- •Isbn 966-7827-27-25 «Новий Світ - 2000» удк 621.38 (075.8)
- •Isbn 966-8340-06-X «Магнолія плюс»
- •Передмова
- •Онтоелектронні елементи
- •Ключові терміни та поняття:
- •1.1. Напівпровідникові діоди
- •1.2. Біполярні транзистори
- •1.3. Польові транзистори
- •1. 4. Тиристори
- •1.5. Оптоелектронні елементи
- •Приклади до розділу
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Транзисторні електронні ключі
- •Тиристорні електронні кіючі
- •Імпульсні перетворювачі Ключові терміни ти поняття:
- •2.1. Транзисторні електронні ключі
- •2.2. Тиристорні електронні ключі
- •2.3. Імпульсні перетворювачі
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •IIскеровані однофазні випростувані
- •Керовані однофазні випростувані
- •Трифазні випростувані
- •3.1. Некерован1 однофазні випростувачі
- •3.2. Керовані однофазні випростувачі
- •3.3. Трифазні випростувачі
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Пасивні згладжу вальні фільтри
- •А кишені згладжу вальні фільтри
- •4.1. Пасивні згладжувальні фільтри
- •4.2. Активні згладжувальні фільтри
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Параметричні стабіїізатори напруги
- •Компенсаційні стабіїізатори напруги
- •5.1. Параметричні стабілізатори напруги
- •5.2. Компенсаційні стабілізатори напруги
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •6.1. Структура підсилювачів
- •Однокаскадні підсилювачі
- •Зворотні зв'язки в підсилювачах
- •6.1. Структура підсилювачів
- •6.2. Однокаскадні підсилювачі
- •6.3. Зворотні зв'язки в підсилювачах
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Ключові терміни та поняття:
- •7.1. Функціональні можливості операційних підсилювачів
- •7.2. Аналогові схеми на базі оп
- •7.2.1. Масштабні інвертувальні підсилювачі
- •7.2.2. Масштабні неінвертувальні підсилювачі
- •7.2.3. Масштабні суматори
- •7.2.4. Інтегратори
- •7.2.5. Компаратори
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Стабілізація частоти коливань автогенераторів
- •8.3. Стабілізація частоти коливань автогенераторів
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •9.1. Мультивібратори
- •9.2. Одновібратори
- •9.1. Мультивібратори
- •9.2. Одновібратори
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Ключові терміни та поняття:
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •11.1 Перетворювачі з безпосереднім зв'язком
- •11.2 Перетворювачі з проміжною ланкою Ключові терміни та поняття:
- •11.1. Перетворювачі з безпосереднім зв'язком
- •11.2. Перетворювачі з проміжною ланкою
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Логічні операції та елементи
- •Ключові терміни та поняття:
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •План (логіка) викладу матеріалу
- •Тригери ііІмітта
- •Ключові терміни та поняття:
- •13.4. Тригер шмітта
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Ключові терміни та поняття:
- •Подання числа в різних системах числення
- •14.1. Аналогово-цифрові перетворювачі
- •14.2. Цифрово-аналогові перетворювачі
- •Перетворювачі інформації характеризуються:
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Ключові терміни та поняття:
- •Класифікація інтегральних схем
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Задачі на самостійне опрацювання
- •Структура мікропроцесорів
- •Формування команд
- •16.1. Структура мікропроцесорів
- •Типи та зміст операцій, які виконує алп
- •16.2. Формування команд
- •Приклади до розділу
- •Системи керування
- •17.1. Лінійний принцип керування
- •17.1.1. Широтно-імпульсні перетворювачі
- •17.2. Косинусний принцип керування
- •17.3. Цифрові системи керування
- •Приклади до розділу
- •Запитання для самоперевірки
- •Алгоритми розрахунку пристроїв електроніки
- •Ключові терміни та поняття:
- •18.1. Розрахунок стабілізованого джерела живлення
- •18.1.1. Приклад розрахунку стабілізованого джерела постійної напруги
- •18.2. Система широтно-імпульсного керування
- •Формувачі керуючих сигналів для транзисторних ек
- •Фкс германієвих силових транзисторів
- •Формувачі керуючих сигналів для тиристорних ек
- •Додатки
- •Графічні та літерні позначення напівпровідникових елементів і пристроїв
- •Основні параметри некерованих вентилів
- •Основні параметри стабілітронів
- •Транзистори середньої потужності
- •Транзистори потужності
- •Параметри тиристорів
- •Параметри операційних підсилювачів
- •Шкала номінальних величин ×10 п
6.1. Структура підсилювачів
Однокаскадні підсилювачі
Зворотні зв'язки в підсилювачах
Ключові терміни та поняття:
л підсилювач, * підсилювач постійного струму, * підсилювач змінного струму, а підсилювач низької частоти, ж підсилювач високої частоти, •* широкосмуговий підсилювач, * однокаскадний підсилювач, х частотна характеристика, * фазова характеристика, х амплітудна характеристика, х коефіцієнт підсилення, х зворотний зв'язок, х біполярний транзистор, х польовий транзистор, * робоча точка, х клас підсилення
6.1. Структура підсилювачів
Рис. 37. Структурна схема підсилювача
Робота підсилювачів характеризується такими показниками:
♦ коефіцієнтом підсилення за напругою Ки = Uвих / Uвх , де
UBX, Uвиз— вхідна і вихідна напруги підсилювача;
коефіцієнтом підсилення за струмом К I = Івих / Івх . де ІвХ, Iвих — вхідний і вихідний струми підсилювача;
коефіцієнтом підсилення за потужністю Кр = Ku Kt ;
частотною характеристикою K = F(f) — залежністю модуля коефіцієнта підсилення від частоти при сталій величині вхідного сигналу;
фазовою характеристикою φ - F(f) — залежністю кута зсуву фаз φ між вхідною та вихідною напругами;
амплітудною (передатною) характеристикою Uвих = f(UBX) - залежністю вихідної напруги від вхідної при сталій частоті;
коефіцієнтом корисної дії (ККД) η — відношенням вихідної потужності підсилювача до потужності спожитої від джерела живлення.
Характер навантаження істотно впливає на частотну характеристику (рис. 38). Тому, залежно від призначення підсилювача (широко смуговий чи резонансний), визначається й тип навантаження.
Рис. 38. Вплив типу навантаження регулювального елемента на частоту характеристику підсилювача
6.2. Однокаскадні підсилювачі
Рис. 39. Однокаскадний підсилювач на біполярному транзисторі
В однокаскадному підсилювачі із спільним емітером (рис. 39) вхідний сигнал подається в коло бази, а вихідний сигнал отримуємо між емітером і колектором транзистора. Оскільки вхідний струм і вхідна напруга в такій схемі відповідають відповідно струму бази й напрузі база-емітер, які незначні за величиною, а вихідний струм відповідає струму колектора й завдяки властивостям біполярного транзистора є значним, отримуємо в такій схемі значне підсилення за струмом та напругою сигналу. Тобто зміна вхідного струму призводить до зміни вихідного струму ΔІк =ßІБ, де ß— коефіцієнт підсилення за струмом транзистора.
Режим роботи підсилювального каскаду задається вибором робочої точки Р (рис. 40). Для цього необхідно побудувати навантажувальну характеристику (тобто лінію навантаження) за рівнянням UKE =U - RKIK . Точка перетину цієї лінії з характеристикою транзистора визначає необхідний струм бази /Б .
Задания робочої точки транзистора реалізується в схемі підсилювача шляхом визначення потенціалу бази транзистора для визначеного струму ІБ. Розрахунок параметрів елементів підсилювального каскаду
(рис. 39) здійснюється на постійному струмі при мвх = 0 (потенціальний режим). Опори резисторів R\, R2 розраховують за заданим струмом бази IБо і відповідною йому напругою UБЕо (визначається за вхідною характеристикою UБЕ(ІБ))
де І1, = (2 ÷ 5)ІБо — струм в колі дільника напруги; Іе ≈Ік — значення струму емітера в робочій точці Р. Величину опору RE вибирають з умови RK/20 ≤ RE ≤ RK / 5. Переважно приймають RE =Rk/10 .
Значення RK вибирають так, щоб забезпечити необхідні величини струму колектора Ік і напруги UКЕ . Найчастіше опір RK вибирають так, щоб UKE = U/2, тобто RK U/2Ik. Струм колектора Iк визначають за паспортними параметрами вибраного транзистора як
Температурна стабілізація режиму роботи підсилювача забезпечується від'ємним зворотним зв'язком по постійному струму через резистор RE. Для усунення негативного впливу від'ємного зворотного зв'язку по змінному струму резистор RE шунтують конденсатором СЕ, опір якого повинен задовольняти умову Re >> 1/ 2πfCe у частотному діапазоні вхідного сигналу.
Розділювальні конденсатори С1, С2 використовують у випадку підсилення змінного вхідного сигналу для перешкоди протіканню постійного струму від джерела живлення. їх опір повинен бути незначним в частотному діапазоні вхідного сигналу, тому що це впливає на частотну характеристику підсилювача.
Рис. 40. Вихідні характеристики транзистора з навантажувальною прямою
Переважно робочу точку вибирають посередині лінійної частини характеристики. Вибір координат робочої точки регламентується амплітудою, формою та полярністю вхідного сигналу. Залежно від положення робочої точки, розрізняють три основні режими підсилення сигналів підсилювача, які поділяються відповідно на класи А, В і С.
В підсилювачах класу А розташування робочої точки вибирають посередині лінії навантаження. Це забезпечує лінійне підсилення змінною вхідного сигналу. Такий режим найчастіше застосовують в каскадах попереднього підсилення або в малопотужних вихідних каскадах. Недоліком такого підсилювача є низький ККД.
У підсилювачах класу В робоча точка вибрана при струмі колектора Ік =Іко. В такому режимі транзистор відкритий тільки протягом половини періоду змінного вхідного сигналу. Особливістю цього режиму є високий ККД підсилювача (60÷70%), тому його використовують у вихідних (двотактних) каскадах підсилення потужності.
У підсилювачах класу С підсилюється сигнал, який перевищує по-рогове значення, задане робочою точкою. Такий режим роботи підсилювача часто називають «режимом ключа». Його використовують в підсилювачах-формувачах і схемах автоматики. Такий підсилювач забезпечує високий ККД.
Рис. 41. Однокаскадний підсилювач на польовому транзисторі
Режим роботи польового транзистора в режимі спокою забезпечується постійним струмом стоку ІСо та відповідною йому напругою стік-витік UСО. Задання цього режиму здійснюється напругою зміщення на затворі польового транзистора U3о. Ця напруга виникає на резисторі RB при проходженні струму ІВо = ІСо і прикладається до затвора завдяки гальванічному зв'язку через резистор R3. Резистор R3, окрім забезпечення напруги зміщення затвора, використовується також для температурної стабілізації режиму роботи підсилювача за постійним струмом. Для того, щоб на резисторі RB не виділялася змінна складова напруги, його шунтують конденсатором Св і таким чином забезпечують незмінність коефіцієнта підсилення каскаду. Опір конденсатора CВ на найнижчій частоті сигналу повинен бути набагато більшим від опору резистора Rв, який визначають за виразом
- напруга затвора і струм стоку при відсутності вхідного сигналу.
Ємність конденсатора вибирається за умови
де fmin- найнижча частота вхідного сигналу.