10)Транзисторные усилители. Принципиальная схема, выбор рабочего режима и определение параметров однокаскадного усилителя с общим эмиттером.

Режим работы каскада характ. его рабочая точка, её выбирают исходя из получения минимального искажения сигнала и получения максимального КПД. Режим А – каскады предварительного усиления и маломощные каскады. Режим B – характеризуется большим искажением и применяется в основном в двухтактных усилителях. Режим АВ – гораздо меньшее искажение, чем в режиме В, применяется в двухтактных усилителях мощностей. Режим С используют в резонансных усилителях мощности. Режим D – усилители работают в режиме отсечки либо насыщения. Схема: R1R2 – выбор режима работы. СP1 CP2 – разделительные конденсаторы. Первый необходим для исключения шунтирования входной цепи транзистора, постоянной сост. напряжения источника входного сигнала. Второй - исключения постоянной сост. напряжения источника выходного сигнала RK – преобразует коллекторный ток. RЭСЭ – отрицательная обратная связь каскада и выполняют ф-цию температурной стабилизации.

11)Частотная характеристика усилителя. Частотная характеристика усилителя показывает зависимость коэффи­циента усиления К от частоты f сигнала, поданного на вход усилителя. Это один из важнейших параметров, так как если К  неравномерна, т. е. не пря­молинейна, то это сигнализирует о том, что усилитель по-разному усиливает сигналы разных частот, тем самым внося частотные искажения. АЧХ : Наличие С_P1 C_P2 С_Э приводят к завалу АЧХ на низких частотах. Наличие завала в верхней границе частоты связано с областью p-n перехода

12)Обратные связи в усилительных устройствах как средство получения требуемых характеристик.

Обратная связь – передача сигнала с выхода усилителя на его вход. Цепь, осуществляющая эту передачу, называется цепью обратной связи(ОС). Цепь может быть специально введена в усилитель или возникнуть произвольно. В этом случае она называется паразитной связью. Будем считать усилитель без обратной связи активным четырехполюсником, сигнал на его входе U₁ = U_ВХ + U_OC, где U_ВХ – независимое напряжение источника питания, U_OC – напряжение, подводимое ко входу усилителя с цепи обратной связи. U_OC зависит от выходного напряжения и от параметров цепи обратной связи (β – коэф обр связи). U_OC = β*U_ВЫХ, U_ВЫХ = K₀*U₁(K₀ – коэф усиления без обратной связи). U₁ = U_ВХ + β*K₀*U₁ Разделим это на U_ВЫХ, получим : U₁/ U_ВЫХ = U_ВХ/ U_ВЫХ*F, где F = 1 - β*K₀. 1/ K₀ = 1/K*F, где К – полный коэф усиления. Если F<1, β>0 – K>K₀ обратная связь привела к увеличению коэф усиления, такая связь называется положительной(ПОС). F>1, β<0 – K<K₀ – отрицательная(ООС). ООС уменьшает коэф усиления и искажения, ее часто используют на практике.

13) Усилители постоянного тока однокаскадные и дифференциальные, их схемы и характеристики.

Усилителем постоянного тока (УПТ), именуемым также усилителем медленно изменяющихся сигналов, называют усилитель, способный обеспечивать усилительные свойства начиная от частоты ω =0. Отличительной особенностью УПТ является линейная зависимость выходного сигнала от входного (передаточная характеристика усилителя) и чувствительность этой зависимости к фазе входного воздействия. Непостоянство выходного напряжения УПТ, обусловленное влиянием внутренних и внешних помех, получило название дрейфа нуля. Величина дрейфа исчисляется по изменению выходного напряжения УПТ за опре-

деленный промежуток времени при отсутствии (либо неизменном значении) входного сигнала. Дифференциальные цепи позволяют реализовать УПТ с ничтожно малым дрейфом нуля. При анализе дифференциальных цепей пользуются понятиями синфазного и противофазного (несинфазного, парафазного) сигналов. Синфазными называют сигналы равной амплитуды и одного знака (фазы), воздействующие на взаимно симметричные участки дифференциальной цепи; противофазными — сигналы равной амплитуды, но противоположного знака, воздействующие на те же симметричные участки цепи. Нетрудно заметить, что особенности дифференциальных цепей обусловливают их стойкость к синфазным воздействиям. Хар-ки: Полоса пропускания усилителя — диапазон рабочих частот , в пределах которого коэффициент усиления не снижается ниже от своего максимального значения K_max. коэффициенты усиления: по напряжению по току

по мощности Входное сопротивление: выходное сопротивление:

14) Электронные ключи. Ключ – устро-во для коммутации эл сигналов. Ключи делятся на аналоговые и цифровые. Цифровые ключи коммутируют напряжение или ток и обеспечивают получение 2-ух уровней сигнала на выходе (1, 0). Аналоговые ключи обеспечивают подключение или отключение источников аналоговых сигналов с произвольной формой. Параметры ключей: быстродействие(скорость переключения); пороговое напряжение, в окрестностях которого происходят переключения(резкое изменение сопротивления); чувствительность(мин перепад сигнала при котором происходит переключение ключа); помехоустойчивость; падение напряжения на открытом ключе = 0; токи утечки в закрытом состоянии; сопротивление ключа в открытом и закрытом состоянии. Коммутатор – группа ключей

Ключ на биполярном транзисторе:

Ключ на полевом транзисторе c управляющим p-n переходом и каналом p-типа:

Преимущества полевых ключей: высокое сопротивление в закрытом состоянии; малая потребляемая мощность от источника питания; высокий КПД; возможность получения непрерывного меняющегося сигнала. Преимущества биполярных ненасыщеных: повышенное быстродействие; меньше входной ток; больше КПД; недостаток – более низкая устойчивость к помехам. Ключ называют ненасыщеным, если его транзистор работает в верхнем пределе активного режима. Для хар-ки ключей использую коэф насыщения S=I_Б / I_БН где первое –текущий ток базы(открытого транзистора), второе – ток базы насыщения. На границе между насыщением и активным режимом S = 1.

15) Операционные усилители и построение на их основе решающих усилителей (инвертирующий, неинвертирующий, дифференциальный). Операционный усилитель (ОУ) — унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, как правило, выполненный в виде интегральной микросхемы.

Требования к электрическим характеристикам ОУ связаны в основном с необходимостью обеспечить: высокий коэффициент усиления по напряжению; большое входное и малое выходное сопротивления; линейность передаточной характеристики; высокую верхнюю граничную частоту пропускания; высокий коэф. ослабления симфазного сигнала.Требования к конструктивному исполнению ОУ наличие двух автономных входов и с общей точкой, соединенной с массой усилителя; выполнению одного из входов с неинвертирующим (совпадение по фазе), а другого с инвертирующим (в противофазе) включением по отношению к выходному сигналу. Основными показателями качества работы ОУ являются: коэффициент усиления по напряжению KU, достигающий у лучших образцов значения до 106; входное сопротивление Rвх (до 109 Ом); верхняя граничная частота, достигающая у лучших образцов даже значения 50 МГц. Неинвертирующий(рис 1): Усиливает напряжение (умножает напряжение на константу, большую единицы) Инвентирующий(рис 2): Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу). Дифференциальный(рис 3): электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.

16) Активные фильтры. Пассивные фильтры содержат только пассивные элементы. Фильтр.эл.цепь, рассчитанная на пропускания сигналов определяет полосы частот и подавления сигналов вне этой полосы. Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру транзистор или операционный усилитель. Фильтры описываются амплитудно-частотной хар-кой: Фильтр высоких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала ниже частоты среза. Фильтр низких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше частоты среза. Полосно-пропускающий фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше и ниже некоторой полосы. Полосно загр. фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала в определённой ограниченной полосе частот.

Преимущества: компактность, лучшие эл.хар-ки в области низких и средних частот,усиление сигнала,низкая цена. Недостатки: необходимость в ист.питания,ограниченность амплитуды входного напряжения напряжением питания ОУ,ограниченный диапазон частот сверх, легко вывести их строя.

17) Частотные характеристики операционных усилителей. Усиление гармонических сигналов характеризуется частотными параметрами ОУ, а усиление импульсных сигналов - его скоростными или динамическими параметрами. Многие типы ОУ общего и специального назначения имеют внутреннюю коррекцию, т.е. в схему таких ОУ включен конденсатор малой емкости (обычно 30пФ). Такой конденсатор внутренней частотной коррекции предотвращает генерацию ОУ на высоких частотах. Это происходит за счет уменьшения усиления ОУ с ростом частоты.

Частотную зависимость усиления ОУ без ОС в виде кривой, называемой амплитудно - частотной характеристикой (АЧХ) без ОС. На представлена АЧХ, типичная для ОУ с внутренней коррекцией. На низких частотах коэффициент усиления без ОС очень велик. АЧХ имеет спадающий характер в области высокой частоты, начиная от частоты среза fср. Причиной этого является частотная зависимость параметров транзисторов и паразитных емкостей схемы ОУ. По граничной частоте fгр, которой соответствует снижение коэффициента усиления ОУ в корень квадратный из 2 раз, оценивают полосу пропускания частот усилителя, составляющую для современных ОУ десятки мегагерц.

Частота f1, при которой коэффициент усиления ОУ равен единице, называется частотой единичного усиления. Если разделить полосу единичного усиления на частоту входного сигнала, то получим в результате коэффициент усиления ОУ на данной частоте сигнала. Усиление без ОС на частоте равно полосе пропускания, деленной на частоту входного сигнала.