9942

Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Предмет и задачи дисциплины Учебные, методические и воспитательные цели: 1. Изучить предмет и задачи дисциплины, назначение, параметры и особенности применения резисторов, способствовать формированию творческого мышления. 2. Прививать умение в...

Русский

2013-03-19

213.95 KB

31 чел.

Предмет и задачи дисциплины

Учебные, методические и воспитательные цели:

1. Изучить предмет и задачи дисциплины, назначение, параметры и особенности применения  резисторов, способствовать формированию творческого мышления.

2. Прививать умение выделять главное для качественного конспектирования  учебного материала.

3. Прививать интерес к дисциплине, к профессии офицера-связиста.

Время: 2 часа

План лекции

п/п

Учебные вопросы

Время

мин

    1.

    2.

    3.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

  1.  Предмет и задачи дисциплины.
  2.  Назначение, устройство, параметры, особенности применения резисторов.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

       10

       75

       20

       55

       5

Материальное обеспечение:

1. Наборы электронных приборов.

2. Комплект диапозитивов.

3. Плакат "Содержание курса".

4. Плакат "Резисторы".

5. Блоки военной аппаратуры связи.

Литература:

1. К.С. Петров "Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника",с.111-116.

2. В.А.Батушев "Электронные элементы ВТС", с.15-29.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Наше Новочеркасское высшее военное училище связи готовит для Войск связи  Вооруженных Сил высококвалифицированных офицеров-связистов.

Офицер-связист должен грамотно  эксплуатировать  военную  технику связи, умело обучать и воспитывать подчиненных, самостоятельно изучать сложную современную технику, поступающую на вооружение.

Умение в полной мере решать эти  сложные  задачи  и  определяется знанием нашего курса. Перед Вами открывается чудесный мир электроники,

мир удивительно богатый и разнообразный,  где еще много нового,  неизвестного. Творческое осмысление курса электроники,  настойчивая самостоятельная работа над материалом,  стремление дойти до  сути  вопроса, найти истину - будут залогом Вашей успешной учебы.

Во вводной  части необходимо также обратить внимание курсантов на значимость курса в общей системе подготовки,  роль физики и математики при изучении электроники.  Указать объем часов на дисциплину и литературу основную и дополнительную.  Довести требования кафедры.  Подчеркнуть значение самостоятельной работы над курсом,  участие в работе военно-научного общества.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Предмет и задачи дисциплины

Современная аппаратура военной связи - это сложные комплексы устройств, осуществляющие передачу, прием, распределение, хранение, обработку и отображение информации.

Вся эта  аппаратура состоит из отдельных, наименьших самостоятельных, не ремонтируемых изделий, которые называются элементами аппаратуры военной связи.

Основные типы элементов,  применяемые при конструировании  современной техники связи и примерные соотношения между ними следующие:

- электронные   -   70 - 90%

- механические 

- электромеханические -  30 - 10%

- электрохимические

Предметом курса электроника являются электронные элементы - радиодетали (резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы), полупроводниковые приборы (биполярные и униполярные транзисторы,  диоды,  элементы индикации), интегральные схемы, электровакумные приборы (триоды, тетроды, пентоды, электронные приборы  СВЧ, ЭЛТ,  индикаторы),  газоразрядные приборы (элементы индикации).

Задачи дисциплины:

Основной целью дисциплины является формирование у курсантов  знаний устройства, принципов работы и свойств электронных приборов, необходимых для решения практических задач при эксплуатации и ремонте  военной техники связи.

В результате изучения дисциплины курсанты должны:

ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ:

о перспективах  развития  элементной  базы  военной техники связи (ВТС);

о принципах  построения  электронных приборов сверхвысоких частот (СВЧ);

о физико-технологических  процессах  изготовления активных и пассивных элементов микросхем;

о приборах функциональной электроники на поверхностных акустических волнах,  цилиндрических магнитных доменах, приборах с зарядовой связью;

о дифференциальных усилительных каскадах,  схемах  сдвига  уровня потенциала и выходного каскада;

о проблемах повышения степени интеграции  и  применении  базового матричного  кристалла.

ЗНАТЬ:

назначение, устройство и основные параметры радиодеталей; назначение, устройство, схемы включения и принцип работы электровакуумных диодов, триодов, тетродов, пентодов;

устройство и основы применения полупроводниковых диодов,  их разновидности;

принцип действия, схемы включения,  режимы работы, статические  характеристики, параметры, электрические модели, частотные, импульсные свойства биполярного транзистора, полевого транзистора с управляющим электронно-дырочным  переходом и переходом металл-полупроводник, транзистора  со структурой  металл-диэлектрик-полупроводник;

принцип действия и вольтамперные характеристики тиристоров; основные понятия  микроэлектроники, достоинства   микроэлектронных

изделий;

принципы построения инверторов и усилительных каскадов как основы построения цифровых и аналоговых интегральных схем;

структурную схему операционного  усилителя, особенности  включения операционных усилителей.

УМЕТЬ:

определять типы, номиналы и параметры радиодеталей;

рассчитывать режимы работы усилительных полупроводниковых  приборов;

рассчитывать дифференциальные  параметры  полевых  и   биполярных транзисторов;

работать с измерительными приборами при  исследовании  радиодеталей.

ИМЕТЬ НАВЫК:

исследования характеристик электронных приборов.

2. Назначение, устройство,  параметры и особенности

применения резисторов

Резистор - это пассивный элемент  РЭА,  обладающий  электрическим сопротивлением и служащий для поглощения,  регулирования и перераспределения электрической энергии. Устройство резистора (см.рис.1).

Защитное покрытие

выводы

постоянный

переменный

Штабик

резист

Рис. 1.

Параметры резистора

Основной функциональный параметр - величина электрического сопротивления (R).

1 Ом = 10-3 кОм=10-6 МОм

1МОм = 103кОм =106 Ом

Различают:

а) номинальное  значение сопротивление Rном.  Оно стандартизировано и задается рядами  номинальных  значений.  ГОСТ  10318-74  устанавливает шесть основных рядов.

Ряды номинальных значений

Е6

Е12

Е24

Е48

Е96

Е192

Допуск

20%

В

10%

С

5%

И

2%

Л

1%

Р

0,5%

Д

б) действительное (фактическое) значение отличается от номинального  и задается допуском %.

в) при работе в цепях переменного тока сопротивление резистора носит

комплексный характер. Для оценки частотных свойств резистора используют схему замещения (рис.2).

Rном

LR

CR

                                                            Рис.2.

где Rном - активное сопротивление резистора

LR,CR - собственные индуктивность и емкость

LR < дес.мкГ;  CR < ед.пФ;

При этом Zэф = Rном + Xэф;

;   ;  

Для низкоомных резисторов влиянием емкости можно пренебречь,  для высокоомных - влиянием индуктивности можно пренебречь (рис.3).

Температурную стабильность  сопротивления  резисторов   оценивают температурным коэффициентом сопротивления.  

Zэф/Rном

R<300 Oм

R>300 Oм

Рис.3.

Основная причина нестабильности - зависимость удельного сопротивления резистивного материала от температуры.  

Параметры режима.

а) номинальная мощность (Рном) - максимально допустимая мощность  рассеиваемая резистором  при  номинальной  температуре  окружающей  среды

ном) и непрерывном режиме работы.

Рном определяется ГОСТом и имеет 29 градаций (0,01-1000 Вт).

б) максимально допустимое рабочее напряжение Uдоп

- по тепловому режиму зависит от Рдоп;          

- для высокоомных резисторов ограничивается электрическим пробоем.

Классификация резисторов

1. По характеру изменения сопротивления:

- постоянные;

- переменные в т.ч. подстрочные.

2. По материалу резиста:

- проволочные резисторы из проволоки высокоомного материала  (константан, манганин, нихром);

- непроволочные резисторы - тонкий слой углерода или сплава металлов и их окислов с высоким удельным сопротивлением;

- полупроводниковые

а) терморезисторы

б) фоторезисторы

в) варисторы.

Замечание: полупроводниковые резисторы относятся к нелинейным резисторам, поскольку величина  их  сопротивления  зависит от воздействия внешних факторов.

Терморезисторы -  величина сопротивления изменяется при изменении температуры резистора. Основной параметр  

- термистор - это полупроводниковый объемный резистор  с  отрицательным ТКС

- позистор - ТКС положительный.

Применение: - термокомпенсация;

- терморегулировка;

- стабилизация напряжения.

Фоторезисторы - величина сопротивления изменяется под воздействием светового  потока.  При  отсутствии светового потока фоторезистор имеет большое сопротивление (107 – 108 Ом). Под воздействием падающего света его сопротивление уменьшается.

Применение: - фотоэлектрические устройства автоматики;

- кино - и фотоаппаратура.

Варисторы - сопротивление изменяется  с  изменением  приложенного напряжения.

Применение: - стабилизация напряжения;

- автоматическая регулировка усиления;

- защита от перенапряжения;

- в телевизорах для стабилизации параметров кадровой и строчной развертки.

В зависимости  от области применения различают следующие типы линейных резисторов:

А. Резисторы  общего  применения  - это основная часть резисторов военной техники связи.

Rном= 10 Ом - 10 МОм; = 5; 10; 20%; Рном = 0.125 - 2 Вт; Uдоп750 В

а) Углеродистые резисторы.  У этих резисторов токопроводящий слой - пленка пиролитического углерода;  штабик - керамика.

Достоинства -  высокая  стабильность  сопротивления при изменении внешних условий:

- небольшой ТКС;

- малый уровень собственных шумов;

- низкая стоимость.

Недостатки - низкая теплостойкость, Тmax 1550С;

- большие габариты;

- небольшой ресурс.

Основные типы углеродистых резисторов ВС, УЛИ, БЛП, С1-4(8).

б) Металлопленочные - резист пленка из специальных сплавов (силициды хрома, железа, никеля );

В металлоокисных - двуокись олова;

Металлодиэлектрические -  в  состав  проводящего материала вводят диэлектрические компоненты.

Особенности - высокая стабильность сопротивления;

- низкий уровень шумов;

- низкий ТКС 1210-4  1/ 0С;

- повышенная теплостойкость Тmax3000С;

- малые габариты.

Основные типы  металлопленочных  резисторов   МЛТ,   МЛП,   ОМЛТ, С2-6(11,13).

Б. Резисторы высокочастотные - для работы в импульсных схемах, ВЧ и СВЧ цепях, эквивалентах антенны на частотах более 10МГц. Сопротивление от 10 до 500 Ом.

Достоинства -  малые собственная емкость и индуктивность (за счет отсутствия защитного покрытия и выполнения выводов в  виде  контактных поясов).

Применяются: - углеродистые УНУ,  УНУ-Ш;

- металлоокисные  С2-10;  С2-34;  МОН;  МОУ;

- тонкослойные металлизированные С6-6; С6-5.

В. Резисторы нагрузочные (мощные) - применяются в блоках питания, мощных радиопередатчиках.  В качестве резиста используется тонкая проволока из высокоомного сплава (константан, нихром, манганин).

Достоинства - высокая стабильность;

- минимальный уровень шума;

- большая рассеиваемая мощность (Рном=сотни Вт);

- малый ТКС310-  1/ 0C;

- высокая теплостойкость Т5000С.

Недостатки  - большие габариты;

- низкий частотный диапазон (до сотен кГц).

Это резисторы типа ПЭВ; ПЭ; ПЭВТ; С5-35; С-5-36.

Г. Резисторы прецизионные высокостабильные - применяются в точной измерительной аппаратуре, аналоговых ЭВМ и т.д.

Rном =1Ом - 1МОм; =1 - 0,02% и менее

- проволочные С5-5; С5-6; С5-14 - до 1МГц

- особо точные С5-60; С5-61; =0.005%

- бороуглеродистые БЛП;=0.5% (лакированный прецизионный

- металлодиэлектрические  = 0.5%.

Д. Резисторы высокомегомные и высоковольтные - основным типом  их являются композиционные резисторы. Резист - смесь графита и сажи с органическими или неорганическими материалами.

Они характеризуются - низкой стоимостью;

- большим Rном (до 1013 Ом);

- простотой технологии.

Недостатки - низкая точность ( не менее 5%);

- низкая стабильность;

- большие шумы;

- подвержены старению.

Высоковольтные резисторы применяются в высоковольтных цепях  КЭВ; С3-5 (9,12,6).

Высокомегомные резисторы используются в измерительной и  дозиметрической аппаратуре в цепях с малыми токами.

КВМ, КИМ, КЛМ, С3-13, С3-14.

В последнее время используются проволочные высокомегомные (до 500МОм) резисторы С5-23, С5-24, С5-50, С5-51.

Е. Резисторы  для микроэлектронных устройств - применяются в микросхемах и микросборках, когда методами микроэлектроники  трудно  получить высокую точность и большое Rном.

Rном10МОм; Pдоп 0.25 Вт

Изготавливают в миниатюрном исполнении в виде нитей,  таблеток, полосок. Резистивный элемент в виде:

- металлодиэлектрической пленки С2-12;

- композиционной пленки С3-2; С3-3;

- микропровода С5-15; С5-22; С5-30.

Ж. Резисторы переменного сопротивления - в этих резисторах сопротивление изменяется с помощью подвижного контакта.

Изменение величины сопротивления  в  зависимости  от  перемещения подвижного контакта показывают регулировочной кривой (рис.4).

В

А

Б

R/Rmax

 

100

Рис. 4

Обозначение: А - линейная зависимость -  для  регулировки  режима работы электронных схем (регулировка яркости, частоты строк).

Б - логарифмическая зависимость (постоянно  в  любой точке относительное приращение величины сопротивления на единицу перемещения контакта) - для регулировки тембра.

В -  обратнологарифмическая зависимость (плавное изменение сопротивления при больших углах поворота)  -  для  регулировки громкости.

Переменные проволочные резисторы,  сопротивление от единиц Ом  до десятков кОм.

Непроволочные резисторы из:

- композиционной пленки СПЗ-1а; СПЗ-33; СПЗ-1б;

- объемной структуры СП4-1; СП4-3; СП4-10;

- металлоокисной пленки СП2-2; СП2-3; СП2-6.

R/Rmax

Е

U

%

100

Рис. 5

Пределы регулирования от сотен Ом до нескольких МОм. Особенности   - максимальное количество перемещений движка 5-10 тыс.

- низкая точность изготовления =20-30%;

доп -  03 Вт (определяется при max сопротивлении).

Для регулировки стереобаланса  используются  сдвоенные  переменные резисторы с характеристикой один - U; другой - Е (рис.5).

Таким образом, резисторы являются важными,  широко распространенными  элементами РЭА,  основное  предназначение которых оказывать сопротивление электрическому току.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Существует большое разнообразие типов резисторов, отличающихся электрическими  характеристиками и эксплуатационными особенностями. Умение правильно и обоснованно выбирать резистор для его применения в технике связи является условием нормального её функционирования. Как показывает  опыт 30-40%  всех отказов резисторов связано с их неправильным применением.  Это и определяет важность изучения  данного раздела темы.

Задание на самостоятельную подготовку

1. Изучить материал по учебнику [Л1] страницы 121-123.

2. Вычертить в конспекте таблицу 1.1 (Л2 с.17).

Старший преподаватель кафедры N9

доцент               п/п                         Г.Подлеский

Рецензент:

доцент                   п/п

Б.Степанов

Занятие 1. Конденсаторы и катушки индуктивности

Учебные, методические и воспитательные цели:

1. Изучить назначение, устройство параметры,  особенности применения конденсаторов и катушек индуктивности, стимулировать активную познавательную деятельность.

2. Прививать навыки качественного конспектирования учебного материала.

3. Прививать интерес к радиоэлектронике,  к специальности военного связиста.

Время: 2 часа

План лекции

п/п

Учебные вопросы

Время

мин.

1.

2.

3.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

  1.  Назначение, устройство, параметры, особенности применения конденсаторов.
  2.  Назначение, устройство, параметры, особенности применения катушек индуктивности.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

        5

      80

      40

      40

       5

Материальное обеспечение:

1. Схемы  аппаратуры военной связи.

2. Плакат "Конденсаторы".

3. Плакат "Катушки индуктивности".

4. Набор диапозитивов по теме №1.

5. Наборы конденсаторов и катушек индуктивности.

Литература:

1. К.С. Петров "Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника", с.126-153.

2. В.А.Батушек "ЭЭВТС", М., 1984г, с.30-54.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Конденсаторы и катушки индуктивности наряду с резисторами,  относятся к  числу  массовых изделий электронной техники,  их удельный вес может достигать 30-40% от общего количества элементов электронных схем.

В настоящее время конденсаторы и катушки индуктивности выпускаются десятками специализированных предприятий с  современным  отечественным технологическим оборудованием и практически полной автоматизацией производства. Качество их находится на уровне мировых стандартов и непрерывно улучшается.  Большие  заслуги в развитии методов расчета и конструирования конденсаторов и катушек индуктивности принадлежат  Богородицкому Н.П., Ренне В.Т., Смоленскому Г.А., Колосову Г.А., Калантарову П.Л., и многим другим ученым и работникам  научно-исследовательских  и конструкторских учреждений страны.

Как всякий пассивный компонент радиоэлектронной  аппаратуры  конденсаторы и  катушки  индуктивности  характеризуются рядом параметров, особенностями применения, которые изучим на сегодняшней лекции.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Назначение, устройство, обозначение, особенности

применения  конденсаторов

Коненсатором называют пассивный элемент РЭА, предназначенный для

накопления электрического заряда. Конструктивно конденсатор представляет собой (рис.1):

- металлические (металлизированные) обкладки разделенные диэлектриком;

- контактные выводы;

- защитное покрытие;

- диэлектрик.

Обкладки

Диэлектрик

Выводы

УГО

Рис. 1

Параметры конденсаторов

Основной функциональный параметр - величина электрической емкости

(С).   

Для конденсатора простейшей формы имеющего обкладки в виде  плоскопараллельных металлических пластин  с площадью П,  расположенных на расстоянии d в среде с диэлектрической проницаемостью  емкость равна

1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ

Различают:

а) номинальное  значение  емкости  (Сном).  Для большинства типов конденсаторов задается рядами номинальных значений ГОСТ 2519-67  (аналогично резисторам). Значения номинальных емкостей для большинства типов конденсаторов с допусками  5,10,20% соответствуют данной таблице

Ряд:       Е6  :  Е12 :  Е24   :  Е48    :    Е96    :  Е192

Допуск:  20%  :  10% :   5%   :  2.5%   :    1%    :  0.5%

Номинальные значения емкости оксидно-электролитических конденсаторов выбираются из ряда 0.5; 1; 2; 5; 10; 30; 50; 100; 200; 300; 500; 1000; 2000; 5000.

б) действительное значение отличается от  номинального  не  более чем на величину допуска (от  0.1 до  80%).

в) эффективное значение емкости (Сэф) - фактическое значение  емкости на данной частоте. Определяется из схемы замещения (рис.2)

Lc

Rм

С

Rд

Рис. 2

С - емкость конденсатора;

Lс - индуктивность выводов и обкладок (ед. - сотни наногенри);

Rп- сопротивление потерь в металлических частях и диэлектрике.

Температурная стабильность конденсаторов оценивается температурным коэффициентом емкости (ТКЕ).

Сопротивление изоляции конденсатора  постоянному току (Rиз)

     (3 – 105 МОм)

Iут -  ток  утечки объемной и поверхностной проводимости диэлектрика и защитного покрытия.

Rиз - характеризует время саморазряда конденсатора

разр = СRиз   (20 - 5000 сек)

У пленочных конденсаторов разр до 10 суток.

Потери энергии в конденсаторе оцениваются тангенсом  угла  потерь (tg)                            tg=(0,1 - 1000)10-4

- угол диэлектрических потерь - угол дополняющий  сдвиг  фазы  между током и напряжением до 900.

Добротность конденсатора используется для оценки качества высокочастотных конденсаторов.

Параметры режима:

а) номинальное напряжение (Uн) - ограничивается электрическим или тепловым пробоем. Uн дес. кВ

б) номинальная реактивная мощность Рреак.ном. - определяется при нормальной температуре в диапазоне частот min - max.

Классификация конденсаторов

Важнейший признак - тип диэлектрика:

а) линейные конденсаторы С=const

- твердый неорганический диэлектрик (слюда, керамика, стекло);

- твердый органический диэлектрик (бумага, пленка, комбинированные);

- твердый или жидкий оксидный  диэлектрик  (алюминиевые,  танталовые, ниобиевые);

- газообразный диэлектрик (воздушные, газонаполненные, вакуумные).

б) нелинейные конденсаторы (вариконды) С= f(U).

Емкость вариконда зависит от величины приложенного напряжения. Диэлектрик - сегнетокерамика у которого = f (U). Конденсаторы находят исключительно широкое применение  в  технике связи. В  зависимости  от применения  конденсаторы можно разделить на следующие классы:

- конденсаторы общего применения;

- конденсаторы высокостабильные и высокочастотные;

- конденсаторы высоковольтные;

- конденсаторы микросхем;

- конденсаторы переменной емкости.

Рассмотрим особенности применения конденсаторов различных классов и их основные характеристики.

Конденсаторы общего применения - используются в качестве разделительных, блокировочных, накопительных, фильтровых, искрогасительных, помехоподавляющих и т.д.

Особенности - широкий диапазон емкостей (до тысячи мкФ);

- низкие требования к ТКЕ;

- ограниченный диапазон частот (до сотен кГц):

-  Umax 2000 В.

В качестве их используются бумажные, пленочные и окcидно-электро-литические конденсаторы.

а) Бумажные конденсаторы - диэлектрик - тонкая плотная бумага,

- обкладки  из  алюминиевой  или   оловянно-свинцовой   фольги (5-10мкм) или металлизированные (0.03-0.05мкм).КБГ,  МБГТ,   К4ОУ, К41.

б) Пленочные  конденсаторы - диэлектрик - пленка из высокомолекулярного полимера - (полистирол, фторопласт, лавсан,. . . ).Конструкция как у бумажных конденсаторов. Конденсаторы на основе  неполярных  ВЧ  смол:  К71  (полистирол), К72(фторопласт). Конденсаторы на основе полярных НЧ смол: К73 (лавсан), К77 (поликарбонат), К78 (полипропилен).

Общий недостаток:   сравнительно   низкая   рабочая   температура Траб70 – 1200С, только у фторопласта до 2500С.

в) Оксидно-электролитические конденсаторы:  - диэлектрик - тонкий слой окисла металла - оксида. Одна из обкладок - анод (А+) - металлическая фольга. На ней образован электролитическим путем оксидный слой. Вторая обкладка - катод (К-) - электролит (жидкий,  пастообразный или твердый).

Конденсатор обладает большим сопротивлением изоляции  при  прямом включении (плюс  источника подключен к аноду).  При обратном включении (минус источника подключен к аноду) через конденсатор протекает  большой ток. Таким образом, этот тип конденсатора является полярным. Они обладают большой  емкостью (сотни тыс. мкФ).  

Конденсаторы высокостабильные и высокочастотные. Используются в колебательных контурах.

Особенности : - небольшие емкости (до ед. мкФ);

- малый ТКЕ <(50 - 100) 10-61/ 0С;

- высокие рабочие частоты (fраб > 1МГц).

В качестве  их используются керамические, слюдяные, стеклянные  и  вакуумные конденсаторы.

а) Керамические конденсаторы: диэлектрик - радиотехническая керамика. Различают: - НЧ керамику (>900);

- ВЧ керамику (=12 - 800).

Поэтому керамические конденсаторы имеют широкий диапазон емкостей (ед.пФ-ед.мкФ).

Керамические конденсаторы очень широко применяются как  конденсаторы общего применения. Конструктивное оформление различное (дисковые, трубчатые,  пластинчатые и т.д.).

б) Слюдяные конденсаторы:  диэлектрик - высокочастотная конденсаторная слюда. В новых разработках эти конденсаторы заменяются керамическими или стеклянными из-за дефицита слюды.

в) Стеклянные и стеклокерамические конденсаторы: диэлектрик -  свинцово и боросиликатные стекла  или стекла с примесью керамики.

г) Вакуумные конденсаторы:  диэлектрик - вакуум с остаточным давлением газа 10-2 – 10-4 Па. Электроды - система концентрических цилиндров.

Конденсаторы высоковольтные  применяются  в мощных передатчиках и системах электропитания.  Рабочие напряжения  таких  конденсаторов  до 50кВ и более.  В качестве их используются конденсаторы с комбинированным диэлектриком (бумага и  лавсан).  Емкость  таких  конденсаторов  до 10мкФ. Применяются также керамические и вакуумные конденсаторы.

Конденсаторы микросхем  применяются для уменьшения пульсаций в цепях питания,  для  защиты микросхем от помех,  для реализации заданных характеристик.

Бескорпусные конденсаторы  применяются  как  компоненты гибридных интегральных схем.  Эти конденсаторы имеют низкие  рабочие  напряжения (до 30  В),  широкий  диапазон емкостей (до десятков мкФ).  В качестве конденсаторов микросхем используются оксидно-полупроводниковые и керамические конденсаторы.

Конденсаторы переменной емкости. Изменение емкости осуществляется механически поворотом ротора относительно статора.

Параметры: Сmin, Сmax,  Ксminmax.

Максимальная емкость  зависит  от  диапазона  и  равна 50пФ (УКВ) –750пФ (ДВ). Минимальная емкость не превышает 20пФ.

При необходимости регулировки емкостей в небольших  пределах  используются подстроечные конденсаторы, выполняемые на керамике.

Таким образом,  основными параметрами,  характеризующими  возможность применения  конденсаторов, являются емкость и номинальное напряжение. Возможности конденсаторов в основном определяются типом  диэлектрика.

2. Назначение, устройство, параметры, особенности применения

катушек индуктивности

Катушка индуктивности - пассивный элемент РЭА, способный запасать энергию магнитного поля. Конструктивно представляет  собой  однослойную  или  многослойную спираль, намотанную на каркас из диэлектрического материала. Условное обозначение представлено на рис.3.

Рис. 3

Параметры  катушек индуктивности

Основной функциональный параметр - величина индуктивности

1Г = 103мГ = 106 мкГ = 109 нГ

Различают:

а) номинальное значение индуктивности (Lном). В большинстве случаев рассчитывается для использования в конкретной аппаратуре. Lном от нескольких нГн до сотен Гн, допуск 0.5% и более. Величина индуктивности зависит от геометрических размеров,  формы,  числа витков, магнитной проницаемости среды.

б) эффективное значение индуктивности (Lэф) - фактическое  значение индуктивности  на данной частоте.  Определяется из схемы замещения (рис.4).

L

RL

CL

Рис. 4

СL - зависит от конструкции катушки, материала каркаса и изоляции провода.

RL = RП + RД + RВН - сопротивление потерь.

RВН - сопротивление потерь, вносимых сердечником и экраном.

RД -  сопротивление  потерь в изоляционном материале конструкции.

RП - сопротивление потерь в проводе.

Температурная стабильность индуктивности оценивается  температурным коэффициентом индуктивности

Основная причина  нестабильности  - нестабильность геометрических размеров при изменении температуры.

Добротность катушки  индуктивности характеризует потери энергии в ней и определяется как

Рис. 5

Зависимость добротности от частоты представлена на рис.5.

Пути повышения добротности: - увеличение диаметра витков;

- выбор оптимального диаметра провода или применение литцендрата (многожильный провод);

- применение изоляционных материалов с малым tg;

- применение магнитных сердечников с малыми потерями.

В настоящее  время создано большое число различных конструктивных типов катушек.

Катушки индуктивности без сердечника

Применяются в колебательных контурах и фильтрах.

а) Катушки  индуктивности КВ (1-30мГц) и УКВ (>30мГц) диапазонов характеризуются:

- небольшими индуктивностями (до 200 мкГн);

- большой добротностью Q=100-600;

- малой собственной емкостью СL5 пФ.

Однослойная катушка без каркаса

Наматывается толстым  проводом,  что обеспечивает жесткость конструкции. Такие катушки имеют: L =0,1 - 10мкГн; СL=0,2 – 1,5пФ;   600

Для увеличения добротности используется обмотка в виде полых посеребренных трубок. Стабильность катушек низкая из-за тепловых и механических деформаций.

Однослойная катушка на каркасе

При использовании сплошной обмотки катушки имеют:

L 200мкГн; CL 5 пФ; О 250

Для увеличения добротности и уменьшения собственной емкости  применяют:

- равномерный шаг обмотки (L=0.2-40 мкГн; СL = 0.3-2 пФ; Q  400);

- переменный шаг  обмотки (прогрессивный), (СL0.2 пФ).

Для увеличения  температурной стабильности применяется:

- "горячая"  обмотка (намотка на каркас в разогретом виде с натяжением);

- осажденная обмотка (вжигание тонкого слоя металла в каркас).

б) Катушки индуктивности СВ и ДВ диапазонов характеризуются:

- большой индуктивностью (до 500мкГн и более);

- меньшей добротностью (до 170);

- повышенной собственной емкостью (до 70 пФ);

- низкой термостабильностью (ТКИ>150 10-6 1/0C).

Используется многослойная обмотка.

Виды многослойных обмоток

1. Несекционированная  обмотка - рядовая,  виток к витку в каждом слое.

Для нее характерны:  L < 500 мкГн; СL< 70пФ; Q = 20 - 30

Применяется в усилителях НЧ, дросселях ВЧ, фильтрах.

Для уменьшения собственной емкости применяются:

2.  Секционированная рядовая обмотка (СL<20пФ).

3.  Обмотка в "навал" - провод укладывается беспорядочно (CL<10пФ).

4. Универсальная  обмотка - каждый последующий виток перекрещивается с  предыдущими  и  с   витками   предыдущего   слоя   (L=500мкГн, Q=100;СL=10пФ).

Для получения большой индуктивности применяется  секционированная универсальная обмотка.

5. Пирамидальная обмотка (для работы при больших напряжениях).

6. Тороидальная  обмотка  осуществляется  на кольцевых или тороидальных каркасах или сердечниках.  Витки располагаются в один или несколько слоев.  Она  позволяет получить большие индуктивности при малых габаритах.

Недостатки: - значительная собственная емкость;

- невозможность плановой регулировки;

- сложность намотки.

Применяется:- в технике проводной связи, УНЧ, фильтрах и т.д.

7. Плоская спиральная обмотка - это катушка с многослойной обмоткой, имеющая в каждом слое один виток (рис.5).  Применяется в КВ и УКВ диапазонах в пленочных и гибридных ИС. Индуктивность не более 8мкГн. Собственная емкость 0.5 - 2пФ.

8. Катушка  с  галетной  обмоткой  - бескаркасная и плоская форма позволяет изгибать обмотку по любому профилю.  Применяется в отклоняющих системах электронно-лучевых трубок.  Их индуктивность не превышает 200мкГн.

Катушки индуктивности с магнитным сердечником

Введение магнитного сердечника существенно изменяет основные  параметры КИ:

- величина индуктивности катушки увеличивается в экв раз;

- собственная  емкость КИ возрастает в 1.5-3 раза за счет образования емкости между витками и сердечником;

- добротность КИ увеличивается.

Экранирование катушек индуктивности

Для уменьшения  паразитной электромагнитной связи между катушками индуктивности и другими элементами аппаратуры катушки помещают в  специальные электромагнитные экраны. Индуктивность катушки при экранировании уменьшается на 10-20%. Собственная емкость  катушки  при  экранировании увеличивается на 10-30%. Одновременно за счет потерь вносимых экраном, возрастают потери и падает добротность катушки.

в) Вариометры.

В передатчиках средней и большой мощности плавная перестройка колебательных контуров осуществляется с помощью катушек  переменной  индуктивности, называемых вариометрами. Основной параметр вариометра - коэффициент перекрытия по индуктивности

где: Lmax, Lmin –максимальное и минимальное значения индуктивности вариометра.

По конструкции различают вариометры:

- с плавным изменением числа витков с помощью подвижного контакта КL=10-12;

- с изменением взаимной индуктивности между двумя катушками КL20;

- перемещением внутри катушки магнитного сердечника КL85.

Таким образом, катушки индуктивности являются достаточно распространенным элементом РЭА и разнообразие их типов определяется множеством аппаратуры в которой они применяются для различных целей.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Изученные в теме "Радиодетали" резисторы, электрические конденсаторы и  катушки индуктивности находят массовое применение в аппаратуре связи. Они входят в качестве отдельных элементов в состав сложных  радиотехнических устройств и наряду с другими элементами определяют особенности физических процессов в аппаратуре, её качественные показатели и характеристики.

Глубокое освоение изученных в теме вопросов является основой  для изучения более  сложных электронных приборов и необходимо каждому специалисту войск связи,  как для обучения подчиненных, так и для грамотной эксплуатации и ремонта аппаратуры.

Более глубокое изучение вопросов связанных с условными  обозначениями, методами  практического определения параметров радиодеталей будут изучены на лабораторном занятии.

Задание на самостоятельную подготовку

1. Изучить материал по учебнику [Л1] страницы 133-138,152-153.

2.Изучить маркировку радиодеталей (Приложения N1,2,3  "Руководства к лабораторным работам").

Старший преподаватель кафедры N9

доцент              п/п                  Г.Подлеский

Рецензент:

Доцент            п/п

Б.Степанов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61011. Розвиток творчих здiбностей молодших школярiв 4.77 MB
  Так розкриваючи характер Червоної Шапочки дiти спiвали танцювали читали віршi малювали кому що бiльше вдається. Часто при роботi над якимнебудь твором дiти поєднуються в групи де дiє кожний i группа вцiлому.
61013. Зимові свята 40 KB
  Не було в нас ні однієї хати де б не було ікони святого Миколая. Разом з Дідухом на Святий вечір вносили до хати і сіно яке клали на стіл під обрус. Та найважливіше це ходіння дітей молоді та дорослих від хати до хати з колядками та побажаннями добра усім людям.
61015. Тела, вещества, частицы 42.5 KB
  Задачи: 1 Формирование представлений о телах веществах частицах. Тема нашего нового урока Тела вещества частицы. Беседа по теме Тела.
61016. Электрический ток в металлах. Действия электрического тока. Направление 40 KB
  Действия электрического тока. Что необходимо чтобы в цепи существовал электрический ток Источник тока проводники потребитель тока и все эти элементы должны быть замкнуты.