Е-1 Елементи систем автоматики

                                                    Елементи систем автоматики

1.Транзистори

2.Тиристори

3.Цифрові мікросхеми

1. Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін «біполярний» підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем частинок, що мають як позитивний, так і негативний електричний заряд.

Виводи біполярного транзистора називаються емітером, базою і колектором. В залежності від типу носіїв заряду, які використовуються в транзисторі, біполярні транзистори поділяються на транзистори NPN та PNP типу. В транзисторі NPN типу емітер і колектор легуються донорами, а база — акцепторами. В транзисторі PNP типу — навпаки.

Транзистори класифікуються за вихідним матеріалом, розсіюваною потужністю, діапазоном робочих частот, принципом дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, середніх та високих частот, за потужністю — на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низьких і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності — на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. За технологічними ознаками розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

Польовий транзистор може бути увімкнений за трьома основними схемами:

·         Із загальним витоком (ЗВ);

·         Із загальним стоком (ЗС);

·         Із загальним затвором (ЗЗ).

 На практиці найчастіше застосовується схема із загальним витоком, аналогічна схемі на біполярному транзисторі із загальним емітером (ЗЕ). Каскад із загальним витоком дає дуже велике підсилення струму і потужності. Схема із загальним затвором аналогічна схемі із загальною базою (ЗБ). Вона не дає підсилення за струмом, і тому підсилення потужності в ній у багато разів менше, ніж у схемі з ЗВ. Каскад із загальним затвором має низький вхідний опір, і тому рідко застосовується у підсилювальній техніці.

2. Тири́стор — це перемикальний напівпровідниковий прилад, що проводить струм тільки в одному напрямку. Цей радіоелемент часто порівнюють з керованим діодом і називають напівпровідниковим керованим вентилем (англ. Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор має три виводи: анод, катод, та керуючий електрод — використовується для переведення тиристора у відкритий стан.

Тиристор поєднує в собі функції випрямляча та вимикача. Часто він використовується як регулятор, головним чином, коли схема живиться змінною напругою. Основні властивості тиристора:

·         тиристор, як і діод, проводить струм в одному напрямку, проявляючи себе як випрямляч;

·         тиристор переводиться з вимкненого стану в увімкнений при подачі сигналу на керуючий електрод і, як вимикач, має два стійкі стани. Проте для повернення тиристора у вимкнений стан необхідно виконати спеціальні умови;

·         керуючий струм, необхідний для переводу тиристора із вимкненого стану в увімкнений, є малим, порівняно зі струмом який може проходити в напрямку анод — катод (декілька міліампер при робочому струмі в декілька ампер і навіть в декілька десятків ампер).

·         середній струм через навантаження, включене послідовно з тиристором, можна точно регулювати залежно від тривалості сигналу на керуючому електроді. Тиристор в цьому випадку працює як регулятор потужності.

3. Цифрові ІМС - це мікроелектронні схеми, які використовуються для перетворення та обробки цифрових сигналів. Цифрові сигнали отримують шляхом дискретизації аналогових. Так, якщо в аналоговій формі дані про температуру будь-якого об'єкта подаються неперервним електричним сигналом з виходу термодатчика, то цифровиій сигнал - це послідовність чисел, які за значенням рівні температурі, що виміряна через визначені проміжки часу. При цьому надзвичайно важливе значення має форма запису чисел.
В побуті ми користуємося десятковими числами. При записі такого числа використовується позиційна форма подання чисел, згідно з якою ми називаємо не саме число, а тільки інформацію про те, скільки одиниць, десятків, сотень, тисяч і т.д. воно містить. При формуванні цифрових сигналів використовується двійкова система числення. При записі двійкового числа ми відмічаємо, скільки одиниць, двійок, четвірок, вісімок та розрядів вищого порядку, що отримуються піднесенням до степені числа 2, воно містить. Так, наприклад, двійкове число 101 містить одну одиницю, нуль двійок та одну четвірку і рівне десятковому числу 5, а десяткове число 10 у двійковій формі записується у вигляді: 1010 - нуль одиниць, одна двійка, нуль четвірок, одна вісімка. Неважко побачити, що для подання числа у двійковій системі числення потрібно більше розрядів, аніж в десятковій системі, тобто двійкове число довше за десяткове. Але двійкове число має ту перевагу, що для його запису необхідно всього два знаки - 0 та 1. Тому при електронному записі цифрових сигналів можна обмежитись використанням тільки двохрівневих сигналів. Отже, цифровий електричний сигнал - це послідовність двохрівневих елементарних сигналів 0 та 1, які називаються логічними сигналами. Для їх обробки, наприклад, дешифрації або зчитування, додавання чи віднімання, зберігання чи затримки в часі, застосовують так звані логічні схеми, а у випадку мікроелектронних пристроїв - цифрові ІМС.
Цифрові ІМС, як і аналогові, випускаються серіями. Мікросхеми однієї серії мають однакові напруги живлення, електричні та експлуатаційні параметри і при сумісному використанні не потребують додаткових узгоджуючих елементів. Серед великої кількості цифрових ІМС можна виділити наступні групи: серії функціонально повного складу, серії, що спеціалізовані за функціональним призначенням та мікропроцесорні комплекти ІМС.
Серії першої групи включають ІМС різного функціонального призначення: логічні, трігери, регістри, лічильники, дешифратори та ін. Чим ширший функціональний склад серії, тим в більшій мірі вона забезпечує виконання вимог до апаратури з точки зору надійності, компактності, економічності, технологічності, зручності експлуатації та ремонту. Деякі серії складаються із 100 і більше типів ІМС. Прикладами серій ІМС з розвинутим функціональним складом можуть служити серії: К500, К155, К555, К176, К561, К564 та ін. Такі серії можна називати універсальними з точки зору широкого їх застосування.
Серії ІМС другої групи характеризуються більш вузькою спеціалізацією. До них відносять серії ІМС пам'яті К537, К565, К556, К573, К1601 та ін., серії ІМС узгодження з лініями передачі та управління пристроями (інтерфейсні ІМС) К169, К170, К1102.
Серії ІМС третьої групи, які називаються мікропроцесорними комплектами, включають ІМС, які необхідні для побудови мікропроцесорних обчислювальних та керуючих пристроїв. Сюди входять мікропроцесори, ІМС вводу-виводу, таймери, генератори, різноманітні допоміжні ІМС. Приклади мікропроцесорних комплектів: К580, К1810, К588, К1801, К1803, К1804 та ін.

Домашнє завдання: опрацювати матеріал, коротко законспектувати , переглянути відеофрагмент