Лекция 1. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Содержание

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Методические указания для лекционых занятий

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

М.П.Дунаев

Укрупненная группа направлений и специальностей

140000 – Энергетика, энергетическое машиностроение и электротехника

Направление подготовки:

140400 – Электроэнергетика и электротехника

Профиль:

140400.62 – Электропривод и автоматика

Квалификация (степень):

Бакалавр

Иркутск

2012 г.

М.П.Дунаев.Промышленная электроника в электроприводе:Методические указания для лекционых занятий. - Иркутск, 2012. - 67 с.

Рассмотрены основы физики полупроводников; принцип действия, схемы и характеристики полупроводниковых приборов, усилителей постоянного тока, операционного усилителя; основы интегральной микроэлектронной техники.

1. М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания по выполнению лабораторных работ. –Иркутск: ИрГТУ, 2012. 30 с.

2. М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания к выполнению практических занятий. –Иркутск: ИрГТУ, 2012. 31 с.

3. М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания к выполнению курсового проекта.- Иркутск: ИрГТУ, 2012. 29 с.

4. М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания к самостоятельной работе.- Иркутск: ИрГТУ, 2012. 7 с.

5. Силовая электроника : учеб. по направлению подгот. "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" / Ю. К. Розанов, М. В. Рябчицкий, А. А. Кваснюк. - 2-е изд., стер. - М. : Изд. дом МЭИ, 2009. - 631 с.

6. М.П.Дунаев. Преобразовательная техника / Учебное пособие.- Иркутск: ИрГТУ, 2001.- 77 с.

Стр.

Лекция №1…………………………………………………………………..3

Лекция №2……………………………………………………………….….6

Лекция №3………………………………………………………………….11

Лекция №4………………………………………………………………….16

Лекция №5………………………………………………………………….21

Лекция №6………………………………………………………………….26

Лекция №7………………………………………………………………….32

Лекция №8………………………………………………………………….38

Лекция №9………………………………………………………………….46

Лекция №10……………………………………………………………..….52

Лекция №11…………………………………………………………….…..55

Лекция №12…………………………………………………………….…..60

Лекция №13…………………………………………………………….…..65

Классификация ИС:

- по технологии изготовления: полупроводниковые ИС, все элементы и межэлементные соединения которых выполнены в объеме и на поверхности полупроводника (группы 1, 5, 6, 7); пленочные ИС, все элементы и межэлементные соединения которых выполнены в виде пленок (группа 3); гибридные ИС, в состав которых включены отдельные элементы и кристаллы (группы 2, 4, 8);

- по виду сигнала: аналоговые ИС (преобразование и обработка непрерывных сигналов); цифровые ИС (преобразование и обработка сигналов в цифровом коде);

- по функциям: на подгруппы (генераторы, усилители, триггеры, преобразователи и т.д.); подгруппы делятся на виды (например: преобразователи частоты, фазы, напряжения и т.п.).

Маркировка ИС:

- разработанных после 1979 г.: состоит из пяти элементов: первый – цифра, обозначающая группу; второй – двухзначное число (от 0 до 99), обозначающее порядковый номер серии; третий – буква, определяющая подгруппу; четвертый – буква, определяющая вид, пятый – цифра (и буква), указывающая отличие ИС по электрическим параметрам.

Перед обозначением ИС может стоять буква К,указывающая условия приемки. Технические данные некоторых ИС указаны в табл.1.

Основные данные ИС. Таблица 1.

Марка	Тип ИС по виду сигнала	Функция (подгруппа и вид)	Напряжение питания, В	Технология изготовления	Число эл-тов в корпусе
К155АГ1	Цифровая	Формирователь импульсов	+5	Полупроводниковая
К500РУ415	Цифровая	ОЗУ на 1024 бит	+5	Полупроводниковая
К155ЛА3	Цифровая	Логические элементы 2И-НЕ	+5	Полупроводниковая
К504НТ2А	Аналоговая	Пара полевых транзисторов		Полупроводниковая
К284УН1А	Аналоговая	Усилитель низкой частоты	+12, -12	Гибридная
К140УД7	Аналоговая	Операционный усилитель	+12, -12	Полупроводниковая
133ЛА3	Цифровая	Логические элементы 2И-НЕ	+5	Полупроводниковая

АНАЛОГОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ (ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ)

Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока с дифференциальным входом, обладающий большим коэффициентом усиления (до 10⁶), широкой полосой пропускаемых частот (от 0 до 100мГц), а также имеющий высокое входное (до 1000 Ом) и низкое выходное (десятки Ом) сопротивление.

Функциональная схема операционного усилителя (ОУ) приведена на рис.1, где обозначено: ДУ - дифференциальный усилитель,

УН - усилитель напряжения, УМ - усилитель мощности,

K1, K2, КЗ - подключение цепей коррекции.

Рис.1

ОУ имеет два входа:

· неинвертирующий, изменение входного сигнала на котором совпадает по фазе с выходным;

· инвертирующий, изменение входного сигнала на котором противоположно по фазе выходному.

Для получения выходного напряжения как положительной, так и отрицательной полярности ОУ питается от источника двухполярного напряжения. Это дает возможность получить нулевой уровень выходного напряжения при отсутствии сигнала на входе.

ОУ широко используется для построения схем различных электронных устройств: регуляторов в системах автоматического управления электроприводами, в цифроаналоговых и аналогоцифровых преобразователях, активных фильтрах, модуляторах и демодуляторах и т.д.

Включая во входные цепи и обратные связи ОУ дополнительные элементы (резисторы и конденсаторы), можно конструировать различные электронные схемы: усилители (У), интеграторы (И), дифференциаторы (Д).

Обычная схема включения ОУ показана на рис.2, где обозначено:

DA1 - операционный усилитель (в интегральном исполнении), Rвх - входное сопротивление ОУ, Z1 - сопротивление цепи обратной связи ОУ.

Рис.2

Характеристики У, И и Д показаны соответственно на рис.3 а, б, в.

Лекция 2. РЕГУЛЯТОРЫ

Регулятор - это устройство, с помощью которого производится активная коррекция статических и динамических характеристик систем автоматического управления.

Для построения схем регуляторов также применяются операционные усилители (см. выше).

Передаточная функция регулятора определяется так:

W(p)=Uвых(р)/Uвх(р) = Z1(р) / Rвх .

Таким образом, изменяя сопротивление цепи обратной связи ОУ, можно получить различные передаточные функции регулятора.

Рассмотрим схемы типовых регуляторов. Наиболее распространенными регуляторами являются пропорциональный регулятор (П-регулятор), пропорционально-интегральный регулятор (ПИ-регулятор) и пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор). Название регуляторов отражает состав математических операций, проводимых данным регулятором с входной величиной. Например, выходная величина ПИ-регулятора содержит сумму двух величин, одна из которых пропорциональна входной величине регулятора, а другая содержит интеграл от входной величины.