• Язык
 

Аналоговая, цифровая и силовая электроника

Дисциплина: Электротехника и электроника

Жанр: Учебники и учебные пособия для ВУЗов

Рекомендовано НМС по технологиям, средствам механизации и энергетическому оборудованию в сельском хозяйстве Федерального УМО по сельскому, лесному и рыбному хозяйству в качестве учебника для бакалавров и магистров по направлению «Агроинженерия», а также аспирантов по направлению «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном ирыбном хозяйстве»

ISBN: 978-5-9221-1784-5

Москва: Физматлит, 2017

Объем (стр):416

 

Постраничный просмотр для данной книги Вам недоступен.

Книга доступна только по подписке.

Аннотация

Приведены основные сведения об элементной базе полупроводниковой электроники. Рассмотрены элементы аналоговых, цифровых и силовых устройств. Представлены примеры использования электроники в сельском хозяйстве.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по инженерно-технической специальности «Агроинженерия», профилям «Электрооборудование и электротехнологии», «Электропривод и автоматика», «Электроснабжение», «Электроэнергетика», «Теплоэнергетика и теплотехника», а также по другим образовательным направлениям.
Учебник может быть использован для подготовки бакалавров, магистров и аспирантов, а также специалистами, которые занимаются созданием, эксплуатацией и ремонтом современных аналоговых, цифровых и силовых электронных устройств.

Содержание

Предисловие 10
Раздел I. Элементы физических основ электроники, электронные приборы и интегральные схемы 12
Глава 1. Физические основы полупроводниковой электроники 13
1.1. Полупроводниковые материалы. Собственные полупроводники и механизм их электропроводности 13
1.2. Примесные полупроводники и механизм их электропроводности 15
1.3. Электронно-дырочный переход и его основное свойство 16
1.4. Разновидности электронных переходов в полупроводниках 18
Контрольные вопросы 19
Глава 2. Полупроводниковые приборы и понятия об интегральных схемах 20
2.1. Диоды и их разновидности 20
2.1.1. Выпрямительные диоды 21
2.1.2. Специальные диоды 24
2.2. Тиристоры и их разновидности 27
2.3. Биполярные транзисторы и их разновидности 30
2.4. Полевые транзисторы и их разновидности 39
2.5. Биполярные транзисторы с изолированным затвором 45
2.6. Состояние и перспективы развития приборов силовой электроники 48
2.7. Основные понятия об интегральных микросхемах 49
2.8. Основные понятия о силовых интегральных схемах 51
Контрольные вопросы 52
Раздел II. Элементы полупроводниковых фотопреобразователей. Оптоэлектронные и другие приборы 53
Глава 3. Полупроводниковые фотопреобразователи 54
3.1. Планарные солнечные элементы 55
3.2. Материалы для солнечных элементов. Солнечные модули 57
3.3. Матричные солнечные элементы 57
Контрольные вопросы 60
Глава 4. Оптоэлектронные и другие полупроводниковые приборы 61
4.1. Светодиоды и оптроны 61
4.2. Фотоприемники 64
4.3. Полупроводниковые индикаторы 65
Контрольные вопросы 67
Раздел III. Элементы аналоговой электроники 68
Глава 5. Усилители аналоговых сигналов 70
5.1. Классификация усилителей 71
5.2. Основные количественные параметры усилителей 72
5.3. Основные характеристики усилителей 74
5.4. Обратная связь в усилителе 76
5.5. Усилители на биполярных транзисторах 78
5.5.1. Режимы работы и классы усиления 79
5.5.2. Способы стабилизации режима покоя 81
5.6. Усилители переменного тока 83
5.6.1. Особенности усилителя на полевом транзисторе 85
5.6.2. Об эмиттерном и истоковом повторителях 85
5.6.3. Особенности многокаскадных усилителей 86
5.6.4. Усилители мощности 87
5.7. Усилители постоянного тока 88
5.8. Операционные усилители 91
5.8.1. Устройства на базе операционных усилителей 93
5.8.2. Аналоговые компараторы 95
Контрольные вопросы 96
Глава 6. Генераторы гармонических колебаний 98
6.1. LC-автогенераторы 100
6.2. RC-автогенераторы 102
6.3. Кварцевые автогенераторы 103
Контрольные вопросы 104
Глава 7. Общие сведения об электронных средствах связи 105
7.1. Телефонная связь 105
7.2. Радиосвязь 106
7.3. Сотовая связь 107
7.4. Спутниковая связь 108
Контрольные вопросы 108
Раздел IV. Элементы импульсной и цифровой электроники 109
Глава 8. Импульсная электроника 112
8.1. Формы импульсных сигналов и их классификация 112
8.2. Источники импульсных сигналов 113
8.2.1. Генераторы прямоугольных импульсов 113
8.2.2. Генераторы пилообразного напряжения 119
8.2.3. Электронные триггеры 120
8.3. Преобразователи и ограничители амплитуд импульсов 123
8.3.1. Дифференцирующая и интегрирующая цепи 123
8.3.2. Ограничители амплитуд 125
Контрольные вопросы 126
Глава 9. Цифровая электроника 127
9.1. Системы счисления, применяемые в цифровых устройствах 127
9.2. Некоторые методы кодирования десятичных чисел в двоичные и двоично-десятичные и наоборот 128
9.3. Основы алгебры логики 131
9.3.1. Способы задания (записи) функций алгебры логики. Канонические формы представления логических функций 132
9.3.2. Сложные функции алгебры логики и методы их упрощения 135
9.4. Логические элементы и их базовые схемы 135
9.4.1. Логические элементы ИЛИ, И, НЕ, ИЛИ–НЕ, И–НЕ, ЗАПРЕТ, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, РАВНОЗНАЧНОСТЬ 136
9.4.2. О базовых логических элементах 147
9.4.3. Некоторые особенности выходных каскадов цифровых ИС 149
Контрольные вопросы и задачи 149
9.5. Функциональные узлы логических устройств 151
9.5.1. Классификация логических устройств 151
9.5.2. Комбинационные ЛУ, или автоматы без памяти 151
Контрольные вопросы 164
9.6. Последовательностные ЛУ, или автоматы с памятью 165
9.6.1. Триггеры 165
9.6.2. Регистры 171
9.6.3. Счетчики импульсов 173
9.6.4. О делителях частоты 179
Контрольные вопросы 180
9.7. Генераторы на логических элементах 181
9.7.1. Автогенераторы с времязадающей RC-цепью 181
9.7.2. Автогенератор со стабильной частотой 182
9.8. Формирователи импульсов 182
9.8.1. Формирователь импульса с использованием триггера Шмитта 183
9.8.2. Формирователи импульсов путем их задержки 184
9.9. Таймеры 185
9.10. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи 187
9.10.1. Аналого-цифровой преобразователь 188
9.10.2. Цифро-аналоговый преобразователь 190
9.11. Полупроводниковые запоминающие устройства 193
9.11.1. Оперативное запоминающее устройство 194
9.11.2. Постоянное запоминающее устройство 196
9.11.3. Флеш-память 198
9.12. Общие сведения о микропроцессорах и микроконтроллерах 198
Контрольные вопросы 199
Раздел V. Элементы силовой электроники 201
Глава 10. Импульсные преобразователи напряжения 202
10.1. Нереверсивные импульсные преобразователи постоянного напряжения 202
10.2. Реверсивные импульсные преобразователи постоянного напряжения 210
10.3. Импульсные преобразователи переменного напряжения 213
10.3.1. Фазоимпульсный и широтно-импульсный способы преобразования переменного напряжения 213
10.3.2. Ступенчатый способ преобразования переменного напряжения 217
Контрольные вопросы 218
Глава 11. Выпрямители 220
11.1. Анализ нерегулируемых выпрямителей, работающих на активную нагрузку 221
11.1.1. Однофазная однополупериодная 222
11.1.2. Однофазная двухполупериодная с выведенной средней точкой 224
11.1.3. Однофазная мостовая 227
11.1.4. Трехфазная с нулевым выводом 228
11.1.5. Трехфазная мостовая 231
11.2. Особенности работы нерегулируемых выпрямителей с нагрузкой индуктивного характера 234
11.3. Особенности работы нерегулируемого выпрямителя с нагрузкой емкостного характера 237
11.4. Работа выпрямителя на нагрузку с встречной ЭДС 239
11.5. Выпрямители с умножением выходных напряжений 239
Контрольные вопросы 241
11.6. Регулируемые (управляемые) выпрямители 242
11.6.1. Однофазный выпрямитель при активной нагрузке 243
11.6.2. Однофазный выпрямитель при активно-индуктивной нагрузке 245
11.6.3. Однофазные выпрямители с нулевым вентилем 246
11.6.4. Особенности регулируемых трехфазных выпрямителей 247
11.6.5. Несимметричные мостовые выпрямители 248
11.6.6. Процесс коммутации токов вентилей 249
11.7. Внешние характеристики и энергетические показатели выпрямителей 250
11.8. Влияние выпрямителей на питающую сеть 252
11.9. Некоторые замечания по выпрямителям 253
Контрольные вопросы 254
Глава 12. Электрические сглаживающие фильтры и стабилизаторы напряжений 255
12.1. Сглаживающие фильтры 255
12.1.1. Пассивные фильтры 257
12.1.1. Активные фильтры 262
12.2. Стабилизаторы постоянного напряжения 264
Контрольные вопросы 272
Глава 13. Автономные инверторы 273
13.1. Общие сведения об инверторах напряжения, тока и резонансных инверторах 273
13.2. Однофазные автономные нерегулируемые инверторы напряжения 278
Контрольные вопросы 290
13.3. Трехфазные инверторы 290
13.3.1. Трехфазный мостовой инвертор 290
13.3.2. Некоторые замечания по вопросу синтеза напряжений управления мостовыми инверторами 295
13.3.3. Трехфазные инверторы, синтезируемые из однофазных 297
13.3.4. Трехфазные инверторы с улучшенной формой выходного напряжения 299
13.4. Общие замечания по тиристорным автономным инверторам напряжения 302
Контрольные вопросы 304
Глава 14. Конверторы и преобразователи частоты 305
14.1. Конверторы 305
14.2. Преобразователи частоты без промежуточного звена постоянного тока 306
14.3. Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока 310
14.4. Основные принципы регулирования выходных напряжений транзисторных преобразователей частоты 317
14.4.1. Регулирование напряжения с помощью управляемого выпрямителя 318
14.4.2. Регулирование напряжения с помощью неравномерной широтно-импульсной модуляции 320
14.4.3. Регулирование напряжения с помощью равномерной широтно-импульсной модуляции 321
Контрольные вопросы 323
Раздел VI. Элементы электроники в сельском хозяйстве 324
Глава 15. Солнечная фотоэлектроэнергетика 326
15.1. Солнечные электростанции в мире и России 327
15.2. Производство элементов СЭС и их применение в РФ 332
Контрольные вопросы 335
Глава 16. Применение электроники в электроприводе и для электронагрева 336
16.1. Применение стабилизированного транзисторного электропривода повышенной частоты переменного тока 337
16.2. Применение частотно-регулируемого транзисторного электропривода 339
16.3. Применение электроники для электронагрева 341
16.3.1. Индукционный нагрев и источники электромагнитных полей 342
16.3.2. Диэлектрический нагрев 344
Контрольные вопросы 345
Глава 17. Электротехнология в сельском хозяйстве 346
17.1. Применение видимого излучения в сельском хозяйстве 347
117.1.1. Использование слаботочных светодиодных ламп в птицеводстве 349
17.1.2. Использование светодиодных облучателей в вегетационных климатических камерах 350
17.2. Некоторые электротехнологические процессы в растениеводстве и животноводстве 353
17.3. Современные методы диагностики и защиты растений от вредных организмов 361
17.4. Электрические поля в биологических системах 368
17.4.1. Управляющая роль интегральной электрической полярности в жизнедеятельности растений 369
17.4.2. Влияние градиентов БЭП на адаптацию растений в неблагоприятных условиях окружающей среды 372
17.4.3. Спектр действия откликов БЭП растений на факторные локальные воздействия ЭМИ в широком диапазоне длин волн 375
17.4.4. Механизм воздействия локального ЭМИ на растительную ткань 378
17.4.5. Адсорбционный лазерный измеритель скорости водного транспорта в капиллярных системах растения с помощью БЭП 380
17.4.6. Влияние градиентов БЭП на адаптацию семенных растений огурца и посевные качества семенного материала 381
Контрольные вопросы 383
17.5. Источники сильных электрических полей для реализации электротехнологических процессов 383
Контрольные вопросы 389
Приложение. Пассивные компоненты электронных устройств и трансформаторы 390
Контрольные вопросы 410
Список литературы 411

Рекомендации материалов по теме: нет