8) Какие вы знаете устройства чувствительные к свету?

Датчиками светового излучения являются, как правило, фотоэлементы различного рода такие как: вакуумные фотоэлементы, газонаполненные фотоэлементы, фотоэлектронные умножители, полупроводниковые фотоэлементы, фотодиоды и фототранзисторы. В этих устройствах выходной ток прямо пропорционален 9

величине светового потока, попадающего на активную часть поверхности фотоприемника. Известны также фотоприемники на основе фотосопротивлений. Эти устройства имеют намного большую светочувствительность по сравнению с фотодиодами, но их характеристики не линейны и сильно зависят от температуры. По этим причинам фотосопротивления для измерительных целей непригодны.

Кроме того, имеются фотоприемники, основанные на тепловом действии света. Во-первых, это - полупроводниковые терморезисторы, применяемые в астрономических телескопах и называемые болометрами. Во-вторых, это - пироэлектрические датчики. Их работа базируется на явлении пироэлектрического эффекта, которое заключается в том, что при изменении температуры поляризованного сегнетоэлектрика в нем возникают свободные электрические заряды. Пироэлектрический датчик состоит из тонкой пленки поляризованного сегнетоэлектрика с нанесенными электродами и зачерненной поверхностью. При изменении светового потока меняется температура пленки, и появляются заряды. Такие датчики широко используются в системах охранной сигнализации. Они реагируют на тепловое излучение человека.

9)Какие вы знаете датчики проникающей радиации.

Датчики проникающей радиации. Наиболее известным датчиком проникающей радиации является счетчик Гейгера. Он состоит из коаксиально расположенных внешнего металлического цилиндра, являющегося катодом, и тонкой нити, являющейся анодом. Между этими двумя электродами создается атмосфера специально подобранного разреженного газа. Между катодом и анодом прикладывается напряжение в несколько сотен вольт. При попадании между анодом и катодом частицы проникающей радиации, происходит ударная ионизация, которая инициализирует кратковременную вспышку газового разряда. На счетчике возникает импульс напряжения с амплитудой в несколько десятков вольт. Такой счетчик служит для обнаружения проникающей радиации и измерения приблизительного значения ее интенсивности. Однако он не может определить энергию частицы, попавшей в счетчик

Для определения энергии частиц используются стинцилляционные счетчики, состоящие из стинциллирующего кристалла и фотоэлектронного умножителя. В момент попадания частицы в кристалл происходит поглощение ее энергии с выделением части поглощенной энергии в виде энергии некоторого количества фотонов. Эти фотоны попадают на фотоэлектронный умножитель, который может усиливать первичный фототок до 106 раз. На выходе фотоэлектронного умножителя появляются кратковременные импульсы напряжения, амплитуда которых зависит от энергии попавшей частицы.

При большой интенсивности радиации могут использоваться ионизационные камеры, пропорциональные и полупроводниковые счетчики.

10)Что такое усилитель напряжения и усилитель тока?

Усилитель тока - устройство для повышения значения силы тока в цепи за счёт энергии постороннего источника.

11. Какие искажения может вносить входная емкость усилителя?

Наличие входной емкости присуще любым усилителям. Ее незримое присутствие не всегда приводит к нежелательным результатам. Однако часто возникают непредвиденные проблемы.

Рассмотрим типичный случай. Пусть это входной усилитель обыкновенного электронного осциллографа.

При рассмотрении схемы, изображенной на рисунке 2.2, необходимо к входной емкости усилителя добавлять еще емкость проводов, соединяющих источник сигнала с входом усилителя. На передней панели возле входного разъема электронного осциллографа обычно приводят данные об его входном сопротивлении и входной емкости. Их типичные значения Rвх=1Mom, Cвх=25 pF, соответственно. Как правило, сигнал на вход осциллографа подается по отрезку экранированного кабеля. Емкость экранированного кабеля имеет величину порядка 100pF на метр его длины. Суммарная емкость, шунтирующая вход осциллографа, окажется равной Cвх=100pF, если использовать кабель длиною 75см. В дальнейшем будем исходить из этой величины. С учетом наличия этой емкости, между источником сигнала и входом осциллографа образуется интегрирующая цепь с постоянной времени τ равной:

В результате, при большом внутреннем сопротивлении источника сигнала, форма сигнала на входе осциллографа сильно искажается. Так при Rг=100kOm импульс прямоугольной формы длительностью в 10 mks превращается в импульс, состоящий из отрезков экспонент и становиться полностью не похожим на прямоугольный импульс источник сигнала. (см. рисунок 2.3)

Рисунок 2.3

12 Что такое коэффициент шума?

13Каковы условия получения минимального коэффициента шума?

Шумовые свойства. При усилении очень слабых сигналов, когда усиление велико, на выходе усилителя обнаруживаются помехи. Их можно разделить на два типа. Первый тип - это наводки от источников. Посторонние источники разнообразны: электросеть, другие узлы электронной аппаратуры, находящиеся в одном корпусе с данным усилителем, внешние источники (искрящие контакты переключателей или электродвигателей, грозовые разряды), радиостанции, телевизионные станции, работающие поблизости мобильные телефоны, импульсные источники питания разной аппаратуры (например, зарядные устройства для мобильных телефонов) и т. п. Все эти помехи теми или иными способами можно устранить.

Второй тип помех рождается в самом усилителе. Это шумовые сигналы. Имеется много источников шумовых сигналов. Наибольшее значение имеют источники шумовых сигналов, рождающиеся в первом каскаде усилителя, так как они усиливаются этим каскадом и на вход второго каскада поступает шумовой сигнал намного большей величины по сравнению с шумовыми сигналами, рождающимися во втором каскаде. Устранить полностью шумовые сигналы невозможно. Можно только рациональным конструированием усилителя снизить их уровень.

Шумовые сигналы появляются не только в усилителе, но и в источнике сигнала. Поэтому шумовые свойства усилителя оценивают по коэффициенту шума, который показывает насколько относительная шумовая помеха при использовании данного усилителя больше относительной шумовой помехи источника сигнала. Обычно коэффициент шума выражают в децибелах. Коэффициенту шума в 1 дБ соответствует повышение относительной шумовой

помехи на 12%, что мало заметно. В том случае, когда коэффициент шума усилителя составляет 1-2 дБ, то говорят, что этот усилитель малошумящий.

Рисунок 2.7 показывает типичную схему для расчета коэффициента шума.

Рисунок 2.7

На схеме изображен источник сигнала Eг, с его внутренним сопротивлением Rг, являющимся источником шумового сигнала Eшг. Усилитель имеет входное сопротивление Rвх. Все шумовые сигналы, рождающиеся в усилителе, пересчитываются к его входу в виде двух генераторов шумовых сигналов: генератора шумового тока (Jш) и генератора шумовой ЭДС (Eш). После этого пересчета считается, что усилитель уже не шумит и соотношение между суммарной шумовой помехой и полезным сигналом на его входе сохраняется и на выходе усилителя. Результат расчета коэффициента шума для этой схемы представлен на рисунке 2,8 в виде графика зависимости коэффициента шума Kш от сопротивления источника сигнала Rг.

Рисунок 2.8

19

Из графика видно, что при некотором значении Rгопт коэффициент шума будет минимальным Kш мин. Расчет, проведенный в соответствие со схемой рисунка 2.7 показывает, что Rг опт=Eш/Jш.

Следовательно, для получения минимального значения коэффициента шума следует добиваться выполнения этого соотношения. Однако источник сигнала обычно задан и изменять его внутреннее сопротивление нет возможности. Единственный способ добиться желаемого результата - это подобрать параметры шумовых свойств усилителя Eш и Jш так, чтобы выполнилось приведенное выше соотношение. Некоторые рекомендации по уменьшению шумовых помех сводятся к следующему. Шумовые свойства транзисторов зависят от выбора типа транзистора и режима работы его. Если использовать интегральный усилитель, то повлиять на режим работы его первого усилительного каскада почти невозможно. Данный интегральный усилитель будет давать минимальное значение коэффициента шума только при вполне определенном значении внутреннего сопротивления источника сигналов, причем, скорее всего совсем не таком, какое имеет применяемый источник. Следовательно, минимальное значения коэффициента шума можно добиться только используя на входе усилителя одиночный транзисторный каскад с подобранным типом транзистора и определенным режимом его работы. Краткие рекомендации сводятся к следующему. При сопротивлении источника сигналов до 1 Мом на входе усилителя следует применять биполярный транзистор. При сопротивлении источника сигналов от 1Мом до 100Мом лучшие результаты получаются с применением полевого транзистора с PN переходом в цепи затвора. Если внутреннее сопротивление источника сигналов превышает 100 Мом, то лучше использовать полевые транзисторы с изолированным затвором. Далее следует иметь в виду, что результат зависит от типа и режима работы транзистора. Так, при большом внутреннем сопротивлении источника сигналов и использовании

биполярного транзистора приходится работать с очень малым (несколько микроампер) током коллектора.

Вопрос о понижении шумовых помех стоит не всегда, а только тогда, когда величина усиливаемого сигнала становиться сравнимой с сигналом шумовой помехи, то есть при усилении очень малых сигналов.