Режим D (ключевой режим) транзистор находится в состоянии отсечки или в состоянии насыщения

Режим С

Режим В

Рабочая точка выбирается на границе с областью отсечки.

Рис.14

Из графиков следует что:

1) В режиме В I_к может только увеличивается, поэтому искажения очень большие – срезается половина периода входного синусоидального сигнала (см.гр.2);

2) КПД каскада достигает 70-75 %, т.к. I_кА → 0.

Рабочая точка выбирается в области отсечки.

Для этого от отдельного источника подается U_бэA, которое закрывает транзистор. Поэтому при подаче входного синусоидального сигнала большая часть периода отсекается, следовательно:

а) искажения сигнала очень большие;

б) КПД еще выше, достигает 90-95 %.

Такой режим называется пороговым.

См. дисциплину «Импульсная техника».

Рабочая точка (А) – это точка на нагрузочной прямой, соответствующая состоянию покоя схемы.

30) Стабилизация режима работы

Необходимость стабилизации режима работы следует из того, что проводимость полупроводника, а значит и токи в транзисторе заметно зависят от температуры, освещенности, давления, соответственно изменяется положение рабочей точки, т. е. режима работы.

Стабилизация режима работы сводится к стабилизации токов транзистора, например тока эмиттера.

Схема усилителя на БТ с эмиттерной температурной стабилизацией –

(схема № 3).

I_д

i_э

I_эА

Рис.15

Роль R_э:

При U_вх = 0 в R_э проходит I_эА (постоянная составляющая тока эмиттера).

Из схемы следует:

I_д·R₂ = U_бэА + I_эA·R_э при параллельном соединении R₂ и R_э,БЭ

U_бэA = I_д·R₂ – I_эA·R_э (1)

Пример:

С ростом температуры I_эA увеличивается.

Из (1) следует, что U_бэA уменьшается – из основного свойства транзистора следует, что I_э не может расти, значит R_э исключает любое изменение I_э.

Роль C_э

С_э обеспечивает прохождение i_э (переменная составляющая тока эмиттера) минуя Rэ, если Х_Сэ << R_э. Х_Сэ=1/(2πfC_э) – емкостное сопротивление.

Поэтому i_э (входной сигнал) заметно усиливается.

Расчет R_э:

Выбираем U_Rэ = (0,1÷0,3)E_к – падение напряжения в R_э.

R_э = U_Rэ/I_эA = U_Rэ/(I_бA+I_кA)

Расчет С_э:

1 / (2π f_н С_э) = R_э / (3÷5)

С_э = (3÷5) / (2π f_н R_э), где f_н – низшая частота сигнала, Гц в нашем примере f_н=100Гц;

R_э, Ом;

С_э, Ф

Уточненный расчет R1, R2 для схемы №3:

R’₁ = (E_к – U_бэА – U_Rэ) / (I_д + I_бА)

R’₂ = (U_бэА+ U_Rэ) / I_д

1. 32) МУ применяется, когда один каскад не обеспечивает заданного коэффициента усиления.

Ku = Ku₁ · Ku₂ ·…· Ku_n

где Ku – коэффициент усиления всего усилителя;

Ku₁- коэффициент усиления 1 каскада… т. д.

Ku(Дб) = Ku₁(Дб) +Ku₂(Дб) +…+ Ku_n(Дб)

Элементы связи между каскадами должны обеспечить:

1) Согласование сопротивлений Rвых1 и Rвх2;

2) Наименьшее искажение сигнала;

3) Малую потерю напряжения сигнала.

1. 33) Обратная связь (ОС) – это дополнительная цепь, через которую часть энергии с выхода усилителя поступает на его вход.

Виды ОС:

1. По элементам образующим ОС:

1.1 Внешняя ОС – создается дополнительными элементами;

1.2 Внутренняя ОС – образуется в элементах (основных)

Например С_к (емкость коллекторного перехода соединяет коллектор с базой)

2. По виду элементов ОС:

2.1 Пассивная ОС – образуется R, L, C

2.2 Активная ОС – создается или транзисторами или операционными усилителями.

3. По способу получения напряжения ОС - U_ос:

3.1 ОС по напряжению: признак U_ос ~ U_вых

β

Рис.22

3.2 ОС по току: признак U_ос ~ I_н

β

Рис.23

Правило: если мысленно отключить нагрузку и U_ос = 0, то это ОС по току.

4. По способу подачи U_ос на вход:

4.1 Параллельная обратная связь (см.пример 3.1)

4.2 Последовательная ОС (см.пример 3.2)

5. По соотношению фаз U_ос и U_вх:

5.1 Положительная ОС – признак: U_ос совпадает по фазе с U_вх и увеличивает его, следовательно, Ku↑.

34) Задача каскада предварительного усиления состоит в максимальном увеличении подводимого к нему электрического сигнала без внесения в него частотных и нелинейных искажений, а также дополнительных составляющих, отсутствующих в подводимом сигнале (фон, наводки).

Для усилителей низкой частоты радиовещательной аппаратуры частотный диапазон лежит в пределах от 40 до 16 000 гц. В этом диапазоне предварительное усиление сигнала без частотных искажений для усилителей на лампах выполнить несложно, для усилителей на транзисторах - несколько труднее.

В предварительных усилителях частотные искажения в области низших частот вызываются недостаточной емкостью переходных конденсаторов и малым входным сопротивлением следующего каскада. Искажения в области высших частот возникают из-за больших емкостей монтажа, больших сопротивлений нагрузки каскада и паразитных отрицательных обратных связей через монтаж и цепи питания.

Эмиттерный повторитель — частный случай повторителей напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к единице. При этом входное сопротивление относительно велико (однако оно меньше, чем входное сопротивление истокового повторителя), а выходное — мало.

Выходные каскады – это как правило усилители мощности.

В выходных каскадах как правило проходят большие токи, поэтому КПД выходного каскада определяет КПД усилителя. Для выходных каскадов также необходимо выполнить требования – как можно меньшие искажения сигнала.

Выполнение этих требований возможно в схемах:

1) Усилители с трансформаторным включением нагрузки в режиме А.

2) В двухтактных схемах с трансформаторным включением нагрузки в режиме А-В близком к В.

3) В двухтактных схемах с безтрансформаторным включением нагрузки в режиме А-В близком к В.

Двухтактная схема выходного каскада с трансформаторным включением нагрузки.

35)

Усилитель постоянного тока (УПТ) — электронный усилитель, рабочий диапазон частот которого включает нулевую частоту (постоянный ток).

На верхнюю границу частотного диапазона усилителя никаких ограничений не накладывается, то есть она может находиться в области очень высоких частот. Таким образом, термин УПТ можно применять к любому усилителю, способному работать на постоянном токе.

Дифференциа́льный усили́тель — 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.

Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада.

Транзисторы дифференциального усилителя могут быть биполярными, полевыми или баллистическими. Наиболее высокочастотными (ТГц диапазон) являются дифференциальные усилители на интегральной паре баллистических транзисторов^[1][2].

36) Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

В настоящее время ОУ получили широкое применение, как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций (отсюда его название), путём использования напряжения как аналоговой величины. Такой подход лежит в основе аналоговых компьютеров, в которых ОУ использовались для моделирования базовых математических операций (сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и т. д.). Однако идеальный ОУ является многофункциональным схемотехническим решением, он имеет множество применений помимо математических операций. Реальные ОУ, основанные на транзисторах, электронных лампах или других активных компонентах, выполненные в виде дискретных или интегральных схем, являются приближением к идеальным.

37) Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность «0», «1» и «2» в троичной логике, последовательности «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» и «9» в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

39) Микроэлектроника – это наука и область электроники, которая осваивает вопросы исследования, конструирования, изготовления, применения микроэлектронных устройств.

Существуют два направления развития микроэлектроники:

1) Интегральная микроэлектроника – рассматривает электронные устройства как совокупность интегральных микросхем, состоящих из отдельных элементов, соединенных по заданной схеме.

2) Функциональная микроэлектроника основана на использовании физических явлений обеспечивающих несхематические принципы работы приборов и устройств.

Дата добавления: 2015-06-04