2)Схема Дарлингтона.

Комбинация из двух или более транзисторов-составной транзистор- позволяет получить существенное увеличение коэф.усиление потока.Так, пара дарлингтона при включении её по схеме с ОЭ имеет коэф. усиление потоку,примерно равный произведению коэф.усиления потоку сотавляющих транзисторов. Каскодный усилитель, представляющий собой последовательное включение по переменному току двух транзисторов, имеет слабую обратную связь между выходом и входом, что существенно повышает устойчивость усилителя. Наибольшее распространение получил усилитель соединением транзисторов по схеме рис.3.17А,

Известный под названием пары Дарлингтона, эту Пару можно включать по схеме с ОЭ ОК или ОБ, используя при этом транзисторы типа p-n-p или n-p-n.Наибольший эффект дает включение составного транзистора по схеме с ОЭ и ОК: в схеме с ОБ усиление пары Дарлингтона мало отличается от усиления обычного транзистора.

3)

билет 5

1)Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.Упрощённая структурная схема супергетеродина с однократным преобразованием частоты показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЕ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в усилителе ПЧ, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты.

2)Каскодный усилитель представляет собой последовательное соединение по переменному току двух транзисторов. Входной транзистор Т1 включен по схеме с ОЭ, выходной – по схеме с ОБ.

Комбинация из двух или более транзисторов – составной транзистор – позволяет получить существенное увеличение коэффициента усиления по току. Так, пара Дарлингтона при включении ее по схеме с ОЭ имеет коэффициент усиления по току, примерно равный произведению коэффициентов усиления по току составляющих транзисторов.

Каскодный усилитель, представляющий собой последовательное включение по переменному току двух транзисторов, имеет слабую обратную связь между выходом и входом, что существенно повышает устойчивость усилителя.

3)Входные динамические характеристики.

Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи транзистора обычно во много раз меньше его выходного сопротивления, и при этом транзистор практически работает в режиме короткого замыкания по выходу. Поэтому зависимость входного тока УЭ от напряжения между входными электродами при сопротивлении в выходной цепи, близком к нулю, т.ею входная характеристикой транзистора. На рисунке показано семейство входных статических характеристик биполярного транзистора. При напряжении от 3 до 10 В они практически сливаются. Поэтому обычно для расчетов ограничиваются статической входной характеристикой при фиксированном напряжении Uкэ (равное примерно 5 В)

билет 6

1)

2)

3)Сквозные и проходные динамические характеристики оконечных каскадов.

Сквозные используются для оценки нелинейных искажений сигнала в усилительном каскаде. Сквозные характеристики показывают зависимость мгновенных значений выходного тока УЭ от ЭДС источника сигнала входной цепи, в усилительных каскадах на биполярных транзисторах удается учесть нелинейные искажение сигнала, которые возникают из-за нелинейности как входной, так и выходной цепей УЭ. В усилительных каскадах на полевых транзисторах нелинейные искажения сигнала можно рассчитывать по выходной нагрузочной прямой переменного тока, поскольку эти каскады работают без токов затвора. При построении сквозной динамической характеристики используют нагрузочную прямую переменного тока. еи=IбRи+Uбэ,

Где Rи – внутреннее сопротивление источника сигнала переменному току.

Для построения сквозной динамической характеристики задаются значением выходного тока ik1 и по нагрузочной прямой переменного тока определяют значение входного тока iб1.

Проходная динамическая характеристика используя входные и выходные динамические характеристики, можно построить по точкам проходную динамическую характеристику. По нагрузочной прямой для нескольких значений тока iвых находят соответствующие значения тока iвх, по которым на входной характеристике УЭ определяют соответствующие значения входного напряжения Uвх. Далее точки со значениями тока iвых и напряжения Uвх откладывают в координатах iвых, Uвх. Соединяя эти точки плавной линией, строят искомую проходную динамическую характеристику.

Билет 7

1)В кач-ве ист сигн исп антена,микрофон и тд, ист сигн обеспечивает мощность на вх усилит. От ист пит усил отбирает мощность Р0, необх для усил вх сигн. УЭ явл основой усил. усил элемент вместе с др эл-ми,обеспечивающими заданный режим раболты усил и его связь с ист сигн и нагрузкой образуют -усил каскад.

2)Требуемый режим работы УЭ обеспечивается в усилительном каскаде с помощью цепей питания. Та часть цепей питания, которая обеспечивает подачу на УЭ напряжения или тока смещения, называется цепями смещения. Имеется две разновидности нестабилизированных цепей смещения усилительного каскада на биполярном транзисторе: смещение фиксированным током базы и смещением фиксированным напряжением база-эмиттер. Нестабилизированные цепи смещения не устраняют нестабильности режима работы транзистора. Применяются два вида стабилизированных цепей смещения: с температурной компенсацией и с ООС. В усилителях температурной компенсации в цепях смещения используются термокомпенсирующие элементы: терморезисторы и полупроводниковые диоды, в ИС широко используются диодные стабилизаторы напряжений и токов. В усилителях с ООС в усилительном каскаде создается специальная цепь ОС по постоянному току, при этом различают три способа стабилизации точки покоя: коллекторная, эмиттерная и комбинированная. В большинстве усилителей на полевых транз применяется автоматическое смещение за счет падения напряжения на резисторе в цепи истока. Биполярный транзистор-трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) -электронный тип примесной проводимости, p (positive) -дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» -«два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора- боольшая площадь p-n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

3)Режим А.

При работе УЭ (усилительного элемента) в режиме А его выходной ток существует в течение всего периода усиливаемого сигнала, непрерывно изменяясь в соответствии с входным. Для снижения нелинейных искажений точку покоя при работе УЭ в режиме А выбирают на возможно более линейном участке сквозной или проходной динамической характеристики.

Достоинством режима А является сравнительно малые нелинейные искажения сигнала, однако энергетические показатели каскада оказываются неважными. Амплитуды переменных составляющих выходного тока Imвых и выходного напряжения Umвых не могут быть соответственно больше тока I0 и напряжения U0 в точке покоя. Среднее значение выходного тока Iср, потребляемого УЭ от источника питания, примерно равное току покоя I0.

б илет 8

1).Рассматривают коэффициент усиления по напряжению, ku = Uвых/Uвх, коэффициент усиления по току ki = Iвых/Iвх, коэффициент усиления по мощности кр = Рвых/Рвх = Кu·Кi. Здесь U и I – действующие значения синусоидального напряжения и тока. Коэффициент усиления по мощности кр > 1. В зависимости от усиливаемого параметра, усилители подразделяются на усилители напряжения, тока, мощности. В ряде случаев усилитель делают многокаскадным, что позволяет увеличить коэффициент усиления. Структурная схема многокаскадного усилителя показана на рисунке: При выполнении условий Uвых1= Uвх2, Uвых2= Uвх3, ..., Uвыхn-1= Uвхn коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления этих каскадов: Ku = Uвыхn/Uвх1= K1K2…Kn.

2)

3)Режим В и АВ.

При работе УЭ в режиме В его выходной ток проходит в течение половины периода усиливаемого сигнала, в течение другой половины периода он равен нулю. Режим В существует лишь в идеализированном случае, когда сквозную характеристику аппроксимируют линейно - ломаной линией.

Ток покоя в режиме В равен нулю, однако в реальном каскаде имеет малое конечное значение. На рисунке показана работа в режиме В УЭ, непрерывной линией показан идеализированный случай, штриховая линия уточняет формы сквозной динамической характеристики и выходного тока.

При работе УЭ отсечкой выходного тока удобно ввести угол отсечки 0, равный половине той части периода сигнала в угловых единицах, в течение которого существует выходной ток. В идеализированном случае 0=90градусов, в реальном каскаде 0>90 град. И реализуется промежуточный режим АВ.

При длительной работе усилителя в режиме В расход энергии источника питания оказывается значительно меньшим чем при работе в режиме А, в этом одно из преимуществ режима В. Недостатком является высокий уровень гармонических составляющих.

билет 9

1)Одна из основных функций, реализуемых аналоговыми устройствами, - усиление. Поэтому в курсе АЭУ особое внимание уделяется усилительным устройствам (УУ). УУ называется устройство, предназначенное для повышения (усиления) мощности входного сигнала. Усиление происходит с помощью активных элементов за счет потребления мощности от источника питания. В УУ входной сигнал лишь управляет передачей энергии источника питания в нагрузку. В качестве активных элементов чаще всего применяются транзисторы, такие УУ принято называть полупроводниковыми, или транзисторными. УУ принято классифицировать по ряду признаков: ► по характеру усиливаемых сигналов - УУ непрерывных (гармонических) и УУ импульсных сигналов; ► по диапазону рабочих частот - УУ постоянного тока (=0 Гц) и УУ переменного тока. В свою очередь, УУ переменного тока в учебной литературе (и в данном пособии) подразделяются на: ¨ усилители звуковых частот (от 20 до 20000 Гц) или низкочастотные усилители; ¨ усилители высоких частот (ВЧ) ( до 300 МГц); ¨ усилители сверхвысоких частот (СВЧ) ( › 300 МГц).

2)Цепи смещения с отриц обратной связью(ООС). Простейшей из цепей стабилизации точки покоя с помощью ООС является цепь коллекторной стабилизации. На рис.3,25 показана схема цепи коллекторной стабилизации при включении транзистора по схеме с ОЭ (коллекторную стабилизацию можно применять и при включении транзистора с ОК и ОБ). Из рис.3,25 следует что цепь коллекторной стабилизации отличается от цепи смещения фиксированным током базы(см.рис.3,20) тем, что верхний вывод резистора R1 подключен к источнику питания, а к коллекторному транз. При таком включении вводится паралл ООС по напряжению, снимаемая с коллектора транзистора. При этом на резисторе R1 действует не все напряжения источника питания E.

3)Режим С.

Угол отсечки выходного тока УЭ, работающего в режиме С, менее 90 градусов, что обеспечивается выбором точки покоя на оси абсцисс левее точки пересечения спрямленной сквозной динамической характеристики. Характерным для С является то, что при отсутствии сигнала, а также при малом его уровне выходной ток УЭ равен нулю. Т.к. синусоидальные импульсы выходного тока имеют угол отсечки 0<90.

Преимущество С по сравнению с А и В явл. Более высокая экономичность, так как амплитуда первой гармоники выходного тока значительно больше по сравнению с его средним значением. При этом использование выходного тока увеличивается, что позволяет реализовать в каскадах, работающих в режиме С, более высокий КПД. Из-за этого режим С используется в мощных усилителях, нагрузкой которых являются избирательные цепи.

Режим D.

Одним из недостатков усилителей, работающих в режимах А, В и С, является уменьшение КПД с уменьшением амплитуды усиливаемого сигнала. Этот недостаток может быть устранен в усилителях, работающих в режиме D, когда УЭ работает в ключевом режиме, т.е. находится либо в закрытом либо в открытом состоянии.

Режим D широко используется в устройствах для усиления прямоугольных импульсов произвольной длительности и скважности, когда уровень импульсов на выходе устройства может не зависеть от их уровня на входе.

билет 10

1) Динамический диапазон приемника (Receiver Dynamic Range) с одной стороны определяет способность приемника обнаруживать слабый входной сигнал, больший уровня шума, с другой — обрабатывать сигналы большого уровня без искажения. Отношение максимального сигнала к минимальному сигналу на входе приемника и определяет динамический диапазон приемника: Специфическую важность имеют следующие два параметра радиоприемного устройства: динамический диапазон, свободный от помех SFDR (Spurious Free Dynamic Range), и динамический диапазон по блокированию BDR (Blocking Dynamic Range).  Динамический диапазон, свободный от помех SFDR, основан на отношении между максимальным входным уровнем, для которого интермодуляционные продукты третьего порядка имеют уровень, меньший уровня шума, и минимальным различимым сигналом Smin.

2)

3)Селективность приемника – это способность приемника отделять полезный сигнал от мешающего. Она основана на использовании отличительных признаков между полезным и мешающим сигналом:  - направлением и времени действия, амплитуды, частоты и фазы.  Пространственная селективность реализуется с помощью антенн с узкой (или острой) диаграммой направленности. Временная селективность сводится к отпиранию приемника только на время действия полезного сигнала. Основное значение имеет частотная селективность. Она осуществляется с помощью резонансных цепей и фильтров.

билет 11

1)Шум, с которым мы имеем дело на практике, состоит из многих составляющих. Основные из них это – тепловой шум и дробовый шум. Тепловой шум возникает при флуктуациях электронов в проводниках, имеющих некую конечную температуру. Некоторые из таких флуктуаций могут иметь спектральные составляющие в той же полосе частот, что и полезные сигналы, т.е. их маскировать и затруднять их обработку. Шумовой спектр, генерируемый тепловым шумом по своей природе однороден на всех частотах. Дробовый шум возникает из-за квантовой стохастической природы электрического тока. Ток не представляет собой непрерывного и предсказуемого движения электронов, а скорее является хаотическим потоком со случайным их распределением. Статистический анализ стохастического потока электронов показывает, что вариации тока имеют широкополосный характер (распределены в широкой полосе частот). Есть и другие природные феномены, которые имеют квантовую структуру и генерируют случайный шум. Примером может служить шум генерации и рекомбинации основных носителей, возникающий в транзисторах при распределении тока эмиттера между базой и коллектором. Несмотря на многообразие источников шума, у всех механизмов генерации шума есть одно свойство, общее с тепловым шумом: они имеют однородный спектр, равномерно распределенный в полосе частот до 5000 ГГц.

2)Требуемый режим работы УЭ обеспечивается в усилительном каскаде с помощью цепей питания. Та часть цепей питания, которая обеспечивает подачу на УЭ напряжения или тока смещения, называется цепями смещения. Имеется две разновидности нестабилизированных цепей смещения усилительного каскада на биполярном транзисторе: смещение фиксированным током базы и смещением фиксированным напряжением база-эмиттер. Нестабилизированные цепи смещения не устраняют нестабильности режима работы транзистора. Применяются два вида стабилизированных цепей смещения: с температурной компенсацией и с ООС. В усилителях температурной компенсации в цепях смещения используются термокомпенсирующие элементы: терморезисторы и полупроводниковые диоды, в ИС широко используются диодные стабилизаторы напряжений и токов. В усилителях с ООС в усилительном каскаде создается специальная цепь ОС по постоянному току, при этом различают три способа стабилизации точки покоя: коллекторная, эмиттерная и комбинированная. В большинстве усилителей на полевых транз применяется автоматическое смещение за счет падения напряжения на резисторе в цепи истока. Биполярный транзистор-трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) -электронный тип примесной проводимости, p (positive) -дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» -«два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора- боольшая площадь p-n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

3)При введении в усилитель частотно-независимой ООС достигается уменьшение линейных искажений. Это объясняется тем, что ООС уменьшает коэффициент усиления на различных частотах по-разному. На тех частотах, где коэффициент усиления максимален и постоянен частотно-независимая ООС снижает его в одинаковое и наибольшее число раз. Однако на частотах, где усиление усилителя без ООС падает, его выходное напряжение Uвых уменьшается, напряжение ОС также уменьшается, ООС на этих частотах становится слабее и, следовательно, коэффициент усиления усилителя на этих частотах уменьшается в меньшее число раз. Чем меньше коэффициент усиления усилителя без ООС, тем слабее действует ОС и меньше снижается усиление усилителя с ООС.

Влияние ОС на ФЧХ и переходную характеристику аналогично ее влиянию на АЧХ.

билет 12

1) Коэффициент усиления усилителя можно определить, исходя из структурной схемы (рис.1): Кобщ = Uвых/Uвх = (Uвых/Un-1) … (U3/U2)(U2/Uвх)=KnKn-1…K2K1 или Kобщ = K1K2…Kn ef((1+(2+…+(n) где K1,…, Kn – коэффициенты усиления каскадов, (1,…, (n – фазовые сдвиги, вносимые каждым усилительным каскадом. Таким образом, для многокаскадного усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада. Суммарный фазовый сдвиг, вносимый усилителем, равен сумме фазовых сдвигов каждого каскада. Сквозной коэффициент усиления Kобщ = kвхKобщ где kвх=Zвх/(Zг + Zвх) – коэффициент передачи входной цепи. Если коэффициент усиления отдельных каскадов выразить в логарифмических единицах, то общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя будет равен сумме коэффициентов Kобщ[дб] = K1[дб] + … + Kn[дб]

2) При изготовлении усилителя по интегральной технологии и усилителях постоянного тока в основном применяются цепи с непосредственной связью. В усилителях переменного тока, выполненных на дискретных элементах, широкое распространение получила резистивно-емкостная цепь межкаскадной связи. Трансформаторная цепь используется в резонансных усилителях для связи как между отдельными каскадами резонансных усилителей,так и между резонансными усилителями и другими каскадами приемника. Для перехода от несимметричного каскада к симметричному обычно используется инверсный каскад. Так как усилитель может включать однотактные, так и двухтактные каскады, имеется 4-е разновидности схем уепей межкаскадной связи (ЦМС):между двумя несимметричными(рис.3,34а)и симметричными(рис,3,34б)каскадами,между не симметричными и симметричными(рис.3,34в)между симметричными и несимметричным (рис,3,34г). В качестве цепи межкаскадной связи между несимметричными и симметричными каскадами может использоваться переходной усилитель, называемый инверсным

3)Двухтактные бестрансформаторные каскады.

Применение трансформатора в выходной цепи УЭ приводит к увеличению линейных и нелинейных искажений; в трансформаторе теряется часть мощности сигнала, что уменьшает КПД каскада; затрудняется введение глубокой ООС.

Усилитель с параллельным управлением двухфазным напряжением.

Транзисторы Т1 и Т2 имеют одинаковую проводимость и включены по схеме с ОЭ. Входные напряжения равны по амплитуде, но противоположны по фазе. Так как переменные составляющие выходных токов транзисторов ik1 и ik2 противофазны из-за различной полярности напряжений и протекают в нагрузке в разных направлениях, то результирующий ток в нагрузке равен сумме токов ik1 и ik2, что свойственно двухтактному усилителю.

Усилитель с параллельным управлением однофазным напряжением.

Позволяет упростить входной трансформатор: управление обоими плечами осуществляется одновременно одним однофазным напряжением Uвх. При этом проводимости транзисторов, включенных по схеме с ОЭ, должны быть различными: транзистор Т1 имеет проводимость p-n-p, а транзистор Т2 – типа n-p-n. При работе например в режиме В транзистор Т1 открывается отрицательным напряжением на базе, а Т2 – положительным. Следовательно усилитель двухтактный, потому, что в течение каждого полупериода сигнала один транзистор открыт, другой закрыт. Токи обоих транзисторов в нагрузке текут навстречу друг другу и взаимно компенсируются. Поскольку через Rн постоянная составляющая выходного тока не протекает, нагрузку можно подключить к общему проводу через разделительный конденсатор Ср, при этом оба источника питания можно объединить.

Однофазное напряжение можно получить от обычного резисторного каскада с транзистором, включенным по схеме с ОЭ. При этом входной трансформатор можно исключить. Схема такого каскада на одиночных комплементарных транзисторах ( сочетание транзисторов с разной проводимостью типа p-n-p и n-p-n.), являющаяся основой для бестрансформаторных усилителей.

билет 13

1)Нелинейные искажения при действии одного гармонического напрядения.

Предположим что ВАХ усилительного элемента имеет вид показанный на присунке

Если амплитуда гармонического колебания на входе усилительного каскада мала то форма выходного тока практически не отличается от формы входного напряжения. Если амплитуда вх сигнала велика то форма вых тока сильно отличается от гармонической. Сем больше амплитуда высших гармоник в выходном токе тем сильнее искажение сигнала. Не линейные ВАХ

усилительного элемента усилителя вызывает нелинейные искажения усиливаемого сигнала.

2)Цепи межкаскадной связи и виды усилительных каскадов.

Основные требования предъявляемые к цепям межкаскадной связи. Следущие минимальные потери т.е. максимальный коэфицент передачи цепи,. Усилит. Каскады могут быть однотактными и двухтактными симетричными и не симетричными.Все однотактные каскады не симетричные . один из входных зажимов каскада объеденен с одним из выходных зажимов в общий провод, потенциал сингнала на котором относительно земли равен нулю.

Двухтактные каскады симетричные. В наиболее распространненном случает они содержат два УЭ работающие на общую нагрузку, при этом выходные токи УЭ равны и противоположны по полярности В симетричном усилителе обеспечивается передача относительно общего провода двух равных но противоположных по фазе переменных напряжений усиливаемого сигнала.Следовательно симетричные схемы являются трех проводные.

Ц епи межкаскодной связи. Цепи с непосредственной связью. Резисторно емкасная цепь межкаскадной связи. Тр. Цепь межкаскадной связи. Инверсный каскад.