Электронная техника

ЭЛЕКТРОННАЯ

ТЕХНИКА

М.В. ГАЛЬПЕРИН

2-е издание, исправленное и дополненное

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации 

в качестве учебника для студентов образовательных учреждений 
среднего профессионального образования, обучающихся по группам

специальностей «Приборостроение», «Электроника

и микроэлектроника, радиотехника и телекоммуникации»,

«Автоматизация и управление», «Информатика

и вычислительная техника»

УЧЕБНИК

Москва 
ИНФРА-М 

202

УДК 621.38(075.32)
ББК 32.85я723
 
Г17

Гальперин М.В.

Г17 
 
Электронная техника : учебник / М.В. Гальперин. — 2-е изд., испр. 

и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 352 с. — (Среднее профессиональное 
образование). 

ISBN 978-5-16-015415-2 (print)
ISBN 978-5-16-107871-6 (online)
В учебнике рассмотрены физические принципы действия и структуры 

электронных приборов; образование и свойства p-n-перехода, контактные 
явления в нем; устройство, принцип действия, основные параметры, параметрические 
соотношения и схемы включения полупроводниковых и фотоэлектронных 
приборов — диодов, тиристоров, биполярных и полевых транзисторов 
с p-n-переходом и с изолированными затворами, фоторезисторов, фото- и светодиодов, 
фототранзисторов и фотоумножителей.

Приводятся подробные сведения о принципах действия типовых электрон-

ных узлов и устройств: усилительных каскадов, операционных усилителей, 
компараторов, генераторов сигналов и таймеров, схем передачи и отображения 
информации, модуляции и демодуляции. Описаны параметры и характеристики 
основных семейств логических и цифровых элементов, выполнение 
на их базе логических операций, построение цифровых узлов и их применение 
в электротехнических устройствах. Приведены сведения о цифровых запоминающих 
устройствах, структуре микропроцессоров, аналого-цифровых и цифроаналоговых 
преобразователях.

Изложены принципы работы, методы расчета и защиты источников питания 

и схем преобразования тока электронных выпрямителей, линейных и импульсных 
стабилизаторов, трансформаторов постоянного тока и инверторов. Особое 
внимание уделено защите электронных устройств и линий связи от внешних 
и внутренних помех.

Дополнен приложениями, содержащими характеристики элементов и при-

меры расчета электронных схем.

Для студентов, преподавателей и всех интересующихся электронной тех-

никой.

УДК 621.38(075.32)

ББК 32.85я723

Р е ц е н з е н т ы:

Софиев А.Э., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 

технической кибернетики и автоматики Московского государственного университета 
инженерной экологии, генеральный директор Центрального научно-
исследовательского института комплексной автоматизации;

Соколов В.В., кандидат физико-математических наук, директор Москов-

ского государственного техникума технологии, экономики и права имени 
Л.Б. Красина

ISBN 978-5-16-015415-2 (print)
ISBN 978-5-16-107871-6 (online)

© Гальперин М.В., 2003
© Гальперин М.В., 2014, 

с изменениями

Ïðåäèñëîâèå

Ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà ñòàëà íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ ñîâðåìåííîé öè-
âèëèçàöèè è âêëþ÷àåò â ñåáÿ îãðîìíîå ÷èñëî ñïåöèàëèçèðîâàííûõ
îáëàñòåé. Íàñòîÿùèé ó÷åáíèê âêëþ÷àåò â ñåáÿ òîëüêî íàèáîëåå îá-
ùèå ýëåìåíòû, íåîáõîäèìûå äëÿ îñâîåíèÿ êóðñîâ ïðîìûøëåííîé
àâòîìàòèêè, èçìåðèòåëüíîé, ìèêðîïðîöåññîðíîé è âû÷èñëèòåëüíîé
òåõíèêè. Âíèìàíèå ñîñðåäîòî÷åíî íà îñíîâíûõ ïðèíöèïàõ ðàáîòû
ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ è êëþ÷åâûõ ïðàêòè÷åñêèõ ñòîðîíàõ èõ ïî-
ñòðîåíèÿ è ýêñïëóàòàöèè, òàêèõ êàê ïðîáëåìà óñòîé÷èâîñòè, ñòàáè-
ëèçàöèÿ ðåæèìîâ è çàùèòà îò ïåðåãðóçîê è ïîìåõ.

Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü êíèãè ïîñâÿùåíà êîìïîíåíòàì ýëåêòðîí-

íûõ ñõåì, èõ õàðàêòåðèñòèêàì è ñïîñîáàì ïðåäñòàâëåíèÿ â âèäå
óïðîùåííûõ ìîäåëåé. Ýòè çíàíèÿ íóæíû íå òîëüêî ðàçðàáîò÷èêó
ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû, îíè íóæíû è òîìó, êòî åå èñïîëüçóåò, —
èíà÷å îí íå ñìîæåò îáåñïå÷èòü åå ýôôåêòèâíóþ ýêñïëóàòàöèþ èëè
áóäåò ïðèìåíÿòü ñëîæíîå îáîðóäîâàíèå è ïðèåìû òàì, ãäå ìîæíî
îáîéòèñü ïðîñòûìè ñðåäñòâàìè.

Âíåäðåíèå êîìïüþòåðíîé òåõíèêè â ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ òåõíî-

ëîãè÷åñêèìè àãðåãàòàìè òðåáóåò ïðåæäå âñåãî ãðàìîòíîãî ïîñòðîå-
íèÿ è ýêñïëóàòàöèè âíåøíåé «îáâÿçêè» êîìïüþòåðîâ. Ïîýòîìó çäåñü
óäåëåíî ìíîãî ìåñòà ïðîáëåìàì îðãàíèçàöèè ëèíèé ñâÿçè è òåõíèêå
óñèëåíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ èíôîðìàöèè, ïîñòóïàþùåé îò äàò÷èêîâ
â êîìïüþòåð è îò êîìïüþòåðà ê èñïîëíèòåëüíûì ìåõàíèçìàì.

Äëÿ ðàáîòû ñ ó÷åáíèêîì äîñòàòî÷íî çíàíèÿ ìàòåìàòèêè è ôèçè-

êè â îáúåìå ñðåäíåé øêîëû, â òîì ÷èñëå îïåðàöèé ñ êîìïëåêñíûìè
÷èñëàìè è ýëåìåíòîâ ìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà. ×òîáû îáëåã÷èòü
ïîëüçîâàíèå êíèãîé íåîïûòíîìó ÷èòàòåëþ, íèæå ïðèâåäåíû ïåðå-
÷íè îñíîâíûõ àááðåâèàòóð è îáîçíà÷åíèé, à òàêæå èñïîëüçóåìûõ
åäèíèö èçìåðåíèÿ.

Ñïèñîê ëèòåðàòóðû âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðÿä ñîâðåìåííûõ èçäàíèé è

ó÷åáíèêîâ, à òàêæå ìîíîãðàôèé, íàèáîëåå ïîëíî îòðàæàþùèå ðàñ-
ñìîòðåííûå âîïðîñû è ïîëåçíûõ äëÿ èõ óãëóáëåííîãî èçó÷åíèÿ.

 íàñòîÿùåì èçäàíèè èñïðàâëåí ðÿä îïå÷àòîê è ïîãðåøíîñòåé,

à òàêæå ââåäåíû ïðèëîæåíèÿ, âêëþ÷àþùèå õàðàêòåðèñòèêè ýëåìåí-
òîâ è ïðèìåðû ðàñ÷åòà ýëåêòðîííûõ ñõåì.

Âñåõ ÷èòàòåëåé, çàìåòèâøèõ îïå÷àòêè è èíûå ïîãðåøíîñòè â

êíèãå, àâòîð ïðîñèò ñîîáùàòü î íèõ â èçäàòåëüñòâî.

Àâòîð ïðèçíàòåëåí Ë. Ã. Ìåëüíèê è Ë. Â. Òðîôèìîâñêîé çà áëà-

ãîæåëàòåëüíóþ êðèòèêó è ïîääåðæêó.

Àâòîð

Îñíîâíûå àááðåâèàòóðû è îáîçíà÷åíèÿ

Çàãëàâíûå áóêâû â èíäåêñàõ è íà ðèñóíêàõ Ê, Á, Ý îçíà÷àþò ñîîò-
âåòñòâåííî «êîëëåêòîð», «áàçà», «ýìèòòåð», Ñ, Ç, È — «ñòîê», «çà-
òâîð», «èñòîê».

Ïîä òåðìèíîì «çåìëÿ» ïîäðàçóìåâàåòñÿ ïðîâîä èëè øèíà, ïî-

òåíöèàë êîòîðîé ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì íóëþ.

Ñèìâîë || îçíà÷àåò ïàðàëëåëüíîå ñîåäèíåíèå ýëåìåíòîâ â ýëåêò-

ðè÷åñêîé öåïè. Íàïðèìåð, R1 || R2 îçíà÷àåò ïàðàëëåëüíîå ñîåäèíå-
íèå ðåçèñòîðîâ R1 è R2.

ÀÌ — àìïëèòóäíàÿ ìîäóëÿöèÿ;
ÀÖÏ — àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü;
ÃÐ — ñõåìà ãàëüâàíè÷åñêîãî ðàçäåëåíèÿ öåïåé;
ÇÓ — çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî;
È2Ë — ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû ñ äâîéíîé èíæåêöèåé;
ÊÌÎÏ — ñõåìû è ëîãè÷åñêèå ýëåìåíòû ñ êîìïëåìåíòàðíûìè

ïîëåâûìè òðàíçèñòîðàìè îáîãàùåííîãî òèïà ñî ñòðóêòóðîé ìå-
òàëë-îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèê;

ÊÎÑÑ — êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ ñèíôàçíîãî ñèãíàëà;
ÊÎÄÏ — êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ äèôôåðåíöèàëüíîé ïîìåõè;
ËÀ×Õ — ëîãàðèôìè÷åñêàÿ àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðè-

ñòèêà;

ÌÎÏ — ñòðóêòóðà ìåòàëë-îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèê;
ÎÁ — ñõåìà ñ îáùåé áàçîé;
ÎÊ — ñõåìà ñ îáùèì êîëëåêòîðîì (ýìèòòåðíûé ïîâòîðèòåëü);
ÎÓ — îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü;
ÎÝ — ñõåìà ñ îáùèì ýìèòòåðîì;
ÏÇÓ — ïîñòîÿííîå çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî;
ÏÏÇÓ — ïåðåçàïèñûâàåìîå ïîñòîÿííîå çàïîìèíàþùåå óñòðîé-

ñòâî;

ÏÒ — ïîëåâîé òðàíçèñòîð ñ p-n-ïåðåõîäîì;
ÒÒË — òðàíçèñòîðíî-òðàíçèñòîðíûå ëîãè÷åñêèå ñõåìû;
ÒÒËØ — òðàíçèñòîðíî-òðàíçèñòîðíûå ëîãè÷åñêèå ñõåìû ñ äèî-

äàìè (òðàíçèñòîðàìè) Øîòòêè;

ÔÀÏ× — ôàçîâàÿ àâòîïîäñòðîéêà ÷àñòîòû è ñõåìû, åå ðåàëèçó-

þùèå;

Ô×Õ — ôàçî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà;

ÖÀÏ — öèôðî-àíàëîãîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü;
×ÈÌ — ÷àñòîòíî-èìïóëüñíàÿ ìîäóëÿöèÿ;
×Ì — ÷àñòîòíàÿ ìîäóëÿöèÿ;
ØÈÌ — øèðîòíî-èìïóëüñíàÿ ìîäóëÿöèÿ;
ÝÄÑ — ýëåêòðîäâèæóùàÿ ñèëà;
C — ýëåêòðè÷åñêàÿ åìêîñòü;
Câï — åìêîñòü ôèëüòðà âûïðÿìèòåëÿ;
CÊ è CÝ — åìêîñòè êîëëåêòîðíîãî è ýìèòòåðíîãî ïåðåõîäîâ áè-

ïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà;

CÍ — åìêîñòü íàãðóçêè;
CÇÑ — åìêîñòü çàòâîð—ñòîê ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà;
E — íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ;
Eñì — íàïðÿæåíèå èñòî÷íèêà ñìåùåíèÿ;
f — ÷àñòîòà;
fãð.â — âåðõíÿÿ ãðàíè÷íàÿ ÷àñòîòà (ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ñõåìû

èëè öåïè);

fãð.í — íèæíÿÿ ãðàíè÷íàÿ ÷àñòîòà (ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ñõåìû

èëè öåïè);

G — ïðîâîäèìîñòü;
I — ñèëà òîêà;
I0 — òåïëîâîé òîê p-n-ïåðåõîäà;
IÁ, iÁ — òîê áàçû áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà äëÿ áîëüøîãî è ìà-

ëîãî ñèãíàëà ñîîòâåòñòâåííî;

Ià — ñèëà òîêà ãåíåðàòîðà èëè èñòî÷íèêà;
IK — òîê êîëëåêòîðà;
Iê.ç — òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ;
Iîáð — îáðàòíûé òîê p-n-ïåðåõîäà;
IC — òîê ñòîêà (êàíàëà) ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà;
IC íà÷ — íà÷àëüíûé òîê ñòîêà (êàíàëà) ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà;
Iñì — òîê ñìåùåíèÿ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà èëè îïåðàöè-

îííîãî óñèëèòåëÿ;

IÒ — òîê òåðìîãåíåðàöèè p-n-ïåðåõîäà;
IÝ — òîê ýìèòòåðà;
h11Ý — ñîáñòâåííîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå òðàíçèñòîðà, èçìåðÿ-

åìîå ìåæäó áàçîé è ýìèòòåðîì, äëÿ ñèãíàëà, ïðèëîæåííîãî ê áàçå;

h21Á — ñòàòè÷åñêèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî òîêó áèïîëÿðíîãî

òðàíçèñòîðà â ñõåìå ñ îáùåé áàçîé (ÎÁ);

h21Ý — ñòàòè÷åñêèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî òîêó áèïîëÿðíîãî

òðàíçèñòîðà â ñõåìå ñ îáùèì ýìèòòåðîì (ÎÝ);

h21ý — êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî òîêó áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà

â ñõåìå ñ îáùèì ýìèòòåðîì (ÎÝ) äëÿ ìàëîãî ñèãíàëà;

Îñíîâíûå àááðåâèàòóðû è îáîçíà÷åíèÿ
5

j — ìíèìàÿ åäèíèöà;
K() — ìîäóëü êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è íà ÷àñòîòå , ËÀ×Õ;
K(j) — êîìïëåêñíûé ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò (êîýôôèöè-

åíò óñèëåíèÿ) çâåíà èëè ñõåìû;

kà — êîýôôèöèåíò íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé (ãàðìîíèê);
Kî.ñ — êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ ñ çàìêíóòîé îáðàòíîé

ñâÿçüþ;

ÊU(j) — êîìïëåêñíûé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ;
ÊU0 — êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî íàïðÿæåíèþ â ïðåäåëàõ ïîëî-

ñû ïðîïóñêàíèÿ;

L — èíäóêòèâíîñòü;
PH — ìîùíîñòü â íàãðóçêå;
Päîï — äîïóñòèìàÿ ìîùíîñòü ðàññåÿíèÿ ïðèáîðà;
Q — ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä;
R — àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå;
RÍ è Rà — àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè è èñòî÷íèêà;
Râõ — âõîäíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå öåïè èëè ñõåìû;
Râûõ — âûõîäíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå öåïè èëè ñõåìû;
r — äèôôåðåíöèàëüíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå;
rÁ — îáúåìíîå ñîïðîòèâëåíèå áàçû áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà

èëè äèîäà;

rÊ — äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå êîëëåêòîðíîãî ïåðåõîäà

íà íèçêîé ÷àñòîòå;

rÑ — äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ñòîêà ïîëåâîãî òðàíçè-

ñòîðà;

rÝÎ — îáúåìíîå ñîïðîòèâëåíèå ýìèòòåðà áèïîëÿðíîãî òðàíçè-

ñòîðà èëè äèîäà;

rÝ — äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ýìèòòåðíîãî ïåðåõîäà

áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà èëè äèîäà;

t — âðåìÿ;
tðàñ — âðåìÿ ðàññàñûâàíèÿ çàðÿäà íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé â áàçå;
tôð — äëèòåëüíîñòü ôðîíòà èìïóëüñíîãî ñèãíàëà;
T — ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè èëè ïåðèîä êîëåáàíèé;
U — ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ, íàïðÿæåíèå îòíîñèòåëüíî íóëåâîé

øèíû (çåìëè);

Uà — àìïëèòóäà ñèãíàëà;
UÁÝ — íàïðÿæåíèå ìåæäó âíåøíèìè âûâîäàìè ýìèòòåðà è áàçû

ïðÿìîñìåùåííîãî p-n-ïåðåõîäà ýìèòòåð—áàçà áèïîëÿðíîãî òðàíçè-
ñòîðà èëè äèîäà;

6
Îñíîâíûå àááðåâèàòóðû è îáîçíà÷åíèÿ

UÁÝ íàñ è UÊÝ íàñ — îñòàòî÷íûå íàïðÿæåíèÿ íà áàçå è êîëëåêòîðå

íàñûùåííîãî áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà;

Uâõ, uâõ — íàïðÿæåíèå íà âõîäå öåïè èëè ñõåìû äëÿ áîëüøîãî è

ìàëîãî ñèãíàëà ñîîòâåòñòâåííî;

Uâõ.ñèíô — ñèíôàçíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå;
Uâûõ, uâûõ — íàïðÿæåíèå íà âûõîäå öåïè èëè ñõåìû äëÿ áîëüøî-

ãî è ìàëîãî ñèãíàëà ñîîòâåòñòâåííî;

UÇÈ — íàïðÿæåíèå çàòâîð—èñòîê ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà;
UÇÈ îòñ — íàïðÿæåíèå çàòâîð—èñòîê îòñå÷êè òîêà êàíàëà ïîëåâî-

ãî òðàíçèñòîðà;

UÇÈ ïîð — ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå îáîãàùåííîãî ïîëåâîãî òðàíçè-

ñòîðà ñ èçîëèðîâàííûì çàòâîðîì;

UÊÝ — íàïðÿæåíèå ìåæäó êîëëåêòîðîì è ýìèòòåðîì áèïîëÿðíî-

ãî òðàíçèñòîðà;

UH — íàïðÿæåíèå íà íàãðóçêå;
UÑÈ — íàïðÿæåíèå ñòîê—èñòîê ïîëåâîãî òðàíçèñòîðà;
Uñäâ 0 — íàïðÿæåíèå ñäâèãà íóëÿ äèôôåðåíöèàëüíîãî êàñêàäà

èëè îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ;

uo.c — íàïðÿæåíèå îáðàòíîé ñâÿçè;
u— íàïðÿæåíèå ñèãíàëà â ñóììèðóþùåé òî÷êå;
Z( j), Z — êîìïëåêñíîå ñîïðîòèâëåíèå;
ZÍ — êîìïëåêñíîå ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè;
Zâõ — êîìïëåêñíîå âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå â ñóììèðóþùåé

òî÷êå;

— êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è öåïè îáðàòíîé ñâÿçè;
— êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è âõîäíîé öåïè â ñõåìå ñ îáðàòíîé

ñâÿçüþ;

— çíàê ìàëîãî ïðèðàùåíèÿ;
— äåêðåìåíò çàòóõàíèÿ;
äîï — äîïóñòèìàÿ òåìïåðàòóðà ïåðåõîäîâ (òèïè÷íîå çíà÷åíèå

äëÿ êðåìíèÿ 150 Ñ);

îêð — òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû;
— âðåìÿ æèçíè íîñèòåëåé â áàçå áèïîëÿðíîãî òðàíçèñòîðà;
— óãîë ôàçîâîãî ñäâèãà;
— òåìïåðàòóðíûé ïîòåíöèàë;
ê — êîíòàêòíàÿ ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ;
() — ôàçî÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà;
— êðóãîâàÿ ÷àñòîòà.

Îñíîâíûå àááðåâèàòóðû è îáîçíà÷åíèÿ
7

Åäèíèöû èçìåðåíèÿ è èõ îáîçíà÷åíèÿ
â òåêñòå è íà ðèñóíêàõ

Âåëè÷èíà
Íàçâàíèå
Ðàçìåðíîñòü
Îáîçíà÷åíèÿ

Âðåìÿ

Ñåêóíäà

Ìèëëèñåêóíäà
Ìèêðîñåêóíäà
Íàíîñåêóíäà

ñ

103 ñ
106 ñ
109 ñ

ñ
ìñ
ìêñ
íñ

×àñòîòà

Ãåðö

Êèëîãåðö
Ìåãàãåðö
Ãèãàãåðö

1/ñ

103 Ãö
106 Ãö
109 Ãö

Ãö
êÃö
ÌÃö
ÃÃö

Êîëè÷åñòâî ýëåê-
òðè÷åñòâà (çàðÿä)

Êóëîí

Ïèêîêóëîí

À ñ

1012 Êë

Êë
ïÊë

Ðàçíîñòü ïîòåí-
öèàëîâ, íàïðÿæå-

íèå, ÝÄÑ

Âîëüò

Ìèëëèâîëüò
Ìèêðîâîëüò

À Îì
103 Â
106 Â

Â
ìÂ
ìêÂ

Ñèëà òîêà

Àìïåð

Ìèëëèàìïåð
Ìèêðîàìïåð
Íàíîàìïåð

Êë/ñ Â/Îì

103 À
106 À
109 À

À
ìÀ
ìêÀ
íÀ

Ñîïðîòèâëåíèå

Îì

Êèëîîì
Ìåãàîì
Ãèãàîì
Òåðàîì

Â/À ñ/Ô Ãí/ñ

103 Îì
106 Îì
109 Îì
1012 Îì

Îì èëè íå ïèøåòñÿ

êÎì èëè ê
ÌÎì èëè Ì
ÃÎì èëè Ã

ÒÎì

Åìêîñòü

Ôàðàäà

Ìèêðîôàðàäà
Íàíîôàðàäà
Ïèêîôàðàäà

ñ/Îì Êë/Â

106 Ô
109 Ô
1012 Ô

Ô

ìêÔ èëè íå ïèøåòñÿ

í èëè íÔ
ï èëè ïÔ

Èíäóêòèâíîñòü

Ãåíðè

Ìèëëèãåíðè
Ìèêðîãåíðè

Îì ñ
103 Ãí
106 Ãí

Ãí
ìÃí
ìêÃí

Ãëàâà I
ÝËÅÌÅÍÒÛ ÑÕÅÌ È ÈÕ ÌÎÄÅËÈ

Ðåàëüíûé ìèð î÷åíü ñëîæåí, è ìû âû-
íóæäåíû äåëàòü óïðîùàþùèå äîïó-
ùåíèÿ. Î íèõ íèêîãäà íåëüçÿ çàáûâàòü
è äóìàòü, ÷òî íàøà ìîäåëü öåëèêîì
îòðàæàåò ðåàëüíîñòü.

Ðîáåðò Øåííîí.

«Ìîäåëèðîâàíèå ñèñòåì — èñêóññòâî è íàóêà»

Ïðîñòîòà õóæå âîðîâñòâà.

Ïîñëîâèöà

1.1. Ýêâèâàëåíòíûå ãåíåðàòîðû è ïðîñòåéøèå öåïè

×òîáû â ýëåêòðè÷åñêîé öåïè ïðîòåêàë òîê, îíà äîëæíà îáðàçîâû-
âàòü çàìêíóòûé êîíòóð. Ñèëà òîêà, òî åñòü çàðÿä, ïðîõîäÿùèé ÷åðåç
ëþáîå ñå÷åíèå êîíòóðà â åäèíèöó âðåìåíè, îïðåäåëÿåòñÿ çàêîíîì
Îìà:

I Ux.x / (RÍ RÃ),

ãäå I — ñèëà òîêà â àìïåðàõ, À, Ux.x — íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà
èñòî÷íèêà òîêà, ðàâíîå åãî ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëå (ÝÄÑ) â âîëüòàõ,
Â, RÍ è Rà — àêòèâíûå ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè è èñòî÷íèêà â îìàõ,
Îì. Åñëè èçìåðèòü íàïðÿæåíèå íåíàãðóæåííîãî èñòî÷íèêà, òî îíî
ðàâíî åãî ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëå. Íî ýòèì ñïîñîáîì íåëüçÿ òî÷íî
îïðåäåëèòü ÝÄÑ, òàê êàê ñàì âîëüòìåòð îòáèðàåò òîê îò èñòî÷íèêà
ýíåðãèè, è ïðè èçìåðåíèè òîê öåïè íå ðàâåí íóëþ. ×òîáû òî÷íî
îïðåäåëèòü ÝÄÑ è RÃ, íåîáõîäèìî ó÷åñòü âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå
âîëüòìåòðà. Ïîäêëþ÷èâ ê èñòî÷íèêó èçâåñòíîå ñîïðîòèâëåíèå íà-
ãðóçêè (ðèñ. 1.1, à), îáíàðóæèì, ÷òî ïðèáîð ïîêàæåò íàïðÿæåíèå
UH IRH < Ux.x, ãäå UH è RH èçâåñòíû, ïîýòîìó ìîæíî ïîäñ÷èòàòü I.
Ïðè ïîÿâëåíèè òîêà I «âíóòðè» èñòî÷íèêà ïðîèñõîäèò ïàäåíèå íà-
ïðÿæåíèÿ íà âíóòðåííåì ñîïðîòèâëåíèè RÃ. Òàêèì îáðàçîì, èñòî÷-
íèê ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ãåíåðàòîð íà-
ïðÿæåíèÿ Ux.x, ñîåäèíåííûé ïîñëåäîâàòåëüíî ñ åãî âíóòðåííèì ñî-
ïðîòèâëåíèåì RÃ.

Ñàì ãåíåðàòîð íàïðÿæåíèÿ íå èìååò âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëå-

íèÿ, îíî ðàâíî íóëþ. Ïîýòîìó òîêè, ïîðîæäàåìûå âíåøíèìè èñ-
òî÷íèêàìè, ÷åðåç ãåíåðàòîð íàïðÿæåíèÿ çàìûêàþòñÿ íàêîðîòêî.
Ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè òîê ãåíåðàòîðà íàïðÿæåíèÿ òåîðåòè÷åñêè
áåñêîíå÷åí. Ãåíåðàòîðîâ íàïðÿæåíèÿ â ïðèðîäå íå áûâàåò, — êàæ-
äûé èñòî÷íèê ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà îáëàäàåò êîíå÷íûì âíóòðåííèì
ñîïðîòèâëåíèåì. Ãåíåðàòîð íàïðÿæåíèÿ — ýòî ìîäåëü èñòî÷íèêà,
ñïðàâåäëèâîñòü êîòîðîé ñâÿçàíà ñ îáÿçàòåëüíûì âûïîëíåíèåì íåðà-
âåíñòâà Rà << RH. Î÷åâèäíî, ÷òî ñõåìû — èñòî÷íèêè ñ ìàëûìè RÃ,
áëèçêèå ïî ñâîéñòâàì ê ãåíåðàòîðàì íàïðÿæåíèÿ, íå ñëåäóåò âêëþ-
÷àòü ìåæäó ñîáîé ïàðàëëåëüíî âî èçáåæàíèå âîçíèêíîâåíèÿ áîëü-
øèõ òîêîâ.

Íåðåäêî â ýëåêòðîííûõ ñõåìàõ áëèæå ê èñòèíå îêàçûâàåòñÿ ìî-

äåëü èñòî÷íèêà ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè èëè ñèãíàëà, ñîîòâåòñòâóþ-
ùàÿ íå íåèçìåííîìó íàïðÿæåíèþ íà íàãðóçêå RÍ, à òîêó â íåé, ìàëî
çàâèñÿùåìó îò ñîïðîòèâëåíèÿ RÍ. Èç çàêîíà Îìà âèäíî, ÷òî ýòî âû-
ïîëíÿåòñÿ, åñëè Rà >> RÍ. Òàê êàê äëÿ ëþáîãî èñòî÷íèêà ÝÄÑ äåéñò-
âóåò ïðàâèëî Ux.x Iê.çRÃ, èñòî÷íèê ìîæíî ïðåäñòàâèòü ãåíåðàòîðîì
òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ Iê.ç, íå çàâèñÿùèì îò ñîïðîòèâëåíèÿ íà-
ãðóçêè RÍ, òî åñòü èñòî÷íèêîì ñ áåñêîíå÷íî áîëüøèì âíóòðåííèì
ñîïðîòèâëåíèåì. Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå Rà ðåàëüíîãî èñòî÷íèêà
â ýòîé ìîäåëè âêëþ÷åíî ïàðàëëåëüíî ãåíåðàòîðó òîêà Iê.ç (ðèñ. 1.1, á).
Òàê êàê UH IRÃ, à Iê.ç èñòî÷íèêà — ãåíåðàòîðà òîêà íå çàâèñèò îò íà-
ãðóçêè (òîê âñåãäà ðàâåí òîêó êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ I Iê.ç, â òîì ÷èñ-
ëå ïðè RÍ 0), òî ïðè ðàçìûêàíèè öåïè íàãðóçêè RÍ è UH —
íà âûõîäå èñòî÷íèêà òîêà äîëæíî îêàçàòüñÿ áåñêîíå÷íî áîëüøîå íà-
ïðÿæåíèå, ÷òî íåâîçìîæíî. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ãåíåðàòîðû òîêà
ìîæíî âêëþ÷àòü ïàðàëëåëüíî, íî íåëüçÿ — ïîñëåäîâàòåëüíî.

Òàêèì îáðàçîì, åñëè ãåíåðàòîð íàïðÿæåíèÿ «íå òåðïèò» êîðîò-

êèõ çàìûêàíèé âûõîäà (òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ Iê.ç ), òî ãåíå-
ðàòîð òîêà, íàîáîðîò, «íå òåðïèò» õîëîñòîãî õîäà (íàïðÿæåíèå õîëî-
ñòîãî õîäà Uõ.õ ). Ýòî ïðàâèëî ïîñòðîåíèÿ ìîäåëåé ýëåêòðè÷å-

10
Ãëàâà 1. Ýëåìåíòû ñõåì è èõ ìîäåëè

Ðèñ. 1.1. Ïðåäñòàâëåíèå èñòî÷íèêà ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â âèäå ãåíåðàòîðà íàïðÿ-
æåíèÿ õîëîñòîãî õîäà Uõ.õ ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì RÃ
(à) è â âèäå ãåíåðàòîðà òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ Iê.ç ñ ïàðàëëåëüíûì âíóòðåí-

íèì ñîïðîòèâëåíèåì RÃ (á)