- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Тема 12. Основы теории электронных приборов
- •Тема №2.Электрическое поле.Электрические цепи постоянного тока.
- •Тема №3. Магнитное поле.Магнитные цепи. Индуктивность и ёмкость в электрических цепях.
- •Свойства ферромагнитных материалов. Гистерезис.
- •Тема №4. Однофазные электрические цепи синусоидального тока.
- •Тема№5.Общие свойства четырёхполюсников.
- •Тема №6. Переходные процессы в электрических цепях.
- •Тема№7.Методы расчёта переходных процессов.
- •Какому знаку подчиняется сигнал на выходные цепи (вывод формулы)
- •Тема №8. Трехфазные электрические цепи.
- •Тема №9.Периодические и апериодические несинусоидальные сигналы.
- •Тема№10.Расчёт электрических цепей с помощью оператора Лапласа.Спектры.
- •Передаточная функция и ее связь с дифференциальным уравнением, импульсной и частотной характеристикой
- •Раздел 2. Электроника Тема 12. Основы теории электронных приборов
- •Параметры, характеристики выпрямительных диодов. Типы полупроводниковых диодов.
- •Параметры диодов.
- •Выпрямительные диоды
- •Усиление электрических сигналов с помощью биполярного транзистора.
- •Параметры транзистора:
- •Общая характеристика схем включения транзисторов p-n-p типа.
- •Полевые транзисторы.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •Полевой транзистор со встроенным каналом (мдп- транзистор).
- •Транзистор с индуцированный каналом (моп- транзистор).
- •Транзистор с затвором Шотки.
- •Силовые полупроводниковые приборы.
- •Оптоэлектроника.
- •Светодиод.
- •Тема 13. Транзисторные усилители электрических сигналов.
- •Коэффициент усиления.
- •Импульсные усилители (иу).
- •Электрические фильтры.
- •Дифференцирующие цепи.
- •Дифференцирующая rl-цепь
- •Интегрирующие цепи(фнч) (фильтр высоких частот)
- •Интегрирующая rc-цепь.
- •Интегрирующая rl-цепь
- •Активные фильтры.
- •Интегральные микросхемы
- •Тема 14. Аналоговые и цифровые элементы и устройства.
- •Логические элементы в дискретном исполнении
- •Триггеры в интегральном исполнении.
- •Тема 15. Комбинационные цифровые устройства.
- •Сумматоры
- •Демультиплексор
- •Регистры (узлы накапливающего типа)
- •Набор элементарных операций:
- •Параллельный статический регистр.
- •Расшифровка временной диаграммы.
- •Цифроаналоговые преобразователи (цап).
- •Аналого-цифровые преобразователи (ацп).
- •Запоминающие устройства (зу).
- •Классификация зу.
- •Тема 16. Источники вторичного питания. Генераторы.
- •Internet-ресурсы.
- •Http://ktf.Krk.Ru/courses/foet/(Сайт содержит информацию по разделу «Электроника»)
- •Http://www.College.Ru/enportal/physics/content/chapter4/section/paragraph8/theory.Html(Сайт содержит информацию по теме «Электрические цепи постоянного тока»)
Импульсные усилители (иу).
ИУ предназначены для усиления импульсных сигналов и работает такой усилитель аналогично усилителю изображённому на рис. 2-8.Импульсные сигналы любой формы – сумма постоянной состовляющей и гармонических колебаний различных частот. Импульс на выходе усилителя не будет искажаться, только при достаточно широкой полосе пропускания усилителя. Удлинение фронта и выброс является следствием завала частотной характеристики в области верхних частот, а скос вершины – завала в области низких частот. Для устранения искажения импульса вводят корректирующие цепи.
а) низкочастотная коррекция (рис.13-19)- коррекция плоской вершины импульса.
Рис. 13-19 Низкочастотная коррекция
Искажение плоской вершины импульса происходит из-за наличия . При зарядкена низких частотах ее сопротивление увеличивается (), а следовательно увеличивается падение напряжения на нем,что приводит к снижению.
Целью коррекции явл. увеличение по мере уменьшения частоты. Для этого в цепь коллектора включается цепочкаивыбирается большой для того, чтобы на верхних частотах его сопротивление было маленьким, и оно шунтировало бы. В этом случае цепь не оказывает влияние на работу усилителя.
С уменьшением частоты увеличивается иуже не шунтируети общее сопротивлениевозрастает, а следовательно возрастает общее сопротивление коллекторной нагрузки.(), а вместе с тем увеличивается и напряжение,что приводит к увеличению.
В этом случае увеличивается полоса пропускания за счет низких частот и устранияется скос плоской вершины импульса.
б) Высокочастотная коррекция(рис. 13-20) – коррекция форнта импульса.
Рис. 13-20. Высокочастотная коррекция
Рис. 13-21. Схема замещения высокочастотной коррекции.
Корректирующая индуктивность выбирается маленькой, чтобы на Н.Ч. и С.Ч.было мало и не оказывало влияния на работу цепи. Емкостьобразует сипараллелный резонанский контур, где- емкость нагрузки;- емкость монтажа;-выходная емкость транзистора (13-21)
При высокой частоте контур находится вблизи резонанса и сопротивление его возрастает. Возрастает и, расширяется полоса пропускания за счет.
Усилители постоянного тока (УПТ). УПТ называют усилитель, предназначенный для усиления постоянных и медленно изменяющихся электрических сигналов. Схема УПТ представлена на рис. 13-22.
Рис. 13--22. Схема УПТ
АХЧ усилителя постоянного тока представлена на рис. 2-23.
Рис. 13-23 АЧХ для УПТ.
Полоса пропускания частот УПТ должна иметь нижнюю границу =0
В схеме УПТ не должно быть конденсаторов (между каскадами, а также блокировочных и разделительных). При ,. В УПТможет самопроизвольно изменятся независимо. Это называют дрейфом нуля усилителя. Дрейф нуля искажает усиливаемые сигналы и нарушает работу цепи. Причиной является температурная и временная нестабильность элементов.
Дифференциальные усилители. Дифференциальные усилители (ДУ) по своей структуре являются УПТ. Схема ДУ приведена на рис. 13-24. Они имеют два входа и два выхода. Рассмотрим схему замещения дифференциального каскада.
Рис. 13-24 Схема ДУ Рис. 13-25 Схема замещения ДУ
Если =(рис.13-25), то мост сбалансирован и ток через.
Схема ДУ аналогична схеме моста. Если выбрать , аиидентичны, то схема ДУ будет симметрична.
Если на вход ДУ подать в одинаковых фазах (синфазных), то потенциалы бази, а следовательно и потенциалы коллекторов изменятся на одну и ту же величину. Тогда.
Если на вход подать =, но в противофазе, т.е.(дифференциальные сигналы), то потенциалы одного эмиттере (следовательно и коллектора) увеличится, а другого уменьшиться на, т.е. на одну и ту же величину. На выходе (аб) появится.
Таким образом, ДУ реагирует на разность входных сигналов, почему и называется дифференциальным.
Так. как синфазный сигнал ДУподавляется, то дрейфа нуля не существует. Помехи, являясь синфазными, тоже подавляются усилителем.
Если за ДУ следует каскад с одним входом, то у него используется только один выход.
Если совпадает спо знаку, то такой вход называется неинвертирующим. Еслипротивоположно по знаку- инвертирующим выходом.
Операционные усилители (ОУ). ОУ называется усилитель постоянного тока с дифференциальным входным каскадом с широкой полосой пропускания (доГц), большим коэффициентом усиления по напряжению () большим(и малымОМ).
Операционный (решающий) усилитель используется для выполнения математических операций над сигналами (сложение, умножение, дифференцирование, интегрирование и др.)
Современные ОУ выполняются на базе интегральной микросхемы на основе нескольких ДУ. (Четырехкаскадные и трехкаскадные, и т.д.)
Условное графическое обозначение операционного усилителя показано на рис. 13-27.
Рис13-27. Условные графическое обозначения ОУ (а)
и его амплитудная характеристики (б)
, обозначенный (+) называется неинвертирующим (прямым). Здесь сигнал на выходе и входе имеет одинаковый знак.
, обозначенный (-), наз. инвертирующим. Здесь сигнал на выходе имеет противоположную полярность по отношению к сигналу на входе.
Рассмотрим некоторые схемы включения ОУ:
Инвертирующий операционный усилитель (13-28):
Рис. 13-28. Схема инвертирующего операционного усилителя.
Усилитель охвачен отрицательной обработкой связью через R2 между выходом и инвертирующим входом. Допустим, что входное сопротивление усилителя велико Rвх-0, а Rвых-0, то при большом коэффициенте усилителя (К0=105) Iвх=Iвых и находятся как Iвх=иIвых=…………………………………………………………………………………(13.18)
Коэффициент усиления по напряжению с учётом обратной связи равен , (13.19)
где знак “-“ показывает на то, что при усилении происходит инверсия полярности входного сигнала на 1800.
Если изменять соотношения R1 и R2, то можно получить требуемый коэффициент усиления.
В том случае когда R1=R2, то схема будет работать в режиме повторителя.
Неинвертирующий усилитель.
Рис. 13-29. Схема неинвертирующего операционного усилителя.
Коэффициент усиления по напряжению составляет (13.21)
Из уравнения видно, что Kuможно задать любым, изменяя соотношение сопротивленийR1иR2, а приR2=0 можно получить схему повторителя напряжения.
Работа операционных усилителей связана с тем, что коэффициент усиления зависит от частоты сигнала и уменьшается с увеличением частоты. Для типового операционного усилителя Kuуменьшается начиная с частоты 104Гц и достигает практически нулю при частоте порядка 107Гц.
В настоящее время особое место в операционных усилителях занимают быстродействующие импульсивные операционные усилители в интегральном исполнении. В таких усилителях скорость нарастания выходного импульса 4000В за 1 мкс.