4 Полевые транзисторы.

П олевым транзистором (ПТ) называют электронный прибор, в котором ток канала управляется электрическим полем, возникающим с приложением напряжения между затвором и истоком U_зи. Он предназначен для усиления входных сигналов по мощности. Свойства полевых транзисторов отличаются от биполярных транзисторов. Как следует из определения, в ПТ управление током осуществляется электрическим полем, создаваемым приложенным напряжением, а не с помощью тока базы. Поэтому в управляющем электроде (затворе) практически нет тока, за исключением токов утечки. Получаемое, как следствие этого, высокое входное сопротивление (оно может быть больше 10¹⁴ Ом) во многих применениях существенно упрощает проектирование схем. Классификация и условные графические обозначения полевых транзисторов приведены на рисунке. Электрод, из которого в канал вытекают носители заряда проходят к электроду, который называется истоком (И). Из канала носители заряда проходят к электроду, который называется стоком (С). Управляющий электрод, предназначенный для регулирования площади поперечного сечения канала, называется затвором (З).

Поскольку в ПТ ток определяется движением носителей только одного, ранее их называли униполярными.

5.Операционный усилитель – это унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и несимметричным выходом с непосредственной связью между каскадами (то есть без разделительных конденсаторов), характеризующийся большим коэффициентом усиления по напряжению (K_U  ∞), высоким входным (R_вх  ∞) и малым выходным сопротивлением (R_вых  0) с бесконечной полосой пропускания (Δf  ∞), а также с низким уровнем шумов при хорошей температурной стабильности, способный устойчиво работать при замкнутой цепи ОС. Следует отметить, что на практике ни одно из выше перечисленных требований к ОУ не может быть удовлетворено полностью.

Входной каскад ОУ выполняется в виде дифференциального усилителя, поэтому он имеет два входа и реагирует на разность приложенных к ним напряжений, то есть на дифференциальный сигнал (U_вых=K_D(U₊–U_–), где K – собственный коэффициент усиления ОУ по напряжению).

Операционный усилитель, по существу, является идеальным усилительным элементом и составляет основу всей аналоговой электроники, что стало возможным в результате достижений современной микроэлектроники, позволившей реализовать достаточно сложную структуру ОУ в интегральном исполнении на одном кристалле и наладить массовый выпуск подобных устройств. Все это позволяет рассматривать ОУ в качестве простейшего элемента электронных схем подобно диоду, транзистору и т. п.

Интегральные операционные усилители (ИОУ) производятся уже 42 года. Наиболее удачные модели: LM101 (153УД2), µA741, (140УД7) и ОРА07 (140УД17), тиражируются многими фирмами на протяжении трех десятилетий. За это время ИОУ стали почти такими же популярными активными компонентами, как транзисторы. И пока окружающий мир остается аналоговым, ИОУ будут незаменимы при построении интерфейсов микропроцессоров, систем управления и обработки сигналов. Время всеобщей «мобилизации» связи ставит новые задачи перед разработчиками ИОУ. Расширение полосы пропускания и динамического диапазона должно сопровождаться снижением напряжения питания, потребляемой мощности и уровня паразитных спектральных составляющих. Подобные задачи невозможно решить только схемотехническими методами, поэтому основное внимание ведущих мировых производителей ИОУ уделяется совершенствованию полупроводниковых технологий. Главная проблема биполярной интегральной технологии заключается в получении высококачественных p-n-p транзисторов, без которых невозможно реализовать широкополосные усилительные схемы с большим усилением, малыми нелинейными искажениями, высоким коэффициентом использования напряжения питания и низким энергопотреблением. В отличие от КМОП-технологии, биполярный технологический процесс не является полностью комплементарным.

Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций (отсюда его название), путём использования напряжения как аналоговой величины. Такой подход лежит в основе аналоговых компьютеров, в которых ОУ использовались для моделирования базовых математических операций (сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и т. д.). Однако идеальный ОУ является многофункциональным схемотехническим решением, он имеет множество применений помимо математических операций. Реальные ОУ, основанные на транзисторах, электронных лампах или других активных компонентах, выполненные в виде дискретных или интегральных схем, являются приближением к идеальным.