Экзаменационный билет № 23

1. Классификация и параметры усилителей

ЭУ – радиотехнические устройства, усиливающие мощность, напряжение или ток электрического сигнала. Применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, автоматике, измерительной технике, телевидении, в бытовых приборах и т.д.

1. Входное сопротивление R_вх = U_вх² /P_вх - сопротивление между входными зажимами усилителя.

2. Выходное сопротивление R_вых = U_вых² /P_вых - сопротивление между выходными зажимами усилителя при отключенной R_Н

3. Коэффициент усиления – отношение напряжения или тока (мощности) на выходе усилителя к напряжению или току (мощности) на входе усилителя

К_U = U_вых /U_вх К_i = I_вых/I_вх К_P = P_вых / P_вх

Коэфф усиление Многокаскадного усилителя

К = К₁* К₂* К₃*…..* К_n

Коэффициенты усиления в логорифмических единицах, дБ:

К_U = 20*lg U_вых /U_вх ;

К_i = 20*lg I_вых /I_вх ;

К_P = 10*lg P_вых /P_вх ;

Многокаскадного усилителя

К = К₁ + К₂ + К₃ +…..+ К_n

Коэффициент частотных искажений М = К_СР /К

или М = 20 lg К_СР /К, дБ

Рабочий диапазон частот определяется областью частот, где коэффициент частотных искажений М= К_ср /К изменяется не более, чем на 3 дБ.

М _доп =20lg К_ср /К_доп=3; lg К_ср - lgК_доп = 3/20 = 0,15;

lg К_доп = lgК_ср /1,4 lg К_доп = lgК_ср - lg10 ^0,15 ;

К_доп=К_ср /1,4 = 0,7 К_ср

f_н и f_В соответствуют коэффициенту усиления, равному К_доп

Рабочий диапазон частот усилителя

Δf = f_В - f_н

Чувствительность усилителя Определяется наименьшим напряжением или током на входе, при котором на выходе создается номинальная мощность. Чувствительность для заданного напряжения на выходе определяется по амплитудной характеристике усилителя – графику зависимости амплитуды напряжения сигнала на выходе от амплитуды входного сигнала

U_вых = f(U_вх )

Уровень собственных шумов Определяет нижний достижимый уровень входной полезной мощности, а следовательно, чувствительности и динамического диапазона. Основным источником шумов являются сами элементы и внешние источники помех и пульсации напряжения. Полезный сигнал должен превышать уровень собственных шумов

в несколько раз.

Коэффициент шума

N = (Pc/ Pш)_вх / (Pc/ Pш)_вых

КПД Отношение мощности на нагрузке усилителя к мощности, потребляемой усилителем от источника питания.

Искажения, вносимые усилителем

Определяют как изменения формы выходного сигнала по сравнению с формой входного сигнала

2. Полупроводниковые интегральные микросхемы (технология изготовления, элементы).

• ИМС – устройство с высокой плотностью упаковки электрически связанных элементов (транзисторов, резисторов, конденсаторов и проч.), выполняющее заданную функцию обработки (преобразования) электрических сигналов, изготовленные в едином технологическом процессе и заключенные в общий корпус.

• ИМС можно рассматривать как самостоятельные комплектующие изделия.

• В зависимости от технологии изготовления

Классификация:

1.1. Пленочные;

1.2. Полупроводниковые;

1.3. Микросборки.

2. В зависимости от количества элементов ИМС

делят по степеням интеграции

2.1. Первой степени – до 10 элементов;

2.2. Второй степени – от 11 до 100 элемент.;

2.3. Третьей – от 101 до 1000 и т. д.

2.4. Свыше 1000 элементов – большие ИМС

3. По функциональному назначению

3.1. Логические (цифровые);

3.2. Аналоговые (линейно-импульсные);

4. По расположению элементов

4.1. Полупроводниковые (активные и пассивные элементы выполняются в виде сочетания неразъемно связанных p-n-переходов в одном ПП кристалле);

4.2. Гибридные ИМС, содержащая подложку (диэлектрическое основание), пассивные элементы на которой выполняют в виде однослойных или многослойных пленочных структур, соединенных пленочными проводниками, а ПП приборы и др. компоненты размещены на подложке в виде дискретных деталей

ПИМС Исходный материал – пластины кремния или арсенида галлия толщиной до 50 мкм и диаметром до 100 мкм.

Все активные и пассивные элементы ПИМС , созданные в едином кристалле, должны быть электрически изолированы друг от друга и в же время соединены между собой в соответствии с функциональным назначением микросхемы.

Травление – операция, при которой образовавщаяся

на поверхности пластины пленка SiO₂ растворяется

плавиковой кислотой на незащищенных участках

Диффузия – операция по формированию p-n-

переходов на заданных участках полупроводника.

Пластину кремния помещают в термостат с

Температурой около 1200⁰С, содержащий газ с

необходимыми примесями, диффундирующими в

Исходныйполупроводник через окна в пленке SiO₂.

Изменяя тип и концентрацию примесей, можно

получить требуемую многослойную p-n- структуру

В кристалле полупроводника.

Эпитаксия – операция по наращиванию при высокой

температуре слоя полупроводника одного типа

проводимости на поверхности исходной пластины полупроводника другого типа проводимости.

При этом наращенный слой полностью повторяет

кристаллическую решетку исходного материала.

Напыление – операция по созданию проводников и

Контактных площадок посредством осаждения в

вакууме паров соответствующих материалов на

поверхность кристалла через маску.

Ионное легирование – облучение полупроводниковой

пластины ускоренными до необходимой скорости

ионами примеси

3. Задача 23. Привести принципиальную электрическую схему управляемого выпрямителя и его временную диаграмму.

Двухполупериодный