WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

«Е. А. Москатов ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА г. Таганрог, 2004 г. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Uбэ Rб ' ' = Iд Напряжение Uбэ находится из входной характеристики транзистора по заданному току базы. Данная схема в диапазоне температур работает лучше, чем схема с фиксированным током базы, однако для нормальной её работы необходима температурная стабилизация.

3) Температурная стабилизация (термостабилизация) рабочей точки при помощи терморезистора и полупроводникового диода.

При нагревании рабочая точка смещается по нагрузочной прямой, что приводит к увеличению коллекторного тока Iк и уменьшению напряжения Uкэ (смотрите рисунок 225). Это равносильно приоткрыванию транзистора. Поэтому основной задачей температурной стабилизации яв Е. А. Москатов. Стр. ляется синхронная с увеличением температуры при закрывании эмиттерного перехода транзистора температурная стабилизация при помощи терморезистора (смотрите рисунок 226).

Iк + Rб' Iк' Iк Rк Cр Eк Rб' Rк Cр + Eк Cр1 Uv1 Rб'' VT1 Uвых Rt Cр1 Uv1 Rб'' VD VT1 Uвых T E к Uкэ Р ис. 2 Рис. Рис. При нагревании сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к общему уменьшению сопротивления включённых в параллель резисторов Rб`` и Rt. За счёт этого напряжение Uбэ будет уменьшаться, эмиттерный переход подзапираться, и рабочая точка сохраняет своё положение на нагрузочной прямой. Аналогичным образом происходит термостабилизация рабочей точки полупроводниковым диодом (смотрите рисунок 227). При увеличении температуры сопротивление диодов в обратном включении будет уменьшаться за счёт термогенерации носителей заряда в полупроводнике. Общее сопротивление включённых параллельно резистора Rб`` и диода VD1 будет уменьшаться, что приведёт к уменьшению напряжения Uбэ, транзистор подзапирается и рабочая точка сохраняет своё положение. Недостатком схем с терморезистором и полупроводниковым диодом является то, что и терморезистор, и полупроводниковый диод должны подбираться по своим температурным свойствам для каждого конкретного транзистора. Поэтому наиболее часто применяют схемы температурной стабилизации отрицательной обратной связью (ООС) по постоянному току и напряжению.

4) Термостабилизация рабочей точки при помощи отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному напряжению.

Применяется этот вид термостабилизации при питании цепи базы с фиксированным током базы. В этом случае резистор Rб подключается не к плюсу ИП, а к коллектору транзистора. Пользуясь уравнениями Кирхгофа, получим: Uкэ = URб + Uбэ;

Uбэ = Uкэ - URб так как URб = Const;

Rк Rб Cр1 Uv1 URб VT1 URб Uкэ Uвых Cр2 + Eк Рис. При увеличении температуры напряжение Uкэ уменьшается. Это уменьшение напряжения через цепь обратной связи (ОС), состоящую из Rб, передаётся на базу транзистора. Напряжение Uбэ уменьшается. Эмиттерный переход подзапирается, и рабочая точка сохраняет своё положение.

Е. А. Москатов. Стр. 5) Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току.

+ Rб' Rк Cр2 Cр1 Uv1 URб'' Uбэ Rб'' Eк VT1 Uвых Rэ URэ + Cэ Рис. Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току применяется при питании цепи базы по схеме с «фиксированным напряжением базы». При возрастании температуры увеличивается ток коллектора транзистора Iк, следовательно, и ток эмиттера Iэ. За счёт этого URбэ будет уменьшаться. Uбэ = URб`` - URэ так как URб`` = Const;

Эмиттерный переход подзапирается, и рабочая точка (РТ) сохраняет своё положение. Так как изменение напряжения на Rэ должно зависеть только от изменения температуры и не изменяться по закону переменной составляющей усиливаемого сигнала, резистор Rэ шунтируется конденсатором большой ёмкости, через который будет протекать переменная составляющая, а через Rэ будет протекать постоянная составляющая тока. 1 Rэ. Величину ёмкости выбирают из условия н cэ Обратная связь в усилителе 1) Виды обратной связи. 2) Влияние ООС на основные показатели усилителя. 1) Виды обратной связи. Обратной связью в усилителе (в целом) или же в отдельно взятом каскаде называется такая связь между входом и выходом, при которой часть энергии усиленного сигнала с выхода передаётся на вход. По способу своего возникновения обратная связь может быть внутренней, паразитной и искусственной. Внутренняя ОС возникает за счёт внутренних свойств элементов схемы. Паразитная ОС возникает за счёт паразитных ёмкостей и индуктивностей. Стараются внутреннюю паразитную обратную связь возможно сильнее уменьшить. Искусственная ОС вводится специально для улучшения основных характеристик усилителя. По признаку петлевого усиления различают положительную ОС (ПОС) и ООС. При ПОС сигнал на вход усилителя через цепь ОС поступает в фазе со входным сигналом. При ООС сигнал, проходя цепь ОС, будет подаваться в противофазе с входным сигналом. В усилителях, в основном, применяется ООС;

ПОС применяется в генераторах. В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к выходу усилителя, различают ОС по току и по напряжению. В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к выходу усилителя, различают параллельную и последовательную ОС усилителя. Параллельная ОС изображена на рисунке 231, а последовательная – на рисунке 232.

Е. А. Москатов. Стр. Rос Zн Uвх Uвх Рис. Рис. Рис. – коэффициент передачи цепи ОС. Uвых.oc Uвх.oc Поскольку в усилителях цепь ОС состоит, в основном, из пассивных элементов, то обычно меньше 1. В зависимости от того, будет ли изменяться от частоты, различают частотозависимую и частотонезависимую ОС.

2) Влияние ООС на основные показатели усилителя.

Рассмотрим влияние ООС на работу усилителя на примере последовательной ОС по напряжению.

Uвх U1 Uвых ОС Uвых Rн Рис. Uвх ОС Uвых - коэффициент усиления усилителя без обратной связи. Uвх U вых - это коэффициент усиления усилителя с ОС. Кос U1 Uвых.oс Uвых.oc (1) Uвх.oc Uвых. Uвых Uвых Кoc ( 2) U1 Uвых.oc Uвх Из формулы (1) видно, что Uвых.ос будет равняться, умноженному на Uвых и подставленному в формулу (2). Uвых Кос Uвх Uвых В знаменателе последней формулы вынесем Uвых за скобку: Uвых Кос Uвых U вх 1 Uвх К Кос (1 К ) Величина (1+ К) называется глубиной обратной связи. Вывод: последняя формула показывает то, что ООС уменьшает коэффициент усиления усилителя. Для положительной ОС: К Кпос (1 К ) K= Е. А. Москатов. Стр. Кроме того, что введение ООС уменьшает коэффициент усиления усилителя, все остальные технические показатели улучшаются. Увеличивается полоса пропускания, уменьшаются нелинейные и частотные искажения, несколько возрастает входное сопротивление.

Режимы работы усилительных элементов 1) Понятие о проходной динамической характеристике. 2) Режим работы класса А. 3) Режим работы класса В. 4) Режим работы класса АВ. 5) Режим работы класса С. 6) Режим работы класса D. 1) Понятие о проходной динамической характеристике. Режимы работы усилительных элементов определяются положением рабочей точки на проходной динамической характеристике. Проходной динамической характеристикой называется зависимость выходного тока от входного напряжения. Для транзистора, включённого по схеме с ОЭ, зависимость будет Iк = f (Uбэ). Проходная динамическая характеристика может быть построена по входной и выходной характеристикам транзистора. Iк = f (Uб).

Iк Iкн Iк Iкн Iк4 Iк3 Iб4 4 3 Iб3 Iб Iб4 Iб3 Uвх>0 4' 3' Iк4 Iк3 Iк 4' 3' 2' Iк Iб Iб 2' Iк 1 Iб1 Eк Uвх Рис. Iб 1' Iк 1' Uбэ Uвх Рис. 2) Режим работы класса А. В режиме работы класса А рабочая точка устанавливается на линейном участке проходной динамической характеристики. Для этого между базой и эмиттером транзистора при помощи одной из схем питания цепи базы необходимо создать постоянную составляющую напряжения, которая называется величиной напряжения смещения. При отсутствии переменной составляющей усиливаемого сигнала рабочая точка называется рабочей точкой покоя. Рассмотрим рисунок 236. До момента времени t1 переменная составляющая входного сигнала отсутствует, и под действием величины Eсм в коллекторной цепи транзистора будет протекать постоянная составляющая коллекторного тока, которая называется током покоя. Режим работы класса А характеризуется минимальными нелинейными искажениями, т. к. усилительный элемент работает на линейном участке характеристики. Недостатком режима класса А является низкий КПД. = (25 – 30 %). Это объясняется тем, что энергия от источника питания затрачивается не только на усиление переменной составляющей, но и на создание постоянной составляющей Iо, которая является бесполезной и в дальнейшем отсеивается разделительным конденсатором. Режим класса А применяется, в основном, в предварительных каскадах усиления.

Е. А. Москатов. Стр. Iк Iк Iмк Р.Т.

Eсм t Uбэ Io t t t Рис. 3) Режим работы класса В. В режиме класса В рабочая точка выбирается таким образом, чтобы ток покоя был равен нулю (смотрите рисунок 237).

Iк Iк fx Uбэ Q t t Рис. Режим работы класса В характеризуется углом отсечки. Углом отсечки называется половина той части периода, за которую в выходной цепи будет протекать ток. Для режима класса В угол отсечки = 90°. Характеризуется режим класса В высоким КПД = 60 70 %. Недостатком режима класса В являются большие нелинейные искажения. Применяется режим класса В в выходных двухтактных усилителях мощности.

4) Режим работы класса АВ. Иногда положение точки покоя в режиме класса АВ выбирается на нижнем изгибе проходной динамической характеристики (смотрите рисунок 238).

Е. А. Москатов. Стр. Iк Iк Т.П. t1 Eсм Io Uбэ t1 Q Q>900 t t Рис. В этом случае будет иметь место ток покоя, но величина его будет значительно меньше, чем в режиме класса А. Угол отсечки в режиме класса АВ будет меньше 90°. Режим класса АВ имеет несколько меньший КПД, чем режим класса В ( = 50 60 %) и несколько меньшие нелинейные искажения. Применяется так же, как и режим класса В, в двухтактных усилителях мощности.

5) Режим работы класса С. Это режим, при котором величина Eсм имеет отрицательное значение (смотрите рисунок 239).

Iк Iк t1 Eсм Uбэ t Q Q<90 t t Рис. Е. А. Москатов. Стр. Режим класса С характеризуется максимальным КПД = 80 %, но и наибольшими нелинейными искажениями. Режим С в усилителях применяется в выходных каскадах мощных передатчиков.

6) Режим работы класса D. Режим работы класса D – это ключевой режим работы транзистора.

Межкаскадные связи в усилителях 1) Виды межкаскадных связей. 2) Эквивалентная схема усилительного каскада с резисторно - ёмкостными связями. 3) Анализ эквивалентной схемы на низких, средних и высоких частотах. 1) Виды межкаскадных связей. Для увеличения коэффициента усиления могут применяться многокаскадные усилители. В этом случае между каскадами, а также между входом усилителя и источником сигнала или же между выходом усилителя и нагрузкой могут существовать следующие виды межкаскадных связей. 1) Резисторно-ёмкостная связь (смотрите рисунок 240).

Rб1' Rк1 Cp Cp VT1 Uвх Rб1'' Rб2'' Rб2' Rк2 Cp + Eк Uвых VT2 Rэ2 Cэ Rэ1 Cэ Рис. Резисторно-ёмкостная связь является наиболее широко распространённой в усилителях переменного напряжения. 2) Трансформаторная связь (смотрите рисунок 241).

Rб1' Tp1 Rб2' Rк2 Cp Cp VT1 Uвх Rб1'' Cp VT Rб2'' + Eк Uвых Rэ1 Cэ Rэ2 Cэ Рис. Трансформаторная связь позволяет осуществить оптимальное согласование между каскадами путём подбора коэффициента трансформации трансформатора. Недостатки: Сравнительно большие габариты и вес трансформаторов.

Е. А. Москатов. Стр. Большие частотные искажения, так как сопротивления обмоток трансформатора зависят от частоты XL = L, поэтому трансформаторная связь применяется на низких частотах и в узком диапазоне. 3) Гальваническая (непосредственная) связь (смотрите рисунок 242).

Rб' Rк1 Rк2 + Eк Uвых VT1 VT2 Um Rб'' Rэ1 Rэ Рис. Гальваническая связь применяется в УПТ.

2) Эквивалентная схема усилительного каскада с резисторно - ёмкостными связями.

<< Cp Rб' Cp VT1 Um Rб'' Rэ1 Cэ + Eк Rк1 Cp Um.вых Iб Cp rб Rб rэ rк Cк Uвх Rк Rвхода следующего каскада R Cэ C Рис. Рис. Rб – это Rб и Rб, включённые параллельно, т. к. Rб через малое сопротивление Eк можно считать подключённым на корпус (общий провод). Rб'Rб" Rб Rб' Rб" Со = Свх.сл. + См, где Свх.сл. – это ёмкость следующего каскада, а См – ёмкость монтажа.

3) Анализ эквивалентной схемы на низких, средних и высоких частотах.

Проанализируем эквивалентную схему на низких, средних и высоких частотах. На низких частотах ёмкостное сопротивление параллельно включённых Cк и Cо будет иметь очень большую величину и на работу схемы влиять не будет. Сэ имеет большую величину, следовательно, ёмкостное сопротивление её будет очень мало. Уже на низких частотах эта ёмкость шунтирует сопротивление Rэ и, значит, на низкой частоте схема усилительного каскада будет иметь вид, изображённый на рисунке 245. Разделительные конденсаторы включены последовательно. На НЧ сопротивление их будет велико, что приводит к уменьшению коэффициента усиления.

Е. А. Москатов. Стр. << Cp rэ Rб rэ rк Iб Cp Rвхода Rк следующего каскада Um Рис. На средних частотах сопротивление разделительных конденсаторов уменьшается до такой величины, что их влияние можно не учитывать. А сопротивление ёмкостей Ск и Co уменьшаются не на столько, чтобы оказывать шунтирующее действие, и поэтому их на средних частотах их также можно не учитывать, поэтому на средних частотах эквивалентная схема будет иметь вид, изображённый на рисунке 246. Так как на Ср.Ч ни барьерная ёмкость коллекторного перехода Ск, ни Со не оказывают влияние на работу усилителя, то коэффициент усиления на средних частотах будет наибольшим. Iб << rб Um Rб rэ rк Rн Рис. На ВЧ разделительные конденсаторы имеют очень малое сопротивление и, так как они включены последовательно, они не оказывают влияние на работу схемы усилителя, а ёмкости Ск и Co, включённые в параллель, шунтируют коллекторный переход транзистора и выход усилителя своим малым сопротивлением, что приводит к уменьшению коэффициента усиления. Эквивалентная схема усилителя на высокой частоте изображена на рисунке 247.

<< rб Um Rб rэ rк Cк Rн C Iб Рис. На рисунке 248 показано, как влияет на коэффициент усиления усилителя изменение частоты.

K Н.Ч. Ср.Ч. В.Ч.

Влияние Ср Влияние Ск и С Рис. f Е. А. Москатов. Стр. Выходные каскады усиления 1) Однотактный выходной трансформаторный каскад 2) Двухтактный выходной трансформаторный каскад 3) Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад 1) Однотактный выходной трансформаторный каскад. Однотактный выходной трансформаторный каскад работает в режиме класса А. В виде коллекторной нагрузки он имеет первичную обмотку согласующего трансформатора (смотрите рисунок 249).

Tp1 Rб1' Rн + Eк Cp VT1 Uвх Rб1'' Rэ C Рис. Выходные каскады усиления являются усилителями мощности. Применение согласующих трансформаторов позволяет осуществлять оптимальное согласование выхода усилителя с нагрузкой. В этом случае можно считать, что P1 = P2, где Р1 – мощность первичной обмотки, а Р2 – мощность вторичной обмотки, или, что то же самое, мощность нагрузки. U 12 U 22 R к. опт Rн Разделим обе части последнего уравнения на U12. Получим: 2 1 U 2 1, где U 2 - коэффициент трансформации. U1 R к. опт U1 Rн 1 1 Uк1 Rн h2 ;

n ;

R к.опт R к.опт Rн Iк1 R к.опт Iк А Iб4 Iб Imк Р.Т.

Iб В С Eк Umк Iб1 Uкэ Рис. Е. А. Москатов. Стр. На рисунке 250 площадь АВС представляет собой мощность, отдаваемую усилителем в нагрузку. 2 Imк 2 Umк P 2 P = 2 Umк Imк С учётом КПД трансформатора, мощность Р, отдаваемая в нагрузку, будет равна = 6070%. Применяются однотактные выходные каскады для усиления небольших мощностей. Недостатками являются все недостатки трансформаторной межкаскадной связи.

2) Двухтактный выходной трансформаторный каскад. Во входной цепи включён трансформатор Тр1 со средней точкой во вторичной обмотке. Это позволяет получить на базах транзисторов VT1 и VT2 два одинаковых по амплитуде и противоположных по фазе напряжения (смотрите рисунок 251).

Tp1 Rб'' VT1 Tp2 Rн Uвх VT Rб' + Eк Рис. Двухтактные усилительные каскады работают в режимах классов В или АВ.

Uвх t Uб t Uб t IVT IVT t Iн t t Рис. Е. А. Москатов. Стр. Когда на базы транзисторов будет подаваться положительное напряжение они будут находиться в открытом состоянии и через них будут протекать токи от плюса Eк, средняя точка Тр2, половина первичной обмотки Тр2, коллектор – эмиттерный переход транзистора, общий провод, минус Eк. Следовательно, в первичной обмотке Тр2 токи будут протекать от средней точки в разные стороны, за счёт чего магнитные потоки в сердечнике и наводимые во вторичной обмотке магнитные поля, а значит, и ток в нагрузке будут вычитаться. То есть Iн = I1 – I2. Ток в нагрузке будет иметь двойной размах по сравнению с каждым из токов транзистора, а следовательно, такая схема будет отдавать в нагрузку удвоенную мощность по сравнению с мощностью, рассеиваемой каждым из транзисторов. Эта схема используется для усиления больших мощностей. Достоинства: малые нелинейные искажения, так как в сердечнике отсутствует постоянная составляющая магнитного потока и не происходит насыщение;

схема не чувствительна к пульсациям напряжения питания. Недостатки: все недостатки трансформаторных схем – узкий диапазон частот, повышенные габариты и вес трансформатора, большие частотные искажения. Частично недостатки трансформаторных каскадов можно устранить, если на входе вместо трансформатора Тр1 поставить фазоинверсный каскад (или каскад с разделённой нагрузкой), имеющий два выхода (смотрите рисунок 253).

Rб' Cp Rк Cp VT1 Cp Rб'' Uвых1 + Eк Uвх Uвых2 Rэ Рис. Напряжение с выхода 1 – Uвых1 – будет в противофазе с входным напряжением, как для схемы с ОЭ, а напряжение с выхода 2 – Uвых2 – будет в фазе с входным напряжением, как для схемы эмиттерного повторителя. Если при этом сопротивление Rк будет равно сопротивлению Rэ, то и амплитуды напряжений с выходов 1 и 2 будут равны.

3) Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад. Наиболее широкое распространение в выходных усилителях получили бестрансформаторные каскады на транзисторах разного типа проводимости (смотрите рисунок 254).

+ Cp Uвх VT1 Rн VT2 Eк1 + Eк2 Рис. При подаче на вход положительной полуволны напряжения транзистор VT1, структуры n-p-n, будет открыт, а транзистор VT2,структуры p-n-p, будет закрыт, и через нагрузку будет протекать ток по цепи от плюса Eк1, коллектор – эмиттер VT1, Rн, общий провод, минус Eк1.

Е. А. Москатов. Стр. При отрицательной полуволне входного напряжения транзистор VT1 закрывается, а VT2 открывается, и через него будет протекать ток от плюса Eк2, Rн, эмиттер - коллектор VT2, минус Eк2. Таким образом, токи в нагрузке будут вычитаться, за счёт чего в нагрузке появится удвоенная амплитуда тока, следовательно, и удвоенная мощность. Достоинства: все достоинства двухтактных бестрансформаторных каскадов – большая выходная мощность, независимость от пульсаций ИП, малые нелинейные искажения. Кроме того, двухтактные бестрансформаторные каскады свободны от недостатков трансформаторных каскадов. Недостаток данной схемы: быстрый выход из строя транзисторов при КЗ или перегрузке в нагрузке.

Усилители постоянного тока с непосредственными связями 1) Усилители постоянного тока с непосредственными связями. 2) Дифференциальный каскад УПТ. 1) Усилители постоянного тока (УПТ) с непосредственными связями. УПТ с непосредственными связями называют усилителем прямого усиления (смотрите рисунок 255).

Rб' Rк1 Rк2 + Eк VT1 Uвх Rб'' Rэ VT Uвых Rэ Рис. Одной из особенностей УПТ с непосредственными связями является то, что на вход последующего каскада поступает не только усиливаемый сигнал, но и постоянная составляющая коллекторного напряжения предыдущего каскада. Поэтому напряжение между базой и эмиттером последующего каскада будет больше, чем напряжение, соответствующее выбранному положению рабочей точки. Чтобы избежать этого, сопротивление в цепи эмиттера каждого последующего каскада выбирается бльшим, чем в предыдущем каскаде, с тем, чтобы обеспечить соответствие выбранному положению рабочей точки. Вторая особенность – дрейф нуля. Дрейфом нуля называется медленное изменение выходного напряжения, не зависимое от напряжения на входе, а происходящее за счёт внутренних процессов в схеме усилителя. Дрейф нуля часто оценивается величиной дрейфа, приведённого ко входу. Uдр.вых., Uдр.вх.= К где К – коэффициент усиления усилителя. Uдр.вых. – это максимальное изменение выходного напряжения при закороченном входе за установленное время наблюдения. Значительно лучше с точки зрения дрейфа нуля работают дифференциальные каскады усиления.

Е. А. Москатов. Стр. 2) Дифференциальный каскад УПТ. Дифференциальным каскадом УПТ называется усилитель разности напряжений (смотрите рисунок 256). Rк1 = Rк2 = Rк.

+ Rб1' Rк1 Uвых VT2 VT1 Uвх1 Io Rб1'' Rэ Uвх2 Rб2'' Rк2 Rб2' Eк Рис. Транзисторы VT1 и VT2 подбираются одинаковыми по коэффициенту усиления. Резисторы Rк1 и Rк2 также подбираются одинаковыми по величине своего сопротивления. Представим, что на оба входа подаём одинаковое напряжение Uвх1 = Uвх2. В этом случае токи через транзисторы VT1 и VT2 будут одинаковыми. Суммарный ток через Rэ обозначим через Iо. Тогда: Io ;

Iк1=Iк2= 2 Uвых = Uк1 – Uк2;

Uк1 = Eк – Iк1 Rк1;

Io Uк1 Eк Rк 2 Io Uк 2 Eк Rк 2 Io Io Uвых Eк Rк Eк Rк 0 2 2 Представим, что Uвх1 > Uвх2. На первый вход подадим более положительное напряжение, чем на второй вход. В этом случае транзистор VT1 откроется в большей степени, чем транзистор VT2. Ток через транзистор VT1 увеличится на определённую величину Io, а ток через VT2 уменьшится на такую же величину Io, поскольку суммарный ток постоянен и равен Io. Io Io Uк1 Eк Io Rк Eк Rк Io Rк 2 Io Io Uк 2 Eк Io Rк Eк Rк Io Rк 2 2 Io Io Uвых Eк Rк Io Rк Eк Rк Io Rк 2 Io Rк 2 2 Если на первый вход будем подавать бльшее значение напряжение, чем на второй вход, то на выходе получится отрицательное значение напряжения, поэтому первый вход называется инвертирующим входом. Если Uвх1 < Uвх2, то Uвых = +2 Io Rк и поэтому второй вход дифференциального усилителя называется неинвертирующим входом. Основной особенностью дифференциальных каскадов является то, что дрейф нуля будет значительно меньше, чем в УПТ прямого усиления. Это объясняется тем, что выходное напряжение равно разности коллекторных напряжений каждого из транзисторов, поэтому медленные изменения напряжения за счёт внутренних процессов схемы будут взаимно уничтожаться.

Е. А. Москатов. Стр. Операционные усилители 1) Классификация и основные параметры операционных усилителей (ОУ). 2) Схемы включения ОУ. 1) Классификация и основные параметры ОУ.

Операционным усилителем называется устройство, предназначенное для выполнения математических операций с аналоговыми сигналами, имеющее исключительно высокий коэффициент усиления, очень большое входное и малое выходное сопротивление и выполненное в микроэлектронном исполнении. Операционный усилитель включает в свой состав один или несколько дифференциальных каскадов УПТ, генератор стабильного тока для питания этих каскадов и выходные эмиттерные повторители для увеличения входного и уменьшения выходного сопротивления. Пример маркировки ОУ: К553УД2.

выход Uвых A B + Uп Fo C D Рис. Вход A – инвертирующий вход. Вход B – неинвертирующий вход. Входы C – для подключения двуполярного ИП. Входы D – выводы для подключения цепей коррекции. ОУ подразделяются по следующим признакам: ОУ общего применения Мощные ОУ ОУ с управляемыми параметрами Быстродействующие ОУ К основным параметрам ОУ относятся следующие: Напряжение ИП Коэффициент усиления Входное сопротивление Потребляемый от ИП ток или потребляемая мощность Коэффициент ослабления синфазного сигнала [дБ] Скорость нарастания выходного напряжения. Она показывает быстродействие ОУ (смотрите рисунок 258). B мкС [] Kп= Uвых B [ ] мкС t В технической литературе встречается устаревшее УГО ОУ, изображённое на рисунке 259.

Е. А. Москатов. Стр. Uвх + Uвых t инвертирующий вход A неинвертирующий вход B Uвых t U вых. Рис. t Рис. D Так как ОУ имеет очень большой коэффициент усиления и достаточно сложную схему, то при работе на определённых частотах возможно появление нежелательных фазовых сдвигов, приводящих к образованию положительных ОС и, как следствие, к самовозбуждению усилителя. Для устранения этих возможностей применяются цепи коррекции, представляющие различные RC-цепочки. Цепи коррекции могут быть как внешними, то есть при помощи навесных элементов, так и внутренними, то есть внутри корпуса микросхемы. Причём цепи коррекции разрабатываются на этапе проектирования ОУ и являются индивидуальными для каждого конкретного типа ОУ.

2) Схемы включения ОУ. Поскольку на входе ОУ стоит дифференциальный каскад усиления, имеющий инвертирующий и неинвертирующий входы, то различают два основных вида включения – инвертирующее и не инвертирующее. Кроме этого ОУ за счёт высокого коэффициента усиления должен быть охвачен глубокой ООС для обеспечения устойчивости его работы. Инвертирующая схема включения ОУ изображена на рисунке 260. Rooc R1 Roc К ;

Roc >> R1;

К ;

R1 R Rooc Uвых=f(Uвх) DA1 Uвых + Uвх R Uп +Uвых.max R Fo Uвх -Uвых.max Рис. Рис. Не инвертирующая схема включения ОУ изображена на рисунке 262. К Ro oc DA1 Uв ы х + R2 Uв х Fo Uп Roc. R Uвых=f(Uвх) R Uвх Р ис. Рис. Е. А. Москатов. Стр. Так как ОУ предназначены для проведения математических операций с аналоговыми сигналами, то различают суммирующее, интегрирующее и дифференцирующее включение ОУ. Схема суммирующего включения ОУ изображена на рисунке 264. Uвых К Uвх1 Uвх 2 Uвх3.

Uвх1 Uвх2 Uвх3 R1 R2 R3 + Uп Roc DA1 Uвых R Fo Рис. Схема интегрирующего включения ОУ изображена на рисунке 265.

Uвых К Uвх t dt.

t Coc DA1 Uвых + Uвх R Uп R Fo Рис. Схема дифференцирующего включения ОУ изображена на рисунке 266. dUвх Uвых К. dt Roc DA1 C1 + Uвх R Uп Uвых Fo Рис. Е. А. Москатов. Стр. Поскольку ОУ с управляемыми параметрами имеют очень малую номенклатуру, то применяют управление таким параметром как коэффициент усиления при помощи различных внешних цепей, причём коэффициент усиления может управляться как аналоговым сигналом, так и цифровым кодом.

Roc DA1 Uвых + R1 Uвх Fo Uп Rк Rк Rк X Rб VT X2 Rб VT X3 Rб VT Рис. При подаче на один из входов логической единицы соответствующий транзисторный ключ открывается и в цепь инвертирующего входа оказывается включённой коллекторная нагрузка данного ключа. Roc К Rинв Изменяя цифровой код на входах ключей, можно к инвертирующему входу подключить целый ряд коллекторных нагрузок, включённых в параллель и соответственно изменять коэффициент усиления схемы. Управление коэффициентом усиления при помощи аналогового сигнала можно осуществлять с помощью полевого транзистора (смотрите рисунок 268).

Roc DA1 Uвых + Uвх Uп R VT Fo Uупр R Рис. Е. А. Москатов. Стр. В данной схеме роль сопротивления, подключённого к инвертирующему входу, выполняет канал полевого транзистора VT1. Изменяя управляющее напряжение, можно менять ширину канала, следовательно, и его сопротивление, что будет приводить к изменению коэффициента усиления. Широкое применение ОУ нашли в активных фильтрах. На рисунке 269 приведена схема фильтра низкой частоты (ФНЧ).

C2 DA1 Uвых + Uвх C1 R Fo Uп R R К f Рис. Рис. К На рисунке 271 приведена схема фильтра высокой частоты (ФВЧ).

R3 DA1 C1 Uвх R2 R1 + Uп Xoc Rинв Uвых К Fo f Рис. Рис. К R1 R2 1 C На рисунке 273 приведена схема полосового фильтра (ПФ).

R 2 R C 2C R C DA Uвых + Rвх Uвх Fo Uп К fo Рис. f Рис. fo = 1 / (2RC) Е. А. Москатов. Стр. Коэффициент передачи двойного Т – образного моста на частоте fo будет минимальным, а это значит, что сопротивление будет максимальным. А так как двойной Т – образный мост стоит в цепи ООС, то коэффициент усиления на частоте fo будет максимальным. Перестроим данную схему так, чтобы данный фильтр превратился в режекторный.

К fo Рис. f Rос R1 DA Uвых + R C Uвх R 2 R C Fo Uп К 2C fo Рис. f Рис. На частоте fo коэффициент передачи двойного Т - образного моста будет равен нулю, следовательно, сопротивление его будет очень велико, а так как двойной Т - образный мост включён последовательно с входным сигналом, то коэффициент усиления на частоте fo будет минимальным.

Устройства отображения информации Электронно-лучевые трубки и кинескопы 1) Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением. 2) ЭЛТ с электромагнитным управлением. 3) Кинескопы. 4) Цветные кинескопы. 1) ЭЛТ с электростатическим управлением. Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением, т. е. с фокусировкой и отклонением луча электрическим полем, называются электростатическими трубками и особенно широко применяются в осциллографах. Конструкция. Баллон трубки имеет цилиндрическую форму с расширением в виде конуса или в виде цилиндра большего диаметра. На внутреннюю поверхность основания расширенной части нанесён люминесцентный экран – слой веществ, способных излучать свет под удара Е. А. Москатов. Стр. ми электронов. Внутри трубки расположены электроды, имеющие выводы, в основном, на жёсткие металлические штырьки цоколя. Катод изготовляют оксидным, с косвенным накалом, в виде цилиндра с подогревателем. Вывод катода иногда совмещен с одним из выводов подогревателя. Оксидный слой нанесен на донышко катода. Вокруг катода располагается управляющий электрод, называемый модулятором, цилиндрической формы с отверстием в донышке. Этот электрод служит для управления плотностью электронного потока и для предварительной его фокусировки. На модулятор подается отрицательное напряжение в несколько десятков вольт. Чем это напряжение больше, тем больше электронов возвращается на катод. При определённом отрицательном напряжении модулятора трубка запирается. Другие электроды, также цилиндрической формы, являются анодами. В ЭЛТ их минимум два. На втором аноде напряжение бывает от 500 В до нескольких киловольт (порядка 20 кВ), а на первом аноде напряжение в несколько раз меньше. Внутри анодов имеются перегородки с отверстиями (диафрагмы). Под действием ускоряющего поля анодов электроны приобретают значительную скорость. Окончательная фокусировка электронного потока осуществляется с помощью неоднородного электрического поля в пространстве между анодами, а также благодаря диафрагмам. Более сложные фокусирующие системы содержат большее число цилиндров. Система, состоящая из катода, модулятора и анодов, называется электронным прожектором (электронной пушкой) и служит для создания электронного луча, т. е. тонкого потока электронов, летящих с большой скоростью от второго анода к люминесцентному экрану. На пути электронного луча поставлены под прямым углом друг к другу две пары отклоняющих пластин Пх и Пу. Напряжение, подведённое к ним, создает электрическое поле, отклоняющее электронный луч в сторону положительно заряженной пластины. Поле пластин является для электронов поперечным. В таком поле электроны движутся по параболическим траекториям, а выйдя из него, далее движутся по инерции прямолинейно, т. е. электронный луч получает угловое отклонение. Чем больше напряжение на пластинах, тем сильнее отклоняется луч и тем больше смещается на люминесцентном экране светящееся, так называемое электронное пятно, возникающее от ударов электронов. Пластины Пу, отклоняющие луч по вертикали, называются пластинами вертикального отклонения, а пластины Пх – пластинами горизонтального отклонения. Одна пластина каждой пары иногда соединяется с общим проводом. Такое включение пластин называется несимметричным. Для того чтобы между вторым анодом и корпусом не создавалось электрическое поле, влияющее на полёт электронов, второй анод обычно также бывает соединён с корпусом. Тогда при отсутствии напряжения на отклоняющих пластинах между ними и вторым анодом не будет никакого поля, действующего на электронный луч. Поскольку второй анод соединен с корпусом, то катод, имеющий высокий отрицательный потенциал, равный напряжению второго анода, должен быть хорошо изолирован от корпуса. Так как на электронный луч могут влиять посторонние электрические и магнитные поля, то трубку часто помещают в экранирующий чехол из мягкой стали. Свечение люминесцентного экрана объясняется возбуждением атомов вещества экрана. Электроны, ударяя в экран, передают свою энергию атомам экрана, в которых один из электронов переходит на более удаленную от ядра орбиту. При возвращении электрона обратно, на свою орбиту, выделяется квант световой энергии, называемый фотоном, и наблюдается свечение. Это явление называется катодолюминесценцией, а вещества, светящиеся под ударами электронов, называются катодолюминофорами или просто люминофорами. Электроны, попадающие на экран, могут зарядить его отрицательно и создать тормозящее поле, уменьшающее их скорость. От этого уменьшится яркость свечения экрана и может вообще прекратиться попадание электронов на экран. Поэтому необходимо снимать отрицательный заряд с экрана. Для этого на внутреннюю поверхность баллона наносится проводящий слой. Он обычно бывает графитовым и называется аквадагом. Аквадаг соединяется со вторым анодом. Вторичные электроны, выбиваемые из экрана ударами первичных электронов, летят к проводящему слою. После ухода вторичных электронов потенциал экрана обычно близок к потенциалу проводящего слоя. В некоторых трубках имеется вывод от проводящего слоя, который можно использовать в качестве дополнительного анода с более высоким напряжением. При этом электроны дополнительно Е. А. Москатов. Стр. ускоряются после отклонения в системе отклоняющих пластин, что называется послеускорением. Проводящий слой также исключает образование на стенках баллона отрицательных зарядов от попадающих туда электронов. Эти заряды могут создавать дополнительные поля, нарушающие нормальную работу трубки. Если в трубке проводящего слоя нет, то вторичные электроны уходят с экрана на отклоняющие пластины и второй анод. Питание электронного прожектора осуществляется через делитель напряжения. Чтобы регулирование яркости меньше влияло на фокусировку, первый анод делают без диафрагм. На него электроны не попадают, т. е. ток первого анода равен нулю. Современные электронные прожекторы дают на экране светящееся пятно с диаметром менее 0,002 от диаметра экрана. Отклонение электронного луча электростатическим методом с образованием светящегося пятна на экране пропорционально напряжению на отклоняющих пластинах. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называется чувствительностью трубки. Если обозначить отклонение пятна по вертикали через у, а напряжение на пластинах y через Uy, то у = Sy Uy, где Sy – чувствительность трубки для пластин y. Подобно этому отклонение светящейся точки по горизонтали х = Sх Uх Таким образом, чувствительность электростатической трубки – это отношение отклонения светящейся точки на экране к соответствующему отклоняющему напряжению: Sх = x / Uх и Sy = y / Uy Чувствительность ЭЛТ - это отклонение светящейся точки при изменении на 1 В отклоняющего напряжения. Выражают чувствительность в миллиметрах на вольт. Иногда под чувствительностью понимают величину, обратную Sх или Sy, и выражают её в вольтах на миллиметр. Предыдущие формулы не означают, что чувствительность обратно пропорциональна отклоняющему напряжению. Если увеличить в несколько раз Uy, то во столько же раз возрастет у, а значение Sy останется без изменения. Следовательно, Sy не зависит от Uy. Чувствительность бывает в пределах 0,1 – 1,0 мм/В. Она зависит от режима работы и геометрических размеров трубки.

2) ЭЛТ с электромагнитным управлением ЭЛТ с электростатическим управлением применяются в виде индикаторных (экраны радиолокаторов и гидролокаторов, дисплеи, устройства обработки воздушной и надводной информации). Электромагнитные трубки имеют электронную пушку, такую же, как и электростатические. Разница состоит в том, что напряжение на первом аноде не изменяется, и аноды предназначены только для ускорения электронного потока.

Ф.К. О.К.

ЭП Э Р ис. Р ис. Фокусировка электронного луча осуществляется при помощи фокусирующей катушки – Ф.К.. Фокусирующая катушка имеет рядовую намотку и одевается прямо на колбу трубки. Фокусирующая катушка создаёт магнитное поле, магнитные силовые линии которого располагаются так, как изображено на рисунке 279. Если электроны движутся по оси, то угол между вектором Е. А. Москатов. Стр. скорости и магнитными силовыми линиями будет равен 0 ( = 0°), следовательно, сила Лоренца равна нулю. Если электрон влетает в магнитное под углом, то за счёт силы Лоренца траектория электрона будет отклоняться к центру катушки. В результате все траектории электронов будут пересекаться в одной точке. Изменяя ток через фокусирующую катушку, можно изменять местоположение этой точки. Добиваются того, чтобы эта точка находилась в плоскости экрана. Это и есть фокусировка. Отклонение луча осуществляется при помощи магнитных полей, формируемых двумя парами отклоняющих катушек. Одна пара – катушки вертикального отклонения, и другая – катушки горизонтального отклонения. Катушки имеют сложную форму и располагаются таким образом, что их магнитные силовые линии на осевой линии будут взаимно перпендикулярны.

Рис. Когда электрон пролетает между катушками и попадает под воздействие их магнитных полей, так как угол между траекторией электрона и магнитных силовых линий составляет 90° (sin = 1), то сила Лоренца, воздействующая на электрон, будет максимальной. Под действием этой силы Лоренца электроны будут двигаться по дуге окружности, за счёт чего угол отклонения и, следовательно, чувствительность электромагнитных ЭЛТ будет значительно выше, чем у электростатических. Всё остальное – люминофор, экран, аквадаг – всё как у электростатических.

3) Кинескопы. Кинескопы относятся к комбинированным ЭЛТ, то есть они имеют электростатическую фокусировку и электромагнитное отклонение луча для увеличения чувствительности. Основным отличием кинескопов от ЭЛТ является следующее: электронная пушка кинескопов имеет дополнительный электрод, который называется ускоряющим электродом. Он располагается между модулятором и первым анодом, на него подаётся положительное напряжение в несколько сотен вольт относительно катода, и он служит для дополнительного ускорения электронного потока. Вторым отличием является то, что экран кинескопа, в отличие от ЭЛТ, трёхслойный (смотрите рисунок 281).

3 2 Р ис. 1 слой – наружный слой – стекло. К стеклу экрана кинескопа предъявляются повышенные требования по параллельности стенок и по отсутствию посторонних включений. 2 слой – это люминофор. 3 слой – это тонкая алюминиевая плёнка. Эта плёнка выполняет две функции: Увеличивает яркость свечения экрана, действуя как зеркало.

Е. А. Москатов. Стр. Основная функция состоит в защите люминофора от тяжёлых ионов, которые вылетают из катода вместе с электронами.

4) Цветные кинескопы. Принцип действия основан на том, что любой цвет и оттенок можно получить смешиванием трёх цветов – красного, синего и зелёного. Поэтому цветные кинескопы имеют три электронных пушки и одну общую отклоняющую систему. Экран цветного кинескопа состоит из отдельных участков, каждый из которых содержит три ячейки люминофора, которые светятся красным, синим и зелёным цветами. Причём размеры этих ячеек настолько малы и они расположены настолько близко друг к другу, что их свечение воспринимается глазом как суммарное. Это общий принцип построения цветных кинескопов. В кинескопах (вообще) отклоняющие катушки получили название строчной и кадровой. При прохождении через строчную катушку пилообразного импульса тока луч (или лучи в цветном кинескопе) прочерчивают на экране горизонтальную линию, которая называется строкой. Затем, под действием импульса тока через кадровую катушку, луч смещается на величину, приблизительно равную ширине одной строки и под действием тока строчной катушки прочерчивает следующую строку, и так далее. В результате этого происходит полная засветка экрана кинескопа, которая называется растр. Общее количество строк равно 625. Полезный сигнал, обработанный схемой телевизора, поступает на катод или модулятор кинескопа, модулируя луч по яркости, за счёт чего и формируется изображение на экране.

Индикаторы 1) Буквенно-цифровые индикаторы. 2) Матричные индикаторы. 3) Вакуумные электролюминесцентные индикаторы. 4) Жидкокристаллические индикаторы. 1) Буквенно-цифровые индикаторы. Буквенно-цифровые индикаторы предназначены для отображения информации в виде цифр, букв и различных символов. Различают следующие виды буквенно-цифровых индикаторов: Накальные;

Газоразрядные;

Светодиодные;

Вакуумные электролюминесцентные;

Жидкокристаллические. Накальные и газоразрядные индикаторы в настоящее время практически не применяются. Светодиодные индикаторы бывают двух видов: семисегментные и матричные. Семисегментные светодиодные индикаторы предназначены для отображения информации в виде цифр и включают в свой состав восемь светодиодов, семь из которых имеют форму сегментов, а один, восьмой, - точка.

+ Uип VD1.1 VD1.2 VD1.3 VD1.4 VD1.5 VD1.6 VD1.7 VD1. SA Рис. Рис. Е. А. Москатов. Стр. Семисегментные индикаторы выпускаются двух видов – с объединённым анодом или с объединённым катодом.

+ VD1 VD2 VD3 Uип SA SA SA Рис. 2) Матричные индикаторы. Светодиодные матричные индикаторы имеют в своём составе большое количество светодиодов.

Рис. Путём подключения тех или иных светодиодов в матрицу можно сформировать любую цифру, букву, знак или символ. Достоинства светодиодных индикаторов: Малое питающее напряжение;

Сравнительно малый потребляемый ток;

Чёткая конфигурация цифр. Недостаток – недостаточная яркость свечения.

3) Вакуумные электролюминесцентные индикаторы. Принцип действия основан на том, что аноды в виде металлизированных сегментов, покрытые люминофором, будут светиться при попадании на них электронного потока.

4 3 2 1 Р ис. В состав такого индикатора (смотрите рисунок 286) входят: 1. катод для создания термоэлектронной эмиссии;

2. ускоряющая сетка;

3. маска;

4. аноды.

Е. А. Москатов. Стр. Катод создаёт электронный поток, который ускоряется сеткой и через маску попадает на те аноды, к которым подведено напряжение и вызывает свечение люминофора. Маска представляет собой металлическую фольгу с прорезями по конфигурации анодов и предназначена для более чёткой конфигурации цифр. Достоинства: наибольшая яркость свечения из всех типов индикаторов, сравнительно низкие питающие напряжения. Недостаток: большой потребляемый ток.

4) Жидкокристаллические индикаторы. Жидкими кристаллами называют материал в виде длинных цепочек с очень высокой подвижностью. За счёт этого в обычном состоянии эти молекулы располагаются хаотично и жидкий кристалл не прозрачен (смотрите рисунок 287). Если поместить жидкий кристалл в электрическое поле, то молекулы ориентируются относительно линии напряжённости поля и жидкий кристалл становится прозрачным (смотрите рисунок 288).

1 2 3 Р ис. Рис. Рис. В состав конструкции (смотрите рисунок 289) входит: 1. стекло;

2. прозрачный электрод;

3. жидкий кристалл;

4. непрозрачный электрод. Прозрачный электрод выполняется в виде сегментов, букв или символов и в зависимости от того между каким из прозрачных электродов и непрозрачным электродом создаётся электрическое поле в этом месте жидкий кристалл становится прозрачным и сквозь него оказывается виден непрозрачный электрод. Достоинства: малое питающее напряжение, чрезвычайно малый потребляемый ток. Недостаток: можно использовать только при внешнем освещении.

Е. А. Москатов. Стр. Заключение Конечно, в столь сжатом описании охватить все детали процессов, наблюдаемых в электронных приборах, невозможно. Остались не рассмотренными даже некоторые радиодетали: однопереходные транзисторы, ионисторы, криотроны, лазеры, мазеры, лампы обратной и бегущей волны, клистроны и магнетроны… Да, много приборов не попало в наше описание. Ознакомиться с этими приборами можно, прочитав книги из списка использованных литературных источников, который можно найти в самом конце этой книги. Но автор и не пытался говорить обо всём. Были выбраны лишь самые важные явления, составляющие ядро электроники, и если пытливый читатель разобрался во всём том, что изложено было выше, то наверняка теперь ему будет более понятен любой технический предмет, любая сложная техническая книга. Автор надеется, что книга оказалась полезной, а её изложение – понятным. С уважением, Е.

А. Москатов Е. А. Москатов. Стр. Приложение Решение типовых задач по курсу “Электронная техника” Задача № Определение неизвестных параметров полупроводникового диода по графику, изображённому на рисунке 290. Найти: Максимальный прямой ток Iпр.max Максимальное прямое падение напряжения Uпр.max Напряжение электрического пробоя Uэл.проб Максимальное обратное напряжение Uобр.max. Определяется как Uобр.max. = ( )Uэл.проб.

Uпр I пр Uобр Ri обр Iобр Ri пр I Iп р.m a x U о б р.m a x U э л.п р о б Iп р U nр Iо б р.m a x Р ис. 2 9 U п р.m a x U Задача № Определение неизвестных параметров стабилитрона по характеристике, изображённой на рисунке 291. Найти: Минимальный прямой ток Iст.min. Максимальный прямой ток Iст.max. Номинальный прямой ток Iст.ном. Определяется по следующей формуле:

Iст.ном r ст.

I ст. max Iст. min Uст. Iст. max Iст. min Напряжение стабилизации Uст. Изменение напряжения стабилизации Uст. (при изменении тока стабилизации от минимума до максимума). Дифференциальное сопротивление на участке стабилизации. Определяется по следующей формуле:

Е. А. Москатов. Стр. Uст.t 100% Uст. t Uст.t Uст. Uст.

Температурный коэффициент стабилизации. Определяется по следующей формуле:

t t 2 t I U c т. t Uс т Uс т ' Ucт Iс т.m in U Iс т.ном Iс т.m ax t o 2 = 80 o C t o 1 = 20 o C Р ис. Задача № Построение нагрузочной прямой и определение координат рабочей точки по графикам (смотрите рисунок 292). Дано: Eк;

Rк;

Iбo. Определить: Uкэo;

Iкo;

Uбэo. Зная ток Iбo, из графика рисунка 293 определяем Uбэo. Из формулы Iк.нас Iк.нас. Зная Eк и Iк.нас, отложим их значения на осях координат графика, изображённого на рисунке 292.

Iк Iк.нас Iб3 Iб Eк определяем Rк Iб Uкэ= Uкэ> Р.Т. Iко Iб2=Iбо Iбо Iб1 Uкэо Рис. 292 Eк Uкэ Uбэо Uбэ Рис. Е. А. Москатов. Стр. Соединим получившиеся точки прямой линией. Эта линия и есть нагрузочная прямая. Зная из условия Iбo, и зная, в каком месте нагрузочная прямая пересекает требуемый ток базы, определим рабочую точку (РТ). Спроецируем рабочую точку на ось Uкэ и найдём Uкэo.

Задача № Определение h-параметров биполярных транзисторов по графикам (смотрите рисунки 294 – 298). Для рисунка 297 справедливо Iб = Iб3 - Iб2.

Iк Iб Iб Uкэ= Uкэ> Iб Iб Uкэ= Uкэ> Iб Iб Iб=const Iб Uкэ Рис. Uбэ Рис. 296 Iб Iк Uбэ Uбэ Uбэ Рис. Iк U к э = C o ns t Iб Iк Iб Iб Iк Iб Iб Iб Iб Uкэ Iб U к э = c o ns t Р ис. 2 9 U кэ U кэ Р ис. U 1 при U 2 Const I 1 Uбэ h11э при Uкэ Const Iб U 1 h12 при I1 Const U 2 Uбэ h12 э при Iб Const Uкэ I 2 h 21 при U 2 Const I 1 Iк h 21э при Uкэ Const Iб Iк h 22э при Iб Const Uкэ h Е. А. Москатов. Стр. Задача № Определение параметров полевых транзисторов по характеристикам (смотрите рисунки 299, 300).

Iс Uз1= Iк Uз2

Rст Uc Ic Задача № Задача на логические элементы. На рисунке 301 приведена принципиальная схема устройства, состоящего из трёх логических элементов – двух элементов Шеффера (И-НЕ) и одного элемента Пирса (ИЛИ-НЕ). Также условием являются подаваемые на устройство уровни логической единицы и логического нуля. Требуется определить, что будет на выходе элемента DD3 – логический ноль или единица. Решение. На элемент И-НЕ DD1 подаются две единицы, значит, на выходе у него будет ноль. На элемент И-НЕ DD2 подаются ноль и единица, значит, на выходе у него будет единица. На элемент ИЛИ-НЕ DD3 подаются ноль и единица с элементов DD1 и DD2, следовательно, на выходе у него будет ноль. Ответ: ноль.

DD1 "1" & DD DD2 "0" "1" y="?" & Рис. Е. А. Москатов. Стр. Литература 1. Буланов Ю. А., Глаголев Г. И. Основы электроники. – М.: «Высшая школа», 1966, 347 с.: ил. 2. Быстров Ю. А., Мироненко И. Г. Электронные цепи и устройства: Учеб. пособие для электротехн. и энерг. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 287 с.: ил. 3. Гершунский Б. С. Основы электроники. – Киев, издательское объединение «Вища школа», 1977, 344 с. 4. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1991. – 622с.: ил. 5. Жеребцов И. П. Основы электроники. – 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.-352 с.: ил. 6. Кноль М., Эйхмейер И. Техническая электроника, т. 1. Физические основы электроники. Вакуумная техника, пер. с нем. М., «Энергия», 1971. 7. Силовая электроника: Примеры и расчёты / Ф. Чаки, И. Герман, И. Ипшич и др. Пер. с англ. – М.: Энергоиздат, 1982. – 384 с.: ил.

Е. А. Москатов. Стр. Оглавление Предисловие………………………………………………………………………………….........…3 Раздел 1. Электронно-дырочные и металлополупроводниковые переходы……...………..........4 Тема 1. Движение электронов в электрических и магнитных полях…………………….............4 1) Движение электронов в ускоряющем электрическом поле………………………….........4 2) Движение электрона в тормозящем электрическом поле…………………………............5 3) Движение электрона в поперечном электрическом поле……………………………........5 4) Движение электрона в магнитных полях…………………………………………..............5 5) Зонная энергетическая диаграмма…………………………………………………….........6 Тема 2. Электропроводность полупроводников……………………………………………..........7 1) Собственная проводимость полупроводников……………………………………….........7 2) Примесная проводимость полупроводников………………………………….........……...8 3) Дрейфовый и диффузионный токи в полупроводниках………………………………......9 Тема 3. Электронно-дырочный (p-n) переход……………………………………………….….....9 1) Образование электронно-дырочного перехода………………………………….…..….....9 2) Прямое и обратное включение p-n перехода………………………………....…….…......10 3) Свойства p-n перехода………………………………………………………………..….....11 Тема 4. Переход Шоттки……………………………………………………………………….......14 1) Образование перехода Шоттки…………………………………………………….…....…14 2) Прямое и обратное включение диодов Шоттки…………………………………….....….14 Тема 5. Некоторые эффекты полупроводника……………………………………………............15 1) Тоннельный эффект…………………………………………………………….........……..15 2) Эффект Гана…………………………………………………………………….........……..16 3) Эффект Холла…………………………………………………………………........….……16 Раздел 2. Полупроводниковые приборы………………………………………………….........…17 Тема 6. Устройство, классификация и основные параметры полупроводниковых диодов…………………………………………………………………….…………............17 1) Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов…………...........17 2) Конструкция полупроводниковых диодов……………………………………….........….18 3) Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов……………………………….…………………….........…...20 Тема 7. Выпрямительные диоды……………………………………………………….........…….21 1) Общая характеристика выпрямительных диодов……………………………….........…..21 2) Включение выпрямительных диодов в схемах выпрямителей…………………........….21 Тема 8. Стабилитроны, варикапы, светодиоды и фотодиоды………………………….........…..23 1) Стабилитроны…………………………………………………………………….........……23 2) Варикапы………………………………………………………………………….........……25 3) Фотодиоды………………………………………………………………………….........….26 4) Светодиоды………………………………………………………………………….........…27 Тема 9. Импульсные, высокочастотные (ВЧ) и сверхвысокочастотные (СВЧ) диоды…...........28 1) Импульсные диоды…………………………………………………………………............28 2) Диоды ВЧ……………………………………………………………………………............29 3) СВЧ диоды………………………………………………………………………….........….30 Раздел 3. Биполярные транзисторы……………………………………………………….........…30 Тема 10. Устройство, классификация и принцип действия биполярных транзисторов.........…30 1) Классификация и маркировка транзисторов………………………………………...........30 2) Устройство биполярных транзисторов……………………………………………........…31 3) Принцип действия биполярных транзисторов……………………………………........…32 Тема 11. Схемы включения биполярных транзисторов…………………………………….........33 1) Схема включения с общей базой ОБ………………………………………………........… Е. А. Москатов. Стр. 2) Схема включения с общим эмиттером ОЭ…………………………………………..........33 3) Схема включения с общим коллектором ОК……………………………………........…..34 4) Усилительные свойства биполярного транзистора………………………………........…35 Тема 12. Статические характеристики транзисторов…………………………………….........…36 1) Статические характеристики транзистора по схеме ОБ………………………........….36 2) Статические характеристики транзистора по схеме ОЭ………………………........….38 Тема 13. Динамический режим работы транзистора……………………………………........…..38 1) Понятие о динамическом режиме………………………………………………….......….38 2) Динамические характеристики и понятие рабочей точки………………………….........39 3) Ключевой режим работы транзистора……………………………………………….........39 Тема 14. Эквивалентная схема транзистора……………………………………………….......….41 1) Эквивалентная схема транзистора с ОБ…………………………………………….......…41 2) Эквивалентная схема транзистора с ОЭ……………………………………………..........41 3) Эквивалентная схема транзистора с ОК………………………………………….......…...42 4) Транзистор как активный четырёхполюсник…………………………………….......…...42 Тема 15. Система h-параметров транзистора. Y-параметры…………………………….......…..43 1) h-параметры и их физический смысл……………………………………………….......…43 2) Определение h-параметров по статическим характеристикам……………………..........44 3) Y-параметры транзисторов…………………………………………………………….......46 Тема 16. Температурные и частотные свойства транзисторов. Фототранзисторы……….........47 1) Температурное свойство транзисторов…………………………………………….......….47 2) Частотное свойство транзисторов…………………………………………………......…..47 3) Фототранзисторы……………………………………………………………………......….48 Раздел 4. Полевые транзисторы…………………………………………………………......…….49 Тема 17. Представление о полевых транзисторах…………………………………………......…49 1) Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n переходом……………………………………………………………………….......…..49 2) Характеристики и параметры полевых транзисторов……………………………......…..50 3) Полевые транзисторы с изолированным затвором………………………………….........51 4) Полевые транзисторы для ИМС, репрограммируемых постоянных запоминающих устройств (РПЗУ)………………………………………………….......….53 Раздел 5. Тиристоры…………………………………………………………………………......…54 1) Устройство и принцип действия динисторов…………………………………….....……54 2) Основные параметры тиристоров…………………………………………………......…...55 3) Тринисторы………………………………………………………………………….....……56 4) Понятие о симисторах………………………………………………………………….......57 Раздел 6. Электровакуумные приборы………………………………………………………........58 Тема 18. Электровакуумный диод……………………………………………………………........58 1) Электровакуумный диод, устройство и принцип действия электровакуумного диода……………………………………………………….…….........58 2) ВАХ и основные параметры электровакуумного диода…………………………….........59 Тема 19. Триод………………………………………………………………………………….......60 1) Устройство и принцип действия триода…………………………………………….....….60 2) ВАХ и основные параметры триода………………………………………………….....…62 Тема 20. Тетрод…………………………………………………………………………………......63 1) Устройство и схема включения тетрода………………………………………………......63 2) Динатронный эффект………………………………………………………………….....…64 3) Лучевой тетрод………………………………………………………………………….......65 Тема 21. Пентод…………………………………………………………………………………......66 Раздел 7. Цифровая микросхемотехника…………………………………………………....……66 Тема 22. Основы микроэлектроники………………………………………………………....…...66 1) Классификация и УГО интегральных микросхем (ИМС)…………………………....….67 2) Элементы и компоненты гибридных ИМС (ГИС)…………………………………....…. Е. А. Москатов. Стр. 3) Элементы и компоненты полупроводниковых ИМС……………………………….....…69 Раздел 8. Булева алгебра………………………………………………………….....……….…….69 Тема 23.Простейшие логические функции и логические элементы…………………….....……69 1) Логические функции и их реализация……………………………………………….....…69 2) Схемотехника простейших логических элементов………………………………....……71 3) Характеристики и параметры цифровых ИМС……………………………………….......72 Тема 24. Транзисторно-транзисторная логика………………………………………………........73 1) Основные типы логики и понятие о многоэмиттерном транзисторе……………….......73 2) Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) с простым инвертором………………....…74 3) ТТЛ со сложным инвертором……………………………………………………….....…..75 Тема 25. Логические элементы ТТЛ со специальными выводами………………………….......75 1) ТТЛ с открытым коллектором……………………………………………………….....….75 2) ТТЛ с Z-состоянием………………………………………………………………….....…..76 3) ТТЛШ………………………………………………………………………………….....….76 4) Оптоэлектронные ИМС……………………………………………………………….....…76 Тема 26. Логические элементы на полевых транзисторах МОП – структуры…………….....…77 1) Ключи на МОП – транзисторах……………………………………………………....……78 2) Комплементарная МОП - пара (КМОП)…………………………………………….....….78 3) Реализация функции И-НЕ в КМОП – логике…………………………………………....78 4) Реализация функции ИЛИ-НЕ в КМОП – логике…………………………………….......79 Тема 27. Эмиттерно-связная логика………………………………………………………….........79 1) Реализация функций ИЛИ и ИЛИ-НЕ в эмиттерно-связной логике (ЭСЛ)……….....…79 2) Источник опорного напряжения……………………………………………………......….80 3) Базовый элемент ЭСЛ серии К500…………………………………………………….......81 Раздел 9. Аналоговые электронные устройства…………………………………………….....…81 Тема 28. Классификация и основные технические показатели усилителей………………........81 1) Классификация усилителей…………………………………………………………….......81 2) Основные технические показатели усилителей…………………………………….....….82 3) Характеристики усилителей………………………………………………………….....….83 Тема 29. Питание цепи базы транзисторов и температурная стабилизация рабочей точки………………………………………………………….........84 1) Питание цепи базы транзистора по схеме с фиксированным током базы………….......84 2) Питание цепи базы транзистора по схеме с фиксированным напряжением базы…......85 3) Температурная стабилизация (термостабилизация) рабочей точки при помощи терморезистора и полупроводникового диода…………………………….........85 4) Термостабилизация рабочей точки при помощи отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному напряжению…………………………………....86 5) Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току………......87 Тема 30. Обратная связь в усилителе………………………………………………………….......87 1) Виды обратной связи…………………………………………………………………....….87 2) Влияние ООС на основные показатели усилителя…………………………………....….88 Тема 31.Режимы работы усилительных элементов…………………………………………....…89 1) Понятие о проходной динамической характеристике………………………………....…89 2) Режим работы класса А………………………………………………………………….....89 3) Режим работы класса В………………………………………………………………….....90 4) Режим работы класса АВ………………………………………………………………......90 5) Режим работы класса С………………………………………………………………….....91 6) Режим работы класса D………………………………………………………………....….92 Тема 32. Межкаскадные связи в усилителях…………………………………………………......92 1) Виды межкаскадных связей…………………………………………………………....….92 2) Эквивалентная схема усилительного каскада с резисторно - ёмкостными связями…………………………………………………....…...93 3) Анализ эквивалентной схемы на низких, средних и высоких частотах……………....... Е. А. Москатов. Стр. Тема 33. Выходные каскады усиления………………………………………………………....…95 1) Однотактный выходной трансформаторный каскад……………………………....……..95 2) Двухтактный выходной трансформаторный каскад…………………………………......96 3) Двухтактный выходной бестрансформаторный каскад……………………………....….97 Тема 34. Усилители постоянного тока с непосредственными связями……………………........98 1) Усилители постоянного тока с непосредственными связями……………………….......98 2) Дифференциальный каскад УПТ…………………………………………………….....….99 Тема 35. Операционные усилители ……………………………………………………….....…..100 1) Классификация и основные параметры операционных усилителей (ОУ)………....….100 2) Схемы включения ОУ……………………………………………………………....……..101 Раздел 10. Устройства отображения информации………………………………………….......105 Тема 36. Электронно-лучевые трубки и кинескопы………………………………………....….105 1) Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением………....…..105 2) ЭЛТ с электромагнитным управлением…………………………………………….....…107 3) Кинескопы……………………………………………………………………………....…108 4) Цветные кинескопы………………………………………………………………....…….109 Тема 37. Индикаторы…………………………………………………………………….....……..109 1) Буквенно-цифровые индикаторы………………………………………………....……...109 2) Матричные индикаторы…………………………………………………………....……..110 3) Вакуумные электролюминесцентные индикаторы…………………………….....……..110 4) Жидкокристаллические индикаторы……………………………………………....…….111 Заключение……………………………………………………………………………….....……..112 Приложение……………………………………………………………………………….....…….113 Решение типовых задач по курсу "Электронная техника"…………………………….....….....113 Список использованных литературных источников…………………………………....………117 Оглавление…………………………………………………………………………….....………... Е. А. Москатов. Стр.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.