Модулированные сигналы.
Если спектр сигнала содержит много гармоник, то в этом случае имеем дело со сложными периодическими колебаниями.
Примерами таких сигналов могут служить, например, амплитудно-модулированные сигналы, и частотно-модулированные сигналы. Амплитудно-модулированные сигналы описываются выражением:
Спектр такого сигнала состоит из трех гармоник.
Частотно-модулированные сигналы описываются выражением вида:
где m – индекс частотной модуляции. Этот сигнал можно также представить в виде суммы простейших гармоник. Однако в этом случае при достаточно больших m число гармоник может достигать больших значений по сравнению со случаем сигнала с амплитудной модуляцией.
В заключение отметим также, что сигналы классифицируют по ряду признаков. Прежде всего выделяют первичные и вторичные сигналы. К первичным относятся сигналы, наблюдаемые на входе и выходе радиоэлектронной системы, кoвторичным – все остальные сигналы, формируемые внутри радиоэлектронной системы и служащие для согласования характеристик сигнала и системы.
Различают также полезные сигналы и помехи. Помехой называют любое воздействие, которое накладывается на полезный сигнал, и затрудняет его прием. Одни и те же сигналы в одном случае могут быть полезными, в другом – помехами или наоборот. Например, если рассматривать многоканальную измерительную систему, в которой имеется несколько измерительных преобразователей, то при снятие информации с первого измерительного преобразователя полезным будет сигнал только этого преобразователя, а сигналы остальных преобразователей будут помехами.
Лекция № 2. Полупроводниковые диоды.
План лекции.
1. Модель диода;
2. Максимальная рассеиваемая мощность;
3. Классификация диодов;
4. Примеры использования диодов.
Полупроводниковый диод является двухполюсником, содержащим один р-n – переход. (рис. 1.4.1).
рис. 1.4.1. Структура диода.
Если анод положителен по отношению к катоду, то на диод подано прямое смещение; при этом через диод протекает прямой ток. При обратном смещении катод более положителен, чем анод: обратный ток при этом ограничен малым током насыщения.
Теоретический анализ р-n – перехода дает простое уравнение, которое точно описывает работу диода как при прямом, так и при обратном смещении:
(1.3)
где:
i – ток, протекающий через диод;
U – напряжение на диоде (В);
I0 – обратный ток насыщения диода;
q
– заряд электрона (
Кл);
k
– постоянная Больцмана (
Дж/К);
T – абсолютная температура (градусы Кельвина).
Заметим, что величина kT/q имеет размерность напряжения и при комнатной температуре это напряжение равно:
kT/q = 26 mВ (при 300 К)
Проведем анализ выражения (1.3).
Рассмотрим сначала случай, когда полярность напряжения U со ответствует прямому смещению на диоде. При изменении U от 0, на некотором интервале значений U (от 0 до Uпор) ток, протекающий через диод будет мал и будет мало изменятся. Затем при U > Uпор появляется заметный ток, который значительно изменяется при малых изменениях напряжения U. Например, при комнатной температуре прямой ток возрастает в 10 раз при каждом увеличении U на 60 мВ.
Типичные значения порогового напряжения для германиевых диодов равны 0,2 – 0,3 В, для кремниевых 0,6 – 0,7 В (рис. 1.4.2).
рис. 1.4.2. Вольтамперная характеристика германиевого и кремниевого диодов.
Рассмотрим теперь случай, когда U имеет полярность соответс твующую обратному смещению на диоде. Как видно из выражения (1.3) при увеличении обратного напряжения на диоде ток, достигнув значения обратного тока насыщения, остается постоянным. При этом электрическое поле в области объемного заряда растет. Увеличение напряженности электрического поля приводит к увеличению скорости подвижных носителей, пересекающих область объемного заряда и создающих обратный ток. В некоторый момент скорость носителей становится такой, что при соударении вырываются добавочные электроны из ковалентных связей в области объемного заряда; при этом возникают дырки и свободные электроны. Эти новые носители увеличивают обратный ток и могут в свою очередь при соударении порождать дополнительные подвижные электроны и дырки. Этот процесс, называемый ЛАВИННЫМ РАЗМНОЖЕНИЕМ, приводит к очень быстрому нарастанию обратного тока – к пробою. Обратное напряжение, которое может выдержать диод до наступления пробоя, называется максимальным обратным напряжением диода.
рис. 1.4.3. Вольтамперная характеристика стабилитрона.
Пробой сильно влияет на ВАХ диода. Так, если требуется, чтобы диод не пропускал обратного тока, следует выбирать прибор, обратное напряжение которого больше, чем напряжение в схеме, которое может быть подано на диод в обратном направлении.