығының бірлігі оның есімімен аталған. Содан бер бірнеше жыл өтеді, сөйтіп 1895 жылдың 7 мамырында Ресейде Орыс физика-химия қоғамының отырысында А.С.Попов әлемде тұңғыш рет таратқыш ретінде Герц дірілдеткіші пайдаланылған қабылдағыштың жұмысын көрсетті. Кеңістікке электрмагнит толқындарын тарататын Герц дірілдеткіші бір бірінен 0,5 мм алшақтықтағы екі металл шардан тұраған. 1897 ж. наурызында А.С.Попов тарихта алғаш рет 250 м қашықтыққа сымсыз хабар тарату мен дабыл қабылдауды жүзеге асырды. Электрмагнитті толқындарды тарату жылдамдығы шексіз емес және таралатын ортаға байланысты болады. Ол ара-қатынасымен анықталады.

мұндағы с – вакуумдағы жарықтың таралу жылдамдығы; ε – диэлектрлік өтімділік; μ – ортаның магнитті өтімділігі (ауа үшін электрмагнитті толқындардың таралу жылдамдығы вакуумдағы жарық жылдамдығына жақын және 300 000 км/с құрайды). Радиотолқындар ашылғанға және зерттелгенге дейін үлкен қашықтыққа адамдардың тілдесуін жеткізу мүмкіндігі болған жоқ. Әрине, дыбыс жиілігінің тербелісі салыстырмалы түрде төмен жиілікте болады (16... 20-дан 18000...20000Гц –қа дейін) және шалғайлыққа байланысты тез өшіп қалатын болды. Одан басқа, антенна кеңістікке өз өлшемімен ғана сәйкес келетін толқындарды таратады. Бұл дыбыстық жиіліктің электрмагнитті толқындарын тарату үшін ұзындығы бірнеше километр болатын антенна орнату керек дегенді білдіреді, ол ақылға сыймайды. Сондықтан дыбыстық жиіліктегі электрмагнитті тербелістерді беру мен қабылдау үшін радиобайланыс сызығын пайдаланады, оның құрылымдық сыбанұсқасы 1.1 суретінде берілген. Адамдар тілдесуін беру үшін дыбыстық жиіліктегі тербелісті ең алдымен электр тоғы тербелісіне айналдырады. Ол микрофонда жүреді. Микрофонға түскен дыбыстық жиіліктің тербелісі оның мембранасына әсер етеді және оның тербелуін мәжбүрлейді. Мембрананың тербелісі мембрананың артында орналасқан көмір ұнтағынына беріледі. Нәтижесінде ұнтақ тығыздығы өзгереді, ол өз кезегінде микрофон тізбегіндегі тоқтың өзгеруін шақырады. Микрофонда пайда болған электр тербелістері күшейеді және модуляторға беріледі. Сондай-ақ модуляторға жоғары жиілік генераторының өндіріп шығаратын жоғары жиіліктегі тербелістерін де береді. Электронды құралдардағы құрылғыларды білдіретін модуляторда дыбыстық жиіліктің беретін дабылына сәйкес жоғары жиілікті тербелістердің амплитудалық, жиілік немесе фазалық модуляциясы жүзеге асады (4.1 тараушасын қараңыз).

2 А.С.Попов 1859 жылы Оралда Турьинск мыс кеніші (қазір Краснотурьинск қаласы) ауылында дін қызметшісінің отбасында дүниеген келген. 1877 жылы ол Петербург университетінің физика-математика бөліміне оқуға түседі.

Осылайша, таратқыш антеннасына кеңістікте электрмагнитті толқын түрінде таралатын модуляцияланған тербелістер келеді. Бұл радиотолқындар қабылдағыш құралдар антенналары көмегімен қабылданады және күшейеді. Бірақ қабылдағышпен қабылданған модуляцияланған жоғары жиілікті дабыл күшейе түссе де адам құлағы оны қабылдамайды. Сондықтан әрі қарай жоғары жиілікті модуляцияланған тербелістер дыбыстық жиілік дабылына айналады. Алдын ала күшейтілгеннен кейін микрофон мембранасын тербелткендегідей, дәл сондай дыбыс алынады. Осылайша радиохабар үрдісі аяқталады. Радиохабарлық бағдарламаларды беру үшін жиілігі бірнеше жүз килогерцтен ондаған мегагерцке дейінгі толқындар пайдаланылады, ол мың метрден бірнеше метрге дейінгі толқын ұзындығымен сәйкес келеді. Ақпаратты беру үшін электромагнитты толқындар пайдаланатын бір тектес жұмыс істейтін мыңдаған байланыс жүйесін пайдалану радиожүйелердің эфирде бір-біріне кедергі келтіруіне әкеп соғады. Сондықтан әр радиожүйеге қатаң түрде нақты жиілік жолағын бөліп береді. Халықаралық келісім бойынша әр радиотаратқыш 9 кГц жиілігі жолағын (қысқа толқындарды қоспағанда) алуы керек. Бұл екі радиоқабылдағыштың бір-біріне кедергі келтірмеуі үшін екі 9 кГц жиілігі аралығындағы айырмашылықты алуға мүмкіндік береді. Радиотолқын диапозондарының халықаралық классификациясі, оларға сәйкес келетін радиожиілік диапазондары және оларды қолданудағы тән аймақ 1.1 кестесінде берілген

Айнымалы электр өрісі айнымалы магнитті өрісті, ал айнымалы магнитті өріс – айнымалы электр өрісін құрайды; бұл жағдайда электр өрісінің бағыты магнит өрісінің бағытына әрқашан перпендикуляр, ал электрмагнитті толқындардың магнитті және электр өрісінің қозғалыс бағыты оның таралу бағытына перпендикуляр болады (1.2. сурет). Электрмагнитті толқындар энергия тасымалдайды. Күннің бетінен тасымалданатын сәуле энергиясы есебінен Жер бетінде өмір бар. Бұл энергия күн көзінің қуаты мен оған дейінгі аралыққа байланысты болады. Электрмагнитті толқындар тасымалдайтын энергия ағыны күн көзінен ара- қашықтық квадратына кері пропорционалды. Сондықтан алыс жұлдыздардың жарығын Күн жарқырап тұрғанда көру мүмкін емсе. Жұлдық жарығы бетерін ақпаратты навигаторлар, ғалымдар пайдаланады. Жарықты сигналдарды (жарық диапазонындағы электрмагнитті толқындар) тарату атмосфералық жағдайларға байланысты: бұлтты, жаңбырлы және тұманды ауа-райында жарық диапазонды электрмагнитті толқындар күшті жұтылады. Бұл кемшілік ұзынырақ толқындар – радиотолқындарда болмайды. Бірақ радиотолұындарды тарату жағдайы олардың ұзындықтарына байланысты ажыратылады. Бұл жер бетіне антеннаның тарататын толқындарының (жер сәулесі) және қабатқа кей бұрышпен сәулеленетін толқындардың (кеңістіктік сәуле) өту ерекшелігімен байланысты (1.3 сурет).

Беттік (жер шарының) толқындары деп Жер бетінде таралатын және оның дөңестігін орай жанаушы толқындарды атаймыз. Жердің бетін жолай өтетін жер сәулесі жұтылады. Бұл жағдайда жер сәулесінің энергиясының жұтылуы жиіліктің өсуімен ұлғаяды. Жер шамамен 6 400 км радиустағы шар тәріздес дене болып табылады. Жер бетін бір бірінен бірнеше ондаған километр ара- қашықтықта болатын екі нүкте үшін де жазық деп есептеуге болмайды. Жер бетінің дөңестігі салыстырмалы түрде алыстағы жер үсті радиожелілері үшін бөгет болып қалады. Одан басқа, жер толқындары үстіне таралатын Жер беті тегіс еместігімен сипатталады. Жер дөңестігімен (сол сияқты тау, төбе және т.б. түріндегі жер бөгеттері) бір-бірінен жабық орындар арасындағы байланыс толқындар қисықсызықты тараған жағдайда ғана немесе таратушы және қабылдаушы антенналар өте жоғары көтерілсе немесе радиобайланыстарды қабылдауға және ретрансляцияға қабілетті аралық станцияларды орнатса мүмкін болады. Толқындардың өз жолдарында кездестіретін кедір-бұдырдың әсері туралы толқын ұзындығын бөгет биіктігімен салыстыра отырып талдауға болады. Мысалы, толқындардың дециметрлік немесе сантиметрлік диапазондарында жердегі ең кіші деген өсімдік немесе су теңіз бетіндегі кішігірім толқындар радиотолқындардың таралуына кедергі келтірулері мүмкін. Әсіресе ғимараттар бірнеше есе бейне беретін қалалы жерлерде беттік толқынның таралу жағдайы қиын. Жер толқындары тарайтын Жер үсті де жергілікті тегіс еместікпен сипатталады. Бұндай тегіс еместіктен толқындардың айналық шағылуы болады. Кішірек тегіс еместіктер, бірақ толқын ұзындығымен шамаластары («бұдыр бет») шашыраңқы шағылысуды тудырады (1.4 сурет).

_______________________ 1 Ретрансляция (ре — «жаңару», немесе «іс-әрекетің қайталануы», + трансляция — «хабар») — байланыс желісі аралық пунктінде күшейту және оларды кейін бұрмаламай берумен белгі қабылдау

Электрмагнитті толқындардың бөгеттерді айналып өту қабілеті болады. Бұл қасиетті дифракция деп атайды. Ауыспалы электрмагнитті өріс адамдар қоршаған орта туралы барлық ақпаратты ала алатын (99%- дан аса) электрмагнитті толқындарды тудыра отырып, пайда болу көзінен қоршаған кеңістікте барлық бағыттарға тарау қабілетіне ие. Радиотолқындарды таратуда алғашқы толқын көзімен таралатын толқын бағытының әрбір нүктесі жаңа (екінші) сфералық толқын көзі болып табылады. Толқын ұзынырақ болса, ірі бөгеттерді айналып өтуге қабілетті болады. Радиотолқындар жарық толқындарынан ұзынырақ, сондықтан олардың дифракциясы күштірек көрінеді. Радиотолқындардың таралу үрдісіне, әсіресе қондырғыны беру және қабылдаудың орналасқан пункттерінің айналасындағы топырақтың электрлік қасиеті әсер етеді. Ионосферада сынған кейін Жерге оралатын толқындар кеңістіктік (ионосфералық) деп аталады. Иондалған күйде болатын кеңістіктік сәуле атмосфераның жоғары қабаттарына түседі. Атмосфера шамамен 20000 км-ге жуық биіктікке дейін жайылады. Бірақ түсетін толқын энергияларының бір бөлігі ғана шағылған толқынға өтеді, қалған бөлігі жылуға айналады.

Жердің айналу қозғалысына қатысатын жердің газ қабығы жер атмосферасы болп табылады. Жердің тікелей бетінде орналасқан атмосфераның төменгі бөлігі тропосфера деп аталады. Топосфераның жоғары шегі 11 км биіктікте орнласқан. Тропосфера құрамында 78 % азота пен 21 % оттегіден (көлемі бойынша) тұратын ауа болып табылады. Тропосфераның азоты мен оттегі кәдімгі екіатомды молекуладан (N2и O2) тұрады. Ауаның ең төменгі қабаттарында су буы болады. Тропосфера ауаның тығыздығымен, температурасымен және ылғалдылығымен сипатталады. Бұл параметрлер биіктікті көбейткенде азаяды. Жер бетінен 60 км және одан да жоғары биіктіктен бастап газдар Күннің ультракүлгін және рентген сәулелерінің әсерінен ионосфераны құра отырып, иондалуға (бейтарап молекулалар мен оттегі немесе азот атомы оң зарядталған иондар мен еркін электрондарға ыдырайды) түседі. Ионосфераның беті біркелкі емес, оның биіктігі күн сәулелерінің бағытына байланысты өзгереді. Бұл радиотолқындардың тарауы үшін айтарлықтай, себебі радиотолқындардың ауыспалы электрмагнитті өрісі электрондар өрісімен әрекеттеседі. Тропосферадан жоғары тұратын ауа (шамамен 90 км-ға дейін) газдардың көлденең және тік қозғалыстарымен араласып кететін азот (N2) және оттегі (O2) молекулаларынан тұрады. 90 км –ден жоғары биіктіктерде азот және оттегі молекулаларының атомдарға ыдырауы және бұл газдардың қабаттасуы жүреді. 300 км биіктікте жеңілірек біратомды азот (N) негізгі газ болып табылады. Бұндай биіктіктердегі атмосфераның тығыздығы тропосфераға қарағанда миллиард рет аз болады. Иондалу тығыздығы, яғни көлем бірлігіндегі (1 см3 де) еркін электрондар саны түрлі биіктікте әртүрлі. Иондалудың бірнеше деңгейі байқалады (1.5 сур.). Д аймағы күннің иондаушы сәулесінің күшеюі жоғары болатын тек күндіз ғана болады, және түнде жоғалады. Е аумағындағы иондалу өз кезегінде әлсірейді. Тәулік пен жыл мезгіліне байланысты бұл қабаттағы еркін электрондардың топтасуы ғана өзгереді. Түнде қабат жоғарырақ, күндіз - төмен орналасады, бұл сондай-ақ иондалған сәулелену ағынының өзгеруімен байланысты. D және Е аймақтарына олардағы электрондардың біркелкі емес топтасуы тән. Ең жоғары F қабаты атмосфера мүлдем жоқ жоғарыда орналасқан.

Аймақтарға олардағы электрондардың біркелкі емес топтасуы тән. Ең жоғарғы қабат атмосфера мүлдем жоқ ең биікте орналасады, бұл биіктіктерде ауа соншалықты ыдырап кеткен. Атмосфераны құрайтын газ молекулалары иондалған сәулелену әсерінен тез арада сыртқы электрон ядросынан алыстағы сыртқы электрондарды тез жоғалтып алатын жеке атомдарға ыдырап кетеді және оң зарядты иондарға айналады. Ал олардың жоғалтқан электрондары еркін болады да, атмосфераның жоғары қабаттарында қандай да бір оң ионмен кездескенге дейін жоғары жылдамдықпен ұшып жүреді. Күндіз F қабаты екіге ыдырайды: F1 және F2. F1 қабаты молекулярлы азоттың иондалуына; ал F2— атомарлық оттегінің иондалуына себепші болған. F1 аймағында күндізгі сағаттарда иондалудың ұлғаюы, ал түнде оның толық жоғалуы байқалады. F2 аймағы түнде де сақталады, алайда ондағы электрондардың топтасуы көп мөлшерде төмендейді. Нақ осы аймақтың Жердің үстіне қысқа радиотолқындарды таратуда үлкен практикалық мәні бар.

Радиотолқындарды таратудың айрықша жағдайлары 1.6. суретте көрсетілген. Ионосфераның радиотолқындарды тойтаруы, нақтырақ айтсақ, сындыруы иондалған қабатқа толқынның түсу бұрышымен байланысты болады. Түсу бұрышы толқын сәулелері мен Жер үстіне жақын сәулелену пунктінде пайда болады. Егер радиосәулені жоғарыға тік жіберсе, ол қайта айналып келуі мүмкін, немесе ионосфераны тесіп өтіп, ғарыш кеңістігінде жоғалып кетуі мүмкін. Барлығы электрмагнит тербелісінің жиілігіне байланысты: егер кей шектік жиіліктен төмен болса, онда ол кейін қайтуы мүмкін, егер жоғары болса – онде жоқ.

Көлбеу жіберілген радиосәулені ионосфера жақсы сәулелендіреді. Ионосферадан сәулеленген толқындарды таратудың ең қарапайым жолы – бірсекірмелі. Таратудың ең кұрделі жолы – көпсекірмелі, яғни толқынды ионосфера бірнеше рет қайта сәулелендіреді, кейін Жер, одан кейін ионосфера және т.б. Бос жерде (ашық ғарышта) электрмагнитті толқын (радиотолқын) тура таратылады. Атмосфера болмаған жағдайда радиотолқындар кез келген нүктеден жоғарыға жанама бойынша таратылушы еді. Байланысты діңгектегі антенна аралығында көріну шегінде ғана жүзеге асыруға болар еді. Бұл аралықты

байланыстан анықтайды, яғни r— дереккөз бен қабылдағыш арасындағы аралық; Rз — Жер радиусы; h1и h2— діңгектегі аннтена биіктігі. Дәл осылай, жарық толқындары сияқты, ұзынырақ инфрақызыл толқындар да және одан да ұзын миллиметрлік және сантиметрлік толқындар да тарайды. Атмосфера белгілі ұзындықтағы кей толқындарды қатты жұтып қоюы мүмкін. Оттегі ұзындығы 0,5 см толқындарды, ал су буы – 1,34 см қарқынды жұтады. Қысқалау, субмиллиметрлік толқындарда атмосфералық газдардың көбінің жұту сызығы болады; бұл толқындарды тарату шарты тіпті қолайсыз. Сантиметрлік, дециметрлік және метрлік ұзынырақ толқындарда атмосфера ашық болады. Барлық диапазондарды тура сызықта таралатын ультрақысқа толқындарға жатқызады. Қатты жауған жаңбырдың өзі сантиметрлік қысқа толқындарды ғана жұтады, ал ультрақысқатолқынды диапазондағы ұзынырақ толқындар ауа-райының кез келген жағдайында тарала береді.

Аса ұзын (10-нан 100 км-ге дейін (30.3 кГц)) және ұзын толқындар өз жолында энергиясының көп бөлігін жоғалтса да, Жерді жақсы айналып шығады. Сондықтан үлкен ара-қашықтықтағы радиобайланыс үшін қуатты таратқыш (антеннадағы қуаты бірнеше жүздеген және мыңдаған киловатт) және жоғары қымбат тұратын антенналар қажет. Антеннаның өлшемі үлкен болған сайын оның байланыс таратуы да алыс болады. Ұзынтолқынды байланыстың маңызды кемшілігі атмосфералық электр разрядтарынан кедергі қабылдағыштарына күшті әсер етуі, себебі бұл рарядтар ең бастысы ұзынтолқынды тербеліс тудырады. Одан басқа, радиобайланыстың ұзынтолқынды сызықтарында өткізудің жіңішке жолағы болады. Бұл толқындарда кейбір обьектілермен байланысты қамтамасыз ететін, қабылдаушыдан кез-келген ара-қашықтықта (соның ішінде су астындағы сүңгуір қайықтармен де) орналасқан радиомен хабар беретін станциялар, ғаламдық радиобайланысқа арналған радиомен хабар беретін станциялар, нақты сағат қызметі, нақты уақыт белгісі мен метереологиялық мәлімет қызметі жұмыс істейді.

10 кГц жиілігі жолағын алған жағдайда ғана болатынын мәлім. Орта толқынды диапазонда бір мезгілде (жақын жиіліктегі станциялар бір бірінен 9 кГц сақтаған жағдайды есептегенде) 100-ден аса радиомен хабар беретін станциялар жұмыс істей алады. Орта толқындар ионосферада сәулеленгеннен кейін қайтып Жерге түседі. Күндізгі уақыта орта толқындардың энергиясымен ионосфера өте қатты жұтылып қояды (D аумағы), ал түнде D аймағы болмайды және онда толқындар жұтылмайды. Сондықтан күндіз орта толқындар жер бетінде ғана тарала алады, ал түнде ионосфералық орта толқындарды қабылдағыштан біршама қашықтықта қабылдауға болады (1.6. б суреті). Осыған байланысты орта толқында үш-төрт станция ғана, ал кешкі уақытта – бірнеше ондаған станциялар жұмыс істейді. Орта толқындардың диапазоны радиохабарды, радиотелеграфты және радиотелефонды байланысты, радионавигацияны пайдаланады, орта толқындарда көптеген елдердің сауда кемелері байланыстарын жүзеге асырады. Дәл осы диапазонда, халықаралық келісімге сәйкес ұзындығы шамамен 600 м болатын толқындарда апат дабылының (SOS) дыбысары беріледі.

Бірақ ХХ ғасырдың 20-сы жылдарының басында қысқа толқынды радиостанциялар көмегімен өте алыс қашықтықтағы корреспонденттермен байланыс орнатуға болатыны анықталды. Бұл жағдайда таратқыш кәдімгі электр шамының қуатындай ғана мөлшерде қуат жұмсайды. Қысқа радиотолқындар Жер атмосферасының иондалған қабатынан бірнеше рет сәулеленуге қабілетті. Бұл ретте аз қуатты таратқыштар көмегімен алыс байланыс орнатуға мүмкіндік бере отыра, сәулеленген радиотолқындар өз жолында энергияны мүлдем жоғалтпайды. Қысқа толқында ионосфералық сәулелермен радиохабар тарату алыс радиобайланыстың үнемді тәсілі.

__________________ 1 Қысқа толқындарды игеруде Нижегородтық радиозертхана өте маңызды рөл атқарды. 1923 жылы М.А.Бонч-Бруевич қысқа толқында таратқыш құрастырды, оның жұмысы жер шарының кез-келген жерінде естіліп жатты. Әрі қарай М.А.Бонч-Бруевичтің басшылығымен 20.50 м өте қысқа радиотолқындарды практикалық жақтан игеруге көшуге мүмкіндік беретін арнайы радиошамдар жасалды Қысқа толқындар (сур. 1.6, г) иондалудың жеткілікті тығыздығы кезінде Жерге қайтарылуы мүмкін. Екі серіріс жолымен қысқа толқынды байланыстың қашықтығын ұлғайту мүмкіндігі, яғни екі дүркін ионосферадан көрінісін көрсету (Жерден бір рет көрсету), ол 1.7 - суретте көрсетілген. Мұндай байланыс қашықтығы бұрышпен анықталады, онда толқындар ионосфера шекарасына түседі (одан шағылысады) (сур. 1.8). Тік түсу кезінде (θ ^ 90 °С) толқындар ионосфера арқылы ғарышқа өтеді. Кейбір сыни θкр бұрышында иондану қабатының осы дәрежесі үшін және радиотолқындардың осы жиілігі үшін сәуленің толық ішкі көрінісі жүреді және сәуле ионосферада жер бетіне қатар жүреді. Аз бұрыштарда (θ < θкр), сәуле Жерге қайтарылады және сәулелену пунктінен алыс болған сайын, бұрышы да аз θ. Қажетті байланыстың ұзақтығы бұрышпен θ анықталады, оның астында антенна максимум энергия таратуы тиіс. Күндіз алыс байланыстар үшін бұл диапазонның неғұрлым қысқа толқындарын қолданады (шамамен 10... 25 м). Түнде алыс байланыстар үшін қысқа толқынды диапазонның төменгі бөлігін пайдаланады (35... 100 м). Күндізгі және түнгі толқындар (шамамен 25.35 м) аралығындағы аумақты алып жатқан толқындар байланыс үшін Күннің батысы мен шығысында сәтті пайдаланылады. Қысқа толқынды диапазонда ең қауіпті бөгде таратқыштар мен радиоэходан кедергі болады.

Бұл үлкен диапазонды шартты түрде бірнеше ішкі диапазондарға бөледі. Толқынның қысқаруына байланысты радиотолқын қасиеттері жарық толқындарына бірте-бірте жақындайды. Ультрақысқа толқындар диапазонында кез келген жалпақтықтағы жиілік жолағын таңдауға болады және өз-ара кедергілердің болуына қауіптенбей-ақ хабарды жүргізуге болады. Қысқа, орта және ұзын толқындар диапазонын қоса алғандағы жұмыс жасайтын станциялардың соншасы ультрақысқа толқындардың бір метрлік аумағында ғана (10... 1 м) бір мезгілде жұмыс істей алады. Ультрақысқа толқындар (1.6, в суретті қараңыз) атмосфера арқылы ғарышқа өтеді, яғни сәуле кейде жылжып кетуі мүмкін, бірақ көп жағдайда ғарышта да түзулігін сақтайды. Толқын қысқа болған сайын, олар түзу болып таралады. Ультрақысқа толқындардың жер бетін орап өту қабілеті болмайды, сондықтан олардың көмегімен болатын байланыс көрінетін аймақ шеңберінде ғана жүзеге асады. Бұл олардың қолданылу мүмкіндігін төмендетеді, бірақ осыған байланысты бірнеше ондаған шақырымнан аса қашықтықта орналасқан радиостанциялар арасындағы кедергілер жойылады. Атмосфералық және өндірістік кедергілер бұл диапазонда толығымен болмайды. Бірақ ионосферада ультрақысқа толқындардың дұрыс сәулеленуі үшін жеткілікті иондалу дәрежесіне жету мүмкін емес, сондықтан олар жақын жердегі байланыстар үшін қолданылды. Өте алыс қашықтыққа ультрақысқа толқындар көмегімен ақпаратты беру үшін көршілес антенналар арасында тіке көрінімділік аралығында біратар аралық станцияларды орналастыру сипаты тән радиорелелік байланыс дайындалды. Радиорелелік желінің аралық станциясы бір бағыттан келген сигналды қабылдап, басқа толқындағы келесі бағытқа ретрансляция жасайды. Осылайша, сигнал тізбекпен соңғы станциядан екінші станцияға беріліп отырады. Бір мезгілде дәл сол желіде екінші соңғы станциядан біріншіге беріледі. Бұл ретте сол бір антенна құрылғысы бір бағытта тарату үшін де, қабылдау үшін де қызмет ете алады. Радиорелілік желі ондаған және мыңдаған каналдармен тығыздалады. УҚТ байланыстыратын радиостанциялар антенналары арасындағы тура тәуелділік талаптары антеннаның мүмкіндігінше жоғары қойылуын талап етеді.Тұрақты құрылыстарда УҚТ антенналарын жоғарылату үшін арнайы тіректер: мұнара, діңгектер пайдаланылады.

мұндағы r — тіке көрінімділіктің ең алыс қашықтығы; h1— бір антеннаның ұзындығы; h2— басқа антеннаның ұзындығы. Маңызды радиорелелік желі антенналарын 100 м-ге дейінгі биіктіктегі мұнараларда орналастырады. Қоршаған жергілікті жерді мүмкіндігінше қамту мңндеті алдында тұрған телевизиялық таратқыш антенналарын одан да жоғары көтереді. Ультрақысқа толқындарды қолданудың аясы өте кең: радиомен хабар тарату, теледидар, радиолокация, радиорелілік байланыс, ғарыштық байланыс және т.б. Одан басқа, бұл толқын диапазонында автомобиль, кеме, ұшақта орналастыруға болатын бағытталатын антеннаны қолдануға болады. Тек ультрақысқа толқындарда ғана радиожеліні өткізудің кең жолағы мен антенналардың жоғары бағытталуы арқасында радиолокациялық, телевизиялық станцияларды, телебасқару желілерін және басқа да арнайы құралдары құру мүмкін болады. Радиотехникада өз қасиеттері бойынша ажыратылатын (түрі, қарқыны, ұзақтығы және т.б.) сигналдар түрлерінің үлкен санымен жұмыс істеу керек болады. Эфир табиғи түрдегі басқа да тұрақты емес сигналдарға, яни шуылға, сатыр-сұтыр дыбысқа,тысырға толы. Жер бетінде уақыттың әрбір сәтінде 100...300 найзағай ойнайды. Бөгеттер пайдалы сигнал әкелетін ақпаратты бұрмалайды, алайда дәл сол кезде ол басқа ақпартты тасушы да болуы мүмкін.

Радиоэлектроникада электр сигналдары ақпарат берудің құралы болып табылады. Олар формасы, қарқыны, ұзақтығы, жиілігі және т.б. бойынша ажыратылады. Электр сигналдары1 2 уақыттан (1.9. сурет) кей электр шамасына (мысалы, U кернеуі немесе І тоғы) тәуелділікті көрсетеді.

2 Сигнал (лат.sіgnum — «белгі») — қандай да бір оқиға, обьектінің жағдайы мен оның жұмыс істеу тәртібі туралы хабардар ететін физикалық үрдіс немесе құбылыс. Бұл тәуелділікке t уақыттан басқа, сигнал параметрі деп аталатын шамалар да енеді.

Сигналдар сондай-ақ детерминделген (тұрақты) және кездейсоқ болып бөлінеді.

Кездейсоқ сигналдар мен шуылдар бір заңға бағынады, сондықтан олар ортақ атауға ие: кездейсоқ тербелістер немесе кездейсоқ үрдісте. Оларды оқып білу үшін математикалық ықтималдық теориясын пайдаланады. Радиоөлшемде көп қолданылатын сигналдарға үйлесімді тербеліс, импульстар, еркін мерзімдік тербелістер, шуылдар, түрлендірілген тербелістер (модулденген, детекторланған) жатады.

Үйлесімді (синусоидалды, монохроматикалы) тербелістер сөйлеуге, музыка және т.б. ұқсатуда үлгі ретінде пайдаланады. Графикалық үйлесімді тербелістерді синусоид түрінде бейнелейді (1.9, а сур. қара).

_______________ 1 Монохроматикалы (моно — «біреу» + хроматический — «боялған») — бір анықталған жиіліктегі электромагнитті сәулелену. Үйлесімді тербелісті А0 амплитудасымен, f0 жиілігімен және φ0 фазасымен сипаттайды. Осы параметрлер бойынша тәжірибеде жиі қолданылатын мерзімдік сигналдардың амплитудалық, жиілік және фазалық модуляцияларын жүзеге асырады. А0 амплитудасы кернеуді белгілейді және вольт (В) өлшемінде немесе тоқ және ампер (А) өлшемінде болады. Уйлесімді тербеліс үшін А0 амплитудалық мәні мен Аэф тиімді мәні

ара-қатысымен байланысты.

Тұрақты жиынтық түріндегі үдіксіз детерминделген сигналдар мен еселі жиіліктегі үйлесімді тербеліс қосындысын сигналдардың спектрлік жіктелуі леп атайды. Спектрлі диаграммаларда көлденеңінен (абцисс өсі) ағымдағы бұрыштық жиілікті, ал тігінен (ординат өсі) – амплитуда мәнін алып қояды. Амплитудалық спектр ақпаратты болып табылады, яғни оның көмегімен талданатын сигналдың жиілік құрамындағы үйлесімділіктің санын бағалауға болады. Ап құрайтын үйлесімді амплитудалар жиынтығын амплитуда спектрі немесе тербелістің амплитудалық спектрі деп атайды (мұндағы п – үйлесулер саны) (1.10 сур). Мерзімдік сигнал спектрін сызықты, немесе дискретті деп атау қабылданған, өйткені ол биіктігі Ап амплитудасына тең жеке желілерден тұрады. ю1бұрыштық жиілігі бар А1спектралды құрамасын радиотехникада бірінші (негізгі) үйлесім, ал қалған 2 ω 1, 3 ω 1 ижәне т.б. жиіліктегі құрамаларды мерзімді сигналдың жоғары үйлесімі деп атайды (ω = 2πf). Үйлесімді тербелістер күрделі тербелістің негізгі жиілігіне еселенген жиіліктегі үйлесімнен тұрады.

ω п үйлесім құрайтын фазалар жиынтығы фазалар спектрі деп аталады. Синус заңы бойынша U кернеуінің уақытта өзгеруін көрсететін синусоидалық сигнал кең тараған (1.9 а сур. қараңыз). Синусоидалық сигнал көптеген физикалық үрдістер үшін ақпарат және желілік тізбек қасиетін тасушы болып табылады. Желілік тізбек тоқ пен кернеудің тәуелділігі желілік қызметпен көрсетілген элементтерден тұрады.

____________ 1 Диаграмма (гр.dіagramma — «сурет, сызба») — Кесінді немесе түрлі фигуралар түрінде салынған түрлі шамалар арасындағы қатынасты көрнекі түрде көрсететін сызба.

Егер желілік тізбектің кіруінде синусоидты сигнал жүрсе, онда шығысында да синусоидты сигнал аламыз, бірақ оның амплитудасы мен фазасы басқаша болуы мүмкін. Бұл синусоидты сигнал үшін ғана әділетті. Umax синусоидты сигналдың амплитудасы деп максималды мәні аталады. Синусоидты сигнал кернеуінің Uэф тиімді мәнін былайша

Өндірістік жиіліктегі айнымалы тоқ синусиодты формада болады және кернеудің лездік, орташа квадраттық (қазіргі немесе тиімді) мәнімен, амплитудамен және фазамен сипатталады. Кернеудің лездік мәні уақыттың бекітілген сәтіндегі кернеу мәнімен анықталады. Кернеудің лездік мәнін осциллограф экранынан бақылайды. Uэф кернеудің орташа квадраттық (қазіргі немесе тиімді) мәнін лездік мәні квадрат мерзіміндегі орташадан квадрат түбірі ретінде анықтайды. Кернеудіңорташа квадраттық мәнін сәйкес вольтметрмен өлшенеді. Кернеудің тиімді мәнінің квадраты сандық жағынан 1 Ом қарсылығына шашыраған орташа қуатқа тең. Umax кернеу амплитудасы деп кезең немесе жартылай кезең ішінде кернеудің синусоидты өзгеруінің барлық лездік мәнінің ішіндегі максималды мәнді атайды. Umax өлшенетін кернеудің максималды амплитудасын Т кезеңіндегі оның ең үлкен мәні ретінде анықтайды (1.10,а сур.). Амплитуда мен кернеудің орташа квадратты мәні арасындағы байланыс лездік мән өзгерісінің кез келген формасында мына формула арқылы анықталады:

Uраз =Umах+ Umах- , орташа түзетілген мәнді Ucр.в. оның екі жартылай кезең түзетуінен кейін (1.11,б сурет) немесе Т кезеңіндегі абсолютті лездік мәннің орташа арифметикалық мәні ретінде Uср кернеуінің тұрақты құрамдасы ретінде анықтайды (1.9, а сур. қара). Орташа түзетілген Ucр.в. мен орташа квадратты (қазіргі немесе тиімді) Uэф кернеулер өз-ара форма коэффициенті арқылы байланысқан:

мұндағы Uср.в = Umах /(1,41 х 1,11) = 0,63 Umах — қисық синусоидты форма үшін. Радиотехникада 10-нан 1013 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонында орналасқан электрмагнитті тербелістер пайдаланылады. Мұндай жиіліктегі электрмагнитті тербеліс радиожиілік немесе толқын деп аталады.

Нақты тікбұрышты сигнал формасы кемшіліксіз тікбұрыштан ерекшеленеді. Кернеудің тікбұрышты импульстары цифрлық электроникада кеңінен пайдаланылады. Радиотехникада әртүрлі формадағы импульстарды қолданады.

Тікбұрышты импульстардың мерзімді реттілігін А импульсы амплитудасымен, t ұзақтығымен және Ти импульстарының жүру кезеңімен (немесе F импульстарыныңжиі жүруімен ) сипаттайды. Ол сигнал модуляциясын амплитуда (амплитудалық-импульстік модуляция), ұзақтығы мен жүру жиілігі бойынша жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Модуляцияның бұл түрлері практикада да кеңінен қолданылады.

Өлшенетін құралдар сезімталдығына құрал кірісінде өлшенетін сигналда болатын шуылдармен қатар, құралдың өзі түрлендіретін шуылдар да әсер етеді. Құралдың өзі түрлендіретін шуыл деңгейін шуыл коэффициентімен бағалайды. Кш шуыл коэффициентін құрал кірісіндегі шуылға сигнал амплитудасы қатысының бөлігінен құрал шығысындағы шуылға сигнал қатысын дербес ретінде анықтайды

мұндағы SBX— құралдың кірісіндегі сигнал; NBX— құралдың кірісіндегі шуыл; Sвых — құрал арқылы өткеннен кейінгі сигнал; NBbІX— құрал шығысындағы шуыл.

Шуыл коэффициенті — мөлшерсіз шама, оны децибилде көрсетуге болады.

Күшейткіш деп кіріс сигналының кернеуін, тоғын немесе қуатын көтеруге арналған құрылғы аталады. Кез келген күшейткіштің тоқ көзі, белсенді күшейткіш элемент және пассивті тізбектер болады. Күшейткіштердегі кіріс сигналы берілетін қос полярлы немесе далалық транзисторлар белсенді элементтер (8 тарауды қара) болып табылады. Тоқ көзінен энергия пайдалану есебінен белсенді элемент көмегімен электр тербелістері күшейеді. Ивх кіріс сигналының әсерінен белсенді элементтің қарсыласуы өзгереді. Кіріс сигналы тоқ көзінен жүктемеге энергия беруді ғана басқарады, өйткені оның ықпалымен күшейткіш элементтің шығатын жерінде жүктемеге берілетін күшті тербелістер пайда болады. Бұл ретте күшейткіштің шығатын жеріндегі кернеу формасы кіретін жерде кернеудің өзгеріс заңдылығын қайталағаны дұрыс. Күшейткіш каскадтың құрылымдық схемасы 2.1 сур. берілген. Басқарушы тербеліске әкелінетін күшейткіш қысқышы күшейткіш кірісі деп аталады. Кіріс сигналы көзі (энергия көзі) Rг ішкі кедергісі бар Ег кернеу генераторы түрінде берілген. Басқарылатын элемент ретінде тоқ көзінен тұрақты тоқ энергиясын жүктемедегі айнымалы тоқ энергиясына өзгертуді қамтамасыз ететін транзисторды пайдаланады Сигнал көзі күшейткіш кірісінде Rкіріс.амплитудасы бар айнымалы кернеу құрады. Сигнал көзі үшін күшейткіштің (транзистор) өзі Rшығыс күшейткіштің кіріс кедергісі деп аталатын кедергі көрсетеді.

Күшейткіш сондай-ақ Rшығ шығыс кедергісінен болады. Күшейткіштің шығыс қысқыштарына айнымалы Uшығ синусоидты кернеу пайда болатын және күшейтілген тербеліс қуаты бөлінетін RH жүктеме кедергісі деп аталатын кедергіні қосады. Егер күшейткіште Rкіріс>>Rг болса, онда ол кернеу күшейткіші болып табылады; егер Rкіріс <<Rг болса, онда күшейткіш тоқ күшейткіші деп аталады; қуат күшейткішінде Rкіріс≅ R болса, яғни кіру кіріс сигналы көзімен келісілген. Радиоэлектронды техниканың көптеген құралдарына бір белсенді элементті (бір күшейткіш каскад) ғана пайдаланып алуға болмайтын күшейткіш коэффициенті (2.1 тараушасын қара) талап етіледі. Сондықтан күшейткішті бірнеше күшейткіш каскадтардан құрастырады (2.2 сур.)

Каскадтар кіруден бастап өсу ретімен нөмірленеді. Бірінші каскад кіру каскады, ал соңғысы – шығу, немесе соңғы каскад деп аталады. Бірінші каскадтың жүктемесіне екінші каскадтың кіру кедергісі жатады, ал екінші каскадтың кіру сигналының көзіне бірінші каскадтың шығуы (бірінші каскадтың күшейткен тербелістері екінші каскадтың кірісіне беріледі ) және т.с.с. Кіру каскады күшейткішті кіру сигналы көзімен келістіруді жүзеге асырады. Көпкаскадты күшейткіштің шығу каскады көп жағдайда қуаттың күшейткіші болып табылады; ол жүктемеге (мысалы, дауыс зорайтқыш) бұл жүктеменің сапалы жұмысына қажет қуат беру міндетін орындайды. Қалған (аралық) каскадтар берілген күшейткіш коэффициентін қамтамасыз ету үшін қажет, олар алдын ала күшейту каскадтары деп аталады. Күшейткіш (параметрлер) сапасының негізгі көрсеткіштеріне күшейткіш коэффициенті, өткізу жолағы , амплитудалық сипаттама мен динамикалық диапазон жатады.

теңдігімен анықталады, мұндағы Ршығ— берілген жүктемеге күшейткішпен қайтарылатын қуат; Ркір — күшейткіштің кірісіне әкелінеін қуат, Ркір = Кц Кі Күшейткіштің әрбір каскадында каскадтың шығысындағы қуат каскадтың кірісіне берілетін қуатқа қарағанда көбірек болуы керек. Белсенді каскад осынысымен пассивті төртжолақтыдан ерекшеленеді, мысалы, кернеуді ұлғайтып, бірақ қуатты ұлғайтпайтын трансформатор. Көпкаскадты күшейткіштің күшеюінің жалпы коэффициенті жеке каскадтардың күшейту коэффициенттерінің туындауына тең болады.

Kр = UШЫҒ / UКІР,

Кі= Ішығ / Ікір, мұндағы Ішығ — жүктеме кедергісіндегі тоқ амплитудасы; Ікір — кіру тізбегіндегі тоқ амплитудасы. Сигналдың күшеюінен басқа күшейткіштің оның формасын өзгертпеуі, яғни кернеудің (немесе тоқтың) барлық өзгерістерін нақты қайталағаны қажет. Сонымен бірге сигналдың уақыт бойынша кей қозғалыстарына рұқсат етіледі. Күшейткіш арқылы өтетін сигналдар өзгеріске түседі, ол сигнал формасының бұрмалануына әкеледі. Бұрамаланулар сызықтық және бейсызықтық болады. Үйлесімді сигналдар күшейткішінің бейсызықтық болуы КГ бейсызықтық бұрмалану коэффициентімен бағаланады. Дыбыстық жиілік күшейткішіндегі бейсызықтық бұрмалану Кr< 0,2...0,5%, болған жағдайда құлаққа естілмейді, сондықтан жоғары сападағы күшейткіштер үшін К < 0,5 %. Кернеу бойынша күшейткіш коэффициентінің модулі | Ки | күшейетін сигнал жиілігіне байдаысты. Күшеюдің кешенді коэффициенті модулінің жиілігінен тәуелділікпен шартталған кіру сигналы амплитудасын өзгерту амплитудалық-жиілік бұрмалану немесе жиілік бұрмалануы деп аталады. Бұл бұрмаланулар сызықтық деп аталады. Амплитудалық-жиілік бұрмалануы күшейткіш коэффициенті модулінің (тарату коэффициенті) жиілікке тәуелді болуын көрсететін амплитуда-жиілік сипаты бойынша бағаланады (2.3 сурет). Күшейтілетін парамтерлері бойынша күшейткіштер кернеу күшейткіштері (кернеу бойынша күшейту коэффициенті Ки »1), тоқ күшейткіші (тоқ боынша күшейту коэффициенті KІ» 1) және ондағы күшейтілген сигнал қуаты тоқ көзінен күшейткішке әкелінетін қуатпен салыстырылатын қуат күшейткіші болып бөлінеді.

Қазіргі радиоқұралдарда өткізу жолағын кедергілерді төмендету мақсатында төменгі жағынан да, жоғары жақтағы жиіліктен де азайтады. Жиілік бұрмалану коэффициенттері М деп f жиілігінде күшейту коэффициенті модулінің максималды мәнінің |Kmax| f жиілігіндегі күшейту коэффициенті модуліне қатынасы деп түсінеді. Импульстық күшейткіштер кең жиілік спектрі бар (бірден бірнеше герц-қа, кейде 100...200 МГц-қа дейін) импульстарды күшейтуге арналған. Өткізудің мұндай жолағы мысалы, наносекундты ұзақтықтағы импульстық тербелісті бақылауға арналған осциллографтағы күшейткіштерде болады. Жиілік өсіне ө т к і з у ж о л а ғ ы н о р н а л а с т ы р у бойынша күшейткіштер алғашқы сигналдар күшейткішіне (оларды жиі төменгі жиілік күшейткіштері деп атайды) және радиосигнал күшейткіштеріне (оларды жоғары немесе радилжиілік тербелістері күшейткіштері деп атайды) бөлінеді.

Амплитудалық сипат 2.4. суретте көрсетілген.

Aмплитудалық сипатының иілуі кіріс сигналы болмаған жағдайда да шығыста шуыл кернеуін Uш.шығ қамтамасыз ететін күшейткіште өз кедергілерінің болуымен байланысты.

Кез келген схемада үш түрлі шуыл туындауы мүмкін:

Uкір m ах кіріс сигналының амплитудасын күшейткенде Uшығтах шығыс сигналы амплитудасының Uкір m ах кіріс сигналына бейсызықтық тәуелділігі және |К| = Uшығ m ах/Uкір m ах. күшейту коэффициенті модулінің азаюы байқалады. Бұл транзистордың бейсызықтық сипатымен және тоқ көзінің шектелген қуатымен байланысты, ол шығыста өте үлген қуатты сигнал алуға мүмкіндік бермейді. Uкір m ах кіріс сигналы амплитудасының ұлғаюымен бір мезгілде КГ бейсызықтық бұрмалану коэффициенті де өседі. Uкір.ном номиналды кіріс кернеуінде шығыста Uшығ.ном номиналды шығыс кернеуі, яғни мүмкін Кг сызықтық бұрмалану коэффициентін алатын кернеу пайда болады.

мұндағы Uкір.ном — күшейткіш кірісіндегі кернеудің номиналды мәні; ивх тШ — күшею сигналы кедергілер аясында да ажыратыла берін күшейткіш кірісіндегі минималды кернеу Қуат күшейткіштерінде динамикалық диапазонға күшейткіштің шығысындағы Ршығ mах максималды шығыс қуатының Ршығ.ш өз шуылының шығыс қуатына қатысын қабылдайды

Оны мына қатынастағы децибелдармен (дБ) анықтайды

Жақсы күшейткіштердің динамикалық диапазоны Dу≥ 120 дБ болады. Динамикалық диапазон аясында күшейткіш сызықтық құрылғы ретінде қарастырылады. Күшейткіш тоқ көзінен (бір немесе бірнеше) Р0 кей қуатты пайдаланады. Күшті шығыс күшейткіштерін бағалауда (бұл қуат күшейткішіндегі пайдалы қолдану деңгейін бағалау үшін) күшейткіштің шығыс жүктемесінде Ршығ (күшейткіш жүктемесіне берілетін сигнал қуаты) пайдалы сигнал қуатының тоқ көзінен алынатын Р0 қуатқа қатынасы ретінде анықталатын күшейткіштің пайдалы қолданылу коэффициенті η (КПК) басты рөл атқарады:

𝜂 = Ршығ < 1.

Күшейткіш каскадтардың пайдаланатын тоқ көзінен алынатын қуаты жоғары болмаған жағдайда каскад КПК қосалық рөл атқарады. Күшейткіштерді түрлі белгілері бойынша классификациялайды. Байланыс түрі бойынша жеке каскадтар арасында транзисторлық күшейткіштер сыйымдылық, трансформаторлық және тікелей байланыстар болуы мүмкін. Сыйымдылық байланысты күшейткіштер (резистивті күшейткіштер) транзисторларды габаритіне, салмағына, үнемділігіне қарай кең қолдануға жағдай жасайды. Трансформаторлық байланысты күшейткіштер транзисторлы каскадтардағы төмен кіріс және жоғары шығыс кедергілерін жеткілікті дәрежеде келісуге рұқсат береді. Бірақ бұл жағдайда транзисторлық схемалардың өлшемі мен салмағы бойынша артықшылықтары жоғалады, өйткені азгабаритті трансформаторларды қолдану қажет күштермен қамтамасыз ете алмайды. Бұл кемшіліктер тікелей байланыс күшейткіштерінде болмайды. Бұндай күшейткіштердің құрамында ең аз бөлшектер болады және ол бірқалыпты жиілік сипатында болады. Тағайындалуы бойынша қуат, кернеу және тоқ күшейткіштерін ажыратады. Күшейткіштің Rшығ шығыс кедергісі шамаларының арасындағы қатынас және Rн жүктеме кедергісі бойынша күшейткіштерді кернеу күшейткіші (Rшығ<<Rн), тоқ күшейткіштері (Rкір> Rн) және қуат күшейткіштері (Rшығ және Rн) деп бөлуге болады. Бірақ аталған күшейткіштер қуаты бойынша төменгі жиіліктегі сигналдарды күшейтуді жүзеге асырады, сондықтан берілген бөлініс шартты түрде. Күшейетін кіріс сигналдарының формасы бойынша үйлесімді және импульсты сигналдарды ажыратады. Күшейетін жиілік диапазоны бойынша тұрақты тоқ күшейткіштеріне (ТТК) адыратады, олар сигналдарды fгр1 = 0-ден (шекаралық жиілік 1) fгр2 = fmax) диапазонында күшейтуге қабілетті. Дыбыс жиілігін күшейткіштер (ДЖК) (төмен жиіліктегі сигналдарды fгр1 және 20 Гц бастап fгр2 және 20 кГц дейінгі жиілік диапазонында күшейтеді) және радиожиілік күшейткіштері (РЖК) (радиожиілік күшейткіштерінде жүктеме ретінде параллель тербеліс контурын немсе байланысқан контурлар жүйесін пайдаланады (6.2 т. Қара). Бұндай күшейткіштерді амплитуда- модуляцияланған және жиілік-модуляцияланған тербелістерді күшейту үшін пайдаланады. Белсенді құрал түріне байланысты барлық күшейткіштер транзисторлық күшейткіштер мен электрвакуум құралындағы күшейткіштерге – электронды шамға бөлінеді. Күшейткіштерде негізінен биоөрістік және далалық транзисторларды, ал заманауи күшейткіш техникалары интегралды микросхемаларда қолданылады. Электронды лампалардағы күшейткіштер тек ескі аппаратураларда ғана қолданылады. Қазіргі кең қолданыстағы аппаратурада (радиохабар және телевизия қабылдағыштары, мектеп құралдары және т.б.) электронды лампаларды пайдалануға тиым салынған. Күшею жиілігі жолақтарының ені бойынша күшейткіштер тар жолақты және кең жолақты болады. Радио хабарын таратушы құрылғыларда алғашқы сигнал күшейткіштерін пайдаланады. Кейде басқарушы сигналдар деп аталатын алғашқы сигналдар таралатын хабарды көрсететін (мысалы, микофон арқылы сөз немесе музыка әсерінен құралатын сигналдар) электр процестерінен тұрады. Радио хабарын таратушы құралдарда бұл сигналдар күшейе түсуі керек және кейін радио хабарын таратқыш тербелістерін (модуляцияны жүзеге асыру) басқаруы керек. Радио хабарын тарақыш құралдарында антенна мен детектор арасында радиожиілік күшейткішін қосады, кейде оларды радиосигнал қуатын белгілі бір мәнге дейін көтеретін жоғары жиілік күшейткіштері деп атайды, ол жағдайда детектор алғашқы сигналды қалпына келтіреді.

Кернеу күшейткішінің шығысына сигнал өңдеудің келесі каскадының (күшейту, детектрлеу, жиілікті түрлендіру және т.б.) жоғары кедергілі кірісін (Rкір үлкен кіріс кедергісімен) қосады. Кернеу күшейткішінің дұрыс жұмыс істеуі үшін транзистордың Лн кедерлілік жүктемесін күшейткіштің ішіне қосады (2.5 сур.).

Кернеу күшейткіштеріне радиожиілік күшейткіштері, аралық жиілік күшейткіштері, дыбыс жиілігі күшейткіштері, дифференциалды күшейткіштер кіреді.

Дыбыстық жиілік күшейткіштері төмен жиіліктегі fгр1 ~ 20 Гц бастап fгр2 ~ 20 кГц дейінгі жиілік диапазонындағы сигналдарды күшейтеді (2.3 сур). Бұндай күшейткішің амплитудалық-жиілік сипаты 2.7 сур. көрсетілген. Кернеудің бұндай күшейткіштері бейнекүшейткіш деп аталады және басқарушы телевизиялық сигналдарды күшейту үшін (бейнесигнал) телевизиялық таратқыш пен қабылдағышта пайдаланылады.

Дифференциалды күшейткіштің бір немесе екі кірісіне кернеуді берген кезде шығыс кернеуін екі шығыстан да, бір шығыстан да алуға болады. Кейде күшейетін кернеуді дифференциалды күшейткіштің бір кірісіне ғана береді, ал екінші кірісті ортақ сыммен (жермен) қосады. Бұндай қосылыста дифференциалды күшейткіш фазоинвертор болып табылады (8 т. қара). Оның жерге қатысты екі шығысында қарама-қарсы фазалары бар екі бірдей кернеу қалыптасады. Егер шығыс кернеуін симметриялы емес шығыстардан алса, онда бірінші шығыстағы кернеуді алуда айырым сигналының күшейту коэффициенті мына қатынас арқылы анықталады:

K р1= ∆Uшығ1 /(Uкір1 - кір2U),

мұндағы ∆Uшығ1 — Uкір1- Uкір2кіріс кернеуінің әртүрлілігі есебінен бірінші шығыстағы кернеудің ұлғаюы. Екінші шығыстан кернеуді алған кезде айырым сигналының күшейту коэффициентін былайша анықтайды: Kр2 = ∆Uшығ2/ (Uкір1- Uкір2), мұндағы ∆Uшығ2— Uкір1- Uкір2 кіріс кернеуінің әртүрлілігі есебінен бірінші шығыстағы кернеудің ұлғаюы.

Дифференциалды күшейткіште Кр айырым сигналын беру коэффициенті шығыстағы кернеудің әртүрлілігі кірістегі кернеудің әртүрлілігінің қатысына тең

Кр = Uшығ12/ (Uкір1- Uкір2), мұндағы Uшығ12 — симметриялық шығыс қысқышындағы кернеу (Uкір12 = Uкір1- Uкір2);Uкір1, Uкір2— сәйкесінше күшейткіштің бірінші және екінші кірістеріндегі кернеу. Нақты күшейткіш кемшіліксіз симметриялы болмайды, нәтижесінде кернеу шығыста әртүрлілікке ғана байланысты болмайды, сондай-ақ кіріс сигналдары мөлшеріне де байланысты болады. Дифференциалды күшейткіштің қуат көзі нөлге тең (модуль бойынша) екі қуат көзінен жүзеге асады. Екіге бөлінген кіріс сигналдарының қосындысы синфазды сигнал деп аталады. Синфазды сигналдарға кедергілер жатады. Дифференциалды күшейткіш сапасы (оның кемшіліксіз нұсқаға жақындауы) айырымды Кр және синфазды Кс сигналдады беру коэффициенті қатысымен анықталатын Кос.с синфаз сигналының әлсіреуі коэффициентімен бағаланады:

Кос.с = Кр/Кс.

Синфаз сигналы коэффициентінің әлсіреуі схеманың дифференциалды сигналды күшейту және синфаз кедерлілерін әлсірету қабілетімен сипатталады. Дифференциалды күшейткіштер үнемі қорытқы сипатын анықтайтын сыртқы теріс кері байланысты пайдаланады. Дифференциалды күшейткішті дискретті элементтерде (резисторларда, транзисторларда) немесе интегралды орындауда жүзеге асыруға болады. Дискретті элементтерді пайдалануда өте жақын параметрлі оң және сол иық транзисторларын таңдау қажет. Транзистор параметрлерінің өте үлкен айырмасында дифференциалды күшейткіш схемасы жұмыс істемейді, өйткені тоқты күшейтудің үлкен коэффициенті бар транзисторлардың біреуі өзінің эмиттерлі тоғымен эмиттерлі кедергі арқылы басқа транзисторды бекітіп тастайды. Кейде схеманы теңдестіру үшін транзисторларды іріктеу орнына теңдестіруші резисторларды қолданады. Транзисторлар мен резисторларды дәл таңдаған күнде де дискретті элементтегі күшейткіштегі температуралық параметрлер интегралды орындаудағы дифференциалды күшейткішке қарағанда анағұрлым нашар болады. Бір микросхемада күшейткішті көбейту үшін каскадты қосылатын бірнеше транзисторларды қолданады. Дифференциалды күшейткіштің , әсіресе интегралды орындаудағы басты артықшылығы нөлдің аз ығуы болып табылады. Алғашқы дифференциалды күшейткіштер биологиялық зерттеулер үшін дайындалған.

Күшейетін сигналдардың төменгі шекаралық жиілігінің мәніне сәйкес күшейткіштерді айнымалы тоқ күшейткіштеріне және тұрақты тоқ күшейткіштеріне бөледі.

Тұрақты тоқ күшейткіштері тек айнымалы кернеу мен тоқты ғана күшейтуге қабілетті емес, сонымен бірге тұрақты тоқты күшейтілген түрде бере алады. Демек, күшейткіштің төменгі шекаралық жиілігі нөлге тең, ал жоғарғысы төмен де, жоғары да болуы мүмкін, мысалы, бірнеше мегагерцге теңелуі мүмкін (( fгр1 бастап = 0 ден f/гр2 дейін = fmax диапазонында (2.3 сур. қара).

Тұрақты тоқ күшейткіштерінің амплитудалық-жиілік сипаты 2.10. суретінде көрсетілген. Тұрақты тоқ күшейткіштерінің ерекшелігі - күшейткіш каскадттарды бір-бірінен, сондай-ақ тұрақты тоқтың сигнал көзі мен жүктемесінен бөлуге арналған бөлініс элементтерінің болмауы. Күшейтілетін сигналдың тұрақты түрде берілуін бөлініс конденсаторлары мен трансформаторлары байланыс арқылы бере алмағандықтан, каскадтар арасындағы тікелей байланысты қолданады. Каскадтар арасындағы тікелей байланысты айнымалы тоқ күшейткіштерінде, әсіресе оларды интегралды микросхемалар түрінде орындағанда қолданады.

Тұрақты тоқ күшейткіштерінде жағымсыз құбылыс – нөлдің ығуы байқалады. Нөлдің ығуы деп кернеу немесе тоқтың өздігінен күшейткіштің үнемі кірісте тұруы кезінде шығысындағы өзгеріске түсуін атаймыз. Нөлдік ығудың себептеріне қуат көзінің тұрақсыздығы, транзистор параметрлерінің температуралық және уақытша тұрақсыздығы, төмен жиіліктегі шуылдар, кедергілер жатады. Аталған себептердің ішіндегі ең көп тұрақсыздық әкелетіні температураның өзгеруі. Температуралық өтем элементтеріне терморезисторлар, жартылай өткізгіш диодтар мен р — л транзистор өткелдері жатады. Қуат көзінің кернеуін тұрақтандыруға болады, температураны тұрақтандыру техникалық жағынан өте қиын. Күшейтілетін тұрақты кернеуді күшейткіш шығысында айнымалыға алдын-ала түрлендіруді қолдана отырып, нөлдің ығуын толығымен жоюға болады. Ол үшін айнымалы кернеу айнымалы тоқ күшейткішімен күшейтіледі және оның шығысында тұрақты тоққа айналады. Түрленуді кіріс және шығыс кернеулерін синхронды коммутациялайтын электрмеханикалық немесе электронды коммутатор көмегімен жүзеге асыруға болады. өте Жоғары жиіліктегі сигналда бұл түрлендіруді жүзеге асырудың қиындығы әдістің кемшілігі болып табылады. Айнымалы тоқ күшейткіштерінде нөлдің ығуы байқалады, бірақ олардың каскадтары бір-бірінен бөлініс элементтері арқылы бөлінгеннен кейін (мысалы, конденсатормен), бұл төменгі жиілікті ығу алдыңғы каскадтан келесіге берілмейді және күшеймейді. Сондықтан бұл күшейткіштерде нөлдік ығу өте төмен және оны есепке алмайды. Тура күшейткіштегі тұрақты тоқтың біртактылы күшейткіштері тікелей байланысты кәдімгі көпкаскадты күшейткіштер болып табылады. Оларды салыстырмалы түрде күшейткіштің кішкене коэффициентін алуда қолданады. Операциялық күшейткіш деп дифференциалды кірісі және біртактылы шығысы бар, күшейтудің жоғары коэффициенті тән, сондай-ақ үлкен кіріс пен шағын шығыс кернеуі бар тұрақты тоқ күшейткішін атау қалыптасқан. Операциялық күшейткіштердің күшейтудің үлкен коэффициенті, өткізудің кең жолағы, жоғары кіріс кердергісі, төмен шығыс кедергісі және аз нөлдік ығысуы бар. 1 Коммутатор (лат.commutare — «ауыстыру», «алмастыру») — жағу, ажыратып қосу және электр тізбегі бөліктерін ажыратып қосу немесе басқа тізбекке қосуды қамтамасыз ететін электрмеханикалық, электронды немесе электронды-сәулелі құрылғы (құрал)

Операциялық күшейткіштің құрылымдық схемасы 2.11, а суретінде көрсетілген. Операциялық күшейткіштің екі кірісі бар; терістейтін («-» белгісімен таңбаланған) және терістемейтін («+» белгісімен таңбаланған) Көпкаскадты операциялық күшейткіштер құрамына дифференциалды күшейткіштер енеді (оларды кіруде қосады). Операциялық күшейткіштің шартты таңбасы 2.11,б суретінде берілген. Олар өз атауымен аталады, себебі оларды бұрын ұқсас есептеу машиналарында қосу, көбейту, интегралдау1, дифференциалдау 2 операциясын орындауда пайдаланған. Қазіргі кезде негізгі ұқсас функциялар деп күшейту, салыстыру, шектеу, көбейтуді және сигналдардың жиілік фильтрациясын есептеу орын алған. Бұл қызметтердің әр қайсысы ұқсас интегралды схемалардың ерекше класымен орындалады. Бірақ барлық арнайы интегралды схемалар негізгі, ерекше универсалды және көпқызметті түйіндер – операциялық күшейткіштерден (ОК) пайда болады. Ұқсас құрылғылар сандармен салыстырғанда сигнал, атқаратын қызмет түрлері, сондай-ақ белгіленуі мен ішкі құрылымы бойынша әртүрлі болып сипатталады. Сондықтан ұқсас құрылымдар саласында элементтер базасын біріздендіру көпқызметті түйіндер негізінде ғана мүмкін болады. Операциялық күшейткіштерді жартылайөткізгіш интегралды микросхемалар түрінде шығарады, оларды математикалық операцияларды орындау үшін ғана емес, сондай-ақ берілген қасиеттері бар күшейткіштерді, генераторларды, кернеу мен тоқ тұрақтандырғыштарын және т.б. құрастыру үшін де қолданады.

_________________ 1Интеграциялау ( лат.іntegrare — «қалпына келтіру», «толтыру») — бөлшектерді біртұтас қылып біріктіру

2 Дифференциалдау (лат. «бөлу», «құрамдас элементтерге бөіп тастау»).

Қуат күшейткіші деп – күшейтілетін сигналдың шығу қуаты тұрақты тоқ көзінен шығатын қуатпен салыстыруға болатын күшейткішті атаймыз. Қуат күшейткішінің негізгі мақсаты жүктемеде мейлінше көп мөлшерде қуат бөлу болып табылады. Бұрмаланбаған үлкен қуатты күшейтілген сигнал күшейткіш шығысына сырттан қосылатын жүктеме кедергісінен туындайды. Ол үшін төмендететін трансформаторларды немесе трансформаторлары жоқ, арнайы кестелер пайдаланылады. Радиожиілік тербелістерді күшейтуде транзистор немесе электр шамы жүктемесінің кедергісі ретінде күшейтілетін тербелістердің жиілігін резонансқа бағыттайтын параллель тербеліс контурын қолдануға болады. Мұндай күшейткіш резонансты деп аталады. Резонансты күшейткіштерде тұрақты тоқ жүктеменің кедергісіне төмендеп кетпейді, сондықтан өте жоғары жүктеме кедергісін таңдауға болады. Олар жоғары жиіліктегі тербелістердің қуатын күшейту үшін жұмыс істейді. Оларды таратушы антенна қуатына қажет жоғары жиілікті тербелісті құру үшін радиотаратушы құрылғыларды пайдаланады. Резонансты күшейткіштерді жиі сыртқы қоздырғыштары бар қуат күшейткіштері деп атайды Әдетте қуат күшейткіштері көпкаскадты күшейткіштердің шығыс каскады болып табылады (радиоқабылдағыш, теледидар). Мұндай күшейткіштердің шығыс қуаты Ршығ ватт үлесінен бірнеше киловат аралығынада болады және тұрақты тоқ көзінен бейсызықтық (транзистор, электр шамы) белсенді элементке әкелінетін Рпит тоқ көзі қуатымен салыстырылады. Жүктемеге берілетін пайдалы сигналдың қуаты көбірек болғанда, энергияны үнемдеу мәселесі пайда болады. Ол үшін, ең алдымен, каскадтың өзінен шығатын қуатты азайтады Қуаттың ең қарапайым күшейткіші біртактылы күшейткіш болып табылады, оның схемасы 2.12 суретте көрсетілген. Біртактылы күшейткіштер бір ғана қара-ұайшылықты немесе үйлесімді сигналдың бір бөлігін ғана күшейтеді. Екітактылы күшейткіштерде сигналдың оң құрамдас бөлігі бір белсенді элементпен күшейеді, ал терісі – басқамен.

Жүктемеде Rн бұл күшейтілген компоненттер сигналдың бастапқы формасы қалпына келетіндей жинақталады. Қуат күшейткішінің, шығыс кернеуі амплитудасының, тоқтың, сондай-ақ күшейтілген сигналдың шығыс қуатының жоғары энергетикалық көрсеткіштерін қамтамасыз ету үшін қолданыстағы транзистордың сәйкес параметрлеріне жақын болу керек. Бұндай режімде көбінесе радиохабарын таратушы қабылдағыштардағы дыбыс жиілігі күшейткішінің шығыс каскады жұмыс істейді. Динамикалық вольт- амперлік сипаттағы сызықтық аумақ ортасындағы жұмыс нүктесі таңдалатын каскадтың жұмыс істеу режімін А сызықтық режімі анықтайды. Бұндай режім минималды бейсызықтық бұрмалануларға жол береді, бірақ үнемсіз болып табылады. Бұл каскадтағы қуат сигнал жоқ кезде де бөлінеді, сондықтан пайдалы іс-әрекеттің максималды мүмкін коэффициенті 50%-ға ғана жақындауы мүмкін. Жұмыс нүктесін күшейткіштің динамикалық вольт-амперлік сипатының басында таңдайтын жұмыс режімі (тыныштық жағдайында транзистор жабық және тоқ көзінен қуат алмайды) В режімі деп аталады. Бұл режімдегі каскад жұмысы үнемдірек болады. В режімінде жұмыс істейтін каскадта бөлінетін қуат сигнал жоқ кезде аздау болады. Бірақ бұл жағдайда каскад бір қарама-қайшылықтағы немесе үйлесімді сигналдың бір бөлігін ғана күшейтуге қабілетті. Қуат күшейтудің негізгі көрсеткішіне жүктемеге берілетін пайдалы қуат Рн, , ŋ пайдалы әрекет коэффициенті, бейсызықтық бұрмалану коэффициенті КГ мен амплитудалық-жиілік сипаттағы өткізу жолағы (АЖС) жатады.

Күшейткіштің шығыс тізбегінен кіріс тізбегіне (шығыс сигналының кіріске әсері) энергияның бір бөлігін беру кері байланыс деп аталады. Егер күшейткіш кірісіне сыртқы берілетін сигналдан басқа, қарастырылып отырған күшейткіштің шығыс сигналы немесе оның бөлігі берілсе, күшейткіште кері байланыс жүзеге асады және бұл күшейткіштер кері байланысты күшейткіштер деп аталады. Шығыс сигналы құрылғының кірісіне толықтай немесе жартылай түсуі мүмкін. Кері байланыс сигналы сол құрылғының шығысынан да, не болмаса басқа аралық каскадтан да алына береді және берілген кезде құрылғынының кірісінде де, аралық каскадтағы кіріс тізбегінде де бола береді. Бір каскадты қамтитын кері байланысты жергілікті деп, ал барлық көпкаскадты күшейткішті қамтитынды – жалпы деп атау қалыптасқан. Кері байланысты күшейткіштің құрылымдық схемасы 2.13 суретінде берілген. Күшейткіш шығысынан сигнал өтетін пассивті электр тізбегі оның кірісіне беріледі, ол кері байланыс тізбегі деп аталады. Күшейткіш кері байланыс тізбегімен бірге тұйық шеңбер жасайды, ол кері байланыс тұзағы деп аталады. Жалпы жағдайда кері байланыс тұзағы бір немесе бірнеше каскадты қамтуы мүмкін. Кері байланыс шығыс тізбектерінің кіріс тізбектеріне (бұндай кері байланысты паразитті деп атайды) әсерінен туындауы (көбінесе қажетсіз), ал кейде күшейткішке оның сипаты мен параметрлерін өзгерту үшін әдейілеп енуі мүмкін. Кері байланыстың екі түрі бар: сыртқы және ішкі.

Кері байланыстар жеке каскадтардың да, сондай-ақ тұтам күшейткіштердің де сипатын жақсартады. Кері байланыстың болуы құрылғы шығысында сигналдың және сәйкесінше күшейту коэффициентінің ұлғаюына немесе азаюына әкелуі мүмкін Кіріс сигналы мен кері байланыс сигналында бірінші жағдайда фазалар және амплитудалар сәйкес келеді – бұндай кері байланыс оң байланыс деп аталады. Күшейткіштердің көп бөлігінде оң кері байланыс қажет емес болып табылады және өте аз қолданылады. Екінші жағдайда фазалар қарама-қайшы және сигнал амплитудасы оқылады – бұндай кері байланыс теріс байланыс деп аталады. Теріс кері байланыс күшейту коэффициентін азайтады, бірақ бұл жағдайда жиілік және бейсызықтық бұрмаланулар азаяды және күшейткіштің сипаттамасы тұрақтанады. Күшейткіштің кіріс тізбегіне теріс кері байланыс сигналдарын беру мен күшейткіштің шығысынан алу тәсілі бойынша ажыратылатын теріс кері байланыстың әр түрін қолданады Егер күшейткіштің кіріс тізбегінде кері байланыс тізбегінің тоғы кіріс тоқы сигналынан шегерілетін болса, онда бұндай теріс кері байланыс параллельді деп аталады. Егер кіріс тізбегінен кіріс сигналы мен кері байланыс кернеуі шегерілсе, онда бұндай теріс кері байланыс тізбекті деп аталады. Күшейткіш шығысына кері байланыс тізбегін қосу тәсілі тоқ немесе кернеу бойынша байланыс алуға мүмкіндік береді. Кері байланыс кернеуі кіріс кернеуіне, немесе жүктемедегі тоққа, немесе жүктемедегі шығыс кернеуі мен тоғын қоса алғанға тәуелді болады. Кернеу бойынша тібектелген кері байланыста күшейткіш шығысынан кіріс тізбегінде кіріс кернеуімен Uкір алгебралық жақтан қосылатын шығыс кернеуінің бір бөлігі Uо.с алынады

Кері байланысты қамтыған күшейткіштің кернеуі бойынша Кио с күшейту коэффициенті былайша анықталады:

мұндағы β — кері байланыс коэффициенті; Ки — кері байланыссыз күшейткіш кернеууі бойынша күшейткіш коэффициенті, Ки = Uшығ/Uкір. Кернеу бойынша кері байланыс тереңдігі Fu мына қатынаспен анықталады:

Fu = 1 + βКu, Кернеу бойынша кезекті кері теріс байланысты енгізу кернеу бойынша күшейту тұрақтылығын қамтамасыз етеді, сызықтық және бейсызықтық бұрмаланулардың төмендетеді, күшейткіштің кіріс кедергісін жоғарылатады және шығыс кедергісін азайтады.

Тоқ бойынша кері байланыс кернеуі (2.14,в,г) жүктеме тоғына пропорционал. Тоқ бойынша тізбекті кері байланыс кернеу бойынша кері байланыстан күшейткіш шығысынан кері байланыс сигналын алу тәсілімен ерекшеленеді. Тізбекті кері байланыста күшейткіштің кіріс тізбегіне кернеудің төмендеуі кіріс тоғымен сәйкес келетін Ro c арнайы резистордықосады. Сыртқы әсерлер мен транзистордың параметрлерін шашу күшейткіштің күшею коэффициентіне К!о.с көп әсерін тигізе қоймады. Бірақ бұндай күшейткіш жүктеме кедергілерінің өзгерісіне тым сезімтал. Тоқ бойынша тізбекті теріс кері байланыс күшейту коэффициентін тұраұты жүктемеде тұрақтандырады, бұрмалануды төмендетеді, күшейткіштің кіріс және шығыс кедергісін жоғарылатады.

Тоқ бойынша параллель кері байланыс жүйелі кері байланыстан қосымша резистор R арқылы өтетін кернеудің ио.с кері байланыс тоғын құруымен ерекшеленеді (2.14, г сурет). Күшейткіштің кіріс тізбегінде кері байланыс тоғы 1о мен кіріс сигналы тоғының алгебралық қосындысы жүреді. Аралас кері байланыс кернеуі жүктемедегі тоққа да, шығыс кернеуіне де пропорционал. Егер жалпы теріс кері байланысымен каскадтардың көп бөлігі қамтылса, бұл байланыстың кемшілігі болып күшейткіш жұмысының тұрақсыздығын атауға болады, соның салдарынан құрылғыда өздігінен қозу туындауы мүмкін. Егер солай бола қалса, онда күшейткіш өзінің негізгі қызметін орындауды қояды (генераторға айналады). Күшейткіштің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін жалпы теріс кері байланыспен аз мқлшердегі каскадтарды ғана қамтыған, сондай-ақ арнайы түзету тізбектерін қолданған жөн.

Кері байланыс тізбектері операциялық күшейткіштерде қолданылады.

Электрлік тербелісті өндіру ұғымын қуат көзі энергиясын электрлік тербеліс энергиясына айналдыру деп түсінуге болады. Электрлік тербелісті жасайтын құрылғылар генераторлар1 деп аталады. Электрлік тербелісті тұрақты тоқ көзі энергиясын белсенді электронды элементтердің көмегімен қайта өндіру нәтижесінде немесе бір электрлік тербеліс энергиясын өзге қажетті жиіліктегі тербеліс энергиясына қайта өндіру нәтижесінде алуға болады. Бір электрлік тербеліс энергиясын өзге тербеліс энергиясына айналдыру үшін параметрлік2 және кванттық3 генераторлар қолданылады. Генераторларды радиоберіліс құрылғылары бар барлық радиотехникалық құрылғыларды жасау үшін қолданады. Бұдан басқа, генераторлар көптеген радиохабар қабылдағыштары құрамына енеді, олар барлық теледидарларда қолданылады. Кейбіреулері генераторлардың жұмысын автогенераторларға (автотербеліс жүйесі) және сыртқы қозғаушы күші бар генераторларға бөледі. Автотербеліс жүйесі деп сырттан қозғаушы күш болмаған жағдайда тоқтамайтын тербелістер іске қосылады, алайда тербелістің амплитудасы мен жиілігі жүйенің өзіне тән қасиеттерімен анықталады.

____________________ 1 Алғашқы лампалы генератор сызбасы 1913 жылы әзірленді. Ол жоғары жиіліктегі тербелісті алуға мүмкіндік беретін біршама қолайлы тәсілдермен қамтамасыз ететін өзге сызбаларды әзірлеуге бастама болды. 2 Параметрлік — «параметр» деген сөзден шыққан сын есім; параметрлік тербеліс – жүйенің қандай да бір параметрінің жүйелі түрде өзгеруінің нәтижесінде пайда болған электрлік жүйедегі тербеліс үдерісі. Параметр – көрсеткіш секілді (гр. parametron — «өлшейтін») құрылғының, үдерістің, заттың қандай да бір қасиетін сипаттайтын физикалық шама. 3 Кванттық генераторлар — электромагниттік толқындар генераторлары, олардың әрекеттері тиесілі сәулеленуді (мысалы, лазерлер) қолдануға негізделген. Автотербеліске мысал ретінде сағат тілінің тербелісін, музыкалық құралдар шегін, тоқ тербелісін және электронды генераторлардағы кернеуді алуға болады. Тербеліс тоқтамас үшін автотербеліс жүйесіне одан шыққан энергияның орнын толтыратындай энергия беріліп отыруы тиіс. Тербелістің стационарлық амплитудасын қолдау үшін энергияның берілісі энергияның шығындалуына сәйкес өзгеріп отырады, сондықтан автотербеліс жүйесінде кері байланыстың және сызықсыз элементтердің болуы қажет.

Кез келген тербелістің автогенераторы арналуы мен техникалық қолданылуына қарамастан қоректендіру көзінен, белсенді сызбасыз элементтен, шынжырдан, күшейткіштен және оң кері байланыс шынжырынан тұрады. Автогенератордың құрылымдық сызбасы 3.1 суретте көрсетілген. Автогенераторларда қоректендіру көзі ретінде тұрақты кернеу көзін қолданады. Белсенді элемент шынжырға қоректендіру көзінен энергияның жеткізілуін реттеп отырады және тербелістің амплитудасын анықтайды. Белсенді сызықсыз элементтер ретінде, әдеттегідей, транзисторлар немесе электровакумды лампалар қолданылады. Жиілік беріп отыратын шынжыр негізінен автогенератордың тербеліс жиілігін анықтайды. Жиілік беріп отыратын шынжыр ретінде әдетте LС-тербеліс контуры қолданылады. Күшейткіш тербеліс контурынан шығатын дабылдың амплитудасын арттырады. Егер жиілік беріп отыратын шынжырда шығын болмаса, онда мұндай жүйеде тербеліс шексіз болар еді және сөнбес еді. Алайда барлық шынайы жүйелерде мұндай шығындар бар. Сондықтан кері байланыс шынжыры тербелісті қуаттау үшін тербеліс контурына қажетті энергияны береді.

Автотербелістің пайда болу механизмі қысқартылған түрде төмендегілерден тұрады. Тербеліс жүйесінде автогенераторды жіберген сәтте баяу бос тербеліс өздігінен пайда болады, бұл тербеліс қоректендіру көзін қосқан кезде, шынжырлардың тұйықталуында, күшейткіш құралдағы тоқ пен кернеудің секіруі кезінде пайда болады. Оң кері байланыстың арнайы енгізілген шынжырының арқасында күшейткіштің шығуында пайда болатын тербеліс энергиясының бір бөлігі оның кіруіне келіп жетеді. Тар жолақты тербеліс жүйесінің бар болуының арқасында барлық үдерістер бір жиілікте (резонанстық) өтеді және өзге жиіліктерде сөнеді. Сәйкес тербелістер автогенераторында тар жолақты тербеліс жүйесі ретінде резонанстық LС-контурлары мен RС-шынжырларын біршама жиі қолданады. Жоғары жиіліктегі сәйкес тербелістерді (жүзден жоғары килогерц) алуға арналған автогенераторлар әдетте тербеліс контуры резонансы құбылысында (LC-генераторлары) немесе пьезоэлектрлік резонаторларында қолданылатын элементтерді қолдана отырып құрылады. Төмен жиіліктегі сәйкес тербелістер (ондаған килогерц және одан төмен) автогенераторлары резисторлы-сыйымдылық сызбасы (ЛС-генераторлары) негізінде құрылады. Егер автогенераторға сыртқы мерзімді белгі әсер ететін болса, онда синхрондау құбылысы пайда болады, осының арқасында автогенератор тербелісінің жиілігі сыртқы белгі жиілігіне тең болып келеді. Мұндай автогенератор синхрондалған генератор деп аталады.

Синхрондалу телевизиялық қабылдағыштарда маңызды рөл атқарады. Автогенераторларға қойылатын негізгі талаптардың бірі шығарылатын тербелістер жиілігінің жоғары тұрақтылығы болып табылады. Автогенераторлар жұмысының сапасын абсолютті және жиіліктің тұрақсыздығымен бағалау қабылданған. Жиіліктердің өзгеруінің себептері автогенераторлардағы ішкі шуылдар, мысалы транзисторлы автогенераторларда транзисторлар мен резисторлардың шуылдары болуы мүмкін. Шуылдың арқасында пайда болған жиіліктің қысқа мерзімді тұрақсыздығын азайту үшін шуылы аз транзисторларды таңдап алады. Жиіліктің ұзақ мерзімді тұрақсыздығын қуаттандыратын кернеу мен температурадағы өзгерістер тудыруы мүмкін. Күшейткіш элементтер параметрлеріне температураның әсерін болдырмау үшін автогенераторларды кей жағдайларда термостаттарға1 орналастырады.

_______________ 1 Термостат (термо... + гр. statos — «қозғалыссыз») — тұрақты температура ұсталып тұратын құрылғы. Автогенераторлардың шығарылатын тербелістер жиілігін жоғары көлемді тербелістер жүйесін қолдана отырып тұрақтандыруға болады, мысалға, диэлектрлік, кварцтық шамадан тыс артық өткізетін резонаторлар1. Автогенераторлардан шығарылатын тербелістердің түрі мен жиілігі тек автогенератордың өзінің параметрлерімен анықталады, сонымен қатар сыртқы қозғаушы күші бар генераторларда тербеліс амплитудасы мен жилігі извне деп аталады.

Берілетін белгілерінің түрі мен жиілігіне байланысты сәйкес (синусоидалды) тербелістер генераторлары және сәйкес емес тербелістер генераторлары деп бөлінеді.

Сәйкес тербелістер (синусоидалды), біріншіден, ақпаратты беруде тасымалдағыш тербеліс ретінде қажет. Бұдан басқа, сәйкес белгілерді радиоөлшеулерде шынжырларды зерттеу кезінде сыналатын әсер ретінде қолданады. Жоғары жиіліктегі сәйкес тербелістер көзі тербеліс контуры болып табылады, оның резонанстық жиілігі ω0 = l/√LC қатысы арқылы анықталады. Тербеліс контуры бар тербеліс генераторларының жиілігі тербеліс контурының резонанстық жиілігіне жақын. Резонанстық контурды қолданатын автогенераторлар жоғары жиілікте жақсы жұмыс жасайды. Төмен жиілік үшін тербеліс контурын жасау қиын. Сондықтан біршама төмен жиіліктерді өндіруді соғу генераторлары немесе кері байланыс шынжырында LС-фильтрлі генераторлар көмегімен жүзеге асырады.

_____________ 1 Резонатор (лат. resonare — «жаңғырық беру») — резонанс іске асырылатын жүйе (немесе дене), (мысалы, акустикалық — шек, мембрана; электрлік — тербеліс контуры және т.б.).

Күшейткіш каскады шынжырында қоректендіру көзін қосқан кезде тоқ пен кернеу артады. Нәтижесінде LС-контурында f0 жиілігіндегі синусоидальды тербеліс пайда болады, олар құрылғыда оң кері байланыстың көмегімен қолдауға ие болады. Тербелістің жиілігі f0 резонанстық жиілігінен ауытқыған жағдайда тербелістің өндірілу шарты бұзылады. LС-генераторларын трансформаторлы байланысты қолданбай орындауға болады. Бұл жағдайда кері байланыс шынжыры тербеліс контурына тікелей жалғанады, ол индуктивтіліктің бірнеше секциясынан құралған. Бұндай генераторларда LС-контуры күшейткіш каскадымен үш жерден (үш нүктеде) жалғанады, сондықтан олар үш нүктелі деп аталады. Үш нүктелі байланыс көлемімен генераторды жүзеге асыруда тербеліс контурына индуктивтік орамасына параллельді түрде екі конденсаторды кезекпен қосады. Бұл жағдайда кері байланыс шынжыры аталған конденсаторлардың ортақ нүктесіне қосылады. Қарастырылғандардан басқа біршама өзге де LС-генераторлар бар. LС-генераторлары тек резонанстық емес, сонымен қатар операциялық күшейткіштер негізінде де орындалады. Өндіру жиілігінің жоғары тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қарапайым LС-генераторының кері байланыс шынжырына шынытас резонаторын қосады. Тербелістің өндірілуі LС-контурын шынытас резонаторының резонанстық жиілігі күйіне келтіру кезінде жүзеге асырылады.

Төмен жиіліктердің сүзгіші көмегімен қайта жасау шығарылымында төмен жиіліктің пайдалы белгісін ерекшелейді, ол жиіліктердің F = fj - f2 айырымына тең. fj и f2 жиіліктері F пайдалы белгісі жиілігіне қарағанда біршама артық болса да, f2 реттеуші жиілігі шамалы өзгергеннің өзінде F генераторының пайдалы жиілігі кең шамада өзгереді. Осының арқасында төмен жиіліктегі генераторларда соғу арқылы қайта құрудың жоғары диапазонына оңай қол жеткізуге болады. Осындай жағдайда алынатын төмен жиіліктегі кернеудің шығарылым түрі сәйкес тербелістер түріне жақын. Осындай генераторлардың кемшілігі F пайдалы жиілігінің шамалы тұрақтылығы болып табылады. Мындай жағдайларда, яғни шамалы герц жиілігінде ондаған килогерц сәйкес тербелісін алу қажет болған жағдайда LС- генераторларын қолдану жөнсіз болып табылады. Бұл LС- генераторларында жиілігі бойынша қайта құрудың қиынға түсуіне және тербеліс контурының элементтері массасы мен көлемінің біршама артуына байланысты болып келеді. Осы себептерге байланысты төмен жиіліктегі автогенераторларды әдетте RС-элементтері негізінде құрады.

RС-генераторлары Вин көпірімен бірге сызба элементтерін сәйкесінше таңдаған жағдайда жиіліктің жоғары диапазонында: бірліктер герцінен жүздеген килогерцке дейін тербелісті өңдеуге мүмкіншілігі бар. Вин көпірі кері байланыс шынжыры болып табылады және жиілікті таңдайтын RС-шынжырын сипаттайды, екі сыйымдылықтан (Ω и С2) және қосарланып біріккен RJCJ- R2C2 екі кедергіден (Rj и R2)тұрады. Осы генераторларда жиіліктерді қайта құруды бір уақытта өзгерген жағдайда не С1 и С2 конденсаторлары сыйымдылығы, не Rj и R2 резисторларының кедергісі жүзеге асырады. Автогенератордың өздігінен іске қосылуы күшейткіштің |к| = R2 /Rj >> 3 коэффициенті күшеюі кезінде жүзеге асырылады. Сәйкес тербелістер генераторлары біршама таралған өлшеу генераторлары қатарына жатады. Сәйкес тербелістің өлшеу генераторлары сапаны бағалау үшін радиобайланыс жүйесінің кейбір құрылғыларын қолданады.

Оларды қолданады:

Радиоқабылдағыш құрылғыларының түрлі сипаттамалары мен сезгіштігін өлшеу кезінде антеннадан қабылдағышқа берілетін жоғары жиіліктегі кернеуді жоғары жиіліктегі белгілер генераторынан алынатын кернеумен ауыстырады. Ультражоғары жиілік генераторлары УКВ-қабылдағыштарын, радионавигация жүйесін, телевиденияны және т.б. реттеуге арналған.

Импульстерді кодтау түрінде ақпаратты беру үшін, түрлі құрылғыларды бір уақытта жіберу үшін, белгілі бір уақыт аралығында түрлі шынжырларды кезекпен қосу үшін синусоидальді емес түрдегі электрлік тербелістер генераторлары қолданылады. Мұндай тербелістер релаксациялық деп аталады. Релаксациялық тербелістер мерзімді өшпейтін тербелістер болып табылады, олардың синусоидальды түрдегі тербелістерден ерекшелігі қарқынды өзгеру түрінің барлығымен сипатталады. Релаксациялық тербелістер генераторы болып релаксациялық генератор-релаксатор табылады. Сәйкес емес тербелістердің генераторлары Т орамымен күрделі түрдегі мерзімді емес тербелістерді өндіреді. Бұл тербелістер ω0 = 2п/Т негізгі жиілігінің үйлесімділігіне ғана емес, сонымен қатар nω(n = 2, 3, ...). жоғары үйлесімділікке де ие. Бұл сызықтық емес элементтерге ие барлық құрылғыларға сәйкес, ал әр генератор міндетті түрде сызықтық емес белсенді элементтерге ие.

Генераторлар өндіретін серпіндерінің түрлеріне байланысты тікбұрышты, ара тәрізді, экспоненциалды және қарқындардың басқа түрлері генераторларына бөлінеді. Автоматика, өлшеу техникасы, телевидения құрылғылары сызбасында ара тәрізді түрдегі (3.2. сурет) кернеу (тоқ) серпіндерін қолданады. Ара тәрізді түрдегі серпіндер Umax амплитудалы мағынамен, Тпр тура жүрістің ұзақтығымен және Тобр кері жүріс ұзақтығымен сипатталады. Ара тәрізді түрдегі серпінді ара тәрізді белгілердің генераторлары көмегімен алады.

Ара тәрізді белгілер генераторы R кедергісіне, С конденсаторына және VL тиратронына ие. Uкір кернеуін қосқан кезде С конденсаторы қуаттала бастайды және ондағы ис кернеуі заң бойынша tзар уақыт аралығында өседі. Uс кернеуі Uз тиратроны кернеуіне жеткен кезде (жүздеген вольт) тиратронда заряд пайда болады, ал конденсатор tзар уақыт аралығында тиратронның Uп кернеуіне дейін қуатталады. Кейін конденсатордың қуатталу үдерісі қайталанады. (3.4. сурет).

_____________ 1 Тиратрон (от гр. thyra — есік, кіре беріс) — катодпен, анодпен және сеткамен жабдықталған газбен қуатталатын құрал, газ толтырылған арнайы баллон.

Тиратрондағы кернеуді басқара отырып, тербелісті алу үдерісін басқаруға болады.

Мультивибратордың транзистордағы сызбасы 3.5. суретте көрсетілген. Мультивибратор екі R-күшейткіштен тұрады. Сол жақ күшейткіштен шығатын кернеу VT1 транзисторы коллекторынан алынады және оң жақ күшейткішке беріледі, ал оң жақ күшейткіштен шығатын кернеу VT2 транзисторы коллекторынан алынады және сол жақ күшейткішке беріледі. Алғашқыда n — p—n- түріндегі екі транзистор арқылы 1бп базасының тыныштықтағы және 1кп коллекторының тоғы жүреді. Осындайда базада тыныштықтағы кернеу шамамен 0,8 В тең, ал коллекторда бірнеше вольтқа тең.

С1 и С2 конденсаторлары зарядталған. Бірінші транзистор коллекторының тоғы артқан кезде Rr1 коллекторы кедергісінің кернеуі төмендеуі артады, транзисторда екі аралық ашылады. С1 конденсаторының оң пластинасының күш-қуаты азаяды, және де бұл VT2 транзисторының R62 кедергі базасы арқылы жүретін іp2 разрядты тоғының пайда болуына әкеледі. А нүктесінің күш-қуаты азаяды және VT2 транзисторы жабылады. VT1 транзисторы коллекторындағы кернеудің азаюы С1 конденсаторының оң пластинасындағы күш-қуаттың одан әрі азаюына әкеледі. С1 конденсаторының оң пластинасындағы күш-қуат нөлге жеткен кезде, R62 кедергі базасы арқылы жүріп өтетін тоқтың арқасында С1 конденсаторының оң пластинасының күш-қуаты арта бастайды, нәтижесінде VT2 транзисторы ашылады да, VT1 транзисторы жабылады. Осылайша, С1 и С2 конденсаторларындағы кернеу белгілерін өзгертеді. Белсенді сызықсыз элементтердің (транзисторлардың) барлығы және сүзгіш шынжырлардың жоқтығы сәйкес емес мерзімді тербелістер мультивибраторының өңделуіне әкеледі.

Мультивибраторларды микросызбалар негізінде де жинайды.

Блокинг-генератор сызбасы 3.6. суретте көрсетілген. Блокинг- генераторы сырттан күш-қуат берілген жағдайда автогенератор режимінде және күту режимінде жұмыс жасай алады. Оларды телевизиялық қабылдағыштар генераторларында кең түрде қолданады.

Күш-қуатты белгілер генераторлары жалпы қолданыстағы күш-қуат генераторлары, күш-қуаттың метрологиялық генераторлары және автоматтандырылған генераторлар деп бөлінеді.

Сандық генераторларда ақпарат (жиілік немесе амплитуда) сандар түрінде есептеледі.

Сигналдарды беруге арналған жоғары жиілікті тербелістерді қолдану үшін оларға кез келген тәсілмен, яғни оларды белгілі бір уақыт ішіндегі импульстерді беру арқылы, немесе олардың амплитудасын, фазасын не жиілігін берілетін сигналға сәйкес өзгерту арқылы әсер ету керек. Осы тербелістерді қабылдаған кезде жоғары жиілікті тербелістердің, немесе импульстердің ұзақтығы параметрлерінің біреуін өзгерту негізінде берілетін сигналды қайта қалпына келтіру қажет. Осы уақытта пайда болатын пішіні, жиілігі немесе фазасының өзгеру процесстері тербелістердің түрленуі деп аталады. Барлық түрленулердің түрлері сызықты және сызықты емес болып бөлінеді.

Ақпарат көзінен тұтынушыға ақпаратты беру кезінде басқарушы сигналдар мен радиосигналдар түрлі түрленулерге ұшырайды: модульденген түрленулердің пайда болуы, радиосигналдардың детекторлануы, радиосигналдар жиілігінің түрленуі, жиіліктің ұлғаюы, тербелістерамплитудасыныңшектелуі,сигналдардың дифференциялануы мен интегралдануы. Дыбыстық жиіліктегі хабарламаларды (сөз сөйлеу, музыка, сурет) жіберу үшін сигналдар электрлік пішінге ауысады. Мұндай пішінде аталмыш сигналдар антенна қабылдағышы арқылы тиімді түрде сәуле шығаруға және бос кеңістікте таратуға әрдайым жарамды емес, өйткені олар тез өшіп қалатын төмен жиілікті тербелістерді білдіреді. Үлкен арақашықтыққа төмен жиілікті тербелістерді жіберу үшін үлкен арақашықтыққа жібере алатын қасиеттері бар жоғары жиілікті тербелістерді қолданады. Хабарламасы бар төмен жиіліктегі тербелісті жоғары жиілікті тербеліске қосқандай болып жібереді, нәтижесінде ол жіберілетін хабарламаның заңы бойынша өзгереді. Жоғары жиіліктегі тербелістер тасымалдаушы сигнал деп, ал жіберілетін хабарлама басқарушы (модуляциялау) сигналы деп аталады. Нәтижесінде тасымалдаушы жоғары жиілікті тербелістер параметрлерінің біреуі, немесе бірнешеуі жіберілетін хабарламаның заңы бойынша өзгеру процессін модуляция1 деп атайды. Модульденген жоғары жиілікті тербелісті екінші реттегі сигналдарға жатқызады, ол радиосигнал деп аталады. Әр тасымалдаушы тербеліске арналған ықтимал модуляция түрлерінің саны оның параметрлерінің санына тең. Үйлесімді тербеліс А0 амплитудасымен, ω0 жиілігімен және ω0 фазасымен сипатталады.Модуляцияланған сигналдың тасымалдаушы жоғары жиілікті тербелістің амплитудасына, жиілігіне немесе фазасына әсер ету-етпеуіне байланысты сәйкесінше амплитудалық, жиіліктік, немесе фазалық модуляцияны анықтайды. Модуляция мен детекторлау кезіндегі пішіні, жиілігі, немесе фазасының ауысу процесстері тербеліслардің ауысуы деп аталады. Модуляция бейнесигнал спектрін радио, немесе оптикалық жиіліктер аймағына ауыстыруға мүмкіндік береді, осының арқасында ол сәуле шашу арқылы қашықтыққа жіберілуі мүмкін. Модуляцияны арнайы құрылғыларда – модуляторларда жүзеге асырады (4.1 сурет). Модулятордың екі кірісіне басқарушы (төмен жиілікті) сигналды Uупр береді және үйлесімді тасымалдаушы (жоғары жиілікті) тербелісін береді Uнес, ал шығыста модуляцияланған (жоғары жиілікті) тербеліс Uмод пайда болады. Басқарушы сигналдың спектрі тек төмен жиілікті құрамаларды (мысалы Ω1, Ω2, Ω3 ) (4.2. сурет) құрайды.

____________ 1 Модуляция (лат. modulatіon — «өлшем», «өлшемділік») — жоғары жиіліктегі қайталмалы параметрінің біреуін басқа едәуір төмен (модуляциялаушы) жиілікпен әрекет етуі арқылы өзгеруі.

Тасымалдаушы сигналдардың спектрлері тасымалдаушы жиіліктегі бір құраманы құрайды ω0 (4.2 сурет, б). Модуляторда бүйірлі құрамалар пайда болып және төмен жиіліктегі құрамалар жойылады. Модуляцияланған ауытқудың спектрінде төмен жиілікті құрамалар жоқ, бірақ тасымалдаушы жиілікке жақын бүйір құрамалары пайда болады (ω0 ± Ω1 ; ω0 ± Ω2; ω0 ± Ω3), яғни ол тасымалдаушы тербелістің спектрінен әлдеқайда күрделірек (4.3 сурет). Дыбыстық жиіліктің сигналы аралас тасымалдаушы жиілікпен жоғары жиілік арқылы беріледі ω0. Осының арқасында бір желі арқылы хабарламаларды көпканалды түрде жіберуге мүмкіндік бар.

Бұл жадайда әртүрлі хабарламалар әртүрлі жиіліктегі тасымалдаушы тербелістерді пайдаланады. Қабылдау кезінде сигналдардың әрбіреуі өзінің жиілігіне теңшеленген сүзгіштердің көмегімен бөлінеді. Әр сүзгіштің шығысында тек бір сигналды қабылдайды. Әр радио станцияға өзінің тасымалдаушы жиілігі тағайындалады, оны радиоқабылдағышта өзгерту арқылы қажетті сигналды қабылдауға болады. Мысалы, Санкт-Петербург 801 кГц жиілігінде жұмыс істейді.

Тасымалдаушы тербеліс ретінде радиотехникада әрдайым жоғары жиіліктегі гармониялық сигналды қолданады ин (4.4 сурет, а). Жіберілетін хабарламаны үзіліссіз функция ретінде сигнал арқылы көрсетеді (4.4 сурет, б).

Амплитудалық модуляция кезінде амплитудалық-модуляцияланған сигналдың иегіші модуляциялау сигналына, яғни жіберілетін хабарламаға сәйкес келеді (4.4 сурет, в). Модулятордың сызықты емес элементінің кірісіне (диодтың) басқарушы және тасымалдаушы тербелістердің кернеу қосындысын берсе, онда тоқ сызықты емес элемент арқылы бүйір құрамаларын құрайтын болады (4.4 сурет, е). Тасымалдаушы жиіліктің тербелісіне қатысты ω0 біркелкі орналасқан бүйір құрамалары бір-біріне тең, яғни бүйір құрамаларының спектрі тасымалдаушы жиілікке қатысты біркелкі симметриялы болып келеді. Модуляцияның дәрежесі модуляция коэффициентімен, немесе модуляция тереңдігінің коэффициентімен М мінезделеді, ол жоғары жиіліктегі тербелістер амплитудасының максималды өзгеруін қатысты түрде көрсетеді және модуляцияланған сигнал амплитудасының ∆U оның орташа мәніне Uорт қатысты максималды ұлғаю қатынасына тең. Модуляция тереңдігінің өлшеусіз коэффициентін М әдетте пайыз ретінде көрсетеді, %:

Модуляцияланған тербеліс тасымалдаушы тербелістің амплитудасына uн (ол модуляция кезеңіндегі орташа мәннің иілу мағынасын білдіреді T1), модуляция тереңдігінің коэффициентіне М, модуляция жиіктілігіне F0, тасымалдаушы жиілікке ω0 тәуелді болады.

Жиілікті модуляцияда модуляцияланатын негіз ретінде үйлесімді тербелістің ω0 жиілігі есептеледі, оның ұлғаюы ∆ω уақытқа тәуелді және модуляциялау сигналының U бірден мәніне пропорционалды. Үйлесімді тербеліс кезіндегі жылдам жиілік ω уақыт ішінде өзгермейді, ол тасымалдаушы жиілікке ω0 тең. Жиілік модуляция кезіндегі тасымалдаушы тербелістер ω тәуелді модуляциялау сигналына U байланысты

ω = ω0 + KчU,,

ω0— тасымалдаушы тербелістің тасымалдаушы жиілігі; кч — жиілік пен кернеу арасындағы пропорционалдаудың өлшемді коэффициенті, рад/(В • с). Жиіліктің орташа мәнінен модуляцияланған тербелістің жылдам жиілігінің ω0 максималды тербеліс жиілігінің девиациясы1 ωд деп аталады,

ω — айналмалы жиіліктің бірден мәні; тф — тасымалдаушы тербеліс фазасының девиациясы (жиілікті модуляцияның индексі); U — модуляциялау сигналының амплитудасы. Тасымалдаушы тербелістің жиілікті модуляциясын оңтайлы түрде көп жағдайда автогенератордың тербеліс контурының резонансты жиілігін қайта құрау жолы арқылы жасауға болады.

______________ 1 Жиіліктің девиациясы (лат. devіatіo — «тербеліс»; de — «тербеліс» + vіa — «жолдан») — жиілікті модуляция кезіндегі электр жиіліктері тербелісінің орташа мәнінен максималды тербелісі. Тәжірибелік радиоэлектрондық сызбаларда бұл сызықты емес орташа өткізгішті элемент – варикап¹ арқылы жүзеге асырылады.

Тасымалдаушы тербеліс фазасының бастапқы фазадан максималды тербелісі mф фазалық модуляцияның индексимен сипатталады.

mф = kфU. ωд фазалық модуляциядағы жиіліктің тасымалдаушы жиіліктен ω0 максималды тербелісі жиіліктің девиациясы деп аталады

ωд = mфω = kфUω.

Жиілікті және фазалық модуляция бұрыштық модуляцияның бір түрі болып табылады.

Радиотехникалық құрал-жабдықтардағы электр тербелістерінің екінші маңызды өзгеру түрі болып модуляциялауға теріс үрдісі есептеледі. Адамның тербелістерді қабылдауы, немесе құрал- жабдықтармен тіркелуі үшін амплитудасы, жиілігі, не фазасы бойынша модульданған қабылданушы жоғары жиілікті тербелістерді радиоқабылдағыш құралда қайтадан төмен жиілікті тербелістерге өзгерту қажет. Модульденген жоғары жиілікті сигналдың пішіні төмен жиілікті модульденген сигналды ойнататын тербеліске өзгеру процессі детекторлау (демодуляциялау) деп аталады. Көп жағдайда оңтайлы түрде амплитудалық-жиілікті тербелістердің детекторлануы жүзеге асырылады. Демодуляциялау үшін детекторды, немесе қабылданған, күшейтілген және өзгертілген жоғары жиілікті модульденген тербелістен жіберілетін пайдалы сигналды айқындайтын демодуляторды қолданады (4.6 сурет).

______________ 1 Варикап (ағыл. varіcap, varі(able) — «өзгермелі» + cap(acіtі) — «сыйымдылық») — орташа өткізгішті құрал, радиоэлектронды жабдықтарда қолданатын кернеуді азайтып- көбейткенде өзгеретін сыйымдылық.

Детектор төмен жиіліктегі сигналды шығаруға арналған сызықты емес элемент пен фильтрдан құралады. Сызықты емес элемент ретінде диодтар мен транзисторларды, төмен жиіліктердің фильтрі ретінде – қарапайым RC-тізбегінде қолданады. Детекторға қойылатын негізгі талап – берілетін сигналды дәлме-дәл ойнату. Амплитудалық-модульденгенсигналдардыңдетекторын амплитудалық детектор деп те атайды. Қандай сигналдың детекторланатынына байланысты оларды амплитудалық, жиіліктік және тағы басқа детекторларға бөледі. Жиілікті-модульденген және фазалық-модульденген тербелістерді екі кезеңде өндіреді: алдымен оларды терең емес амплитудалық модульяцияға өзгертеді, ал содан соң амплитудалық детектормен детекторлайды. Бұл ретте жиілікті-модульденген сигнал амплитудасының барлық өзгерістерін пайдалы сигнал қатарында детекторлайды, сол себептен детектордың алдында амплитудалық тежегішті қояды. Ең оңтайлы жағдайда жиілікті-модульденген тербелістердің амплитудалық-модульденген тербелістерге өзгеруін тербеліс контурларын пайдалану арқылы жүзеге асырады, оларды жиілікті-модульденген тербелістердің тасымалдаушы жиілікке қатысты орналастырады. Көп жағдайда жиілікті детектордың дискриминатор деп аталатын бірдей симметриялық сызбасын қолданады.

Көп жағдайда өңделуші сигналдың спектралды құрамын өзгерту, немесе жиілік бойынша оның спектрін жылжыту қажет болады, яғни радиолектронды сызбаның шығысындағы сигналдың спектралды құрамын кірістегі сигналдың спектралды құрамымен салыстырғанда өзгерту. Үшінші жиілікті алу үшін әр-түрлі жиіліктегі екі сигналды сызықты емес, немесе параметрикалық түрде араластыру процессі жиіліктің түрлену (гетеродинирациялау) деп аталады. Қандай да бір модульденген сигналдың спектрі осылай түрленгенде (сонымен бірге кез-келген радиосигналды) тасымалдаушы жиілік аймағынан аралық жиілік аймағына модуляция түрі мен қалпын өзгертпей ауысады (немесе бір тасымалдаушы жиіліктен басқасына, сонымен бірге жоғарғысына да). Жиіліктің түрлену процессы модуляциядан айырмашылығы мынада: жиілікті түрлендіруді пайдалы әрекет коэффициентін өндіру аса маңызды емес қуаты аз құралдарда жүзеге асырылады, бұл орайда маңызды талап ретінде анодтық тізбекте аралас жиіліктер мен жоғары тәртіптердің үйлесуі болып табылады. Сонымен бірге модуляция кезінде модульденген сигналдың жиілігі модульденген жиіліктен бірнеше рез көп болуы ықтимал. Ал сигналдардың араласуы кезінде жиіліктердің арақатынасы әр-түрлі болуы мүмкін. Жиілікті түрлендіруді сигналды ары-қарай өңдеу мен оны күшейту үшін жүзеге асырады. Көп жағдайда сигналды өңдеу де, күшейту де тасымалдаушы жиіліктің төмен болуына байланысты оңайырақ. Осы себептен аралық жиілік сигналдың жиілігінен басым жағдайда азырақ. Жиіліктің түрлену процессі жүзеге асырылатын құрал – жиілікті түрлендіргіш деп аталады. Жиілікті түрлендіргіш гетеродин араластырушыдан және аралық жиілік сүзгішінен тұрады (көп жағдайда аралық жиілік күшейткішінің ауысу контурынан, немесе жоғары жиіліктің күшейткішінен) (4.7 сурет).

Араластырғыш пен гетеродин өзара жиілікті түрлендіргішті құрайды.

Радиосигналдардың жиілігін түрлендіру кезінде түрлендіргіштің екі кірісіне тасымалдаушы жиілігі ω0 және гетеродины юг жиілікті үйлесімді тербелісі бар кірістік модульденген тербелісті береді, ал шығысында тасымалдаушы жиілігі юг – ω0, немесе юг + ω0 тербелісін алады, және модуляцияның кірістегі модульденген тербеліс заңымен бірдей алып отырады. Кірістеді амплитудалық-модульденген тербелістің спектрі, гетеродин жиілігі юг үйлесімді тербелістің спектралды құрамасы және түрленген тербелістердің спектрлары 4.8. суретте көрсетілген. Түрлендіргіштің шығысында бізге қажетті тербелістің басқасынан барлық құрамалар басылуы қажет, мысалы, ω1— ω0. Амплитудалық-модульденген тербелістерге кейіннен сүзілетін тербелістердің көбеюі сонымен бірге жиілікті түрлендіруге мүмкіндік береді (гетеродинирациялау). Мысалы, сызықты емес вольтамперлік сипаттамалы құралдың кірісіне бір уақытта әр-түрлі ю1 және ю2 жиіліктері бар екі уйлесімді тербелістерді берсек (мұнда ю1 > ю2), онда шығыстағы тоқтың спектрінде бастапқы тербелістердің гармониктерінен басқа ω1 + ω2 и ω1 — ω2 жиіліктегі құрамалар пайда болады. Бұл орайда аталған тербелістердің амплитудалары бірдей, яғни сызықты емес құралда кіріске берілген сигналдардың ұлғаюы пайда болады. Қажет болғанда кез-келген спектралды құраманы бір-бірінен тәуелсіз етіп бөлуге болады.

Жиілікті көбейткіш — шығысында синусоидалды кернеу тудыратын құрал, оның жиілігі кірістегі ауыспалы кернеудің жиілігінен бірнеше рет асады (4.9 сурет). Жиілікті көбейткіштер өзара резонансты ұлғайтқыштарды білдіреді, олардың жүктеме контурлары қоздыратын кернеудің бірден-бір жоғары гармонигына теңшеледі (берілетін тербелістің белгілі-бір гармонигінің жиілігіне). Қабылдағышта гетеродинның болған жағдайында әр-түрлі радиостанцияларды қабылдағанда аралық жиіліктің күшейткішін қайта теңшеу қажет емес, тек радиоқабылдағыштың гетеродин жиілігі мен резонансты контуры ғана теңшеледі.

Аналогты көбейткіштің кірістеріне екі гармоникалық тербелісті берсе (мысалға модульденген сигнал мен гетеродиннің тіреуіш кернеуі), онда оның шығыстағы кернеуі екі спектралды құраманы құрайтын болады. Әрбеткей жиіліктегі спектралды құрама ωп.ч = |ωг + + ω0| аралық жиілікті ұлғайтқыштың жіңішке сызықты сүзгішімен және түрленген сигналдың юпч аралық жиілігі ретінде байқалады. 4.10 , а суретінде гармоникалық тербелістің спектрі көрсетілген, ол ю1 жиілігіндегі жиілікті көбейткіштің кірісінде көрсетілген. Көбейткіштің шығысында ω1 жиілігіндегі үйлесімді тербеліс пайда болады (4.10, б суреті), барлық басқа спектралды құрамалар, сонымен бірге ю1 жиілігі тербелісіндегі кіріс жиілігі де басылады (4.10, б суретін қара). Барлық қарастырылған түрленген сигналдарға: модуляцияға, детекторлауға, жиілікті түрлендіру мен көбейтуге – кірістегі сигналдардың спектрында болмаған жаңа спектралды сигналдардың құрамаларында пайда болуы мінезделеді. Тербелістің спектралды құрылымының осындай күрделенуін диодтар мен транзисторлардың сызықты емес элементтерінің көмегімен алуға болады. Шығысында аралас кернеуді кірістегі кернеу жиілігінен бірнеше есе артатын жиілікпен алатын құралды кернеуді бөлуші деп атайды. Қабылдағышта гетеродинді генератордың болса, онда әр-түрлі радиостанцияларды қабылдаған уақытта аралық жиілікті ұлғайтқышты теңшеу қажет болмайды, тек гетеродиннің жиілігі мен радиоқабылдағыштың резонансты контуры ғана теңшеледі.

Тежегішті алудың ең қолайлы тәсілі болып диод арқылы алу есептеледі, оның анодтағы тоқтың кернеуі нөлден төмен болғанда тоқты өткізбеу құрылысын пайдалану арқылы қолдану.

Оңтайлы дифференциялау тізбегі болып резистор мен конденсаторды бірінен соң бірін қосу есептеледі (4.11 сурет).

Бұл операцияны интеграциялау деп атайды. Интеграциялау тізбегі 4.12 суретінде көрсетілген.

5 Тарау

Радиоэлектронды құрылғылар өзінің функцияларын орындау үшін электрлік қоректендіру көздерінің бар болуын талап етеді. Стационарлық радиоқабылдағыштар мен теледидарлар өнеркәсіптік жиілік электржелісімен тұтынады. Еуропа елдерінде желідегі ток жиілігі 50 Гц, ал Америка Құрама Штаттарында ол 60 Гц тең. Кернеуді жаппай 220 В орнатуға тырысады, бірақ әлі 127 кернеуімен және 240 В желісі бар. Ықшам транзисторлық радиоқабылдағыштарды қоректендіру үшін 4,5... 9 В кернеуін құрайтын батареялары қолданылады. Электрлік қоректендіру көзі – берілген жүктеме кезінде қажетті ток пен кернеумен қамтамасыз ететін құрылғы болып табылады. Электрлік қоректендіру көздерінің сериялық шығарылымын жасап шығаратын кәсіпорындар бар, сондықтан тұтынушы өзіне қажеттісін таңдай алады. Егер пайдалану, құрылма немесе басқа ойлар бойынша сериялық жасап шығарылатын электрлік қоректендіру көздері тұтынушы талабына сәйкес келмеген жағдайда, электронды құралдың осы түріне тән, барлық ережелер мен шектеулерді есепке алып, жеке қолданыс үшін қоректендіру көздері өңделеді. Электрлік қоректендіру көздері бастапқы және екіншілік болып екіге бөлінеді. Бастапқы деп, химиялық реакцияның (мысалы, гальваникалық батареясы1), жарық энергиясының жұтылуының (күн батареялары), немесе жылу энергиясының (термоэлементтер) нәтижесінде электр энергиясы алынған электрлік қоректендіру көзі есептелінеді. Бастапқы электрлік қоректендіру көздеріне электрстанциялар, электрмашиналық генераторлар, аккумуляторлар, қоректендіру химиялық көздері, күн және атомдық батареяларын жатқызады.

______________ 1 Батарея – ортақ әрекеті үшін бірыңғай жүйесіне бірнеше біртипті құралдарды, аппараттарды және т.б. біріктіру.

Гальваникалық элемент тұрақты электрлік кернеу көзін білдіреді. Гальваникалық элементінен алынатын электрлік энергиясы тұйықталған электр тізбегіндегі элемент ішіндегі химиялық реакциясының нәтижесінде құрылады. Гальваникалық элементі мен батареяларын сипаттайтын негізгі параметрлері электр қозғаушы күш3 (ЭҚК) (кернеу), элементтің сыйымдылығы мен сақталуы болып табылады.

______________ 1 Электролиттер (электро + «бөлшектеу») - химиялық заттар мен жүйелер, оларда, ток көздері электрондар болып табылатын металдарға қарағанда, электр ауыстыруы иондарды көшіруімен жүзеге асырылады. 2 Электрод (электро + гр. hodos - «жол», «бағыт») - электрхимиялық реакцияларына, оның материалы тікелей қатысатын гальваникалық элементінің құрамдас бөлігі; электролитке жүктелмеген электрод бөлігі, сыртқы электр тізбектеріне қосылу үшін қызмет етеді. 3 Электрқозғаушы күш (ЭҚК). Тізбектің бойымен ұзақ уақыт электр тогы өту үшін, кернеу көздерінің полюстарында потенциалдар айырмасын үздіксіз ұстап тұру керек. Потенциалдар айырмасын белгілейтін және қолданатын, сыртқы және ішкі кедергісінен өтіп, тізбекте ток туғызатын күшті электрқозғаушы күш деп атайды (электр энергиясының химия көздеріндегі химиялық реакция нәтижесінде ЭҚК пайда болады). Гальваникалық элементтерді, олардың пайдалану мәліметтерін сипаттайтын әріппен және цифрлермен таңбалайды. Мысалы, 13АМГ- У-0,5 - анодты марганецті-мырыш электрохимиялық жүйесімен, әмбебап, 13В кернеуімен, 0,5 А-ч бастапқы сыйымдылығымен. Сонымен қатар, кеңінен қолданылатын батареялардың аталған жүйесімен таңбасында мынадай атауы бар болуы мүмкін (мысалы, «Крона», «Сатурн») және цифрлік - элементтер 373 («Марс»), 332 (ФБС-0,25) және т.б. Элементтер мен батареяларды оқшауланған қаптамаларында (бөліктерде) сақтайды.Бұл металл бөліктерінің ықтимал коррозиясын немесе сұйықтықтың қарқынды жүктемесі кезінде (электролиттің), элементтердің (батареялардың) бөлу салдарынан монтаждау сымдарының тұйықталуын ескертеді. Ең кең тараған құрғақ элементтер - марганецті-мырыш гальваникалық элементтер болып табылады. Олар температуралардың кең диапазонында жұмыс істейді, және шағын ішкі кедергісі бар, ол разрядтың дәрежесі мен сыйымдылығына байланысты 0,1... 10 Ом диапазонында орналасқан. Сынап-мырышты элементтерінде герметикалық конструкция нысанында дискі бар. Олар электрқозғаушы күшінің жоғары тұрақтылығымен ерекшеленеді, ол бір жыл ішінде 0,2% өзгереді. Сынап-мырыш элементтердің ішкі кедергісі, марганецті-мырышты элементтерінен айтарлықтай жоғары. Сынап-мырышты элементтері, токтың басқа да көздерінен, көлем бірлігімен алғанда ең үлкен үлестік сыйымдылықпен ерекшеленеді. Олардың кемшіліктеріне теріс температура кезінде төмен жұмыс істеу қабілеттілігі жатады.

_______________ 1 Техникалық шарттар (ТШ) құралдың нақты бір типіне шығарылады. Оларда қызметін, электрлік параметрлерін, пайдалану сипаттамаларын, барынша рұқсат етілген жұмыс режимін белгілейді және сынақ кезінде жарамдылығы критерийлерін, сондай-ақ электр өлшемдерінің схемалары мен режимдерін белгілейді, механикалық және климаттық жүктемелер мәндерін көрсетеді.

Күн элементтері кристалдық немесе аморфты кремний негізінде орындалған жартылай өткізгіш аспаптар болып саналады. Күн элементтерін модульдерге біріктіреді, модуль - панельдерге. Күн элементтерін орналастыру үшін негіз ретінде 2...3 мм қалыңдығымен беттік кварцты шыны пайдаланады. Ультракүлгін сәулелердің әсеріне тұрақты желіммен күн элементтері шыныға бекітіледі. Күн элементтері арасындағы байланыс ток алмалы шина көмегімен жүзеге асырылады. Күн элементтері орнатылған шыныны бейіндік металл рамкасына бекітіп, алынған конструкциясы климат төзімді полимерлік термоқоспамен герметикалайды. Термоқоспамен кремний пластиналар мен шыны толтырылады (сур. 5.1).

Пайдалы әрекет коэффициенті 12... 14 % күн элементтерін құрайды.

Электр энергиясы тұтынатын құралы ретінде, электрондық құрал жалпы түрде электрмен қоректендіру көзден және жүктемеден (тұтынушы) тұрады. Электрондық құралдардың әр түрлері үшін схемотехникалық және конструктивтік шешімдерімен электр қоректендіру көздері талап етіледі. Кейбір радиоэлектрондық құралдары үшін (ЭЕМ, тұрмыстық-электрондық техника және т. б.) өнеркәсіппен бір сериямен шығарылған электрмен қоректендіру жүйесін немесе көздерін таңдауға болады, басқалардың сапалы жұмыс үшін арнайы әзірленген электрмен қоректендіру жүйесі талап етіледі. Күшейткіш құрылғылардың, сондай-ақ кез келген басқа да электрондық тораптар мен жүйелердің ажырамас бөлігі электр қоректенудің екіншілік көздері болып табылады, оларды сапа мен түрмен талап ететін электр энергиясымен қамтамасыз етеді. Бұл электр энергиясы бастапқы электрлік қоректендіру көздерімен өндіріледі. Электрлік қоректендіру бастапқы көздері, оларға әр түрлі электрондық аппаратурамен қойылатын талаптарға әрқашан да қанағаттандырмау мүмкін. Сондықтан, электрлік қоректендіру бастапқы көзі мен электрондық жүйесі арасында электрлік қоректендіру екіншілік көзі деп аталатын арнайы түрлендіргіш құрылғысын қосады. Электрлік қоректендіру көзі екіншілік деп аталады, егер электрлік қоректендіру көзінде бір тектес электр кернеуі басқа тектес электр кернеуіне түрлендірілетін болса. Электрлік қоректендіру екіншілік көздерінде ауыспалы, тұрақты және жүріп тұратын токтар түрлендіріледі (сур. 5.2). Ток ауыспалы деп аталады, ол шама мен белгі бойынша уақытпен өлшенеді (сур. 5.2, а). Ауыспалы ток Іmax амплитудасымен, 𝜔 (немесе f) жиілігімен, 𝐼Rср токтың орта мәнімен және І ток қолданыстағы мәнімен сипатталады.

Жүріп тұратын ток деп айтамыз, өзінің шамасын өзгертетін, бірақ бағытын өзгерте алмайтынды (сур. 5.2, в). Жүріп тұратын ток орта мәнімен сипатталады, ол электрлік қоректендіру екіншілік көздерінде қолданылады, әдетте І0 түзетілген ток тұрақты құрамдас, кп пульсация коэффициенті және пульсация жиілігі деп аталады. Электрлік қоректендіру екіншілік көздерінің шығу кернеуінің кп пульсация коэффициентінің мәні кең шектерінде өзгеруі мүмкін. Әдетте электрлік қоректендіру екіншілік көздерінде ауыспалы кернеудің тұрақты кернеуіне түрлендіруі болады. Кейде бір шаманың тұрақты кернеуін басқа шаманың кернеуіне түрлендіруі талап етіледі. Осы амалдар үшін, сондай-ақ электрлік қоректендіру екіншілік көздері пайдаланылады. Алайда, кернеудің қарапайым бөлгішін мен трансформаторды электрлік қоректендіру екіншілік көздері деп санауға болмайды, өйткені осы құрылғыларда қандай да бір аралық түрлендіргішсіз қарапайым кернеудің «масштабтауы»1 жүреді. Көпшілік жағдайда, электрлік қоректендіру екіншілік көздері үшін энергия көзі болып 50 Гц жиілігімен ауыспалы ток желісі қызмет етеді. Электрлік қоректендіру екіншілік көзі, осы электрлік қоректендіру көзімен қоректенетін құрылғымен бір корпуста бірігу мүмкін (мысалы, теледидарларда), немесе жеке стационарлық немесе жылжымалы блок арқылы бөліну мүмкін. Электрлік қоректендіру екіншілік көздеріне аккумуляторлар мен қоректендіру блоктары жатады.

2Электролиз — электр тогының әсерінен электролиттердің таралуы. Сұйық өткізгіштері бойынша ток өтіп, олардың құрамдас бөліктеріне таратады. Сондықтан, біріңші текті өткізгіштер деп аталатын металл өткізгіштерінен айырмашылығы, сұйық өткізгіштер екінші текті өткізгіштер деп аталады. Аккумуляторлардың мынадай түрлері қолдануды табады және олардан жасалған аккумуляторлық батареялардан құрылған:

Аккумуляторлардың кейбір типтерінң параметрлері кесте 5.1. келтірілген.

Токтың нақты көзіндегі ішкі кедергісі, шексіз үлкен болмаса да, бірақ зор. Осындай көздердің практикалық іске асыруы электрондық тізбектер көмегімен жүзеге асырылады. Неғұрлым кеңінен электрлік қоректенудің екіншілік көздері қолданады, өнеркәсіптік және арнайы желілерінің электрлік қоректендірудің ауыспалы кернеуді тұрақтыға түрлендіреді. Қоректендіру көздерінде ауыспалы ток энергиясын тұрақты ток энергиясына түрлендіруді түзеткіштер жүзеге асырады, тұрақты токтың энергиясын ауыспалы ток энергиясына түрлендіру – инверторлар жүзеге асырады.

Электрлік қоректендіру екіншілік көздері шығу қуатының шамасы бойынша бөлінеді: Қазіргі уақытта электрлік қоректендіру екіншілік көздері олардың функциядары мен қызметіне қарамастан, екі құрылымды схемалар бойынша құрылады. Тұрақты қарапайым электрлік қоректендіру екіншілік көздерінің функционалды схемасы сур. 5.3. көрсетілген. Электрлік қоректендіру екіншілік көздерінің негізгі элементтері күш трансформатор, түзеткіш, тегістеу сүзгі және стабилизатор болып табылады.

Бірақ жоғары тұрақты кернеу ұлғайтылмаған трансформатор арқылы алынуы мүмкін. Трансформаторсыз жоғары тұрақты кернеуді алуға қабілетті тізбектерді кернеу көбейткіші деп аталады. Жиі кернеу еселігіш мен үштік көбейткіштері қолданады. Бір жартылайкезеңдік еселігіш сур. 5.4. көрсетілген. Ол тұрақты кернеуді шығарады, онда ауыспалы кернеудің кіріс максималды мәні екі есе артық. Бір жартылайкезеңдік еселігіш алынған кернеу қиын сүзіледі, себебі пульсация жиілігі 50 Гц. Басқа бір кемшілігі, онда конденсатор С2 есептелген болуы тиіс, ауыспалы кернеудің кіріс максималды мәні кем дегенде екі есе артық болу керек.

Кернеудің екілік жартылайкезеңдік еселігіш кернеудің біржартылайкезеңдік еселігіштен бос.

Қазіргі заманғы түзеткіштерде біржартылайкезеңдік схемасы өте сирек пайдаланады, өйткені, трансформатордың екіншілік орауы тек жартылай кезеңінде жұмыс істейді. Сонымен қатар, осындай схема арқылы түзетілген, кернеуде өте жоғары пульсация коэффициенті (кn), оның тегістеуін қиындатады. Тәжірибеде жиі екілікжартылайкезеңдік схемасы пайдаланады. Екілікжартылайкезеңдік схемасында трансформатор екінші реттік орамасының жартысынан кернеу алынады. Әрбір диода енгізілген мұндай схемасында, ток біржартылайкезеңдік қарағанда екі есе аз өтеді. Екілікжартылайкезеңдік схемасындағы пульсация коэффициенті айтарлықтай төмен. Оның кемшілігі трансформаторының екінші реттік орамасының кернеу ортасынан бөлу болып табылады және трансформаторының екінші реттік орамасының кернеу толық пайдаланылмайды. Бұл кемшіліктер көпір схеммасында жойылған. Көпірлік сызбасының ерекшелігі трансформатордың екіншілік орамасындағы ортасының жоқтығы болып табылады, сондықтан көпірлік схемасында түзетілген кернеудің бір мәнін алу үшін (екіншілік реттік орамасының ортасынан кендік бөлумен салыстырғанда) екі есе аз саны бар ораммен алу. Пульсация жиілігі және пульсация коэффициенті түзетілген кернеудің көпірлік схемасы кендік бөлумен ортасынан екіншілік реттік орамасының схемасы сияқты. Қарастырылған ауыспалы токты түзету схемалары түзетілген, жүріп-тұратын кернеуді алуға мүмкіндік береді. Электрондық құралдарды қоректендіру үшін жүріп-тұрушы кернеу жарамсыз, ол ауыспалы токтың фонын туғызады, бұрмалау сигналдарына әкеп соғады және құралдың тұрақсыз жұмысын көрсетеді. Түзетілген кернеудің құрамында пульсациялар деп аталатын айнымалылар бар. Пульсациядан тегістеу сүзгілер көмегімен өшіріледі.

І0 түзетілген тұрақты ток құрамы жүктемеге бағытталады, ал қажетсіз іn айнымалы құрамы, жүктемеге қарамай, конденсатор арқылы тұйықталады. Конденсатордың және дроссель сүзгі жұмысының физикалық мәнінің құрамында, яғни, конденсатор (әдетте сыйымдылығы үлкен) жүктемеге параллель қосылған, түзетілген кернеу импульстің өсуіне байланысты зарядталады, және олардың кемуіне байланысты разрядталады, сонымен қоса оның пульсациясы арқылы тегістейді. Дроссель, керісінше, түзетілген ток импульстары өскен сайын, өзіндік индукцияның электрқозғаушы күш әрекетінің нәтижесінде ток өсуіне бөгет жасайды, ал егер импульстар кему жағдайында, оның кемуіне бөгет жасап, жүктеме тізбегінде ток пульсациясын тегістейді. Екінші жағынан, конденсатор және дроссель энергия резервуарлары болып табылады. Олар оны жинақтайды, жүктеме тізбегінде токтың орташа мәніне келгенде, және ток орташа мәнінен төмен болған жағдайды оны жібереді. Бұл пульсация тегістеуіне әкеледі. Ең кең тараған тегістеу сүзгілерінің электрлік схемалары сур.5.6. көрсетілген. Тегістелген П-бейнелі LC-сүзгілер (сур. 5.6, а) І0 тұрақты ток тегістеу құраушысы, Др дроссель арқылы еркін өтіп, сосын жүктемеге түсіп, трансформатор арқылы тұйықталады.

__________________ 1 Дроссель арнайы магниттік материалдан құралған ортасы бар индуктивтілік шарғыдан тұрады.

Ауыспалы құраушылар, С1 және С2 үлкен сыйымдылықтар арқылы тұйықталып, жүктемеге өтпейді. Жүктеменің шағын токтарында Г-бейнелі сүзгілер жұмыс жасайды (сур. 5.6, б). Жүктеменің аз токтарында тегістеу сүзгілері ретінде конденсатор (RC-сүзгілер) қосу мүмкін (сур. 5.6, в), осыны тасымалы радиоқабылдағыштар мен магнитолаларда жасайды. Кейде, дроссельді резистормен алмастырады, сүзгілеу сапасы төмендейді, бірақ сүзгі арзанға түседі (сур. 5.6, г, д). Ең жауапты жағдайларда көпбөлікті тегістеу сүзгілері пайдаланылады, олар бірнеше П-бейнелі, немесе Г-бейнелі LC- және RC-сүзгілерден тұрады. Тегістеу сүзгілерін түзеткішпен сүзгі арасына қосады. Сүзгі теориясында шектік жиіліктерді кесу жиілігі деп атауға болады және оны

Төменгі жиілікті сүзгілер төменгі жиілік тербелістерін бөледі және жоғары жиілікті тербелістерін төмеңдетеді. Тербеліс тізбекті контурлары бар төменгі жиілікті сүзгілердің көптеген схемалары бар (сур. 5.8). LC-сүзгінің реактивті элементтер санының ұлғаюы амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын кемшіліксіз сүзгіге жақындатуға мүмкіндік береді.

Жоғарғы жиілікті сүзгінің амплитудалы-жиіліктік сипаттамалары 5.11 көрсетіледі. Жолақ-жіберу (жолақ) сүзгілер жиіліктің нақты жолағында жібереді 𝜔гр1 = 𝜔𝑚𝑖𝑛 бастап 𝜔 = 𝜔𝑚𝑎𝑥, ал басқа жиіліктегі тербелістер – бұдан жоғары, бөдан төмен – нашарлайды.

Осы жолақтан тыс сүзгі қажет емес сигналдар мен кедергілерді өткізуге тыйм. Нақты жағдайда амплитудалы-жиілік сипаттамасы қажет жолақта жиіліктің өзгеруі төмен. Жіберу коэффициенті жіберу жолағында √2 есе төмендейді. П-бейнелі амплитудалы-жиілік сипаттамасының жуықтау дәрежесі сүзгінің сапасын сипаттайды. Белсенді элементінен шығыс сигналын алғанда, L, С, R тізбекті тербеліс контуры бар жолақ сүзгісі сур.5.12 көрсетілген.

Жолақ сүзгінің амплитудалы-жиілік сипаттамасы сур.5.13 көрсетіледі.

Көптеген электрлік тізбектер анықталған кернеумен жұмысына есептелген. Кернеудің өзгерісі тізбек жұмысына байланысты. Сондықтан қоректендіру блогы кіріс кернеу немесе жүктеме өзгерісіне қарамай тұрақты шаманың шығыс кернеуімен қамтамасыз ету керек. Шығыс кернеудің өзгермейтін шамамен қамтамасыз ету үшін кернеу стабилизаторы қолданылады. Кернеу стабилизаторы тұрақты деңгейде шығыс кернеуді ұстап тұрады.

Кернеу стабилизаторының екі негізгі типі бар:

Параллель стабилизаторын параллель түрінде жүктемесіне қосады (сур. 5.14). VD1 стабилитроны1 R1 резисторымен тізбекті түрде қосылған. Кіріс тұрақты кернеу стабилитрон мен резисторға салынады және стабилитронды кері бағытта ауыстырады. Кіріс кернеуі стабилитрон тұрақтандыру кернеуінен қарағанда жоғары болуы тиіс. Резистор шағын ток өтуіне мүмкіндік береді және ойық саласындағы стабилитронмен қамтамасыз етеді. Сур. 5.14. тізбек кіріс кернеу өзгерген кезде тұрақты шығыс кернеуімен қамтамасыз етеді. Шығыс кернеуі стабилитронды және R1 тізбектей қосылған резистордың ауыстыруына байланысты көбейтілуі немесе азайтылуы мүмкін. R1 тізбектей қосылған резисторы арқылы ток жүктемесі мен стабилитрон сомасы өтеді. Бұл резисторды іріктеп алады, сондықтан ток стабилитрон арқылы оны тұрақтандыру облысында ұстап қалады. Жүктеме арқылы ток артылған жағдайда, ток стабилитрон арқылы азаяды және осы токтардың сомасы кернеуді тұрақты ұстап тұрады. Бұл шығыс ток өзгерген кезде, сонымен қатар, кіріс кернеу өзгерген кезде, тұрақты шығыс кернеуімен қамтамасыз етеді.

______________ 1 Стабилитрон (лат. stabіlіs — «тұрақты») — бұл қоректендіруші желілерінде олардың тербелісінен және жүктемеге рұқсат етілген өзгерістерінен тәуелсіз берілген шектерде кернеуді, жиілікті немесе ток күшінің автоматты түрде ұстап тұратын құрылғы. VT1 транзисторы қолданылатын параллель реттеуші тізбек сур.5.15 көрсетілген. VT1 транзисторы жүктемеге параллель қосылған.

Бұл стабилизаторды жүктемеде қысқаша тұйықталу жағдайында қорғайды. Күрделі параллель стабилизаторлары бар, олар бір стабилизатордан көп қолданады. Тізбекті стабилизаторларда параллельге қарағанда, кең қолданысы бар, өйткені олар тиімді жән кішігірім қуатты таратады. Тізбекті стабилизаторды жүктемеге тізбектеп қосады. Сонымен қатар, тізбекті стабилизатор басқару құрылғысы ретінде жұмыс жасайды, жүктемеде қысқаша тұйықталудан элетрлік қоректендіру көзін сақтайды. Қарапайым тізбекті стабилизатор сур.5.16 көрсетілген. Оның кірісіне тұрақтандырылмаған тұрақты кернеу беріледі, ал шығуында кіріс кернеу шамасынан аз тұрақтандырылған тұрақты кернеу алынады. Соңғы жылдары стабилизаторлардың орнына, дискретті компоненттерінде, жие интегралды микросхемалар негізіндегі стабилизаторлар пайдаланылады.

Олар арзан және қолданыста қарапайым болып келеді.

Интегралды микросхемалар негізіндегі стабилизаторлардың көбінде үш шығысы (кіру, шығу және жер) бар және түзеткіш сүзгінің шығысына тікелей қосылуы мүмкін. Интегралды микросхемалар негізіндегі стабилизаторлар оң, не теріс полярлы шығыс кернеудің кең диапазонын алады.

Сонымен қатар, екіполярлы кернеу стабилизаторлары бар. Егер стандартты микросхемалар арасында қажет кернеуімен стабилизатор болмаса, онда реттелетін кернеуімен микросхеманы пайдалануға болады.

Кернеу стабилизаторын сүзгіден кейін қосады.

Екіншілік электрлік қоректендіру жүйесі ауыспалы және тұрақты ток тұрақтандырылған кернеуімен радиоэлектронды құрылғыларды қамтамасыз етеді, сондай-ақ желілік және коммутациялық кедергі сүзгімен, басқаруымен, бақылау және қорғауымен жүзеге асырады. Автономды объектілерді қоректендіру үшін пайда болған анықтаушы түрі ретінде интегралдық кернеу стабилизаторы болып табылатын, бірліктен ондыққа дейін ватт жұмыс қуатымен бірыңғай электронды құралдың түріндегі күштік интегралды микросхемаларды пайдаланады, оларды электр энергиясын тұтынушыларына тікелей жақын орналастыруға мүмкіндік берді, сонымен екіншілік электрлік қоректендіру жүйелерін құру жаңа тәсілдерін ашты. Пайдалы әсер коэффициентін (ПӘК) арттыру үшін кернеуді импульсті реттеуімен, екіншілік электрлік қоректендіру көздері пайдаланады. Шығыс кернеудің сапасына байланысты электрлік қоректендіру көздерін тұрақтандырылатын және де тұрақтандырылмайтын деп ажыратады.

кернеу тұрақтандыруын жүзеге асыратын функционалдық торабы жоқ. Екіншілік электрлік қоректендіру көздерін сипаттайтын негізгі электрлік көрсеткіштеріне келесі жатады: кп пульсация коэффициенті дегеніміз түзетілген кернеудің бірінші гармоника амплитудасының түзетілген кернеудің орташа мәніне қатынасы.

6 тарау

Электрлік тізбектер электррадиоэлементтерден (резисторлар, конденсаторлар, индуктивтілік шарғылар, жартылайөткізгіш құралдар, электронды шамдар) және біріктіру сымдарынан құрылған. Сигнал тізбегіндегі әсер ететін энергияны ұлғайта алмайтын электрлік тізбектердің элементтері пассивті деп аталады. Пассивті элементтеріне резисторлар, конденсаторлар, индуктивтілік шарғылар, трансформаторлар мен сымдар жатады.

Резисторлардың негізгі түрлерінің сыртқы түрі сур. 6.1 көрсетіледі. Резисторлардың негізгі параметрлеріне номиналды кедергі, номиналды қуат және тұрақтылық жатады. Резистордың номиналды кедергісі 𝑅ном және оның мүмкін ауытқуын корпуста белгілейді. Номиналды қуат — бұл рұқсат етілген шектері параметрлердің ауытқысыз ең жоғары таратылатын қуат. Тұрақтандыру — қоршаған орта параметрлерінің, пайдалану шарттарының өзгерісі кезінде уақытпен кедергінің шамасын сақтау және т.с.с.

Резисторлардың тізбекті және параллель біріктіруін кең пайдаланады. Резисторлардың тізбекті қосылуының мысалы болып көрсетілмейтін тізбек болып келетін кернеудің бөлгіштері (сур.6.2) табылады

Екі резистор R1 және R2 тізбектеп қосылады. Шығыс кернеуі 𝑈вых кіріс кернеуі арқылы 𝑈вх анықтайды 𝑈вых = 𝑈вх𝑅2/(𝑅1 + 𝑅2). Кернеу бөлгіштерін егер кіріс кернеуі үлкен болған жағдайда берілген тұрақты немесе ауыспалы кернеуді алуға мүмкіндік береді. Мұндай бұрмалайтын бөлгіш тізбекке қосылатын осциллограф кабелінің тұйықтауыш сыйымдылығының әсерін төмендету үшін электрондысәуелілік осциллографты жоғарғы жиілік радиотехникалық схемаларға қосқанда қолданылады.

Резисторларды тізбекте электр токты шектеу, кернеу мен токты сүзгіден өткізу, жекелеген учаскелерінде тізбекте кернеуді қажетті құру және т. б. үшін пайдаланады. Резистивті элемент конструкциясына байланысты резисторлар сымды және сымсыз екіге бөлінеді. Сымсыз резисторлар неғұрлым кеңінен қолданады.

Көлемді резистор тіректе немесе қаңқада бекітілетін резистивті элементінен тұрады. Көлемді резисторларда резистивті қасиеттерін құру үшін жоғары меншікті кедергісі бар көлемді композициялар қолданылады, олар оқшаулау материалдарымен өзара механикалық қоспасын өткізетін элементтерден тұрады. Өткізгіш элементтері ретінде, мысалы, көміртек түрінде күйе, және графит ретінде оқшаулау материалдар — синтетикалық шайырлар пайдаланылады. Қаңқа механикалық беріктігі мен қаттылығы барлық конструкцияларымен қамтамасыз етеді. Резистивті элементіне сенімді электр байланысымен қамтамасыз ететін өткізгіштер және электр схемаларын құрастыру кезінде монтаждау мүмкіндіктері қосылады. Өткізгіш пен резистивті элемент үйлесімі, резистордың мұндай сипаттамаларын белгілейді, яғни, рұқсат етілген таратылатын қуат, механикалық әсерлерге төзімділігі, технологиялылығы және сенімділігі. Резисторды ылғалдың әсерінен және механикалық зақымданудан қорғау үшін резистивті элемент мен өткізгіш бөлігін қорғаныш қабыршақпен жабады немесе қаңқаға орналастырады. Резисторлардың көлемді өлшемдері және салмағы стандарттар мен анықтамаларда келтіріледі. Қабыршақ резисторлардағы резистивті элементі болып жұқа қабыршақ табылады, оны қуыс немесе тұтас цилиндр түрінде оқшауланған негізіне жағады. Резисторларда кедергінің тұрақты мәні немесе айнымалысына байланысты кедергі (тұрақты) тіркелген мәнді резисторлар және кедергі (ауыспалы) өзгеретін мәнді резисторлар болып екіге бөлінеді.

Тұрақты резисторлардың ерекше тобын арнайы резисторлар құрайды. Арнайы резисторлардың кедергісі сыртқы факторлардың әсеріне байланысты. Өтіпжатқан ток шамасы немесе келтірілген кернеу өзгерісіне байланысты кедергісі өзгеретін резисторлар варисторлар деп аталады. Егер резистор кедергісі температура әсерінен өзгеретін болса, ондай резисторлар терморезисторлар деп аталады. Кедергісіне жарық әсер ететін резисторлар фоторезисторлар деп аталады. Резистор арқылы электр тогы өткен жағдайда электрлік қуаты бөлінеді. Ұзақ уақыт резистор сенімді жұмыс жасай алатын ең үлкен қуатты таратылудың номиналды қуаты деп аталады. 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1 Вт және одан көп таратылудың номиналды қуатымен резисторлар шығарылады. Радиоаппаратурада ең көп металлды лакталған жылутөзімді (МЛЖ) және металлқышқылдыжылутөзімді (МҚЖ) резисторлар пайдаланылады.

Жылжымалы жүйесінің бұрылу бұрыш кедергісіне байланысты сипатымен ауыспалы резисторлар сызықты және сызықты емес бөлінеді.Резисторларды кедергінің стандартталған түрлі номиналымен шығарады. Кедергінің мәні рұқсат шектерінде номиналды кедергі мәнінен басқа болу мүмкін. Кедергінің рұқсат ауытқу реті норма болу керек. Мысалы, ±5, ±10, ±20% ауытқуымен номиналды кедергілер кесте 6.1. көрсетілген сандарына сәйкес болу керек. ±5 % жоғары ауытқуымен резисторлар үшін кедергінің номиналды мәндер ретін құру қағидасы ұқсас, аралық мәндер саны өсу мүмкін.

Конденсаторлар кеңінен ауыспалы ток тізбектерінде қолданады. Конденсатордағы ағатын ток, ондағы кернеу өзгерту жылдамдығына тәуелді.

Конденсаторлардың негізгі параметрлері болып табылады:

Конденсаторлардың номиналды сыйымдылығының шамасы корпуста көрсетіледі. Пикофарада бөлігінен бастап 10 000 мкФ (микрофарад) дейін сыйымдылықпен конденсаторлар шығарылады. Конденсаторлардың дәлдік классы номиналды шамадан пайызбен сыйымдылық рұқсат ауытқысын көрсетеді: Кейбір конденсаторларда (мысалы, электролиттік) 50 % және одан көп номиналынан сыйымдылық ауытқысымен конденсаторлар мүмкін. Жұмыс кернеуі деп тұрақты кернеу шамасын түсінеді, онда конденсатор ұзақ уақыт бойы сипаттамаларын өзгертпей жұмыс істейді. Конденсатордың жұмыс кернеуі шамасы диэлектрик қасиеттері мен қалыңдығы байланысты белгіленеді. Кернеу жұмысының арттыруы диэлектрикке әкеледі. Сыйымдылық температуралық коэффициенті (СТК) конденсатордың сыйымдылығын өзгерту кезінде температураны 1 °С көрсетеді. Конденсатордың түріне байланысты СТК оң болған кезде, жоғары температурада конденсатор сыйымдылығы артады, немесе теріс, ол кезде жоғарғы температурада конденсатор сыйымдылығы азаяды. Шама бойынша конденсаторлар СТК топтарға бөлінеді, олар береді тиісті сандық және әріптік символдар, сондай-ақ корпусты түсті бояу немесе таңбалау сызығының нүктелері. Диэлектрик болып конденсаторларда газдар, сұйықтықтар, қатты органикалық немесе органикалық емес заттар қолданылады. Электролиттік конденсаторлар ерекше топты құрайды, диэлектрик ретінде оксидті қабыршық қызмет етеді. Оларды төмен жиілікті тізбектеріндегі тұрақты және жүріп-тұратын токта және астардағы кернеудің анықталған полярында қолданылады.

Конденсаторлардың негізгі түрлерінің сыртқы түрі сур.6.3 көрсетілген. Электрондық құрылғыларда резистор және конденсатордың тізбекті және параллель қосылысы кеңінен таралған. Бірнеше конденсаторлардың параллель қосылысы кезінде тізбектің жалпы сыйымдылығы олардың сыйымдылығының сомасына тең. Конденсатор мен резисторен құрылған электр тізбегі, әдетте RC-тізбегі деп атайды, оны тұрақты және ауыспалы сигналдарды бөлу үшін қолданады, импульстік сигналдардың кешіктіруін жүзеге асыру және т. б.

RC-тізбегінің негізгі параметрі болып табылады уақыт тұрақтысы t = RC, с.

Әдетте индуктивтілік шарғысы қаңқасын білдіреді, оған механикалық берік сым байланып, бір-бірінен оқшаулау орамдар оратылады. Қаңқасы шарғының негізі болып табылады және элемент конструкциясын береді. Шарғы өткізгіштері ұштарын қосады және берік бекітіп каркасында болдырмау үшін үзілу кезінде монтаждау жасайды. Барлық конструкция элементтері шарғы электр параметрлеріне әсер етеді, сенімділік, технологиялылық, габариттері мен салмағы. Жиі жоғары магниттік өткізгішімен материалынан жасалған ортасымен индуктивтілік шарғысы қолданылады. Конденсатормен индуктивтілік шарғысымен шыққан электрлік тізбегі LC-тізбегі деп аталады.

Трансформаторының екіншілік реттік орамасынан алынатын,ауыспалы кернеу амплитудасының бірінші реттік орамасына кернеудің амплитуда мәнісіне қатынасын трансформация коэффициенті Кт деп аталады. Екіншілік орамасындағы ток бастапқы орамадағы токтан ерекшеленеді. Трансформатордың жоғарғы кернеуінде Кт > 1, ал төмеңдетілгенде Кт < 1. Әртүрлі типті трансформаторлар түрлі жиілік ауқымында жұмыс істей алады және әр түрлі функцияларды орындайды. Трансформаторларды неғұрлым кеңінен екіншілік қоректендіру көздерінде пайдаланады. Сигнал таратылатын толқын ұзындығынан аз геометриялық өлшемдес электр тізбегін шоғырланған параметрлермен тізбектері деп аталады. Мұндай тізбектегі электромагниттік энергия индуктивтілік шарғы және конденсаторларда жиналады. Сонымен қатар, пайдалану кезінде төмен жиілікті электр тербеліс параметрлері осы тізбектердің (кедергі, сыйымдылық, индуктивтілік) шоғырланған тиісті элементтері: резистор, конденсаторларда, индуктивтілік шарғыда бағытталған. Тіпті жалғағыш сым, оның барлық ұзындығы бойынша бөліну электр қасиеттері, бұл жағдайда, шоғырланған кедергі, сыйымдылық немесе индуктивтілік түрінде көруге болады. Егер толқын ұзындығын, электр тербеліс ұзындығымен салыстырсақ, жалғастыратын сымдар, оны бөлінген параметрлері шоғырланған параметрлермен ұсынуға болмайды.

мұндағы С — Тізбекті қосылған конденсаторлардың тізбек сыйымдылығы; С1 и С2 —конденсаторлардың сыйымдылығы. Тізбектеліп жалғанған конденсаторлардың жиынтық сыйымдылығы олардың әр сыйымдылығынан аз.

Резисторлардың параллель жалғауында (сур. 6.4, г) тізбек өткізгіші (1/R) жалғанған резисторлар өткізу сомасын тең, ол анықталады

мұндағы R — резисторлардың параллель жалғауындағы тізбек кедергісі, R1 және R2 – резисторлар кедергісі. Конденсаторлардың параллель жалғанғанда (сур.6.4 д) тізбек сыйымдылығы барлық конденсаторлардың сыймдылық сомасымен анықталады (С = С1 + С2). Екі параллель жалғанған индуктивтілік шарғыларында (сур.6.4 е) жалпы индуктивтілігі бар, оны келесі формула арқылы есептейді

мұндағы L — параллель жалғанған индуктивтілік шарғыларының жалпы индуктивтілігі; L1 және L2 — индуктивтілік шарғылар индуктивтілігі

Радиотехникалық тізбектер элементтерінің жалғаған кезде (индуктивтілік шарғылар, резисторлар, конденсаторлар) жаңа қасиеттеріне ие құрылғылары құрылады. Мысалы, конденсаторлар мен резисторлар жалғау, индуктивтілік шарғылар мен резисторларды құрайды байланысты шынжырлар, олар тербеліс контур деп аталады. Резисторлар, конденсаторлар, индуктивтілік шарғылардан, кейде және тербелмелі контурдан жасалған тізбек, электр сүзгілері болып табылады, бір жиілік токтар токтарының басқа жиіліктерге сүзгілеу мүмкіндік береді. Резонанс құбылысына тән барлық тізбектерінің реактивті элементтері енгізілген. Реактивті элементтері қабілетіне энергиясы тән, демек, тербеліс процестерін құра алады. Осындай элементтерге мыналар жатады индуктивтілік шарғылар мен конденсаторлар. Барлық жерде тербеліс контуры қолданылады, онда бар электр тербелістер, ал контур тиіс осы тербелістерге ие. Оларды жоғары жиілікті деп аталатын күшейткіштер пайдаланады. Мұндай күшейткіштер күшейтеді ғана ауытқуы сол жиілік, олардың тербеліс контурының негізінде құрылған. Әдетте, тербеліс контурына жақын олардың меншікті жиіліктер жұмыс істейді. Тербелмелі контур толық кедергісі тұрады: белсенді кедергі және реактивті кедергісі, индуктивтілік және сыйымдылық. Резонанстық жиіліктегі индуктивтілік немесе сыйымдылықтың реактивті кедергісі р тербеліс контурдың сипаттама кедергісі деп аталады оның мәні келесі арақатынасына қарай анықталады

мұндағы 𝜔0— контур өздік тербелісінің шеңбер жиілігі RC-тізбектің негізгі параметрі уақыт турақтысы t = RC болып табылады, (с) секундпен өлшенеді. Төзімділік 1 негізгі параметрі болып табылатын тербеліс контурымен сипаттайды, Ω әріпімен белгіленеді. Төзімділік реактивті элементтердегі шоғырланған арақатынасын сипаттайды және энергиясымен жойылатын кезеңде, бұл сан олардың сөну үрдісінде резонаторымен жасалатын тербеліс санына тең. Мүлдем қатаң емес анықтамасында төзімділік олардың сөну процессінде резонаторымен жасалатын тербеліс санына тең. Егер қатаң болса, онда төзімділік амплитудасы 1/10 дейін бастапқы мәні шамамен азайғанша тербеліс санына тең. Мысалы, егер маятник 15 рет шайқалса, онда оның төзімділігі беріктік 15 тең. Механикалық маятниктердің төзімділігі, әдетте (10-200-ге дейін) құрайды. Қарапайым радиожиілік тербелмелі LC-контурында 50-ден 300-ге дейін төзімділік бар. Тербелмелі контурдың барлық жойылымдары төзімділікпен ескеріледі. Төзімділік артық болған сайын, контурдағы меншікті тербелістер бірдей жиілігімен еркін тербелістер баяу өшіріледі.

Төзімділік ең жалпы анықтамасы келесі арақатынасымен анықтайды

мұндағы Q — тербелмелі контур төзімділігі; Wp — резонанстық жиілігінде реактивті элементтерінде жиналатын энергия; А — кезең бойынша энергия жойылымы; р — сипаттамалық кедергісі; R — жойылым кедергісі. Төзімділікке қарсы шаманы тербелмелі контурдың жойылуы 𝛿, 𝛿 = 1/𝑄 деп аталады. Контур жағдайында, яғни индуктивтілік реактивті кедергісі және сыйымдылық өзара өтеледі (кедергісінің реактивті кіріс құраушысы нөлге тең) және оның толық кедергісі белсенді болып, резонанс деп аталады, ал жиілігі бар орында, — 𝜔0 контурдың резонанстық жиілігі:

Резонанс кезінде ауыспалы ток көзінің шеңбер жиілігі 𝜔ист өздік теребеліс жиілігіне 𝜔соб тең.

Егер тұрақты тоқ көзінен конденсаторды зарядтаса, онда конденсатор индуктивтілік арқылы разрядталуды бастайды (сур. 6.5, б, орыны 0°). Шарғылар орам айналасында магнит өрісі туындайды. Шарғыда өздікиндукция тогы құрылады, ол бірте-бірте нөлдік мәндерімен артып келеді, ал конденсатордағы кернеу азаяды. Сонымен, конденсатордың электр өрісінің шоғырланған энергиясы азаяды, ал шарғының магнит өрісінде шоғырланған энергиясы артады. Конденсатордағы кернеу нөлге дейін төмендегенде (сур. 6.5, б, орыны 90° қараңыз), конденсатордың электр өрісінің барлық энергиясы шарғы магнит өрісінің энергиясына ауысады, сонымен бірге максималды мәніне дейін жетеді. Конденсатор өзінің бүкіл зарядын берген уақытында, шарғыдағы ток максималды мәніне дейін жетеді.

Осыдан кейін шарғы конденсаторға энергиясын қайтарады және бұдан бұрын қанша шарғыға берген энергияны жинақтайды (сур. 6.5, б қараңыз, орыны 180°). Қайта зарядтаған кейін конденсатор екінші жартылай тербелістерін қалыптастыра отырып, шарғыға қайтадан разрядталады. Осылайша конденсатордың электр өрісінің энергиясы шарғының магнит өрісіне кезектеп көшумен электрлік тербелістері құрылады, және керісінше. Сондықтан, конденсатор мен шарғылардан тұратын тізбек тербелмелі контуры деп аталады. Тербеліс контурдағы бұл үрдіс еркін тербелістер деп аталады, өйткені сыртқы қозғаушы күшсіз тізбектің бір элементінде шоғырланған энергиясында өтеді. Алайда тербелістер өшірулі болады, өйткені шарғылар сымдағы, жалғанған өткізгіштер, конденсатордың диэлектриктегінде және шарғы қаңқасы жасалған материалындағы белсенді кедергісінде энергия жойылады (сур. 6.6). Бұл электр тербелістер амплитудасының біртіндеп азайтуына әкеледі, яғни олардың жойылуы. Жойылуы өсуімен (ұлғайту кезінде кедергі жойылымы R) еркін тербелісінің жиілігі 𝜔св азаяды, ал жойылым кедергісі сипаттамалық кедергісінен екі есе артық болады (𝑅 ≫ 2𝜌), контурдағы үрдіс тербелмелі болып табылмайды. Тербелмелі контурдағы шарғымен конденсаторды қайта зарядтау жылдамдығы олардың сыйымдылығы және индуктивтілігімен анықталады, сондықтан тербеліс кезеңі тек осы шамаларға байланысты. Контурдағы тербеліс кезеңі Томсон формулсыа бойынша анықталады

Т = 2π/√LC = 1/f, мұндағы Т — тербеліс кезеңі; 𝜋= 3,14; L — шарғы индуктивтілгі; С — конденсатор сыйымдылығы; f — циклдік жиілігі. Тербелмелі контурдың меншікті тербеліс жиілігі тербеліс кезеңіне кері пропорционалды:

f = 1/Т.

Тербелмелі контурдың жиілігін, L индуктивтілік шарғы және С конденсатор сыйымдылығын өзгерте отырып, өзгертуге болады. Ауыспалы сыйымдылығының конденсаторыкез келген радиоқабылдағышта бар. Конденсатордың ауыспалы сыйымдылық екілік блогын жиілік бойынша бір мезгілде екі тербелмелі контур арқылы қайта құруға болады. Индуктивтілікті баптау негізінен сирек қолданады, өйткені кең шегінде индуктивтілікті қиын өзгертіледі. Резонанстық жиілігі кезінде тербелмелі контурдың кіріс кедергісі белсенді болады. Параллель контурдағы ток өсу құбылысы резонанстық жиілігімен токтар резонансы деп аталады.

Параллель контурдың төзімділік формуламен анықталады

мұндағы R — жойылым кедергісі; 𝜔0— резонанс жиілігі; L — ин- дуктивтілік; С — сыйымдылық. Төзімділік, резонанс кезінде параллель контурында электрлік қоректендіру көзі тізбегіндегі ток нешеге ұлғайтылатын көрсетеді.

Ереже бойынша, контур индуктивтілігі орындалатын R резисторы сым омикалық жойылым кедергісімен анықталады. Сыйымдылық жойылым кедергісі аз және іс-тәжіребесінде қарастырылмайды. Резонанстық жиілігіндегі кіріс кедергісі белсенді (омикалық жойылым анықталады), ол R тең. Резонансқа контурды орналастырған кезінде конденсатордағы немесе индуктивтіліктегі кернеу амплитудасы тез арада ұлғайтылады (кіріс кернеу амплитудасынан Ω есе көп). Сондықтан тізбекті контурдағы резонансты кернеу резонансы деп атаймыз. Егер шарғы мен конденсатордан тұратын тербелмелі контурға тізбектеп ауыспалы кернеу көзін қосса, онда контурдағы меншікті тербеліс жиілігімен сәйкес келмейтін ток өтеді.

Сонымен қатар, контурда еркін емес, ал қажетті тербелістер өтеді. Ток көзнің жиілігі мен резонанстық жиілік айырмасын әдеттежиілік бойынша абсолют істен шығушы деп аталады:

Мұндағы 𝜔0 — резонанстық жиілік; L — индуктивтілік; R — жойылым кедергісі; С — сыйымдылық.

Қолайлығы үшін байланысты контурларын бірдей элементтерден құрайды, ал олардың арасындағы байланыс көбінесе индуктивті немесе сыйымдылықты болады (сур. 6.8). Индуктивтілік шарғы арасындағы индуктивті байланыс кезінде, М өзара индуктивтілік коэффициентімен айқындалатын өзара индуктивтілік пайда болады.

Байланыс тербелмелі контурдың негізгі параметрі ксв байланыс коэффициенті болып табылады. Индуктивті байланысымен контурлар үшін ксв = M/L, ал сыйымдылықты байланысымен контурлар үшін ксв = С/(С + Ссв). Еі басты параметр байланыс факторы болып табылады Асв = kсвΩ. Егер байланыс факторы бірден кіші болса (Ас < 1), онда байланыс әлсіз деп аталады, ал егер байланыс факторы бірден үлкен болса (Асв > 1), онда байланыс қатты деп есептелінеді. Байланыс контурларының көп санынан алынған тербеліс жүйелері шоғырланған селекция сүзгі деп аталады. Олардың көмегімен амплитудалы-жиіліктік сипаттамасын алуға мүмкін, оданда тікбұрышты нысанға жуықтап алуға болады. Шоғырланған селекция сүзгілер радиотехникалық жүйелердің аналогты (жоғары жиілікті) әртүрлі схемаларында кеңінен қолданыс табады

Қазіргі заманғы элементтік база негізінен жоғары сапалы жартылай өткізгіш аспаптар мен интегралдық схемалардан тұрады. Бірақ бірқатар спецификалық облыстарында электрвакуумдық және газразрядтық аспаптар қолдануын табады. Электрвакуумдық құралдар — бұл жоғары сиретілу (вакуум) немесе газдардың белгілі бір қысым қатысуына қажет құралдар. Электрвакуумдық құралдары жоғары жартылай өткізгіш құру кезінде мегаватты қуат (106 Вт), ал бір жартылай өткізгіш құралдың көмегімен шамамен 1 000 есе аз тербелістер қуатын алуға болады. Ереже бойынша, теледидармен жіберілетін және қабылданатын электронды-сәуелілік түтіктері электрвакуумдық құралдары болып табылады. Теледидармен жіберілетін электрондық-сәулелік түтік көмегімен - оптикалық кескін электр бейнесиналына түрлендіріледі, айналуда, сөйтіп біріктіреді, ал қабылдау теледидармен жіберілетін электрондық-сәулелік түтік (кинескоп) арқылы электр бейнесигналы кескінге түрлендіріледі. Функционалдық мақсатына қарамастан барлық электрвакуумдық құралдар газразрядтық (иондық) және электрондық болып бөлінеді.

________________ 1 Эмиттирленетін (эмиссия) — катодпен шығарылған. 1883 ж. Т. Эдисон термоэлектронды эмиссия құбылысын байқады.

Соңғы жағдайда жаңа электрондар мен оң иондар пайда болады.

Газдағы разрядтар дербес және дербес емес болып бөлінеді. Дербес емес ұзақ уақыт бойы болуы мүмкін, егер энергиясын сырттан шығарылған жағдайда, мысалы, катодты қыздыру, радиоактивтік сәулелену, ғарыш сәулелері. Дербес разряды кезінде электрондар мен иондар өріс энергиясы және өзін-разрядты есебінен құрылады.

Электрондық шамдарына электрондық эмиссия құбылысын пайдаланады, яғни вакуум бетінен электрондардың шығуы. Электродтар сыртқы электрондары әлсіз ядросы бар және оңай бөлшектенетін диэлектриктен айырмашылығы бар, металдан дайындайды. Сонымен қатар, атомдары кристалдық тордың оң иондарымен айналысады, ал бөлшектенген электрондар метал ішіндегі хаостық қозғалысын жасайды. Металлдың жалпы заряды нөлге тең қалады, өйткені иондар зарядтары мен электрондардың сомасына тең. Эмиссия арқылы иеленетін электрондарды өткізетін шамдар электроды, теріс потенциалы бар, катод деп аталады. Катодты жұмыс температурасына дейін қыздыру үшін тізбек жылыту (арпалысын) пайдаланады. Катодты кейде вольфрамнан жасайды, бірақ, әдетте, оксидтік катоды жабылған тотықтарымен сілтілі жер металдар пайдаланылады. Оксидті катоды неғұрлым экономды және төмен температурасымен жұмыс істейді (Т = 1 000 К), таза вольфрамнан жасалған катодына қарағанда (Т = 2 400 К). Катодты қыздыру үшін, әдетте, арнайы вольфрамдық өткізгіш пайдаланылады — цилиндрлік катодты ішіндегі орналасқан жіп арпалысы. Ұшып кеткен электрондарды қабылдайтын және оң потенциалға ие электродты анод деп аталады.

______________ 1 Диод — бірінші электрвакуумдық құрал термокатодымен (диод), 1904 ж. Ұлыбританияда Д.А.Флемингпен жасап шығарылды. Бұл оқиғаны электроника тарихының басы деп есептейді. Бұл қасиеті диодтың қолдану облысын анықтайды. Триод болып табылады белсенді күшейткіш элементі, ол қолдану қуатты жоғары жиілікті тұрақты генераторларды табады. Басқа да күшейткіш шамдар (тетрод, пентол, гексод) басқа күшейту және генерациялау орындай алады және әр түрлі электр шамаларын түрлендіреді. Диод — бұл шыны, металл немесе керамикалық баллон ішіндегі құрылған вакуум, екі электрод орналастырады: катод К және анод А. Екіэлектродты шамдарды қосу схемасы сур. 7.1 көрсетіледі. Электр тоғымен сыртқы көзінен кернеу катод қызады, температураны реттеуге дейін мұндай температура кезінде электрондар жібіп бастайды. Бұл тікелей жібу шамдарында 2 000 °С дейін температураға катод жібейді, ал жанама жібу катоды электрондарды 800...900 °С температурасында шығарады. Қоректендірудің сыртқы көзі әсерімен катодпен электрондарды жіберу процессі электронды эмиссия деп аталады. Бұл электрондар катод айналасында электронды бұлты құрайды, ол теріс көлемдік заряд. Қосқан кезде мұндай катодты - теріс полюс көзінің кернеуі, анодты — оң полюс әсерінен электр өрісінің көзі кернеу ішіндегі шамдар құрылады. Бұл ток анодты деп аталады. Нәтижесінде сыртқы тізбекте электр тогы құрылады. Мұндағы, анод және катодпен арасындағы кернеуі жоғары болған сайын, катод соғұрлым электрондарды шығарады. Алайда, анод тоғының ұлғайту мүмкін емес. Егер катодтағы кернеуді ұлғайтса, онда анодты ток, бұл жағдайда ең жоғары болады. Ең жоғары анодты ток эмиссия тогы деп аталады. Эмиссия тогы құрылған шамдар жұмыс режимі қанықтыру режимі деп аталады.

Қанықтыруға жеткеннен кейін болады анодтын потенциалын арттыруға болады, бірақ ток артылмайды (сур. 7.2). Алайда жұмыс режимінде шамдардың анодты тогы қанығу тогына аз. Егер кей жерлерде батареялар полюсін және оң полюс катодпен өзгертсе, ал теріс полюс — анодпен, онда электрондар шегінен катодты шығуға болмайды, ал теріс зарядталған анод қабылданады. Бұл жағдайда шам арқылы ток өтпейді. Демек, екіэлектродты шам (диод) қасиеті бар бір жақты өткізгіштік, яғни түзетілген электр вентильдер 1 болып табылады. Диодтан біржақты өткізгіштік қасиеті кеңінен қолданады, электрондық техникада, атап айтқанда, ауыспалы токты тұрақтыға түзету үшін. Диод үшін арналған ауыспалы токты тұрақтыға түзеткіші кенотрон деп аталады. Электр тізбегіне кенотронды енгізу кезінде ауыспалы ток (қосу катод теріс мекені қорек көзі, ал анод — оң мекені), ол ток ауысу мүмкін. Кері қосылған жағдайда, шамнан ток өтпейді, яғни шам «жабық» болады. Диодтар айнымалы ток түзету үшін ғана пайдаланылмайды, сонымен қатар, жоғары жиілікті тербелістерді детекторлау үшін қолданылады және басқа да мақсаттар үшін.

_______________ 1 Вентиль (ауд. нем. — «клапан») — бір бағытта ғана ток өтуін қамтамасыз ететін электронды құрал

Триод1 анод пен катод арасындағы С1 метал торын білдіретін электронды шам. Триод қосылуының схемасы сур. 7.3 көрсетіледі. Тор және катод арасындағы қашықтық аз болуы мүмкін, ондаған микрометр құрастыру мүмкін. Тор электрондардың қозғалысына кедергі келтірмейді. Бірақ ол анодқа қарағанда катодқа жақын, сондықтан анодқа қарағанда электрондардың ағыны көп әсерін көрсетеді. Анодты токпен басқару үшін, триодта тормен және катод арасындағы потенциалдар айырымын өзгертуге керек болады. Анод пен катод арасындағы анодтық кернеу Еа құрылады, ал тормен катод арасында— торлық кернеу Ео. Егер кернеу арасындағы торы мен катоды болмаса, онда шамдар жұмысқа ешқандай әсерін және кедергісіз өткізеді. Егер тор, катодқа теріс қатысты зарядталады, онда кері катодқа шығарылған электрондар, сондықтан барлық электрондар электрондық бұлт болады. Осының есебінен анодты ток Іа азаяды. Ұлғайту кезінде теріс кернеудің торға орнайды кезде барлық катодты электрондар еңсере алмайды торға, сондықтан анодтық ток Іа болады және шам болады «жабық». Егер тор зарядталса оң қатысты, онда ол тартымды катоды бар электрондар таратады. Бұл ретте бір бөлігі электрондар түсіп торына, әкеліп ток Іс. Бірақ анодтың потенциалы жоғары торлар, онда басым көпшілігі электрондарды жетеді. Ұлғайту есебінен оң потенциалын анодты ток Іа артып келеді. Одан әрі ұлғайту оң потенциалы қайта бөлу мүмкін.

______________ 1 Диод шығарылғаннан екі жылдан кейін (1906— 1907 жж.) американдық радиоинженер Ли де Форест анод пен катод арасындтағы бір катодты шығаруға ұсыныс жасады. Осымен ең біріңші шам шықты. Бұл ретте анодты тогы азая бастайды, ал торлық — күрт арта түсетін болады. Бірақ мұндай жұмыс режимі триода іс жүзінде пайдаланылмайды. Негізгі кемшіліктері бар электр вакуум триодтарв болып табылады төмен күшейту коэффициенті (100-ден жоғары) білімі анод және тормен өзіндік конденсатордың емес, пайдалануға мүмкіндік береді триодтар күшейту үшін жоғары жиіліктер. Электр вакуумдық триодтар іс жүзінде шығарылды жиілігі жоғары жартылай жартылай өткізгіш су құралдарымен, бірақ олар бір-міндет: күшейтеді және электр сигналдарын түрлендіреді. Триодпен анод арасындағы кемшіліктерді жою үшін басқарушы тормен алғаш экранирленген С2 тор (сур. 7.4). Мұндай құрылғы тетрод1 деп аталады. Экранирленген тор С2 анодқа жақын орналасады. Экранирленген торға анодқа сияқты 0,2...0,5Еа потенциал оң ретімен жіберіледі. Экранирленген тор С2 басқару торы С1 қасында орналасады. Радиошамның ең сенімсіз элементі— жіп қыздыру, ол жиі істен шығып тұрады. Шамдар елеулі ток және кернеу көмегімен жұмыс істейді, сондықтан қуатты қорек көзі талап етеді. Тек аздаған бөлігі олардың энергиясы жұмсалады пайдалы жұмыс шамдар, жылу жоғалту, кейде 80% - ын құрайды.

Телевизиялық тарату және қабылдау түтіктер білдіреді электр вакуум аспаптары. Оларда шыны колбаға, оның ауа жоғары сиретілу. Ішіндегі колбалар өтуде электрондық сәуле. Электрондық сәуле құрылады катодты қыздырылған көмегімен тізбектің арпалысын. Шығарылатын катодты электрондар жеделдетілуде электр өрісі күшейткіш электрод шығарылады (қысылады да тар сәуле), электрлік — электр өрісінің көмегімен бірінші анодтың (сур. 7.5).

____________________ 1 1919 ж. В. Шотки төртэлектродты вакуумды құралды шығарды — тетрод. И.Ленгмюр жұмыстары бесэлектродты вакуумды құралды шығаруға әкелді — пентод. 2 Электрондысәулелік түтікті ағыдшын ғалымы Уильямс Крукс 1878 ж ойлап шығарды.

Қабылдау және таратушы түтіктер бар екі жұп ауытқу шарғылар: тігінен ауытқушы (қабылдамау үшін электрондық сәуленің тігінен) және көлденең ауытқушы (қабылдамау үшін электрондық сәуленің көлденең). Әрбір жұп шарғыларды жасайды магнит өрісі бағыты, оның электрондық сәулесіне перпендикуляр болып келеді. Магнит өрісі тік ауытқу шарғылар саласындағы электрондық сәуленің бағытталған көлденең магнит өрісі көлденең ауытқу катушкалар бағытталған тігінен.

_________________ 1 Люминесценция (лат. lumen — «жарық» + «escent» — әлсіз әрекетті көрсететін жұрнақ) — заттар жарығы(люминофор), қандай да бір энергия көзімен қоздырылатын, мысалы сыртқы жарығымен (радиолюминесценция).

Электронды-сәулелік түтіктер жұмыс істеу принципі келесіге негізделген. Электрондар, эмиттир катоды 10, жедел қалыптасады (электрондық сәуле). Өтіп бара жатқан пластиналарды 5, 6, электрондық сәуле әсерінен ұсынылған, оларға кернеу бойынша кері қайтарылады осьтер Х және Y. Люминесцентті экран 2, электрондарды шуақ түрінде туғызады. Өлшемдері мен конфигурациясын пластиналарды таңдайды, сондықтан ығысуы жарық дақтары болатын тепе-тең мәндеріне ауытқу кернеудің берілген пластинасы. Бұл ретте жарық дағы экранда траекториясын сипаттайды, оны осциллограмма деп атайды. Электронды-сәулелік түтіктің маңызды параметрі жұмыс экранның мөлшері болып табылады, оның шегінде бұрмалау осциллограммасы аз. Жақсарту үшін пайдалану тікбұрышты экран қолданады.

Электронды-сәулелік түтіктің жарық параметрлеріне келесі жатады: Жарық сәулесінің диаметрі электронды-сәулелік түтіктің мүмкіндігін анықтайды. Экран максималды жарықтығы электрондық тығыздығына байланысты, ол теріс кернеу модуляторына сәйкес өзгерту арқылы реттеледі. Жарықтық түсі жиі жасыл және сары түспен таңдалады, себебі бұл түстер оператордың көзін шаршамауына ықпал жасайды. Суретке түсіру үшін скриншот қолданады, электронды- сәулелі түтіктер көкшіл жарығымен, оған көп сезімтал фотоматериалдар. Жақсарту үшін көзбен осциллограмма уақытта экран жарығы аспауға тиіс әсер ету уақыты, оған электрондардың — жарықтанудан кейінгі амал. Үрдістерінің жиілігі 10 Гц бақылау үшін экрандары жарықтандыру пайдаланылады, орташа ұзақтығы 100 мс. Сигналдардың фото-тіркелгені үшін люминофор1 шағын жарықтаныдру артықшылықты болады (10 мс). Зерттеу кезінде баяу процестерді пайдаланады 100 мс. Электронды-сәулелі түтіктер экран шкаласын ішкі беті шыны вакуумдық қабығына жағады. Бұл субъективті қателіктер параллакса (көзге көрінетін өзгерістер ережелер затын ауыстыру салдарынан көз бақылаушы) туындайтын пайдалану кезінде шкаланы жоюға мүмкіндік береді, электронды-сәулелік түтікті сыртынан алынған. Ұлғайту үшін жарықтылық суреттерді пайдаланады металлдалған экран. Ішінен оған келтіреді жұқа пленкаға алюминийді, мөлдір үшін электрондар, бірақ көрсететін жарық ағыны бағытталған ішке түтіктер, жағына операторының.

Сәуленің сызықтық жайма жағдайында, ол бірқалыпты қозғала отырып, экранда тікелей көлденең сызықты келтірместен салады. Егер зерттелетін тік ауытқушы пластиналар бар болса, онда сәуле сызық жаймасынан орын алмасады, әрі ауытқу шамасы пропорционалды мәнге тәуелді болады. Сызықтық жайма бір, үздіксіз және күтуші болуы мүмкін.

________________ 1 Люминофор (лат. lumen — «жарық» + гр. phoros — «тасымалдаушы») —бейнелеу қызметтерінде энергияны жарық сәулемен тұтынатын заттар; онымен экрандар, электронды- сәулелік түтікшелерге, күндізгі жарық шамдарына заттар пайдаланылады.

Жайма генераторын іске қосу ертерек пайда болған сәттен бастап жүргізеді, кернеу, кесекше, пластина Y, не үшін кіріс сигналы осциллографта жүргізіледі. Кейін экран жиектеріне сәуле жетеді (бұл ретте кернеу, кесекше, пластина Х сияқты амплитуда жайма Up), бастапқы жағдайда сәуле қайтарылады.

Жайма кезеңін таңдау керек, сондықтан экрандағы бейне қозғалмайтын болу керек. Бұл мүмкін болады, егер қарым-қатынасы жайма кезең Тр кезеңіне зерттелетін сигнал Т еселі бүтін санына тең:

Тр /Т = n, n = 1, 2, 3, ..., n = 1 сигнал бір кезеңінің бейнесіне сәйкес сигнала (сур. 7.8, а), n = 2 — екі кезеңнің (сур. 7.8, б) және т.б. Егер еселігі орындалмаса, онда сурет сигнал әрбір кезеңде орын алмасады. Бұл пайда әкеледі «жүретін» сурет (бақылау сигналы кезінде бұл мүмкін емес). Жайма кезең еселігі қайталау сигналды синхрондау осциллографтың құрылғымен қамтамасыз етіледі.

Генератормен басқару осциллографтың іске қосуы жүзеге асырылады. Кезеңдік емес сигналдарды бақылағанда күтуші жайма ауыстырылмайды, өйткені, жайма қысқасы рөл ойнамайды.

Жартылайөткізгіштер зат табиғатында кеңінен таралған. Олар бірге алынған өткішгіштер мен изолаторларға қарағанда үлкен топты құрайды. Бірақ жартылайөткішгіштік құралдардың өндірісінде негізінен германий және кремний пайдаланады, сонымен қатар химиялық қосылыстар түріндегі мысалы, галлий арсениді, индий антимониді жартылайөткізгіштер. Кремний – табиғатта ең таралған элементтерінің бірі. Ол 1825 ж. шведтік химигімен И. Бирцелиуспен ашылған болатын. Кейінірек 1886 ж. неміс ғалымы К. Винклер жаңа затты ашты және оның қасиеттерін жанжақты зерттеді, ол оны өзінің туған елінің құрметіне германий деп атады. Оған дейін 15 жыл бұрын ұлы орыс химигі Д.И. Менделеев жасаған элементтердің периодтық жүйесінің негізінде герменийдің бар болуын болжады және оның негізгі қасиеттерін болжады. Германий мен кремний көп жалпы қасиеттері бар. Бірақ кремний Жер шарында мол болса, германий – сирек элемент (минералдарда оның құрамы процент бөлшектерін құрайды). Жартылайөткізгіштер металлдар мен изоляторлар арасында аралық орынды алады. Олардың атомдарда электрон байланыстарының ерекше сипаты бар. Кез келген металл пластинада бос электрондар тәртіпсіз қозғалады. Бірақ металл платинаны кернеу көзінің полюстеріне қосатын болсақ, онда электронда тек қана тәртіпсіз қозғалысқа қатысып қоймай, көздің оң полюсіне қарай қозғала бастайды. Металлда электрлік ток орнатылады – электрондардың бағытталған тәртіпті қозғалысы. Егер пластинаны жылытсақ, пластинадағы ток кішірееді. Жартылайөткізгіштерде температура көтерілуімен электрөткізгіштік көбееді, ал төмендегенде – кішірееді. Температура өте төмен, абсолюттік нолге жақын болғанда жартылай өткізгіштер іс жүзінде изоляторға айналады. Жартылайөткізгіштердің елеулі ерекшелігі оған қоспа енгізгенде олардың электрөткізгіштің едәуір өзгеруі болып табылады. Жартылайөткізгішке енгізілген қоспаның азғантай процент бөлшегі оның электрөткізгіштігін мың есе рет арттыруы мүмкін. Жартылайөткізгіштердің электрөткізгіштігі радиоактивті сәулелендіру кезінде, сонымен қатар жарықтандырудың өзгеруі кезінде едәуір өзгеруі мүмкін. Жартылайөткізгіштерде электрөткізгіштік механизмі келесіде. Германий (кремний) атомының сыртқы электрондық қабығында төрт электрондармен құралған (8.1 сур.). Германийдің әр атомы төрт ең жақын бірдей атомдармен қоршалған және олармен сегіз электрон арқылы коваленттік байлансыпен байланысқан (төрт өзінің және көршілес төрт атомдарының әр қайсысынан бір бірден). Әр атом аралық байланыста және атом айналасында электрондар осылайша қозғалады, бір атомның келуі екінші атомның кетуімен жүреді. Сонымен бірге валентті электрон кристалл бойынша абыл-сабыл активті түрінде қозғалуы мүмкін. Осындай шарттарда жартылайөткізгіштерде зарядтың бос тасушысы жоқ болады және ол жақсы изолатор болып табылады. Осындай жағдай әділ болады, егер жартылайөткізгіштер мінсіз структурасы болса және асолюттік нөлге жақын температура кезінде болса. Температура көтерілгенде кейбір электрондар коваленттік байланысты бұзуға жетклікті едәуір кинетикалық энергияға ие болады. Осындай электрондар атомдарын тастап, бос болады. Жылулық қозғалысқа қатысып, газдағы молекуладай ол бойынша тәртіпсіз орын ауыстырады. Егер жартылайөткізгіште электрлік өріс бар болса, онда бос электрондар бағытпен қозғала бастайды, осылайша электрлік токты жасалады. Бос электрондадың бар болуымен шартталған жартылайөткізгіштердің өткізгіштігі электрлік өткізгіштік деп аталады. Температура көтерілуімен ажыратылған байланыстар саны, яғни бос электрондардың саны үлкееді, ол жартылайөткізгіштің электрлік өткізгіштігін үлкейтеді. Ковалентік байланыс ажыратылғанда және электрон бос күйге ауысқанда бос орын пайда болады, оны тесік деп атауға қабылданған. Осындай тесіктің пайда болуы оң зарядтың пайда болуына тең. Тесіктер көрші электрондармен орын алуы мүмкін. Бірақ тесікте орын алған электрондар жаңа тесіктерді тудырады. Осылайша, кристалда тесіктер орын ауыстыратындай әсер туады, бұған қоса электрлік өріссіз олардың қозғалысы тәртіпсіз.

__________________ 1 Абсолюттік нөл (температура) — мүмкін болатын ең төмен температура (-273,15 °С).

Электрлік өрісінің әсерінен тесіктердің электрондардың қозғалысына қарама қарсы бағытта тәртіптелген қозғалысы пайда болады (сур.8.2.). Демек, жартылайөткізгіште тесіктік деп аталатын өткізгіштік байқалады. Бұл өткізгіштік меншікті деп аталады. Ол өте аз және ешқандай қоспалары жоқ идеалды кристаллдарға тән. Бірақ ең таза жартылайөткізгіш атомдарының арасында аз мөлшерде болса да, кейбір қоспалар бар болады, яғни басқа элементтердің атомдары. Қоспа атомдарының бар болуы жартылайөткізгіш өткізгіштігін арттырады. Осының нәтижесінде қосымша өткізгіштік пайда болады, ол қоспалық деп аталады. Мысалы, индийдің бір атомына германийдің миллиард атомының қоспасы оның өткізгіштігін миллион есе рет арттырады. Егер германийдің құрамына бесінші топтың элементтерін (сүрме немесе күшән) (8.3, а сур.) қосса, онда қоспа атомының төрт электроны германийдің көршілес кристалдық торының атомдарымен коваленттік байланысты жасайды, ал бесінші электрон байланыстарда орын алмайды – ол артық сияқты болады.

Осы электрон өзінің атомымен басқа электрондарға қарағанда байланысы әлсіз, сондықтан жылулық қозғалыстың нәтижесінде осындай артық электрон атомдардан оңай «босатылады» және бос болады. Осындай электрондар жартылайөткізгіште электрлік токтың негізгі тасушысы болып келеді. Осындай жағдайда жартылайөткізгіш электрлік өткізгіштікке немесе л-типті өткізгіштікке ие болады (ағылшын negatіve — «теріс»). Егер қоспа ретінде сыртқы қабықшада үш электроны бар (8.3, б сур.) үшінші топтың элементтері (индий немесе галий) қолданылса, онда осы атомдар кристал құрылымында көршілес үш атомдармен ковалентті байланыс орнатады, ал төртінші атомның жанында тесік пайда болады. Электрлік өріс болғанда тесіктер жартылайөткішгіште қозғалады, нәтижесінде тесіктік өткізгіштік пайда болады. Осындай қоспасы бар жартылайөткізгіштерде тесіктік өткізгіштік электрлік өткізгіштіктен басым болады, сондықтан оны тесіктік немесе p-типті (ағылшын posіtіve — «оң») деп атайды. Монокристалдық1 жартылайөткізгіштен жасалған пластинада сәйкес қоспаларды енгізіп екі облысты жасауға болады: электрондық және тесіктік.

_____________ 1 Монокристалл (гр. monos — «бір», «жалғыз») — біртекті кристаллдық құрылымы бар, жеке дара кристалл.

Осындай облыстардың шекарасында электрондық-тесіктік деп атайтын p — л- өткел пайда болады. Осы p — л- өткелдің негізінде заманауи жартылайөткізгіштік құралдардың көбісі негізделген. Бөлме температурасында электрондар p — л- өткел арқылы л- жартылайөткізгіштен олардың концентрациясы аздау p- жартылайөткізгішке орын ауыстырады.

Егер p — n-өткелді қоректендіру көзінің «плюсі» тесіктік облысқа, ал «минусын» электрондық облысқа жалғау (8.4, а сур.) тәсілімен қоректендіру көзіне жалғассақ, онда олармен мол қаныққан электрондық облыс электрондары батареяның оң полюсіне, ал тесіктер – теріс полюсіне қозғалады. Зарядтардың екі ағыны p — n- өткел арқылы І1 тогын жасайды. Егер қоректендіру көзінің полюстерін орнын ауыстырсақ (8.4, б сур.), онда сурет күрт өзгереді. Енді электрондар электр өрісімен оң полюске итеріледі. Тесіктік облыста электрондар қоректендіру көзінің «минусына» қарай емес, жартылайөткізгіштің тереңдігіне жылжиды және элктрондық-тесіктік өткелдің шекарасындағы барлық тесіктерді толтырады. p — n өткелде потенциал сыртқы потенциалға қарама қайшы болады және токтың өтуіне кедергі жасайды, яғни І2 << І1.

_______________ 1 Диод —1922 ж. О. В.Лосев Жартылайөткізгіштік диодпен сұлбада электрлік тербелістерді жасау мүмкіндігін ашты.

8.5-сурет. Жартылай өткізгіштік диодтың сұлбалық көрінісі Жартылайөткізгіштік диод токты бір бағытта ғана өткізеді. Бұл бағыт тура деп аталады, ал ток – тура, немесе ашылатын. Жартылай өткізгіштік диодтардың қасиеттері мен параметрлері туралы вольт-амперлік сипаттамасы (ВАХ) бойынша талдауға болады. Түзеткіш токтың вольт-амперлік сипаттамасы диод арқылы ағатын І токтың оған берілген кернеуге U (8.6 сур.) тәуелділігін көрсетеді. Вольт-амперлік сипаттама тура және кері тармақтан тұрады. Тура тармақ тура (өткізетін) бағытта қосылған диодтың 1 пр тура тогының оған берілген тура кернеуге тәуелділігін көрсетеді және сызықсыз сипаттамасына ие. Диодқа кіші кернеу бергенде ток өте кішкентай болады. Кернеудің азғантай ғана үлкеюі токтың едәір өсуін тудырады. Әдеттегідей, диодтағы ең үлкен кернеу 1 В-тан аспайды. Кері вольт-амперлік сипаттама кері токтың 1 обр диодқа берілген кері кернеуге тәуелділігін көрсетеді және оның да сипаттамасы сызықсыз болады.

Кері кернеу Uo6p тесерлік кернеуге Uпр.обр теңелген сипаттама тармағының бөлігінде бүгіліс байқалады, ол кері токтың күрт өсуін көрсетеді. Мүмкін болатын максималды кернеуден асатын кернеу кезінде жартылайөткізгіштік диодтың істен шығуына әкелетін p — л-өткелдің кері айналмайтын (жылулық) тесік пайда болады. Жоғары емес тесерлік кернеу кезінде әдетте жылулық емес, p — л-өткелдің кері айналатын көшкіндік тесік дамиды, ол өзгермейтін кернеу кезінде токтың күрт өсуі нәтижесінде болады. Осындай кернеу стабилизация кернеуі Uст деп аталады. Осындай тесікті пайдалануда жартылайөткізгіштік стабилитрондардың жұмысы негізделген, олар негізінен тұрақты және импульстік кернеудің стабилитрондары мен шектеуіштерде пайдаланады. Жартылайөткізгіштік диодтарды дайындау үшін германий мен кремний пайдаланылады. Германийлік диодтар 70 °С жоғары емес температурада жұмыс істей алады, ал кремнийдік диодтар 125... 150 °С температура диапазонында жұмыс қабілеттілігін сақтайды. Жартылайөткізгіштік құралдардың сенімділігін және тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін оларды корпустарға геметизациялайды. Жартылайөткізгіштікматериалдардыңарасындағы контакттардың ауданы мен конструкциясына байланысты р- және л- өткізгіштікпен диодтар нүктелік немесе жазықтық болуы мүмкін. Нүктелік диодтарда p — л-өткелдің ауданы шаршы микрондармен өлшенеді. «Жазықтық» атауы p — л-өткел жазықтығының салыстырмалы үлкен болуымен байланысты пайда болды. Сұлбаларда міндеті мен пайдалану сипаттамасы бойынша диодтарды түзеткіш, стабилитрондар, импульстік, варикаптық және т.б. болып бөледі.

Кремнийдік түзеткіш диодтар -60 до +125 °С температура диапазонында жұмыс істейді. Диодтың шектік электрлік режимі максималды кері кернеумен Uобр max және максималды тура токпен Івыпр (немесе орташа түзетілген токпен) сипатталады. Отандық өндірістпен жүз амперге дейінгі токтарға және мың вольтқа дейінгі кері кернеуге кремнийлік түзеткіш диодтар шығарылады. Егер бір диод үшін мүмкін Uобр асатын кері кернеуге жұмыс істеу керек болса, онда диодтарды тізбектеп жалғайды. Түзеткіш токты үлкейту үшін диодтардың параллельді қосу пайдаланылуы мүмкін.

Варикаптардың негізгі параметрлері :

Варикаптар жиілік параметрлік күшейткіштерде және басқа құралдарда айнымалы сыйымдылықтың конденсаторы ретінде, модуляция процесін және жиілікті автоматты ыңғайлауды іске асыру үшін тербелмелі контурларда пайдаланылады. Кішкентай кері ток арқасында диод өткелінде шығындар аз, сондықтан варикап сыйымдылығының беріктігі жоғары болады.

Бірақ бірқатар құралдарда жұмыс жиілігі гигагерцтің бірлігі және ондықтарына (1 ГГц = 109 Гц) жетуге тиісті жартылайөткізгіштік диодтар талап етіледі. Осындай диодтар жоғарыжиілікті диодтар (нүктелік) деп аталады. Жоғары жиілікті диодтардың ерекшелігі диодтың жоғары жұмыс жиіліктерінде шығыстардың индуктивтілігін ескеру керектігі болып табылады. Жоғары жиілікті диодтардың шектік электрлік параметрлері диод арқылы Іпр max максималды тура ток және Uобр max максималды кері кернеуболып табылады.

Ажыратып-қосқыш диодтартардың негізгі классификациялық параметрлері максималды тура импульстік кедергі болып табылады, ол диодта максималды импульстік тура кернеудің Rимп max импульстік тура токқа Іпр.имп қатынасына тең; кері кернеудің қалпына келу уақыты tв; берілген кері кернеуде сыйымдылық Соб. Ажыратып-қосқыш диодтартарды ауысып қосу уақыты 1 мкс- тен кем тезәрекетті сұлбалардың негізгі элементі ретінде пайдаланады. Ажыратып-қосқыш диодтартарды Шоттки контактын қолданады. Осындай контактың ерекшелігі диод базасында заряд жиналу жүрмейтінінде, сондықтан диодтың бір күйден екіншіге ауысып қосу уақыты әжептеуір кішірейтілуі мүмкін (100 нс дейін). Шоттки диодтарының басқа ерекшелігі бірдей токта қарапайым p — л-өткелдің кернеуімен салыстырғанда кіші тура кернеу болып табылады. Шоттки диодтары транзисторлармен комбинацияда ауысып қосатын сұлбаларда жұмыс істеу үшін пайдаланылады. Тура тогы ондық ампероерге дейін және кері кернеуі жүздеген вольтқа дейінгі қуатты Шоттки диодтары айнымалы токты түзеткіштерде қалданылады.

Оның жалтырауы заряд тасушының рекомбинациясымен1 тудырылады. Базада негізгі емес тасушылар (эмиттермен инжектелген) рекомбинациялайды және босаған энергияны жарық кванттары түрінде шашады. Жарық шашатын Х толқының ұзындығы бір мағыналы кванттың энергиясымен анықталады, ол сәулешашырғы рекомбинация кезінде жартылайөткізгіштің тыйым салынған зонасының еніне шамамен тең болады. Галийдің арсенидінен дайындалған жарықдиодтар үшін инфроқызыл (көрінбейтін) сәулешашырғы тән. Көрінетін сәулешашырғыны алу үшін жарықдиодтарды тыйым салынған зонасы кеңірек жартылайөткізгіштерден дайындау қажет. Жарықдиодтардың энергетикалық сипаттамасы кванттық шығыс (тиімділік) болып табылады, ол басқару тізбегі бойынша өтетін әр электронға жарық диодтың шығысында қаншалықты сәулешашырғы кванттары пайда болатынын көрсетеді. Нақты уақытта фотодиодтар және жарықдиодтар оптоэлектрондық (оптрон) жұпта қолданылады. Жарықдиод электрлік ток әсерінен жарықты жасайды; фотоқабылдағыш (фотодиод, фототранзистор) жарықтандыру әсерінен токты жасайды немесе өзгертеді.

________________ Транзистор симметриялық құрылғы емес, әдетте коллектор эмиттерден нашарлау легирленген1 және коллекторлық өткелдің ауданы эмиттерлік өткелдің ауданынан үлкен. Бірақ эмиттер мен коллекторды сұлбаға қосқанда, олардың орын ауыстыруға болады. Транзистордың осындай іске қосылуы инверсті2 деп аталады. Инверстік қосылу кезінде коллектор эмиттермен болады. Осындай қосылу кезінде эмиттер ток беру коэффиценті тура қосылудан кіші болады. Транзисторларды, диодтар сияқты, кремний мен германийден жасайды және корпустарға геметизациялайды. Кремнийлік транзисторлар -50 бастап +150 °С дейін температура, германийлік 60 бастап +85 дейін температура диапазонында жұмыс істей алады. Жұмыс жиілігінің диапазоны бойынша транзисторларды төменжиілікті, орташажиілікті және жоғарыжиілікті деп бөледі. Қуат бойынша транзисторларды кіші қуатты, орташа және үлкен қуатты болып бөлінеді. Транзисторлар нүктелік немесе жазықтық болуы мүмкін. Бірақ нүктелік транзисторлар жазықтық транзисторлармен ығытырылды, олардың шу деңгейі төмен, күшейту көэффиценті жоғары және қуаты үлкен. Жазықтық транзистор өзімен өзара әрекеттесетін екі электрондық- тесіктік өткелдер жүйесін көрсетеді, ол жартылайөткізгіштің монокристалында алынған.жүйеде үш облысты айқындауға болады: орта облыс база Б, ал шеткі облыстар – эмиттер Э және коллектор К деп аталады. Эмиттер, коллектор және база шығыстармен қамтамасыз етілген, олардың көмегімен транзистор электрлік тізбекке қосылады. Транзисторы, в которых носителями зарядов являются и электроны, и дырки, называются биполярными.

Тек қана бір негізгі зарядты пайдаланатын транзисторлар, мысалы, тек қана тесіктер немесе тек қана электрондар, униполярлы немесе каналдық (p немесе л типті өткізгіштік каналымен) немесе өрістік деп атайды.

Ең кеңінен биполярлы транзисторлар таралған.

______________ 1 Легирлеу (нем. legіeren, лат. legare — «байланыстыру», «қосу») —басқа физико- химиялық қасиеттерді алу үшін жартылайөткізгішке басқа элементті ендіру

2 Инверсия (лат. іnversіo — «ақтару», «ауыстыру»).

Транзистордың 1 2 өткелдің әр қайсысына тура немесе керіығысуды беруге болады. Транзистордың үш қосылу сұлбасын ажыратады:

n—p—n-типті транзистор келесі режимдерде пайдаланылуы мүмкін: Әр сұлбада транзистор вольт-амперлік сипаттамалар (кіріс, шығыс) отбасымен сипатталуы мүмкін. Коллектор тогын Ік және коллектор-база кернеуін Uкб байланыстыратын вольт-амперлік сипаттамалары коллекторлық деп аталады. Коллекторлық вольт-амперлік сипаттамасының негізгі параметрлері эмиттер тогы Іэ және коллектор мен база арасындағы кернеу икб болып табылады. Эмиттер тогын Іэ және эмиттер-база кернеуі Uэб байланыстыратын вольт-амперлік сипаттама эмиттерлік деп аталады. Эмиттер тогы электрондармен ғана емес, сонымен қтар тесіктермен де анықталады. Эмиттерлік вольт-амперлік сипаттамасы коллектор-база кернеуі Uкб. болады. Кіріс шығыс сипаттамаларының отбасын пайдаланып, транзистордың нәтижелік жұмыс режимін (жұмыс нүктесін) таңдауға болады. Жұмыс нүктесі коллектордың бастапқы тогымен І0к және коллектор мен база арасындағы нәтижелік кернеумен U0кб анықталады. Жұмыс нүктесі коллектордағы ток пен кернеу оларды өлшеу процесінде максималды мүмкін болатын мәндерден аспайтындай таңдалуы тиіс.

Басқаратын p — л-өткелмен өрістік транзисторлардың жұмыс принципі p — л-өткелге кері ығыстыру кернеуін бергенде оның кеңею жолымен активті қабықтың (канал) кедергісін өзгертуге негізделген.

8.8. сур. өрістік транзисторлардың құрылымдық суреті көрсетілген. Құрал өзімен л-типті жартылайөткізгішті көрсетеді, ол канал деп аталады (бұл каналдық транзистор атаулардың біріне байланысты). p л-өткел арасындағы қашықтық W канал ені деп аталады. Жартылайөткізгіш пластинасының қарама қарсы жақтарынан жасалған шығыстар бастау және ағын деп аталады. Р-облыстан шығысы (басқаратын электрод) бекітпе деп аталады. Бекітпеге кері кернеуді бергенде транзистордың p—л-өткелі жабық. Жабатын кернеудің үлкеюімен канал өткізгіштігі толық жабылғанға дейін кішірейеді. Осылайша, кернеуді өзгерте отырып ағын тогын басқаруға болады. Өрістік транзисторлар p- каналмен де, так и с л-каналмен де орындала алады. МДП – транзистор (металл— диэлектрик —жартылайөткізгіш) изоляцияланған бекітпемен транзистор деп аталады немесе МОП (металл—окисел— жартылайөткізгіш) (8.9 сур.) Басқаратын p — л- өткелмен өрістік транзисторлардан ерекше МДП-транзисторлардың бекітпе электроды жартылайөткізгіштік каналдан изолятордың жұқа қабатымен бөлінген, сондықтан p — л-өткел жоқ. Потенциалдардың айырмасын беруге дейін бастау мен ағын арасында канал жоқ және ағын тогы нөлге тең. Жартылайөткізгіште кернеудің әсерінен изолятормен шекарада канал өткізгіштігін өзгертетін индуцияланған заряд пайда болады. Бекітпеде белгіленген кернеуден U0 оң кернеу артқанда электр өрісінің әсерінен бекітпеге меншікті төсеніш электрондарды тарту арқасында каналдың құрылуы жүреді. Индукция (лат. іnductіo — «қозу», «кезеу») электрлік өріспен электрлік зарядтарды өткізгіштер мен диэлектриктерге кезеу.

Канал құрылуы басталатын U0 кернеуі (ағын тогы пайда болады) қиылу кернеуі немесе шектік кернеу деп атау қабылданған. Бекітпе және бастау арасындағы потенциалдыр айырмашылығы қиылу кернеуінен U0 асқанда, каналдың кедергісі азаяды және ағын тогы 1с үлкееді. Жоғары сенімділігі және төзімділігі бар транзисторлардың пайда болуы шағын электронды сұлбаларға өтуге негіз болды. Бірақ электрондық сұлба – бұл бөлек элементтер мен түйіндердің жинағы ғана емес. Бөлек элементтердің өзара байланыстарды орындау проблемасы да маңызды. Сондықтан сансыз байланыс сымдардың орнына баспа сұлбалары ендіре басталды (элементер арасындағы байланыстар изоляцияланған төсеніште өткізгіштер көмегіменг орындалады).

________________ 1 Интегралды микросхема (интеграция – қандай да бір бөлшектердің элементтердің бір бүтінге біріктіру) – 1959 ж. планарлық («планарлық» ағылшын тілінен planar — «тегіс» ) деп аталатын жартылайөткізгіштік құралдарды жасау технологиясы ұсынылды, ол «индивидуалды» кристалдарда бөлек құралдарды жасаудан бір кристалда көп құралдарды жасауға өту мүмкіндігін берді. Нәтижесінде жартылайөткізгіштің бір пластинасында бірнеше мың транзисторларды жасау мүмкін болды.

Интегралды микросхема өзімен шағын электрондық құрылғыны көрсетеді.

Жартылайөткізгіштік материалдың ішінде орындалған элементтер бір бірінен бөліне алмайды, сондықтан оларды жөндеу және ауыстыруға болмайды. Жартылайөткізгіштік интегралды микросхема қандай да бір элемент істен шықса барлық микросхеманы ауыстырады. Интегралды микросхемаларды өндіруде жұмыс температураларының кең интервалы және оның үстінде SіO2 кремний диоксидінің берік қабықшаны алу мүмкіндігі салдарынан ең кең қолданысты кремний алды. Осы қабықша бір қатар технологиялық оперцияларды орындағанда қорғау жабыны ретінде қызмет етеді, схеманы сыртқы әсерінен және бөлек элементтерден изоляциялау үшін қолданылады.

Жартылайөткізгіштік микросхемалар элементтері транзисторлар, диодтар, резисторлар және конденсаторлар болады. Интегралды микросхемаларда биполярлы және и униполярлы (өрістік) транзисторлар (8.10 сур.) пайдаланылады. Жартылайөткізгіштік интегралды микросхемаларда диодтар диффузионды және монокристалды жартылайөткізгіштің арасында p — n- өткелді жасау жолымен құрастырылады (8.11 сур.). Интегралды схемаларда екі типті резисторлар пайдаланылады: жартылайөткізгішті немесе жұқақабықшалы. Жұқақабықшалы резисторлар үлкен номиналдың тұрақты және дәл кедергілері қажет болған жағдайда қолданады. Жартылайөткізгішті резисторлар диффуция әдісімен алынады (8.12, а сур.). Жұқақабықшалы резисторлар өзімен диоксид кремний қабықшасында орналасқан үлкен кедергісі бар материал қабықшасын көрсетеді (8.12, б сур.). Жұқақабықшалы резисторлардың артықшылығы оларды кішірек ауданға орналастыру мүмкіндігі және жақсырақ изоляция болып табылабы. Жартылайөткізгішті микросхемалардың конденсаторлары диффузды, металл-оксид- жартылайөткізгішті (МОП-кондесаторлар) және жұқақабықшалы (8.13 сур.) болады. Диффузды конденсаторлар кері бағытта ығыстырылған p — n-өткелмен жасалады (8.13, а сур.). МОП- конденсаторлар тікелей өткізгіштік пластинаның еденінде жасалады (8.13, б сур.).

Мұнда диелектрик болып тікелей жартылайөткізгіште жасалған кремний диоксидінің қабығы қызмет атқарады. Электродтың бірі оксидтің астында жататын n-типті кремний облысы болады. Басқа электрод оксид қабығына салынған өткізетін аллюминий қабығы болады. Жұқақабықшалы конденсаторларды, конденсатор пластинасын жасайтын алюминийден екі өткізетін қабықша арасында диэлектрик қабықшасын тұндыру жолымен алады (8.13, в сур.). Гибридті интегралды микросхемалар жұқақабықшалы және қалыңқабықшалы болып бөлінеді.

_______________ 1 Аспалы активті элементтер өзімен шағын орындауда дәстүрлік технологиямен жасалатын көлемді активті радиоэлементтерді көрсетеді, оларды төсеніш үстіне монтаждайды.

Жұқақабықшалы интегралды микросхемалар үшін төсеніштер ретінде ситалл1, поликор1 2, синтетикалық сапфир3 пайдаланады.

Тиристордың құрылымын p — n — p және n — p — n-типті екі биполярлы транзисторлардың қосылысы (8.17 сур.) ретінде көрсетуге болады. p—n—p-транзистордың күшейту коэффиценті — Кр, ал n — p — n транзистордың— Kn. П2 тиристорадың орталық өткелдің тогы екі транзистор токтарының коллектирлендіруден құрылады. Егер сыртқы тізбекте ток І-ге тең болса, онда орталық өткелге Кр1 + KnІ = (Кр + Kn)І тең ток жетеді. Егер беру коэффиценттерінің қосындысы бірден төмен болса(Кр + Кп < 1), онда П2 өткел арқылы бағыты сыртқы тізбектің ток бағытымен сәйкес келетін қосымша ток (1 - Кр - Кп)1 ағу қажет.

________________ 1 Ситалл ( «силикат» (кремний) және «кристалл» сөздерден қысқарма) — шынымассасын ішінара кристаллизациялау өнімі.

Токтың осындай ағуы П2 өткелдің кері ығысуына және тиристр күйіне сәйкес. Егер беру коэффиценттерінің қосындысы бірден үлкен (Кр + Кп > 1) болса, онда орталық өткел арқылы қосымша ток ағуы керек, бірақ осы токтың бағыты сыртқы тізбектегі токтың бағытына қарама қарсы. Бұл орталық өткелдің ығысуына және тиристордың ашық күйіне сәйкес. Осы күйде тиристорда бір p—п- өткелдің кернеуіне шамамен тең болатын кернеу төмендейді. Осы кернеу қалдықтық кернеу иост деп аталады. Әдетте, иост = (0,7... 1) В. Биполярлы транзисторлардың күшейткіш коэффиценттері эмиттер тогы үлкейгенде үлкееді. Сондықтан тиристордың сыртқы тізбегінде токтың өсуі кезінде беру коэффиценттерінің сомасы Кр + Кп < 1 мәнінен Кр + Кп > 1 мәнге дейін үлкееді және тиристорде кернеу алдымен өседі, ал кейін кішірееді. Кр + Кп = 1 шартына тиристордың ажырату тогы 1выкл сәйкес. Егер p — п — p-транзистордың база облысына сыртқы басқаратын ток енетін болса (8.18 сур.), онда беру коэффиценттері сомасының бірге теңдігі (Кр + Кп = 1 шарты) сыртқы тізбектің кіші токтарында орындалады.

Бұл ажырату тогының және қосу кернеуінің кішіреюіне әкеледі. Түзетілу басқару тогы (1упр)спр деп аталатын, басқару тогының кейбір мәнінде теріс кедергінің аймағы (8.19 сур.) жоғалады және кез келген токта тиристор ашық жағдайда болады. Тиристор дербес құрылғы ретінде микроэлектрондық құрылымдарда сирек қолданылады (мысалы, интеграциялық дәрежесі кішкентай қуатты мамандандырылған микросхемаларда кілт ретінде).

Егер кедергіге, сыйымдылыққа, индуктивтілікке ие элементтердің мөлшерлері сигнал жіберушы X толқын ұзындығымен тең болса, онда мұндай элементтер тізбек бойынша үлестірілгендер болып табылады. Осындай тізбектегі токтар мен кернеулер уақытқа ғана байланысты емес, сондай ақ тізбектер координаттарына да байланысты. Электромагниттік толқындарды және антенна жіберу желілерінің үйлестірілген көрсеткіштері бар тізбектер мысалдары болып табылады. Радиоэлектроникада жіберу желілері басым көпшілік жағдайда энергияны емес радиосигналдарды беру үшін пайдаланылады, оны тасымалдау қазіргі уақытта электр беру желілері арқылы жүзеге асырады. Электромагниттік толқындар жіберу желілерінің 150-ден астам түрі белгілі. Олар екі үлкен санатқа бөлінеді: ашық (сур. 9.1, а) және жабық (сур. 9.1, б, в, г). Ашық жіберу желісінде өріс немесе оның бір бөлігі желіні қоршап жатқан кеңістікте қолданылады. Ашық желідегі толқындар үстірт сипатқа ие: энергияның бір бөлігі желіні қоршап жатқан кеңістікте таратылады. Ашық желідегі толқындарды ұстау тетігі жазық толқынның екі диэлектрлік орталарының жазық шекарасынан толық ішкі шағылу құбылысын жүзеге асырудағыдан тұрады. Екі жазық толқынның толқынжол қабырғасынан дәйекті көрсету процесі 9.1, д. суретінде көрсетілген. Жабық желіде жіберу өрісі экран ішінде шоғырланған және кез келген толқынжолдағы оның қайта құрылуларында сыртқа шықпайды. Тарихи бірінші жіберу желілері (кейде ұзын желілер деп те аталатындар) қос сымдық жіберу желілері және коаксиальды жіберу желілері болды. Миллиметрлік диапазондардың дециметрлік және ұзын толқынды бөлігінің едәуір жоғары жиіліктерінде көлденең қималарының түрлі нысандағы толқынжолдарын қолданады.

Цилиндрлік диэлектрлік толқын (сур. 9.1, г) оптикалық диапазонда сәулежол атымен қолданыс тапты (оптикалық толқынжол). Оптикалық диапазонның электромагниттік толқындарын жіберу үшін желі ретінде адам шашынан да жұқа шыны талшықтар пайдаланады. Мұндай жіберу желілері талшықты-оптикалық деп аталады. Жарық сәулесі, талшық бойынша тарай отырып, оның қабырғаларынан іс жүзінде шығынсыз көрініс табады. Сигналдарды жіберу үшін, сондай-ақ резонанстық құрылымдарды да (резонаторларды) пайдаланады. Қарапайым резонанстық құрылым бір-бірінен 21 қашықтықта орналасқан екі параллель металл жазықтық болып табылады. Мұндай резонатордағы тербелістің пайда болу процесі екі жазық толқынның қабаттасуын білдіреді: тікелей және кері.

Конденсаторларда, шарғы индуктивтілігіндегі немесе резисторларда ағатын құбылыстардан ұзын желідегі құбылыстардың түбегейлі айырмашылығы, ол шарғы индуктивтілігіндегі, конденсаторлар немесе резисторлардағы кез-келген нүктелеріндегі электр тербелістерінің фаза және амплитудасы бірдей.

Ұзын желілерде, тербеліс фазасы әртүрлі нүктелерінде әртүрлі болып келеді. Сонымен қатар, шоғырланған параметрлері бар тізбектерінде электромагниттік энергия шоғырланатын элементтерді көрсету оңай: бұл конденсаторлар, индуктивтілік шарғылары. Ұзын желілерде оны істеу мүмкін емес, өйткені олардың бүкіл сымдарының ұзындығы бойынша электрлік те және магниттік энергия да жиналады. Сым ұзындығындағы әрбір бірлік белгілі бір L индуктивтілігіне, R кедергісіне және G сымдары арасындағы оқшаулау материалының өткізгіштігіне ие. Сонымен қатар, сымдар оқшаулау материалдарымен бөлінген қарама-қарсы сым учаскелері, өзінше конденсаторлар құрайды, олар белгілі бір С сыйымдылығына ие. Егер бұл параметрлер ұзын желі бойы тұрақты болып қалатын болса, онда мұндай желі біртекті деп аталады. Желі ұзындығы бірлігіне келетін, индуктивтілік L және сыйымдылық С қума индуктивтілік және ұзын желі сыйымдылығы деп аталады. Егер ұзын желідегі шығындар шамалы болса, онда қарсылық R және G сымдары арасындағы оқшаулау материалы өткізгіштігін нөлге тең (R = G = 0) деп санауға болады. Мұндай желі шығынсыз ұзын желілер деп аталады немесе мінсіз. Осындай ұзын желімен өзгертпей және сөндірмей кез-келген нысандағы толқындарды жіберуға болады. Тәжірибеде қолданылатын ұзын желілердің шығындары бар, бірақ оларды шығыны аз болатындай құрастырады. Ұзын желінің аз кесіндісіне ∆х, оның шегінде электр тогын кез келген белгіленген уақытта тұрақты деп санауға болады, оның эквивалентті схемасы шоғырланған параметрлермен сәйкес келеді. Шартты түрде барлық ұзын желіні қарапайым учаскелерге ∆х бөліп, дәйекті жалғанған ұяшықтар тізбегі түрінде оның эквивалентті схемасын бейнелеуге болады. Қарапайым учаскесіне ∆х сәйкес келетін, ұзын желінің ұяшығының эквивалентті схемасы 9.2, б. суретте көрсетілген. Қос сымды жіберу желісіне қосқанша дейін ток болмайды. Тұрақты кернеу Е көзін шексіз ұзын желі (шығыңңаң айрылған жағдай үшін) басына қосқан кезде, бір сымына теріс полюсі көзі бар электрондар түседі, ал басқа сымнан электрондар оң полюске кетеді, сондықтан көзіне жақын сымдар учаскелерде ток өте бастайды. Нәтижесінде жақындағы ұзын желінің сым учаскелері оқталады, олардың арасында кернеу туындайды, ол көзінің кернеуіне тең тең. Бұл ұзын желінің оқталған учаскесі келесі учаске үшін кернеу көзі рөлін атқара бастайды және т. б. Осылайша, шексіз желі бойымен ұзын желінің бір учаскесінен ұзын желі басқа учаскесіне электр тогы өте бастайды, ол сымдар айналасында арасындағы сымдардың түрлі зарядтары арасында магниттік және электрлік өріс туындатады. Айнымалы кернеу көзі ұзын желісінің басына қосылған кезде, тұрақты кернеу көзі қосылған кездегідей құбылыстар болады. Айнымалы кернеу ұзын желі бойымен, айнымалы электр өрісін жасай отырып, тарайды (сур. 9.3). Бұл айнымалы электр өрісі сымдарда ауыспалы электрлік тогын тудырады, ол, өз кезегінде, сым айналасында айнымалы магнит өрісін жасайды.

Ұзын желінің сымдары арасында Е электр өрісі және Н магниттік өрісті кернеулігі бар. Магниттік өріс, желілерінің тогы бар өткізгіш айналасында тұйықталған. Магниттік өріс екі өткізгіште қуат берушімен анықталады, яғни бір таратқышта ток бір бағытта ғана жүреді, ал екіншісінде қарама-қарсы жүреді. Сонымен, ұзын желі бойымен ауыспалы кернеудің көзінің қосылуы жүгіретін электромагниттік толқындар құрайды, олар желі бойымен бір бағытта тарайды. Жіберу желісі бойымен қатар, ауыспалы ток пен кернеу толқыны тарайды. Электр тогы мен кернеу шексіз ұзын желіде жүгірмелі толқында фазамен сәйкес келеді. Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы оның погондық сыйымдылығы мен индуктивтілігі мәніне байланысты. Погондық сыйымдылығы мен индуктивтілігінің мәні жоғары болған сайын, толқынның таралу жылдамдығы да аз. Жіберу желісінің кіріс қарсылығы жүгірмелі толқында толқынды қарсылық Z0 (Z0 = VL / C) деп аталады. Оңға және солға жүгіретін толқындар кернеу көзімен тек жіберудің шексіз ұзындығы желілерінде қозғалады. Соңғы ұзындықтың жіберу желілерінде жүгірмелі толқын режимі жүзеге асырылмайды. Ұзын желілер, біріктіретін желілер ретінде кең қолданылады, мысалы жоғары жиіліктің электрлік тербелісін радиоқабылдағыштан антеннаға жіберу үшін және антеннадан радиоқабылдағышқа. Бұл жағдайда жіберудің ұзын желісі фидер¹ немесе қуат беруші желі деп аталады.

Нәтижесінде, жіберу желісінде соңынан басына қарай жүгіретін және құлайтын толқын тәріздес осындай амплитудасы және фазасы бар толқын құрылады. Бұл толқын шағылған толқын деп аталады. Шағылысу кернеудің шағылысу р коэффициентімен сипатталады, ол шағылған толқынның кернеуінің тікелей (түсуші) толқын кернеуіне қатынасымен анықталады (р = Uшағ/Uтік). Шағылған толқындар кернеуінің белгісі әрқашан оның ток белгісіне қарама-қарсы. Кез-келген жіберу желісі нүктесінде әр уақытта нәтижелі кернеу түсуші және шағылушы толқын кернеуі сомасына тең болады. Электр тогының ауытқу шегі мен кернеуін бөлу, электр тогы және кернеу бойымен жіберу желісі 9.4. суретте көрсетілген. Электр тогының ауытқу шегін бөлу, толқын (X/4) ширегінде ауытқуы бар кернеу ауытқуының шегін бөлуден ерекшеленеді. Кернеу ауытқу шегі желінісінің ұшында генератор құратын кернеу екі есе көп болады, түсуші және шағылушы қосу салдарынан. Тербеліс амплитудасы ең жоғарғы шегіне жететін толқынның толықтығы бар нүктелерде ең жоғарғы шегіне жетеді деп айту қалыптасқан. Желі соңынан 0,25 Х қашықтықта кез келген сәтте бұл нүктеде, кернеу түсуші және шағылушы толқынның жойылуы салдарынан, нольге тең болады. Тербеліс амплитудасы ең төменгі шегіне жететін толқынның түйіні бар нүктелерде ең төменгі шегіне жетеді деп айту қалыптасқан. Желі соңынан 0,5Х қашықтықта жойылған нүктеде тербеліс амплитудасы тағы да 2U-ға тең, әр жарты толқын сайын кернеу мәні қайталанады. Толқын кернеуі сол белгімен алшақ желі соңынан толығымен көрініс береді, ал электр тогының толқыны да толық көрсетіледі, бірақ қарама- қарсы белгімен (кернеуді жіберу желісінің соңында екі есе артады, ал электр тогы нөлге тең). Ұзын желінің ашық және жабық жіберу желілерінен толқынның толық көрінісі жасалады, онда тұрғын толқынды жасайды.

Тұрғын толқын аз шығындары бар жіберу желісінде түсуші және шағылушы толқындар қосындысымен туындайды, олардың бірдей дерлік амплитлдасы бар. Нәтижесінде жіберу желісі бойымен кейбір нүктелерінде кернеудің (немесе токтың) амплитудасы екі есе дерлік артады, ал басқа нүктелерінде нөлге тең. Кернеудің лездік мәнін бір сым бойымен бөлудің түрлі сәттердегі ажыратылған жіберу желілеріндегі лездік мәндері 9.5.-суретте көрсетілген.

Шағылысқан толқын жоқ болған жағдайда, оны жүктемемен келісу режимі деп аталады. Жүктеме кедергісінің басқа мәндерінде түсуші толқын энергиясының бір бөлігін жұтып алмайды және жіберу желісінде шағылатындар толқындар пайда болады. Белсенді жүктеме кезінде энергиясының бір бөлігі әрқашан жүктемемен жұтып алады және жіберу желісінде, тұрғын толқындарынан басқа, жүгіртпе толқындар да болады, олар улайтындарға осы энергиясын. Тұрғын және жүгіртпе толқындары бар кернеу немесе электр тогын бөлуді жүгіртпе толқын коэффицентімен сипаттау қабылданған (k). Ол ең төменгі кернеудің ең жоғарғы кернеуге қатынасымен немесе ең төменгі токтың ең жоғарғы тогына қатынасымен анықталады:

Жүгіртпе толқынның коэффициенті нөлден бірлікке өзгереді. Тәжірибеде кері шама жиі пайдаланылады (1/k = Umax/ Umіn), ол кернеудің тұрғын толқыны коэффиценті деп аталады.

Коаксиальді кабельдің көмегімен телевизиялық антеннаны теледидар кіруі орнымен байланыстырады. Кабельдің теледидар мен антеннаны кіру кедергісімен келісуіне қол жеткізу қажет, яғни теледидар экранында қосарланған суреттер болдырмау үшін, себебі ол шағылысқан толқынмен анықталады.

Ақпаратты тасымалдаушы, электромагниттік тербелістердің сәулеленуі және қабылдауы үшін арнайы радиотехникалық құрылғылар — антенна пайдаланады. Құрылғы айнымалы электр қозғалысты күшін энергия көзін электромагниттік толқын энергиясына айналдыратын құрылғы жіберушы антенна деп аталады. Электромагниттік толқындарды жоғары жиіліктегі токтарға айналдыруға арналған құрылғы қабылдау антеннасы деп аталады. Жалпы жағдайда, өткізгіштің ол арқылы айнымалы ток өтетін, кез келген сым кесіндісі қоршаған кеңістігінде электромагниттік өріс туғызады. Сонымен қатар, өткізгіштің кез-келген кесіндісінде ауыспалы электр қозғалтқыш күші (ЭҚК) бар. Алайда, өткізгіште туындайтын электромагниттік өріс энергиясының үлесі, конфигурацияға, өткізгіш өлшемінің қатынасына және электромагниттік тербелістер толқынының ұзындығы арақатынасына байланысты. Жіберушы антеннаның көмегімен радиотаратқышшығысындамодульденгентербелістіңқуаты электромагниттік өріс энергиясына -электромагниттік толқындар энергиясына айналады, олар жарық жылдамдығымен әр түрлі тараптарға таралады. Қабылдау антеннасының көмегімен түсуші толқын антеннасына келіп түсетін энергия модульденген тербеліс энергияға айналады, яғни ол рабиоқабылдағыш құрылғы кірісіне келіп түседі. Бір антеннаны жіберушы ретінде де қабылдаушы ретінде де пайдалануға болады.

Антеннаның шығындары бар, олар Rшығ, шығындар кедергісімен сипатталады, сондықтан резонансты жиілікте антеннаның жалпы кіріс кедергісі

Rк+Rсәул+Rшығ Антенна пайдалы ŋ әрекет коэффицентімен сипатталады, ол келесідей өрнектеледі:

ŋ = 𝑅сәул/𝑅кP Қабылдау құрылғысына радио толқындардың әсерін бағалау үшін, электр өрісінің кернеулігін Е білу қажет, яғни олар қабылдау пунктінде радио толқындарға ие. Электр өрісінің кернеулігі сәуле жіберушыдағы электрлік токка тікелей пропорционалды және сәуле таратқыш қашықтығынан қабылдау пунктіне дейін кері пропорционалды. Изотропты сәуле таратқыш үшін электр өрісінің кернеулігі Е, В/м, келесі арақатынаста анықталады

𝐸 ≈ 5,5�𝑃𝛴/𝑟, онда Е — толқындардың электр өрісінің кернеулігінің қолданыстағы мәні; РΣ — сәулелену қуаты, Вт; r — қашықтық, м. Еркін кеңістік үшін электр өрісінің кернеулігі нақты антенна максималды сәулелену бағытында келесі арақатынаста анықталады

Бірқатар міндеттерді шешу үшін электромагниттік толқындардың сәулелену бағыттылығы қажет. Толқын антеннамен барлық бағытта сәулеленбеуі тиіс, керісінше қандай да бір бағытта. Бағытталған антенналардың бірқатар артықшылықтары бар. Біріншіден, сәулелену энергиясы ұтымды пайдаланылады, өйткені ол тұтынушыға тар шоқтармен жіберіледі. Осының арқасында, әлдеқайда аз қуатта үлкен қашықтықты жабуға болады. Екіншіден, басқа станциялардан кедергінің әсері айтарлықтай азаяды, сондай-ақ атмосфералық және өнеркәсіптік кедергілердің де. Ең ұзын толқындарда күрт айқын бағыттылықты алу іс жүзінде мүмкін емес, сондықтан ұзынтолқынды антенналардың, әдетте, бағытталған іс- әрекеттері жоқ болады. Ультра қысқа толқындарда бағыттылық проблемасы оңайлатылатыны соншалық, антеннаны автокөлікте, кемеде, ұшақта орналастыруға болады. Нақты антенналар сәлелену бағыттылығына ие. Ол бағытталған әрекет коэффицентімен сипатталады, ол ең көп сәулелену бағытында қуат ағынының орташа қуат ағынынан қаншалықты көп екендігін көрсетеді (сол ара қашықтықта). 1м2 алаңы арқылы өтетін, сәулеленуді (яғни, радиосәуле) жіберу бағытына перпендикуляр электромагниттік өріс қуаты, қуат ағыны немесе энергия ағынының тығыздығы деп аталады.

Қуат ағыны электр өрісінің кернеулігі квадратына пропорционалды (немесе электр өрісімен бірге таралатын магниттік өрістің кернеулілігінің квадратына). Әр түрлі бағытта электромагниттік толқындарды жіберуға немесе қабылдауға қабілеті антенна бағыттылық антеннасымен D анықталады:

D = E/Emах онда E — электр өрісінің кернеулігі қолданыстағы мәні; Emax — электр өрісінің ең жоғарғы кернеулігі. Бағытталу диаграммасы график түрінде берілген, ол түрлі бағыттар бойынша түрлі жазықтықтарда жатқан антеннаның сәулелену қарқындылығы бірлігіне қатысты сипатталады. Қарапайым дипольдің¹ сәулелену диаграммасы 9.9.-суретте көрсетілген. Айнымалы электр тогы кеңістікте таралатын айнымалы электромагниттік өрісін құрады. Егер айнымалы ЭҚК генераторына қосылған сым желісін параллель және бір-біріне жақын орналастырылса, онда қоршаған кеңістікке энергия шығару іс жүзінде болмайды, өйткені екі бірдей мәні бар өріс бойынша, бірақ ток бағыты бойынша қарама-қарсы өзара өтеледі. Алайда, антенна үлкен сәулеленуді жіберуға арналған болуы мүмкін. Бұл үшін, егер параллель орналасқан сымдарды кейбір бұрышқа бұрсақ, олардың өрістері бір- бірін өтесе, ұзын жіберу желілерін пайдалануға болады. V-тәрізді және ромбы тәріздес антенналардың (сәулелену сымдары үшкір бұрыштарда бір-біріне қырлы орналасқан), бұрыштық антеннаның (сымдар арасындағы бұрышы 90° тең) және симметриялық вибратордың² (сымдардың 180° ажырату кезінде алады) жұмысы осыған негізделген. Сымдардың біреуінің компенсацияланған әрекетін азайтуға болады, оны қысқартып³ немесе толық жүйеден алып тастай отырып. Екінші сымды толық жою кезінде симметриялық емес дірілдеткіш алады. Тәжірибеде әр түрлі типті антенна құрылғыларының үлкен санын қолданады. Қарапайым шашыратқыш (сәулеленгіш) Герцтың диполы болды — ұшында қалыңдатылған сымдар кесіндісі, оның ортасына жоғары жиілікті тербелістер көзі қосылады.

______________ 1 Диполь (гр. dі — «екі рет» + polos — «полюс») — қысқа толқындарға арналған антеннаның кең таралған түрлерінің бірі . 2 Дірілдеткіш (лат. vіbrare — «теңселу, тербету, дірілдеу») — тез тербеліс қозғалыстарын тудыратын және тарататын құрылғы.

3 Сымдардың біреуін қысқарту алғаш рет М. А. Бонч - Бруевич ұсынды.

Герц диполі ұзындығы аз (l << λ) және тиімділігі төмен Потенциалы антенна үлгісі болып табылады. Радио өнертапқышы А. С. Попов өз тәжірибелерінде симметриялық емес сым кесіндісін пайдаланды. Қорек көзі бір шетінде тұйықталу орнына жақын арасында қосылады. Өнертапқыш антеннаның сәулелену қабілетін көтерді, оны созылыңқы етті. Антенна конструкциясы, ең алдымен, жұмыс істеу үшін арналған толқын диапазонымен анықталады. Сондықтан, неғұрлым ортақ антенна санаттары ұзын толқынды, орта толқынды, қысқа толқынды, ультра қысқа толқынды, оптикалық диапозонды және т. б. антенналар болып табылады Әрине, бұл жіктеу белгілі бір дәрежеде шартты болып келеді. Антенналық құрылымдардың кең санатын металлдағы магнитодиэлектрик қабатымен пайда болған беттік толқындар (жүгіртпе толқын антенналары) құрайды. Микрожолақты антенналарға көп көңіл бөлінеді. Негізінен микрожолақты желілерде құрылатын микрожолақты антенналардың сәуле таратқыштары түрлі формада болуы мүмкін. Микрожолақты антенналар бірегей масса-ауқымды сипаттамаларға ие, олар орналасқан бетінің нысанын қабылдауы мүмкін. Бұл қасиеттер микрожолақты антенналарды аэрокосмостық техникада кеңінен енгізуге себепші болды. Қазіргі заманғы ұшақтарда бірнеше ондаған антенна құрылғыларын орнатады, сондықтан массасы мен габариттері мәселелері бастапқы болып табылады. Микрожолақты антенналар едәуір дәрежеде бұл проблемаларды шешуге мүмкіндік береді. Қабылдағыштың кіріс құрылғылары мен антеннаны біріктіру нәтижесінде (белсенді (пассивті) күшейту элементтері, қайта құру және (немесе) радиосигналдарды өндіруге) бірыңғай құрылғы құрылады, ол белсенді антенна деп аталады. Белсенді антенналар антенналардың масса-ауқымын төмендетуге, электрлік қайта құруды жүзеге асыруға, қысқа антенналарды өткізу жолағын кеңейтуге (l < 𝜆/2), құрылғының сезгіштігін жоғарылатуға және т. б.мүмкіндік береді.

Жартылай толқынды дірілдеткіштің электромагниттік тербелістерінің сәулелену қарқындылығы түрлі бағыттарда бірдей емес, оның елеулі мәні бар. Бағыттылық диаграммасының қарапайым түрі қарапайым диполмен құрылады, ондағыең жоғары сәулелену қарқындылығы бағытта орын алады, өткізгішке перпендикуляр. Өткізгіштің бойымен сәулелену жоқ болады. Жартылай толқынды дірілдеткішке перпендикуляр және оның ортасы арқылы өткізілген жазықтық экваторлық жазықтық (көлденең жазықтық) деп аталады. Тігінен орналасқан дірілдеуіш үшін жартылай толқынды дірілдеткіштің D экваторлық жазықтығында шеңбер құрайды (сур. 9.10, б), бағытталу диаграммасы вибратордың экваторлық жазықтықта шеңбер, өйткені бұл жағдайда барлық бағыттар бірдей құнды.ё

Бағытталу диаграммасы тік жазықтықта созылыңқы сегіздік түріндегі шеңбер. 9.10, в суретінде тігінен орналасқан меридионалды1 (азимутальды) жазықтықтағы жартылай толқынды дірілдеткіштің бағытталу диаграммасы ұсынылған. Сәулеленуді бір жаққа қарай азайту үшін, белсенді жартылай толқынды дірілдеткіштің артынан пассивті жартылай толқынды - рефлектор (сур. 9.11) қояды. Ол айна сияқты жұмыс істейді, 180°-қа фазасының өзгеруімен электромагниттік толқындарды көрсетеді (қайта сәулелендіруші). Нәтижесінде өріс әлсіреп, белсенді дірілдеткіш алдында өріс күшейеді. Егер антенна жартылай толқын ұзындығымен Жерге параллель болса, ол көлденең диполь деп аталады (сур. 9.12).

______________ 1 Меридиональді ( лат. merіdіonalіs — «түстік») — мериадиан бойынша бағытталған, солтүстіктен оңтүстікке.

Өйткені Жер толқындардың осы диапазонына жақсы өткізгіш болғандықтан, онда антенна ретінде жартылай толқындыны емес, симметриялық емес ширек толқынды тұйықталған дірілдеткішті Х/4 қолдануға болады. Мұндай антенна ширек толқынды дірілдеткіш деп аталады. Ол тік сәулеленетін құрылым, оның негіздемесі мен Жер арасында жоғары жиілікті тербеліс көзі қосылған (сур. 9.13).

Жиекті антеннаның қолданыстағы биіктігін ұлғайту үшін оны бірнеше орам сымдардан жасайды. Нысан контуры, бұл жағдайда тік бұрышты да және дөңгелек те болуы мүмкін (9.14, а, б суретті қараңыз). Магнит өрісі және қолданыстағы жиек биіктігін ұлғайтуға болады, егер оны жоғары жиіліктер үшін жоғары магниттік өткізгіштігі мен аз шығындары бар материалдан өзекке ораса. Осындай материалдар ретінде феррит1 жиі пайдаланады. Бұл ферритті өзекшесі бар өте кішкене антенналар жасауға мүмкіндік береді, олар магнитті деп аталады.

_________________ 1 Ферриттер —бірқатар металл тотықтарының темір тотығымен химиялық қосылыстары бейөткәзгәш немесе жартылай өткізгіш болып табылады.

Ферритті өзекшесі бар магниттік антенна оқшаулау каркасында оратылған шарғы болып табылады, ол дөңгелек немесе тік бұрышты қима ферритті өзекшесіне кигізілген. Магниттік антенна қабылданатын станцияға қатысты бағытталған қасиеттерге ие, сондықтан ең жақсы қабылдауды алу үшін, тиісті түрде бүкіл қабылдағышты бұруға (бағыттауға) тура келеді. Кіші ауқымды жылжымалы транзисторлы радиоқабылдағыштарда магниттік те және істікшелі телескопиялық антенналар да кеңінен қолданылады. Телескопиялық антенна әртүрлі сыртқы диаметрі және шамамен 0,5 мм қалыңдығы бар жез түтікшелердің бірнеше кесінділерінен тұрады. Түтіктердің ұзындығы радиоқабылдағыш өлшемімен анықталады. Радиохабарлар жіберу мен телевизиялық бағдарламалар қабылдауға арналған антенна сыртқы және бөлмелік болады.

Жоғары жиілікті диапазонда әртүрлі түрлері антенналар пайдаланылады, оның ішінде параболалық және сфералық. Мұндай антеннаның сәулелендіргіші параболалық айна ортасында орналастырылады (сур. 9.16).

Бұл жағдайда берілген антенналар кеңістіктің тар секторында электромагниттік сәулеленуді шоғырландырады, яғни оптикалық шамдардың немесе электр шамының шағыстырылатын айнасы тәріздес. Көп антенна болған сайын, бағытталу диаграммасы да тар және, демек, сол сәуле қуаттылығында радиожүйенің қолданыс қашықтығы көбірек. Алайда, диаметрі 50 м-ден артық антеннаны олардың үлкен салмағына байланысты пайдалану қиын. Ғарыш кемелері мен ұшақтарды бақылау қажеттілігі бағыттығының жіңішке диаграммасы бар антенна жасауды талап етеді, ол мезгіл-мезгіл кеістіктің белгілі бір бөлігін "қарап отырып," кеңістікте жылжи алады. Мұндай антеннаны сканерлеуші деп атайды.

Радио беру құрылғылары тасымалдаушы жиілік тербелістерін, жіберілетін хабарлама заңы бойынша олардың модуляцияларын қалыптастыру және қабылданған радиосигналды кеңестікке сәулелену және оны физикалық байланыс желілеру бойынша жіберуге арналған.

Таратушы құрылғысының құрылымдық схемасы 10.1 суретінде келтірілген. Құрылымдық Радиоберу құрылғылары дербес радиотаратқыш пен таратушы антеннадан тұрады. Дыбыс – бұл 340 м/м жылдамжықпен тарадатын толқындар кезектілігі. Ол адамның дыбыстық байламдары, музыкалық аспаптарының ішектері – кезекті түрде ауаның қысылуы мен сейілтуіне әкелетін барлық нәрселер арқылы сәулелене алады. Біз естім жатқан дыбыстардың тербелу жиілігі 16-20 000 Гц шегінде жатады. Олар барлық дыбыс гаммасын қамтиды (жиілігі аз ең төменнен бастап ең жоғарыға дейін). Дыбыстын әсерінен адам есту органдарының дыбыс жарғақтары біздің миымызда дыбыс сезімін тудыратын тербелістер басталады. Электрмагнитті толқындар арқылы дыбысты тарату үшін дыбыстарды электрлік сигналдарға аударып, одан кейін радиотолқындарды тудыратын жоғары жиілік токтарына түсіру қажет.

Қабылдау кезінде токтар күшейтіледі, ал одан кейін олардан дыбыстық сигналдарды шығарады. Дыбыстық сигналдарды электрлік тербелістерге түрлендіру үшін микрофондар қолданылады – төмен жиілік токтары пайда болады (дыбыстық жиілік). Осындай ток жоғары жиілік ток модуляциясы үшін пайдалынады. Модуляцияланған ток күшейтіледі де, антенна айналасында қалыптасатын дыбысты тарататын радиотолқындарға жіберіледі. Таратқыштардың негізгі параметрлеріне таратқыш қуаты, пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК), тасымалдаушы жиілік тербелістерінің тұрақсыздығы, сигналдың сызықтық емес және сызықтық бұрмалану коэффициенті және жолақтан тыс сәулелену деңгейлері, градуирлеу мен жиілікті орнату қателігі, модуляция және жиілік ауытқуы коэффициенті, таратқыштың сызықтық емес бұрмалану коэффцициенті жатады. Таратқыш қуаты – таратқыштың антеннаға беретін радиожиіліктік тербелістредік қуаты немесе қалыпты режимде жұмыс кезіндегі антенна эквиваленті.

Мүндағы 𝑃𝐴 – антеннаға жіберілетін орташа қуат; 𝑃0 – құрылғының барлық қуат көздерінен алатын қуаттылық. Қазіргі таратқыштардың ПӘК 30...40% жетеді де, осы параметр сәулеленетін қуаттың өсуімен жоғарылайды. Таратқыштың жиілік тұрақсыздығы пайдалану кезінде орын табатын әр түрлі тұрақсыздандырғыш факторларының әсерінен баптау органдарының тұрақты орны кезінде белгілі бір уақыт аралығында таратқыш жиілігінің қалыпты жиілік шамасынан ауытқуы болып табылады. Таратқыштың жиілік тұрақсызыдығы арқылы кез келген радиоканалдың сенімді жұмысы қамтамасыз етілетін көрсеткіш болып табылады. Қазіргі кезде орталық мемлекеттік таратқыштардың жиілік тұрақсыздығы мемлекеттік эталондары жеткен тұрақсыздыққа жақын болып тұр (10-8...109). Радиоберу құрылғысы кез келген байланыс каналының бірінші буыны болып табылады, сондықтан таратқыш енгізетін тиімді сигнал бұрмалануын қысқарту қажет. Бұрмаланулар радиосигналдың түрлі таратқыш желілері мен байланыс желілері арқылы өту кезіндегі модуляция, күшейту және өту үдерістері барысында пайда болады. Бұл радиотехникалық жүйенің қабылдау жағында ақпараттың бұрмалануы немесе оның бөлігінің жоғалуына әкеледі. Таратқыштар нысанасы, жұмыс толқындар (тербелістер) диапазоны, сәулеленетін қуат, сигналдардың модуляция түрлері мен пайдалану жағдайлары бойынша жіктеледі. Мақсаты бойынша таратқыштар хабарламалық (радиохабарлау, телевизиялық), байланыстық, радиолокациялық, навигациялық, телеметриялық және т.б. Жұмыс толқындарының диапазоны бойынша таратқыштар толқындар мен жиіліктердің классификациялық диапазондар кестесіне сәйкес жіктеледі. Ресейде радиохабар километрлік, гектометрлік, декаметрлік, метрлік және дециметрлік диапазондарда жүзеге асырылады. Бірінші үш диапазонда шамамен 10 кГц жұмыс тербелістердің тор қадамы бар амплитудалық модуляция, ал соңғы екеуінде 250 кГц жұмыс тербелістердің тор қадамы бар кең жолақты жиілікті модуляция қолданылады. Теледидарлық хабар тарату метрлік, дециметрлік және сантиметрлік толқындар диапазондарында жүзеге асырылады. Сонда дыбыстық каналда жиілікті модуляция, ал бейне каналда бір жақты жиілік жолағы бар амплитудалық модуляция қолданылады. Таратқыштардың құрылымы, сыртаумақтық өлшемдер және масса негізінен сәулеленетін орташа қуаттылық арқылы анықталады. Жіберілетін радиосигналдарының орташа сәулеленетін қуаттылығы бойынша өте төмен (3 Вт кем), төмен (3 ... 100 Вт), орташа (0,1 ... 10 кВт), жоғары (10 ... 100 кВт) және өте жоғары (100 кВт-тан астам) қуат таратқыштары болады. Сигнал модуляциясының түрі бойынша радиотаратқыштар (және радиоқабылдағыштар) амплитудалық, амплитудалық балансты және бір жолақты, жиіліктік, фазалық, импульстік, импульстік-кодтық және т.б. модуляциялары бар құрылғыларға жіктеледі. Пайдалану шарттары бойынша тұрақты, борттық (ғарыштық, кемелік, ұшақтық, автокөдіктік) және қозғалмалы (портативті) таратқыштар бар. Барлық радиотаратқыштар сигналдардың үздіксіз және импульстік сәулеленуі бар болып бөлінеді. Біріншілерге радиохабар тарататын, телевизиялық таратқыштар және телебасқару желілері, ал екіншілерге радиолокациялық және радионавигациялық таратқыш станциялары жатады.

Тасымалдаушы тербелістің амплитудалық модуляциясы бар таратқыштың ең қарапайым схемасы (сурет 10.2) жетекші генераторды, жиілікті көбейту, қуатты күшейту каскадтарын, Uвх жіберілетін сигналы өтетін төмен жиілікті күшейткішті және амплитудалық модуляторды қамтиды. Кварцтық генераторлар салыстырмалы түрде жоғары емес жиіліктерде жұмыс істегендіктен, жетекші генераторынан кейін тербелістер жиілігін тасымалдаушы жиілік шамасына дейін көтеретін жиілік көбейткіштері каскадтарын қамтиды. Қажетті қуатты тудыру үшін жиілік көбейткіштерінде қуат күшейткіштері жиі қолданылады. Қуаттын шығу күшейткішінен сигнал жоғары жиілікті элетрлік тербелістерінің тарату жолы арқылы антеннаға жіберіледі. Ол фидер болып табылады (кабель, толқынжол және т.б.).

Амплитудалық модуляция, әдетте, қуаттын шығу күшейткішінде орындалады. Қуат күшейткіші жиі түрде таратқыштың соңғы каскады болып табылады. Амплитудалық модуляция кең түрде толқындардың барлық диапазондарында телефон байланысы, радио хабар беру, теледидарда және т.б. қолданылады. Аса жоғары жиілікті сәулелену (АЖЖ) диапазонында амплитудалық модуляция сирек қолданылады, себебі осы диапазонда амплитудалық модуляция әрдайым құтылуға мүмкін емес паразиттік бұрыштық модуляциямен бірге келеді.

Қазіргі радиотаратқыштар каскадтарының көбісі тек цифрлық немесе аналогтық микросхемаларында ғана қолданылады.

11 Тарау

Радиоқабылдау құрылғылары тыңдармандарға және көрермендерге радиохабар және телевизиялық қабылдау құрылғылары арқылы ақпаратты тарату үшін және, сонымен қатар, үнтаспа мен магнитофондық жазба арқылы ақпаратты алу үшін кең түрде қолданылады. Радиоэлектронды кешенның жалпы схемасындағы орнына байланысты қабылдағыш электрмагниттік өрістен әлсіз радиосигналын шығаруға арналған. Бұл пайдалы сигналды таңдау, оны детекторлау және күшейту арқылы қабылдағыштың негізгі функцияларын орындаумен қамтамасыз етіледі.Радиоқабылдау(қабылдау)құрылғылары радиосигналдарды қабылдау және оларды ондағы ақпаратты пайдалануға мүмкін болатын түрге келтіруге арналған. Кез келген радиоқабылдау құрылғысы қабылдау антеннасынан және дербес радиоқабылдағыштан (қабылдағыштан) тұрады. Радиоқабылдау құрылғысының құрылымдық схемасы 11.1 суретінде келтірілген. Кез келген радиоқабылдау құрылғысында антенна, қабылдағыш, детектор, түрлендіргіш құрылғысы бар. Антеннаға түсетін электрмагниттік толқындар (таратылатын радиосигнал) қабылдағыштың кірісіне түсіп, таратылатын сигналдың ЭҚК (электр қозғаушы күшінің) пайда болуына әкеледі.

Қабылдағыштың кірмелік тізбегі ретінде барлық радиосигналдарынан тек бізге керек радиостанция сигналын бөліп шығаратын фильтр қолданылады. Детектор модельденген (жоғары жиілікті) сигналды таратылатын хабарламаның төменгі жиілікті сигналына өзгереді. Қабылдағыштың шығысында түрлендіргіш құрылғысы қосылады: радио хабар ету қабылдағышы үшін элект сигналын дыбысқа түрлендіргіші – бас телефон, дауыстағыш немесе акустикалық жүйе; телевизиялық қабылдағыш үшін – электр сигналын оптикалық бейнеге түрлендіргіш – кинескоп. Қабылдау антенналарында толқындар таратушы антенналарда бар пішінді, бірақ шашырау себебінен ысыраптар болатындықтан шамасы бойынша кем, токтарды тудырады. Қабылданған әлсіз модульденген ток, тербелістік контурды қажетті таратқыш жиілігіне алдын ала баптап, күшейтіледі. Детектор көмегімен күшейтілген жоғары жиілікті токтан модуляция үшін қолданылған төмен жиілікті ток шығарылады. Енді төмен жиілікті ток күшейтіліп, дыбысқа айналады. Күшейтілген төмен жиілікті токты түрлендіру үшін бас телефондар мен дауыстағыштар қолданылады. Қабылдағыштың негізгі сипаттамаларына (сапалық көрсеткіштерге) сезімталдық; жиіліктік таңдаушылық немесе талғамдылық; жұмыс жиіліктерінің диапазоны; шығу қуаты және т.б. жатады. Қабылдағыштың сезімталдығы деп оның қабылдағыштың шығысында берілген қуатты шығару үшін қажетті өте әлсіз пайдалы сигналдарды қабылдауын қамтамасыз ету қабілеттігі аталады. Сандық түрде бұл шығу құрылғыларының қалыпты жұмысын қамтамасыз ететін радиосигналдың минималды деңгейі болып табылады. Сезімталдық белгілен сигнал (шу) қатынасы кезінде қабылдағыштың шығысында номиналды (қажетті) қуатты шығару үшін кіріс радиосигнал қуаты арқылы анықталынады. Теориялық тұрғыдан, қандай да болсын әлсіз сигналдарды сезетін қабылдағышты құрастыруға болады. Ол үшін тек оның күшейткіш каскадтарының санын үлкейту керек. Дегенмен, нақты құрылғыларда пайдалы ақпараттық сигналмен бірге сыртқы кедергілер мен қабылдағыштың өзіндік шулары әсерінен пайда болатын шуылдар бар болады. Өзіндік шуылдар деңгейі, әдетте, қабылдағыштың бірінші каскадтарының шулары арқылы анықталынады. Сондықтан сезімталдығы жоғары қабылдағыштарды құрастыру кезінде ең басты мақсаттарының бірі шуы аз белсенді және пассивті элементтер мен күшейткіш каскадтарын құрастыру болып табылады. Қабылдағыштардың (немесе күшейткішердің) шу қасиеттері шу коэффициенті көмегімен бағаланады, себебі құрылғының кірісінде және оның ішінде ақ шуыл бар деген ой бар. Шуыл коэффициенті деп сигнал қуаттары мен кірістегі шуыл қатынасы (PC/PШ)ВХ және сызықтық бөлігінің шығысындағы (детектор кірісіндегі) қуыттардың дәл сондай қатынасы (PC/PШ)ВЫХ аталады.

Сонымен,

Мұндағы, PC – сигнал қуаты, PШ – шуыл қуаты.

Шуыл коэффициенті қабылдағыштың сызықтық бөлігінің шығысында шуылдар қабылдағыштың өзінде пайда болатын шуылдар әсерінен қанша есе жоғарылайтынын көрсетеді. Егер (теориялық тұрғыдан ол температураның аюсолюттік нөлі кезінде мүмкін) қабылдағыш өздігінен шуыл шығармаса, онда оның шығыс және кіріс сигнал – шу қатынасы тең болады да, шу коэффициенті КШ =1 (децибелдерде ол 0 Дб). Қабылдағыштың жиіліктік таңдаушылығы, немесе талғамдылығы – бұл белгілі бар тасымалдаушы жиілігі бар пайдалы сигналды антеннамен қабылданған көптеген басқа сигналдар мен кедергілерден бөлі шығаратын және жиілік бойынша көршілес радиостанцияларының сигналдарын әлсіздеу қабілеттілігі. Жиіліктік таңдаушылық таңдаушылық коэффициентімен сипатталады. Қабылдағыштарды жобалау кезінде таңдаушылық шамалары көршілес, айналы және қабылдаудың басқа жанама арналары бойынша белгіленеді. Көршілес деп жұмыс жиілігі қабылдағыштың қалаулы радиотанциясына бапталған жиілігінен белгіленген жиілікке өзгеше болатын қабылдау арнасы аталады. Радио хабарлық қабылдағыштарда бұл шама 10 кГц құрайды. Кеңістіктік және поляризациялық таңдаушылық сонымен қатар бүкіл радиоқабылдау құрылғысының сипаттамалары мен параметрлерін сипаттау үшін қолданылады. Таңдаушылықтың осы түрлері негізінен қабылдау (және тасымалдаушы) антенналарын сипаттайды да, олар солардың электрмагниттік толқындардың келіс пен поляризация бағыттарын ажырату мүмкіндіктерін бағалау үшін қызмете етеді. Жұмыс жиіліктерінің диапазоны – жіберілетін сигналды қабылдау жүзеге асатын шегіндегі жиіліктер интервалы. Жаппай радиохабар 150 кГц ... 73 МГц жиіліктер интервалында жүзеге асады. Ұзын, орташа және қысқа толқындарың диапазондарында, ультрақысқа толқындар диапазонында жиіліктік модуляция қолданылады. Ол музыканың жоғары сапалы берілуін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. 500 кГц жиілігінде ( толқын ұзындығы 600 м) SOS сигналдары жіберіледі. Қабылдағыштың шығу қуаты – бұл қабылдағыштың шығысындағы қуат. Радио хабар беру қабылдағышының шығыс қуатының рұқсат етілген мәні шығу каскадын артық жүктеу кезінде сызықтық емес бұрмалаулармен шектеледі., Қабылдағыштың номиналды шығу қуаты Рном, сызықтық емес бұрмалау коэффициенті белгіленген кезде шығыстағы максималды қуат және қабылдағыштың қалыпты шығу қуаты Рном=0,1 Рном бар. Қалыпты шығу қуаты кезінде Рном сызықтық емес бұрмалау коэффициенті 10 есе азаяды. Сапалық көрсеткіштеріне сәйкес стандарт бойынша радиоқабылдау құрылғылары төрт күрделілік топқа жіктеледі: жоғарғы (0), бірінші (1), екінші (2), үшінші (3). Радиоқабылдау құрылғыларды үш топқа бөлуге болады: радиотаратқыш, телевизиялық және кәсіби қабылдағыштар. Қабылдағыштар нысанасы, қабылданатын толқындар (жиіліктер) диапазоны, жіберілетін сигналдардың модуляция түрі мен пайдалану шарттары бойынша ажыратылады.

Қазіргі радиоқабылдау құрылғылары радиотехникалық жүйелердің жұмысы мүмкін болатын үлкен жиілік диапазонында радиосигналдардың сенімді қабылдауын қамтамасыз етеді.

Қабылдау құрылғыларының әр түрлі типтері негізінде олардың құрылымдық схемаларының алуан түрлері құрастырылған, бірақ құрылыс қағидасы бойынша барлық радиоқабылдағыштарды екі негізгі топқа бөлуге болады: тік күшейту қабылдағыштары және супергетеродинді қабылдағыштар.

Тік күшейту қабылдағышының құрылымдық схемасы (сурет 11.2) шығу тізбегін, жоғары жиіліктер күшейткішін, детекторды және төмен (дыбыстық) жиіліктер күшейткішін қамтиды. Шығу тізбегі мен жоғары жиіліктер күшейткіші қабылдағыштың жоғары жиілікті трактын құрайды да, қажетті сигналды басқа сигналдар мен кедергілерден бөліп шығаратын резонанстық контур жүйелерін қамтиды. Жоғары жиіліктер күшейткіші сигналды жоғары жиілікті іріктеуден басқа оның күшейтуін де жүзеге асырады. Кейбір жағдайларда қабылданатын сигналдың жеткілікті қуаты кезінде жоғары жиілік күшейткіші жоқ болуы да мүмкін. Осындай қабылдағыштар бұрында қолданып, детекторлық деп аталды, себебі оларда күшейту жоғары да емес, төмен де емес жиіліктерде орындалған жоқ, ал антенна арқылы қабылданған сигнал тікелей амплитудалық детекторға жіберілген болатын. Қазіргі кезде детекторлық қабылдағыштар АЖЖ диапазонының өлшеу және тіркеу техникасының қолданылады. Бір кемшілігі – жоғары таңдаушылықты қамтамасыз ету үшін сапалылығы жоғары резонанстық контурлар санын үлкейту болып табылады. Ол қабылдағыштың диапазон бойынша қайта құрылуын қиындатады. Сол себепті тік күшейту қабылдағыштарының пайдалануы шектеулі болады.

бойынша қабылдағыштың қайта құруынан тәуелсіздігі аралық жиілік бойынша күшейткіш каскадтарының оптималды санын таңдауға және амплитудалық-жиілікті сипаттамасының қажетті пішінін алуға мүмкіндік береді. Осыған орай супергетеродинді типті қабылдағыш өте жоғары және бірдей таңдаушылықты толқындардың барлық диапазондарында және, сонымен қатар, жоғары жиілікті трактта біркелкі күшейтуді қамтамасыз етеді. Бұл қабылдағыш трактына гетеродин2, араластырғыш және аралық жиілік күшейткішінен тұратын жиілік түрлендіргішін (сурет 11.3) енгізу арқылы мүмкін болады. Жиілік түрлендіргіші арқылы қабылданатын сигнал спектрі тасымалдаушы жиіліктен аралық жиілікке (әдетте, одан төмен) ауысады. Аралық жиілік күшейткіші каскадтарының резонанстық контурлар аралық жиілікке бапталады. Жоғары жиілікті тракттың тербелістік жүйелерінің қайта құрылуы кезінде бір мезгілде гетеродин жиілігі де аралық жиілік тұрақты болатындай өзгереді. Бұл қабылдағышта аралық жиіліктің қайта құрылмайтын күшейткіштерін пайдалануға мүмкіндік береді. Супергетеродинді қабылдағыштардың кемшіліктері қосымша паразитті қабылдау арналарының бар болуы, гетеродиннің сәулелерінің паразиттік немесе тікелей түрде қоршаған ортаға ықтимал өтуі, немесе антенна арқылы, аралық жиілікке сәйкес келетін немесе ұқсас сигналдарды қабылдау мүмкіндігі болып табылады. Аралық жиілік күшейткішінің кірісіне түскен кезде осы кедергі күшейтіліп, детектіледі және қыбалдағыштың шығысында пайдалы сигналмен араласады.

______________ 2 Гетеродин (грек тілінен heteros – «басқа, түрлі» + dynamіs – «күш») – негізінен жиілік түрлендіргіштерде (мысалы, супергетеродинді радиоқабылдағыштарда, өлшеу құрылғыларында) қолданылатын жоғары жиілікті электр тербелістердің қосалқы аз қуатты генератор. Қазіргі радиохабар беру радиоқабылдау құрылғылары микропроцесстерге кең түрде енгізіледі – кедергілер жағдайында қабылдаудың оңтайлы сапасын, автоіздеуді басқаруды, ондаған радиостанцияларының электронды жадысын, бағдарламалар көздерінің коммутациясын, таймер жұмысын, берілген бағдарлама бойынша қосылатын және ажыратылатын қабылдағышты қамтамасыз ететін бағдарламаланатын микроэлектронды құрылғылар, яғни бағдарламалық басқару. Радиоқабылдағышты қашықтықтан басқару үшін бір бөлме шегінде ультрадыбыстық және инфрақызыл байланыс желілері қолданылады (инфрақызыл желілерді пайдалану тиімдірек). Басқару сигналдары қашықтықтан басқару пультінен инфрақызыл сәулеленудің импульсті-кодты модуляциясы жүзеге асырылатын фотодиодқа түсетін импульстардың кезектілігі шығарылатын кодтау құрылғысына түседі. Модульденген сәулелену біраз қашықтықта орналасқан қабылдағышқа (фоторезисторге) түсіп, одан кейін күшейткіш және декодтау құрылғысына және ақырында басқару құрылғысына түсіп барады. Қайта жаңғырту ретінде басқару сигналынының басты артықшылығы цифрлық радио хабар етуді пайдалануға әкеледі. Осы жағдайда сигнал белгілі бір уақытта сигнал мәнін сипаттайтын импульстар кезектілігіне айналады. Дыбысты жіберудің цифрлық жүйесі жерсеріктік байланыс жүейлерінде және жерсеріктік радио хабар беруде, оған қоса, цифрлық дыбысжазбаларында да жұмыс істеп тұр. Цифрлық хабар беру дыбыстық бұрмаланбаған шығарылуын қамтамасыз етуі мүмкін. Соңғы кездерде басқару жүйелері мен адам дауысымен хабарландыруы бар тұрмыстық радиоаппаратура құрастырылуда. Осы жағдайда басқару тіл командалары арқылы жүзеге асырылады. Оператор командаларын жүзеге асыру синтезделген адам дауысымен расталады. Басқару сигналы цифрдық пішінге айналып, басқару микропроцессорына түседі. Команданы орындаудан соң микропроцессор адам тілі синтезаторына түсетін жауап сигналын шығарады, ал дауыстағыш жауапты береді. Тілдік хабарландыру жүйелері бар радиоқабылдау аппаратурасының үлгілері қазіргі кезде бар.

12 Тарау

Радиолокация радиотолқындар көмегімен әр түрлі нысандардың ауада, суда, құрлықта орналасуын нақты анықтау, белгілеу және табу үшін қызмет етеді. 1931 жылы бірінші отандық радиолокациялық станциясының болашақ бейнесі болған ионосфералық станция жасалды. Осы станцияны М. Бонч-Бруевич басқарды. Станцияда ионосфера деп аталатын атмосфераның жоғарғы қабаттарын зерттеумен айналысты. Радиотолқындардың көмегімен ионосфера 50 ... 60 км биіктікте басталатыны анықталды. Ол үшін радиотолқындардың иондалған ауа қабатына қарай және кері бағатта өту уақытын өлшеген болатын. Сонда, үлкен қашықтықтарда орналасқан әр түрлі тізбектерді табуға болатын еді. Алғашқы радиолокациялық станциялары елдің әуе шабуылына қарсы қорғанысы ретінде, мысалы, «Редут» жылжымалы станциясы, РУС-1 ұшақтарды радиоұстағыш қолданылды. Теңіз флоты түрлі радиолокациялық жабдықтаумен қамсыздандырылған.Жолдардың бойындаорнатылған радиолокациялық бергіші жол қозғалысын реттеу үшін пайдалынады. Радиолокация көмегімен штурман ұшақтың орналасуын және бағытын біле алады, өзінің орналасуын анықтауға, ұшу биіктігін өлшеп аэродромды таба алады; арнайы радиолокациялық шамшырақтар ұшаққа әрдайым көмектесуге дайын. Сонымен қатар радиолокация жер бедері картасын жасау үшін, атмосфераны бақылау, мұз барлауын жүргізу, болашақ темір жолдары трассаларын барлау үшін қолданылады. Ауыл және орман шаруашылығында радиолокация топырақтың құрамы мен құрылымын анықтауға, орман өрттерін табуға көмектеседі. Радиолокация көмегімен Ай, Шолпан мен Марсқа дейінгі қашықтықты анықтау мүмкін болды. Радиолокация негізінде әр түрлі объектілерден келетін радиотолқындарды бейнелеу құбылысы жатыр. Осы құбылыстың болмысы келесідей болып тұр. Таратқыш шығаратын электрмагниттік толқындар өз жолында түрлі объектілерді кездестіріп, олардың бетінде электрмагниттік тербелістерді тудырады. Осы тербелістердің шамасы объект бетінің өткізгіштігіне пропорционалды болып тұр. Объект, өз кезегінде, барлық бағыттар бойынша радиотолқындарды жібере бастайды, себебі өзі сәулеленудің екінші көзіне айналады. Радиолокацияда, сонымен қатар, электрмагниттік толқындардың тіксызықты таралу қасиеті де қолданылады. Егер антенна электрмагниттік толқындарды барлық жақтарға тарайтын болса, онда нысанмен шағылысқан толқын станцияға қайдан келетінін анықтау мүмкін болмас еді. Ол дегеніміз нысанға қарай бағытты білу мүмкін болмайды. Сондықтан радиолокациялық станцияларда үшкір бағыт әрекеттегі антенналар, яғни электрмагниттік энергияны тар бағытталған сәуле ретінде шағылысатын антенналар пайдаланады (прожекторға ұқсас). Осындай сәулені параболалық айналар түрінде антенналар арқылы жасауға болады. Бірак радиосәуленің тек бір ғана бағыты кеңістіктегі нысана орнын анықтауды мүмкін етпейді, себебі бұл жағдайда оған дейінгі қашықтық белгілі емес болады. Осы қашықтықты анықтау үшін нысанадан шағылысқан сигналдың зондтаушы3 сигналына қатысты кешігу уақытын білу қажет. Ол үшін электрмагниттік энергия шағылысуының импульстік режимі қолданылады, ал сәулелену арасындағы уақытта (кідірістер кезінде) шағылысқан радиотолқындардың қабылдауы жүзеге асырылады. Нысана бағытында сәулеленген сигнал мен оның шағылысуы арасындағы уақыт интервалы бойынша нысана алшақтығы анықталынады. Радиолокацияда аса жоғары жиілікті (АЖЖ) электрмагниттік тербелістер қолданылады. Импульстік радиолокатордың оңайлатылған схемасы 12.1 суретінде келтірілген. Радиолокатор радиолокациялық таратқыш, анттеналық жүйе, қабылдаудан таратуға және кері қарай ауысудың антенналық айырақосқышы, қабылдағыш, индикатор4 (электронды-сәуле тұтқасы), синхрондаушы құрылғысы мен электрлік қореқтендіру көзінен тұрады.

4 Индикатор (лат. Іndіcator – «көрсеткіш») – бақылау объектісінің жағдайын немесе үдерісті, оның сапалық немесе сандық сипаттамаларын бейнелейтін құрылғы, құралы, элемент.

____________ 5 Синхронизм (гр. Synchronіsmos) – екі немесе бірнеше құбылыстардың немесе үдерістердің уақыт бойынша дәл сәйкестігі.

пайдалынады (5-ші тарауды қараңыз).

Кейбір объектілер үшін толқындардың үздіксіз сәулеленуі бар радиолокаторлар қолданылады. Осы жағдайда станцияда екі антенна орнатылады: бірі – сәулелену үшін, екіншісі – сигналдарды қабылдау үшін. Нысаннан қайтқан сигналдарды қабылдау радиолокаторларда келесідей өтеді. Қабылдағыш антеннасы белгілі бір жиілік радиотолқындарлы шығарады. Жылжымайтын объектіден шағылысу кезінде қабылдағыштың кірісіне сол жиіліктегі сигнал түседі. Егер объект қозғалыста болса, шағылысқан сигнал жиілігі өзгереді: жақындаған кезде жиілік жоғарылайды, ал алыстаған жағдайда – төмендейді. Зондтау сигналының электрмагниттік тербелістердің жиілігі f олардың таратылу жылдамдығы с мен толқын ұзындығының λ қатынасына байланысты болады мұндағы f - зондтау сигналының электрмагниттік тербелістердің жиілігі; с – электрмагниттік толқындардың таратылу жылдамдығы;

толқын ұзындығы.

Қабылданған сигнал жиілігі f1 (жақындайтын нысана) келесі қатынаспен айқындалады

мұндағы V – нысана қозғалысының жылдамдығы.

Теледидар оптикалық бейне және дыбыстық сигналдарында болатын ақпаратты бір жақты тарату болып табылады. Ол телевизитялық станциясының таратқышынан телекөрермендердің телевизиялық қабылдағыштарына электрмагнитті толқындардың көмегімен таралады. Телевизиялық таратқышта бейне бірінші электр сигналына, ал дыбыстық толқындар басқа электр сигналына айналады. Телевизиялық қабылдағышта бірінші электр сигналы кинескоп арқылы оптикалық бейнеге, ал екінші электр сигналы жиілік детектор мен динамик арқылы дыбыстық сигналға айналады. «Теледидар» терминін алғаш рет орыс инженер-электригі К.Д.Перский 1890 жылы Парижде өткен Халықаралық конгресте қолданды. Теледидар кеңістікте орналасқан жылжымайтын және қозғалыстағы заттардың бейнелерін, байланыстың электр құралдарын нақты және өзгертілген уақыт масштабында қабылдау және таратумен айналысатын қазіргі радиоэлектроника саласын қамтиды.

Теледидар негізінде үш физикалық процесс жатыр:

Шартты түрде электрмагниттік тербелістердің толық спектрі екіге бөлінетіні мәлім. 3 000 ГГц төмен жататын электрмагниттік тербелістер радиотолқындарға, ал одан жоғары – оптикалық диапазонға жатады. Спектрдің көзге көрінетін бөлігі оптикалық диапазонда жатып, оның тек кіші бөлігін алып тұрады (380 ... 760 нм). Осы бөлікте барлық түстер орналасалы: күлгін түстен қызылға дейін. Көздің максималды спектрлік сезімталдығы көрінетін жиілік спектірінің сары-жасыл бөлігінде орналасады (0,55 мкм). Көздің көру қисығының максимумынан көк және қызыл түстері орналасқан сол және оң жақтан көздің спектралды сезімталдығы төмендейді. Ол дегеніміз, көз көру диапазонының барлық түстерін бірдей ажырата алмайды. Түсті теледидардың біріккен жүйелерін жасау кезінде бұл жағдай есепке алынады. Телевизиялық жүйе адамның көру мүмкіндіктерін кеңейте алады, яғни ол адам құралсыз көзбен көре алмайтын нәрселерді көре алады. Телевизиялық сигнал көзі ретінде тек электрмагниттік толқындардың оптикалық диапазонында ғана емес, кез келген сәулелену бола алады. Ол үшін оптикалық-электронды түрлендіргіштің тиісті сезімталдығы болуы қажет. Ол дегеніміз, теледидар көмегімен қарапайым көзбен қарағанда көрінбейтін объектілерді көрінетіндей етуге болады. Жайма, яғни бейне элементтерінің уақыт барысында кезекті тарату кезінде уақыт бойынша жарқындық сигналы пайда болады. Осы сигналды қабылдау үшін сәулелік энергиясын электр сигналына түрлендіру қажет. Ол фотоэлектрлік эффектісін (фотоэффектіні6) қолданылатын құрылғылар арқылы жүзеге асады. Фотоэффект ретінде жарық сәулелері әсерінен затта электрондарды босату мүмкіндігі түсініледі. Сонда электрондар затты қалдыруы болады және ол сыртқы эффект (фотоэмиссия) деп аталады. Жарық арқылы босатылған электрондар зат ішінде қалатын болса, оларды фотоөткізгіштік электрондары деп аталады, ал процесс – ішкі фотоэффект. Фотоэлектрлік эффектр – жарық энергиясын электр сигналына түрлендіруді мүкін еткен жаңалық болып табылады. Телевизиялық жүйе үшін ақпарат көзі қоршаған орта болып табылады. Заттар оларға түсетін жарық ағымын шағылу қабілетіне ие болады. Көбінесе бұл диффузиялық шағылысу, бірақ жиі кезде айналық шағылысу да кездесіп тұрады. Диффузиялық шағылысу – себілген шағылысу. Айналық шағылысуға жылтылдатылған және лакталған беттер, сұйықтық беттері және т.б. айналық беттер жатады. Әрбір зат пен оның бөлшектерінің жарық ағымын шағылысу немесе жарық беру қабілеті объектінің оптикалық ерекшелігі болып табылады. Бақылаушы көру бұрышы деп аталатын кеңістіктік бұрышымен анықталатын кеңістіктің шектелген бөлігін ғана көреді. Жалпы жағдайда тарату объектісі келесі параметрлермен сипатталады: жарықтық, түс және заттардың тереңдікті орналасуы. Теледидардың басты мақсаты объектіні электрбайланыс тәсілдері арқылы тарату мүмкін бола алатын, объект бейнесін түрлендірудің осындай әдісін табу болып табылады. Сонымен қатар, қабылдау телевизиялық құрылғысымен жасалатын бейне тарату объектісіне сәйкес болуына тырысу қажет. Бейнелерді электр сигналына телевизиялық түрлендіруге дейін бейненіс тегіс оптикалық құрылысы мен оның элементар анализі болды.

_____________ 6 Жарықтық сәулеленуді электр тогына алғаш рет жүзеге асырған адам француз физигі Э. Беккерель 1939 жылы болған. 1817 ж. белгілі физик Й. Берцелиус селен химиялық элементін ашты, ал 1837 ж. техник К. Мей ашып, компания инженері У. Смит селеннің фотоөткізгіштігін түсіндірді (ішкі фотоэффект). Бұл бейнелерді тарату жүйесі тізбегінің соңғы түйіні болды. Осы ашулардан кейін бейнелерді тарату жүйесін жасау туралы идеялар өте көп болды. Электр байланыс арнасының негізгі қасиеттерінің бірі уақыттың әрбір мезгілінде сигналдың тек бір ғана мағынасын жіберу мүмкіндігі болып табылады. Ол дегеніміз, сигнал тек бір тәуелсіз құбылмалы уақыт функциясы болуы тиіс, яғни байланыстың электр арнасы кернеудің уақыттан бір өлшемді тәуелділігімен сипатталады. Телевизиялық жүйенің шығысында болса, үш көп өлшемді функцияларының бірлестігімен сипатталатын бейне шағарылады. Таратудың үш көп өлшемді функцияларын тікелей бір өлшемді сигналға түрлендіру мүмкін емес. Үш өлшемді сигналды бір өлшемді сигналға түрлендіру мәселесін шешу үшін теледидар негізінде жататын екі фундаменталды қағида қолданылады: бейне дискретизациясы және оның жаймасы, яғни теледидарда кеңістіктік және уақыт дискретизациясы пайдалынады. Кеңістіктік дискретизацияға жіберілетін бейне өрісін дискреттік элементтердің нәтижелі санына бөлу кіреді. Бейне өрісі кадр деп аталады. Ол саны 500 мың шамасына жететін элементтерге бөлінеді. Бейне элементі деп ішінде жарықтық пен түс тұрақты болатын, яғни элементтің ішінде жарықтық мен түстік біркелкі болмауы көзге көрінбейтін, бейненің минималды бөлшегі аталады. Теориялық тұрғыдан бейнедегі элементтер саны шексіз болуы мүмкін. Іс жүзінде көру қабілетінің шектеулі айыруына байланысты кез келген бейне қорытынды өлшемдері бар элементтердің белгіленген санымен шығарылады. Бұл белгіленген көру бұрышында көрермен ажырата алатын ең кішкентай бөлшектің бар болуына байланысты, яғни осы бөлшектің ішінде оның бүкіл беті бойынша жарықтық тұрақты болып, оның мөлшерлері айырудың минималды бұрышымен анықталынады. Көрерменнің көру бейнесін танудан бұрын көз торында екі өлшемді бейнені құрастыру болған. Ол кеңістіктік бұрышында элементар шамаларын үлестіруіне сәйкес болатын жарықтың таратылуы ретінде сипатталуы мүмкін. Көру бұрышы мен айыру бұрышының шеткі шамалары тегіс бейнені әр түрлі жарықтықты элементар алаңдарының шеткі сандарының жиынтығы ретінде көруге мүмкіндік береді. Теледидардың бірінші негізгі қағидасы бейнені жеке элементтерге бөлу және бүкіл бейнені элементтік таратумен анықталады. Барлық элементтер сигналдарын бір уақытта жіберуге болмайды, себебі ол таратқыш пен қабылдауыш арасында бейне элементтері саны қаншалықты болса, байланыс желілерінің соншалықты санын талап ететін болады. Ол іс жүзінде іске асыру мүмкіндігін жояды. Бейнені элементтер бойынша кезекті тарату үдерісі бейне жаймасы деп аталады. Басында теледидарда бейнені элементтерге жаймалуы тегі поляк неміс инженері П. Нипковыймен жасалынған болатын (сурет 12.2). Диаметрі үлкен осы диск болып табылады, оның сыртқы шетінің қасында Архимед шиыршығы бойында тесіктер орналасқан (егер тік сызық өз нүктелерінің бірі айналасында тегістікте біркелкі айналатын болса, онда осы нүкте айналасындағы осы түзу бойымен қозғалатын тегіс қисық сызық Архимед шиыршығы деп аталады). Жайма жайылатын элементтің (электрондық сәуле, сканерлеу тесігі) бейне тегістігінің белгілі бір заңы бойынша қозғалуы арқылы жүзеге асырылады. Ол дегеніміз, жайма үрдісі бейненің электр сигналдарының кезектілігіне айналу мәселесін шешеді. Жайма детерминді және детерминді емес болуы мүмкін.

Детерминді жаймалардың түрлері 12.3 суретінде келтірілген.

Іздеу режимінде жайылатын элемент берілген траектория бойынша қозғалады, ал объект бейнесіне түскенде ол байқау режиміне ауысады да, осы кезде ақпаратты оқылуы және өнделуі жүзеге асырылады. Байқаудың бірнеше режимі бар. Мысалы, нысан контуры бойынша байқау жаймасын қолдану кезінде жайылатын элемент тек зерттелетін нысан контурына ғана айрықща көңіл бөлінеді, ал нысан ауданы бойынша байқау жаймасын пайдалану кезде жайма әрбір жеке нысан туралы реттелген ақпарат алуды қамтамасыз етеді. Жайма типін таңдау кезінде телевизиялық жүйеге белгілі бір талаптар қойылады. Олардың кейбіреулері төменде келтірілген: Сызықтық жаймадан басқа ешбір жайма түрі осы талаптарға сәйкес келмейді. Сол себепті хабар тарату теледидары мен қолданбалы теледидардың көптеген жағдайларында сызықтық жайма, әсіресе, оның прогрессивті және жоларалық түрлері, қолданылады. Телевизиялық хабар таратуда сызықтық-жолақтық жайма қабылданды (солдан оңға қарай және жоғарыдан төмен қарай, ол дағдылы жазу мен оқуға сәйкес келеді), яғни тұрақты бағыты мен жылдамдығы бар элементтерді бірінен соң бірін жол бойынмен және жіберу және тұрақты жылдамдығы бар жолдарды кадр ішінде кезектесу. Сызықтық- жолақтық жайма кезінде телевизиялық жүйе әдетте кадрдағы жолдар санымен Х және секундына7 толық бейнелердің кадрлар санымен сипатталады. Кез келген заттың бейнесін көрсету үшін осы заттың әрбір элементтің жарық сигналын тиісті электр сигналдарына түрлендіріп, оларды жіберу қажет. Дегенмен, бейненің барлық элементтері бір мезгілде байланыс арналары бойынша жібере алмайды, өйткені бұл таратушы құрылғыларының орасан зор санын орнатуды қажет етуші еді. П. И. Бахметьев бейне элементтерін бір байланыс арнасы бойынша кезекті жіберу әдісін ұсынды. Оның негізінде көрудің инерциялылық қағидасы жатыр (соңғы жолды жіберу кезінде адам санасында бірінші жол бейнесі сақталуы қажет). Телевизиялық жүйе байланыс желісі бойынша кеңістіктің кейбір бөлігінің оптикалық бейнесін жібереді. Кеңістік бөлігінің оптикалық бейнесі фотоаппаратта сияқты жіберілетін объект арқылы жіберуші телевизиялық тұтқасының нысанасында пайда болады. Бұл бейне басқарушы телевизиялық сигнал – видеосигналға айналады. Осы сигнал арқылы таратушы тербелістің модуляциясы жүзеге асырылады. Қабылданған телевизиялық радиосигнал кеңістікке жіберуші жүйенің телевизиялық антеннасы арқылы сәулеленеді. Телевизиялық қабылдағышта телевизиялық радиосигнал видеосигналға айналады, ал одан кейін осы сигнал арқылы – қабылдау телевизиялық тұтқасы (кинескоп) экранында бейнені қалыпқа келтіру жүзеге асырылады. Телевизиялық жіберуші тұтқасында бейне жарықсезгіш нысанасына проекцияланады. Қозғалатын бейнелерді жіберу теледидарда кинодағыдай сияқты секундына қозғалмайтын бейнелердің көп санын кезекті жіберу әдісі арқылы жүзеге асырылады. Жіберу объектісінің белгілі бір қозғалыс фазасында келтірілген қозғалмайтын бейне түрінде келетін кадрлардың осындай тез ауысуы арқасында көрерменге барлығы тоқтаусыз қозғалыс иллюзия ретінде көрінеді. Үш немесе одан да көп функциялармен сипатталатын түсті және көлемді объектілерді жіберу бір уақытты үш немесе одан да көр арна бойынша немесе уақыт бойынша кезекті түрде бір байланыс арнасы бойынша жүзеге асырылуы мүмкін. Көп ақпаратты кезекті түрде жіберу тәсілі бір арнасы бойынша күрделі бейнелерді көрсетуге мүмкіндік береді, бірақ сонда уақыт бойынша дискредитация қадамын қысқарту қажет болады, яғни көрерменге бейне жылтылдамай көрінеу үшін секунд ішінде бар кадрларды жіберу жиілігін үлкейту қажет.

______________ 7 1910 ж. Б.Л. Розинг орыс ғалымы «бейнені электр тасымалдау» әдісін патенттеді. Сонымен қатар ол «электрлік телескопия» үшін тұтқаны алғаш рет жасаған болатын. Телевизиялық бейнелерді көрсетуге арналған тұтқалар кинескоптар деп аталды. 1931 ж. кеңестік С.И. Катаев ғалымы таратушы электронды-сәулелік тұтқаны – иконоскопты ұсынды. Көру инерциясының күшіне байланысты көз ақпараттың қозғалмайтын және қозғалатын бейнелердің жеке элементтерден кезеккті түрде алмасуын байқамайды. Механикалық теледидарды электронды теледидар алмастырды. Байланыс арналарының мәселелерін теледидар негізделіп жатқан екінші қағида шешеді, - бұл элементтердің жарқындығы туралы ақпаратты байланыс арнасы арқылы уақыт бойынша кезекті таратылу. Осы қағида жайма деп аталады. Телевизиялық бейнені кезекті түрде бір байналыс арнасы бойынша жіберу мүмкіндігі көрудің инерциялығы құбырысына негізделеді.

Көру (сыртқа әлем туралы көру ақпаратты қабылдау: заттардың пішіні, олардың кеңістіктегі орналасуын, түсін, қозғалысын және т.б.) көру жүйесі арқылы жүзеге асады. Көру жүйесі көру органдары (көздер), жүйке жүйесі мен бас ми қабығының көру орталығынан тұрады. Көз оптикалық жүйе ретінде көрінеді. Оның арқасында бізді қоршаған заттардың бейнелері көз торында пайда болады. Көздің оптикалық жүйесі күрделі емес және ұйымдасқан бұлшықет аппараты арқылы басқарылады. Қоршаған орта туралы ақпараттың басым бөлігін адам көру органдары арқылы қабылдайды. Көру қабілеті адамға ешбір тырысымсыз және техникалық құралсыз беріледі. Адам көзінің торында жарық қабылдағыш элементтер (рецепторлар8) бар – таяқшалар мен құтылар. Таяқшалар ымырттық көру органы болып табылады (аз жарықтандыру кезінде). Құтылар арқылы күндізгі деп аталатын көру іске асады (жарықтандыру жақсы болған кезде). Таяқщалар мен құтылар құрамында ереуше химиялық заттар бар. Олардың әсерінен электрлік сигналдар туындайды. Осы сигналдар жүйке талшықтары бойынша мидың тиісті бөліктеріне келіп түседі.

_____________ 8 Рецепторлар (лат. recіpere – «қабылдау») – ағзаның ішкі немесе сыртқы ортасынан тітіркенулерді қабылдайтын және тітіркендіргіштің физикалық (механикалық, жылулық және т.б.) немесе химиялық энергиясын сезімтал жүйке талшықтары бойынша орталық жүйке жүйесіне жіберілетін жүйке талшықтарының шектік ұштары түрлендіреді. Кейбір рецепторлар химиялық тітіркендіргіштерге сезімтал болады (хемрецепторлар), басқалары – температура (терморецепторлар), жарықтандыру (фоторецепторлар), қысымның өзгеруіне (механорецепторлар, барорецепторлар) сезімтал болып келеді. Көз торы көз алмасының түбінде жарықсезгіш бет туындайды. Торлы қабық жарықсезгіш жүйке ұштарынан тұратын мозаика болып табылады. Жүйке ұштарының екі түрі бар: құты-рецепторлары және таяқшалар-рецепторлары. Күндізгі көру аппаратының құты-рецепторлары аз жарық сезімталдығымен, бірақ үлкен айыру қабілеті мен түсажыратқыш белгілерге ие болады. Ымырттық көру аппаратының таяқшалар-рецепторлары түстерді ажырата алмайды және олардың айыру қабілеті төмен болады, бірақ жарықтық сезімталдық жоғары болып келеді. Көз торының орталық бөлігінде (бұрыштық өлшемдері 1 ... 3°) тек құтылар бар, ал шеткерінде – құтылар да, таяқшалар да бар. Сонда құтылардың тығыздығы орталықтан алыстаумен бірге төмендейді,ал таяқшылардың тығыздығы әрдайым тұрақты болып келеді. Күрделі жүйен жүйесі арқылы фоторецепторлар бас миының көру орталығымен байланысты болады.

Адам көзінің негізгі қасиеттері:

Көру жүйкелерінің барлық үш түрі бірдей дәрежеде қозған кезде адам ақ түсін көреді. Үш типті қозулардың жоқ болуы кезінде адам қара түсті көреді. Егер жүйке ұштарының қозуы біркелкі болмаса, көру жүйкелерінің қай түрі көбірек қозғанына байланысты ол түрлі түстердің реңкі ретінде қабылданады. Адам көзі 380-780 нм диапазонында жататын жарық сәулеленуді сезінеді. Көздің максималды сезгіштігі жасыл түске тиісілі 550 нм толқынына сәйкес келеді. Үш негізгі түстерден аралық түстерді жасау түстерді қосындылау деп аталады. Сонда спектрда шамамен біркелкі орналасқан жасыл, қызыл және көк түстері негізгі түстер болып саналады. Бір уақытта қызыл және жасыл сәулелерімен жарықтанған бөлшек сары түсті болады, ал кызыл мен жасыл – қанқызыл және т.б. болады. Сонда түстерді араластырып, белгілі шектерде жіберілетін бейненің түстік мазмұнын өзгертуге болады. Нысандар немесе олардың бейнелерін бақылау кезінде жарқындықты өзгерту диапазоны маңызды рөл атқарады (минималдан максималдыға дейін). Максималды жарқындықтың минималды жарқындыққа қатынасы контраст деп аталады. Теледидардың басты мақсаты жарық энергиясын электр сигналына айналдыру, осы сигналды байланыс арнасы бойынша тарату және, ақырында, электр сигналын қабылдау құрылғысында оптикалық бейнеге түрлендіру болып табылады. Көбінесе теледидардағы қабылдау индикаторы ретінде көз болады. сондықтан телевизиялық жүйе адамның көру органын есеп ала отырып құрастырылуы тиіс. Осыдан шығатыны телевизиялық жүйе жіберілетін объект туралы көру ақпаратын қабылдау құрылғысына қабылдауды қамтамасыз ететін техникалық құралдар жиынтығын қамтиды.

Телевизиялық жүйенің жалпыланған құрылымдық схемасы 12.4 суретінде келтірілген. Объектив 1 оптикалық-электрондың түрлендіргіштің 2 (хабар таратушы тұтқа) жарық сезгіштік бетінде объектінің оптикалық бейнесін жасау арқылы жарық ағымын түрлендіреді. Бұл құрылғы сыртқы фотоэффекті құбылысын пайдалана отырып, жарық энергиясын электр энергиясына айналдырады. Ол хабар таратушы тұтқаның фотокатоды деп аталады. Телевизиялық сигналды қабылдау үшін жарық ағымына пропорционалды зарядтарды түсіретін жаймалар жүйесі арқылы арнайы құрылғыны қолданады. Бұл құрылғы хабар тарату тұтқасының нысанасы деп аталады. Қазіргі хабар тарату тұтқаларында осы екі элемент біріктілген – фотокатод пен нысана. Оптикалық бейне хабар тарату тұтқасы нысанасына проекцияланады да, осы нысанадан зарядтарды түсіреді. Осы зарядтардан кейін телевизиялық сигнал туындайды. Жайылу құрылғысы 3 арқылы кезекті электр импульстары туындайды. Бейне туралы ақпаратты тасымалдайтын электр импульстары бастапқы жарқындық сигналы деп аталады. Таратушы және қабылдау құрылғыларында нүкте координаталарының орнасалу сәйкестігін қамтамасыз ететін талдаушы және синтездеуші құрылғыларының синхронды және синфазды жұмысы үшін синхронизацияның арнайы сигналдарын өндіріп, тарату қажет. Синхронизация сигналдары 4 синхронизаторда туындайды. Олар ұзықтығы мен жиілігі әр түрлі импульстар болып табылады. Синхронизацияның бір импульстары жолдың жүру ұзақтығы кезінде бір рет пайда болады, ал басқалары – кадр ұзықтығы кезінде бір рет.

Осы импульстар жайылу құрылғысына 3 және, сонымен қатар, күшейткішке 5 түсіп келеді. Соңғысында олар жарқындық сигналдарына қосылады да таратушы құрылғысына 6 жіберіледі. Таратушы құрылғысында 6 тарату жиілігінің модуляциясы жүзеге асырылады. Толық телевизиялық сигнал байланыс арнасына 7 түседі, ал байланыс арнасының рөлін радиотаратқыштар, ретрансляторлар, кабельдік, радиорелелік, серіктік және телевизиялық сигналдың бұрмаланбаған таратылуы талаптарына сәйкес келетін басқа да байланыс желілері орындай алады. Байланыс арнасы бойынша хабар тарату процесінде сигнал әр түрлі түрлендірулерге тап болуы мүмкін, бірақ шығыста ол толық телевизиялық радиосигналы қалпына қайта оралуы қажет. Қабылдау құрылғысында 8 жоғары және аралық жиіліктер бойынша телевизиялық радиосигналдың күшейтілуі және оның детектілеуі жүзеге асырылады. Одан кейін видеосигнал видеосигналдар күшейткішіне 9 түседі, онда сигналдың сигнал-жарық түрлендіргішін ( кинескоп – қабылдау тұтқасын) 10 басқаруы үшін қажетті шамасына дейін күшейтіледі де, синхронизация импульстарының селекторына да 11 жетеді. Осы құрылғыда видеосигналдан синхронизация импульстары шығарылады. Осы импульстар жайылу құрылғыларын 12 басқарып, талдаушы және синхронизация құрылғыларының сканерлеу элементтері қозғалысының синхрондылық пен синфаздықты қамтамасыз етеді.

Түсті телевизиялық қабылдағыштың ерекшелігі түстілік блоктың бар болуы болып табылады. Қазіргі кезде түсті кинескоптардың екі түрі қолданыста бар: көлеңкелік және саңылаулы перделері бар.

Осы ағымдар киноскоп экранындағы люминофор түйіршіктерінің триадасы (үштіктеріне) түседі. Әрбір люминофордың өз түсі бар. Әрбір сәуле тек өзінің түйіршіктеріне түсу үшін электрондық зеңбіректер мен экран арасында көлеңкелік перде (кішкентай тесіктері бар тор) орнастырылады.

Теледидар үшін метрлік және дециметрлік толқындар диапазоны қамтылған.

Сандық теледидар – бұл телевизиялық сигналды өңдеу, консервация мен тарату операциялары оның сандық пішінге түрлендіруімен байланыста болатын телевизиялық техника саласы. Қабылдау экранында жіберілетін бейнені сандық сигналға және сандық сигналды бейнеге қарай кері түрлендіру тікелей жарық-сигнал және сигнал-жарық түрлендіргіштерде жүзеге асырылатын телевизиялық жүйелер қазіргі кезге дейін жоқ, бірақ болашақта осындай түрлендіргіштерді құрастыру мүмкін болып тұр. Қазіргі кезде бар сандық телевизиялық жүйелерде қабылданған аналогтық телевизиялық сигнал ең алдымен сандық пішінге айналып, қажетті өңдеу, консервация мен тарату әрекеттеріне ұшырайды да, кейін қайтадан аналогтық пішінде түрлендіріледі. Сандық теледидар трактының кірісіне аналогтық телевизиялық сигнал түсіп, кодталады, яғни сандық пішінге өзгертіледі. Телевизиялық сигналды кодтау үрдісі дискредитация, кванттау және дербес кодтау операцияларынан тұрады. Осы үш операция аналогтық-сандық түрлендіргіш арқылы жасалынады. Сандық сигналды кері түрлендіру сандық-аналогтық түрлендіргіш деп аталатын құрылғысында жүзеге асырылады. Аналогтық-сандық және сандық-аналогтық түрлендіргіштер міндетті түрде бейнелерді тарату, сақтау және өңдеудің барлық сандық жүйелерінде бар болады.

______________ 9 Алғашқы қара-ақ стереоскопиялық телевизиялық бейне 1950 ж. Петербург қаласында П.В. Шмаковтың басқарумен телевидение кафедрасының ұжымымен құрастырылған болатын. Телевизиялық жүйеде бинокулярлылық10 жіберілетін нысанды екі орыннан түсіру арқылы орындалады. Ол үшін, мысалы, түсіру базисіне сәйкес қашықтықта орналасқан екі тарату камералары қолданылады. Түсіру базисі объективтерінің центрлері арасындағы қашықтықпен анықталады. Осы камералар арқылы екі таратушы түтіктердің фотокатодтарына сол бір көріністің екі бейнесі проекцияланады. Осы бейнелер бір-бірінен ерекшеленеді. Түсіру базисі неғұрлым үлкен болса, осы ерекшелік соғұрлым үлкен болады. осы екә бейне кинескоптардың бір немесе екі экрандарына жіберіліп, шығарылады. Егер бір кинескоп қолданылатын болса, онда бейне уақыт және кеңістік бойынша шашырауы керек. Көлемділік эффектісіне жету үшін осы бейнелердің бөлек қарастырылуы қамтамасыз етілуі тиіс, яғни сол жақ көз тек сол жақ камера орнынан түсірілген бейнені, ал оң жақ көз тек оң жақ камера бейнесін көруі қажет. Телевизиялық бейнелердің көлемдік көрсетілуі үшін екі шарт қажетті болады. Біріншіден, бейнелерді түсіру бірқатар базисімен бірге жіберу қажет. Осы әр түрлі позициялардан түсірілген екі кадр стереожұп деп аталады. Стереожұптың әрбір кадры бір уақытты немесе кезекті түрде таратылуы мүмкін. Екіншіден, стереожұптың тиісті кадрларын оң және сол жақ көзбен жеке қарау қажет. Сол және оң жақ көз стереожұбының бейне бөлінуі (сепарация) көз құрылғылары, көзілдірік (жеке жағдайларда) және растрлық құрылғыларыны (коллективті) арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Көз құрылғылары ретінде айналық немесе линзалық стереоскоптар, поляроидтардан 11жасалған көзілдіріктер және түсті көзілдіріктер қолданылады. Құрылымдық қиындықтар мен пайдалану ыңғайсыздықтары салдарынан стереоскоптардың қолданылуы шектеулі және стереотеледидардың арнайы жүйелерінде пайдаланылады. Көзілдірікті пайдалану кезде сепарация әдісі поляроидты (өзара перпендикуляр тегістіктердегі жарық сәулелерін поляризациялау арқылы бейнені бөлу) және түсті (спектралды қасиеті бойынша бөлінеді) болып келеді. Сепарацияның растрлық әдістері әрбір көздің таңдаушылық көрудің тар аясы салдарынан әлі кезге дейін іс жүзінде өз қолданысын таба алмай жүр.

_____________ 10 Бинокулярлық (лат. bіnі – «жұп» + oculus – «көз») – екікөзді; екі көзбен жүзеге асырылатын көру қабілеті, ол әлемді бедерлі түрде көруге мүмкіндік береді. 11 Поляроид – жарықты поляризациялайтын таспа ретіндегі жарық фильтрі түріндегі поляризатор түрі. Поляризатор – поляризацияланған жарықты алу құрылғысы. (ЭСТ) пайдалануы бар теледидарлар мен дисплейлерді ығыстыруға жақын. Дәстүрлі электрондық сәулелік мониторлардағы ақпарат кинескоп арқылы көрсетіледі. Оның өлшемі мен пішінің өзгертуге болмайды. Сұйықкристалды мониторларда кинескоп жоқ, сондықтан мониторлардың пішіндері кез келген болуы мүмкін. Бірінші жұмыс істейтін сұйықкристалды дисплей 1970 ж. Фергесон жасады. Одан бұрын сұйықкристалды құрылғылар энергияны көп жұмсап, олардың қызмет мерзімі шектеулі, бейне контрасттары өте айқын болды, ал жасалуы өте қымбат болған еді. Қазіргі сұйықкристалды мониторлар сапалық контрастты, жарқын, айқын бейне көрінісін қамтамасыз етеді. Осы себептен қолданушылар дәстүрлі ЭСТ-мониторларынан сұйықкристалды мониторларға өтеді. Сұйық кристалдар – кернеу астында өткізетін жарықтың шамасын өзгертуге қабілетті органикалық заттар. Сұйықкристалды монитор екі шыны немесе пластик тілімшесінен тұрады. Олардың арасында суспензия орналасады. Осы суспензиядағы кристалдар бір- біріне қатысты параллель орналасқан, сондықтан панель арқылы жарықтың өтуіне мүмкіндік береді. Электр тогын беру кезінде кристалдар өз орындарын алмастырады да, олар жарықтың өтуіне кедергі жасай бастайды. Сұйықкристалды технология сонымен қатар компьютерлер мен проекциялау жабдықтауда кеңінен қолданыла бастады.

Плазмалық мониторлардың жұмысы төмен қысымды инертті газбен толтырылған түтіктер түрінде жасалынатын неондық шамдарың жұмысына ұқсас болып келеді. Плазмалық панель екі шыны тақталардан құралады. Тақталардың ішкі жағынан сканерлеу шиналары, көмескі жарық пен дербестендіруді жасайтын мөлдір электродтар орналасқан. Шынылардың арасында микроскопиялық ұяшықтардан тұратын қалыптама орналасады. Плазманы жасау үшін ұяшықтар газбен (неон немесе ксенон) толтырылады. Үш ұқсас ұяшық пиксельді құрайды (сурет 12.6), яғни минималды және бөлінбейтін элемент (нүкте). Біз көрінетін монитор экранындағы бейне пиксельдерден тұрады. Жоғары жиілікті кернеу электродтарына келтіру кезінде газ ионизациясы немесе плазманың құрастырылуы жүзеге асады. Плазмада жоғары жиілікті сыйымдылық разряды жасалады. Ол люминофор жарығы тудыратын ультракүлгін сәулеленуге әкеледі:

қызыл, жасыл немесе көк. Бұл жарықтандыру алдыңғы шыны панель арқылы өткен кезде бейнені құрастырады.

Ежелден бері адамдар дыбысты алыс қашықтықтарға хабарламаларын беру үшін пайдаланған. Серпімді тербелістер мен акустикалық өлшеу теориясының дамуында жетекші рөл ресейлік ғалымдарға тиесілі. Сонау XVІІ ғ. Петербургте академик Л. Эйлер " Дыбыс туралы физикалық диссертация", " Дыбысты және жарықты тарату туралы физикалық ескертулер " атты жұмыстарын жариялады. 1804 ж. академик А. Захаров әлемде алғаш рет арақашықтықты дыбыс көмегімен өлшеген. 1880 жылы француз ғалымдары ағайынды Жак және Пьер Кюри тура пьезоэлектрлік эффектісін ашты. Пьезоэлектрлік 1 — бұл материалға механикалық әсерден (сығылу, созылу) туындайтын электрлік.. Кейбір кристалдардың (кварц, сегнет тұздары)белгілі бір бағытта қысып немесе созып пішімін өзгерткенде күшінің олардың кернеулерінде қарама-қарсы таңба бойынша электрлік зарядтар туындайды. Осындай пьезоэлектрлік эффект тура эффект деп аталады.

______________ Пьезоэлектрлік 1 ( гр. «пьезо» — «қысу», «созу») — тура пьезоэлектрлік эффект, 1880 г.ағайынды француз ғалымдары Жак және Пьер Кюри ашқан. Электр өрісінің әсерінен мұндай кристалдар деформацияланады1 . Осындай пьезоэлектрлік эффект кері әсері бар пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Кері әсері бар пьезоэлектрлік эффектің мәні мынада: егер пластинканың екі қарама-қарсы қырларына айнымалы электр кернеуін қосса, онда пластинка қысылып және созылып еріксіз тербелістер жасайды. Бұл ретте, пластинкалардың ең жоғары тербеліс амплитудасы электр тербелістерінің жиілілігі мен кристалдың механикалық тербелістерінің меншікті жиілігі сәйкес болған кезде байқалады. Нәтижесінде резонанс1 2 туындайды және пластинка қарқынды 3 механикалық тербелістер жасап, ультрадыбыстық тербелістердің көзіне айналады. 1847 жылы Джоуль магнитострикциялық эффект 4құбылысын ашты. Бұл құбылыстың мәні мынада: егер өзекті ферромагниттік 5 материалдан жасалған (никель, кобальт, темір) магнит өрісіне орналастырса , онда өзектің геометриялық өлшемдері өзгереді. Дыбыс-газ,сұйықтық немесе қатты түрдегі бөлшектердің толқын түрінде таралатын тербелмелі қозғалысы,ол адамдардың есту органдарымен қабылданады.Адамның құлағы 16...20Гц тен 18..20Гцке дейінгі жиіліктегі дыбысты естиді.Ал бұдан жоғары жиіліктегі дыбыстарды ол ести алмайды-ол естілмейтін дыбыстар. Тербеліс жиіліктері 20000 Гц тен жоғары дыбыстар ультрадыбыс деп аталады. Адамның құлағы ультрадыбыстық сигналдарды қабылдамайды, бірақ олар табиғатта бар, акустика заңдарына бағынады және техникада пайдаланылады. - Ултьрадыбыстық техника тұтастай электроникаға негізделген.

_______________ 1 Деформация ( лат. «бұрмалау») —дененің массасын өзгертпей оның мөлшері мен формасын өзгерту сыртқы күштердің,температураны өзгерту ,магниттеу т.б. деформацияның қарапайым түрлері: созылу, сығылу, иілу, оралу. 2 Резонанс ( фр. «үн қосу») — тербелістер амплитудасының күрт арту құбылысы, (электрлік, механикалық, дыбыстық т.д.) сыртқы күштердің әсерінен жүйе тербелісінің меншікті жиілігі мен мәжбүр етуші күштің жиілігі сәйкес болған кезде.

3 Интенсивтік( фр. «кернеу», «күшейту») — ең жоғарғы өнімділік 4 Магнитострикция ( лат. «стрикция», «сығу», «созу») — магниттелген кездегі кристалды денелердің формалары мен мөлшерінің өзгеруі. Бұл құбылыс магнитострикция атауына ие болды. 5 Ферромагниттік ( лат. «темір» + «магнит») —қатты білінетін магниттік қасиеттері бар.

Ультрадыбыстаратушыныңнегізгі элементі—электр тербелістер генераторы.

)кеңінен қолданады.

_______________ 1 Мембрана ( лат. «жарғақша») — тартылған пленка, металдық фольга немесе жіңішке икемді металдық пластина,ауаның қысымын қабылдайтын (тербелістер) және оны механикалық тербеліске айналдыратын (мысалы, микрофон), немесе керісінше(мысалы, телефон, дауысзорайтқыш т.б.). Егер электродтарға айнымалы кернеуді қосса,оларда аттас емес электрлік зарядтар пайда болады да олар өзара тарту және итерудің әсеріненжылжымалықоршаудыңтербелістерін тудырады.Жылжымалы қоршау ультрадыбыстық толқындардың көзі болып табылады. Қабылдау режимінде жылжымалы қоршау акустикалық толқындардың әсерінен аутқиды ,нәтижесінде электродаралық сыйымдылық өзгереді.Ультрадыбыс көмегімен металлургияда беріктігі жоғары дисперстік 1 қорытпаларды алады. Графитті және қола, қорғасын, алюминийді араластыру үшін ультрадыбысты пайдаланады, өйткені қарапайым тәсілдер бұл материалдардыбіркелкі араластыруға мүмкіндік бермейді.Ғылымда, техникада және өндірісте ультрадыбыстық дефектоскопия1 2.кеңінен қолданады. Дефектоскоптың жұмыс істеу принципі мынада ультрадыбыстық толқындардың тар байламы өтуде арқылы зерттелетін бұйым арқылы өтеді. Егер онда жарықтар немесе раковина бар болса, онда толқын ішінара көрсетіледі де қайтып оралып, қабылдағышпен ұсталады. Әдетте шағылысқан белгінің сипаты бойынша , ақауды қарастырады.Ультрадыбыстықдефектоскоптарды қолдану мүмкіндік береді : Электроакустикалық аспаптар дыбыс және механикалық тербелістерді электрлікке түрлендіреді және керісінше айналдырады. Оларға микрофондар, дыбыс түсіргіштер,дауыс зорайтқыштардың басы және телефондар жне т. б. жатады.

_______________ 1 Ұнтақты (от лат. dіsperses — «таратылған», «шашылған») — зат түріндегі майда бөлшектер. 2 Дефектоскопия — бірінші ультрадыбысты дефектоскопты С.Я.Соколов 1928 жылы ойлап тапқан. Оның көмегімен металдар мен пластмассадағы раковиналар мен жарықтарды анықтайды. болады.

Динамикалық микрофондарда микрофонның қозғалмалы бөлігімен (катушкалы микрофонның мембранасымен немесе таспалы микрофонның таспасымен) байланысқан катушка тұрақты магниттің магнит өрісінде жылжып тұрады. Электромагниттік индукция құбылысына сәйкес катушкадағы өткізгіштерде немесе таспада индукцияны ЭҚК пайда болады , ол күшейткішке кіретін жерге беріледі. Бұл 40 Гц... 15 кГц жиіліктер жолағында жұмыс істейтін студиялық және концерттік микрофондар. Конденсаторлы микрофонда дыбыстық тербелістердің әсерімен мембрана жылжиды, ол конденсатордың бірінші астары ретінде жүреді , және конденсатордың екінші астары болып табылатын қозғалмайтын тілім екеуінің арасындағы арақашықтық өзгереді және осы конденсатордың сыйымдылығы өзгереді. Егер конденсаторлы микрофонмен қатар резистор мен қуат көзін қосса, онда конденсатор мен резистор арқылы ток өтіп резисторда дыбыс қысымына дәл келетін кернеу пайда болады . Мұндай микрофондар 10 Гц...20 кГц жиіліктер жолағында жұмыс істейді . Пьезоэлектрлік микрофондарда тікелей пьезоэлектрлік әсер қолданылады , пьезокристалдар өзгеріске ұшырағанда олардың бетінде шамалары өзгеріске сәйкес зарядтар пайда болады. Электромагниттік микрофондарда мембрана магнит өткізгіш ұштарының арасындағы саңылауда өзгеріп тұрады ,осы себептен қозғалмайтын катушкалардан өтіп оларға индукция ЭҚК апаратын магнитті тасқын өзгереді . Бұл микрофондардың жаңғыртатын жиіліктер ауқымы 400... 4 000 Гц. Оларды есту аппараттарында, мегафондарда, шлемофондарда қолданады. Көмірлі микрофонның атқаратын қызметі қысу күшіне қарай көмір ұнтағының тойтарыс көрсетуін өзгертіп тұру қасиетіне негізделген. Кедергі мен қуат көзін қамтыған тізбекке көмірлі микрофонды қосқанда микрофон мен кедергі арқылы айнымалы тоқ өтеді , сөйтіп кедергіде дыбыс қысымына дәл келетін кернеу пайда болады. Бұл микрофондардың сезгіштігі микрофондардың басқа түрлеріне қарағанда жоғары , бірақ басқа электрлік өлшемкөрсеткілері әлдеқайда нашар . Көмірлі микрофондарды қолдану аясы шектеулі , негізінен аз ауқымды шағын аспаптарда қолданылады. Көмірлі жәнеконденсаторлы микрофондар олардың тізбектерінде қуат көзі бар болса ғана жұмыс істейді , ал динамикалық, пьезоэлектрлік және электрмагниттік микрофондар дыбыс тербелістерін электр дабылдарына қосалқы батареяларсыз немесе басқа қуат көздерінсіз айналдырады .

Номинал қуат — бұл бастиекке жеткізілетін ең үлкен электр қуаты , онда сызықтық емес бұрмаланулар техникалық жағдайлар мен қарастырылған шамадан аспайды. Бастиектің жиілік сипаттамасы бастиек тудыратын дыбыстық қысымның жиілікке байланысты екенін көрсетеді. Бастиектің сызықтық емес бұрмаланулар шамасы дегеніміз — бұл зерттелетін дабылдың барлық жоғары гармоникаларының қолданыстағы мәндерінің квадраттарының квадрат түбірінің осы дабылдың бірінші (негізгі) гармоникасының қолданыстағы мәніне қатынасы Бастиектің кірмелі немесе толық ішкі электр тойтарысы — бұл тойтарыс әдетте үйлесімдік тоқ үшін жиілігі 1 000 Гц. Қазіргі заманғы бірнеше дауыс зорайтқыш қатарын қамтитын акустикалық колонкалар үшін бұл тойтарыс 4 Ом құрайды . Дауыс зорайтқыштардың электрдинамикалық бастиектері кеңінен тараған .Мұндай бастиектерде айнымалы электр тогын өткізетін катушка, тұрақты магниттің магнит өрісінде жылжиды , себебі тоқ пен өрістің әсерінен Ампер күші пайда болады , ол құйма қағаздан жасалған катушкаға байланған конус тәрізді диффузорды қозғалысқа келтіреді. Радиохабарларды жеке тыңдауға және басқа мақсаттарда бас телефондарды кеңінен қолданады,олардың ішінде ең жиі қолданылатыны электромагнитті телефон. Бұл телефонда айнымалы электр тогы болат мембрананы тартып оның тербелісін тудыратын , орамаларында айнымалы магнит өрісі жасалатын катушкалар арқылы өтеді . Пьезоэлектр телефонның жұмысы кері пьезоэлектрлік әсер құбылысына негізделген. Биморфты (екі қабатты) кернеу пьезоэлементіне жақындатқанда ол бүгіледі, ал онымен байланысқан мембрана тербеледі.

1877 жылы белгілі американ өнертапқышы Томас Альва Эдисон әлемде алғаш болып өз құрылғысын ұсынды . ол дыбысты жазып қана қоймай дыбыс шығара да алатын еді. Құрылғыны фонограф деп атады. Осы сәттен бастап дыбыс жазу тарихы өзінің жыл санауын бастады. Эдисон фонографы жұқалтыр металл қақтамамен қапталған айналмалы-ілгерілемелі қозғалыстар жасайтын білікшеден және рупорға қатты байланған инесі бар мембранадан тұратын . Білікше айналғанда дыбыс тербелістерімен, мысалы, адамның даусымен қозғалыс жасайтын мембрана, иненің көмегімен металл қақтамада тереңдіктері әр түрлі жырашықтар сызды . Дыбыс шығару үшін инені жыраның басына орнатып білікшені айналмалы қозғалысқа келтіру керек болатын. Ине жырамен сырғи отырып , тербеле бастайды .Бұл тербелістер мембранаға әсер етіп , бұған дейін жазылған дыбыстарды дауыс күшейткішпен шығаратын .Алайда білікшеден шыққан дыбыстың көшірмесін жасауға мүмкіндік болмады . 1888 жылы неміс ғалымы Эмиль Берлинер алдын-ала жазық дискте орындалған бастапқы дыбыс жазуды таратудың өзіндік соны тәсілін ұсынды. Бұл алғашқы күйтабақ болатын. Осымен қатар Берлинер граммофон күйтабағына жазылатын дыбыс шығаратын құрылғы ойлап тапты. Оны граммофон деп атады. Оның негізгі элементтері: мембрана, дауыс күшейткіш түріндегі дыбыс өткізгіш және жетекші серіппелі механизм. ХХ ғ. басында граммофон бүкіл әлемді жаулап алды. Радиотехниканың дамуымен дыбыс жазудың механикалық тәсілін электрлік тәсіл алмастырды , сөйтіп жазба сапасы едәуір жақсарды.

________________ 11 Рупор ( гол. roeper) — конус тәрізді дөңгелек немесе төртбұрышты етіп қиылған құбыр, белгілі бір бағыттағы серпімді тербелістерді шоғырландыру үшін қолданады , мысалы дыбысты күшейту үшін үшінконцентрации упругих колебаний в определенном Біздің уақытта дыбысты жазу мен бейнелеудің магниттік тәсілдері кеңінен орын алды.ол кейбір материалдардың магниттену қабілетіне негізделген және мұндай жай-күйді, магнит өрісінен шыққаннан кейін де сақтауға болады. Алғаш рет бұл идеяны 1898 ж. дат физигі В.Паульсен пайдаланды. Магниттік жазба ферромагниттік денелердің салыстырмалы әлсіз магнит өрістеріндегі қатты магниттенетіндік қасиетіне негізделген және жойылып кеткеннен кейін де жай-күйін сақтайтындығында негізделген.

Магниттік жазба бірқатар артықшылықтарға ие : жазатын аппаратураны (магнитофон)басқаруқарапайым және салыстырмалы арзан.Магнитофонның құрамы: Фонограмманың магнит өрісі дыбыс жиілігін көздейд. Бұл сигнал ойнату күшейткішінде күшейіп, динамика басына беріледі. Жазу және ойнату үшін жазу мен ойнату басы мен екі күшейткіштің орнына көп тұтынушы таспа жазу құрылғысында бір әмбебап бас және бір күшейткіш жазу мен ойнату үшін пайдаланылады . Магниттік жазбадағы дыбыс шығару сапасын жақсарту үшін , сандық сигналдарды ұсынуды пайдаланады. Стерео сандық таспа жазу құрылғысы шығарылған . Сандық грампластинкалар СД («компакт-дискілер» ) ол қалыңдығы 1,2 мм поликарбонаттан жасалған мөлдір пластикалық дискілер. ( 12,7 сүрет ). Ұзақ уақыт ойнайтын пластинкаға қарағанда компакт – дискке жазу бір жағынан ғана жасалады, дыбыс ұзақтығы 1 сағаттан асады. Компакт – дискінің тегіс бетінде спираль сызық бойымен әртүрлі ұзындықтардың шыңдары бар, олар пит деп аталады, питтің тереңдігі -0,1 мкм., ені 0,6 мкм ( адам шашынан отыз есе жұқа болады). Питтің ең аз ұзындығы шамамен 0,9 мкм., келесі питтің ұзындығы 4/3, 5/3, 2, 7/3, 8/3, 3, 10/3, 11/3 есе асады .

_____________ 1 Фонограмма — грампластинкада,магнитофондық таспада,дискіде немесе басқа тасымалдағышта жазылған дыбыс.

Питтардың бір қатарында орналасқан жазу жолын құрайды (12,8. сүрет). Шағын дискідегі көршілес тріктер арасындағы қашықтық 1,6 мкм., бұл 1мм-ге 625 жолға сәйкес келеді. Пит жағынан дискіге алюминий пленка қондырылған, ал жоғарғы жағынан мөлдір емес пленкамен қапталады. Сандық ойнатқышта галлий, алюминий және мышьяктың қорытпасына негізделген жартылай өткізгіш лазерді пайдаланады .Лазер сәулесі жазба жолында ( . дақтың диаметірі 2 мкм .) назар аударылады және металл пленкамен фотодиодта көрсетіледі .

Егер сәуле питқа түссе, ол шашырайды және фотодиодқа бейнеленбейді.

Осылайша пит арқылы көрсетілетін сигналды модульдеу және ақпаратты оқу жүзеге асырылады. Лазер сәулесін шағылысатын

Монофоникалық музыканы тыңдаған кезде, оркестірдің барлық құралдарынан дыбыс тыңдаушыға бір нүктеден келіп түседі, сондықтан мұндай дыбыстық сигнал беру арқылы табиғи қабылдау сезімін бұзады ,кеңістіктік әсер жоқ . Тыңдаушы әртүрлі дыбыс көздерінен әсер алу үшін , түрлі жүйелер мен радиоэлектрондық құрылғыларды пайдаланады . Тыңдаушыға стерео әсерін жасау тәсілдерінің бірі - монофониялық радиоқабылдағыштың немесе ойнатқыштың төменгі жиілікті күшейткіштің шығуындағы сигналды сүзгілеу арқылы жоғарғы жиілікті немесе төмен жиілікті компоненттерге бөлу.

Есептеулер ауызша, жазбаша немесе есептеуіш аспаптардың көмегімен жүргізіледі. Есептеу құрылғылары әр түрлі уақытта әр қилы мүмкіндіктері болды және атаулары әр түрлі аталды: есептеу тақталары, абак, есептеу құралдары, икемдеулер, аспаптар, машиналар және соңғы, электронды есептеуіш машиналар (ЭЕМ)1, немесе компьютерлер2 (сур.12.9). Егер электронды құрылғылардың қалыптасуының негізі есептеуіш техникалардың принциптеріне сүйенетін болса, онда ондай электеронды құрылғы электронды-есептеуіш құрылғы деп аталады. Компьютер – электронды құрылғы, демек, оның барлық жұмысы ұзын және күрделі электрлі сигнал түрлендіру кезеңінен тұрады.

______________ 1 Стереофония – (грек тіл. Stereos – «қатты», «кеңістіктік» +гр. Phone – «дыбыс») – дыбыс көзінің кеңістіктікте орналасуын қабылдау мүмкіндігінің сақталып дыбыстың шығуы немесе берілуі.

Компьютерлер адамдардың барлық іс-әрекетіне белсенді түрде енді. Үлкен ЭЕМ халық шаруашылығында есептеулер жүргізу үшін, әр түрлі құрылғыларды құрастыруда сызбалар дайындау үшін қолданылады, компьютерлер көмегімен қойма бөлмелерінің бөлшектерін бақылау мен тіркеу жүзеге асырылады, компьютерлердің арқасында қызметтік жазбалар жеңілдетіледі және т.б. тек әрбір жұмысқа өзіне сәйкес арнайы бағдарламасын енгізеді. ЭЕМ бір-біріне қарапайым телефон желісі арқылы қосыла алады және осы арқылы керекті мәлімет алмасады. Енді компьютермен тек қана ақпаратты өңдеу саладағы мамандар ғана емес, сонымен қатар басқада сауатты адам қолдана алады. Бірінші ЭЕМ ең үлкен өлшемі, олардың салқындату жүйесінің күрделілігі, электронды шамдар мен реленің сенімсіздігі, электр энергиясын көп мөлшерде қолдану дамып жатқан техниканың талаптарын қанағаттандыра алмады.

_______________ 1 Электронды-есептеуіш машина – 1945 жылдың соңында пайда болған бірінші есептеуіш машина ЭНИАК, 18 мың электронды шамды, 1,5 мың электромеханикалық релені есептеді, 150 м2 ауданды алып жатты, оның салмағы 30 т. Қуаты 200кВт-қа дейін жетті, жоба авторы – америкалық ғалымдар Д.Моучли және Д.Эккерт.

2 Компьютер (ағылш. tocompute–«есептеу», «санау»).

ХХ ғасырдың 50-ші жылдардың ортасында жатрылай өткізгіштің арқысында негізгі элементі транзисторлар болып табылатын ЭЕМ-нің екінші кезеңі туындады. Транзисторларды қолдану арқасында электрлі-есептеуіш машиналарда сенімділік пайда болды, энергияны, габаритті қолдану азайтылды, жылдамдық өсті (секундына ондаған және жүздеген мың операция). ЭЕМ тез әрекетінің ары қарай өсуі конструктивті элементтерінкішірейтумен байланысты: транзисторды, резистрды, конденсаторды, диодты. ХХ ғасырдың 60 жылдарында пайда болған шағын интегралды сызбалар ЭЕМ- нің үшінші кезеңінің (тез әрекет енді секундына мыңдаған – миллиондаған операцияларды жүргізді) негізі болды. ХХ ғасырдың 70 жылдардың басында орташа интегралды сызбаны қолдану ЭЕМ-нің төртінші кезеңінің тууындауына әкелді. Әрбір осындай сызбалар ондаған және жүздеген белсенді және белсенді емес элементтерден тұрды. ЭЕМ-нің бесінші кезеңі үлкен интегралды сызбаның пайда болуымен байланысты. Бір жартылай өткізгішті монокристаллда бірнеше жүздеген тіпті мыңдаған әр түрлі элементтерден құралды. Жалпы алғанда, компьютер ақпаратты енгізу құрылғысынан, қажетті ақпарды және ескерту командасын тартатын процессордан, және ақпаратты шығару құрылғысынан тұрады (сур. 12.10).

Әрбір компьютерде есептеуіш машинаға мәліметті енгізу үшін негізгі құрылғы болып табылатын пернетақта (сур. 12.11) болады. ЭЕМ-ның пернетақтасы электрлі жазу машинасы секілді, тек қана клавиштері әлдеқайда үлкендеу. Клаввиатураның бес негізгі клавишін бөліп көрсетуге болады:

Стандартты жазу машинасының клаиштеріне мәліметтер кезекпен, жазу машинасына терген сияқты белгі-белгімен енгізіледі. Егер функционалды клавишке бассаныз экранда немесе қағазда ешқандай белгі туындамайды. Бұл клавиштер компьютерді қандай да бір фунцияны орындауға мәжбүрлейді. Функционалды клавиштердің қатарына, мысалға, [ENTER] (ВВОД) клавиші жатады. Кейбір клавиштердің екі мағынасы болады, мысалы, астында сан көрсетіліп тұрса, ал жоғары жағында – арнайы белгі (!, «, және т.б.) егер функционалды клавишке [SHІFT] (РЕГИСТР)басқа бір клавишпен бір уақытта басатын болсақ, онда клавиштің жоғары жағында көрсетілген белгі енгізіледі. [SHІFT]клавиші, сонымен қатар бас әріпті теру үшін қолданылады. Бос орын қалдыру үшін ең ұзын клавишті басу қажет.

Компьютер жұмысын басқару үшін әр түрлі манипуляторлар кеңінен қолданылады. Ең кеңінен таралған манипулятор түрі «тінтуір» (сур. 12.12). «Тінтуір» құрылысы корпустан, байланыс желісінен және басқару батырмасынан тұрады. Негізінен екі немесе үш басқару батырмасы бар «тінтуірді» қолданады. «Тінтуір» оператордың алақанында оңай сыйып кетеді, ал клавишті басу үшін оператор қолын ауыстыруын талап етпейді.

Процессордың бір бөлігін мыңдаған белгіден тұратын жад алып жатыр. Жұмыс жадына сыйып кететін белгілер саны жад сыйымдылығын анықтайды. Жад – бұл ерекше машина тілінде жазылған ақпаратты немесе мәліметті қабылдуға қабілетті құрылғы, оларды қажет кезінде беріп отырады. Компьютерде әрқашанда екі жад болады: тұрақты және оперативті. Тұрақты жадқа енгізілген барлық белгілер (тұрақты есте сақтау құрылғысы ТЕСҚ), өндіруші бір жола енгізеді және онда ештеңені өзгертуге болмайды. ТЕСҚ тек қана санауға арналған жұмыс жады болып табылады. Бұл жағынан ол кітапқа ұқсас. Ол жадты өндірушінің өзі толтырады: онда қолданушыға компьютерді

қолдану ыңғайлы болу үшін (ЭЕМ іске қосу, қолданушы командасын орындау, пернетақтаны басқару, дисплейді басқару, құрылғыны тестілеу, принтерді басқару, сыртқы жадты басқару, дешифровка, ЭЕМ-ді тоқтату) керекті барлық мәліметті енгізеді. Бәрінен бұрын, тұрақты жадқа процессордың өзінің жұмысын басқару бағдарламасын жазады. Дәл осы жерде бағдарламалық тіл командасынан ішкі машина тіліне аудару бағдарламасы орналасқан. Жадтың басқа түрі – жедел жад немесе жедел есте сақтау жады (ЖЕСЖ). Белгілерді компьютермен жұмыс жасап орырған қолданушы енгізеді. ЖЕСЖ – бұл қажетінше мәліметтермен толтырып және оларды санауға мүмкіндік беретін жұмыстық электронды жад. «Жедел» сөзі осы жадтың әрбір ұяшығына жедел қарауға болады, қажет болған жағдайда деректерді жазуға немесе оларды санауға болады дегенді білдіреді. Сырттан келген әрбір мәлімет, мысалы, компьютер пернетақтасынан жедел жадқа (компьютердің жазба кітапшасы сияқты) жіберіледі. Егер жедел жадтағы мәліметтерді санайтын болсақ, онда оның құрамы тұрақты жадтағы сияқты қозғалмаған күйі қалады (өзіріліп кетпейді). Бірақ, егер мәліметтерді қандай да бір ұяшыққа сақтайтын болсақ, онда оның ішінде бұрын жазылған мәліметтер қшіріліп кетеді. Бұрынғы жазба қайтарусыз жойылып кетеді. Қажетті операцияны тез орындау үшін жедел жад тұрақты жадтан әрқашан көп болады. Жадта адам машинаға пернетақта көмегімен енгізетін, сонымен қатар барлық мүмкін мәліметтер, процессор жұмысының бағдарламасы сақталады. Пернетақтада тергеннің барлығы уақытында қатені тауып, түзету үшін ЭЕМ-ға қосылған экранда көрсетіледі. Бұл мәліметтер оператор жадқа енгізгеннен кейін қолдануға болады. Ол үшін оператор қажетті клавишті басу керек. Компьютерге енгізілген әрбір белгінің жадта өзінің жеке ұяшығы болады. Әрбір жад ұяшығының өзінің адресі бар. Икемді магнитті диск (дискета) магнитті бөлшекті қабаты жағылған икемді жұқа материалдан құралған пластинадан тұрады. Дискетаны жүйелік блоктың алдыңғы панеліндегі арнайы тесікке орналастырады. Онда жазу және оқу құрылғылары орналасқан. Жазу құрылғысының көмегімен дискетаға мәліметтерді сақтау үшін және бірнеше рет қолдану үшін жазады. Егер дискетаға жазылған мәліметті оқу қажет болған жағдайда оқу құрылғысын қосады. Дискетаға сонымен қатар бағдарламалар да сақталады.

Егер әрбіреуі 1 бит ақпараттан тұратын үш сигналды алып қарайтын болсақ, онда осы үш бит көмегімен екі сандық комбинациядан тұратын сегіз хабарлама жіберуге (сур.12.13) болады. Сегіз екі таңбалы саннан тұратын комбинация (яғни бірлік пен нөл) 256 әртүрлі белгі мен символды кодтауға мүмкіндік береді. Егер сегіз битті екі таңбалы сан үшін нөлдер мен бірліктердің барлық үйлесімін жазатын болсақ, онда олардың нөлдер мен 00000000 және 11111111 дәл 256-ға тең болады. Осы үйлесімділік алфивиттің әрбір әріпінде (латын немесе орыс, тіпті екеуі бірге), әрбір санында және компьютер клаваиатурасындағы барлық арнайы белгілер тек өзінің және тек қана өзінің нөл мен бірлік биттен тұратын комбинациясы сәйкес келуі жеткілікті. Осыдан, компьютер клавишын басу арқылы нақты екі белгілік комбинацияға керекті жерге жібереміз. 0 - дегеніміз ток импульсі жоқ дегенді белдіреді, ал 1 – ток тізбек бойынша жүреді. Осындай кодталған ақпаратты электрлі тізбек бойынша компьютерге жіберуге болады, ал онда өңдеп, электронды сызбада қайта құрып, керегіне қарай қолдану.әрбір 8 бит тен тұратын комбинация байт деп аталады1 2. 3 бит бірлік пен нөлден тұратын осындай сегіз комбинацияны жазуға мүмкіндік береді: 0 — 000; 1 — 001; 2 — 010; 3 — 011; 4 —

100; 5 — 101; 6 — 110; 7 -111.

Бағанның оң жағында 0-ден 7-ге дейін күнделікті санау жүйесіндегі сандар жазылған, ал оң жағында сол сандар, тек екілік санау жүйесінде. Екілік жүйеде тек қана екілік жүйе рұқсат етілген: 0 және 1.

Ақпаратты өңдеу үшін НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ және ЖОҚ деген логикалық операцияларды орындайтын қарапайым үш логикалық сызба (сур.12.14) болу жеткілікті. НЕМЕСЕ логикалық сызбасының екі кіруі және бір шығуы бар және логикалық құрастыру операциясын орындайды, ЖОҚ логикалық сызбасының бір шығуы және бір кіруі бар және терістеу операциясын жүзеге асырады. ЖӘНЕ логикалық сызбасы НЕМЕСЕ сызбасы сияқты бірнеше кіруі және бір шығуы бар. Осы логикалық сызба арқылы көбейту операциясын орындайды. ЖӘНЕ сызбасының кіруіне 2 бит беретін болсақ, онда шығуында оның көбейту нәтижесін аламыз. Екі биттің қосылуы үшін осы үшеуінен (негізгі НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ және ЖОҚ) тұратын күрделі сызбаны таңдау керек. Сур.12.15-те НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ және ЖОҚ үш сызбасының қосылуы көрсетілген. Осы сызбалар 0 + 0 = 00; 0 + 1 = 01; 1 + 0 = 01; 1 + 1 = 10 секілді операцияларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Егер ақпаратты тез өңдеуге мүмкіндік беретін және әлдеқайда ыңғайлы болатын байтпен беретін болсақ, онда сызбалар одан да күрделене түседі. Есептеуіш-шешуші құрылғы сигналды өңдеу үшін НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ және ЖОҚ үш сызбасының көп сандарды талап етеді, артынан сызбаның өзі компьютердің көлемінен аспайтын кішігірім болуы керек. Процессор және жад құрылғысы жүйелің блок орнатаылатын микросызба түрінде орындалады. Жүйелік блок корпусының алдыңғы жағында индикатор, дисковод, шамдар және батырмалар; артында – мониторды қосу үшін қосқыш,«тінтуір», клававтура, принтержәне басқа да құрылғылар.

Компьютердің барлық электроникасын баспа тақтасында (сур.12.16) орналастырады. Баспа тақтасында микросызба түрінде орындалатын бір немесе бірнеше процессор орналасқан. Тұрақты есте сақтау құрылғысы және жедел есте сақтау құрылғысы жадтың арнайы микросызбасы түрінде орындалады.

Баспа тақтасында, сонымен қатар компьютердің барлық бөлігінің жұмысы үшін импульсты бақылаудың сағаттық жиілігін беретін сағаттық генератор орналасқан. Басқа микросызбалар сыртқы сигналды ішкі қолдану сигналына түрлендіру немесе керісінше секілді функцияларды орындайды, бұл компьютерлік ойындарды ойнвуға, экран дисплейіне сурет салуға мүмкіндік береді. Баспа тақтасының сыртында компьютерді энергиямен, дискеттің айналу құрылғысымен және т.б. қамтамасыз ететін қуат блогы орналасқан.

Ең кеңінен таралған мониторлар сұйық кристалды индикаторда және газ плазмалы панелдегі (сур.12.17) мониторлар. Осы класстың артықлышығы түсінің анықтығымен ерекшеленетін сурет көрсетілетін экранның жайпақтығы.

Ақпаратты дискретті және сандық өңдеу үшін негізгі элемент ретінде импульты беру, құрылғыны құраушылар, импульс генераторы, сызбаны іске қосу, синхронизация және жиілікті бөлу, логикалық сызбалар үшін жүйелер қолданылады. Сандық және импульстық құрылғылардың бірден бір негізгі элементі әр түрлі тізбектердің электронды коммутация тапсырмасын шешуге арналған және электр сигналдарымен басқарылатын электрондық кілт болып табылады. Электрондық кілттің әрекетінің принципі (диодта, өрісте немесе биөрістік транзисторда) токті бір бағытта және артқа келтірмеу қабілеттілігіне негізделген. Диодтық кілттің негізгі ерекшелігі оның қарапайымдылығы. Ең кеңінен тарлған импульстық техниканың базалық элементтерінің: триггер, бір вибратор және мультивибратор негізі болып табылатын транзисторлық кілттер.

_____________ 1 принтер (ағылш.to prіnt – «басу») – ақпаратты шығарудың сыртқы құрылғысы (ақпаратты басуға арналған құрылғы)

Ол дискреттік екілік сигналдардың логикалық операцияларын орындауға арналған құрылғы. Ақпаратты өңдеу кезіндегі логикалық операциялар екі мәлімет ағынының өзара қарым-қатынасын білдіреді, нәтижесінде үшінші ағын – логикалық функция алынады. Электронды логикалық элементтер диодта, биөрісте және өрістік транзистордар орындалады. Диодтағы және биөрістік транзистордағы элементтер өрістегі транзисторларға қарағанда жоғары өнімділікке ие. Сандық электроникадан бөлек аналогтық сигналдарды өңдейтін, яғни аналогтық функцияларды орындайтын аналогтық электроника да кеңінен таралған. Аналогтық функцияға күшейту (негізгі функция), фильтрация, генерация, жиілік пен пішінді түрлендіру, модуляция, түзету және т.б. жатады.

Жартылай өткізгіш флэш жады технологиясының принципі жартылай өткізгіш құрылымның оқшауланған аймағында («қалта») электр зарядын өзгерту және тіркеунегізіне негізделген. Компактность, арзандық, механикалық беріктік, үлкен көлем, жұмыс жылдамдығы және қуаттың төмен тұтынылуы арқасында, флеш-жады сандық портативті құрылғыларда және сақтау құралдарында кеңінен қолданылады. Флэш жадты пайдаланудың екі негізгі жолы бар: мобильді сақтау құралы және сандық құрылғылар үшін бағдарламалық жасақтаманы сақтау орны ретінде. Көбінесе бұл екі бағдарлама бір құрылғыда біріктіріледі.

Оптика мен электрониканың бірігуі заманауи техникадағы жаңа бағыт-оптоэлектрониканы дүниеге әкелді. Оптикалық электроника-ғылым мен техниканың жаңа әрі перспективті саласы. Бұл бағыт түрлі электронды және оптикалық тәсілдер мен құралдар арқылы генерация мәселесі, ақпараттарды қабылдау, жеткізу, қайта өңдеу, сақтау мәселелерімен айналысады.Оптикалық электроника құралдарының жұмысы негізінде түрлі орталардағы оптикалық сәулелену процесстері, сәулеленудің заттармен байланысы, сонымен бірге электрондық сигналдардың оптикалыққа(жарықтық) немесе керісінше: оптикалық сигналдардың электрондыққа айналу процесстері қарастырылады. Мысалы: заттың құрылымын зерттеу, нақты өлшемдер,ақпаратты өңдеу және сақтау, түрлі технологиялық процесттерді басқару, түрлі объектілерді анықтау және олардың әрекеттерін басқару, сыртқы ортаны зерттеу. Көптеген табиғи құбылыстар мен өндірістік процесстер оптикалық сәулеленумен жүреді. Ол зерттелінетін объектінің өзімен генерацияланады, я болмаса зерттелінетін объект көрсететін немесе басқа көздердің оптикалық сәулелерін таратуы нәтижесінде пайда болады. Оптикалық сәулелену микропроцесстер (атом және молекула деңгейінде) ағымында, сондай-ақ макропроцесстер (ғаламшар масштабында) ағымында да пайда болады.Шамамен қоршаған орта жайлы ақпараттың 90% көз арқылы аламыз. Визуалдыбақылаукезіндеөлшемдер,пішін,кеңістіктегі орналасу,бақыланатын объектінің орын ауыстырулары көз арқылы бекітіліп,кейін ми арқылы анализденеді. Бұл жердегі ақпаратты тасымалдаушы генерацияланатын, таралатын және бейнеленетін сәулелену болып табылады. Көрінетін сәулеленуді электрондық сигналға да айналдыруға болады. Бұл жағдайда оптикалық сәулеленудегі объект туралы ақпарат электрондық сигналда сақталатын болады. Бұл сигнал оны шулар фонында ерекшелеу үшін,тіркеу үшін өңделуі мүмкін. Визуалды бақылау кезінде ақпарат субъективті түрде бағаланады,электронды сигналдарды анализдеу бақыланатын объект жайлы неғұрлым объективті ақпарат алуға мүмкіндік береді. Алайда электрондық сигналға тек қана көрінетін сәулеленуді ғана емес, сонымен қатар адамның көзі сезбейтін ультракүлгін және инфрақызыл диапазондар сәулеленуін де жасақтауға болады. Сол себепті, оптикалық сәулеленуді электрондық сигналға ауыстырып, сигналды анализдеу арқылы-визуалды бақылаудан гөрі бақыланатын нысан жайлы терең ақпарат алуға болады. Адам баласы алыс қашықтықтағы және 0,1 мм-ден кем өлшемдегі заттарды көре алмайтындығы бізге жақсы белгілі. Біз қараңғыда да нашар көреміз,себебі көзіміз тек көрінетін сәулеленуді және жарықты ғана қабылдайды. Ал оптикалық- электрондық құралдар болса сол көздің қабілеті жетпейтін процесстерді жүзеге асырады, өйткені олар кішкентай және алыстағы объектілерді зерттеп,көзге көрінбейтін сәулеленулерді тіркейді. Оптикалық-электрондық құралдың негізгі элементтері сәулелену көзі және оны қабылдағышы; сәулелену көзін қабылдағышқа немесе бақыланатын объектіге бағыттайтын оптикалық системалар;және қабылдағыш жасақтайтын сигналды өңдейтін электрондық элементтер. Сонымен қатар, оптикалық- электрондық құрал құрамына модулятор, дефлектор, түрлі фильтрлар, ақпаратты жазатын және бейнелейтін құралдар т.б. да жатқызылады.

Сәулеленудің жарық көздері-электромагниттік сәуле көздері, дененің ішкі энергиясының жоғарылауы арқылы жүреді. Абсолютті қара дене немесе толық сәлешығарғыш деп-берілген температурада толқындардың барлық ұзындықтарына максималды мүмкін энергия тарататын денені атаймыз. Толық сәулешығарғыш-бұл физикалық абстракция, сондықтан да тәжірибеде толық сәулешығарғыштың қасиеттеріне сәйкес келе алатын оның моделдері қолданылады. Абсолютті қара дене қасиеттеріне жақын келе алатын модель ретінде шағын саңылауы бар жылытылған қуыс қолданылады. Аталған абсолютті қара дене моделдерінен басқа жылу көздеріне қатты қыздыру шамдары да жатады-бұл қыздыру жібі беретін жылу сәулесі арқылы алынатын,электрондық тоқпен қыздырылатын жарық көзі. Қыздыру шамдары-жарық көздерінің ең жиі таралған түрі. Оның негізгі кемшілігі-шамалы жиілікпен де болатын шам сәулеленуінің электрондық модуляциясының мүмкін еместігі. Газразрядты жарық көздері керісінше осы қасиетке ие. Бұларда сәлешығарғыш орта ретінде тоқ өткенде газ разряды пайда болатын газ немесе металл булары бар. Газразрядты шамдар үзілмейтін, сондай-ақ импульсивті сәлелену шығара алады. Сәулешығарғыш көз ретінде тура тоқ өтетін p -л-өтпелі электролюминесценциясы (электроөткізгіштігі түрлі типтегі жартыөткізгіштердің байланысы) қолданылады.

Фотоэмиссия құбылысын қолдану арқылы фотоэлементтің сыртқы фотоэффектімен байланысы жүзеге асады. Бұл фотоэлемент диод ретінде болады, мұндағы электродтардың бірі - фотокатод, ал басқасы - фотоэлектрондардың коллекторы - анод. Жарық ағымының Ф фотокатодына түскен кезде және анодқа оң қысым таратқанда катодтан бөлінетін фотоэлектрондар анодқа қарай қозғалып, фотоэлементтің сыртқы тізбегінде тоқ пайда болады. Түрлі жартылай өткізгіш қабылдауыштар жұмысы ішкі фотоэффектіні қолдануға негізделген, мұнда сәулелену әсерінен өткізгіштердегі заряд тасымалдауыштарында-электрон мен кемтік бу генерациясы болады. Бұл қосымша тасымалдаушылар жартылай өткізгіштің электрондық өткізгішін ұлғайтады. Мұндай фотондар әсерімен жүзеге асатын қосымша өткізгіштік фотоөткізгіштік деп аталады.Кейбір құрылғыларда фотолектрон мен кемтіктер генерациясы нәтижесінде ЭДС (әдетте фото ЭДС дейді) пайда болады,сол кезде бұл құрылғылар тоқ көзі ретінде жұмыс жасайды. Жарықтың түсуімен заттың электрондық өткізгішін өзгерту құбылысын қолданатын қабылдағыштар фоторезисторлар деп аталады. Оларды қоспалық және қоспалық емес жартылай өткізгіштерден дайындайды. Олар түрлі спектрлардың аумағында жұмыс істейді:рентген және ультракүлгіннен бастап

инфрақызылдарға дейін.

Фоторезистрлердің құрылысы 12.19. суретте көрсетілген. 1 диэлектрлік тілімшеге 2 жартылайөткізгішті соңындағы 3 түйіспелермен жұқа қабаты жасақталады. Спектральді сезімталдық аумағы фоторезистор жасалатын материалымен анықталады. Мысалы, күкіртті қорғасын инфрақызыл сәулелерге сезімтал, ал күкіртті кадмий -көрінетін сәулелерге сезімтал болып келеді.

Фоторезисторлар түрлі оптикалық-электрлік құрылғылардың элементтері ретінде пайдаланылады, себебеі олардың спектрлік сезімталдық аумағы жарық диодтары мен электрлюминесценттік конденсаторлардың сәулелену спектрларымен жақсы сәйкес келеді. Фотодиодтардың маңызды ерекшелігі-жоғары жылдамдылық әрекеті. Олар бірнеше миллион герц жиілікке дейін жұмыс істеуі мүмкін.Фотодиодтарды әдетте кремний мен германийден жасайды. Егер құрамында бірнеше р — л-өтпелері бар құрылымдарды қолданса,фотодиод жарықтандыруы кезінде фотоағын күшейтілуі мүмкін (сурет 12.20.).

Оптикалық-электрондық құрылғының жалпы құрылымдық схемасы 12.21. суретінде көрсетілген.Оптикалық жүйе қабылдағыштағы сәулеленудің сәуле көзінің көп бөлігін белгілейді және сәулеленуді қабылдағышқа жеткізеді.Қабылдағышта оптикалық сигналдың электрлікке айналу процессі жүреді.Электрондық жүйеде электрлік сигнал тіркеуге ыңғайлы болатындай формаға өңделеді. Шынайы құрылғылардың жүйелік схемалары көрсетілген үлгіден біраз өзгешеліктері болады. Пассивті схемада жұмыс істейтін оптикалық-электрондық құрылғыларда қабылдағыш элементте сәулелену объектісінің көп бөлігін жинап немесе қажет сапаны бейнелейтін оптикалық қабылдағыш жүйелері болады.Активті типтегі құрылғылар, қабылдағыштан басқасы,сонымен бірге тасымалдайтын оптикалық жүйеге де ие, оның міндеті-зерттелінетін объект бетінде қажетті жарықтылықты қамтамасыз ету. Байланыс және ақпаратты тасымалдау құрылғыларында оптикалық жүйе жарық шоғын тудырады.

бұл жарық шоғы ақпарат тасымалдаушысы болып табылады. Оптикалық жүйе арқылы оптикалық сигналды спектрлік немесе кеңістікті фильтрациялау жүзеге асырылады. Оптикалық-электрондық құрылғылардың оптикалық жүйелері белгілі бір жолмен комбинацияланған келесі оптикалық бөлшектерді қамтиды:линзалар,айналар,призма,фильтр,диафрагма және тағы басқалары. Тек идеалды оптикалық жүйеде ғана бір зат нүктесінен тарайтын сәулелер бейне бетінде қайта бір нүктеге жиылады.Яғни,тек идеалды оптикалық жүйе ғана нақтылы нүктелік зат бейнесінің анық өлшемдерін жасақтайды. Алайда мұндай жүйелер табиғатта кездеспейді. Кез-келген шынайы оптикалық жүйеде бейне нүктесі сейілу дөңгелегі ретінде көрінеді,оның мөлшері оптикалық жүйемен енгізілетін аберрация(бұрмалану) және дифракциямен (табиғи жарықтың толқындығы) анықталады. Аберрация іс жүзінде кескіннің сапасын төмендетеді,әсіресе қарапайым оптикалық жүйелерді - біржақтылы линзалар немесе сфералық айналарды қолдануда көрінеді.Сол себепті,қазіргі заманғы оптикалық жүйелерде күрделі сфералық беттері бар оптикалық элементтер қолданылады,мысалы параболалық немесе гиперболалық. Соңғы онжылдықтарда оптикалық электрониканың жаңа бағыты- кванттық электроника қарқындыдамуда. Оптикалық кванттық генераторлардың дайындалуы (лазерлер) оптикалық-электрондық құрылғылардың мүмкіндіктерін арттырып ,жаңа ашуларға бағыт берді. Оптикалық электроника құралдарының кең қолданылуына жоғары сапалы талшықты-оптикалық элементтердің жасалуы себепші болды, сол арқылы қазіргі кезде алыс-жақын байланыс жүйелері мен түрлі физикалық өлшемдерді анықтау датчиктері де жан-жақты жетілуде.

Инфрақызыл радиометр схемасы 12.22. суретте көрсетілген. Инфрақызыл сәулелену объектісі -қыздырылған объект болып саналады. Сәулелену сәулелену қабылдағыш 5-гі 1 2 айналардан тұратын оптикалық жүйемен белгіленеді. Қабылдағышпен жасалатын сигнал сәле көзі күшімен пропорционалды,сондықтан оның мәні объектінің температурасымен анықталады. Қабылдағыш сигналы 6 күшейткішімен үдетіліп,құрал 6-мен тіркеледі. Бірақ,өлшеудің бұл жолымен тек объект сәулелену интенсивтілігінің салыстырмалы өзгешеліктерін,сондай-ақ оның температурасын анықтауға болады. Интенсивтілік мәні - жарық толқынындағы электр өрісінің кернеулілік амплитудасы квадратына пропорционал.

Объектінің абсолютті температурасының мәнін табу үшін нысанның сәулелену интенсивтілігін құралға бекітілген эталондық көзінің 3 сәулеленуімен (абсолютті қара дененің моделі) салыстыру қажет. Бұл мөлдір және мөлдір емес секторлардан тұратын 8 айналмалы секторлық модуляторлық диск көмегімен жүзеге асырылады. Сол себепті де қабылдағыш модулятордың мөлдір емес секторларымен жабық болған кезінде, эталонды сәулелену көзі қосымша 4 айнасы мен модулятордың сырт жағынан әсер алып,қабылдағышқа жеткізіледі. Ал басқа уақыттарда қабылдағыш алдында модулятордың мөлдір секторлары орналасып, қабылдағышұа объектінің сәулесі түседі.Күшейткіш 6-мен күшейтілген эталондық сәулешығарғыш пен объект сигналын өлшегенде салыстыру сигналы (айырымдық сигнал) нөлге тең болғанша дейін эталондық сәулешығарғыштың температурасын салыстырып, өзгертіп отырады. Бұл құбылыс эталондықсәулешығарғыштыңтемпературасыобъект температурасымен тең болғанда орын алады. Инфрақызыл радиометрде сәулелену көзі- объектінің өзі болып табылады.Егер оптикалық-электрондық құрылғы объектінің оптикалық сәулеленуін тіркесе, онда ол пассивті схемада жұмыс істейді екен.Бұл схема бойынша тек радиометрлер ғана емес, сонымен қатар объектінің жылулық кескінін жасайтын құрылғылар, өздгінен бағытталатын, бақылайтын құралдар да қызмет атқарады. Оптикалық-электрондық құрылғылардың көп бөлігі активті схемада жұмыс істейді, мұнда зерттелінетін объект оптикалық сәулеленудің арнайы көзімен жарықтандырылады және объектінің шашыраңқы немесе бейнеленген сәулесі тіркеледі. Активті типтегі құралдарда міндеті объект бетіне сыртқы сәулелену көзінің көп бөлігін шоғырландырып және ондағы жеткілікті жарықтылықты қамтамасыз ету болып табылатын арнайы тасымалдағыш оптикалық жүйелер болады. Сыртқы көз рөлін Күн де атқара алады,бірақ оның сәулеленуін бақылауға мүмкіндік жоқ болғандықтан күн сәулеленуін беретін объектіні тіркейтін оптикалық- электрондық құрылғыларды пассивтіге жатқызған дұрыс болады. Сондай активті схема бойынша жұмыс істейтін құрылғылардың бірі әскери істерде кең қолданылатын -түнде көру құралы. (сур. 12.23). Мәселен, қараңғы түні бір объекіні, ағашты көргіміз келеді делік. Оны көрінетін прожектор сияқты жарық көзімен жарықтандыруға болады.

Алайда, әскери істерде әшкереленбеу үшін бұл әдіс тиімсіз. Мұндайда көзге көрінбейтін инфрақызыл сәулелі жарықпен объектіні жарықтандырып көруге болады. Жарықтандырудың 1 көзі ретінде, мысалы, 2 фильтрімен жабылған автомобиль фараларын қолданға болады, ол инфрақызыл сәулелену үшін мөлдір және көрінетін сәулені сіңіреді. Түнде көру құрылғысының қабылдағыш бөлігі кескіндерді өңдегіш электрондық-оптикалық объективінен 3 (ЭОӨ) және окуляр 6 тұрады. Объектив 3 фотокатод 4-гі(ФК) ЭОӨ объектінің инфрақызыл кескіні жасады. Инфрақызыл сәулелену әсерінен катодтан электрондар ұшады, мұндағы катодтың түрлі бөліктерінен тарайтын электрондар саны катодқа проекцияланған инфрақызыл объект кескінінің таралуымен байланысты. Фотоэлектрондар фотокатод пен флюоресцелендіретін экран 5 (Э) арасындағы электрлік өріспен жылдамдықтарын арттырады, фокустайтын жүйемен жиналып, экранды бомбалайды. Электрондардың бомбалауы экранның жарық шығаруын туындатады. Экраннің жеке нүктелерінің жарық шығару интенсивтілігі фотоэлектрондар ағымымен байланысты, оның нәтижесінде экранда объектінің көрінетін кескіні пайда болады. Осылайша ЭОӨ инфрақызыл объектінің кескінін окуляр 6 арқыды көруге болатын көрінетін кескінге айналдырады. Активті схема бойынша сонымен қатар шалғайдағы объектілерді тауып, кеңістіктегі орнын анықтау үшін қолданылатын-оптикалық локаторлар да жұмыс істейді. Активті типтегі оптикалық-электрондық құрылғыларға ақпаратты тасымалдаушы және байланыс құралдарын жатқызуға болады. Мұндай құрылғылар сәулеленуін басқаруға болатын көздердіқамтиды,мұндаолардыңспектрлі құрамын,күшін,импульстер ұзақтығын,жиілігін,амплитуда сияқты басқа да көрсеткіштерін өзгерту мүмкіншілігі бар. Басқару арнайы модуляторлар көмегімен жүзеге асырылады. Бұл құрылғылардағы оптикалық сәулелену көзі мен тіркеуқабылдағыш жүйесі жақын немесе болмашы қашықтықта ораналсады. Мұндағы тірке-қабылдағыш жүйеге бағытталатын сәулелену атмосфера немесе көбінесе талшықты-оптикалық жүйе бойынша сәулеленуді канализдейтін арнайы элементтер арқылы таралады. Соңғы аталған жолмен оптикалық сәулелену турасызықты және қисықсызықты трассалар бойынша таралады. Дискретті оптикалық-электрондық құрылғылар орнына интегралды оптоэлектрондық құрылғылар таралуда. Оптикалық сәулеленудің жер атмосферасында және басқа орталарда таралуымен байланысты процесстер қазіргі кезде барынша терең зерттелген. Мәселен, атмосфераның мөлдірлік терезелері бар екені анықталған, олар оптикалық сәулеленуді минималды мөлшеде сіңіреді. Негізгі мөлдірлік терезелері 3...5 және 8...12 спектрлі аумақтарында орналасқан. Яғни, оптикалық- электрондық құрылғының дәл осы спектрлердегі жұмысы эффективтілігі жоғары болады. Сол себепті объект сәулелендіретін тербелістер спектрін тіркейтін интегралды құрылғылармен қатар, ультракүлгін (0,01.0,38 мкм), көрінетін (0,38.0,78 мкм) және инфрақызыл (0,78 мкм...1,00 мм) диапазонындағы салаларда жұмыс істейтін оптикалық- электрондық құрылғылар да бар. Қажетті спектр аумағы үшін арнайы фильтрлерді пайдалануға болады. Көрінетін жарық толқындары-радиотасымалдағышта кездесетін толқындардан миллион есе жиілігі көп болатын электрмагниттік толқындар. Дәл осы жарық толқындары үшін жаңа кванттық құрылғылар-лазерлер(кванттық оптикалық генераторлар) жасалды. 1905 жылы А.Эйнштейн жарық бөлшектері-фотондар туралы ұғымды енгізді. Жарық-фотондар ағымы. Олардың толқындары да өзгешеленеді.Жарық толқындарының ерекшеліктері дифракция мен интерференция құбылыстарында көрінеді. Мұнан басқа фотондар корпускулярлы қасиеттерге де ие. Электрмагниттік сәулелену кванты-фотондар-тыныштықта тіршілік етпейді, яғни олар жарық жылдамдығымен қозғалады.Фотондар түрлі процесстер нәтижесінде пайда болады. Көбіне қоздырылған күйден неғұрлым азырақ қоздырылған күйге немесе қоздырылмаған күйде болатын сәулелену денесінде жүзеге асатын атом(молекула) қозғалыстары негізінде жиі жүезе асырылып отырылады. Атом(молекула)энергиясының мәні дискретті. Егер атом энергиясы Е2 -ден азырақ энергияға орын ауыстырса Е1, сол сияқты энергиялық Е2 деңгейінен энергиялық Е1 деңгейіне ауысса онда бұл ауысу фотон энергиясының Е2—Е1 сәулеленуімен жүреді. Сол сияқты кері ауысу процессінде де фотон Е2— Е1 энергиясы сәулеленуімен жүреді. Атомдардың жоғарғы энергетикалық деңгейлердегі орны тұрақсыз, олар өздігінен бір деңгейден келесіге тоқтамсыз ауыса беруі мүмкін. Мұндай ауысулар жарық энергиясының кванттық сәулеленуімен бірге жүреді. Бұл сәулелену түрлі ұзындықтағы толқындарда бір уақытта жүрмейді. Сондықтан да заттағы түрлі атомдардың сәулелену көлемі когерентті5 емес. Мұндай сәулелену мысалдары ретінде қарапайым жарық көздерін келтіруге болады-қызу шамы, газразрядты лампалар және т.б. Бірақ атом жоғарғы энергетикалық деңгейден төменгі деңгейге өздігінен емес, жиілігі ауысу жиілігіне сәйкес келетін сыртқы электрлік өріс әсерінен ғана ауыса алады. Бұл жағдайда атомдар электрмагниттік толқынға энергияны когерентті сәулелену ретінде жеткізеді.Осындай мәжбүрлі сәулелену нәтижесінен өзіндік жарық (стимулды, индуцияланған) «индукциясы» пайда болады.

______________ 1Дифракция (лат. dіfractus — «қираған») — толқындармен (жарық,дыбыс,т.б.) кедергілерді айналып өту.

2 Интерференция (лат. іnter — «арасында» + ferens — «тасымалдаушы», «жеткізуші») — кеңістік нүктесіндегі толқындардың күшеюі когерентті толқындарды беттестіруде басқалардың әлсізденуі.

3 Корпускула (лат. corpusculum — «тельце») — заттың өте кіші бөлшегі 4 Квант (нем. Ωuant — «бөлшек») — қандай да бір физикалық өрістің қасиетін тасмыалдаушы бөлшек(мысалы,электрмагниттік өрістің кванты-фотон). 5 Когерентті— белгілі бір уақыттағы тербелмелі және толқынды процесстердің біріккен ағымдары.

Бұл құбылыс оптикалық кванттық генераторлар жасалуына себепші болды. 1954 жылы кеңес ғалымдары Н.Басов және А.Прохоров,сондай-ақ американдық ғалым Ч.Таунс кванттық генераторлар мен күшейткіштерді жасау үшін индуцияланған сәулеленуді қолдануды бастады. Алғашқы лазер рубин негізінде жасалды (қызыл түсті минерал, бағалы тас). Жыл өткен соң гелий және неон(инертті газдар) қоспасындағы газды лазерлер пайда болды. «Лазер» сөзі ағылшын тілінен аударғанда «мәжбүрлі сәулеленумен күшеюі»дегенді білдіреді. Лазер — оптикалық резонатрдағы активті ортамен мәжбүрлі шашыраңқы жарық пен жарықты мәжбүрлі шығаратын когерентті электрмагнитті толқындарды генерациялайтын құрылығы. Резонатрдан шыққан сәле шамамен параллельді шоқ түрінде шығады. Қарапайым көздер жарықты барлық бағыт бойынша таратады(сызықтық таралым 360° тең). Лазерлер энергияны үздіксіз немесе импульсивті шығара алады.Оптикалық жүйе арқылы лазерлік сәулеленуді қосымша шоғырландыруға болады, бұл арқылы басқа сәулелену көздері үшін мүмкін емес ағымның жоғары тығыздығын алуға болады. Оптикалық кванттық генераторлар өте қысқа толқындарды зерттеуге жол ашты. Оның нәтижесінде миллиондаған телевизиялық каналдарды орналастырып қана қоймай,шексіз қашықтықта байланысуға мүмкіндік те алуға болады.Оптикалық кванттық генераторлар жұмысын, жасалуын, қолданылуын зерттеумен жас ғылым саласы-кванттық электроника айналысады. Бұл ғылым оптика, электроника және кванттық механика сынды ғылымдар түйісуінде пайда болды. Лазерлер теңіз тереңдігін зерттеу, мұнайдың су бетіндегі ластануларын, термоядролық басқарылатын синтезі үшін аса жоғары температуралы плазманы қолдау үшін және т.б. үшін қолданылады. ХХ ғ. тамаша жаңалықтарының бірі голография1 — жазу мен жаңғыртудың принципиалды жаңа әдісі.

______________ 1 Голография негізі 1948 ж. ағылшын физигі Д.Габор еңбегімен қаланды. Голографияның қарқынды дамуы ХХ ғ. 60-жылдарында лазерлер пайда болғанда басталды. 1960 ж. американдық Э.Лейт и Ю.Упатниекс алғашқы лазерлік голограмаларды жасақтады ,ал кеңестік ғалым Ю. Н. Денисюк үшжақтылы ортадағы голограма жазуды қалыңқабатты фотоэмульсияны қолдану арқылы жасап,тәжірибеден өткізді. Голография — кеңістіктегі кескінді лазер көмегімен жаңғыртуда кескіннің өзі емес, жарық арқылы бейнеленген толқынды суреті жазылатын фотографиялық әдіс. Толқынды суреттің жазбасы фотопластинкаға лазер көмегімен түсетіндіктен, голографияны кейде лазер сәулелері арқылы фотоға түсіру деп те атайды. Фотоға түсіруден голографияның айырмашылығ, мұнда кескінмен шоғырланатын интерференцияланған сурет жазылады. Голограма бақыланатын объектінің барлық жақтарын бейнелейді,сонымен бірге оның аумақтылығын(тереңдігін) көрсетеді,ал фотосуретте жәй ғана жазықтық сурет ғана көрсетіледі, мұнда шынайы объектілерге тән бөлшектер көрсетілмейді. Голограма арқылы алынатын кескіндер шынайылығы соншалықты көз арқылы көрінетін шынайы зат көрінісімен бірдей. Голография өз алдына басқа белгілі техникалық құралдар шеше алмайтын мәселелерді шешуде алдыңғы қатарда.

Автоматизацияланған басқару жүйелерінде микропроцессорлық техниканың қолданылуы осы техниканың локалды ақпараттық ағымға бірігу алғышарттарын әкелді. Осындай байланыстарды жүзеге асыруда автоматизация жүйелерінде сенімді және жылдам байланыс тізбектері қажет. Осындай байланыс тізбектерінде талшықты-оптикалық тасымалдағыш жүйелер қолданылады (ТОТЖ). ТОТЖ-барлық сигналдар түрі оптикалық кабель арқылы берілетін жүйе(сур.12.24). ТОТЖ арқылы ақпаратты тасымалдау мыс кабельдеріне қарағанда көптеген артықшыларға ие:

25 жылдан артық, бұл оптикалық-талшықты кабельді қолданып,қажетіне қарай қабылдағыштарды уақытымен ауыстырып отыруға мүмкіндік береді). Аталған артықшылықтарымен бірге оған тән кемшіліктер де жоқ емес:

Жарық шығару жүйесінің негізгі элементтері:

Әдебиеттер тізімі

2.5. Кері байланысты күшейткіштер