Тема 1. Показники та характеристики аеп (4 години)

Стандартизація та уніфікація вузлів і пристроїв. Характеристики та показники, які визначають підсилення, перетворення та спотворення аналогових сигналів (коефіцієнти підсилення, вхідний і вихідний опір, граничні частоти, амплітудно-частотна характеристика (АЧХ), фазо-частотна характеристика (ФЧХ), перехідна характеристика (ПХ), ККД, динамічний діапазон, коефіцієнт гармонік та інші показники). Властиві завади (фон, наводження, коефіцієнт шуму, відношення сигнал/шум, дрейф нуля). Стабільність показників.

Література:[ 1, с. 10...22; 2, с. 40...41].

Методичні вказівки. Технічні показники являють кількісну оцінку властивостей АЕП і дозволяють оцінити ступінь придатності пристрою для того чи іншого застосування. Показники виражаються через параметри схеми, підсилювального елемента та навантаження.

Виходячи з цих позицій, слід у порядку, наведеному у дужках, засвоїти визначення, призначення та методи використання для оцінки якісних параметрів пристрою. Разом треба уяснити шляхи їх поліпшення.

Контрольні запитання

1. Які спотворення називаються лінійними та нелінійними?

2. Як вимірюють нелінійність пристрою для неперервних сигналів?

3. У чому причина різниці динамічного діапазону пристрою за вхідним і вихідним сигналами?

4. Які причини виникнення амплітудно-частотних, фазо-частотних і перехідних спотворень?

5. Що відображає АЧХ, ФЧХ підсилювача?

6. Що таке ККД підсилювача?

7. У чому фізична суть власних шумів підсилювача?

8. Які є способи зменшення шумів?

Закінчивши вивчення цього розділу та відповівши на контрольні запитання, студент повинен вміти:

1. Дати визначення показників підсилювачів та оцінити їх значення.

2. Навести приклади характерних АЧХ, ФЧХ, ПХ аналогових пристроїв та дати необхідні пояснення.

Тема 2. Принципи побудови електронних підсилювачів (6 годин)

Фізичні принципи підсилення сигналів. Увімкнення транзистора за змінним струмом (із спільним емітувальним електродом, із спільним збиральним електродом, із спільним керувальним електродом, складений транзистор).

Живлення та стабілізація режиму транзистора (колекторна, емітерна, комбінована). Живлення біполярного та польового транзисторів. Вплив температури навколишнього середовища на роботу активного елемента.

Струмкове дзеркало та його призначення.

Література:[ 1, с. 54…70; с.159...162].

Методичні вказівкиМатеріал теми треба розглядати у такій послідовності. Виходячи із загальних позицій, підсилювач напруги може розглядатись як перетворювач напруги джерела живлення у напругу вихідного сигналу за законом вхідного. Для розуміння цього положення використайте аналогію з подільником напруги.

Транзистор має три електроди. Увімкнення його позначають назвою електрода, спільного для входу та виходу. Кожне увімкнення незалежно від виду навантаження або призначення визначає електричні характеристики каскаду. Підсилення потужності сигналів забезпечують схеми зі спільним емітером (СЕ), спільною базою (СБ), спільним колектором (СК). Треба визначити особливості схем підсилення з точки зору вхідних і вихідних струмів і напруг.

Аналіз схем грунтується на складанні еквівалентних схем каскадів, в яких підсилювальні елементи також представлені еквівалентними схемами.

Режим роботи активного елемента (АЕ) – певне співвідношення між амплітудою сигналу та постійною напругою й струмом вихідного електрода АЕ (положенням робочої точки спокою), яке забезпечує задану тривалість проходження вихідного струму. Тому, вивчивши способи ввімкнення транзисторів у схему аналогового каскаду, треба з'ясувати принципи забезпечення положення точки спокою.

Тепер слід розглянути вплив температури на роботу АЕ. Він визначається дією температури на p-n переходи. Відомо три причини нестабільності струму БТ: зворотний струм колекторного переходу, напруга база-емітер, коефіцієнт передачі струму. Проте найістотнішим є технологічний розкид коефіцієнта передачі транзистора за струмом . БТ найкритичніший до першого фактора, а ПТ – більш стабільний. Цей розгляд показує, що при зміні напруги джерела живлення та температури змінюватиметься струм колектора. Тому потрібно стабілізувати робочу точку транзистора. Використовують схеми з термокомпенсацією або з негативним зворотним зв'язком (НЗЗ) за постійним струмом. Термокомпенсація не усуває впливу старіння, розкиду параметрів транзистора, нестабільності джерела, тому корисні кола зі зворотним зв'язком. Треба розглянути схеми колекторної, емітерної, витокової стабілізації, з'ясувати їх вади. Головніше, подібні кола застосовують у малопотужних підсилювачах, де постійний вихідний струм не залежить від рівня сигналу.

Струмкове дзеркало або генератор стабільного струму (ГСС) – один із найважливіших пристроїв у складі інтегральних схем (ІС), котрі значно послаблюють синфазні завади та небажані вхідні струми зміщення операційного підсилювача (ОП).

Контрольні запитання

1. Якою є еквівалентна схема біполярного і польового транзистора для широкого діапазону частот? Як спростити ці схеми для НЧ, СЧ, ВЧ?

2. Як впливає підвищення частоти на показники схем?

3. Навести схеми увімкнення БТ і ПТ. Які показники вони мають?

4. Які функції виконує резистор у емітерному колі, у витоковому колі?

5. З якою метою і як використовують складені транзистори?

6. Яким засобом підтримують незмінним вихідний струм у широкому інтервалі температур і при зміні напруги джерела?

Закінчивши вивчення цього розділу та відповівши на контрольні запитання, студент повинен вміти:

1. Навести схеми вмикання підсилювального елемента та перелічити властивості каскадів.

2. Розрахувати кола стабілізації будь-якої схеми.