- •Курс лекций по Промышленной Электронике
- •Лекция № 1.
- •Все характеристики и параметры усилителей можно разделить на три основные группы:
- •Лекция № 2.
- •1.Схемы включения транзистора. Принцип усиления.
- •2.Рабочая точка. Расчет каскада усиления по постоянному току.
- •Принцип усиления на примере с общей базой.
- •Тепловой ток Iк0– это обратный ток коллекторного перехода. Этот ток обусловлен неосновными носителями заряда.
- •Лекция № 3
- •1. Расчет по постоянному току.
- •2. Расчет по переменному току.
- •Лекция № 4.
- •1. Расчет каскада по переменному току.
- •2. Особенности работы усилителей на низких и высоких частотах.
- •Лекция № 5.
- •1. Схема с общим коллектором.
- •2. Отрицательно обратные связи в уменьшительных каскадах.
- •Лекция №6.
- •1. Усилители мощности низкой частоты (унч).
- •Лекция №7.
- •1. Усилители мощности. Источники стабильного тока.
- •2. Усилители постоянного тока.
- •Лекция №8.
- •Лекция № 9. Операционные усилители
- •Лекция № 10.
- •Лекция № 11.
- •Активные фильтры.
- •Лекция № 12.
- •Лекция № 13.
- •1) За счет особых средств вах (параметрическая стабилизация).
- •2) За счет автоматического регулирования выходного напряжения (компенсационная стабилизация).
- •Лекция № 14.
- •Лекция № 15.
- •Лекция № 16. Электронные узлы на логических элементах.
- •Лекция № 17.
- •Лекция № 18.
- •Лекция №19
Лекция № 13.
Принципы построения стабилизаторов.
1) За счет особых средств вах (параметрическая стабилизация).
2) За счет автоматического регулирования выходного напряжения (компенсационная стабилизация).
Параметрический стабилизатор на полупроводниковом стабилитроне:
Рис.13.1
Rб – балансное сопротивление.
Рис.13.2
Наклон обратной ветви характеризуется внутренним сопротивлением стабилитрона rcm(1050 Ом). Оно должно быть минимальным.
Выражение для коэффициента стабилизации:
Ксм=;
Кнест= - коэффициент нестабильности (сквозной, коэффициент стабилизации);
Uвых=Uвх*;
rcm<<RH;
RБ>>rcm;
UвыхUвх*;
Kcm= ;
Rвыхrcm.
Более качественно являются компенсационные стабилизаторы.
Компенсационные стабилитроны.
Параллельные ;
Последовательные (регулирующий элемент включается последовательно с нагрузкой).
Последовательные компенсационные стабилизаторы:
Последовательные компенсационные стабилизаторы применяются чаще.
Структурная схема:
Рис.13.3
ИОН- источник опорного напряжения
а) построение на дискретных элементах(на биполярных транзисторах).
Схема включения с общим коллектором (эмиттерный повторитель) на VT1.
Рис.13.4
VT1- регулирующий элемент (мощный транзистор)
R1, R2- делительные сопротивления
RH – сопротивление нагрузки
Rб- балансное сопротивление
VT2- усилитель постоянного тока, напряжение на коллекторе которого, является входным для эмиттерного повторителя. Он является транзистором сравнения и усиления. Включен в схеме с ОЭ
Напряжение Uбэ меняется от значения выходного сигнала.
VT2 включен в цепь с ООС и меняет состояние регулировочного транзистора VT1.
Пусть возросло выходное напряжение, тогда увеличивается ток упр-я Iб2 =Iy, увеличивается соответственно Ik2, увеличивается падение напряжения на Rк.
Uкэ=Ек-IkRk следовательно уменьшается падение напряжения на базе регулировочного транзистора, уменьшается Iб на VT1. Регулирующий транзистор подзакрывается, отсюда следует, что выходное напряжение уменьшается.
Рис.13.5
К= ;
К);
Кст=.
Рис.13.6
КстКдел*Ку2;
Rвых без осrэ;
Rвых rэ/(β1 β2).
Рис.13.7
1)Можно получить высокий коэффициент усиления.
2)Синфазные сигналы на выход не проходят.
КстКдел;
Ri=;
Rвых .
На регулировочном транзисторе проходит большое напряжение, протекает большой ток, поэтому его надо выбирать с большим запасом.
Интегральные стабилитроны.
В качестве источника усиления используют ОУ или просто дифференциальный каскад.
К12Ен
Лекция № 14.
Импульсные и цифровые устройства.
Когда транзистор работает в ключевом режиме, он имеет два устойчивых состояния – 0 и 1 или отсечка и насыщение.
Элементарная схема транзисторного ключа.
Рис.14.2
В режиме отсечки оба перехода закрыты.
Iк = - Iко – обратный ток коллекторного перехода
Iк = Iко; Uкэ = Eк – IкоRк ; IкоRк = 0; Uкэ = Eк.
Рис.14.3
В режиме насыщения: импульс должен быть достаточной величины, при этом входное напряжение должно быть большим, чтобы входной ток Iб > Iбн.
При Iб > Iбн открывается коллекторный переход, Uкб < 0.
Рис.14.4
Остаточное напряжение Uост в режиме насыщения небольшое.
= ;
Распределение зарядов в режиме насыщения.
Рис.14.5
Глубина насыщения: N = (2-4).
Картина переходных процессов в транзисторе при переключении:
Рис.14.6
tср+ - происходит перезаряд дифференциальных и барьерных емкостей (положительный фронт выходного сигнала).
После tимп на выходе протекает ток Iкн – это время рассасывания (tр).
tср- - закрывается переход.
Передние и задние фронты изменяются, если увеличить глубину насыщения, с увеличением N увеличивается tр, поскольку в базе накапливается больше зарядов.
Технология Шоттки (ТТЛШ).
Противоречие между фронтами и временем рассасывания:
1) делают большую глубину насыщения, то есть уменьшаются фронты
Рис.14.7
Не дает коллекторному переходу открыться полностью, tр стремится к нулю.
Логические интегральные схемы.
Логические схемы – самые распространенные интегральные схемы.
Рис.14.8
Рис.14.9
Рис.14.10
Рис.14.11
Рис.14.12
Реализация логических элементов.
Для реализации логических элементов имеется ряд схем, которые отличаются по потребной мощности, по напряжению питания, значениями высокого и низкого выходного напряжения, временем задержки распределения, нагрузочной способностью.
ТТЛ и МДП – логические микросхемы.
ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика (на биполярных транзисторах).
ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика на диодах Шоттки.
МДП – металл – диэлектрик – полупроводник.
ТТЛ на биполярных транзисторах.
К155ЛА2, где
155 –серия;
ЛА – тип элемента;
2 – номер внутри серии;
К – кремниевый.
Схема с простым инвертором на выходе (многоэмиттерный транзистор):
Рис.14.13
Пусть на входе 1, тогда все эмиттерные переходы закрыты, а коллекторный переход открыт – инверсный режим.
Iб2>Iбн – транзистор VT2 открыт и насыщен.
На выходе низкий уровень напряжения.
Предположим, что хотя б на одном входе сигнал 0, или на всех. В этом случае ток протекает через открывшийся эмиттерный переход (ответляется) и не попадает в цепь базы транзистора. Iб20.
Транзистор VT2 закрывается, на выходе получается высокий уровень сигнала.
Основные параметры логических микросхем (характеристики и параметры)
Характеристики:
Передаточная характеристика:
Рис.14.14
уровень высокого напряжения
остаточное напряжение на транзисторе
Uпор – пороговое напряжение
Uпор=- Uост ;
Помехоустойчивость.
Разница Uпор- определяет помехоустойчивость при переключении из 0 в 1.
= Uпор-=- Uост-;
= - U*-Uост .
Для увеличении помехоустойчивости надо снижать остаточное напряжение.
N=1,52;
Схема с простым инвертором имеет не большое значение помехоустойчивости Uп=0,30,4 В.
3) Коэффициент разветвления по выходу.
Показывает сколько входов ТТЛ можно подключить на выход инвертора.