26. Основная схема включения полевого транзистора, ее характеристики
Наибольшее распространение на практике нашла схема ОИ.
Схема включения полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, выполненным в виде кольца, охватывающего n-область, соответствует схеме с ОИ. При расчете цепей с полевыми транзисторами используют передаточные и выходные ВАХ. Выходные и передаточные характеристики полевого транзистора с управляющим p-n-переходом для схемы включения с ОИ имеют нелинейный характер. В МДП-транзисторах со встроенным каналом у поверхности полупроводника под затвором, при нулевом напряжении на затворе относительно истока, существует инверсный слой — проводящий (встроенный) канал. Этот канал практически реализуют в виде тонкого приповерхностного слоя с помощью ионного легирования. МДП-транзисторы со встроенным каналом могут работать при обеих полярностях напряжения на затворе.
27. Операционные усилители, их характеристики и типы
Усилителем называют устройство, предназначенное для усиления входного электрического сигнала по напряжению, току или мощности за счет преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала. Для обеспечения усиления сигнала усилитель должен включать в себя: нелинейный элемент, выходную цепь усиленного сигнала, источник питания. В качестве управляемого нелинейного элемента усилителя в электронике используют биполярные и полевые транзисторы. Классификация усилителей осуществляется по различным признакам их обобщенной структурной схемы:
По виду усиливаемого сигнала. Различают усилители гармонических и импульсных сигналов.
По типу усиливаемой величины. Различают усилители напряжения, тока и мощности.
По диапазону усиливаемых частот. Различают усилители постоянного тока, для которых характерно изменение усиливаемого сигнала с частотой, близкой или равной нулю, и усилители переменного тока, которые, в свою очередь, подразделяются на усилители низкой (звуковой) (f< 30 кГц), высокой (30 кГц <f< 300 МГц) и сверхвысокой частот (f> 300 МГц).
По виду соединительных цепей (межкаскадных соединений) управляемых нелинейных элементов. Различают: усилители с гальванической (непосредственной) связью; усилители с RС-связями; усилители с трансформаторной связью.
По виду нагрузки (активной, активно¬индуктивной и емкостной нагрузкой).
Коэффициент усиления — это отношение установившихся значений выходного и входного сигналов усилителя. В зависимости от типа усиливаемой величины различают коэффициенты усиления: по напряжению, по току, мощности.
Полоса
пропускания усилителя — это диапазон
рабочих частот
Δω,
в пределах которого коэффициент усиления
не снижается ниже
1/
= 0,707 от своего максимального значения
Кmaх.
Зависимость
коэффициента
усиления от частоты усиливаемого сигнала
называется амплитудно-частотной
характеристикой усилителя.
Выходное сопротивление усилителя для большинства практических случаев определяется выражением
где U2x — напряжение холостого хода на выходе усилителя (RH = ∞); I2к — ток короткого замыкания (RH = 0).
Выходная мощность усилителя — это та часть мощности, кото¬ рая может быть выделена в нагрузочном устройстве:
Искажение сигналов в усилителе связано: во-первых, с нелинейной зависимостью выходного сигнала от входного, обусловленной нелинейностью статических ВАХ применяемых транзисторов; во-вторых, с частотной зависимостью амплитуды и фазы усиливаемого сигнала. Поэтому при анализе работы усилителей рассматривают два вида искажений выходного сигнала по отношению к входному: статические (нелинейные) и динамические (амплитудные и фазовые), в результате которых изменяется как форма, так и частотный спектр усиливаемого сигнала. Для количественной оценки искажений усилителя служит коэффициент нелинейных искажений, в основу расчета которого положена оценка относительной величины высших гармоник к основной в выходном сигнале, т.е.
Предварительный усилитель обеспечивает непосредственную связь источника сигнала и усилительного устройства, поэтому важнейшее требование, которому он должен удовлетворять, — минимальное ослабление входного сигнала.
Промежуточный усилитель является буферным каскадом между предварительным и выходным усилителем.
Выходной усилитель предназначен для получения на выходе усилительного устройства мощности, обеспечивающей работоспособность нагрузочного устройства, выполняющего определенные функции.
Избирательными (селективными) называют усилители, обеспечивающие усиление сигналов в узкой полосе частот.
Усилителем постоянного тока (УПТ), именуемым также усилителем медленно изменяющихся сигналов, называют усилитель, способный обеспечивать усилительные свойства начиная от частоты ω = 0.
Операционный усилитель (ОУ) — это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, как правило, выполненный в виде интегральной микросхемы.