41

Министерство образования и науки украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Конспект лекций по курсу "компьютерная электроника"

Модуль 2

Донецк - ДНТУ- 2013 г.

Учебное издание

Конспект лекций по курсу "компьютерная электроника"

для студентов специальностей:

7.091501 "Компьютерные системы и сети"

7.091502 - "Системное программирование"

Составитель: Краснокутский Владимир Алексеевич

У т в е р ж д е н о

на заседании кафедры ЭВМ

протокол № от

Донецк - ДНТУ- 2013

УДК 681.3-681.375

Конспект лекций по курсау "Компьютерная электроника". Краснокутский В.А. - Донецк: ДонНту, 2013 г.- 50 с.

Конспект лекций по курсу "Компьютерная электроника. Модуль 2" рекомендуется для студентов специальностей 7.091501 "Компьютерные системы и сети", и 7.091502 - "Системное программирование". Материал лекций посвящен изучению типовых аналоговых схем на дискретных элементах электроники. Для иллюстрации работы схем используются результаты моделирования в системе моделирования MicroCAP. В каждой главе приведены контрольные вопросы и задания. Наиболее важные схемы сопровождаются расчетными примерами. Для лучшего усвоения материала лекций целесообразно использовать какую-нибудь систему моделирования электронных схем, например,MicroCAP.

Составитель: Краснокутский В.А.

Ответственный

за выпуск: Лапко В.В.

Рецензент: Гусев Б.С.

СОДЕРЖАНИЕ

МОДУЛЬ № 2
1.	Усилители электрических сигналов	5
2.	Эмиттерный повторитель	10
3.	Усилитель с общим эмиттером	15
4.	Транзисторные источники стабильного тока	23
5.	Усилители мощности	29
6.	Дифференциальные усилители	34

1. Усилители электрических сигналов.

1.1. Общие сведения об усилителях электрических сигналов. Основные параметры и характеристики усилителей

Усилителем называется устройство, преобразующее входные электрические сигналы в сигналы большей мощности на выходе. Это преобразование осуществляется за счет энергии источника питания.

По роду усиливаемых сигналов их подразделяют на усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов.

По характеру изменения усиливаемого сигнала во времени усилители делят на усилители постоянного тока и усилители переменного тока. Последние подразделяются на усилители низкой частоты, высокой частоты, широкополосные, избирательные и пр.

В зависимости от характера нагрузки и назначения различают усилители напряжения, тока и мощности.

Схема замещения усилителя приведена на рис.1.1.

Основные характеристики усилителя следующие:

1) Коэффициент усиления по напряжению, определяемый как отношение приращения напряжения на выходе усилителя к приращению напряжения на входе

,

или

, гдеU_вхиU_вых– амплитудные значения переменных синусоидальных напряжений.

2) Коэффициент усиления по току, равный отношению приращения выходного тока усилителя к приращению входного тока

,

где I_вхиI_вых– амплитудные значения переменных синусоидальных токов.

3) Коэффициентом усиления по мощности

,

где Р_вых– выходная мощность, которая отдается в нагрузку, Р_вх– входная мощность, которая отбирается от источника входного сигнала.

В ряде случаев коэффициент усиления выражают в логарифмических единицах - децибелах (дБ):

,

,

.

Выражение коэффициента усиления в логарифмических единицах имеет то преимущество, что при нахождении общего коэффициента усиления многокаскадного усилителя следует алгебраически суммировать величины коэффициентов усиления отдельных каскадов.

4) В общем виде коэффициент усиления усилителя представляет собой комплексную величину, зависящую от частоты входного сигнала

,

где А(ω) – модуль комплексного коэффициента усиления; φ(ω) – аргумент, характеризующий фазовый сдвиг между выходным и входным сигналами.

Зависимость модуля А(ω) от частоты входного сигнала представляет собой амплитудно – частотную характеристику (АЧХ) усилителя, которая показывает зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты входного сигнала. Зависимость сдвига фазы выходного сигнала от частоты φ(ω) – называютфазо – частотной характеристикой.

Для идеального усилителя АЧХ представляет собой прямую линию, параллельную оси абсцисс, т.е. в таком усилителе одинаково усиливаются сигналы с частотой от 0 до ∞. В реальных усилителях имеется определенная полоса частот, в пределах которой коэффициент усиления изменяется не более, чем это допустимо по заданным техническим условиям. Обычно допускается снижение коэффициента усиления на граничных частотах не более чем в раз, что соответствует 3 дБ в логарифмическом масштабе.

5) Усилитель со стороны входа характеризуется входным сопротивлением

.

6) Со стороны выходных зажимов усилитель можно представить в виде зависимого источника напряжения, величина которого пропорциональна входному напряжению (АU_вх) ивыходным сопротивлениемR_вых, которое определяется из формулы

.

7) Нелинейные искаженияусилителя связаны с нелинейностью характеристик транзисторов, входящих в состав усилителя. Нелинейные искажения приводят к появлению высших гармонических составляющих в выходном сигнале. Искажения этого типа можно оценить с помощьюкоэффициента нелинейных искажений

,

где U₁– амплитуда основной гармоники,U₂,U₃,U₄- амплитуды высших гармоник.

Нелинейные искажения обычно имеют существенные значения при больших амплитудах входных сигналов.