Файл: Задачник по ядерной электронике..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.11.2024

Просмотров: 37

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В.’ ЛОМОНОСОВА

Научно-исследовательский институт ядерной физики Отделение ядерной физики физического факультета

А.Е. Чудаков, А,В. Жарко, Н.Н. Дмитриева, Н.Р. Федоренкова

З А Д А Ч Н И К ПО ЯДЕРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКЕ

Издательство МГУ Москва 19VA

Рецензенты! Завкафедрой Космических лучей якадемик С.II. ВЕРПОВ

канд.фив.-мат.иаук Б.И.ГОРЯЧЕВ

- — -^дутШГТГнтенер НИИЯФ Г.Л.БАШИНДКЛГЯН

научно- 1

!библио

\эК ЗС .-.П Б ЬР

I . , „ г т ь н о г о э * л * .

<4? ' цц-ШЫ* 30393

ГС) - Московский Государственный университет

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

- потенциал

Е- а .д .о . источника питания

t> ,V

-

напряжение

 

 

V^,V^t VK, V

,

- напряжения на соответотовующих элект­

 

 

 

 

 

родах относ Италиюземли

 

 

-

 

входное напряжение относительно

земли

 

V.

-

 

выходное напряжение относительно

земли

 

ьых

 

ДV-

- изменение выходного Напряжения относительно1

U ,

,

 

еъгх

 

*ых

 

напряжения'» отационарноы состоянии

 

 

 

 

 

У3

- напряжение

зажигания1

 

 

 

-

напряжение

гашения

 

 

Vялп- напряжение запирания

 

 

 

L

- ток

 

 

 

 

R,x

- сопротивление

 

 

чь

-

волновое сопротивление кабеля или линии задержки

жц-

-

сопротивление диода в прямом направлении

 

TDf

-

сопротивление диода в обратном направлении

 

R

-

входное

дифференциальное сопротивление транзистора,

5»

включенного по схеме о общим эмиттером

 

 

 

 

R

- внутреннее

(дифференциальное) сопротивление

лампы

Л

- сопротивление нагрузки

 

 

R

 

 

Rg^- входное

сопротивление

 

 

 

-

выходное сопротивление

 

 

ft |j ft

- общее

сопротивление сопротивлений

и R

 

 

 

включенных параллельно

 

 

3

С~ ОНКООТЬ

С. X .

X

- входная,

выходная и проходная отатичеокие

вк’ бык

пР

лампы

 

 

 

емкооти

С н

- емкость нагрузки

 

L

-

индуктивность

 

Ь- время

■fc

-

время нарастания импульоа

t

-

время опада импульса

t .

-

время

воостановления

ооссг

■

 

,£ Ф -

время

задержки

7^

-

длительность импульоа по уровню 0,1 амплитуды

X

- постоянная времени

 

-

период повторения импульсов

f

-

частота

4Hr, f^r ~ нижняя и верхняя граничные частоты

С- длина линии задержки

V - скорость распространения импульоа по линии задержки ju - статический коэффициент усиления лампы

S- крутизна характеристики лампы

Ы- коэффициент передачи эмиттерного тока транзистора

уЗ - коэффициент усиления тока базы транзистора

В - коэффициент обратной связи

'ОС

К- коэффициент усиления или передачи

К, К - коэффициенты усиления по току и по напряжению К0 - коэффициент уоиленип без учета обратной овязи

ПРЕДИСЛОВИЕ

Задачник прадназначан для студентов опациальнооти "Ядар-

аан физика", изучающих куро ядерной электроники. До настоя­ щего враиани сборник задач по этой дисциплине отсутствовал,

что отрицательно иказывалооь на качестве подготовки молодых специалистов. Действительно, в эпоху широкого проникновения электроники в физические исследования оовременноцу научному работнику нужно уметь разбираться в электронной аппаратуре,

квалифицированно взаимодействовать со специалистами по элект­

ронике, создающими по его' заказу аппаратуру для того или ино­

го физического эксперимента, а также оамоотоятельно раоочи-

тивать и собирать простейшие схемы или устранять неолохные неисправности (беспомощность в таких вопрооах, как правило,

влечет за собой потерю времени). Естественно, что научитьоя всему этому лучше всего, сочетая изучение теоретического кур­ са о решением задач и работой в практикуме.

В соответствии с целями курса, предлагаемые задачи отли­

чаются не инженерным, а физическим подходом к рассмотрению

вопросов, связанных с работой злектронных схем. Для нао важ­

на не точность получаемого студентом решения, а фиэичеокая обоснованность, умение приходить к ответу на ооновании оа-

мых общих закономерностей, а не готовых раочетных формул.

Поэтому мы обычно рекомендуем студентам пользоваться различ­ ными идеализациями, как об этом будет подробнее оказано ■ предиоловиях к главам.

Задачник соотоит

из четырех

глав, первая из которых

посвящена переходном

процессам,

вторая - активным элементам

и уоилителям, третья

- переходным процессам'в усилителях и

четвертая - системотехнике. В задачник не включены некото-

6

рыв вопросы, рассматриваемые на лабораторных занятиях (работа охай совпадении, формирователей и д р .) . *ак как он предназна­ чен дан проведения оешнарских занятий и в ней собраны задачи,

которые предлагались за последние три года студентам на семи­ нарах, контрольных работах, зачетах и визаменах. Задачи зти,

довольно условные и схематичные, посвящены "азбуке" переходных процессов и ооответотвуют материалу первого аеыеотра курса. Во втором оеместре оеминары пока не проводятоя; примеры возмож­ ных 8адач по материалу второго сеизстр'а приведены в главе "Сио-

тенотехника".

В настоящее время в лабораториях сосуществует три поколения злектроники, Поэтому в задачник включены как схемы на обычных транзисторах, так и ламповые и интегральные.

Ряд задач содержит на схемах данные, не требующиеоя для их решения, что ооответотвует реально встречающимся в практике олу-

чаяи. Задачи в пределах каждой главы расположены примерно в по­ рядке возрастания трудности.

НЕКОТОРЫЕ СОВЕТЫ

При ранении задач следует иметь в виду, что'точность, о ко­ торой выдерживаются номиналы резисторов, конденсаторов и других зленентов при их изготовлении, составляет 5+20%. Позтому не оле-

дует стремитьоя к слишком большой точгэоти решения в ущерб его простоте. Нужно обращать внимание не чиоленные соотношения между алеиевташ охен и на основании втого решать, чаи можно пренебречь

вданной задаче.

Вбольшинстве задач ответ должен быть получен не только в аналитическом или численном вида, но и в виде графика. При этом следует обращать внимание на правильное соблюдение маоштаба, в

честности, маситаба времени при изображении акопоненциального нарастания или спада сигнала.

 

Рекомендуется оперировать

метрическими приотавками,

предотавляющими собой степени тысячи, непосредственно, без

их выражения через 10 П . Для этого следует запомнить их в

порядке возрастания!

 

 

 

 

 

п

я

мк

м

-

к

U

 

(пико) (нано) (ыикро) (милли)

(пристав-

(кило) ( мега)

уменьшающие

 

 

ки нет)

увеличивающие

(приведены только встречающиеся в задачнике)

 

 

и иметь в виду,

что умножение на "кило"

соответствует

сдвигу

по

этой шкале в сторону

увеличения на одно место,

а на

"мега"

- на два мести. При делении сдвиг делаетсп в сторону умень­ шения. Например, пФ кОы = hoj мкФ-MOu = с; 1В/1к0и = 1нА.

ГЛАВА ПЕРВАЯ

Переходные процессы в схемах о паосиными элементами При решении еедач на переходные процеосы нужно, вообще го­

воря, ооотавить, пользуясь законом Кирхгофе, дифференциальное уравнение и решить его. Эквивалентный методом является исполь­ зование операционного исчисления (ом ., например, А.А.Санин,

Электронные приборы ядерноИ физики, Физматгиз, Москва, 1961).

Овладение операционным исчислением позволяет экономить время при решении задач за счет более простых выкладок.

Следует, однако, заметить, что эти методы являютоя черезчур мощными для задач, содержащих лишь один конденоатор или лишь

одну индуктивность. Действительно, можно доказать, что в этом

случае

переходная характеристика всегда будет иметь вид

 

t

 

( I )

где й

и б - константы, а

Т

RC

У

( 2 )

ИЛИ

L

 

Т =

 

 

R

Такой же вид будет иметь напряжение на выходе при подаче на вход скачка любой амплитуды.

Поэтому представляется цеиеоообразным следующий порядок

решения задач этой главы.

 

Во-первых, посмотреть,

нельзя ли преои'р’ зова ть схецу та­

ким образом, чтобы осталось

одно сопротивление и одна емкость

(или одно сопротивление и одна индуктивность). При этом нужно учесть внутреннее сопротивление генератора.

Если в вадаче ничего не говорится о внутреннем сопротивлении

С

генератора, его следует считать равным нулю. То же следует сделать о источниками постоянного тона (батареями). Затем

заменить параллельно или последовательно соединенные реаио-

торы одним. То же самое нужно проделать с конденсаторами или индуктивностями. Если в результате цепь сведется к одному

конденсатору (или индуктивности) и одному резистору, то

 

нужно подсчитать

Т

по формуле (2) и перейти

к определению

А и В. Цели нет,

то составить и решить дифференциальное

 

уравнение или воспользоваться операционным исчиолением.

 

Далее, если на вход подается скачок напряжения, необхо­

димо для отыскания ответа представить его в виде ( I ) ,

восполь­

зоваться

значениями напряжения на выходе при двух раввых i ,

определенными из каких-либо иных соображений,

подотавив

их

(с соответствующими Ь

) в формулу

(I )

и

определив из

полу­

ченной сиотемы двух уравнений два

неизвестных А и В.

Обычно

о этой целью употребляют значения

 

 

 

, где

£

 

ничтожно

мало и V= V.

I,

.

Легко показать, что при

и У

 

определяются так:

генератор

скачка

эквивалентен

батарее постоянного тока о з .д .о .

= V 0Ka4Ka. Конденсаторы

п р и £ = 0

+

6

эквивалентны батареям

о а .д .о ., i равными

напряжениям на них в моментt = 0 - £

. Чаще воего эти напряже­

ния равны нулю; в этом случае конденсаторы эквивалентны ко­

роткому замыканию. Индуктивности при t = 0 + £

эквивалентны

генератору

такого

тока, какой

протекал

через них в момент

t “ 0~£ ,

а

если

этот

ток равнялся

нулю -

разрыву цепи.

При

t - о ф индуктивности эквивалентны короткому

замыканию,

а

 

9

Смотрите также файлы