Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.
Последовательные резистивно-индуктивные цепи[1]
В предыдущем разделе мы исследовали простые цепи переменного тока, помимо источника напряжения содержащих или только резистор или только катушку индуктивности. Теперь мы последовательно соединим и то и другое и посмотрим, что получится.
Пример последовательной схемы «резистор-индуктор»
Возьмем такую схему в качестве первого примера:
Рис. 1. Пример последовательной схемы «резистор-индуктор».
В индуктивной цепи, в которой помимо катушки есть последовательный резистор, волна тока будет отставать от волны приложенного напряжения в пределах от 0° до 90°.
Резистор оказывает 5 Ом обычного сопротивления и это значение не зависит от частоты тока. В то же время катушка индуктивности оказывает 3.7699 Ом реактивного сопротивления переменному тока с частотой 60 Гц.
Поскольку сопротивление резистора является действительным числом («5 Ом ∠ 0°», или, если в комплексных числах, «5 + j0 Ом»), а реактивное сопротивление катушки индуктивности - мнимым числом («3,7699 Ом ∠ 90°» или «0 + j3,7699 Ом»). Совокупный эффект двух этих элементов цепи противодействует переменному току и данное суммарное сопротивление равно сумме двух комплексных чисел.
Это комбинированное противодействие является векторной комбинацией обычного сопротивления и реактивного сопротивления. Чтобы выразить это более лаконично, понадобится более общий термин для обозначения сопротивления току, нежели простое сопротивление или реактивное сопротивление.
Этот термин называется импедансом, обозначается буквой «Z». Выражается в единицах «Ом», точно так же, как простое сопротивление и реактивное сопротивление. В приведённом выше примере полное сопротивление цепи составляет:
Рис. 2. Расчёт полного сопротивления (импеданса) цепи.
Сопротивление в соответствии с законом Ома
Импеданс ожидаемо связан по закону Ома с напряжением и током аналогично обычному сопротивлению:
Рис. 3. Импеданс зависит от напряжения и тока таким образом, как и предполагалось – по закону Ома.
Можно сказать, что это более всеобъемлющая версия закона Ома, чем та, что рассматривалась, когда мы разбирали цепи постоянного тока (E = IR). Что неудивительно – ведь импеданс является гораздо более полным выражением сопротивления потоку тока, чем обычное сопротивление. Любое простое сопротивление и любое реактивное сопротивление, по отдельности или в комбинации (последовательно/параллельно), могут и должны быть представлены как единый импеданс в цепи переменного тока.
Чтобы рассчитать ток в приведённой выше схеме, сначала необходимо указать опорный угол сдвига фаз для источника напряжения, который обычно считается равным нулю. (Фазовые углы резистивной и индуктивной составляющих импеданса всегда равны 0° и + 90° соответственно, независимо от заданных фазовых углов для напряжения или тока).
Рис. 4. Рассчитываем силу тока в приведённой выше схеме.
Как и в случае простой индуктивной цепи, волна тока отстаёт от волны напряжения (источника питания), хотя на этот раз отставание не так велико: всего 37,016° по сравнению с 90°, как в случае сугубо индуктивной цепи.
Рис. 5. Ток отстаёт от напряжения в последовательной LR-цепи на 37,016°, а не на 0° как в R-цепи и не на 90° как в L-цепи.
Для резистора и катушки индуктивности соотношение фаз между напряжением и током не изменилось. Напряжение на резисторе синфазно (т.е. фазовый сдвиг равен 0°) с током, проходящим через этот резистор. Напряжение на катушке индуктивности на +90° не совпадает по фазе с током, проходящим через индуктор. Мы можем убедиться в этом математически:
Рис. 6. Фазовый угол между напряжением и током для резистора.
Как видим, напряжение на резисторе имеет тот же фазовый угол, что и ток, проходящий через него. Это говорит нам о том, что E и I находятся в фазе (именно для резистора). А теперь посчитаем и для индуктивного элемента:
Рис. 7. Фазовый угол между напряжением и током для катушки индуктивности.
Напряжение на катушке индуктивности имеет фазовый угол 52,984°, в то время как ток через катушку индуктивности имеет фазовый угол -37,016° – то есть разница точно 90° между ними. Это говорит нам о том, что E и I все ещё не совпадают по фазе на 90° (это касается только катушки индуктивности).
Использование правила напряжений Кирхгофа
Мы также можем математически доказать что, сложив эти комплексные значения, получим общее напряжение, в полном соответствии с правилом напряжений Кирхгофа:
Рис. 8. Считаем полное напряжение, используя правило Кирхгофа.
Расчёт с помощью программы SPICE
Проверим в программе SPICE правильность наших выкладок:
Рис. 9. Последовательная RL-схема.
v1 1 0 ac 10 sin
r1 1 2 5
l1 2 0 10m
.ac lin 1 60 60
.print ac v(1,2) v(2,0) i(v1)
.print ac vp(1,2) vp(2,0) ip(v1)
.end
freq v(1,2) v(2) i(v1)
6.000E+01 7.985E+00 6.020E+00 1.597E+00
freq vp(1,2) vp(2) ip(v1)
6.000E+01 -3.702E+01 5.298E+01 1.430E+0
Рис. 10. SPICE выдаёт результаты не в сильно удобном для восприятия виде, поэтому интерпретируем их.
Обратите внимание, что, как и в случае с цепью постоянного тока, SPICE выводит значения для силы тока как отрицательное число (это означает сдвиг по фазе на 180°) по сравнению с напряжением источника питания. Вместо фазового угла -37,016° мы получаем округлённый текущий фазовый угол 143° (-37° + 180°).
Это всего лишь проявление идиосинкразии (показания в противоположной направленности) программы SPICE и ничего более. Обратите внимание, что фазы напряжения резистора и катушки индуктивности совпадают с нашими расчётами (-37,02° и 52,98° соответственно), тут всё как мы и ожидали.
Имея эти начальные данные, мы можем рассчитать остальные электрические характеристики всех элементов цепи. Но, пожалуй, даже для такой простой последовательной схемы целесообразно использовать «табличный метод». Применение этого метода к этой простой последовательной схеме «резистор-индуктор» принципиально не отличается от того, как мы это делали раньше для схем постоянного тока.
Сначала подготовим таблицу для нахождения всех значений E/I/Z, вставив те значения что известны в подходящей форме (другими словами, не нужно заносить в таблицу отдельно значения простого сопротивления и отдельно индуктивность в омах и генри соответственно; вместо этого преобразуйте их в комплексные цифры импеданса и именно их и запишите в таблицу):
Рис. 11. Рассчитаем импеданс на основании пока известных данных и в комплексном виде занесём в таблицу.
Хотя это и необязательно, я настоятельно рекомендую записать в таблицу как алгебраическую, так и полярную форму каждой величины. Если есть умеющий работать с комплексными числами калькулятор, который возьмёт на себя сложные арифметические операции без необходимости преобразования алгебраической формы в полярную, то тогда можно ограничиться только одной формой.
Однако, если приходится выполнять сложные арифметические операции вручную (сложение и вычитание проще делать в алгебраической форме, а умножение и деление – в полярной), запись каждой величины в обеих формах действительно пригодится.
Теперь, когда наши «заданные» цифры вставлены в соответствующие места в таблице, можно действовать так же, как и с постоянным током: определить общий импеданс из отдельных импедансов. Поскольку это последовательная цепь, мы знаем, что противодействие току (хоть простое сопротивление, хоть сложный импеданс) складывается, в результате чего получаем полное сопротивление:
Рис. 12. Находим общий импеданс.
Теперь, когда известно полное напряжение и полное сопротивление, можно применить закон Ома (I = E/Z) для определения общей силы тока:
Рис. 13. Находим общую силу тока.
Как и в случае с постоянным током, общий ток в последовательной цепи переменного тока одинаков для всех элементов. Это по-прежнему верно, потому что в последовательной цепи есть только один путь для прохождения тока, поэтому поток электронов одинаков на всём пути следования. Следовательно, мы можем просто продублировать значения силы тока как для резистора, так и для катушки индуктивности:
Рис. 14. В последовательной цепи сила тока для отдельных элементов такая же, как и общая сила тока.
Теперь все, что осталось вычислить, – это падение напряжения на резисторе и катушке индуктивности соответственно. Это делается с помощью закона Ома (E = IZ), применяемого вертикально в каждом столбце таблицы:
Рис. 15. Последний шаг – нахождение по закону Ома напряжения для отдельных элементов.
На этом заполнение нашей таблицы завершено. Точно такие же правила, которые мы применяли при анализе цепей постоянного тока, применимы и к цепям переменного тока. Но с оговоркой: все величины должны быть представлены и вычислены в комплексной, а не в скалярной форме.
Если фазовый сдвиг в наших расчётах указан правильно, нет принципиальной разницы в том, как мы подходим к основному анализу цепи переменного тока по сравнению с анализом цепи постоянного тока.
Сейчас самое время, чтобы сопоставить эти расчётные цифры и те показания, которые будут получены с помощью приборов при реальных измерениях напряжения и силы тока.
Цифры, которые напрямую относятся к реальным измерениям, будут в полярной форме, а не в алгебраической! Другими словами, если вы подключите вольтметр к резистору в этой цепи, он будет показывать 7,9847 вольт (полярная форма записи), а не 6,3756 (вещественная составляющая алгебраической формы записи) или 4,8071 (мнимая составляющая алгебраической формы записи) вольт.
В контексте графика, измерительные приборы просто сообщат длину вектора для конкретной величины (напряжения или тока).
Алгебраическая запись удобна для арифметического сложения и вычитания, но при этом она более абстрактная. Полярная запись к реальным измерениям ближе. Как уже говорилось, в таблицах, ради упрощения математических расчётах, мы будем указывать как полярную, так и алгебраическую запись для каждой величины.
Это не является абсолютно необходимым, но однозначно полезно для тех, кто не использует калькулятор с расширенными возможностями. Если использовать только одну формы записи, то лучше тогда полярную, потому что она напрямую коррелирована с реальными измерениями.
Импеданс (Z) последовательной RL-цепи может быть вычислен с учётом сопротивления (R) и индуктивного реактивного сопротивления (XL). Поскольку E = IR, E = IXL и E = IZ, то обычное сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс пропорциональны соответствующему напряжению. Таким образом, векторную диаграмму для напряжения можно заменить на аналогичную диаграмму для импеданса.
Рис. 16. В последовательной RL-цепи вектор для импеданса такой же, как и вектор для напряжения.
Пример: Дано: резистор на 40 Ом, соединён последовательно с катушкой индуктивности на 79,58 миллигенри. Найти: полное сопротивление при частоте 60 Гц.
XL = 2πfL
XL = 2π × 60 × 79,58 × 10-3
XL = 30 Ом
Z = R + jXL
Z = 40 + j30
|Z| = sqrt(402 + 302) = 50 Ом
∠Z = arctng(30/40) = 36.87°
Z = 40 + j30 = 50 ∠36.87°
Итог
- Импеданс – это полная мера противодействия электрическому току и представляет собой комплексную (векторную) сумму простого сопротивления («вещественная составляющая») и реактивного сопротивления («мнимая составляющая»). Импеданс обозначается буквой «Z» и измеряется в Омах, так же как и сопротивление (R) и реактивное сопротивление (X).
- К импедансу (Z) применимы те же приёмы, которые используются при работе с сопротивлением (R) при анализе последовательной цепи. Последовательное сопротивление складывается, чтобы вычислить общий импеданс. При этом все вычисления обязательно нужно выполнять в комплексной (не скалярной) форме! ZВсего = Z1 + Z2 + … + Zn.
- Сугубо резистивный импеданс имеет фазовый угол, равный точно 0 ° (ZR = R Ом ∠ 0°).
- Сугубо индуктивный импеданс имеет фазовый угол, равный точно +90° (ZL = XL Ом ∠ 90 °).
- Закон Ома для цепей переменного тока: E = IZ; I = E/Z; Z = E/I.
- Когда в последовательной цепи есть и резисторы, и катушки индуктивности, общий импеданс будет иметь фазовый угол где-то между 0° и +90°. Ток в цепи будет иметь фазовый угол в пределах от 0° до -90°.
- Последовательные цепи переменного тока обладают теми же фундаментальными свойствами, что и последовательные цепи постоянного тока: ток однороден по всей цепи, чтобы найти общее напряжение – падения напряжения отдельных элементов складываются, а импедансы компонентов суммируются, чтобы получить общий импеданс.
См.также
Партнерские ресурсы |
---|
Криптовалюты |
|
---|
Магазины |
|
---|
Хостинг |
|
---|
Разное |
- Викиум - Онлайн-тренажер для мозга
- Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства.
- Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft.
- Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память.
- Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России.
- Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме.
- Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео.
- Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет
- SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона.
- «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется.
- StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
- Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено.
- StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.
|
---|
Внешние ссылки
Теория по электронике |
---|
Постоянный ток |
---|
Основные концепты электричества |
• Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов |
---|
Закон Ома |
• Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей |
---|
Правила электробезопасности |
• Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека |
---|
Экспоненциальная запись и метрические приставки |
• Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE |
---|
Последовательные и параллельные электрические цепи |
• Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи |
---|
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа |
• Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ) |
---|
Комбинированные последовательно-параллельные схемы |
• Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей |
---|
Измерения в электрических цепях постоянного тока |
• Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор |
---|
Сигналы электрического оборудования |
• Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики |
---|
Анализ сети постоянного тока |
• Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования |
---|
Батареи и системы питания |
• Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей |
---|
Физика проводников и диэлектриков |
• Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика |
---|
Конденсаторы |
• Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы |
---|
Магнетизм и электромагнетизм |
• Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция |
---|
Катушки индуктивности |
• Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности |
---|
Постоянные времени в RC и L/R цепях |
• Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени |
---|
Переменный ток |
---|
Основы теории переменного тока |
• Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио |
---|
Комплексные числа |
• Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока |
---|
Реактанс и импеданс – Индуктивность |
• Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»? |
---|
Реактанс и импеданс – Ёмкость |
• Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов |
---|
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи |
• Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге? |
---|
Резонанс |
• Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи |
---|
Сигналы переменного тока смешанной частоты |
• Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях |
---|
Фильтры |
• Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам |
---|
Трансформаторы |
• Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы |
---|
Многофазные цепи переменного тока |
• Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности |
---|
Коэффициент мощности |
• Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности |
---|
Измерение цепей переменного тока |
• Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока |
---|
Двигатели переменного тока |
• Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока |
---|
Линии передачи |
• Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы |
---|
Полупроводники |
---|
Усилители и активные устройства |
• От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы |
---|
Теория твердотельных приборов |
• Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE |
---|
Диоды и выпрямители |
• Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE |
---|
Биполярные транзисторы |
• Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП) |
---|
Полевые транзисторы |
• Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET) |
---|
Полевые транзисторы с изолированным затвором |
• Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором |
---|
Тиристоры |
• Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением |
---|
Операционные усилители |
• Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей |
---|
Практические аналоговые полупроводниковые схемы |
• Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы |
---|
Приводы двигателей постоянного тока |
• Широтно-импульсная модуляция |
---|
Электронные лампы |
• Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники |
---|
Цифровая электроника |
---|
Системы счисления |
• Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления |
---|
Двоичная арифметика |
• Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов |
---|
Логические вентили |
• Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы |
---|
Переключатели |
• Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов |
---|
Электромеханические реле |
• Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле |
---|
Релейная логика |
• «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК) |
---|
Булева алгебра |
• Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения |
---|
Карты Карно |
• Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными |
---|
Функции комбинационной логики |
• Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем |
---|
Мультивибраторы |
• Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы |
---|
Схемы последовательностей |
• Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы |
---|
Сдвиговые регистры |
• Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики |
---|
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования |
• Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП |
---|
Цифровая связь |
• Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи |
---|
Цифровое хранилище (память) |
• Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы» |
---|
Принципы цифровых вычислений |
• Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование |
---|
Справочные материалы |
---|
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта |
• Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения |
---|
Цветовая маркировка |
• Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки |
---|
Таблицы проводников и диэлектриков |
• Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов |
---|
Справочник по алгебре |
• Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения |
---|
Справочник по тригонометрии |
• Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции |
---|
Справочник по исчислению |
• Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения |
---|
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем |
• Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей |
---|
Устранение неполадок – теория и практика |
• Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки |
---|
Схематические обозначения элементов цепи |
• Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы |
---|
Периодическая таблица химических элементов |
• Таблица Менделеева |
---|
Эксперименты |
---|
Введение |
• Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию |
---|
Основные концепции и испытательное оборудование |
• Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией |
---|
Электрические цепи постоянного тока |
• Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения |
---|
Электрические цепи переменного тока |
• Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь |
---|
Дискретные полупроводниковые схемы |
• Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель |
---|
Аналоговые интегральные схемы |
• Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B |
---|
Цифровые интегральные схемы |
• Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей |
---|
Таймерные схемы 555 |
• Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах |
---|