- •Электроника и микросхемотехника
- •Вступление
- •Лабораторная работа №1 исследование полупроводниковых диодов
- •Лабораторная схема
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Подготовка измерительного стенда к измерению вольтамперных характеристик диодов и стабилитронов.
- •Исследование германиевого микросплавного импульсного диода типа гд503а.
- •Исследование кремниевого импульсного диода 1n4148.
- •Исследование кремниевого выпрямительного диода Шоттки типа sb1100.
- •Исследование кремниевого маломощного стабилитрона типа 1n5201.
- •Теоретические знания
- •Образование электронно-дырочного перехода
- •Вольтамперная характеристика р-п перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •Влияние внешних факторов на вах реальных диодов
- •3.2 Классификация диодов
- •Параметры и применение исследуемых типов диодов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Исследование статических параметров биполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Подготовка измерительного стенда к измерению статических характеристик биполярного транзистора, включенного по схеме с оэ.
- •Исследование германиевого биполярного транзистора р-п-р типа мп41а.
- •Исследование кремниевого эпитаксиально-диффузионного биполярного транзистора п-р-п типа вс547.
- •Исследование кремниевого эпитаксиально-диффузионного биполярного транзистора п-р-п типа кт315е.
- •Исследование кремниевого эпитаксиально-диффузионного биполярного транзистора Дарлингтона п-р-п типа кт3102е.
- •Теоретические знания
- •1 Структура и основные режимы работы биполярного транзистора
- •2 Работа транзистора в активном режиме
- •3 Сравнение различных схем включения транзистора
- •4 Модель Эберса-Молла
- •5 Малосигнальные параметры биполярного транзистора
- •6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •7 Работа транзистора в импульсном режиме
- •8 Основные параметры биполярных транзисторов
- •9 Классификация биполярных транзисторов
- •10 Система обозначений биполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Исследование статических параметров униполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •2. Исследование полевого транзистора управляемого р-п переходом и каналом п-типа кп303и.
- •3. Исследование мдп транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом р-типа кп301б.
- •4. Исследование мдп транзистора с изолированным затвором и встроенным каналом п-типа кп306а.
- •Теоретические знания
- •1 Структура и принцип работы униполярного транзистора с управляющим р-п переходом
- •2 Структура и принцип работы униполярного транзистора с изолированным затвором
- •4 Малосигнальные параметры униполярных транзисторов
- •5 Основные схемы включения униполярных транзисторов
- •6 Классификация униполярных транзисторов
- •7 Система обозначений униполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Исследование rс-усилителя на биполярном р-п-р транзисторе
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Выбор режима работы усилителя по постоянному току
- •Нагрузочная прямая строится следующим путем (только для линейной нагрузки):
- •2 Стабилизация работы транзисторного усилителя с помощью отрицательной обратной связи
- •3. Амплитудно - частотная характеристика усилителя
- •4 Эмиттерный повторитель напряжения
- •Если учитывать сопротивление базового делителя, то входное сопротивление приблизительно равняется
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 исследование rc–усилителя и истокового повторИтеля на полЕвом транзисторЕ
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Завдання до лабораторної роботи
- •Теоретичні знання
- •1 Статические параметры полевых транзисторов
- •2 Схема включения полевого транзистора с общим истоком
- •3 Амплитудно - частотная характеристика усилителя
- •4 Истоковый повторитель напряжения
- •Выходное сопротивление истокового повторителя приблизительно равняется
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 исследование основных схем включения операционного усилителя
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Идеальный операционный усилитель
- •2 Параметры реального операционного усилителя
- •3 Основные схемы включения операционных усилителей
- •4 Зависимость коэффициента усиления оу и фазового смещения от частоты
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7 исследование основных типов мультивибраторов, применяемых в системах управления
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •1. Исследование мультивибратора на биполярных транзисторах
- •2. Исследование мультивибратора на операционном усилителе
- •Теоретические знания
- •1 Мультивибратор на биполярных транзисторах
- •2 Мультивибратор на основе операционного усилителя (оу)
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 8 исследование блокинг-генератора
- •Лабораторные схемы
- •Д омашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Исследование схемы блокинг-генератора, работающего в автоколебательном режиме.
- •Исследование схемы блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме.
- •Теоретические знания
- •1 Общие сведения о блокинг-генераторах
- •2 Блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме
- •3 Блокинг-генератор, работающий в ждущем режиме
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 9 исследование генераторов пилообразного напряжения
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Исследование схемы генератора пилообразного напряжения со следящей связью.
- •Исследование схемы генератора пилообразного напряжения на основе генератора стабильного тока.
- •Теоретические знания
- •1 Общие сведения о генераторах пилообразного напряжения
- •2 Формирователь глин со следящей связью
- •3 Формирователь глин на основе генератора стабильного тока
- •4 Автоколебательный глин на основе операционного усилителя
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 10 исследование типОвых логических функциональных элементов интегральных микросхем
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •Классификация интегральных микросхем
- •2 Условные обозначения и таблицы истинности основных логических элементов
- •3 Типовые схемы базовых логических элементов интегральных микросхем
- •4 Сравнение ттл и кмоп логических элементов
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Теоретические знания
1 Идеальный операционный усилитель
Операционным усилителем (ОУ) называют линейный усилитель постоянного тока, который имеет значительный коэффициент усиления по напряжению (более 1000).
Термин операционный усилитель возник в аналоговой вычислительной технике, где подобные усилители распространены для моделирования разных математических операций. Операционный усилитель имеет два входа: инвертирующий (который обозначен кружком или знаком “-“) и неинвертирующий (который не обозначают, или отмечают знаком “+” ) и один выход.
Идеальный операционный усилитель имеет следующие свойства:
Входной импеданс (и для дифференциального и для синфазного сигнала) равняется бесконечности, а входные токи – нулю.
Выходной импеданс (при разомкнутой обратной связи) равняется нулю.
Коэффициент усиления по напряжению равняется бесконечности.
Коэффициент усиления синфазного сигнала равняется нулю.
Выходное напряжение равняется нулю, когда напряжение на обоих входах одинаково (напряжение смещения равняется нулю).
Выходное напряжение может изменяться мгновенно.
Перечисленные характеристики не зависят от температуры и изменения напряжения питания.
2 Параметры реального операционного усилителя
Реальный операционный усилитель отличается от идеального и имеет следующие параметры:
Коэффициент усиления (К) – это отношение изменения выходного напряжения к изменению дифференциального входного напряжения при работе усилителя на линейной участке характеристики. Интегральные операционные усилители имеют коэффициент усиления в диапазоне 103…106 .
Напряжение смещения (UCM) – это дифференциальное входное напряжение, при котором выходное напряжение равняется нулю. Наибольшее значение напряжения смещения (30…100 мВ) имеют ОУ, входные каскады которых выполнены на полевых транзисторах, а минимальные (1…10 мВ) – входные каскады которых выполнении на биполярных транзисторах. Этот параметр связан с “дрейфом нуля” при работе ОУ.
Входной ток (IВХ) - это среднее арифметическое значение тока двух входов усилителя, при таком входном напряжении, когда напряжение на его выходе равняется нулю. Для ОУ на биполярных транзисторах входной ток равняется 0,01…1 мкА, а для ОУ на полевых транзисторах он значительно меньше – до 1 нА. Этот параметр связан со входным сопротивлением ОУ.
Разность входных токов (ΔIΒX) - это абсолютное значение разности токов двух входов усилителя, когда напряжение на его выходе равняется нулю. Этот параметр характеризует асимметрию входных каскадов ОП и составляет приблизительно 10…50 % от IВХ.
Входное сопротивление (rВХ) – сопротивление со стороны одного из входов ОУ, когда другой заземлен. Входное сопротивление ОУ достигает 103…108 Ом.
Коэффициент ослабления синфазного сигнала (МСФ) – это отношение синфазного сигнала к изменению напряжения смещения усилителя, которое вызвано этим сигналом. Для интегральных ОУ коэффициент ослабления синфазного сигнала достигает 60 – 110 дБ.
Коэффициент влияния нестабильности источника питания (КП) – это отношение изменения напряжения смещения к изменению напряжения питания, которое вызывало это изменение. Этот коэффициент реально равняется 20…200 мкВ/В.
Частота единичного усиления (F1) – это частота, при которой коэффициент усиления ОУ уменьшается до единицы. Для большинства ОУ частота одиночного усиления – 0,1…100 мГц.
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения (V) – это максимальная скорость изменения исходного напряжения при подаче на вход идеального перепада напряжения. В интегральных ОУ достигает 0,3…50 В/мкс.
Параметры реального ОУ зависят от температуры. Температурный дрейф напряжения смещения для ОУ на биполярных транзисторах составляет 5…20 мкВ/К, а для ОУ на полевых транзисторах - 20…100 мкВ/К. Температурный дрейф входных токов в ОУ на биполярных транзисторах уменьшается при увеличении температуры, а в ОУ на полевых транзисторах он растет с ростом температуры. Температурный коэффициент коэффициента усиления ОУ может быть положительным и отрицательным, но обычно коэффициент усиления в диапазоне рабочих температур изменяется не более чем в 3…5 раз.