Электротехника решение задач Полевой транзистор Компьютерное моделирование Источники электромагнитного поля Переменный ток Сопротивления в цепи переменного тока Однофазные выпрямители Переходные процессы

Основы расчета цепей постоянного и переменного тока. Курс лекций и примеры задач курсовой

Сумматор.

Сумматор предназначен для сложения двух чисел, заданных в двоичном коде. Число входов и выходов сумматора определяется разрядностью слагаемых. Одноразрядный двоичный сумматор характеризуется таблицей истинности (табл.10.3). Такой сумматор называется полным, т.к. обрабатывает сигнал переноса с предыдущего разряда Pi и выдает сигнал переноса на последующий разряд Pi+1. Схемотехника сумматоров строится на ЛЭ "исключающее ИЛИ" (функция "неравнозначность") для суммирования и ЛЭ И-НЕ для переноса:

Pi+1=AiBi+(AiB)Pi; Si=(AiBi)Pi.

Микросхема К155ИМ3 (рис.10.4) представляет собой четырехразрядный сумматор с параллельным поразрядным сложением и последовательным формированием сигнала переноса. Он имеет два четырехразрядных числа по входам данных А0...А3 и В0...В3, а по входу РО - сигнал переноса с предыдущего разряда. Сумма разрядов входных чисел появляется на выходах S0...S3. На выходе Р4 выделяется сигнал переноса на последующий разряд.

Суммирование происходит по уравнению:

P0+20(A0+B0)+21(A1+B1)+22(A2+B2)+23(A3+B3)=20S0+21S1+22S2+23S3+24P4.

Сумматор можно использовать для вычитания чисел. Для этого вычитаемое представляют в дополнительном коде, который образуется из обратного (инверсного) кода добавлением к нему единицы. Так, четырехразрядное число В, записанное в прямом коде Впр=В3В2В1В0, может быть представлено в обратном коде и в дополнительном коде Вдоп =Вобр+1.

Операцию вычитания можно представить в виде

Апр‑Впр=Апр+Вдоп‑10000.

Сумматор может работать и как компаратор чисел. Для этого второе сравниваемое число подают в обратном коде (например, через инверторы). Тогда при А=В на выходах S0=S1=S2=S3=1, P4=0; при А>В ‑ Р4=1.

Основные элементы электронной техники

Цель лекции: ознакомиться с устройством и характеристиками диода, стабилитрона, тиристора, биполярного и полевого транзисторов.

Полупроводниковые диоды, стабилитроны, тиристоры

Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами, содержащий в своей основе дырочно-электронный (p-n) переход. Основное свойство электронно-дырочного перехода – пропускать ток в одном направлении от полупроводника p-типа к полупроводнику n-типа является также и основным свойством диода. Диоды можно разделить на две группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на низкочастотные (f = 0,010…100 кГц), высокочастотные (100…100000 кГц) и импульсные. К специальным типам диодов можно отнести стабилитроны и тиристоры.

По конструкции выпрямительные диоды делятся на плоскостные и точечные. Плоскостные диоды благодаря большой площади p-n перехода используются для выпрямления больших токов. В то же время они имеют большую паразитную емкость перехода из-за большой его площади и поэтому используются при низких частотах, где сопротивление паразитной емкости еще достаточно велико, и она не шунтирует p-n переход. Точечные диоды имеют малую площадь p-n перехода и, вследствие этого, малую паразитную емкость. Поэтому они предназначены для выпрямления малых токов высокой частоты.

На рисунке 15.1 приведены: а) – условное графическое обозначение; б) – структурная схема и в) – вольтамперная характеристика диода. Электрод, подключенный к полупроводнику p-типа, называют анодом (А), а к полупроводнику n-типа – катодом (К). Диод пропускает ток от анода к катоду.

 а) б) в)

Рисунок 15.1

Выпрямительные диоды характеризуются предельно допустимыми значениями прямого среднего тока Iпр.ср и обратного напряжения Uобр.max, а также падением напряжения на диоде в прямом направлении (диод открыт) Uпр.

Стабилитроны – это диоды, которые могут работать в режиме лавинного пробоя. Когда к стабилитрону приложено обратное напряжение, при определенном его значении, равном напряжению стабилизации Uст, в p-n переходе возникает электрический лавинный пробой. При этом в широком диапазоне изменения тока через стабилитрон от Iст.мин до Iст.max напряжение на нем изменяется незначительно. Для ограничения тока через стабилитрон последовательно с ним включают балластное сопротивление Rбал. При включении стабилитрона в прямом направлении он ведет себя как обычный диод.

Условное графическое обозначение и вольтамперная характеристика стабилитрона приведены на рисунке 15.2. Схема простейшего параметрического стабилизатора с применением стабилитрона приведена на рисунке 15.3. Стабилитроны выбирают по необходимому напряжению стабилизации Uст и току стабилизации Iст. Балластное сопротивление Rбал рассчитывают так, чтобы при возможных изменениях входного напряжения величина тока стабилитрона находилась в пределах от Iст.мин до Iст.max.

 Рисунок 15.2 Рисунок 15.3

Тиристор – это управляемый диод, который переходит в открытое состояние при выполнении двух условий: – это наличие напряжения, приложенного в прямом направлении от анода к катоду Uпр (так же как у диода) и наличие импульса управляющего тока Iу. Тиристор имеет четырехслойную структуру полупроводников с различной проводимостью и три электрода: анод (А), катод (К) и управляющий электрод (УЭ). Условное графическое обозначение, структура и вольтамперная характеристика тиристора приведены на рисунках 15.4 а), б), и в), соответственно.

 а) б) в)

Рисунок 15.4

Основными параметрами тиристоров являются:

– допустимое обратное напряжение на тиристоре Uобр.max;

– падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии Uпр;

– допустимый прямой средний ток Iпр.ср;

– времена включения tвкл и выключения tвыкл тиристора;

– ток удержания тиристора Iуд в открытом состоянии.

Существуют симметричные тиристоры – это симисторы. Симисторы могут проводить ток в прямом и обратном направлениях, имеют три электрода: анод, катод и один управляющий электрод. Условное графическое обозначение и вольтамперная характеристика симистора приведены на рисунке 15.5

Рисунок 15.5

Тиристоры и симисторы применяются в регуляторах напряжения и силовых преобразовательных установках.


Цепь с параллельным соединением элементов электротехника решение задач