МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТОВ

Разработку и промышленное производство электрорадиоэлементов осуществляют в основном предприятия электронной промышленности. Выбор компонентов часто неоднозначен, а следовательно, проектирование — творческий процесс. Что же помогает радиоинженеру решать эту непростую задачу, когда в его распоряжении - элементы весьма обширной номенклатуры, различных характеристик и принципов действия?

 

В своей практике он постоянно обращается к справочникам и каталогам. Однако большое значение имеют эрудиция, опыт, интуиция разработчика. Все это помогает специалисту решить, каким должен быть требуемый компонент, а справочный материал помогает найти его описание и характеристики, необходимые для проведения расчетов.

Все большую роль в практической деятельности радиоинженеров играют системы автоматизированного проектирования (САПР) на базе ЭВМ. В состав САПР могут входить банки различных данных, в том числе и элементная база. Поиск необходимых элементов в этом случае сводится к автоматизированному обращению к базам данных. Роль банков данных - хранителей информации - выполняют устройства внешней памяти ЭВМ на электронных, магнитных и оптических носителях.

 

Нужную информацию также можно получить из сети Интернет непосредственно с сайтов фирм производителей. Все выпускаемые промышленностью радиоэлементы можно разделить на классы, группы по ряду важнейших признаков — физических, функциональных, технологических и др. На рис. 1.1 показан вариант возможного построения такой системы.

Классификация электрорадиоэлементов

Рис. 1.1. Классификация электрорадиоэлементов

Компоненты РЭА могут быть разделены на два принципиально отличных класса: активные и пассивные. Активные элементы — это разнообразные электронные приборы, различающиеся принципами действия и назначением. Они называются активными потому, что их функционирование связано с потреблением энергии от внешних источников питания.

Как правило, в радиоэлектронных устройствах - это электрическая энергия. Напряжение таких источников может быть постоянным и переменным. Постоянным напряжением обеспечивается питание анодных и сеточных цепей электровакуумных приборов, эмиттерных, коллекторных и других цепей транзисторов. Этим создается заданный режим работы активных приборов и цепей, в которые они входят. Источники постоянного (высокого) напряжения используются для питания электронных приборов сверхвысоких частот, телевизионных и осциллографических трубок. Источники переменного напряжения применяются для подогрева катодов электровакуумных приборов.

Активные компоненты обладают рядом особых, только им присущих свойств, благодаря которым возможно создание генераторов колебаний, усилителей мощности, модуляторов, устройств обработки сигналов и др. Среди этих свойств следует прежде всего отметить свойства не взаимности и нелинейности.

Чтобы понять свойство не взаимности, представим, что активный элемент играет роль управляемого электрического клапана, дозирующего поступление в выходную цепь электрической энергии, но не от входного управляющего источника, а от внешнего источника постоянного напряжения. При этом расход энергии на управление существенно меньше управляемой энергии (от источника постоянного напряжения).

Свойство нелинейности связывают с непропорциональностью выходного эффекта входному воздействию - несколько отдельных одновременных воздействий вызывают эффект, неэквивалентный сумме отдельных эффектов. Свойство нелинейности используется при создании устройств, преобразующих форму колебаний (напри­мер, детекторов, преобразователей частоты, модуляторов).

Все активные элементы делятся на дискретные приборы и интегральные схемы (ИС)

Среди дискретных элементов РЭА выделяют: электровакуумные приборы (ЭВП) с высоким разрежением воздуха в баллоне (остаточное давление около 10-6 Па); газоразрядные приборы (ГРП) (чаще всего баллон заполнен инертным газом под низким давлением - от долей до тысяч паскалей в зависимости от назначения прибора); полупроводниковые приборы (ППП).

 

Особой группой активных приборов являются интегральные схемы (ИС) - микроэлектронные изделия, выполняющие определенную функцию преобразования и обработки сигналов и имеющие высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов. Схемное и конструктивное объединение большого количества элементов в одном кристалле, т. е. их «интеграция», привело к появле­нию термина «интегральные» схемы (точнее и логичнее было бы на­звать их «интегрированными цепями»). В одной ИС могут содержаться сотни и тысячи элементов. По конструктивно-технологическим признакам ИС делят на полупроводниковые и гибридные.

Полупроводниковая ИС обычно представляет собой кристалл кремния, в приповерхностном слое которого в едином технологическом цикле сформированы области, эквивалентные элементам элек­трической схемы (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и др.), а также соединения между ними. Технологические процессы изготовления полупроводниковых микросхем носят групповой характер, т. е. одновременно изготовляется большое количество ИС.

Интегральные схемы изготовляют также путем послойного нанесения тонких пленок различных материалов на общее основание (изоляционную подложку) и формирования на них пассивных элементов и их соединений. Гибридные микросхемы появились как результат комбинирования пленочных и полупроводниковых микросхем и дискретных полупроводниковых активных элементов (транзисторов и диодов).

С помощью печатного монтажа объединяют очень малые по размерам элементы ИС: конденсаторы, индуктивные элементы, полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы). Резисторы формируются как соединительные линии необходимого сечения и длины, выполненные из материала с требуемым удельным сопротивлением.

Пассивные элементы функционируют без внешних источников питания. Входные воздействия передаются на выход, воспроизводя закон входного воздействия, не претерпевая усиления. Свойства этих элементов (в большинстве случаев) не зависят от полярности приложенного напряжения или направления протекающего тока. Номенклатура пассивных элементов весьма широка (хотя, возможно, и не столь широка, как номенклатура активных). К ним относятся резисторы, конденсаторы, индуктивные компоненты, элементы коммутации и другие элементы.

Пассивные элементы можно классифицировать по ряду признаков: назначению, диапазонам частот, допустимой мощности рассеяния, материалам и технологии изготовления, точности воспроизведения номинальных значений параметров. Они могут иметь постоянные и переменные (регулируемые) параметры. С данным признаком связаны принципиальные различия в их конструкциях. Элементы с переменными параметрами, как правило, значительно дороже, имеют большие габариты и массу.