- •«Национальный исследовательский
- •I. Основы АнАлоговой электроники
- •1. Задачи, решаемые электронной техникой, и элементы, необходимые для их решения
- •1.1. Электрические сигналы. Временное и спектральное представление
- •1.2. Усиление электрических сигналов
- •1.3. Модуляция сигналов
- •1.3.1. Амплитудная модуляция
- •1.3.2. Импульсно-кодовая модуляция
- •1.3.3. Широтно-импульсная модуляция
- •А б Рис. 1.19. Компаратор: а – схема; б – временные диаграммы при шим1.4. Фильтрация сигналов
- •1.5. Хранение и отображение информации
- •1.6. Преобразование электрической энергии
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты первой главы
- •2. Математический аппарат описания электронных элементов
- •2.1. Описание нелинейных элементов
- •2.2. Линеаризация нелинейных уравнений
- •2.3. Частотный анализ линеаризованных цепей
- •2.4. Временной анализ линеаризованных цепей
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты второй главы
- •3. Полупроводники – основа современной элементной базы электроники
- •3.1. Преимущества полупроводниковых элементов перед электровакуумными
- •3.2. Физические основы электропроводности полупроводников
- •3.3. Электропроводность беспримесного (собственного) полупроводника
- •3.4. Электропроводность примесных полупроводников
- •3.4.1. Донорная примесь
- •3.4.2. Акцепторная примесь
- •3.6. Инерционностьp-n-перехода
- •3.6.1. Зарядная емкостьp-n-перехода
- •3.6.2. Диффузионная емкость
- •3.7. Пробой p-n-перехода
- •3.7.1. Тепловой пробой
- •3.7.2. Электрический пробой
- •3.8. Математическая модельp-n-перехода
- •3.9. Переходметалл – полупроводник
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты третьей главы
- •4. Многопереходные электронные элементы
- •4.1. Полупроводниковые триоды (биполярные транзисторы)
- •4.2. Активный режим работы биполярного транзистора
- •4.3. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима
- •4.4. Инерционность биполярного транзистора
- •4.5. Пробой коллекторного перехода
- •4.7. Нелинейная модель биполярного транзистора
- •4.8. Линеаризованная модель биполярного транзистора
- •4.9. Ключевой режим биполярного транзистора
- •4.10. Полевые транзисторы
- •4.11. Полевые транзисторы с управляющимp-n-переходом
- •4.12. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.13. Ключевой режим работы полевых транзисторов
- •4.14. Тиристоры
- •4.15. Элементы оптоэлектроники
- •4.15.1. Управляемые источники излучения
- •4.15.2. Фотоприемники
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты четвертой главы
- •5. Основы теории электронных усилителей
- •5.1. Общие положения
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.2. Обратная связь в усилительных устройствах
- •5.2.1. Влияние обратной связи на коэффициент усиления.
- •5.2.2. Влияние обратной связи на нестабильность усилителя
- •5.2.3. Влияние обратной связи на нелинейные искажения и шумы усилителя
- •5.2.4. Влияние обратной связи на входное и выходное сопротивления усилителя
- •5.2.5. Устойчивость усилителей с обратной связью
- •5.2.6. Коррекция частотных характеристик для обеспечения устойчивости усилителя
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.3. Принципы построения усилительных каскадов
- •5.3.1. Цепи задания и стабилизации режима покоя
- •5.3.2. Элементы связи усилительных устройств
- •К Рис. 5.34. Оптическая связь онтрольные вопросы и задания
- •5.4. Операционные усилители
- •5.4.1. Модели оу
- •5.4.2. Масштабирующий инвертирующий усилитель
- •5.4.3. Масштабирующий неинвертирующий усилитель
- •5.4.4. Суммирующий усилитель
- •5.4.5. Вычитающий усилитель
- •5.4.6. Интегрирующий усилитель
- •5.4.7. Нелинейные функциональные преобразователи сигналов
- •Контрольные вопросы и задания
- •5.5. Усилители мощности
- •5.5.1. Линейные усилители мощности
- •5.5.2. Усилители мощности ключевого типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты пятой главы
- •6. Автогенераторы
- •Основные результаты шестой главы
- •7. Источники вторичного электропитания электронных устройств
- •7.1. Классическая схема вторичного источника (без преобразования частоты сети)
- •7.2. Функциональные элементы вторичных источников электропитания
- •7.2.1. Преобразователи переменного напряжения
- •7.2.2. Стабилизаторы постоянного напряжения
- •7.3. Вторичные источники с преобразованием частоты сети
- •Vd Схема упр.
- •Vd Схема упр. Ul
- •Контрольные вопросы и задания
- •Основные результаты седьмой главы
- •II. Основы цифровой электроники
- •1. Введение
- •2. Логические функции
- •2.1. Логические функции и способы их представления
- •2.2. Основы алгебры логики
- •2.2.1. Функция не
- •2.2.2. Функция или
- •2.2.3. Функция и
- •2.3. Логические элементы и-не, или-не
- •2.3.1. Элемент и-не (штрих Шеффера)
- •2.3.2. Элемент или-не (стрелка Пирса)
- •2.4. Синтез логических устройств
- •2.5. Выбор системы логических элементов
- •2.6. Минимизация логических функций
- •Контрольные вопросы и задания
- •3. Характеристики и параметры логических элементов, основы схемотехники
- •3.1. Логические уровни, нагрузочная способность
- •3.2. Логические элементы с тремя состояниями
- •3.3. Быстродействие логических элементов
- •3.4. Помехоустойчивость логических элементов
- •3.5. Число входов логических элементов
- •3.6. Специальные типы логических элементов. Логические элементы с открытым коллектором
- •3.6.1. Расширители числа входов
- •3.6.2. Схема согласования уровней
- •3.6.3. Логический элемент с разрешением по входу
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Цифровые устройства комбинационного типа
- •4.1. Преобразователи кодов, шифраторы, дешифраторы
- •4.2. Мультиплексоры
- •4.3. Сумматоры
- •4.4. Цифровые компараторы
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Последовательностные цифровые устройства
- •5.1. Триггеры
- •5.1.5. Триггер Шмитта
- •5.2. Цифровые счетчики импульсов и делители частоты следования
- •5.2.1. Двоичные счетчики
- •5.2.2. Недвоичные счетчики
- •5.3. Регистры
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Генераторы импульСныхСигналов
- •6.1. Автогенераторы прямоугольных импульсов (мультивибраторы)
- •6.2. Ждущий (заторможенный) режим генераторов
- •6.3. Интегральные таймеры
- •6.4. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (тока)
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. УстройствасОпРяжЕнияцифровых и аналоговых систем
- •7.1. Цифроаналоговые преобразователи
- •7.2. Аналого-цифровые преобразователи
- •7.2.1. Ацп последовательного приближения
- •7.2.2. Ацп параллельного типа
- •7.2.3. Ацп интегрирующего типа
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Введение в микропроцессорную технику
- •8.1. Арифметическо-логические устройства
- •8.2. Полупроводниковые запоминающие устройства
- •8.3. Программируемые логические интегральные матрицы
- •8.4. Интерфейсные устройства
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение справочные данные интегральных схем
- •Литература
- •Оглавление
5.3.2. Элементы связи усилительных устройств
Подключение входного сигнала к управляющим зажимам усилителя и нагрузки к выходным зажимам осуществляется с помощью специальных элементов связи. К этим элементам предъявляются следующие требования: минимальные потери энергии сигнала, минимальные вносимые искажения сигнала, минимальные вес и габариты, технологическая совместимость с остальными элементами усилителя. Кроме того, очевидным является требование, чтобы подключение источника сигнала и нагрузка через элементы связи не приводили к изменению расчетного режима покоя.
В настоящее время применяются следующие типы связи: гальваническая (непосредственная), емкостная, трансформаторная, оптическая.
Гальваническая связь осуществляется непосредственным соединением соответствующих зажимов источника сигнала, усилителя и нагрузки (см. рис. 5.29). Кажущаяся простота такой связи обманчива. Чтобы непосредственное соединение двух цепей не приводило к изменению расчетного режима покоя усилителя, надо иметь одинаковые потенциалы соединяемых электродов 1-2, 1’-2’, 3-4, 3’-4’. Элементы, обеспечивающие равенство указанных потенциалов и будут являться элементами гальванической связи.
Рис. 5.29. Гальваническая связь
Реализация гальванической связи часто требует дополнительных источников питания, специальных каскадов сдвига уровня, т. е. усложняет схему усилителя. Достоинством гальванической связи является возможность пропускать медленные изменения сигнала, включая постоянную составляющую, но это и приводит к тому, что медленные изменения выходного напряжения, вызванные нестабильностью режима покоя, воспринимаются как выходной сигнал. В многокаскадных усилителях это может привести к сильному изменению начального режима выходного каскада, вплоть до потери усилительных свойств. В связи с этим требуется специальная более сложная схемотехника входных каскадов. Несмотря на недостатки в связи с технологичностью, гальваническая связь широко используется в интегральной схемотехнике.
Емкостная связь осуществляется с помощью конденсатора (рис. 5.30). Поскольку конденсатор не пропускает постоянную составляющую сигнала, то емкостная связь позволяет соединить точки 1-2, 1’-2’, 3-4, 3’-4’ с разными потенциалами. Расчетная схема емкостной связи изображена на рис. 5.31, а, на основании которой получены АЧХ и ФЧХ (рис. 5.31, б).
Рис. 5.30. Реостатно-емкостная связь
Поскольку спектральный состав дрейфа нуля лежит в области очень низких частот, то емкостная связь практически исключает явление дрейфа. Недостатком является неравномерность АЧХ в области низких частот и невозможность изготовления большой емкости в интегральном исполнении.
а б
Рис. 5.31. Емкостная связь: а – расчетная схема; б – АЧХ и ФЧХ
Трансформаторная связь изображена на рис. 5.32. Достоинством является электрическая изоляция соединительных цепей (их связь осуществляется через магнитный поток) и возможность трансформации переменного напряжения и тока. На рис. 5.33 представлена АЧХ такой связи.
Недостатком трансформаторной связи является большой уровень вносимых частотных искажений и фазовых сдвигов как в области низких, так и в области высоких частот, большие габариты и вес, несовместимость с интегральной техникой.
В настоящее время трансформаторная связь встречается только в мощных выходных каскадах для получения больших токов (десятки, сотни ампер) и напряжений (сотни вольт).
Оптическая связь осуществляется с помощью оптронов. Гальваническая развязка цепей 1-1’ и 2-2’ обеспечивается за счет того, что связь между ними происходит через световой поток (рис. 5.34).
Недостатки: большие потери, дрейф нуля передается как и при гальванической связи, кроме того, добавляется нестабильность оптрона.