- •Часть 1
- •Раздел 1 элементная база электроники Введение. Определение понятия «Электроника»
- •Электронные лампы и электровакуумные приборы
- •Свойства электрона и электронная эмиссия
- •Виды электронной эмиссии
- •Устройство и принцип работы электровакуумных приборов
- •Устройство ламп
- •Двухэлектродная электронная лампа – диод
- •Принцип работы диода
- •Характеристики и параметры диода
- •Характеристики диода
- •Статические параметры диода
- •Трехэлектродная лампа (триод)
- •Характеристики триода
- •Тетроды и пентоды
- •1.2 Электронно-лучевые приборы Электронно-лучевые трубки
- •Основные параметры элт
- •Система обозначений электронных и электронно – лучевых приборов
- •Система обозначений электроннолучевых трубок
- •Полупроводниковые приборы Свойства полупроводников, влияние примесей на проводимость
- •Примесная проводимость полупроводника
- •1.4 Полупроводниковые резисторы
- •1.5 Полупроводниковые диоды
- •Выпрямительные диоды
- •Стабилитроны
- •Варикапы
- •Туннельные диоды
- •Светодиоды
- •Фотодиоды
- •1.6 Биполярные транзисторы
- •Физические принципы работы транзисторов
- •Схемы включения, характеристики и параметры транзистора
- •1.7 Полевые транзисторы
- •Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом
- •Характеристики полевых транзисторов с p-n-переходом
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором (мдп)
- •Маркировка транзисторов
- •Схемы включения пт и их особенности
- •1.8 Тиристоры
- •Диодный тиристор
- •Триодный тиристор
- •1.9 Электронно - световые знаковые индикаторы
- •Накальные индикаторные приборы
- •Электролюминесцентные индикаторы (эли)
- •Вакуумно-люминесцентные индикаторы
- •Газоразрядные знаковые индикаторы (ин)
- •Ионные приборы (газоразрядные)
- •Тиратрон с холодным катодом
- •Сигнальные неоновые лампы
- •1.10 Оптроны
- •Конструкция оптронов
- •Типы оптопар, параметры и характеристики
- •Раздел 2 электронные устройства
- •2.1 Электронные усилители
- •Параметры и характеристики усилителей
- •Классификация усилителей
- •Принцип построения усилительных каскадов
- •Характеристики усилителей
- •Особенности многокаскадных усилителей
- •2.2 Режимы работы усилительных каскадов (классы усиления)
- •Температурная стабилизация усилителей
- •2.3 Обратные связи в усилителях
- •Виды ос
- •2.4 Схемы включения усилительных каскадов (ук)
- •Особенности ук на полевых транзисторах
- •2.5 Усилители мощности
- •Классификация усилителей мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •Двухтактные трансформаторные усилители мощности
- •Бестрансформаторные усилители мощности
- •2.6 Усилители постоянного тока
- •Упт с одним источником питания
- •Упт с двумя источниками питания
- •Дрейф в упт
- •2.7 Операционные усилители
- •Характеристики оу
- •Параметры оу
- •Решающие схемы на оу
- •2.8 Избирательные усилители
- •Высокочастотные иу
- •Низкочастотные иу
- •2.9 Генераторы гармонических колебаний
- •Литература
- •Содержание
- •Раздел 1 элементная база электроники..........................................3
- •1.1 Электронные лампы и электровакуумные приборы…...............................6
- •1.2 Электронно-лучевые приборы.......................................................................24
- •1.3 Полупроводниковые приборы......................................................................31
- •1.4 Полупроводниковые резисторы...................................................................35
- •1.5 Полупроводниковые диоды ..........................................................................41
- •1.6 Биполярные транзисторы..............................................................................54
- •1.7 Полевые транзисторы.....................................................................................62
- •1.8 Тиристоры..........................................................................................................72
- •1.9 Электронно - световые знаковые индикаторы..........................................78
- •1.10 Оптроны...........................................................................................................85
- •Раздел 2 электронные устройства....................................................90
- •2.1 Электронные усилители..................................................................................90
Особенности многокаскадных усилителей
В многокаскадных усилителях число каскадов зависит от требуемых значений коэффициентов усиления КU, КI, КP. Чем больше необходимо получить коэффициент усиления, тем больше количество каскадов последовательно соединенных между собой.
Rг
~
Uвх1
1
Uвых1=Uвх2
2
Uвых2Uвх2(N-1)
N-1
Uвых(N-1)=Uвх1
N
UвыхN
Eг
Рисунок 2.9 – Структурная схема многокаскадного усилителя
В многокаскадных усилителях выходной сигнал первого и любого промежуточного каскада служит входным сигналом последующего каскада.
Нагрузкой каскада является входное сопротивление последующего каскада. Первый каскад называется входным, каскад N-1 есть предоконечный каскад, N-оконечный или выходной каскад, которым обычно является усилитель мощности. Все остальные, расположенные между первым каскадом и каскадом N-1, называются промежуточными. Ег, Rг – входная цепь усилителя, в выходной цепи стоит Rн.
Коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления входящих в него каскадов:
KU = = · … = KU1 · KU2 … KUN
С увеличением числа каскадов коэффициент частотных искажений увеличивается: М = М1 · М2 · М3 и т. д., следовательно, ∆f усилителя уменьшается.
Угол фазового сдвига в многокаскадном усилителе равен сумме углов фазовых сдвигов, создаваемых всеми конденсаторами в схеме: φн = φнр1 + φнр2 +…
2.2 Режимы работы усилительных каскадов (классы усиления)
В зависимости от положения рабочей точки в режиме покоя на характеристиках транзисторов, а также значения усиливаемого напряжения различают 3 основных режима работы усилительных каскадов или классов усиления: A, B, C.
Основными характеристиками этих режимов являются:
нелинейные искажения;
коэффициент полезного действия (к. п. д.).
Режим А характеризуется тем, что рабочую точку П в режиме покоя выбирают на линейном участке (обычно посередине) входной и переходной характеристик и, соответственно, посередине линии нагрузки на семействе выходных характеристик. В этом случае нелинейные искажения усиливаемого напряжения будет min, т. е. при подаче на вход усилительного каскада гармоничного напряжения форма выходного напряжения будет практически синусоидальной. Благодаря этому режим А широко применяют в усилителях напряжения. Однако он имеет и существенный недостаток – очень низкий к.п.д. усилителя.
К.П.Д. усилителя определяется отношением выходной мощности Рвых к мощности, потребляемой усилителем от источника питания Р0:
η = Рвых / Р0 ,
где Pвых = 0,5 Uкm Iкm, (Uкm, Iкm – замплитуды коллекторных напряжений и токов);
Iк
Iк
Uвых
Uвх
0
0
0
П
П
П
Uб
iб
Iбп
Iб
Iб
Uк
Uкп
iк
Iкп
Рисунок 2.10 – Положение рабочей точки в режиме А на характеристиках УК
Из рисунке 2.10 видно, что амплитуды переменных составляющих коллекторных напряжения и тока в режиме А меньше соответствующих постоянных составляющих, т. е. Uкm < U0 и Iкm < I0. Следовательно, к.п.д. усилительного каскада в режиме А всегда меньше 0,5, в действительности он редко превышает 0,35. Поэтому, например, в усилителях мощности, для которых к. п. д. имеет существенное значения, режим А используется очень редко.
-
Iк
Iк
П1
П1
0
Iб
Uвых
Uвх
Рисунок 2.11 – Положение рабочей точки в режиме В на характеристиках УК
В режиме В переменные составляющие I и U транзистора возникают лишь в положительные полупериоды входного напряжения. Выходное напряжение УК при синусоидальном входном напряжении имеет форму полусинусоиды, т. е. возникают очень большие нелинейные искажения. Режим В характеризуется значительно более высоким к.п.д. усилителя по сравнению с режимом А, т. к. ток покоя Iб0 практически равен 0, а постоянная составляющая тока I0 имеет очень маленькое значение, т. е. Iкm >> I0. К.п.д. усилителя в режиме В может достигать 80 %. Поэтому режим В используется обычно в усилителях мощности.
Иногда используется режим работы УК, промежуточный между режимом А и В. Его называют режимом АВ. Рабочая точка при этом должна находится в интервале между положениями рабочей точки в режиме А и В. В этом случае к.п.д. усилителя больше, чем в режиме А, а нелинейные искажения меньше, чем в режиме В.
Iк
Iк
П2
П2
П1
Iб
Рисунок 2.12 – Положение рабочей точки в режиме С на характеристиках УК
Этот режим сопровождается большими искажениями усиливаемого напряжения, но к.п.д. может быть очень высоким и приближаться к 1. Режим С применяют в избирательных усилителях и автогенераторах, которые благодаря наличию колебательных контуров выделяют лишь основную гармонику из несинусоидального напряжения, возникающего из-за больших нелинейных искажений.