2.6. Двойной т-образный фильтр

Двойной Т-образный фильтр (рис. 2.14) обладает частотной характеристикой, идентичной характеристике моста Вина-Робинсона.

Рис. 2.14 Двойной Т-образный фильтр.

Он тоже пригоден для подавления определенной частотной области. В отличие от моста Вина-Робинсона выходное напряжение снимается относительно общей точки. Для высоких и низких частот U_а = U_e Сигналы высоких частот будут полностью передаваться через два конденсатора С, а сигналы низких частот — через резисторы R.

Для расчета частотной характеристики используем правило узлов для точек 1, 2 и 3 (рис. 2.14); при ненагруженном выходе получим

После исключения U₁ и U₂ и нормирования  = RC будем иметь

Графики зависимости | А | и  от частоты изображены на рис. 2.15.

Рис 2.15 Диаграмма Боде двойного Т-образ-ного фильтра.

2.7. Колебательный контур

В этом разделе приведем важнейшие формулы для параллельного колебательного контура с потерями (рис. 2.16). Эта цепь подробно описана в литературе, поэтому в ее детальном рассмотрении нет необходимости.

Рис. 2.16. Параллельный колебательный контур с потерями.

Импеданс контура при R_P >> R_L

Отсюда получим параметры контура:

3. Диоды

Диоды-полупроводники, которые пропускают ток в одном направлении. Выводы диода называются анодом А и катодом К. На рис. 3.1 показано условное обозначение диода.

Рис 3.1 Условное обозначение диода

Если приложено положительное напряжение U_AK >0 то диод работает в прямом направлении. При отрицательном напряжении U_AK < 0 диод заперт. Обратный ток всегда на несколько порядков меньше, чем прямой.

3.1. Характеристики и параметры

Режим работы диода определяется его характеристикой I = I(U_AK}. Типовая характеристика диода представлена на рис. 3.2.

Прямой ток резко возрастает при малых положительных напряжениях U_AK. Однако он не должен превышать определенного максимального значения Iмакc так как иначе произойдет перегрев и диод выйдет из строя. Приближенно ход характеристики может быть описан значениями прямого напряжения U_D при токах порядка 0,1Iмакс. Для германия U_D находится в пределах от 0,2 до 0,4 В, для кремния -от 0,5 до 0,8 В.

Из рис. 3.2 видно, что обратный ток при напряжениях  U_AK  > Uобрмакс возрастает до значений, соизмеримых с прямым током. Обычные диоды в этой области не могут работать, так как в них происходит локальный перегрев, приводящий к выходу их из строя. Максимальное обратное напряжение определяется конструкцией диода и находится в пределах 10В10кВ.

Рис 3.2 Характеристика диода

Характеристику диода можно аппроксимировать с помощью экспоненциальной функции :

где Is - теоретический обратный ток, U_T = kT/e₀- термический потенциал. При комнатной температуре

Поправочный коэффициент m учитывает отклонение от теории диода Шокли. Он находится в пределах 12.

Уравнение (3.1) описывает характеристику реального диода только в прямом направлении и для небольших токов. Реальный обратный ток диода значительно больше, чем Is, а обратное напряжение необходимо определять на основании поверхностного эффекта.

На рис. 3.3 показаны характеристики, рассчитанные согласно формуле (3.1) для кремниевого и германиевого диодов со следующими типовыми данными:

германиевый диод: Is = 100 нА, mU_T = 30 мВ, Iмакс = 100 мА,

кремниевый диод: Iы = 10 пА, v U_T = 30 мВ, Iмакс = 100 мА.

Рис 3.3. Характеристика диода в линейном масштабе

Для прямого напряжения при токе ¹/₁₀Iмакс значения напряжения составят соответственно 0,35 и 0,62 В, что хорошо согласуется с экспериментальными данными.

Величина U_D часто определяется как прямое напряжение диода в точке перегиба прямой ветви характеристики. Но в действительности перегиб прямой ветви характеристики является кажущимся, что видно из рассмотрения этой характеристики в полулогарифмическом масштабе (рис. 3.4). Перегиб появляется вследствие линейного масштаба представления экспоненциальной функции. Поэтому его положение полностью зависит от этого масштаба.

Рис. 3.4. Характеристики диода в полулогарифмическом масштабе.

С помощью формулы (3.1) несложно рассчитать, что прямое напряжение достигает значений m U_Tln10 = 60120 мВ при возрастании прямого тока в 10 раз. Поскольку U_T- и Is зависят от температуры, то прямое напряжение для фиксированного значения тока также зависит от температуры. Эта зависимость описывается приближенным соотношением

Пропорциональное уменьшение прямого напряжения с температурой при постоянной величине тока означает, что с увеличением температуры ток возрастает по экспоненциальному закону, если приложенное напряжение постоянно.

Экспоненциальную температурную зависимость имеет и обратный ток. Он удваивается при увеличении температуры на 10 К. При достижении температуры 100 К обратный ток соответственно возрастет в тысячу раз.