КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
“ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ“
Лекция №1

Содержание:

1. 
   Общие положение и понятия
   
2. 
   Основные радиокомпоненты электронных устройств
   

1.1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПОНЯТИЯ

Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Под техническими средствами в данном курсе понимаются изделия, оборудование, аппаратура и (или) их составные части, функционирующие на основании законов электротехники, радиотехники и (или) электроники и содержащие электронные компоненты и (или) схемы. Таким образом, под техническими средствами понимают совокупность устройств и элементов, образующих единое целое, в частности электронных устройств, а под элементной базой телекоммуникационных систем - совокупность радиокомпонентов электронных устройств (ЭС).

По признаку функциональной сложности различают несколько уровней ЭС:

- радиоэлектронный узел;

- радиоэлектронное устройство;

- радиоэлектронный комплекс;

- радиоэлектронная система.

Наименьшей сложностью отличаются функциональные радиоэлектронные узлы. Примеры: генераторы, модуляторы, усилители, детекторы, триггеры, логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ и др. В их состав, в свою очередь, входят “строительные кирпичики” – электронные компоненты: транзисторы, полупроводниковые диоды, резисторы, конденсаторы, полупроводниковые структуры и т.п.

Более сложными являются радиоэлектронные устройства, которые представляют собой функционально законченную сборочную единицу, выполненную на несущей конструкции и реализующую функции передачи, приема и преобразования информации. Примеры: тракт СВЧ- или ВЧ- приемника, тракт НЧ, регистры, счетчики, дешифраторы, АЦП, ЦАП, сумматоры, микропроцессоры, микроконтроллеры и др.

И, наконец, самые сложные по выполняемым функциям – это радиоэлектронныекомплексы и системы. Примеры: радиоизмерительные комплексы, радиоуправляемые системы, системы наведения, системы слежения и др.

---

Основными компонентами электронных устройств являются резисторы, конденсаторы, индуктивности, элементы на основе p–n-перехода (диоды, светодиоды, варикапы, стабилитроны и др.) и транзисторы.

1.2. Пассивные радиокомпоненты и их применение

По классификации Европейской ассоциации промышленности пассивных компонентов (European Passive Components Industry Association – EPCIA) к пассивным электронным компонентам (ПЭК) относятся:

• 
  конденсаторы;
  
• 
  резисторы;
  
• 
  варисторы;
  
• 
  терморезисторы и датчики;
  
• 
  индуктивности, дроссели и трансформаторы;
  
• 
  фильтры электромагнитных помех;
  
• 
  высокочастотные фильтры.
  

Иногда к ПЭК относят также пьезоэлектрические компоненты, электронные соединители (разъемы), реле, переключатели. Однако чаще эти комплектующие включают в отдельную группу электромеханических компонентов.

В современной радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) ПЭК составляют немногим более 2% по стоимости, но примерно 70% – по количеству (а в некоторых устройствах – до 90–95%). Вопреки прогнозам, массовое внедрение БИС не привело к сокращению применения традиционных дискретных ПЭК. Относительное количество ПЭК в процентном отношении к общему числу компонентов на печатной плате в последние годы даже возросло вследствие увеличения числа каналов ввода/вывода в среднем электронном модуле. Кроме того, снижение рабочих напряжений новых интегральных схем и повышение рабочих частот также требует больше ПЭК для поддержания целостности сигнала.

Существует тенденция интеграции пассивных компонентов в кремниевые (полупроводниковые) чипы. Однако такая интеграция используется очень ограниченно из-за дороговизны кремния, а также из-за того, что слишком высокая степень интеграции снижает гибкость в применении компонентов, что нежелательно в условиях быстро меняющегося рынка. Кроме того, новые типы РЭА создают новые потребности в ПЭК гораздо быстрее, чем интегрируются старые функции.

Структура мирового спроса на электронные компоненты:

• 
  электромеханические – 15,2%;
  
• 
  печатные платы – 14,6%;
  
• 
  пассивные – 11,2%;
  
• 
  дисплеи и лампы – 9,1%;
  
• 
  полупроводниковые – 49,9%.
  

Вот некоторые примеры применения ПЭК в современной электронике:

• 
  в материнской плате современного настольного компьютера примерно 600 ПЭК (из них около 50% – многослойные керамические конденсаторы и почти 40% – резисторы). По мере перехода к новым типам процессоров количество ПЭК на материнской плате быстро увеличивается. Например, на материнских платах для процессоров Intel 80486 было в среднем 120 ПЭК, для процессора Pentium – 250 ПЭК, для Pentium-II – 340 ПЭК, Pentium-III – 440 ПЭК, Pentium-IV – 600 ПЭК, а для перспективных процессоров Pentium-V потребуется 800–1000 ПЭК;
  
• 
  на плате жесткого диска компьютера более 100 ПЭК (в основном, керамические конденсаторы и резисторы), в мониторе – почти 400 ПЭК, в модеме, в среднем, – 25 ПЭК; в портативном компьютере (ноутбуке) – не менее 800 ПЭК; в цветном телевизоре – примерно 400 ПЭК; в мобильных телефонах ПЭК составляют около 90% общего числа электронных компонентов, то есть 400–500 шт., в том числе около 250 конденсаторов (в основном многослойных керамических). Например, в мобильном телефоне Samsung SCH-E300 имеется 419 ПЭК, в том числе 226 многослойных керамических чип-конденсаторов, 161 резистор, 13 танталовых конденсаторов, 18 индуктивностей, 1 кварцевый резонатор.
  

---

Лекция №2
2 Полупроводниковые диоды

Содержание:

2.1 Общие положения

2.2 Выпрямительные диоды

2.3 Стабилитроны и стабисторы

2.4 Варикапы
2.1 Общие сведения

Полупроводниковым диодом называется прибор, который имеет два вывода и содержит один p–n-переход.

Классификация полупроводниковых диодов производится по следующим признакам [2]:

• 
  по методу изготовления перехода диоды делятся на: сплавные, диффузионные, планарные, точечные, диоды Шоттки и др.;
  
• 
  по материалу – на германиевые, кремниевые, арсенидо-галлиевые и др.;
  
• 
  по физическим процессам, на которых основана работа диода – на туннельные, лавинно-пролетные, фотодиоды, светодиоды, диоды Ганна и др.;
  
• 
  по назначению диоды бывают: выпрямительные, детекторные, универсальные, импульсные, стабилитроны, параметрические, смесительные, СВЧ-диоды и др.
  

Однако основным признаком для классификации служит назначение прибора. Некоторые типы диодов с их основными характеристиками и условно-графическими обозначениями (УГО) в соответствии с ГОСТ 2.730-73 приведены в табл. 2.1.

В электрических схемах позиционное обозначение полупроводниковых диодов принято писать как VD₁, VD₂ и т.д.

Диоды – исторически первые полупроводниковые приборы. Экспериментально обнаруженный факт (О.В. Лосев, 1922 г.) – выпрямление слабых переменных сигналов при соприкосновении металлической иглы с кристаллами некоторых естественных минералов – стал основой их практического применения. Широкое внедрение полупроводниковых диодов в радиоэлектронику началось примерно с 1940 г., когда для целей радиолокации был впервые создан кристаллический детектор сантиметрового диапазона.
Таблица 2.1 - Основные типы полупроводниковых диодов

Наименование	УГО
Диод выпрямительный Общее обозначение
Диод Шоттки
Стабилитрон односторонний
Стабилитрон двухсторонний
Варикап

---

Светоизлучающие и фотоприемные диоды, а также оптроны будут рассмотрены в пункте 2.8.

Большинство диодов выполняют на основе несимметричных p–n-переходов. В этом случае в одной из областей концентрация примеси, определяющей тип проводимости, значительно больше, чем в другой области. Область с высокой концентрацией примеси называют эмиттером, и она имеет малое объемное сопротивление. Область с низкой концентрацией называют базой, и эта область имеет значительное объемное сопротивление. Область р является анодом, а область n катодом.Функцию эмиттера может выполнять как анод, так и катод диода, в зависимости от того, какая из областей (p или n) имеют большую концентрацию примеси.

2. 2. Выпрямительные диоды

Выпрямительными обычно называют диоды, предназначенные для преобразования переменного напряжения в постоянное. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на низкочастотные, высокочастотные и импульсные. Низкочастотные служат для выпрямления напряжения промышленной частоты (50 или 400 Гц). В высокочастотных частота выпрямляемого напряжения составляет десятки кГц. Основой диода является обычный p–n-переход. В плоскостных диодах p–n-переход имеет достаточную площадь для того, чтобы обеспечить большой прямой ток. Для получения больших обратных (пробивных) напряжений диод обычно выполняется из высокоомного материала [4].

Основными параметрами, характеризующими выпрямительные диоды, являются (рис. 2.1):

• 
  максимальный прямой ток I_{ПР MAX};
  
• 
  падение напряжения U_ПРна диоде при заданном значении прямого тока I_ПР (или наоборот) (U_ПР  0,3–0,7 В для германиевых и U_ПР  0,8–1,2 В для кремниевых диодов);
  
• 
  максимально допустимое постоянное обратное напряжение диода U_{ОБР MAX};
  
• 
  обратный ток I_ОБР при заданном обратном напряжении U_ОБР (значение обратного тока германиевых диодов на два-три порядка больше, чем у кремниевых);
  

Рис. 2.1. К определению параметров выпрямительных диодов

---

• 
  барьерная емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины;
  
• 
  диапазон частот, в котором возможна работа диода без существенного снижения выпрямленного тока;
  
• 
  рабочий диапазон температур (германиевые диоды работают в диапазоне
  

–60...+70°С, кремниевые – в диапазоне –60...+150°С, что объясняется малыми обратными токами кремниевых диодов).

Схема простейшего выпрямителя и его нагрузочной характеристики (при прямом постоянном смещении напряжения на диоде) имеют вид в соответствии с рис. 2.2 и 2.3. Схема состоит из генератора переменного напряжения, диода и последовательно включенного с диодом нагрузочного резистора. При этом напряжение генератора U_Г делится между нагрузочным сопротивлением и диодом
. (2.1)

Учитывая, что и ,

. (2.2)

Это есть уравнение нагрузочной прямой (рис. 2.2). ВАХ диода (прямая ветвь) имеет экспоненциальный вид. Очевидно, что ток, текущий в резисторе и диоде, должен быть одинаковым. Точка А на ВАХ, для которой выполняется это условие, называется рабочей точкой, а величина R₀ = U_Д/I_Д – сопротивлением цепи по постоянному току.

Рис. 2.2. Схема включения диода с нагрузкой

Рис. 2.3. К определению параметров схемы включения диода с нагрузкой

При работе с переменным сигналом (входное напряжение есть U_Г(t), а выходное – U_R(t)) в промежутки времени, когда к диоду приложено прямое напряжение (положительный полупериод), его сопротивление оказывается небольшим, и все входное напряжение практически будет падать на резисторе. Форма тока цепи будет повторять форму входного напряжения в соответствии с рис. 2.4.



Рис. 2.4.

---

Смотрите также файлы

• Основы противодействия терроризму и экстремизму.pptx

• Контрольная работа по геометрии в 7 классе по теме Смежные и вертикальные углы.docx

• Закон от 06. 12. 2011 402фз О бухгалтерском учете.docx

• .docx

• Рабочая программа составлена на основе Федерального закона Об образовании в Российской Федерации от 29 декабря 2012 года 273Ф.doc