Компоненты и материалы электротехники
Министерство
образования и науки Российской Федераций.
ФГОБУ
"Тверская государственная сельскохозяйственная академия".
Кафедра:
Технической механики и инженерной графики.
Предмет:
Физические основы промышленной электроники
Реферат
Тема:
Компоненты и материалы электротехники
Выполнил :
Крижовецкий М. С.
Группа: ТТП 35.
Проверила:
Гальченко Е.А.
Тверь
2013
Электротехника
Электротехника - область техники
<#"704903.files/image001.gif"> <http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simple_electrical_schematic_with_Ohms_law_rus.svg?uselang=ru>
Простая схема, содержащая батарею,
резистор и соединительные провода, демонстрирует применение законов Ома
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%9E%D0%BC%D0%B0>
и Кирхгофа
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%9A%D0%B8%D1%80%D1%85%D0%B3%D0%BE%D1%84%D0%B0>
для расчёта электрической цепи.
Основными элементами для построения
аналоговых устройств являются резисторы (сопротивления), конденсаторы, катушки
индуктивности, диоды
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BE%D0%B4>, транзисторы
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80>,
а также соединительные проводники. Обычно аналоговые схемы представляются в
виде принципиальных электрических схем
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0>.
За каждым элементом закреплено стандартное обозначение: например, проводники
обозначаются линиями, резисторы - прямоугольниками и т. д.
При анализе реальных схем следует
учитывать паразитные элементы: так, у реальных соединительных проводников
существует сопротивление и индуктивность, несколько лежащих рядом проводников
образуют ёмкость и т. д.
Цифровая электроника
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0>
В цифровых
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0>
схемах сигнал может принимать только несколько различных дискретных состояний,
которые обычно кодируют логические или числовые значения. В подавляющем
большинстве случаев используется бинарная (двоичная) логика
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%83%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0_%D0%B0%D0%BB%D0%B3%D0%B5%D0%B1%D1%80%D0%B0>,
когда одному определённому уровню напряжения соответствует логическая единица,
а другому - ноль. В цифровых схемах крайне широкое применение находят
транзисторы, из которых строятся логические ячейки (вентили)
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C>:
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%8A%D1%8E%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F>,
ИЛИ <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B7%D1%8A%D1%8E%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F>,
НЕ
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%86%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5>
и их различные комбинации. Также, на базе транзисторов создаются триггеры
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D0%B5%D1%80>
- ячейки, которые могут находиться в одном из нескольких устойчивых состояний,
и переключаться между ними при подаче внешнего сигнала. Последние могут быть
использованы как элементы памяти: например, SRAM
<http://ru.wikipedia.org/wiki/SRAM_(%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D1%8C)>
(статическая оперативная память с произвольным доступом) сделана на их основе.
Другой тип памяти - DRAM <http://ru.wikipedia.org/wiki/DRAM> - основан на
способности конденсаторов запасать электрический заряд.
Цифровые схемы по сравнению с
аналоговыми той же сложности значительно проще в разработке и анализе. Это
связано с тем, что логические ячейки на выходе выдают только определённые
уровни напряжений, и разработчику не надо заботиться об искажениях, усилении,
смещении напряжения и прочих аспектах, которые необходимо учитывать при
разработке аналоговых устройств. По этой причине, на основе логических
элементов могут создаваться сверхсложные схемы
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0>
с огромной степенью интеграции элементов, содержащие на одном кристалле
миллиарды транзисторов, стоимость каждого из которых получается ничтожно малой.
Именно это во многом и определило развитие современной электроники.
Гибридные схемы
Гибридные схемы объединяют элементы,
относящиеся к аналоговой и цифровой схемотехнике. Среди прочих, к ним относятся
компараторы
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80>,
мультивибраторы
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%B8%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80>,
ФАПЧ <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%90%D0%9F%D0%A7>, ЦАП
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%90%D0%9F>, АЦП
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%A6%D0%9F>. Большинство
современных радиоприборов и устройств связи используют гибридные схемы. К
примеру, приёмник может состоять из аналоговых усилителя и преобразователя
частот, после чего сигнал может быть преобразован в цифровую форму для
дальнейшей обработки.
Техническая система (ТС
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%A1>) - это материальный объект
искусственного происхождения, который состоит из элементов
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82>(составных
частей, различающихся свойствами
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE>,
проявляющимися при взаимодействии) объединённых связями <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D1%8A&action=edit&redlink=1>
(линиями передачи единиц или потоков
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BA> чего либо)
и вступающих в определённые отношения <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>
(условия
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%B5>
и способы
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1>
реализации свойств элементов) между собой и с внешней средой
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BD%D0%B5%D1%88%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0>,
чтобы осуществить процесс
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81>
(последовательность действий для изменения или поддержания состояния) и
выполнить функцию
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F_(%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5)>
ТС (цель <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BB%D1%8C>,
назначение
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>,
роль <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%BB%D1%8C>). ТС имеет
структуру <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%A1%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D1%83&action=edit&redlink=1>
(строение, устройство, взаиморасположение элементов и связей, задающее
устойчивость и воспроизводимость функции ТС). Каждая составная часть ТС имеет
индивидуальное функциональное назначение (цели использования) в системе.
В каждой ТС существует
функциональная часть - объект управления (ОУ). Функции ОУ в ТС заключаются в
восприятии управляющих воздействий
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D1%8F%D1%8E%D1%89%D0%B5%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B5>
(УВ) и в изменении в соответствии с ними своего состояния
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5>.
ОУ в ТС не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не
выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние
(управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния
предопределенным его конструкцией образом.
В объекте управления всегда могут
быть выделены две функциональные части - сенсорная и исполнительная.
Сенсорная часть образована
совокупностью технических устройств, непосредственной причиной изменения
состояний каждого из которых является соответствующие ему и предназначенные для
этого управляющие воздействия. Примеры сенсорных устройств: выключатели,
переключатели, задвижки
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%BA%D0%B0>,
заслонки <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D1%82%D0%B2%D0%BE%D1%80>,
датчики
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA> и
другие подобные им по функциональному назначению устройства управления
техническими системами.
Исполнительная часть образована
совокупностью материальных объектов, все или отдельные комбинации состояний
которых рассматриваются в качестве целевых состояний технической системы, в
которых она способна самостоятельно выполнять предусмотренные её конструкцией
потребительские функции. Непосредственной причиной изменения состояний
исполнительной части ТС (ОУ в ТС) являются изменения состояний её сенсорной
части.
Классификационные признаки объектов
таксона «технические системы»:
представляют собой целостную
совокупность конечного множества совзаимодействующих материальных объектов
имеют условия штатной эксплуатации,
предусмотренные их конструкцией
содержат последовательно
взаимодействующие друг с другом сенсорные и исполнительные функциональные части
имеют модели управляемого
предопределенного причинно-следственного поведения в пространстве достижимых
равновесных устойчивых состояний
имеют целевые состояния,
соответствующие состояниям исполнительной части объекта управления в ТС
имеют способность, находясь в
целевых состояниях, самостоятельно выполнять потребительские функции
Техническая система - это целостная
совокупность конечного числа взаимосвязанных материальных объектов, имеющая
последовательно взаимодействующие сенсорную и исполнительную функциональные
части, модель их предопределенного поведения в пространстве равновесных
устойчивых состояний и способность, при нахождении хотя бы в одном из них
(целевом состоянии), самостоятельно выполнять в штатных условиях
предусмотренные её конструкцией потребительские функции.
Техническая подсистема - это часть
системы, имеющая все признаки объектов таксона «технические системы».
Техническая подсистема может быть частью некоторой системы, которая сама может
не относиться к классу ТС.
Устройство - это целостная
совокупность конечного числа взаимосвязанных материальных объектов, имеющая
модель предопределенного поведения и равновесные устойчивые состояния в штатных
условиях эксплуатации.
В определении понятия «устройство»
учитывается, что оно как составная часть ТС также должно иметь равновесные устойчивые
состояния, определяющие свойства целевых состояний системы в целом.
Деталь - неразделимый на элементы
материальный и функциональный объект технической системы или устройства.
В этом определении учитывается, в
частности, «функциональное» свойство детали, которое заключается в её
способности выполнять отведенную ей конструктором роль в ТС, то есть быть
исправной.
Список литературы
электрическая энергия цифровая схема
Бессонов
Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - М.: Гардарики,
2002. - 638 с. - ISBN 5-8297-0026-3
<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%8F:%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B8_%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3/5829700263>
Л.
А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Издание
девятое переработанное и дополненное. Москва, «Высшая школа», 1996
<http://reslib.com/book/Teoreticheskie_osnovi_elektrotehniki__Elektricheskie_cepi>