- •Частина і. Базові визначення, параметри та характеристики електронних систем
- •Електричні інформаційні сигнали та типові системи їх обробки
- •Частина іі. Активні компоненти електронних систем
- •Електронно-дірковий перехід - базова напівпровідникова структура твердотілих компонентів
- •Напівпровідникові діоди та їх використання
- •Біполярні транзистори
- •Польові транзистори
- •Інтегральні мікросхеми
- •Оптоелектронні напівпровідникові прилади
- •Частина ііі. Функціональні пристрої електронних систем
- •Електронні підсилювачі
- •Генератори незатухаючих електричних коливань та формувачі імпульсів
- •Вторинні джерела живлення
- •Передмова
- •1.2 Компоненти електронних систем
- •1.2.1 Класифікація
- •1.2.2 Пасивні компоненти
- •1.2.3 Активні компоненти – електронні прилади
- •1.3 Типові процеси обробки еіс
- •1.4 Аналіз електронних пристроїв за постійним струмом,
- •1.5 Відносні та логарифмічні коефіцієнти підсилення
- •1.6 Типові схемні елементи електронних систем
- •1.6.1 Класифікація
- •1.6.2 Подільники напруги
- •1.6.3 Генератори напруги та струму
- •1.6.4 Моделювання електронних пристроїв
- •1.6.5 Дослідження диференціюючих rc-схем
- •1.6.5.2 Амплітудно-частотна характеристика диференціюючих схем
- •6.6 Дослідження інтегруючих rc-схем
- •1.6.6.2 Амплітудно-частотна характеристика інтегруючих схем
- •1.7 Радіотехніка, електроніка та радіоелектроніка
- •1.8 Аналогові та цифрові системи
- •1.9 Нова філософія сучасної техніки
- •1.10 Початкові засади електроніки та схемотехніки
- •1.11 Поточний самоконтроль
- •1.11.1 Завдання для дослідження схем в ms
- •1.11.2 Контрольні запитання
- •Частина іі. Активні компоненти електронних систем Розділ 2. Електронно-дірковий перехід – базова напівпровідникова структура твердотілих компонентів
- •2.1 Класифікація речовин за провідністю
- •2.2 Дрейфовий та дифузійний струми власних напівпровідників
- •2.3 Домішкові напівпровідники
- •2.4 Визначення та класифікація електричних переходів
- •2.5 Електронно-дірковий перехід в стані рівноваги
- •2.6 Пряме та зворотне вмикання едп
- •2.7 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого едп
- •2.8 Ємнісні властивості p-n переходу
- •2.9 Пробій p-n переходу
- •2.10 Перехід метал-напівпровідник
- •2.11 Особливості р-n переходів та їх використання для побудови компонентів електронних систем
- •2.12 Поточний самоконтроль
- •2.12.1 Тестові контрольні запитання.
- •Розділ 3. Напівпровідникові діоди та їх використання
- •3.1 Визначення, структура та класифікація
- •3.2 Вольт-амперна характеристика нд
- •3.3 Параметри нд
- •3.4 Електрична модель та частотні властивості нд
- •3.5 Основні види пробою нд
- •3.6 Основні типи діодів та електронні пристрої на їх основі
- •3.6.1 Випрямні діоди та випрямлячі
- •3.6.2 Високочастотні діоди
- •3.6.3 Імпульсні діоди та ключі
- •3.6.4 Напівпровідникові стабілітрони
- •3.6.5 Обмежувачі амплітуди
- •3.6.6 Варикапи та пристрої електронного регулювання частоти
- •3.8 Діоди Шотткі
- •3.8 Поточний самоконтроль
- •3.8.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •3.8.2 Контрольні запитання
- •Розділ 4. Біполярні транзистори
- •4.1 Структури, режими та схеми вмикання
- •4.2 Фізичні процеси в бт
- •4.3 Статичні характеристики бт
- •4.3.1 Статичні характеристики бт із се
- •4.3.2 Статичні характеристики бт із сб
- •4.4 Температурний дрейф характеристик бт
- •4.5 Підсилення потужності еіс за допомогою бт
- •4.6 Графоаналітичний метод аналізу та розрахунку
- •4.7 Динамічні властивості бт
- •4.8 Ключовий режим бт
- •4.9 Порівняльний аналіз трьох схем вмикання бт
- •4.10 Власні шуми та шумові параметри транзисторів
- •4.11 Температурний режим та пробій бт
- •4.12 Основні типи бт
- •4.13 Поточний самоконтроль
- •4.13.1 Завдання для моделювання та дослідження схем
- •4.13.2 Контрольні запитання
- •Розділ 5. Польові транзистори
- •5.1 Типи польових транзисторів
- •5.2 Польовий транзистор з керувальним p-n‑переходом
- •5.3 Підсилювач з автоматичним зміщенням на пт
- •5.4 Польові транзистори з ізольованими затворами
- •5.5 Ключовий режим мдн-транзисторів
- •5.6 Температурні залежності та шуми пт
- •5.7 Класифікація та особливості використання пт
- •5.8 Порівняння польових та біполярних транзисторів
- •5.9 Поточний самоконтроль
- •5.9.2 Контрольні запитання
- •Розділ 6. Інтегральні мікросхеми
- •6.1 Особливості імс як активних компонентів
- •6.2 Класифікація інтегральних мікросхем
- •6.3 Аналогові інтегральні мікросхеми
- •6.3.1 Основні типи аіс
- •6.3.2 Схеми стабілізації режиму а іс
- •6.3.3 Схеми зсуву рівнів напруг
- •6.4 Однокаскадні багатоцільові підсилювачі
- •6.5 Диференціальні підсилювачі
- •6.6 Операційні підсилювачі
- •6.6.1 Особливості оп
- •6.6.2 Інвертувальна схема вмикання оп
- •6.6.3 Неінвертувальна схема вмикання оп
- •6.6.4 Імпульсний режим оп
- •6.7 Поточний самоконтроль
- •6.7.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •6.7.2 Контрольні запитання
- •Розділ 7. Оптоелектронні напівпровідникові прилади
- •7.1 Особливості оптоелектроніки
- •7.2 Джерела оптичного випромінювання
- •7.2.1 Люмінесценція
- •7.2.2. Електролюмінесцентні індикатори
- •7.2.3 Випромінювальні діоди
- •7.3 Фотоелектричні напівпровідникові
- •7.3.1 Внутрішній фотоефект
- •7.3.2 Фоторезистори
- •7.3.3 Фотодіоди
- •7.3.4 Фототранзистори
- •7.4 Оптрони та оптоелектронні імс
- •7.5 Поточний самоконтроль
- •7.5.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •7.5.2 Контрольні запитання
- •Частина ііі. Функціональні пристрої електронних систем Розділ 8. Електронні підсилювачі
- •8.1 Визначення, структурні схеми
- •8.2 Основні характеристики та параметри еп
- •8.3 Підсилювачі з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.3.1 Особливості підсилювачів з резистивно-ємнісним зв`язком
- •8.2.2 Амплітудно-частотна та перехідна характеристики
- •8.3.3 Корекція лінійних та нелінійних спотворень
- •8.4 Зворотний зв`язок та його використання
- •8.4.1 Визначення та класифікація
- •8.4.2 Вплив зворотного зв`язку на основні параметри еп
- •8.4.3 Паразитні зворотні звязки в підсилювачах
- •8.5 Підсилювачі постійного струму
- •8.5.1 Визначення та класифікація
- •8.5.2 Підсилювачі постійного струму з безпосереднім зв`язком
- •8.5.3 Підсилювачі постійного струму
- •8.6 Вибірні (селективні) підсилювачі
- •8.6.1 Визначення та класифікація
- •8.6.2 Резонансні підсилювачі
- •8.6.3 Підсилювачі з частотно–залежним зворотним зв'язком
- •8.7 Підсилювачі потужності
- •8.7.1 Особливості побудови та класифікація
- •8.7.2 Безтрансформаторні підсилювачі потужності
- •8.8 Завдання для самоконтролю
- •8.8.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •8 .8.2 Контрольні запитання
- •Розділ 9. Генератори незатухачих електичних коливань та формувачі імпульсів
- •9.1 Визначення, умови самозбудження
- •9.2 Генератори гармонічних коливань
- •9.2.2 Низькочастотні rс –генератори
- •9.2.3 Стабілізація частоти коливань в автогенераторах
- •9.3 Автоколивальні мультивібратори
- •9.4 Загальмовані мультивібратори
- •9.5 Формувачі лінійно-змінної напруги
- •9.6 Завдання для самоконтролю
- •9.6.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •9.6.2 Контрольні запитання
- •Розділ 10. Вторинні джерела живлення електронних систем
- •10.1 Особливості енергетичної (силової) електроніки
- •10.2 Основні типи випрямлячів
- •10.3 Згладжувальні фільтри
- •10.3.1 Пасивні фільтри
- •10.3.2 Активні фільтри
- •10.4 Стабілізатори напруги
- •10.4.1 Параметричні стабілізатори напруги
- •10.4.2 Компенсаційні стабілізатори напруги
- •10.5 Завдання для самоконтролю
- •10.5.1 Завдання для моделювання та дослідження схем в ms
- •10.5.2 Контрольні запинтання
- •Список рекомендованої літератури
8 .8.2 Контрольні запитання
1. Пояснити принцип підсилення потужності електричних інформаційних сигналів.
2. За яких умов визначаються межові частоти при підсилені потужності, напруги, струму?
3. Чим обмежується максимальна амплітуда сигналів на виході ЕП?
4. Яким чином можливо зменшити спад вершини та тривалість переднього фронту імпульсних сигналів в RC-підсилювачах?
5. Перерахувати переваги та недоліки використання позитивного та негативного зворотних зв`язків в підсилювачах.
6. Сформулюйте перваги та недоліки ППС.
7. Яким чином в ППС узгоджуються датчики зі входом, послідовні каскади та виходи з навантаженням?
8. Пояснити причини та особливості побудови низькочастотних вибірних підсилювачів.
9. Перерахувати та пояснити основні параметри ПП.
10. Оцінити переваги та недоліки трансформаторних ПП.
11. Яким чином в безтрансформаторних каскадах досягається передача максимальної потужності?
12. Які функції виконують резистори в колі колекторів в схемах СЕ та СБ чи резистор в колі емітера в схемі СК в підсилювачах попередньої обробки та в підсилювачах потужності?
13. Яким чином можна досягти максимального ККД в підсилювачах потужності?
14. Як визначаються основні параметри багатокаскадних ЕП у відносних та логарифмічних одиницях?
Розділ 9. Генератори незатухачих електичних коливань та формувачі імпульсів
9.1 Визначення, умови самозбудження
та класифікація генераторів
В процесі виявлення, обробки та передачі електричних інформаційних сигналів широко використовуються додаткові коливання, параметри яких визначаються при проектуванні РЕА. Для цього створюються спеціальні функціональні пристрої, на вхід яких. на відміну від ЕП, ззовні не поступають вхідні керуючі сигнали. Такі схеми працюють в автоколивальному режимі, тобто на їх виході за рахунок перетворення енергії джерела постійної напруги ( джерела живлення ) створюються періодичні коливання при відсутності вхідного збудження. В основі побудови генераторів, які формують електричні коливання заданої частоти, амплітуди та форми ( генераторів незатухаючих коливань - ГНК) лежить принцип реле, розглянутий в розд.1. Як і в підсилювачах, за допомогою активних компонентів в ГНК потужність джерела живлення використовується для формування нових сигналів з запрограмованими параметрами.
На рис.1.8. показана типова функціональна схема ГНК, до складу якої входять джерело живлення, ЕП та схема позитивного зворотного зв`язку, яка підключається між виходом та входом. Для виникнення та збереження незатухаючих електричних коливань необхідно забезпечити дві умови самозбудження генераторів:баланс фаз та баланс амплітуд.
При підключенні генератора до джерела живлення за рахунок зовнішніх чи внутрішніх завад на вході підсилювача появляється стрибок напруги ( позитивний або негативний). Він підсилюється ЕП, виділяється на його виході і через схему зворотного зв`язку поступає на вхід. Баланс фаз вимагає, щоб фаза сигналу зворотного зв`язку співпадала з фазою початкового стрибка на вході ЕП. За такої умови ці сигнали складаються, амплітуда на вході і на виході зростає, що викликає подальше лавиноподібне наростання амплітуди на виході. Зазвичай рівень зростання сигналів на виході (амплітуда вихідного сигналу) обмежується рівнем постійної напруги джерела живлення. За досягнення таких значень швидкість наростання вихідного сигналу уповільнюється. Після досягнення максимума починається зменшення амплітуди на виході, через схему ЗЗ це передається на вхід ЕП. Починається лавиноподібний процес зменшення вихідного сигналу майже до нуля, а потім починається новий цикл наростання. Описаний процес стає можливим лише за балансу фаз. Але цього недостатньо для формування незатухаючих коливань.
Баланс фаз необхідно сумістити з балансом амплітуд. Схеми ЗЗ зазвичай будуються за допомогою пасивних компонентів, а тому сигнали на їх виході ( сигнали на вході ЕП ) зменшуються за амплітудою, що може стати недостатнім для забезпечення лавиноподібних процесів наростання чи спаду. Це повністю виключається, якщо коефіцієнт підсилення ЕП перевищує коефіцієнт пригнічення сигналів схемою ЗЗ. Наприклад, при використанні в якості схеми ЗЗ моста Віна, коефіцієнт передачі якого складає 1/3, виникнення незатухаючих електричних коливань можливе за умови, коли коефіцієнт підсилення ЕП перевищує 3. Цю задачу вирішують шляхом використання підсилювачів на дискретних та інтегральних компонентах, зокрема шляхом використання операційних підсилювачів.
За умов реалізації балансу амплітуд виділяють два типи генераторів:генератори гармонічних коливань та генератори імпульсів складної форми ( релаксаційні генератори).