
- •Раздел 1основы аналоговой схемотехники
- •Введение
- •Общие сведения об аналоговых
- •Электронных устройствах
- •Усилителя
- •Тема 1.2 Принцип электронного усиления
- •Тема 1.3 Классификация аэу
- •Тема 1.4 Стабильность показазателей аэу
- •Тема 1.1 Основные технические параметры и характеристики аэу
- •1.1.1Входное и выходное сопротивление. Коэффициенты
- •Усиления
- •1.2 Амплитудно-частотная характеристика (ачх) и фазочастотная характеристика(фчх)
- •Характеристика
- •1.1.2 Переходная, динамическая, амплитудная характеристики. Динамический диапазон
- •1.1.3 Нелинейные искажения(ни)
- •1.1.4 Коэффициент полезного действия
- •1.1.5 Собственные помехи
- •1.1.6 Стабильность показателей аэу
- •Тема 1.2 Методы обеспечения режима работы биполярных и полевых транзисторов в каскадах усиления
- •1.2.1 Схема с фиксированным током базы
- •1.2.2 Схема с фиксированным напряжением база – эмиттер
- •1.2.3 Схемы с температурной стабилизацией
- •1.2.4 Стабильность рабочей точки
- •1.2.5 Способы задания режима покоя в усилительных каскадах на полевых транзисторах
- •Переходом; б – со встроенным каналом; г – с индуцированным каналом
- •1.2.6 Обратные связи в усилителях
- •1.2.7 Последовательная обратная связь по напряжению
- •Усилителя с обратной и без обратной связи
- •1.2.8 Последовательная обратная связь по току
- •1.2.9. Режимы работы усилительных каскадов
- •1.2.10 Работа активных элементов с нагрузкой
- •Каскада с нагрузкой в режиме классаА
- •1.2.11 Усилительный каскад с общим эмиттером
- •Резисторного каскада в схеме с оэ
- •1.2.12 Усилительный каскад по схеме с общей базой
- •1.2.13 Усилительный каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель)
- •Тема 1.3Многокаскадные усилители
- •1.3.1 Особенности построения многокаскадных усилительных трактов
- •1.3.2 Способы межкаскадных связей Усилители с непосредственными межкаскадными связями.
- •Межкаскадными связями
- •Усилители с гальваническими межкаскадными связями.
- •Каскады и цепи с емкостной связью.
- •Трансформаторная межкаскадная связь.
- •1.3.3 Оптроны как элементы межкаскадных связей и гальванических развязок
- •1.3.4 Составные транзисторы. Каскодная схема.
- •Раздел 2 основы аналоговой микросхемотехники
- •Тема 2.1 Особенности элементов интегральной микросхемотехники
- •2.1.1 Генераторы стабильного тока (гст), генераторы малого стабильного напряжения (гмсн) и схемы сдвига уровня
- •Напряжения
- •Схемы сдвига уровня:
- •2.1.2 Каскад на двух транзисторах с эмиттерной связью
- •Эмиттерной связью
- •2.1.3 Работа каскада в качестве фазоинверсного
- •2.1.4 Работа каскада в качестве дифференциального
- •2.1.5 Токовое зеркало(тз). Типовые схемы тз
- •4.6 Типовые схемы тз
- •2.1.6 Усложнённые входные дифференциальные каскады(дк)
- •2.1.7 Входные каскады на транзисторах супер-бэта
- •Супер-бэта
- •2.1.8 Унч на интегральных микросхемах
- •2.1.9 Широкополосные интегральные усилители(шиу)
- •Усилителей
- •2.1.10 Оконечные каскады интегральных усилителей
- •Усилителей
- •Тема 2.2Интегральные операционныеусилители
- •2.2.1 Основные параметры и типы оу
- •2.2.2 Классификация операционных усилителей (оу). Устройство оу. Требования к оу.
- •2.2.3 Амплитудно-частотные, фазочастотные, амплитудные характеристики оу.
- •Инвертирующий усилитель
- •Неинвертирующий усилитель
- •Дифференциальный усилитель
- •Усилитель, построенный на одном операционном усилителе (оу)
- •Сдвиги нуля и их компенсация
- •Схемы ручной балансировки нуля
- •Усилители переменного напряжения на базе оу.
- •Тема 2.3 Устойчивость усилителей с обратной связью и способы ее обеспечения
- •Устойчивость работы усилителей с оос
- •Критерии устойчивости Найквиста и Боде. Запасы устойчивости.
- •Найквиста
- •Устойчивости Боде
- •Методы частотной коррекции интегральных усилителей Простейшая запаздывающая коррекция.
- •Запаздывающая коррекция с шунтированием последовательной rc-цепью.
- •Последовательной rc-цепью
- •Простейшая коррекция с фазовым опережением
- •Тема 2.4 Устройства аналоговой обработки сигналов
- •2.4.1 Инвертирующий сумматор
- •Входными сигналами
- •Неинвертирующий сумматор
- •Неинвертирующего усилителя.
- •Интегрирующий усилитель
- •Дифференцирующий усилитель
- •Инвертирующем усилителе.
- •Логарифмический усилитель
- •Антилогарифмический усилитель
- •2.4.7 Аналоговые перемножители и делители
- •Перемножители и делители на основе управляемых сопротивлений
- •Другие принципы построения перемножителей
- •Некоторые применения аналоговых перемножителей
- •Тема 2.5 Компараторы напряжения
- •2.5.1 Назначение, основные параметры, типы, принцип и действие компараторов
- •2.5.2 Двухпороговые детекторы
- •2.5.3 Особенности схемотехники компараторов
- •Тема 2.6особенности построения цап и ацп
- •2.6.1 Назначение, параметры цифроаналоговых преобразователей (цап)
- •2.6.2 Цап (цифроаналоговые преобразователи): применение, принцип действия
- •2.6.3 Схема четырёхразрядного цап на основе двоично-взвешенных резисторов
- •Двоично-взвешённых резисторов
- •2.6.4 Схема цап лестничного типа
- •МатрицеR-2r
- •2.6.5 Аналого-цифровые преобразователи(ацп)
- •2.6.6 Классификация ацп
- •2.6.7 Ацп последовательного приближения
- •Раздел 3. Основыимпульснойсхемотехники
- •Тема 3.1 Параметры испектры импульсных сигналов
- •3.1.1Импульсные устройства: достоинства и применение
- •3.1.2 Параметры импульсных сигналов
- •Спектральный состав импульсных сигналов
- •3.1.4 Частотный спектр радиоимпульсов
- •3.1.5 Структура импульсных сигналов
- •Тема 3.2 импульсные усилители и ключи
- •3.2.1 Некорректированный импульсный усилитель
- •3.2.2.2Эмиттерная коррекция фронта импульса
- •Импульсного усилителя с эмиттерной коррекцией фронта импульса
- •Коррекция плоской вершины импульса (нч-коррекция)
- •Импульсного усилителя с плоской вершины импульса.
- •Эмиттерный повторитель
- •3.2.3Транзисторные ключи
- •3.2.4Ключи на биполярных транзисторах
- •Разновидности ключей на биполярных транзисторах
- •Ключ с ускоряющим конденсатором
- •Ненасыщенный ключ с нелинейной отрицательной обратной связь
- •3.2.6Ключи на мдп-транзисторах
- •Индуцированными каналами разных типов проводимости на (комплементарных) кмдп-транзисторах.
- •Тема 3.3 формирователи импульсов
- •3.3.1 Дифференцирующие цепи
- •3.3.2 Влияние паразитных параметров на выходной импульс
- •3.3.3 Переходная rc-цепь
- •3.3.4 Интегрирующая rc-цепь
- •3.3.5 Диодные ограничители амплитуды
- •3.3.6 Последовательные диодные ограничители
- •(Ограничители с нулевым порогом ограничения)
- •(Ограничители с ненулевым порогом ограничения)
- •3.3.7 Параллельные диодные ограничители.
- •(Ограничитель с нулевым порогом ограничения)
- •(Ограничитель с ненулевым порогом ограничения)
- •3.3.8 Транзисторный усилитель-ограничитель
- •3.3.9.2 Генератор с контуром ударного возбуждения в цепи эмиттера.
- •3.3.10 Формирующие линии
- •3.3.10.1 Формирование прямоугольных импульсов длинной линией
- •Длинной линией
- •3.3.10.2 Цепочечные линии задержки.
- •3.3.11 Формирователь с линией задержки
- •Транзисторный ключ и линию задержки.
- •Тема 3.4 генераторы прямоугольных импульсов Общие сведения
- •3.4.1Транзисторные мультивибраторы
- •3.4.2 Мультивибратор с корректирующими диодами
- •3.4.3 Ждущий мультивибратор
- •3.4.4 Синхронизированный мультивибратор
- •3.4.5 Мультивибратор в режиме деления частоты
- •3.4.6 Мультивибраторы на сxемах операционных усилителей
- •3.4.6.1 Автоколебательные мультивибраторы на операционных усилителях
- •3.4.6.2 Ждущие мультивибраторы
- •3.4.7Транзисторные блокинг-генераторы
- •3.4.8.1 Автоколебательный блокинг-генератор.
- •3.4.8.2 Ждущий блокинг-генератор.
- •3.4.8.3 Синхронизированный блокинг-генератор.
- •Тема 3.5 генераторы пилообразных импульсов
- •3.5.1 Генераторы линейно-изменяющегося напряжения
- •3.5.1.1 Генераторы лин с токостабилизирующими элементами.
- •3.5.1.2 Глин компенсационного типа.
- •3.5.1.3 Глин с положительной обратной связью
- •3.5.1.4 Глин с отрицательной обратной связью
- •3.5.1.5 Генераторы линейно изменяющегося тока
- •Тема 3.6 триггеры Общие сведения
- •3.3.1 Симметричный триггер с внешним смещением
- •3.3.2 Симметричный триггер с автоматическим смещением
- •3.3.3 Несимметричный триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта)
- •3.3.4 Запуск транзисторных триггеров
- •3.3.4.1 Раздельный запуск
- •3.3.4.2 Счетный запуск
- •3.3.5 Быстродействие транзисторных триггеров
- •Литература
- •Содержание
Инвертирующий усилитель
Так как операционный усилитель (ОУ) имеет большой коэффициент усиления по напряжению , то даже малое дифференциальное входное напряжение, которое может возникнуть из-за ассиметрии входного каскада или нестабильности элементов входной цепи, способно перегрузить ОУ и вызвать смещение от 0 до . Тогда ОУ окажется в состоянии насыщения и потеряет способность усиливать. Кроме того зависит от температуры и .
Вследствие указанных причин ОУ почти всегда применяется с глубокой ОС, которая обеспечивает получение хорошей стабильности и нуля выходного напряжения. Чаще других применяются параллельная ООС по напряжению.
Рисунок 2.15 Схемы инвертирующего усилителя на базе ОУ с внешней ООС (без цепи питания и частотной коррекции)
Это базовая схема, на основе которой строятся почти все остальные. Название усилителя говорит о том, что входной сигнал должен подаваться на инвертирующий вход. Сигнал ОС тоже должен подаваться на инвертирующий вход (только тогда ОС OOC). Также ОС оказывается параллельной и по напряжению.
Для идеального ОУ:
Учитывается
также, что
ограничено
,
и можно считать
Следовательно,
ток
,
протекающий через резистор R1,
равен току
,
протекающий через
.
Так как
,
то всё входное напряжение падает на
резисторе R1:
а всё выходное напряжение падает на резисторе :
.
Отсюда коэффициент усиления по напряжению инвертирующего усилителя с ОС:
Входное сопротивление:
Выходное
сопротивление:
,
так как даже без ОС
;
кроме того, здесь ОС – отрицательная
по напряжению, она понижает выходное
сопротивление; глубина её бесконечна,
так как
Уравнение показывает, что коэффициент усиления инвертирующего усилителя определяется только сопротивлением резисторов и не зависит от характеристик самого ОУ. Знак “–“ указывает на инвертирование.
Недостатком
инвертирующего усилителя является
невысокое
(на
практике
10
кОм).
Выбрать большим
нельзя, так как необходимо увеличивать
.
При высокоомных
,
инвертирующий усилитель становится
неустойчивым из-за влияния входной
дифференцирующей ёмкости. Простейший
способ снижения
–
подключение его к выходу ОС через
делитель
,
.
Коэффициент передачи от входааменьше, чем к зажимам выхода. Благодаря этому при том же требуемое оказывается большим, что и повышает входное сопротивление.
Неинвертирующий усилитель
В этом усилителе входной сигнал подаётся на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ), а напряжение обратной связи (ОС – по-прежнему на инвертирующий вход через делитель , . Она оказывается последовательной отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению. При упрощённом анализе схемы:
Напряжение обратной связи снимаемое с делителя , , пропорционально выходному напряжению:
Рисунок 2.16 Схема неинвертирующего усилителя
Поскольку
и
подаются на разные входы операционного
усилителя (ОУ), то для идеального
операционного усилителя
=
и коэффициент усиления:
=> коэффициент усиления неинвертирующего усилителя больше, чем инвертирующего усилителя при одинаковых , ,и глубине обратной связи (ОС). Это обусловлено тем, что в инвертирующем усилителе входное напряжение (Uос) дополнительно ослабляется делителем , .
За счёт глубокой последовательной ООС и большого входного сопротивления операционного усилителя, входное сопротивление неинвертирующего усилителя велико и определяется следующим выражением:
Его
анализ показывает, что с уменьшением
,
возрастает
и может составлять десятки ГОм.
Благодаря глубокой ООС по напряжению и при одинаковой её глубине выходное сопротивление в неинвертирующем и инвертирующем усилителях мало и не превышает десятки Ом.
При
увеличении глубины ООС в неинвертирующем
усилителе
уменьшается и при 100% ООС (
)коэффициент
усиления неинвертирующего усилителя
=> неинвертирующий усилителе становится
повторителем напряжения. Так, как в
повторителе всё выходное напряжение
подаётся на вход, то необходимость в
,
отпадает.
Для входной цепи можно записать:
;
=>
=>
т.к.
велик,
то
стремится к нулю.