книги / Схемотехника
..pdf
Карвер Мид(р. 1934) и ЛиннКонвей(р. 1938)
Александр Михайлович Прохоров |
НиколайГеннадиевич Басов |
(1916–2002) |
(1922–2001) |
Жорес Иванович Алферов– советский и российский физик, единственный ныне здравствующий из проживающих в России – российский лауреат Нобелевской премии по физике (премия 2000 г. за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрыхопто- и микроэлектронных компонентов).
31
. Жорес Иванович Алферов
(р. 1930 г.)
Цифровая схемотехника продолжает развиваться на наших глазах и приближается к квантовой электронике. Уже созданы наноэлектронные переключатели, нанотранзисторы, микросхемы нанопамяти, на очереди – нанопроцессоры.
32
1. ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЯ – ЭРИ
ИЭЛЕКТРОРАДИОАППАРАТУРА – ЭРА
Схемотехника электрическая изучает электрорадиоизделия (ЭРИ) в составе электрорадиоаппаратуры (ЭРА). Она обеспечивает разработку, производство и эксплуатацию аппаратуры, приборов, устройств, оборудования систем автоматизации и телекоммуникации.
ЭРИ включают резисторы (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Резисторы
Полоски означают маркировку по номиналу, точности и др. Широко используются конденсаторы (рис. 1.2).
Для парирования низкочастотных помех по уровням питающего напряжения конденсаторы (десятки и сотни микрофарад) устанавливаются на входах питания материнской платы процессора (рис. 1.3).
33
Рис. 1.2. Конденсаторы
Рис. 1.3. Конденсаторы по питанию на материнской плате процессора
34
Рис. 1.4. Конденсатор по входу питания микросхемы
Для парирования высокочастотных помех конденсаторы (пикофарады) устанавливаются по входам питания отдельных микросхем (рис. 1.4).
Все знают, что такое трансформатор (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Трансформатор
35
Индуктивность измеряется в единицах – генри (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Тонкопленочные катушки индуктивности
Вся автоматика и телемеханика, а также телекоммуникации начались когда-то с реле (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Электрическое реле
36
Электрическое реле (ГОСТ 16022–1983) – аппарат, предназначенный производить скачкообразные изменения в выходных цепях при заданных значениях электрических воздействующих величин. Согласно ГОСТ 14312-79 «Контакты электрические. Термины и определения» замыкающий контакт (ГОСТ 14312) – контакт электрической цепи, разомкнутый в начальном положении реле и замыкающийсяприпереходерелев конечное положение.
Размыкающий контакт (ГОСТ 14312) – контакт электрической цепи, замкнутый в начальном положении реле и размыкающийся при переходе реле в конечное положение. Пример релей- но-контактной схемы изображён на рис. 1.8.
Рис. 1.8. Пример релейно-контактной схемы
Реле работает следующим образом: при подаче питания на обмотку замыкающие контакты замыкаются, а размыкающие – размыкаются. После снятия питания контакты возвращаются в исходное положение. При этом слышно, что реле «щелкает»,
37
«шелестит». Обычно у реле не одна, а несколько контактных переключательных групп, срабатывающих одновременно.
В документации часто встречается понятие «сухой» контакт реле (рис. 1.9).
Рис. 1.9. «Сухой» контакт реле
«Сухой» контакт реле коммутирует цепи от источника питания (ИП2 на рис. 1.8 – «Борт»), не питающего обмотку, запитывающуюся от другого источника питания (ИП1 на рис. 1.8 – «Земля»), т.е. контакт и обмотка гальванически не связаны, а, как говорят, «развязаны», «гальваническая развязка», невзирая на то, что находятся они в одном корпусе (на рис. 1.8 на «земле»). Гальваническая развязка обеспечивает помехоустойчивость за счёт того, что помеха в цепи питания одного источника (по обмотке) «не пройдёт» в цепи питания другого источника. Сейчас для этой цели часто применяют оптроны (об этом речь далее). На рис. 1.10 изображены различные реле, применявшиеся в конце XX в. Имелись реле со встроенными дополнительными элементами– конденсаторами, резисторами для задания требуемой временной задержки на включениеиливыключение(говорили«отпускание») (см. рис. 1.10).
38
Рис. 1.10. Бижутерия… Россыпь реле, реле времени и дистанционных переключателей из XX в.
Дистанционный переключатель работает следующим образом: после подачи питания на одну из двух обмоток, принимаемую за отбойную (О), дистанционный переключатель и, соответственно, его контактные группы устанавливаются в исходное положение (рис. 1.11). После снятия питания с отбойной обмотки подается питание на другую, рабочую (Р) обмотку, и контакты в двух группах контактов переключаются. Дистанционный переключатель тоже «щелкает».
Это состояние сохраняется после снятия питания (в дистанционном переключателе имеется механическая блокировка), т.е. он «помнит» предыдущее состояние.
Релейные схемы применяются в программировании, это так называемые «лестничные диаграммы» (рис. 1.12).
Язык релейно-контактных схем-РКС (лестничные диаграммы, Ladder Diagram) был придуман для упрощения перехода специалистов-«релейщиков» на программные методы ПЛК – программируемых логических контроллеров.
Сначала XX в. аппаратура строилась не только на реле, но
ина электронных лампах, применяемых в аналоговых передатчиках, приёмниках и пр. (рис. 1.13).
39
Рис. 1.11. Дистанционный переключатель, через контакты которого подключена лампочка
Рис. 1.12. «Лестничная диаграмма» – программы управления для ПЛК – программируемого логического контроллера
40