Введение в электронику
Введение в электронику читать книгу онлайн
Книга известного американского специалиста в простой и доступной форме знакомит с основами современной электроники. Основная ее цель — теоретически подготовить будущих специалистов — электриков и электронщиков — к практической работе, поэтому кроме детального изложения принципов работы измерительных и полупроводниковых приборов, интегральных микросхем рассмотрены общие вопросы физики диэлектриков и полупроводников. Обсуждение общих принципов микроэлектроники, описание алгоритмов цифровой обработки информации сопровождается примерами практической реализации устройств цифровой обработки сигналов, описаны принципы действия и устройство компьютера. Книга снабжена большим количеством примеров, задач и упражнений, выполнение которых помогает пониманию и усвоению материала. Предназначена для учащихся старших курсов средних специальных учебных заведений радиотехнического профиля, а также будет полезна самостоятельно изучающим основы электроники.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
Катушки индуктивности иногда комбинируют с конденсаторами для улучшения характеристик цепи. В этом случае реактивный эффект конденсатора противоположен реактивному эффекту катушки индуктивности. Конечный результат состоит в том, что они взаимно дополняют друг друга в цепи.
Последовательные RL цепочки используются в качестве фильтров нижних и верхних частот. На рис. 16-3 показаны два основных типа фильтров. По существу эти цепи являются резистивно-индуктивными делителями напряжения. На рис. 16-3(А) изображен фильтр нижних частот.
Входное напряжение приложено к катушке индуктивности и резистору. Выходное напряжение снимается с резистора. На низких частотах реактивное сопротивление катушки низкое. Следовательно, она слабо противодействует току, и основная часть напряжения падает на резисторе.
При увеличении частоты входного напряжения индуктивное сопротивление увеличивается и оказывает большее противодействие току, так что большая часть приложенного напряжения падает на индуктивности. Чем больше падение напряжения на катушке индуктивности, тем меньше падение напряжения на резисторе, т. к. сумма падений напряжения в цепи равна приложенному напряжению. Увеличение частоты входного напряжения уменьшает выходное напряжение. Низкие частоты фильтр пропускает с небольшим уменьшением амплитуды, тогда как амплитуда напряжений высоких частот уменьшается значительно.
На рис. 16-3(Б) изображен фильтр верхних частот. Входное напряжение приложено к катушке индуктивности и резистору, а выходное напряжение снимается с катушки индуктивности. На высоких частотах индуктивное сопротивление катушки высокое, и большая часть приложенного напряжения падает на катушке. При уменьшении частоты индуктивное сопротивление уменьшается, оказывая меньшее противодействие току. Это приводит к уменьшению падения напряжения на катушке, и к увеличению падения напряжения на резисторе.
Рис. 16-3. RL фильтры.
Частота, выше или ниже которой фильтр пропускает или ослабляет сигналы, называется частотой среза. Частота среза обозначается символом fс. Частоту среза можно определить по формуле:
fc = R/2πfL
где fc — частота среза в герцах, R — сопротивление в омах, π = 3,14, f — частота в герцах, L — индуктивность в генри.
16-2. Вопросы
1. В чем неудобство использования катушек индуктивности в цепях?
2. В чем преимущество использования катушек индуктивности в цепях?
3. Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику RL фильтра нижних частот и объясните, как он работает.
4. Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику RL фильтра верхних частот и объясните, как он работает.
5. Как можно определить частоту среза RL цепи?
РЕЗЮМЕ
• В чисто индуктивной цепи ток отстает от приложенного напряжения на 90 градусов.
• Индуктивное сопротивление — это противодействие току, оказываемое катушкой индуктивности в цепи переменного тока.
• Индуктивное сопротивление обозначается символом XL.
• Индуктивное сопротивление измеряется в омах.
• Индуктивное сопротивление можно вычислить по формуле:
XL = 2πfL
• Импеданс — это векторная сумма индуктивного сопротивления и сопротивления резистора в цепи.
• Последовательные RL цепи используются в качестве фильтров верхних и нижних частот.
Глава 16. САМОПРОВЕРКА
1. Каково фазовое соотношение между током и приложенным напряжением в индуктивной цепи?
2. Какой фактор влияет на индуктивное сопротивление цепи?
3. Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 100 миллигенри на частоте 60 герц?
4. Какой ток будет течь через катушку, описанную в вопросе 3, если к ней приложить напряжение 24 вольта?
5. Как используются в цепях катушки индуктивности?
6. Что такое частота среза индуктивной цепи?
Глава 17. Резонансные цепи
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
• Написать формулы для определения емкостного и индуктивного сопротивления.
• Описать, как реагируют на переменный ток и напряжение конденсаторы и катушки индуктивности.
• Дать определение реактивного сопротивления последовательной цепи и уметь определить характер цепи (индуктивный или емкостный).
• Дать определение термина импеданс.
• Уметь вычислять импеданс, который содержит как резистивную, так и емкостную или индуктивную составляющие.
• Объяснить, как должен быть модифицирован закон Ома перед использованием его для цепей переменного тока.
• Уметь вычислять Хс, XL, X, Z и Iт в последовательных RLC цепях.
• Уметь вычислять Ic, IL, Ix, IR и Iz в параллельных RLC цепях.
В предыдущих главах сопротивление, емкость и индуктивность в цепях переменного тока рассматривались по отдельности. В этой главе исследуется комбинация сопротивления, емкости и индуктивности в цепи переменного тока. Рассматриваемые вопросы не являются новым материалом, но применяют все изложенные ранее принципы.
Когда реактивное сопротивление катушки индуктивности равно реактивному сопротивлению конденсатора в цепи, возникает резонанс. Резонансные цепи широко используются в электронике.
Емкостное реактивное сопротивление — это противодействие, которое конденсатор оказывает переменному току. Оно измеряется в омах и обозначается символом Хс. Емкостное реактивное сопротивление вычисляется по формуле:
Хс = 1/2πfC
Заметим, что при использовании этой формулы емкость должна быть выражена в фарадах (а не в долях фарады).
Индуктивное реактивное сопротивление — это противодействие, которое катушка индуктивности оказывает переменному току. Оно измеряется в омах и обозначается символом XL. Индуктивное реактивное сопротивление вычисляется по формуле:
XL = 2πfL.
Заметим, что при использовании этой формулы индуктивность должна быть выражена в генри (а не в долях генри).
Емкостное реактивное сопротивление служит причиной того, что ток опережает по фазе напряжение. Индуктивное реактивное сопротивление служит причиной того, что ток отстает по фазе от напряжения. Емкостное и индуктивное реактивные сопротивления прямо противоположны по создаваемым эффектам и, следовательно, когда в цепи присутствуют и индуктивность и емкость, общий эффект определяется разностью их значений. Эта разность называется реактивным сопротивлением и обозначается символом X. Реактивное сопротивление может быть выражено следующими формулами:
X = Хс — XL или X = XL — Хс.
ПРИМЕР: Чему равно реактивное сопротивление цепи, содержащей конденсатор емкостью 1 мкФ, соединенный последовательно с индуктивностью 10 генри (рис. 17-1), работающей на частоте 60 герц?
Рис. 17-1
