8.4. Линейные электронные преобразователи электрических сигналов

8.4.1. Интегрирующие устройства

Изучить принципиальные схемы интегрирующих усилителей на основе ОУ. Знать основные соотношения, связывающие входные и выходные параметры, способы уменьшения погрешностей выходного напряжения.

8.4.2. Дифференцирующие устройства

Изучить принципиальные схемы дифференцирующих усилителей на основе ОУ. Знать основные соотношения, связывающие входные и выходные параметры, способы уменьшения погрешностей выходного напряжения.

8.4.3. Контрольные вопросы

1. Поясните принцип действия интегрирующего усилителя.

2.Объясните, каким образом можно уменьшить погрешность выходного напряжения реального интегратора.

3.Поясните принцип действия дифференциального усилителя.

4.Объясните, каким образом можно уменьшить погрешность выходного напряжения реального дифференциатора.

Литература

[1, гл.6.4].

[2, гл.6, 6.2, 6.3, 6.4].

[3, гл.2, 2.12, гл.3, 3.14].

[4, гл.2, 2.8].

8.5. Нелинейные электронные преобразователи электрических сигналов

8.5.1. Компараторы. Изучить работу операционных усилителей без обратных связей. Рассмотреть способы построения одновходовых и двухвходовых компараторов, их назначение, области применения, основные характеристики и параметры. Изучить работу операционных усилителей с положительной обратной связью. Обратить внимание на гистерезисный характер переходной характеристики.

8.5.2. Контрольные вопросы

1. Что такое компаратор? 2. Приведите схемы одно- и двухвходового компараторов и опишите их принцип действия. 3. Какими преимуществами обладает гистерезисная схема сравнения по сравнению с однопороговой? 4. Как можно изменить пороги срабатывания в компараторах? 5. Покажите, каким образом можно минимизировать ошибку сравнения однопороговой схемы.

Литература

[1, гл.8.7].

[2, гл.6, 6.7].

[3, гл.3, 3.1, 3.3].

[4, гл.3, 3.1, 3.3].

8.6. Триггерные и генераторные устройства

8.6.1. Ключевой режим транзисторов. Рассмотреть схему ключа на биполярном транзисторе с активной нагрузкой при наличии смещения. Обратить внимание на основные режимы работы транзистора – насыщения и отсечки. В режиме отсечки обратить внимание на остаточные токи транзистора, его схему замещения и сформулировать условия отсечки. Рассмотреть работу транзистора в режиме насыщения, остаточные напряжения.

При изучении переходных процессов в транзисторном ключе обратить внимание на особенности процесса насыщения транзистора и возвращение его в закрытое состояние, связанные с инерционными свойствами транзистора.

Необходимо проследить связь между длительностями переднего и заднего фронта, временем рассасывания и степенью насыщения транзистора.

Обратить внимание на использование ускоряющих конденсаторов для повышения быстродействия ключей, а также на применение ненасыщающихся ключей.

При изучении работы ключей на полевых транзисторах обратить внимание на особенности схем с линейной нагрузкой, с нелинейной нагрузкой в виде балластного транзистора и схемы на комплиментарной паре. Сравнить уровни логических сигналов, соответствующие нулю и единице, для всех трёх типов схем и быстродействие ключей.

8.6.2. Триггеры. Общие сведения. Типовые схемы. Изучить принцип построения триггеров на различной элементной базе. Рассмотреть типовые схемы RS-триггера, Т-триггера и триггера с эмиттерный связью на биполярных транзисторах. 8.6.3. Триггер Шмитта на ОУ. Изучить типовые схемы триггера Шмитта на ОУ. Сравнить их свойства с триггером на биполярных транзисторах.

8.6.4. Мультивибраторы. Изучить принцип построения и работу мультивибраторов на операционных усилителях в основных режимах: автоколебательном и ждущем. Проанализировать влияние параметров принципиальной схемы мультивибратора на длительность формируемых импульсов.

Ознакомиться с типовыми схемами мультивибратора и одновибратора на биполярных транзисторах. 8.6.5. Блокинг-генераторы. Изучить работу блокинг-генератора с насыщающимся трансформатором в ждущем режиме. Обратить внимание на особенности процессов отпирания и запирания транзистора.

Изучить схему и работу двухтактного блокинг-генератора с насыщающимся трансформатором, его особенности, временные диаграммы работы.

8.6.6. Генераторы линейного напряжения. Изучить принцип получения линейного нарастающего и спадающего напряжений. Рассмотреть работу генератора линейно изменяющегося напряжения на биполярных транзисторах и на ОУ. Знать основные параметры генераторов линейного напряжения. 8.6.7. Транзисторное реле с коллекторной обратной связью. Изучить принцип построения транзисторного реле с коллекторной обратной связью. Рассмотреть применение данного реле в автомобильных регуляторах напряжения. 8.6.8. Контрольные вопросы 1. Какими параметрами характеризуются области отсечки и насыщения транзисторного ключа? 2. Почему увеличение степени насыщения транзистора увеличивает длительность рассасывания и задний фронт импульса?

3. Чем отличаются процессы переключения биполярного и полевого транзисторов? 4. Какая схема коммутации реализуется в КМОП-ключе? 5. В чем сущность структуры триггера и процессов в нем? 6. Какие существуют основные схемы построения триггеров? 7. Какую роль выполняют емкости цепей связи в схемах триггеров? 8. Докажите, почему в схеме триггера с эмиттерный связью введение в эмиттерные цепи транзисторов общего резистора обеспечивает формирование цепи положительной обратной связи.

9. Сравните характеристики симметричного триггера и триггера с эмиттерный связью. 10. Опишите процессы, происходящие в схеме симметричного мультивибратора на биполярных транзисторах. 11. Как построен одновибратор с эмиттерный связью? 12. Принцип построения триггера Шмитта на ОУ. Как регулируется порог срабатывания и ширина передаточной характеристики? 13. Принцип построения симметричного мультивибратора на ОУ. Как регулируется частота выходного напряжения? 14. Опишите процессы в одновибраторе на ОУ. 15. Показать схему блокинг-генератора, работающего в ждущем режиме и пояснить его работу по диаграммам. 16. Как зависит частота двухтактного блокинг-генератора от напряжения питания и магнитных свойств сердечника? 17. Объяснить принцип работы генератора линейного напряжения на операционном усилителе. 18. Дайте определение важнейших параметров импульса пилообразной формы. 19. Поясните значение и действие коллекторной обратной связи в транзисторном реле.

Литература

[1, гл.8.7, 8.8, 8.9].

[2, гл.7, гл.8, 8.4, 8.5, 8.6].

[3, гл.3, 3.2, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8].

[4, гл.3, 3.2, 3.4, 3.5…3.7].