1.Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.

1.Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные,
проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.
Биполярный транзистор - (в процессе переноса заряда участвуют электроны и
дырки) п/п прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами и тремя или
более выводами, которые служат для усиления или переключения входного
сигнала. По порядку чередования переходов различают - p-n-p и n-p-n.
Различие у них в полярности подключения источника питания. Отличительный
признак: для нормальной работы необходимы носители двух видов электроны и дырки.
В транзисторе, находящемся в активном
Iэ
Iк
состоянии, переход эмиттер-база, эмиттерный
–
+ переход, смещен в прямом направлении, т.е.
Э
К
N
P N
приоткрыт, а коллекторный переход закрыт. В
Б
Iб
усилительном режиме работы транзистора,
+
–
эмиттерный переход смещен в прямом
направлении, коллекторный - в обратном. Эмиттерный переход сильно
легирован, коллектор - обеднен. Коллекторный переход должен быть
равномерно легирован и в меньшей степени, чем эмиттер, с целью увеличения
пробивного напряжения коллектор-база.
Iэ = Iк+Iб (Так как ток коллектора во много раз больше тока базы, то токи
эмиттера и коллектора приближенно равны).
Основные электрические параметры:
Uкэmax, Uбэmax, Iкmax, Iбmax, Pkmax, fгр (частота, при которой коэффициент
усиления по току равен 1), h21э, Iкб0 и Iэб0 (токи утечки, влияют на
импульсные токи), Сэ, Ск.
Uк=0
Iб
Iб2>Iб1
Iк
Iб1
Uк>0
Iб>0
Uбэ
Iб=0
Iкэ=0
Uкэ
Входная
Выходная
Iк
Iк
Uкэ’
Uкэ2> Uкэ1
Uбэ
Iб
Проходные
2. Каскад с ОЭ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства и применение.
 Сдвиг по фазе между входным и выходным напряжением
равняется π
(т.к. при увеличении напряжения на базе ток коллектора увеличивается
и напряжение на коллекторе уменьшается за счёт увеличения падения
напряжения на UR коллекторе).
 Uбэ 
I к  I э0  e Т  1 - уравнение Эберса-Молла




Т 
кТ
 25mВ
q
- тепловой потенциал
R - резистор, который выполняет роль отрицательной обратной связи по
току.
Uбэ = Uб – Uэ
Iэ = Iк+Iб
кU 
Rк
R  rэ0
Включая конденсатор Сэ || R, мы делаем переменный потенциал эмиттера
равным нулю, позволяет добиться от каскада более высокого коэффициента
усиления.
КU 
rЭ 0 
Rк
rЭ '0
Т
Iк
 Rвх относительно мало вследствие малого сопротивления открытого
эмиттерного p – n перехода, однако больше чем RОБ вследствие действия
последовательной отрицательной обратной связи (ООС) в эмиттерной
цепи.
 Rвых – высокое выходное сопротивление определяется высоким
сопротивлением замкнутого p – n перехода.
 Rэ выбирается из диапазона (0.1 – 0.3)Rк для осуществления
температурной стабилизации режима работы каскада.
Достоинства: высокие коэффициенты по току h21 и напряжению
Недостатки: высокое Rвых, инвертирование сигнал (способствует
возникновению самовозбуждения и уменьшает коэффициент усиления на
высоких частотах вследствие эффекта Миллера), зависимость Кu от Rн;
Ku 
Rk || Rн
R  rэо
,
наличие эффекта Миллера, который заключается в увеличении
эквивалентной емкости Скб в Кu раз. Это приводит к резкому падению усиления
каскадов на высоких частотах и необходимости применения каскадов с ОБ.
Применение: предварительные, промежуточные и предвыходные
каскады.
3. Каскад с ОК: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства и применение. (эмитерный повторитель).
Uб=Uэ+0,6
 Коэффициент усиления по напряжению стремится к единице (но
всегда меньше).
 Коэффициент усиления по току:
 φ = 0;
Кi 
I в ых I э I к  I б


 h21  1
Iвх
Iб
Iб
Ku= U э
U б
1
Uб = Uэ
IбRвх=Iэ(Rэ+rэо)
h21 
Iэ
Rвх

I б Rэ  rэо
Rвх  ( Rэ  rэо )  h21  высокое за счет глубокой последовательной ООС в эмиттерной цепи.
Rвых 
( Rэ || R1 || R2 )
- мало за счет того,что эта ООС по напряжению.
h21
Достоинства: отсутствие эффекта Миллера, отсутствие зависимости Кu от
Rн.
Недостатки: отсутствие усиления по напряжению.
Используется
 во входных каскадах для согласования с высоким сопротивлением
источника сигнала;
 в промежуточных каскадах для согласования, особенно с высоким
выходным сопротивлением источников тока;
 в выходных каскадах для согласования с низким сопротивлением
нагрузки и потому, что его коэффициент не зависит от сопротивления
нагрузки.
4. Каскад с ОБ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства, недостатки и применение.
Iк 
U п  U кэ.нас
Rк  R э
Uбэ = Uб - Uэ
Uк = Uп - URк
h21 < 1, (т к отношение тока коллектора к току эмиттера меньше единицы),
коэффициент усиления по напряжению во много раз превышает единицу:
кu 
U вых
I к Rк
Rк


U вх
I э ( Rэ || R Г ) Rэ || R Г
– зависит от сопротивления источника сигнала.
Входное сопротивление мало. Оно определяется низким сопротивлением
прямосмещенного эмиттерного p-n-перехода.
Выходное сопротивление высоко. Оно определяется высоким
сопротивлением обратносмещенного коллекторного p-n-перехода.
С1 и С2 необходимы для разделения усилительного каскада с генератором и
нагрузкой для исключения протекания через них постоянного тока.
СБ необходимо для сглаживания пульсации переменного сигнала и
поддержания постоянного напряжения на базе.
Схема с общей базой используется для усиления высокой частоты на СВЧ и
УВЧ (т.к. в ней отсутствует эффект Миллера) и в составе каскодных схем (в
том числе и в дифференциальном каскаде).
Недостаток: низкое входное и высокое выходное сопротивление, отсутствие
усиления по току.
Достоинства: не инвертируемая фаза.
Параметр
Rвх
Rвых
Кi
КU
Кp
Φ
ОЭ
100 – 1000
1000 – 100000
10 – 100
10 – 100
100 – 10000
π
ОБ
1 – 100
100000 – 1000000
<1(близко)
10 – 100
10 – 100
0
ОК
10 – 100000
10 – 1000
10 – 100
<1(близко)
10 – 100
0
5. Статические характеристики биполярных транзисторов, hпараметры, схемы замещения транзисторов.
С учетом этих параметров транзистор, включенный по схеме с ОЭ, может
быть представлен эквивалентной схемой.
Схема замещения:
Генератор тока отражает усилительные
  I вх~
свойства схемы, а уменьшение
коллекторного сопротивления на 1-α – тот
r (1  )
r
факт, что к эмиттерному переходу
I вх ~
прикладывается часть напряжения Uкэ.
Uвх ~
U вх ~ Статическими характеристиками
rэ
транзисторов называют графики,
выражающие функциональную зависимость
между токами и напряжениями транзистора.
Статическими характеристиками являются статический коэффициент
передачи тока эмиттера α и статический коэффициент передачи тока базы β.
б
к

I К
I
 1   К  h21  1 (50  300)
I Э
I Б


1-
С точки зрения системы вторичных параметров транзистор рассматривают
как некоторый четырехполюсник со следующей схемой замещения.
Эквивалентная схема с h-параметрами:
I вых ~
Iвх ~
h11
h 2 1 I вх ~
Uвых ~
Uвх ~
h12Uвых ~
1) Входное сопротивление при коротко замкнутом выходе
при
U вых~  const ,
к.з. на выходе по переменному току,
h11 
U вх
I вх
Rн ~  0 .
2)Коэффициент обратной связи по напряжению
h12 
U вх
U вых
при х.х. на
входе, I вх  const  10 3  10 4 I вых~  0 . Этот коэффициент показывает, какая доля
выходного переменного напряжения передается на вход транзистора
вследствие отрицательной обратной связи в нем.
3) Усиление тока при к.з. на выходе по переменному току
при
U вых~  const , Rí ~  0 .
h21 
I вых
I вх
Показывает коэффициент усиления переменного тока транзистором в
режиме работы без нагрузки.
4) Выходная проводимость при х.х. на входе
I вх  const  10 3  10 4
,
Rвых 
1
h22
h22 
I вых
U вых
при
– часто используют выходное сопротивление.
Представляет собой внутреннюю проводимость для переменного тока между
выходными зажимами транзистора.
6.Транзисторный источник тока. Транзисторный источник тока с заземленной
нагрузкой. (Нет про заземленную нагрузку).
Работает следующим
образом: напряжение
Rн
на базе Uб > 0,6 В
поддерживает
эмиттерный переход в
открытом состоянии:
Uэ = Uб - 0,6 В. В связи
с этим Iэ = Uэ/Rэ = (Uэ 0,6/Rэ. Так как для больших значений коэффициента h21эIэ ≈ Iк, то Iк ≅ (Uб 0,6 В)/Rэ независимо от напряжения Uк до тех пор, пока транзистор не
перейдет в режим насыщения (Uк > Uэ + 0.2 В).
Мы выбираем сопротивление делителя в 10 раз меньше, чем входное
сопротивление усилителя. Независимо от Rн, ток на Rн будет равен 1мА.
Рабочий диапазон. Источник тока передает в нагрузку постоянный ток
только до определенного конечного напряжения на нагрузке. В противном
случае источник тока был бы способен генерировать бесконечную мощность.
Диапазон выходного напряжения, в котором источник тока ведет себя как
следует, называется рабочим диапазоном
Используются для :
1. задания неизменных режимов работы транзисторных каскадов, особенно
в ОУ
2. в качестве эмиттерной нагрузки дифференциальных каскадов с целью их
симметрирования
3. в качестве коллекторной нагрузки каскада с общим эмиттером с целью
увеличения коэффициента усиления.)
При заданном Iк, Uбэ базы – эмиттер и h21 эмиттер несколько изменяются
при изменении Uкэ. Кроме того, они зависят от температуры F(t).
ΔUбэ=-0.001ΔUкэ – эффект Эрли.
Недостатки источников тока
1.При заданном I коллектора и Uбэ, и коэффициент h21э (эффект Эрли)
несколько изменяются при изменении U коллектор-эмиттер. Изменение
Uбэ, связанное с изменением Uнагр, вызывает изменение Iвых , так как Uэ (а
следовательно, и Iэ ) изменяется, даже если Uб фиксировано. Изменение
значения коэффициента h21э приводит к небольшим изменениям выходного
Iк при фиксированном Iэ, так как Iк = Iэ - Iб; кроме того, немного изменяется
Uб в связи с возможным изменением сопротивления источника смешения,
обусловленного изменениями коэффициента h21э (а следовательно, и тока
базы). ).Все эти изменения приводят к тому, что источник тока работает хуже,
чем идеальный: выходной ток немного зависит от U и, следовательно, его
сопротивление не бесконечно.
2. Uбэ и коэффициент h21э зависят от температуры. Поэтому, при изменении
температуры о. с.возникает дрейф Iвых. Кроме того, температура перехода
изменяется при изменении Uнагр (в связи с изменением мощности,
рассеиваемой транзистором) и приводит к тому, что источник работает не
как идеальный.
Каскадный источник тока.
+10В
Источником тока является VT2,
включенный по схеме с ОЭ. VT1,
7,5к
Rн
включенный по схеме с ОБ, передаёт
VT1
этот ток в нагрузку (КI=1), изменяя на
ней напряжение таким образом,
чтобы ток через Rэ оставался
неизменным
при
изменении
1,8В
750
величины Rн. Изменение величины
Uк2=Uб1-0,65 остаётся неизменным
VT2
1В
при изменении Rн, что позволяет
подавить эффект Эрли.
Чтобы подавить эффект Эрли
1,65кк
100к
нужно
каким-либо
способом
зафиксировать
напряжение
на
коллекторе транзистора, задающего
ток, а необходимое изменение Uн на Rн при изменении величины последней
(с целью поддержания неизменного на ней тока) осуществлять с помощью
другого транзистора.
Uб→Uэ→Iэ→Iк→Uк
7.Схема расщепления фазы(фазоинвертор)с единичным коэффициентом усиления.
Применение.
Фазоинвертор (от фаза и инвертор) — устройство, преобразующее входной сигнал в 2
сигнала, сдвинутых по фазе на 180°.
В акустике — труба в корпусе акустической системы, обеспечивающая расширение
НЧ-диапазона за счёт резонанса этой трубы на частоте ниже воспроизводимой
динамиком.
В электронике выполняется на электронной лампе, транзисторе и других электронных
приборах. Применяется, например, в радиотехнических устройствах, измерительной
аппаратуре.
Сдвиг фазы в каскадах с общим катодом, с общим эмиттером составляет 180°.
Каскады с общим анодом, с общим коллектором, с общей сеткой, с общей базой фазу
входного сигнала не сдвигают.
Трансформатор при согласном включении первичной и вторичной обмоток сдвигает
фазу приблизительно на 180°, при встречном включении обмоток сдвиг фазы составляет
приблизительно 360°.
RC-цепочка сдвигает фазу приблизительно на 60°. Три последовательных RC-цепочки
сдвигают фазу приблизительно на 180°.
В СВЧ-технике — частный случай фазовращателей
KUи = – RK/RЭ = –1 KUни = 1
 20В
150к
5,1к
R1
15 В
5,6 В
5В
56к
U в ыхИ
1mA
RЭ
5,1к
U выхНИ
Принципиальная схема
фазоинвертора с разделенной
нагрузкой:
Т — транзистор; Rб, Rк, Rэ —
резисторы в цепях смещения,
коллектора и эмиттера; С1, С2 —
разделительные конденсаторы; Ек —
источник питания.
9.Схемы задания общей точки. Недостатки. Применение.
Недостаток:
Зависимость
Iко
от
температуры
и
от
h21(безразмерный
коэффициент передачи тока)
конкретного транзистора
Достоинства:
Простота(малое
количество деталей)
Используются:
Редко и при малых
конкретного транзистора.
изменениях
температуры,
и
для
Пример:
VT открылся и закрылся так, чтобы
Uбэ=0,6, считая что ток через
резисторы R2, R3 неизменим
можно утверждать, что Uк=11Uбэ
т.к. R2=10R3
R2 обеспечивает параллельную
ООС по напряжению, которая
термостабилизирует
рабочую
точку и уменьшает выходное (хорошо) и входное (плохо)
сопротивление.
Уменьшение входного сопротивления
можно устранить
небольшими изменениями в схеме.
R3
может
и
отсутствовать,
т.к.
схема охвачена ООС и
она
самобалансируется по
постоянному току.
Основной
схемой
задания
смещения
является
схема
с
делителем напряжения в цепи базы и токостабилизирующим резром в эмиторной цепи. (ОЭ)
10. Токовые зеркала (эффект Эрли). Недостатки. Применение.
Используются в качестве коллекторной нагрузки, дифференциальных усилителях и
дифференциальных входных каскадов, операционных усилителях, что позволяет
увеличивать их Кu даже в большей степени, чем при использовании коллекторной
нагрузки источника тока.
VT1
VT2
Задавая Iк VT1 ,мы задаем Uбэ, а значит Iк. Если транзисторы
одинаковые и находятся при одинаковой температуре (Iэо1=Iэо2),
например на одном кристалле вблизи друг друга, то Iк1 будет
равен Iк2.
Недостатки:
Зависимость от температуры и Эффект Эрли.
Можно уменьшить эффект Эрли введением в эмиттерную цепь R, осуществляющее
местную связь ООС, либо использование токового зеркала Уилсона.
VT1
VT2
VT3
Благодаря VT3, Uк VT1 фиксирован и на 2Uбэ меньше Uпит, что
позволяет подавить эффект Эрли VT1. VT3 передает выходной
ток нагрузке. VT3 включен по схеме с ОБ.
Используется: для задания и использования требуемых
режимов работы усилительных каскадов, в том числе в ОУ, в
частности в качестве коллекторной нагрузки ДУ, что
позволяет увеличить их коэффициент усиления больше, чем
при использовании источников тока.
11.Отражатели тока.
Используются для задания
и стабилизации режимов
работы каскадов
Iк=Iэ(еUбэ/φт-1)
ОУ.
Используются в интегральных
микросхемах
для
регулирования режимов.
12. Режимы работы транзисторов: активный (усилительный),
инверсный, насыщения.
1. Активный (усилительный) режим: эмиттерный p-n включён в прямом
направлении, приоткрыт, коллекторный в обратном, закрыт.
Характеризуется большим KI. основной режим работы.
2. Инверсный режим: эмиттерный переход смещён в обратном
направлении, коллекторный – в прямом.
KI инв << 1/10* KI усил (KI инв < 1/10* KI усил)
UПmax < 7 В
Эмиттерный переход сильнолегирован, коллекторный – слабо (с целью
уменьшения UКmax).
3. Режим насыщения: оба p-n перехода транзистора включают в прямом
направлении, открыты.
4. Режим отсечки: оба p-n перехода транзистора включают в обратном
направлении, закрыты.
Чередование режимов 3 и 4 позволяет в ключевых каскадах (в т.ч. в
усилителях класса D) увеличить КПД до 90-98%.
U вх
UП
RK
UK
Т0
ТЗ
tф
VT
IК
IH 
max рассеивание
UП
RH
Пример.
UП = 300 В
RH = 30 Ом
IK0 = 10-4 А (ток запертого транзистора)
UКЭнасыщ = 1 В
Транзистор VT закрыт: Pзакр = IU = 10-4*300 = 30 мВт
VT открыт: Pот = 10А*1В = 10 Вт
VT переключается: Pпер = (10/2)*(300/2) = 750 Вт (приблизительно равно отдаваемой P)

Pзакр * Т З  Рот * Т о  Рпер * t ф
Рпер (Т З  Т 0 )
Необходимо уменьшить tф, т.е. увеличить скорость переключения.
13. Классы усиления: A, B, AB, C, D. Достоинства и недостатки.
Применение.
Класс А:
В этом режиме рабочая точка находится на
середине линейного участка проходной
характеристики.
низкий КПД (менее 50% для
синусоидального сигнала) и высокие потери
мощности в режиме отсутствия сигнала.
Используются в усилителях напряжения и
промежуточных каскадах усилителей.
Класс В:
В этом режиме рабочая точка находится в
начале проходной характеристики Uбэ = 0.
Достоинства: достаточно высокий КПД (до
78% при усилении синусоидального сигнала),
отсутствие потерь мощности в режиме покоя.
Недостатки: высокие нелинейные искажения.
Применение: в усилителях мощности невысокого
качества и высокой экономичности при наличии
глубокой ООС(которая уменьшает искажения) и в в выходных каскадах ОУ.
Класс АВ:
В этом режиме рабочая точка находится в
начале линейного участка проходной
характеристики. И может регулироваться.
Имеет высокий КПД (60-65%),
невысокие потери мощности в режиме
покоя и относительно невысокие линейные
искажения(<3%).
Недостаток: необходимо принятие
специальных мер для ослабления влияния
температурной положительной обратной связи в БПТ.
Используются: в усилителях с ООС.
Класс С:
В этом режиме транзистор заперт
напряжением смещения на базе и
находится в режиме отсечки, т.е.
рабочая точка находится левее нуля
(в отрицательной области). КПД более
высокий чем в режиме В(≈90%), но
очень высокие нелинейные искажения.
Используется в устройствах, где важен
высокий КПД, а нелинейные искажения не играют роли, также в
генераторах и усилителях, где выделение основной гармоники
осуществляется специальными фильтрами, в мощных
радиопередатчиках.
Класс Д (ключевой режим):
В этом режиме транзистор либо закрыт,
либо открыт. Работает в ключевом
режиме, т.е. чередует отсечку и
насыщение, а сигнал имеет
прямоугольную форму. Рабочая точка
может находиться как в начале
координат, так и левее с целью
уменьшения времени запирания
транзистора. Достоинства: высокий
КПД (около 98%). Отсутствуют потери
мощности (только на фронтах). Применение:
импульсные блоки питания, преобразователи
напряжения и звуковые усилители.
14. Усилители мощности. Однотактные и двухтактные усилители.
Схемы включения.
В двухтактном положительная полуволна усиливается одним транзистором,
отрицательная – другим; в однотактном и положительная и отрицательная
полуволны усиливаются одним транзистором.
Однотактный усилитель малой мощности:
+15 В
8 Ом
А
Режим работы по постоянному току
выбирается таким образом, чтобы φ точки А
при отсутствии входного сигнала был равен 0,
для исключения протекания постоянного тока
через динамик.
8 Ом
-30 В
Двухтактный усилитель мощности:
Положительная полуволна открывает VT1, VT2
заперт. Отрицательная отпирает VT2, VT1
отпирает. При входном напряжении, меньшем по
модулю 0,6 В оба транзистора закрыты. Для
смещения рабочей точки вправо (переход к классу
АВ), мы устанавливаем делители напряжения R1R4.
Стабилизируем напряжение рабочей точки поставив
терморезистор (R3-R4 перечеркнутые).
15. Составные транзисторы: схемы Дарлингтона и Шиклаи.
Применение.
Каскад на VT1 – источник тока (с целью увеличения КU).
Каскад на VT2 обеспечивает положение рабочей точки. VT2 открывается и
закрывается таким образом, чтобы его напряжение БЭ было ≈0,6В. В нижнем
положении движка потенциометра (переменного резистора) (R2=0)
Uкэ2=0,6В, в верхнем положении (R2=5,1 кОм) Uкэ2=3,6В.
VT2 располагается вблизи транзисторов VT7 или VT5.
Изменяя положение движка R2, меняем положение рабочей точки и
устанавливаем ток покоя УМ.
Rвх≈ Rвх.тр.∙h21;Rвых≈
VD1
VD2
+Uп
100 Ом
VT1
R1
Схема
Дарлингт
она
VT4
VT5
R5
R6
R2
VT2
Rн
VD3
R3
VT6
VT7
Схема
Шиклаи
VT3
R4
-Uп
Rвых.тр.
h21
Схема Дарлингтона (верхнее
положение движка R2): два, иногда три
транзистора,
соединенных
для
увеличения коэффициента передачи
тока.
h21≥ h21(4)∙ h21(5);
Uбэ экв≈1,2В(Uбэ4+ Uбэ5);
Uк экв >0,7В(Uкэ4+ Uбэ5).
Схема Шиклаи: позволяет применять
одинаковые транзисторы в выходном
каскаде,
h21э≥ h21(6)∙ h21(7);
Uбэ экв≈0,6В(Uбэ6);
Uк экв >0,7В(Uкэ6+ Uбэ7).
VD3 предназначен для симметрирования усилителей положительной и
отрицательной полуволн по входящему напряжению. Он должен быть
мощным и высокочастотным.
R предназначен для предотвращения отпирания транзисторов. При
отпирании за счет их токов утечки, за счет альтернативного протекания их
тока утечки.
Сочетание транзисторов Дарлингтона и Шиклаи позволяют создать
2хконтактные усилители Р с выходными транзисторами одной структуры:
(р-н-р). Предвыходные транзисторы подобрать легче.
Составные транзисторы обладают меньшим быстродействием, чем
исходные. Они выпускаются промышленностью в виде готовых изделий.
16.Реальная схема выходного каскада усилителя мощности. Принцип
работы.
Каскад с ОЭ на VT2 обеспечивает усиление входного сигнала по
напряжению с целью увеличения его Ku. В его коллекторную
цепь включен источник
тока на VT1.
Каскад
на
VT3
осуществляет установку и
стабилизацию рабочего
тока входного каскада. Он
откр/закр.
таким
образом,
чтобы
Uбэ3=0.6B. т.е. Uб6, Uб7 =
0.6В
при
нижнем
положении подвижного
контакта R3.
C1 исключает каскад на
VT3 из коллекторной
нагрузки VD2.
VT4, VT5 осуществляют
защиту от перегрузок по
току и КЗ нагрузки
выходного каскада. UR6,
UR7 <0.6B VT4, VT5
заперты и не влияют на
работу
схемы.
Когда
напряжение будет выше
0.6,
тогда
VT4,VT5
приоткрываются
и
«отбирают»
часть
базового тока VT6,VT7
ограничивая
т.0
max
значения тока VT8,VT9 на
заданном уровне.
17. Следящая связь (ПОС). Схема. Применение.
Сигнал в точках A, B,C,D практически одинаков, т.е.
на обоих выводах R2 присутствует одинаковое
переменное напряжение и переменный ток через
него практически не течет, что эквивалентно
увеличению действенного значения сопротивления.
Это позволяет повысить Ku=Rk/(Rэ+Rэo) каскада с
ОЭ.
D
А
C
Так как выход повторяет сигнал на базе транзистора
Т2, конденсатор С создает следящую связь в
B
коллекторную нагрузку транзистора Т1 и
поддерживает постоянное падение напряжения на
резисторе R2 при наличии сигнала. Благодаря этому
резистор R2 становится подобен источнику тока,
увеличивается коэффициент усиления транзистора Т1 по напряжению и
поддерживается достаточное напряжение на базе транзистора Т2 даже при
пиковых значениях сигнала. Когда сигнал становится близким к напряжению
питания Uкк, потенциал в точке соединения резисторов R1 и R2 становится
больше, чем Uкк, благодаря заряду, накопленному конденсатором С При этом
если R1 = R2, то потенциал в точке их соединения превысит Uкк в 1,5 раза в
тот момент, когда выходной сигнал станет равен Uкк. Эта схема завоевала
большую популярность при разработке бытовых усилителей низкой частоты,
хотя простой источник тока обладает преимуществами перед схемой со
следящей связью, так как отпадает необходимость в использовании
нежелательного элемента - электролитического конденсатора - и
обеспечиваются лучшие характеристики на низких частотах.
18.Эффект Миллера.
Емкость Скб играет иную роль.
Усилитель
обладает
некоторым
коэффициентом
усиления
по
напряжению KU, следовательно,
небольшой сигнал напряжения на
входе порождает на коллекторе
сигнал, в KU раз превышающий
входной (и инвертированный по
отношению к входному). Из этого
следует, что для источника сигнала
емкость Скб в (KU + 1) раз больше,
чем при подключении Скб между базой и землей, т.е. при расчете частоты
среза входного сигнала можно считать, что емкость обратной связи ведет
себя как конденсатор емкостью Скб(KU + 1), подключенный между входом и
землей. Эффективное увеличение емкости Скб и называют эффектом
Миллера.Эффект Миллера часто играет основную роль в спаде усиления, так
как типичное значение емкости обратной связи около 4 пкФ соответствует
(эквивалентно) емкости в несколько сотен пикофарад, присоединенной на
землю.
Существует несколько методов борьбы с эффектом Миллера. Например,
он может быть полностью устранен, если использовать усилительный каскад
с общей базой. Импеданс источника можно уменьшить, если подавать сигнал
на каскад с заземленным эмиттером через эмиттерный повторитель. На
рисунке показаны еще 2 возможности. В дифференциальном усилителе (без
резистора в коллекторной цепи VT1 ) эффект Миллера не наблюдается; эту
схему можно рассматривать как эмиттерный повторитель, подключенный к
каскаду с заземленной базой. На второй схеме показано каскадное
включение транзисторов. VT1 - это усилитель с заземленным эмиттером,
резистор Rн является общим коллекторным резистором.
Транзистор VT 2 включен в коллекторную цепь для того, чтобы
предотвратить изменение сигнала в коллекторе VT1 (и тем самым устранить
эффект Миллера) при протекании коллекторного тока через резистор
нагрузки. Напряжение U  - это фиксированное напряжение смещения,
обычно
оно
на
несколько
вольт
превышает
напряжение на эмиттере VT1 и поддерживает коллектор VT1 в активной
области.
19. Полевые транзисторы (МДП (МОП) – транзисторы). По способу создания
канала (с p-n переходом, встроенным и индуцированным каналом). Входные и
выходные характеристики.
Полевые транзисторы (униполярные) - п/п приборы, в которых
прохождение тока обусловлено дрейфом носителей заряда одного знака под
действием продольного электрического поля. С p-n-переходом.
Пластинка из полупроводника (в нашем
случае n-типа) имеет на противоположных
концах электроды, с помощью которых она
включена в выходную (управляемую) цепь
усилительного каскада. Эта цепь питается от
источника E2 и в нее включена нагрузка Rн.
Вдоль транзистора проходит ток основных
носителей (в нашем случае электронный ток).
Входная (управляющая) цепь транзистора
образована при помощи третьего электрода, являющейся областью с другим
типом электропроводности (в нашем случае это p-область). Источник E1
создает на единственном p-n-переходе обратное напряжение. Прямое
напряжение на переход не подается, поскольку тогда входное
сопроотивление транзистора будет очень малым. Во входную цепь включен
источник усиливаемых колебаний ИК.
Если увеличивать напряжение на затворе, то запирающий слой становится
толще и площадь поперечного сечения канала уменьшается. Его
сопротивление постоянному R0 току растет и ток стока iс уменьшается. При
определенном напряжении на затворе площадь поперечного сечения канала
станет равной нулю и ток стока уменьшится до весьма малого значения.
Транзистор закроется. При напряжении на затворе, равным 0 сечение канала
возрастет до наибольшего значения, сопротивление R0 уменьшится до
наименьшего значения, ток стока увеличится до максимального значения.
Для более эффективного управления выходным током с помощью входного
напряжения, материал основного полупроводника, в котором создан канал,
должен быть высокоомным, т. е. с невысокой концентрацией примесей.
Тогда запирающий слой получается наибольшей толщины. Кроме того,
начальная толщина самого канала (при нулевом входном напряжении)
должна быть достаточно малой.
Поскольку вдоль канала потенциал повышается по мере приближения к
стоку, то ближе к стоку обратное напряжение перехода увеличивается и
толщина запирающего слоя становится больше.
МДП с индуцированным каналом.
При отсутствии напряжения на затворе канала нет,
между истоком и стоком n+-типа расположен только
кристалл p-типа и на одном из p-n+-переходов
получается обратное напряжение. В этом состоянии
сопротивление между стоком и истоком велико и
транзистор закрыт. При подаче на затвор напряжения
положительной полярности под влиянием поля затвора электроны
проводимости будут перемещаться из областей стока и истока и p-области по
направлению к затвору. Когда напряжение на затворе достигает своего
отпирающего (порогового) значения (еденицы вольт), в приповерхностном
слое концентрация электронов настолько увеличивается, что превышает
концентрацию дырок, и в этом слое произойдет так называемая инверсия
типа электропроводности, т. е. образуется тонкий канал n-типа и транзистор
начнет проводить ток. Чем больше напряжение на затворе, тем больше ток
стока. Очевидно, что такой транзистор может работать только в режиме
обогащения.
МДП с встроенным каналом.
Подавая на затвор +U мы будем
увеличивать ширину канала и
величину тока, проходящего через
него, подавая –U мы будем
отталкивать подзатворные
электроны вглубь подложки
вплоть до полного исчезнования
канала.
20.Достоинства полевого транзистора по сравнению с биполярным
транзистором. Недостатки. Достоинства полевого транзистора с p-n
переходом. Недостатки.
 Очень высокое Rвх(109-102)
 Отрицательный температурный коэффициент, что позволяет исключить
элементы термолизации у выходных каскадов Uп классаАВ
 Линейный участок сопротивления канала на первом участке выходной
характеристики
 Возможность получения очень низкого сопротивления для
низковольтных ПТ, что особо перспективно автомобильной
электронике
Недостатки:
 Худшие усилительные возможности
 Для МОП худшие шумовые характеристики и необходимость
обеспечения специальных мер для исключения пробоя статическим
электричеством
21. Схемы включения полевых транзисторов: общий исток, общий сток, общий
затвор
1. Схема с общим истоком (ОЭ)
Rвх относительно мало вследствие малого сопротивления
открытого эмиттерного p – n перехода, однако больше, чем RОБ
вследствие действия последовательной отрицательной
обратной связи (ООС) в эмиттерной цепи.
Rвых – высокое выходное сопротивление определяется
высоким сопротивлением замкнутого p – n перехода.
Rэ выбирается из диапазона (0.1 – 0.3)Rк для осуществления температурной
стабилизации режима работы каскада. С общим истоком позволяют получить
усиление тока и напряжения и инвертирование фаз напряжения при усилении,
имеют очень высокое входное и выходное сопротивления;
R
K u c ; Rв х  R3 ; Rв ых  Rc ;   (Кu=S*Rc).
Ru
С целью увеличения Кu включаем Сu и Ru’. Для обеспечения максимального Кu
можно принять Ru’ равное 0. Однако, из-за нелинейности выходной
характеристики возникают большие нелинейные искажения, особенно для
большого сигнала. (Кu=S*Rc).
Используются для согласования между собой высокоомного генератора и
усилителя, также в качестве ключевого каскада в импульсных блоках питания
(благодаря отсутствия у них явления вторичного пробоя, характерного для БПТ).
2. Схема с общим стоком
Rв х  R3 (ОК)
Rв ых  Ru
Ku  1
 0
Rвх  ( Rэ  rэо )  h21  высокое за счет глубокой последовательной ООС в эмиттерной цепи.
Rвых 
( Rэ || R1 || R2 )
- мало за счет того,что эта ООС по напряжению.
h21
Выходное сопротивление уменьшается за счёт введения последовательной ООС
по напряжению с помощью Ru. Используется во входных каскадах для
согласования с высоким сопротивлением источника сигнала, в выходных
каскадах УМ, в преобразователях U.
3.Схема с общим затвором (ОБ).
кu 
U вых
I к Rк
Rк


U вх
I э ( Rэ || R Г ) Rэ || R Г
с общим затвором не дает усиления тока и поэтому усиление
мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме с ОИ,
входное сопротивление мало, высокое выходное в усилителях
не используются, применяется в качестве электронных регуляторов и
переключателей для сигналов обеих полярностей. Это возможно в связи с тем,
что канал обладает резистивным характером сопротивления, величина
которого зависит от напряжения на затворе.
22. БТИЗ (IGBT) – биполярный транзистор с изолированным затвором.
Достоинства по сравнению с МОП.
Достоинства по сравнению с МОП (Металл- ОкиселПолупроводник):
1. Потери мощности возрастают линейно с возрастанием тока
2. (Uкэ =const) в отличие от МОП, который возрастает
квадратично.
3. Высокое входное сопротивление, малые управляющие токи
(по сравнению с БПТ)
4. Отсутствие явления вторичного пробоя.
Широко используется в преобразователях напряжения, в том числе
высокочастотных (управление двигателей)
Электронный конспект:
Это полностью управляемый п/п прибор, в основу которого положена
трехслойная структура. Включение и выключение осуществляется подачей и
снятием положительного напряжения между затвором и истоком (UGE),
соединенным с эмиттером.
Для БТИЗ с номинальным напряжением 600 – 1200 В и более, прямое
падение напряжения в полностью включенном состоянии также, как и для
БПТ, находятся в диапазоне 1, 5 ÷ 3,5 В = UКЭнасыщ. Это значительно меньше,
чем Uси min у полевых транзисторов на этих же напряжениях. С другой
стороны КМОП (MOSFET) с номинальными напряжениями 200 В и менее,
имеют более низкое падение напряжения во включенном состоянии, чем
БТИЗ, и остаются непревзойденными в области низких напряжений. По
быстродействию БТИЗ уступают КМОП, но значительно превосходят БПТ.
Время фронта и среза 0,2 ÷ 1,5 vrc/
Область безопасной работы (ОБР) гораздо шире, чем у БПТ по схеме
Дарлингтона. Разработаны на 4500 В модули и 1800 А.
Интеллектуальные модули включают в себя схему управления.
Схема Шиклаи: позволяет применять одинаковые транзисторы в
выходном каскаде,
h21э≥ h21(6)∙ h21(7);
Uбэ7).
Uбэ экв≈0,6В(Uбэ6);
Uк
экв
>0,7В(Uкэ6+
VD
предназначен
для
симметрирования
усилителей
положительной и отрицательной полуволн по входящему напряжению.
Он должен быть мощным и высокочастотным.
23.Обратные
связи (ОС): отрицательная обратная связь (ООС),
положительная обратная связь (ПОС). Применение. Коэффициент ОС. ОС
по способам подачи сигнала и по способу снятия сигнала.
Обратная связь – это передача энергии из выходной цепи усилителя во
входную цепь. Выходной сигнал может поступать на вход устройства
полностью или только определенной частью. Сниматься сигнал обратной
связи может с выхода всего устройства или с какого-либо промежуточного
каскада, и подаваться как на вход всего устройства, так и во входную цепь
промежуточного каскада.
В
большинстве
случаев
внутренняя ОС и непреднамеренно
возникшие цепи внешней ОС
(например,
из-за
близкого
расположения
при
монтаже
деталей,
соединительных
проводов входных и выходных цепей усилителя) вызывают так называемую
паразитную ОС. В реальных устройствах паразитная связь, как правило,
приводит к изменению их свойств в худшую сторону и возникновению
других нежелательных явлений (в частности, генерацию паразитных
колебаний, частоты которых значительно выше или ниже частот
усиливаемых кол-ий), часто трудно поддающихся контролю и устранению.
На рисунке приведена структурная схема усилителя с коэффициентом
усиления К, охваченного внешней цепью ОС с коэффициентом передачи β.
Часть усиленного внешнего сигнала с выхода усилителя (прямая цепь
передачи сигналов) поступает по цепи ОС на его вход и складывается там с
внешним сигналом. При таком сложении амплитуд сигналов (внешнего и ОС)
на входе усилителя возможны два принципиально отличных по конечному
действию случая: либо сумма амплитуд сигналов больше амплитуды
внешнего сигнала (фазы колебаний с одинаковой частотой на выходе цепи
ОС и входной сигнала совпадают, сдвиг фаз равен 0°), либо меньше его (их
фазы противоположны, сдвиг фаз равен 180°). В первом случае говорят о
ПОС (положительной обратной связи), во втором – о ООС (отрицательной
ОС). В большинстве случаев ПОС паразитная.Повышает стабильность работы
усилителей, стабилизирует Кu, Ki, ∆f, снижает нелинейные искажения.
Используется: генераторах, триггерах Шмидта, следящая связь.
Если во входной цепи усилителя вычитается ток в цепи ОС из тока
входного сигнала, то такую ООС называют параллельной. Если во входной
цепи вычитается напряжение входного сигнала из сигнала ОС, то такую ООС
называют последовательной. По способу получения (снятия) сигнала ООС с
выхода усилителя различают ООС по напряжению (когда сигнал ООС
пропорционален UВЫХ усилителя) и по току (сигнал ООС пропорционален току
через нагрузку).
24.ОС последовательная по напряжению и по току. Схемы.
Основные параметры.
Последовательная ОС по напряжению
Rвых
Rг
Rвх
Rн
Евых
~
~
Ег
R2
R1
При
последовательной обратной связи по напряжению с сопротивления нагрузки
усилителя снимается часть выходного напряжения U oc , которое во входной
цепи алгебраически складывается с U âõ .
Напряжение обратной связи Uос = χUвых где χ – коэффициент ОС.
χ = R2/(R1+R2) ≈R2/R1 (обычно R1<<R2).
Прежде всего рассмотрим влияние последовательной ОС по напряжению
на коэффициент усиления по напряжению. Для усилителя, охваченного
обратной связью, кuoс = Uвых/(Uвх±Uос) = Uвых/[Uвх(1±χкu)]
но коэффициент усиления по напряжению усилителя без обратной связи
кu = Uвых/Uвх, поэтому после проведения преобразования для ООС можно
записать: Киос=ки/(1+χки).
При ПОС в знаменателе правой части следует использовать знак
«минус».
Введем понятие глубины обратной связи F. Для ООС F = 1+χкu.
Отсюда следует, что глубина ООС возрастает при увеличении χ и К и , При
очень глубокой ООС F = χкu, , поэтому в данном случае можно записать кuос =
1/χ = (R1+R2)/R2
Вывод: при глубокой ООС (F>10) удается практически полностью
исключить влияние параметров транзистора и всего усилителя на его
КиОС. Не будут влиять такие факторы, как изменение температуры,
радиационное воздействие, разброс параметров, старение и др. Таким
образом, можно утверждать, что введение глубокой последовательной
ООС по напряжению обеспечивает стабильность усиления по
напряжению.
Улучшение стабильности коэффициента усиления с помощью ООС широко
используется для расширения АЧХ усилителя. При отклонении в области НЧ
или ВЧ уменьшается Ки, но уменьшается и глубина ООС, т.е. 1+ χ К и. В
результате
КиОС изменяется слабо и реализуется АЧХ с широкой полосой
пропускания.
Входное сопротивление усилителя с ООС Rвх.ос определяется
способом подачи сигналов обратной связи во входную цепь. При
последовательной ООС по напряжению Rвх.ос можно представить как Rвх.ос =
Uвх(1+χкu)/Iвх = RвхF.
Отсюда следует, что последовательная ООС по напряжению
увеличивает входное сопротивление усилителя в F раз.
Выходное сопротивление усилителя с ООС определяется способом
снятия сигнала обратной связи с выхода устройства. При
последовательной ООС по напряжению Uвьч усилителя меньше зависит
от тока нагрузки, что соответствует уменьшению его выходного
сопротивления. Для рассматриваемого вида ООС можно записать Rвых.ос
= Rвых/F
Отсюда следует, что последовательная ООС по напряжению
уменьшает выходное сопротивление в F раз. Таким образом, чем
глубже ООС, тем меньше Rвых.ос. Изложенное выше позволяет заключить,
что последовательная ООС по напряжению уменьшает и стабилизирует
коэффициент усиления по напряжению, снижает как линейные, так и
нелинейные искажения, повышает входное сопротивление и уменьшает
выходное сопротивление усилителя.
Сос
Rос
Последовательный усилитель с ОС по напряжению
напряжению
Rг
Rвх
Rвых
Евых
~
Ег
Rн
~
Rос
100% посл-ная ОС по
Последовательная ОС по току
При последовательной обратной
связи по току в выходной цепи
усилителя включается специальный
резистор
Roc ,
падение напряжения на котором пропорционально выходному току.
Во входной цепи усилителя это
алгебраически складывается с
входным напряжением.
U oc
U ос  I вых Rос и  
Rос
.
Rн
При глубокой ООС по току эту формулу можно преобразовать к
следующему виду:
Ku oc
Rí
 
.
 Roc
1
Последовательная ООС по току, как и по напряжению,
уменьшает частотные искажения (расширяет полосу пропускания АЧХ) и
нелинейные искажения усилителя. Введение ООС снижает также
влияние помех и наводок, проникающих в усилитель.
Входное сопротивление усилителя с ООС определяется способом
подачи сигналов во входную цепь
Rвх ос 
U вх
1   Ku   Rвх F .
I вх
Наиболее существенное отличие последовательных ООС по напряжению и
току проявляется через величину RвыхОС. Выходное сопротивление усилителя с
ООС определяется способом снятия сигнала обратной связи с выхода
устройства. При этом способ подачи сигнала ООС во входную цепь не играет
никакой роли. Для RвыхОС усилителя, охваченного ООС по току, можно записать
следующее выражение:
Rвых ос  Rвых  Rос  Ku  1
откуда следует, что выходное сопротивление возрастает. Таким образом,
рассматриваемая ООС приводит к увеличению R вьхОС , причем тем в
большей степени, чем глубже обратная связь.
Изложенное выше позволяет заключить, что последовательная ООС по
току стабилизирует коэффициент усиления по напряжению при постоянной
нагрузке, снижает искажения, повышает входное и выходное сопротивления
усилителя.
25.ОС параллельная по напряжению и по току. Схемы. Основные
параметры.
Параллельная ОС по току
При
параллельной
Iг
обратной связи по
Rвых
току в выходной
Iвых
Rвх
Rн
~
~
цепи
усилителя
R
включается
специальный
резистор R, падение
напряжения
на
котором
Rос
пропорционально
выходному току. Это
напряжение образует во входной цепи ток обратной связи, протекающий
через специальный дополнительный резистор Rос . Во входной цепи
усилителя происходит алгебраическое сложение Iос и тока входного
сигнала. На рисунке приведена структурная схема усилителя с
параллельной обратной связью по току. Здесь
I
U oc  I вых R , а коэф-
R
oc

.
ент обратной связи по току i 
I вых Roc Глубина ООС по току
Fi  1  i Ki .
Коэффициент усиления по току Ki oc 
Ki
1  i Ki

Ki
,
Fi
где K i - коэффициент усиления по току без ООС. При глубокой парал1 R
лельной ООС по току Ki oc   oc Отметим также, что введение
i
R
параллельной ООС по току уменьшает как линейные, так и
нелинейные искажения токовых сигналов.
Так как входное сопротивление усилителя в ООС определяется лишь
способом подачи сигнала обратной связи во входную цепь, то для
параллельной ООС можно записать:
Rвх oc 
Rвх
Fi .Здесь
во
входной
цепи
усилителя
алгебраически
складываются токи. Таким образом, параллельная ООС уменьшает
R вхОС , причем величина RвхОС обратно пропорциональна глубине ООС по
току.
Как было выше показано, ООС по току способствует увеличению
выходного сопротивления усилителя. Для параллельной ООС по току
RвыхОС может быть рассчитано по следующей
Rвых ос  Rвых Fi . приближенной формуле:
Изложенное выше позволяет заключить, что
параллельная ООС по току уменьшает и стабилизирует коэффициент
усиления по току, снижает искажения токовых сигналов, уменьшает
входное и увеличивает выходное сопротивления усилителя.
Параллельная ОС по напряжению
Rосa
Rг
~
Ег
Rвх
Rвых
Евых
Rн
~
При параллельной
обратной связи по
напряжению
с
сопротивления
нагрузки снимается
выходное
напряжение,
которое во входной
цепи образует ток
обратной
связи,
протекающий
через специальный
резистор. На рисунке приведена структурная схема усилителя с
параллельной обратной связью по напряжению. Хотя во входной цепи
усилителя алгебраически складываются токи, при анализе усилителя с
параллельной ООС по напряжению часто используют коэффициент
обратной связи по напряжению  . При этом необходимо учитывать
шунтирующее влияние входной цепи усилителя, поскольку в данном
случае Rвх . Поэтому  можно представить в следующем виде:

 Rг || Rвх 
U oc

U вых Roc  Rг || Rвх .
Выделение напряжения

U oc во входной цепи усилителя происходит на

сопротивлениях Rã || Râõ .
За счет малого Rвх на внутреннем сопротивлении источника сигнала Rг будет
теряться солидная доля Ег. (ЭДС генер) В результате ко входу усилителя
прикладывается напряжение
U вх  E Г
Rвх || ROC
  ОС EГ .
RГ  Rвх || ROC
Коэффициент усиления по напряжению при глубокой параллельной
ООС по напряжению:
KuOC   OC Ku /(1   Ku )   OC /   ROC / RÃ .
При параллельной ООС по напряжению К иО С стабилен при Rг  const.
Таким образом, при глубокой параллельной ООС по напряжению можно
исключить влияние внешних факторов на величину Ки0с, уменьшить
линейные и нелинейные искажения. Однако такой усилитель
совершенно не подходит по своим свойствам для входного каскада
многокаскадного усилителя, в частности, из-за его высокой,
чувствительности к изменению R г. Усилители с параллельной ООС по
напряжению рекомендуется использовать в качестве промежуточных и
выходных каскадов.
Вывод: параллельная ООС по напряжению стабилизирует коэффициент
усиления по напряжению при постоянном сопротивлении источника
сигнала, снижает искажения, уменьшает входное и выходное соп-ия
усилителя.
Схема усилителя с параллельной ООС.
26.Усилители. Классификация (линейные (УПТ, УЗЧ (УНЧ), УВЧ, ШПУ, УПУ (ИУ)) и
нелинейные (логарифмические, показательные (антилогарифмические), усилителиограничители, функциональные преобразователи) и основные характеристики.
Чувствительность усилителя.
Усиление
это
процесс
преобразования энергии источника
питания по закону входного сигнала.
Усилители
устройства,
предназначенные для увеличения параметров электрического сигнала
(напряжения, тока, мощности).
Основные параметры:
KI 
I вых
I вх
U вых
K

U
;
U вх
KP 
Pвых
Pвх
УПТ – усилитель постоянного тока ( f н  0,
f в  103  109 Гц )
Используются: для усиления сигнала медленно изменяющегося во времени;
( f н  15 Гц, f в  20кГц )
УВЧ – усилитель высоких частот ( fн≈104Гц, fв≈109Гц )
УЗЧ (УНЧ) – усилитель звуковых частот
Используются: в теле- и радиоприемниках;
ШПУ
–
широкополосные
( f н десятки Гц,
fн≈10Гц,
f в сотни МГц)
усилители
(
УПУ - узкополосные усилители
Используются: для выделения сигнала в заданной полос
fв≈109Гц
)
Логарифмические
(компрессоры)
Исп.:
сжатие
диапазона
сигнала,
запись на носитель
Усилителиограничител
и
Показательные
(антилогарифмически
е)
Исп.:
разжатие
диапазона сигналов;
Функциональ
-ные
преобразоват
ели
По амплитудной характеристике
основные параметры усилителя:
1.Коэффициент усиления по току ;
2
KU 

Коэффициент
max
 U вых
U вх
max
 U вх
KI 
выделить
следующие
I вых
I вх
усиления
U вых

U вх
U вых
можно
по
напряжению
min
min
3 Коэффициент усиления по мощности
KP 
Pвых
Pвх
;
4 Чувствительность усилителя— минимальное значение входного
сигнала, при котором полезный сигнал на выходе уже различим на уровне
помех (при отношении сигнал - шум)  
U вых
min
KU
5 Динамический диапазон
- отношение амплитуды максимально
допустимого выходного напряжения к минимально допустимому, при которых не
возникает искажение

U вх max
U вх min
.
27.Усилители постоянного тока (УПТ). Параметры. Применение. УПТ с
непосредственной связью между каскадами. Схема. Достоинства и
недостатки. Применение (Схема номер 24).
УПТ предназначены для усиления сигналов медленно изменяющихся во
времени. Характерная особенность - отсутствие конденсаторной связи
между генератором сигнала, усилительным каскадом и нагрузкой.
Необходимо предусматривать меры для исключения протекания
постоянного тока через генератор и нагрузку, т.к. разделительные
конденсаторы отсутствуют, кроме того, изменение сигнала может
происходить достаточно медленно, что не позволяет отделить его от таких же
медленных изменений режимов работы, связанных, например, с
изменением температуры, либо с течением времени.
Самопроизвольное изменение выходного напряжения УПТ при
неизменном напряжении входного сигнала называется дрейфом
усилителя.
Причины возникновения дрейфа: нестабильность напряжения питания,
температурная и временная нестабильность параметров диодов,
резисторов, транзисторов.
Напряжение дрейфа выходного сигнала определяется обычно при
закороченном выходе усилителя. Качество УПТ определяется по
приведенному напряжению дрейфа.
eдр = ΔUвых др /кu при Uвх = 0 (режим КЗ). Величина Uвх др определяет
диапазон возможного изменения входного напряжения Eг усилителя при
котором напряжение дрейфа U вых др составляет незначительную часть
полезного выходного сигнала. Смещение - максимальное значение выходного
напряжения при Uвх = 0
УПТ с непосредственной связью между каскадами.
Непосредственная связь между каскадами обуславливает особенности
расчета их режима покоя (напряжения и токов при Eг  0 ). Параметры
режима покоя каскада рассчитываются с учетом элементов, относящихся к
выходной цепи предыдущего каскада и входной цепи последующего
каскада. В УПТ выводы коллектора и базы транзисторов соседних каскадов
соединены непосредственно. При этих условиях резисторы Rэ каждого
последующего каскада, осуществляющие внутрикаскадные ООС по
постоянному току, предназначены также для создания необходимого
напряжения U бэп в режиме покоя. Во входную цепь УПТ последовательно с
источником входного сигнала включен источник входного компенсирующего
напряжения U комп вх . Его вводят для того, чтобы при Eг  0 напряжение U бп 1
соответствовало требуемому значению напряжения в режиме покоя и ток
через источник был равен нулю. С этой целью U бп 1  U комп вх .
Коэффициент усиления рассматриваемой схемы Ku  Ku1  Ku 2 , а
коэффициенты каскадов определяются по формулам
Ku1 
R //  Rн  R3 // R4 
R к1
; Ku2  к 2
.
Rэ1
Rэ 2
Отсюда видно, что коэффициенты усиления каскадов обратно
пропорциональны сопротивлениям резисторов эмиттерных цепей.
Сопротивление Rэ1 рассчитывается по режиму температурной
стабилизации первого каскада, имеет величину от сотен Ом до 1  3 кОм. Так
как Rэ последующих каскадов используются также для задания режима
покоя U бэп , то это вызывает необходимость повышения напряжения в
каждом последующем каскаде с целью получения требуемых значений U бэп .
Однако, это приводит к снижению коэффициента усиления каскада и всего
УПТ в целом.
Способ построения УПТ на основе непосредственной связи простейших
усилительных каскадов может быть использован для получения
сравнительно невысокого коэффициента усиления (порядка нескольких
десятков) при относительно большом усиливаемом сигнале 0.05  0.1B. Они
содержат не более трех каскадов.
При необходимости получения больших коэффициентов усиления
(сотни и тысячи) этот способ построения УПТ невозможен ввиду сильного
проявления дрейфа усилителя, компенсировать который подбором
элементов схемы невозможно в условия серийного производства и
эксплуатации аппаратуры. Радикальным средством уменьшения дрейфа
нуля является применение дифференциальных каскадов усиления.
Существует несколько разновидностей усилителей ПТ. Простейшие последовательное соединение усилительных каскадов.
Достоинство: простота.
Недостаток: невысокая температурная стабильность
28. Метод МДМ (модуляция-демодуляция). Достоинства и недостатки.
Модуляция - это процесс представления модулирующего сигнала через определенный
параметр несущей
М – модулятор
ИУ – избирательный усилитель
ДМ – демодулятор
Г – генератор
Этот метод позволяет получить самое малое напряжение дрейфового тока, маленькое
начальное смещение, температурный дрейф практически исключается в усилителях
МДМ, т.к. усиливается только переменный сигнал, не подверженный дрейфу. В
качестве источников сигнала могут выступать электрические и не электрические
сигналы (свет, тепло).
Недостаток: ограниченный частотный диапазон: fm>10fc , что бы получить выходной
сигнал соответствующий по форме входному. Повышается уровень шумов вызванных
модуляцией – демодуляцией.
Выпускаются в виде готовых интегральных микросхем. Напр.: 140YD13.
29. Дифференциальные усилители (ДУ). Схема включения. ДУ в режиме покоя, в
режиме усиления противофазного сигнала, в режиме усиления синфазного
сигнала. Способ улучшения свойств усилителя (схема).
Дифференциальный усилитель симметричный усилитель постоянного
напряжения с 2-мя входами и 2-мя выходами. Дифференциальный усилительный
каскад выполняется по принципу сбалансированного моста, два плеча которого
образованы резисторами Rк1 и Rк 2 , а два других - транзисторами VT1 u VT 2 . Выходное
напряжение снимается между коллекторами транзисторов.
ДУ в режиме покоя
VT1 и VT2 располагаются, чаще всего на
одном кристалле в непосредственной
близости друг от друга, что
обуславливает их близкие параметры и
одинаковую температуру. При
нагревании либо старении элементов
входящих в ДУ. Транзисторы
приоткрываются в одинаковой мере, а
выходное напряжение между
коллекторами остаётся практически
нулевым.
ДУ в режиме усиления противофазного сигнала
Как частный случай это подача сигнала на 1 вход.
Uбэ=Uб-Uэ
𝑈э ↑→ 𝑈бэ2 ↓→ 𝐼к2 ↓→ 𝐼𝑘 𝑅𝑘 ↓→ 𝑈𝑘 = 𝑈п − 𝐼𝑘 𝑅𝑘
При подаче на входы противофазного сигнала, транзисторы каждый действует
независимо и выходной сигнал удваивается. В ДУ чаще всего используют 2
разнополярных источника питания. Это позволяет подавать сигнал прямо на входы без
цепи задания начального смещения, поэтому напряжение на Э=-0,6 В.
Улучшения свойств усилителя (схема)
Использование в эмитерной цепи ДУ источника тока позволяет ослабить неполную
идентичность VT1 и VT2 и сделать в точности одинаковыми по модулю изменения
напряжения на коллекторах транзисторов ДУ. Это позволяет существенно ослабить
влияние изменений напряжений Uп и усиления синфазного сигнала, т.е. ДУ в режиме
усиления синфазного сигнала.
𝑈э3 ≈ 𝑈к3 = 𝐼э
𝑈бэ3 + 𝐼э 𝑅3 = 𝐼1 𝑅2 + 𝑈бэ4
𝑈п2 − 𝑈бэ4
𝑈п2
𝐼1 𝑅1 + (𝑈бэ4 − 𝑈бэ3 )
𝐼1 =
≈
=> 𝐼э =
𝑅1 + 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
𝑅3
𝐼1 𝑅2
𝐼э ≈
𝑅3
ДУ в режиме усиления синфазного сигнала
При подаче на оба входа одинаковых сигналов оба транзистора приоткрываются или
призакрываются одинаково, а выходной сигнал по-прежнему близок к 0. ДУ не
усиливает синфазный сигнал, в качестве которого выступает помеха.
30.Способы компенсации начального напряжения смещения. Схема.
1) Компенсация путем изменения Uбэ VT1, VT2 при перемещении
подвижного контакта RЭ практически не используется, т.к.
одновременно изменяется глубина ООС которой охвачены VT1, VT2
через RЭ’ и RЭ’’, а значит при другой t смещение возобновится
2) Коррекция начального смещения путём изменения UК при
перемещении RК широко используется в измерительных усилителях,
где для RК предусматриваются доплнительные выводы. При отсутствии
таких выводов коррекция может осуществляться путём подачи
компенсирующего напряжения на второй вход, если он не используется
для усиления сигналов.
31.ДУ с динамической нагрузкой. Схема.
При интегральном исполнении дифференциальных усилительных
каскадов вместо резисторов Rk широко используют транзисторы,
выполняющие функцию динамических нагрузок каскада. Подобные схемы
позволяют обеспечить существенно большие значения коэффициента
усиления К ид по сравнению с ранее рассмотренными схемами, имеющими
резистивные нагрузки, что важно при создании многокаскадных УПТ.
Транзисторы
p-n-p-типа,
выполняющие
функцию
VT 3 u VT 4
динамических нагрузок каскада. Близки по параметрам. При этом транзистор
VT 3 используется в качестве диода. Ток I к1 транзистора VT1 , протекающий
также через транзистор VT 3 , создает напряжение, U бэ3 , определяющее
входное напряжение.
Поскольку транзисторы VT 3 u VT 4 близки по
параметрам, ток I к 4 будет близок к I к1 . В этом главная особенность
рассматриваемой схемы. Выходной дифференциальный сигнал снимается с
коллектора транзистора VT 2 .
При eг  0 схема находится в режиме покоя. Токи I к1  I к 2  I к 4 
протекает через транзистор VT 2; I н  0, U вых  0.
Iэ
. Ток I к 4
2
Пусть источник входного сигнала eг имеет полярность, показанную на
рисунке. Под воздействием сигнала eг возрастает ток I б1 и убывает ток I б 2 .
Изменение базовых токов вызывает изменение коллекторных токов:
Iэ
I
  I вх . Так как I к 4  I к1 , то I к 4  э   I вх . При этом
2
2
ток нагрузки I н  I к 4  I к 2  2 I вх .
I к1 
Iэ
  I вх ;
2
Iк2 
Напряжения на выходе U вых  2 I вх  Rвх . Подача входного напряжения
противоположной полярности вызывает изменения направления токов I н , I вх
и полярности напряжения U вых .
Коэффициент усиления по напряжению:
Ku 
U вых
2 Rн
2 Rн


;
ег
Rг  2rвх Rг  2[rб  (1   )rэ ]
При ег  0  Ku 
 Rн
rб  (1   )rэ
.
В многокаскадных УПТ Rн является входным сопротивлением
последующего каскада, величина которого равна нескольким сотням Ком.
Создание такой же величины сопротивления Rk в схемотехническом
исполнении затруднительно. Поэтому дифференциальные каскады с Rн
имеют K uд несколько десятков, а с динамической нагрузкой и Rн - несколько
сотен.
32.Операционные усилители (ОУ). Графическое изображение.
Упрощенная схема ОУ.
Операционный усилитель (ОУ)- усилители с гальваническими
(безконденсаторными) связями, которые имеют дифференциальный вход, один
выход и работают при наличии глубокой ОС, которая практически полностью
определяет параметры и характеристики устройств, собранных на них.
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 [B/мкС ]
Обозначение:
«-» - инвертирующий вход
«+» - неинвертирующий вход
Полное обозначение: В соответствии с ГОСТ 2759-82 обозначение
элементов аналоговой техники выполняется на основе
прямоугольника.
Не во всех ОУ есть выводы земли, если он не нужен, то его не
рисуют.
Fc – выводы для подключения цепей частотной коррекции.
Nc – выводы для подключения цепей коррекции начального
смещения.
Операционный усилитель состоит из 3-х основных каскадов:
1) дифференциальный каскад выполняет роль ослабления синфазного
сигнала и влияния напряжения сигнала (Кu=10÷50);
2) каскад с общим эмиттером с источником тока в коллекторной цепи основной усилительный каскад напряжения Ku=103..105, который получается
за счет использования в качестве коллектора нагрузки источник тока;
3) двухтактный эмиттерный повторитель в режиме класса В –
предназначен для согласования высокого входного сопротивления источника
тока с невысоким сопротивлением нагрузки, кроме этого обеспечивает
усиление мощности выходного сигнала.. Кроме того, ОУ может содержать
схему защиты выхода от КЗ, схему защиты входа от перенапряжения.
Кроме основных каскадов ОУ может содержать:
 схему защиты выхода от КЗ
 защиту выхода от перенапряжений
 схему сдвига уровня напряжения для исключения постоянного Uвых
 схему ООС по синфазным ошибкам усиления
Упрощенная принципиальная схема ОУ:
33.Классификация ОУ по типам входных каскадов: БПТ, ПТ, супер БПТ, с гальванической изоляцией входа от выхода, варикап.
По типам входных каскадов ОУ делятся:
- на БПТ - широкий диапазон применения, хорошая балансировка, высокое
входное сопротивление, больший сдвиг и дрейф;
- на ПТ – высокое входное сопротивление, большой сдвиг и дрейф нуля по
сравнению с БПТ;
- на БПТ со сверхвысоким усилением (транзисторы супер β) обеспечивают входное сопротивление, сопоставимое с каскадом на ПТ,
величина сдвигов, и дрейфов как у обычных БПТ;
- с гальванической изоляцией входа от выхода - используется модуляция
или оптические методы, применяется в медицине и технике высоких
напряжений;
- на варикапе - имеют очень малый входной ток смещения, используются
для усиления тока на фотоумножителях.
34.Динамическое питание ОУ. Недостаток
Недостаток ОУ широкого применения
|UП| <= 15 B | Uвых | <= 12В
Использ. динамич. питания ОУ позволяет
получать
выходное
напр.
схемы
существенно
превышающее
максимально допустимое напр. ОУ.
Параметры и хар-ки ОУ:
1) Ки ~ 105 (104 106)
2) Входные параметры: -входное
сопротивление; -входные токи; -разность
и дрейф входных токов; -максимальные
входные
дифференциальные
и
синфазные напряжения
3) выходные параметры: -выходное
сопр-ение; -максимальное выходное
напряжение и ток
4) максимально потребляемые токи от
обеих источников питания (энергетические)
Спад 6 дб/окт
обусловлен
влиянием
эффекта
Миллера
в
каскад УН.
Увеличение
крутизны до
12
дб/окт
связано
с
действ.
емкостей
в
ДУ.
Увеличение
крутизны до
12
дб/окт
приводит
к
увеличению 𝜑 до π . Плюс π инвертир. включения равно 2π.
Ки > 1 , т.е. выполнены условия самовозбуждения; баланс фаз и баланс
амплитуд, что может приводить к высокочастотному генерации при малых
Ки.
С целью устран. неустойчив. при малых Ки между коллектором и базой VT3
включают дополнит. конденсатор коррекции, переводящий часть АЧХ с 𝜑 = π
в область с Ки < 1
35.Параметры ОУ(входные,выходные,динамические)
Характеристики ОУ:
- входное напряжение
- max
диф.
входное
напряжение
- max
синфазное
входное
напряжение
- входной ток смещения
- max выходные U и I
- параметры смещения
- дрейф (температурный и
временный)
- частотные
-динамические
скорость
нарастания
выходного
напряжения
рисунок АЧХ
Важнейшими
характеристиками
ОУ
являются
амплитудные
(передаточные) Uвых=f(Uвх) и амплитудно-частотные (АЧХ) кU(f).
Амплитудно-частотная характеристика имеет вид АЧХ усилителя
постоянного тока за исключением специальных частотнозависимых
устройств (избирательный усилитель и др.). Передаточные характеристики
имеют линейный участок, для которого кU= Uвых =const, и нелинейный к
Uвх
кU U. При реализации конкретных устройств используют линейные и
нелинейные участки. Рассмотрим примеры построения устройств на базе
ОУ.
Если необходима большая амплитуда на max частоте выходного
неискажённого сигнала либо форма сигнала не синусоидальна, а импульсная
с большой крутизной фронтов, необходимо применять ОУ с высокой
скоростью нарастания напряжения (это осуществляется опережающей
внутренней или внешней коррекцией ОУ, что приводит к неустойчивой
работе при малых коэффициентах усиления). На некоторой частоте начинает
влиять паразитная ёмкость первого усилительного каскада, в дополнение к
влиянию ёмкости второго усилительного каскада,
который начинает сказываться с частотой
несколько сотен Гц.
Частотная характеристика:
Полоса пропускания 1МГц означает, что
кu·f = const.
fгр = 106Гц
Параметры ОУ:
- входные
- выходные
- усилительные
- энергетические
- дрейфовые
- частотные
- скоростные
Входными параметрами ОУ являются входное R, I смещения, разность и
дрейф входных I смещения, макс., входные дифф. и инфазные U.
Наличие входных I смещения обуславливается конечным значением входного
R дифференциального каскада, а их разность - разбросом параметров
транзисторов. Входное R ОУ рассматривается по отношению к входному
сигналу. Для идеального ОУ Râõ   , а на практике составляет от 300КОм до
10Мом, если дифференциальный каскад выполнен на БПТ, а если на ПТ, то
Râõ  100  1000 Мом.
Входное U, подаваемое на входы ОУ, ограничено максимальным
дифференциальным входным напряжением, поэтому для исключения
повреждения транзисторов дифференциального каскада между входами ОУ
включают встречно-параллельно два каскада или стабилитрона.
Выходными параметрами ОУ являются выходное R, максимальное
выходное U и I. ОУ должен обладать малым выходным R для обеспечения
высоких значений Uвых при малых Rн. Диапазон реальных значений вых R
лежит в пределах от 1 до нескольких сотен Ом. Минимальное значение Rн
приводится в паспортных данных.
Максимальное выходное напряжение близко к напряжению питания
Eê  Eê1  Eê 2 .
Максимальный выходной ток ограничивается допустимым
коллекторным током от обоих источников питания и соответственно
суммарной потребляемой мощностью.
Динамическими параметрами ОУ являются скорость нарастания вых Uи
время установления Uвых. Они определяются по воздействию скачка Uвх на
участке изменения Uвых от 0,1 U âû õ до 0.9U âû õ .
Частотные параметры определяют по АЧХ ОУ, которая имеет спадающий
характер в области высокой частоты, начиная от частоты среза. Причиной
этого является частотная зависимость параметров транзисторов и паразитных
емкостей схемы ОУ. По инвертирующему входу ОУ обычно охватывается
ООС. В области высоких частот это приводит к дополнительному (сверх 180˚)
фазовому сдвигу, который в пределе может достигать значения в 360˚. Т.о
возникает ПОС, что приводит к самовозбуждению схемы. Для устранения
самовозбуждения в ОУ вводят внешние корректирующие RC-цепи и места их
подключения к микросхеме указываются заводом изготовителем.
Энергетические параметры ОУ оцениваются максимальными
потребляемыми токами от обоих источников питания и соответственно
суммарной потребляемой мощность
36 Инвертирующий усилитель.
Если в цепи обратной связи использовать простейший делитель
напряжения, то получится базовая схема инвертирующего усилителя.
Любое изменение входного напряжения приведет к изменению
напряжения на выходе, причем выходное напряжение будет изменяться до
тех пор, пока за счет влияния отрицательной обратной связи потенциал
точки между R5 и DA1 не станет равным
Потенциал на инвертирующем входе U- =0. Так как ОУ находится в
линейном режиме, тогда
U- - U+ = Uвых/К0 . Например, при Uвых =5 В,
5
К0 = 2·10 получаем UА =25мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с
термо-э.д.с. при ∆Т=1ºС) даже невозможно измерить обычным цифровым
вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на выходах ОУ можно с
хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на
втором входе будет также поддерживаться нулевой потенциал, хотя
напрямую входы ОУ гальванически не связаны. Этот эффект называется
мнимым заземлением. Таким образом, из U+ = 0 следует U-=0, Uвх = UR5
(падение напряжения на R5); Uвых = UR19 (падение напряжения на R19).
Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим
I5 = Uвх/R5= -Uвых/R19. Это означает, что для инвертирующего усилителя
Кu = Uвых/Uвх = -R19/R5.
Коэффициент усиления
Учитывая большой дифференциальный коэффициент усиления ОУ и
свойства усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью,
можно предположить, что коэффициент усиления инвертирующего
усилителя будет определяться только параметрами цепи обратной связи.
Действительно, если принять и пренебречь входными токами смещения, то
для точки А по закону Кирхгофа
kU .И 
U вых Rо.с.

.
U вх
R1
Достоинства: устойчивость усиления при больших Кu.Недостатки: малое
Rвх, инверсия сигнала. Использование: Основная усилительная схема
37.неинвертирующий усилитель, преобразователь тока в напряжение.
Неинвертирующий усилитель:
Так
как U+≈U-, то
Uвх = U-= UR8 (падение
напряжения
на
R8);
Uвых = UR8 +UR20 (падение
напряжения на R20 и R8).
Поскольку входной ток ОУ
очень
мал,
им
можно
пренебречь, тогда получим Ioc
= Uвх/R8= Uвых/(R20+R8).
Это
означает,
что
для
неинвертирующего усилителя Кu = Uвых/Uвх = 1+R20/R8.
Достоинства: высокое выходное сопротивление, отсутствие инверсии
сигнала.
Недостаток: невысокая устойчивость при больших Кu.
Преобразователь "напряжение - ток".
Приведенной принципиальной схеме такого преобразователя показанного на
рис.1. коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением:
Ikvt4 = Uвх/R1.
Этот ток вызывает падение напряжения на переходе коллектор - эмиттер
транзистора VT1. Так как VT1 и VT2 — одного типа, то напряжение на VT2
будет аналогичным, и, соответственно, протекающий через VT2, VT3 ток
будет совпадать с током в VT4.
Максимальный выходной ток определяется допустимой мощностью
рассеивания транзистора VT3. Для токов выше 5 мА нелинейность
преобразования составляет не более 1%. В качестве DA1 можно
использовать любой ОУ серий К544. К574, включенный по типовой схеме.
Преобразователь "ток-напряжение".
Принципиальная схема преобразователя ток-напряжение показана на рис.2.
Он построен по принципу усиления напряжения, которое возникает при
протекании тока через резистор R6. Схема обеспечивает работу согласно
формуле:
Uвых = К*Iвх.
Коэффициент преобразования схемы можно узнать по формуле:
К = R6*(R3/R4).
Для настройки ОУ при Iвх = 0 служит резистор R2. Часть входного тока
ответвляется в цепь R1, R2, R3. Резистор R6 самодельный проволочный
выполненный из нихрома.
38.Сумматоры и вычитатели.
Инвертирующий и неинвертирующий сумматоры:
Инвертирующий сумматор:
Roc
R1
Действие этой схемы в точности
соответствует ее названию.
R2
Инвертирующий сумматор
Uи
формирует алгебраическую сумму
R3
нескольких напряжений и меняет
ее знак на обратный.
R4
Используется для суммирования
Rн
сигналов, для цифро-аналогового
преобразователя. В сумматоре
отсутствует взаимное влияние источников сигналов.
Для инвертирующего сумматора выходное напряжение определяется по
формуле
U вых  (
Rо.с.
R
R
U вх1  о.с. U вх 2  ...  о.с. U вхn ) .
R1
R2
Rn
При равенстве входных сопротивлений R1=R2=R
Uвых=- Rо.с. (Uвх.1+Uвх.2+...+Uвх.n) - для инвертирующего сумматора;
R
Неинвертирующий сумматор:
R1
Roc
U вых 
1  Rо.с. / R
(U вх1  U вх 2  ...  U вхn ) n
для неинвертирующего сумматора.
В схеме сумматоров переменным
Uи
параметром является сопротивление
R3
обратной связи Rо.с, которое и
определяет коэффициент усиления.
R4
Формулы
приведены
для
Rн
постоянных величин (числовой
сумматор) Uвх.1, Uвх.2 и т.д.
Достоинство инвертирующего сумматора: невлияние источников питания
друг на друга, возможность усиления (ослабления) сигнала до необходимого
уровня.
Недостатки инвертирующего сумматора: относительно низкое входное
сопротивление, которое тем меньше, чем выше необходимый коэффициент
усиления.
Используется для суммирования аналоговых сигналов, а также простейших
АЦП.
Вычитатель:
R2
Условия,
выполнение
которых
необходимо для правильной работы этой
схемы сводятся к тому, чтобы сумма
коэффициентов
усиления
инвертирующей части схемы была равна
сумме коэффициентов усиления ее
неинвертирующей
части.
Другими
словами,
инвертирующий
и
неинвертирующий
коэффициенты
усиления должны быть сбалансированы.
Для схемы выходное напряжение
пропорционально разности напряжений на входах Uвх1 и Uвх2.
R 21
 R9  R 21  R10
Uвых  
Uвх2 
Uвх1 . При R9=R11=R10=R21, получаем

 R11  R10  R 21
R9
Uвых  Uвх2  Uвх1.Используются в измерит.дифф. схемах
Пассивный сумматор.
Недостатки: взаимное влияние
источников сигнала друг на друга;
необходимость согласования уровней.
Uвх1
Uвх2
Uвых
Uвх3
Активный неинвертирующий сумматор.
Uвх1
Uвх2
Uвх3
Достоинства: позволяет усилить сигнал до необходимого уровня.
Недостаток: влияние источников сигнала друг на друга.
39.Интергратор и дифференциатор
Интегратор: На основе ОУ можно строить почти идеальные интеграторы на
которые не распространяется ограничение Uвых
« Uвх. Входной ток Uвх/R протекает через
конденсатор С. В связи с тем что
инвертирующий вход имеет потенциальное
заземление, выходное напряжение определяется
следующим образом:
реализует операцию
t
U вых
t
1
1

U

dt


U вх  dt ,
вх
R1Cо.с. 0
 0
где =R1Cо.с - постоянная времени.R
R2 необходимо для разряда конденсатора, т.е.
Uвых =0, когда Uвх =0. R1*C<<R2*C
Может служить фильтром НЧ первого порядка
Используется в генераторах пилообразного и треугольного напряжения,
интегрирующих АЦТ, а также в качестве звена фильтра низких частот 1-го
порядка.
Дифференциатор: выполняет операцию
dUвх
dUвх
Uвых   Rос  C
 
dt
dt . Uвых = -IосRос
Iос = C·dUс/dt
Uс = Uвх
Uвых = -R осC·dUвх/dt
Для интегратора и дифференциатора на инвертирующий вход подаются
прямоугольные импульсы с выхода симметричного мультивибратора. На
рисунке: 1 приведен электрический аналог и на рисунке, 2 временные
диаграммы, поясняющие принцип дифференцирования и интегрирования в
электрических и электронных цепях.
Используется для выделения переднего и заднего фронтов сигнала, в том
числе генераторов развязки, а так же в качестве звена ФВЧ первого порядка.
Эти схемы обеспечивают линейные нарастание и спад выходных сигналов при
прямоугольных сигналах на входе, т.к. заряд и разряд конденсатора
осуществляется постоянным током (т.к. Uвх=0). В генераторе разверток.
Для интегратора и дифференциатора на инвертирующий вход подаются
а)
б)
Рис.8.11
прямоугольные импульсы с выхода симметричного мультивибратора. На
рисунке, а приведен электрический аналог и на рисунке,б временные
диаграммы, поясняющие принцип дифференцирования и интегрирования в
электрических и электронных цепях.
Uвых = -IосRос
Iос = C·dUс/dt
Uс = Uвх
Uвых = -R осC·dUвх/dt
Используется для выделения переднего и заднего фронтов сигнала, а так
же в качестве звена ФВЧ первого порядка. Эти схемы обеспечивают линейные
нарастание и спад выходных сигналов при прямоугольных сигналах на входе,
т.к. заряд и разряд конденсатора осуществляется постоянным током (т.к.
Uвх=0). В генераторе разверток.
40.Компараторы (устройства сравнения). Схемы. Недостатки.
Компаратор (без гистерезиса)– устройство сравнения двух сигналов.
Компаратор изменяет скачком уровень выходного сигнала, когда непрерывно
изменяющийся во времени выходной сигнал становится выше или ниже
определенного уровня.
Компараторы бывают цифровые и аналоговые (сравнивает напряжения)
Диоды
служат
для
защиты входов
ОУ
от
перегрузки напряжения. При
U = 100В диоды не
открываются.
Часто на одном входе
компаратора фиксированное Uвх. Компаратор сравнивает входные
напряжения и усиливает их разность с
Ки = 104 -105. Т.е. при малейшем превышении одного сигнала над другим на
выходе получаем max сигнал положительной или отрицательной
полярности. Благодаря высокому коэффициенту усиления схема
переключается при очень малой величине разности напряжений U1  U 2 ,
поэтому она пригодна для сравнения двух напряжений с высокой точностью.
Работа
компаратора
при
сравнении
двух
напряжений поясняется
диаграммой:
С
целью
увеличения
быстродействия
в
специа-лизированные
компараторы
(СА)
вводят дополнительные
форсирующие
Re
цепочки, которые могут
приводить
к
возникновению
нелинейности
при
работе ОУ, что несущественно для компаратора. Т.е. ОУ может работать как
компаратор.
Недостаток компаратора: недостаточно чёткое срабатывание при медленно
изменяющихся и защищённых входных сигналах.
Для решения этой задачи используется триггер Шмитта (компаратор
напряжений с гистерезисом) – компаратор на ОУ с положительной ОС.
41.Триггер Шмидта (компаратор с гистерезисом). Схемы. Недостаток.
Компаратор – устройство сравнения двух сигналов. Компаратор
изменяет скачком уровень выходного сигнала, когда непрерывно
изменяющийся во времени выходной сигнал становится выше или
ниже определенного уровня.
Недостаток компаратора: недостаточно чёткое срабатывание при
медленно изменяющихся и защищённых входных сигналах.
Для решения этой задачи используется триггер Шмитта.
UВЫХ
+ 12V
UВХ
+ 2V
-2V
-12V
Напряжение на инвертирующем
входе больше, чем на инвертации, что
поддерживает на выходе высокий
положительный уровень. Т.к. Uвх станет больше +2В, происходит
опрокидывание триггера и напряжение на выходе будет -12В.
На инвертирующем входе U=-2B .
Для того, чтобы вернуть триггер в прежнее состояние необходимо
подать на вход отрицательное напряжение, превышающее по модулю
2В.
Триггер Шмитта функционально является компаратором, уровни
включения и выключения которого не совпадают, как у обычного
компаратора, а различаются на величину называемую гистерезисом
переключения.
Триггер Шмитта на ОУ и
его выходная
характеристика
Триггер Шмитта на
транзисторах
В схеме триггера Шмита гистерезис переключения достигается тем,
что компаратор охватывается положительной обратной связью
через делитель напряжения R27, R28. Если на инвертирующий вход
подать большое отрицательное напряжение Uвх, то выходное
напряжение компаратора составит Uвых = Uвых.мах. На
неинвертирующем
входе
потенциал
будет
составлять
U+мах=Uвых.мах·R28/(R28+R27). При повышении входного напряжения
Uвх величина выходного напряжения сначала не меняется. Но как
только Uвх достигнет значения U+мах выходное напряжение начинает
падать, в вместе с ним снижается и потенциал U+мах на
неинвертирующем входе. Благодаря действию положительной
обратной связи Uвых скачком падает до величины Uвых.min, а
потенциал U+ принимает значение U+min= Uвых.min·R28/(R28+R27).
Разность напряжений между входами будет достаточно большой
отрицательной величиной, и достигнутое состояние – стабильным.
Теперь выходное напряжение изменится опять до значения Uвых.мах
только тогда, когда входное напряжения достигнет значения U+min.
Из выше сказанного следует, что величина гистерезиса
переключения
определяется
по
формуле:
U ГИСТ 
R 28
U в ых. м ах  U в ых. min  .
R 28  R 27
42.Генераторы синусоидальных колебаний. Условия для работы схемы в
режиме генерации.
Осуществляют преобразование энергии источника постоянного тока в
переменный ток требуемой формы, амплитуды и частоты. Выполняются на основе
усилителей
со звеном
ПОС,
обеспечивающий
устойчивый режим
самовозбуждения на требуемой частоте.
Автогенераторами
называют
генераторы
с
k
независимым возбуждением.
Усиление – это процесс преобразования энергии
источника питания по закону входного сигнала, а
генераторы осуществляют преобразование энергии
источника питания в переменное напряжение

требуемой частоты.
Для работы схемы в
режиме генерации
необходимо выполнение двух условий: - баланс фаз – фазовые сдвиги сигнала,
создаваемые усилителем
k     2 n
k
и звеном ПОС

должны быть кратны
2 .
-баланс амплитуд – произведение коэффициента усиления и коэффициента ОС
k    1, т.е. усилитель должен компенсировать все потери с цепи ОС.
Кроме того, для получения сигнала неискаженной формы необходимо, чтобы
k    1. Если k    1 происходит
затухание колебаний, если
k   1,
то
возникает
прогрессирующее
нарастание амплитуды сигнала на входе и
выходе
до
ее
ограничения,
обусловленного напряжением источников
питания и форма сигнала отлична от
синусоидальной.
Равенство
соответствует
установившемуся
режиму и возможно только при некотором
соотношении коэф. ООС и ПОС.
Генератор синусоидальных колебаний на ОУ
(LC-генератор)(рис3)
Баланс фаз означает, что колебания в замкнутой
системе могут возобновляться только тогда,
когда фаза выходного напряжения схемы ОС и
фаза входного напряжения совпадают. Баланс
амплитуд означает, что для возбуждения генератора усилителю необходимо
компенсировать потери в схеме ОС. K=1
Регулируя R1 , добиваемся равенства ПОС и ООС, что выражается в наличии на
выходе незатухающих и неискаженных гармонических колебаний.
  0 
1
LC
;
Q=ρ/R ;
𝑙
𝜌=√ ;
𝑓=
𝑐
1
2𝜋√𝑙𝑐
Достоинства: достаточно высокая стабильность частоты.
Недостаток: большие масса и объем, для частот ниже нескольких кГц.
Для получения колебаний низкой частоты (менее 1 кГц) приходится
использовать большие значения L и C, что увеличивает габариты и массу
устройства. Для этого используют RC-генератор с мостом Вина.
Мост Вина не осуществляет сдвига фаз на
резонансной частоте. Только на одной частоте
его сдвиг фаз равен 0. Для возникновения
незатухающий
колебаний
необходимо
выполнение следующих условий:
R3 R1 C 2


R 4 R 2 C1
R1  R 2  R; C1  C 2  C
1
1
; f0 
;
R1  R 2  C1  C 2
2 RC
R3
1
 2     Ku  3
R4
3
 2 
Для получения гармонических колебаний с
малыми искажениями используют инерционно-нелинейную цепь ООС. Нужный
характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала
уменьшается R3 (термистор) или увеличивается R4 (позистор). Для получения
гармонических колебаний с малыми искажениями используют инерционнонелинейную цепь ООС. Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда,
когда с ростом амплитуды сигнала уменьшается сопротивление
увеличивается
R4 .
Поэтому
вместо
R3
включается
R3 или
миниатюрный
полупроводниковый терморезистор(с отрицательным ТКС) или вместо R4 металлический терморезистор(с положительным ТКС).
Достоинства: масса и габариты R и C;
Недостатки: невысокая стабильность частоты.
Стабильность такого генератора
6
7
102 , а если необходима более высокая
стабильность (10  10 ) , используется кварцевый генератор.
Условие баланса амплитуд:
R3 R1

R4 R2
4кГц÷50МГц
Достоинства: очень высокая стабильность частоты.
Недостатки: невозможность перестройки частоты
для
данного
кварцевого
резонатора(только
небольшая подстройка с ухудшением стабильности
частоты)
43.Генераторы гармонических сигналов. Схема. Достоинства и недостатки.
Генераторами называются электронные схемы, формирующие переменные
напряжения требуемой формы. Генератор можно получить из усилителя,
охватив его ПОС.
Генераторы осуществляют преобразование энергии источника постоянного
тока в переменный ток требуемой частоты, формы, амплитуды.
Генератор гармонических сигналов
(LC-генератор):
При К=1 в контуре возникают
незатухающие колебания с частотой
f.
Баланс
фаз
означает,
что
колебания
в
замкнутой
системе могут возобновляться только
тогда,
когда
фаза
выходного
напряжения схемы ОС и фаза
входного напряжения совпадают.
Баланс амплитуд означает, что для
возбуждения генератора усилителю
необходимо компенсировать потери в схеме ОС.
Регулируя R1 , добиваемся равенства ПОС и ООС, что выражается в наличии
на выходе незатухающих и неискаженных гармонических колебаний.
  0 
1
LC
Достоинства: достаточно высокая стабильность частоты
Для получения высокой стабильности частоты необходима высокая
добротность (Q) контура , а значит высокое характеристическое
сопротивление, т.е. отношение L к С.
Q= f0/∆f
Q=ρ/R,
где
ρ
реактивное
сопротивление
R – активное сопротивление
Недостаток: большие масса и объем, для частот ниже
нескольких кГц (для получения колебаний низкой частоты (менее 1 кГц)
приходится использовать большие значения L и C, что увеличивает габариты
и массу устройства).
k

Наши (43):
Генераторами называются электронные схемы,
преобразующие энергию источника питания
в
переменный ток требуемой формы, амплитуды и частоты. Генератор можно
получить из усилителя, охватив его положительной ОС, обеспечивающим
устойчивый
режим
самовозбуждения
на
требуемой
частоте.
Автогенераторами называют генераторами с независимым возбуждением.
Усиление – это процесс преобразования энергии источника питания по
закону входного сигнала, а генераторы осуществляют преобразование
энергии источника питания в переменное напряжение требуемой частоты.
Блок схема= усилитель, на входе ПОС
Для возникновения генерации необходимо выполнение двух условий:
1. баланс фаз – фазовые сдвиги сигнала, создаваемые усилителем  k и
звеном ПОС   должны быть кратны 2 .
k     2 n
2. баланс амплитуд – произведение коэффициента усиления и
коэффициента ОС k    1, т.е. усилитель должен компенсировать все
потери с цепи ОС. Эти условия должны выполняться только на одной
частоте.
Кроме
того,
для
получения
сигнала
неискаженной формы необходимо, чтобы
k    1.
Когда
амплитуда
достигнет
максимально
возможной,
необходимо
выполнение равенства, иначе сигнал теряет
синусоидальную
форму
и
возникают
нелинейные искажения. Если k    1происходит затухание колебаний (а
если сразу, то генератор даже не возбудится), если k    1 , то возникает
прогрессирующее нарастание амплитуды сигнала на входе и выходе до ее
ограничения, обусловленного напряжением источников питания и форма
сигнала отлична от синусоидальной.
Равенство соответствует установившемуся режиму и возможно только при
некотором соотношении коэф. ООС и ПОС.
Эти все условия должны выполняться на одной частоте.
LC-генератор
f=
1
2𝜋√𝐿𝐶
k≥1 => Достоинства: достаточно высокая стабильность частоты
𝛥𝑓
(нестабильность ≈ 10−3 ) [ ]
𝑓
недостатки: -высокая восприимчивость к э/м помехам
построение таких генераторов на частоте
ниже нескольких десятков становится нерациональным ввиду увеличения
габаритов и массы элементов колебательного контура. Для диапазона низких
частот применяются RC-генераторы.
44.RC-генераторы с мостом Вина. Схема. Достоинства и недостатки.
Для получения гармонических
колебаний низкой и инфранизкой
частот
(от
нескольких
сотен
килогерц до долей герц) применяют
RC-генераторы. Представленная RСцепь не осуществляет сдвига по
фазе передаваемого сигнала на
квазирезонансной частоте, т.е.
  0 .
Эта схема включается
между выходом усилителя и
неинвертирующим входом ОУ.
Элементы R3 и R4 предназначены для получения требуемого
коэффициента усиления. В схеме возникают автоколебания при
R3 R1 C2


соотношении
R4 R2 C1 , частота которых определяется формулой
1
02 
. Если R1  R2  R3 и C1  C2  C3 , то
R1  R2  C1  C2
1
f

0
частоту автоколебаний определяют из соотношения
2 RC ,
причем
должно
быть
выполнено
условие
R3
1
 2     Ku  3 . X=1/3 – коэффициент передачи связи
R4
3
Для того, чтобы обеспечить запуск (ku>3) и затем синусоидальную
форму выходного сигнала (ku=3), необходимо вместо R3 поставить
терморезистор с отрицательным ТКС или с положительным. По мере
нагревания или роста выходного сигнала, они нагреваются и изменяют
напряжение таким образом, чтобы выполнить указанные условия.
Для получения гармонических колебаний с малыми искажениями
используют инерционно-нелинейную цепь ООС. Нужный характер
нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала
уменьшается сопротивление R3 или увеличивается R4 . Поэтому вместо
R3 включается миниатюрный полупроводниковый терморезистор с
отрицательным ТКС или вместо R4 - металлический терморезистор.
Достоинства: приемлемые габариты и массы, частотозатухающих элементов R и С для достаточно низких частот от единиц Гц.
Недостаток: невысокая стабильность частоты 10-2
45.Кварцевый генератор. Схема. Достоинства и недостатки.
Для получения гармонических колебаний с малыми
искажениями используют инерционно-нелинейную
цепь ООС. Нужный характер нелинейности
обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды
сигнала уменьшается R3 (термистор) или
увеличивается R4 (позистор).
Если необходима высокая стабильность,
используется кварцевый
генератор.
R3 R1

R4 R2
4 кГц ÷ 50 МГц
10-5 ÷ 10-6 (10-7 термостат)
Частота
кварцевого
резонатора определяется его геометрическими
размерами
Достоинства: очень высокая стабильность частоты.
Недостаток: невозможность перестройки частоты для данного
кварцевого резонатора только возможна небольшая подстройка,
сопровождающаяся ухудшением стабильности частоты. Отсюда
следует большое количество кварца.
46.Мультивибраторы (генераторы прямоугольных колебаний). Схема.
Мультивибратором
называется
генератор
периодически
повторяющихся импульсов прямоугольной формы (выполняются на основе
триггера Шмита). Мультивибратор является автогенератором и работает без
подачи входного сигнала. Рассматриваемый генератор является
симметричным и для него длительность импульса и паузы равны
tи=tn=R2Cln(1+
2R3
), при R3=R4 tи=tп=R2Cln3, период повторения импуль
R4
сов Тп=(tи+tп)=2tи, скважность Q=
Tп
 2 . Изменяя =R2C и величины R3, R4, можно регулировать длительность,
tи
частоту и амплитуду импульсов.
Предположим, что на выходе напряжение +12В, а на неинвертирующем
входе +2В. Конденсатор заряжается через R2 до +2В. Так как напряжение на
инвертирующем входе становится больше, чем на неинвертирующем входе,
происходит переброс
триггера Шмита, на выходе устанавливается
максимальное отрицательное напряжение (-12В), на неинвертирующем
входе -2В. Конденсатор перезаряжается через R2 до -2В и т.д.
𝑅3
𝑅1
>
. при включении питания
𝑅4 𝑅2
треггер Шмидта устанавливается в
одно из стационарных состояний.
Например Uвых =+ Umax вых
Uвых через R1 начинает заряжать С1.
И как только UC1 станет равным
UА, пройзойдет перенос триггера
Шмидта в противоположное
состояние и Uвых =- Umax вых . и это
станет перезаряжать конденсатор.
48. Источники электропитания. Классификация.
1.линейный(рассеивающие):
-последовательные(-компенсационные,-параметрические)
-параллельные(-компенсационные,-параметрические)
2.ключ(нерассеивающие)
-прямоугольные(широкоимпульсная
модуляция)
(-повы-шенные,пониженные,-повышенно-пониженные(инвертир))
-синусные(резонанс)(1-тактные(-ПНН,-ПНТ)-2-тактные(-ПНН,-ПНТ))
ПНН (ПНТ) – переключается при нулевых напряжениях (токах)
ШИМ – широтно-импульсная модуляция
В параметрических стабилизаторах используется постоянство
напряжения некоторых видов приборов при изменении протекающего через
них тока. Из полупроводниковых приборов таким свойством обладает
стабилитрон.
Компенсационные стабилизаторы напряжения обладают более
высоким коэффициентом
стабилизации и
меньшим выходным
сопротивлением по сравнению с параметрическими. Их принцип работы
основан на том, что изменение напряжения на нагрузке (под действием
изменения Uвх или Iн) передается на специально вводимый в схему
регулирующий элемент, препятствующий изменению напряжения Uн.
Регулирующий элемент может быть включен либо параллельно нагрузке,
либо последовательно с ней. В зависимости от этого различают:
параллельные и последовательные.
49.Параметрические и компенсационные
В параметрических стабилизаторах используется постоянство напряжения
некоторых видов приборов при изменении протекающеего через них тока. Из
полупроводниковых приборов таким свойством обладает стабилитрон.
Достоинства: простота. Недостатки: малый коэффициент стабилизации и
дискретность значений Uвых
Компенсационные стабилизаторы напряжения обладают более высоким
коэффициентом стабилизации и меньшим выходным сопротивлением по
сравнению с параметрическими. Их принцип работы основан на том, что
изменение напряжения на нагрузке (под действием изменения Uвх или Iн)
передается на специально вводимый в схему регулирующий элемент,
препятствующий изменению напряжения Uн. Регулирующий элемент может
быть включен либо параллельно нагрузке, либо последовательно с ней.
Достоинства: больший коэффициент стабилизации подавления пульсации.
Недостатки: часто требуется дополнительный источник питания, склонность к
самовозбуждению, сложность.
В зависимости от этого различают: параллельные и
последовательные(Достоинства: более высокий кпд при работе на
переменную нагрузку, отсутствие потерь мощности при работе без нагрузки¸
недостатки: требуются специальные меры защиты от перегрузок по току и
к.з.).
Линейный параметрический параллельный: стабилизирует действие за счет
параметров стабилитрона
Rд
I ст.max 
20mA
25В
Pст
U ст.ном.

1Вт
 66 мВ
15 В
Достоинства: не боится к.з.
Rн
3mA
Недостаток: низкий кпд.
50mA
Применение: маломощные схемы.
ВАХ стабилитрона
Высокая крутизна обратной ветви ВАХ
в области пробоя. Напряжение почти
неизменно в широком диапазоне токов.
Линейный параметрический
+Uвх
последовательный
Rд
Rн
Достоинства: высокий кпд.
Недостатки: боится к.з. нагрузки
(требует специальных мер по защите от
Rн
к.з.)
Применение: в схемах, не требующих
высокого коэффициента стабилизации.
20
0
30mA
15В
КС515
15В
Линейный компенсационный последовательный
VT1
Rн
DA
+Uвх
A
Uоп
Если напряжение на нагрузке станет
больше опорного Uоп, то Uвых
уменьшится, а значит уменьшится Uб1,
Uэ1 и Uн.
Линейный компенсационный параллельный
Rд
Uн
+
DA
Uвх
VT1
-
Если Uн увеличиться, UвыхDA и Uб1 так же
увеличиться, VT1 приоткроется, ток через Rд,
Rн
а значит и падение напряжения на нем так
же увеличится возвращая значение к
Uоп
величине Uоп.
50.Повышающий стабилизатор. Схема. Принцип работы.
Ключевой повышающий
(источник питания)
стабилизатор
с
ШИМ.
Когда ключ замкнут, ток протекает через дроссель, в
котором запасается энергия. Когда ключ размыкается,
энергия запасенная в дросселе уменьшается и изменяет
полярность напряжения на нем таким образом, что
напряжение на дросселе складывается с входным. Таким
образом, напряжение на дросселе и входное напряжение
заряжают конденсатор до напряжения больше, чем входное.
51.Функциональная схема ключевого источника питания (принципиальная
схема). Принцип работы.
Ключевые стабилизаторы
бывают с
самовозбуждением и, чаще
всего, с независимым
возбуждением. Выходное
напряжение сравнивается с
опорным и усиленное
напряжение ошибки
используется для получения
выходных импульсов ШИМ,
которые управляют ключом
стабилизатора таким
образом, чтобы
поддерживать вых.
напряжение на заданном
уровне. Импульсы ШИМ
(широко-импульсная модуляция) могут быть с фиксированной
длительностью замкнутого и изменяющейся длительностью
разомкнутого состояния, с изменяющейся длительностью замкнутого
и разомкнутого состояний, но с фиксированной частотой.
Принципиальная схема ключевого стабилизатора на таймере.
R7
VT2
R4
R’’
R1
DA
VD2
R10
Rн
VT3
C2
3
R6
R2
6
2
C1
R5
VD1
4
51
R3
VT1
R9
VT4
R8
VT5
Таймер DA обеспечивает формирование управляющих прямоугольных
импульсов, которые с вывода 3 попадают на базу VT1, из коллектора
VT1 на базу ключевого VT2, работающего в понижающем
преобразователе. Как только напряжение на выходе приближается к 10
В (9,1+0,6), VT5 приоткрывается и уменьшает длительность
управ.импульсов вплоть до полного исчезновения. Частота и
скважность импульсов зависят от R1, R2, С1 и напряжении на 5 выводе.
VT3 и VT4 осуществляют защиту преобразователя от токовых
перегрузок и к.з. нагрузки. При превышении Iн 120 мА, VT3 и VT4
отпираются, Uda →0, DA прекращает выработку управляющих
импульсов.
52.Последовательный компенсационный стабилизатор напряжения на
транзисторе. Схема и
принцип работы.
Если
Uвых
превысит зад-ую
величину
UA
также
,
VT2
приоткр-ся, ток
его коллектора
UR1 ;
Uб1, UЭ, и Uвых
возвращаясь к
зад-му значению.
VT3 осуществляет защиту от перегрузок по току и Кз
нагрузки. пока UR3 меньше 0,6 B VT3 заперт и не влияет
на работу схемы. При повышении указанного
напряжения VT3 открывается и ответвляет часть Iб1, а
значит, ограничивает Iэ1= Iб1 * h21, а значит Iвых.
53.Интегральный стабилизатор напряжений. Схема. Принцип работы.
UА сравнивается с опорным и если UА>Uоп, UВ снижается и снижается
Uвых до требуемого.
R4 VT1 осуществляет защиту от перегрузок по току и КЗ.
P=(Uвх-Uвых)Iн, Р1=5*2=10Вт, Р2=20*2.5=50Вт
Транзисторы включены по схеме Дарлингтона.
VT подключён к ДА по схеме Дарлингтона с целью увеличения вых тока.
Защитная характеристика имеет отриц наклон, что позволяет ограничить
рассеиваемую мощность на транзисторе, мощность при КЗ нагрузки.
Р3=20*0,6=12Вт. Она обеспечивается след образом. В нормальном
режиме работы и макс. нагрузке Uвых=15В, а UА=17В, а Uв определяется R8,
R10 Uв=15,5. VT2 закрыт. При КЗ нагрузки Uвых=0, Uэ2=0, а Uв= UА≈0,6 т.е.
Iэ=0.6А
VD и VS осуществляет защиту нагрузки от перенапряжений, если Uвых
превысит 16В. VD пробьётся и откроет VS, кот закоротит нагрузку и пропустит
через себя ток КЗ, что вызовет перегорание F. VS рассчитан на многократную
коротковременную токовую прегрузку.
54.Тепловое сопротивление.
Тепловое сопротивление показывает, на сколько градусов по
Цельсию увеличится тем-ра кристалла при подведении к нему
мощности в 1 Вт.
Т п  Т с  ( пк   кр   рс ) Р , где Р – мощность.
U
Uкэ
tu max, Pu max
пост. ток
0
Для выравивания U БЭ
I
область безопасной работы
Гладкая и чистая поверхность металла имеет маленькое тепловое
сопротивление, а грязная и неровная — высокое. Тепловое
сопротивление транзистора зависит от конструкции его корпуса,
площади полупроводникового кристалла и, как ни странно, от
частоты переключения и скважности импульсов. (Скважность
импульса - отношение периода следования (повторения)
импульса
к
его
длительности).
55.Параллельное и последовательное включения транзисторов. Схемы и
их назначение.
Параллельное:
Обязательно
включение Rэ, т.к. они
выравнивают
токи
транзистора, т.к. они
осуществляют ООС по
току.
Включение
Rб
желательно,
т.к.
они
выравнивают токи баз на
напряжение Uбэ
При входном напряжении меньше 2В (рис 7.6) отрыт транзистор VT1.
Через него протекает ток, который определяется резистором R1. При
входном напряжении больше 2В открывается транзистор VT2, который
уменьшает напряжение на базе транзистора VT1 и тем самым уменьшает
ток, протекающий через него. При напряжении на входе более 9В
транзистор VT2 находится в насыщении. Ток в схеме определяется
резисторами R3 и R4.
Рис.7.6 Схема с параллельным включением транзисторов
Последовательное:
Осуществ
ляют
усиление
по
напряжен
ию
Управляе
мая
напряже
нием
схема
последов
ательног
о
включения транзисторов
Двухполюсник (рис.7.5) обладает N-образной характеристикой. При нулевом
входном напряжении транзистор VT1 закрыт, а второй транзистор открыт
источником напряжения. В цепи базы транзистора VT2
течет ток,
определяемый резисторами R2 и R3. При увеличении входного напряжения
начинает протекать ток, который проходит через резистор R4 и транзистор
VT2. Дальнейшее увеличение входного напряжения открывает транзистор
VT1. C открыванием транзистора VT1 закрывается транзистор VT2. В
результате входной ток уменьшается.
Рис. 7.5 Управляемая напряжением схема последовательного включения
транзисторов
56.Источники опорного напряжения. Задание рабочего тока
стабилитрона, источника тока на ОУ. Стабилитронные интегральные
микросхемы.
R Д min ~ 7 В
ТKU- 3,5÷4,7В
~
U ст min ~ 6 В
Задание рабочего тока в стабилитроне:Ic
Ic
+Uп
p-n переход
+Rн
встр
U
+Uвых
Включение RI позволяет уменьшить и в еще большей мере стабилизировать ток
(сделать его независимым от конкретного транзистора).
Источники тока на операционных усилителях.
При включении напряжения питания в следствии ПОС напряжение на входе
начинает возрастать, когда в точке В оно
возрастает до 6,2 В, в точке А оно составит
Uвы
эту
же
величину:
В
х
+10В
3,83
к
А
IN829
+10В
75к
24,9к
I стабилит 
U вых 
10 В  6,2 В
 7,5 мА
510Ом
6,2 В
*10,02к  10 В
6,19к
Существуют специальные стабилитроны с
стабильной
временной
стабильностью
напряжения. В стабилитроне D818 c целью
температурной стабилизации использовалась тройка параллельно
включенных диодов.
Стабилитронные интегральные схемы.
6,19
к
TL431-2,5B
TL432-1,25В
Imax=100mA
Iупр<3mA
57.Трехвыводные и четырехвыводные стабилизаторы. Простейший способ
увеличения тока. Схемы. Недостатки.
Трёхвыводные стабилизаторы напряжения:
7805 –серия стабилитронов с
положительным напряжением
05 – на 0,5 В
78М05 – средней мощности
78L05 – малой мощности на
0,1.
7905 – тоже самое, только «-»
С1 керамический высокочастотный, он шунтирует сущ-ное индуктивное R на
высоких частотах электролитического конденсатора Сф.
С2 и С3 – дл устранения самовозбуждения DA, особенно вероятного при
большом отдалении нагрузки от DA. С3 желательно припаивать к «ногам»
микросхемы.
Четырёхвыводные стабилизаторы напряжения.
Минимальное падение напряжения =
2,5В. Uвых(<37В).
Существуют стабилизаторы с
малым падением напряжения входа
– выхода (1,0,5В; 0,1В –при
использовании
дополнительного
источника питания).
3-х
и
4-хвыводные
стабилизаторы напряжения имеют
внутреннюю защиту от КЗ нагрузки и
перегрузок по оку. Некоторые из них имеют также имеют защиту от перегрева
кристалла.
Простейший способ увеличения тока:
VT включен по схеме с ОК, т.е. напряжение на нагрузке повторяет
напряжение стабилизатора.
Недостаток:
стабильность
снижается(при комнатной температуре)
/эммитерный повторитель/
Недостаток: VT не защищен от
токовых перегрузок и КЗ нагрузки.
С усилителем тока и защитой от КЗ:
При токах <0.6А
схема
действует
подобно
предыдущей.
При
превышении
UR1
достигает 0,6В, что
отпирает
VT1
и
препятствует нарастанию его базового и коллекторного тока.
Недостаток: при КЗ нагрузки избыточный ток протекает через R2 и DA, т.е.
DA должен быть расположен на мощном теплоотводе.
Существуют схемы с отрицательным наклоном нагрузочной характеристики.
Что позволяет ограничить рассеиваемую на VT2 и DA мощность.
Трёхвыводные стабилизаторы напряжения (нерегулируемые) UвыхUвх≥2,5В
Существуют
специальные
схемы с меньшей разницей между
выходным
и
входным
напряжениями.
Конденсатор
предназначен
для увеличения устойчивости, т.е.
для устранения возбуждений при
длинных шинах питания. Такие стабилизаторы особо актуальны при низких
напряжениях. Имею внутреннюю защиту от к.з.
Трёхвыводные регулируемые стабилизаторы.
Достоинства: нет падения 0,6В на выходе VT закрыт, и
стабилизацию осуществляет DA, как только Iн≥0,1А VT
приоткрывается и основной ток нагрузки протекает
через него.
Недостаток: отсутствие защиты от к.з.
с защитой от к.з.:
Недостаток: при срабатывании
токовой защиты VT2 открывается и
возможен выход из строя DA, через
который теперь протекает весь ток
нагрузки мимо VT1.
58.Стабилизатор тока. Зарядное устройство (простое) с ограничением тока
заряда. Сдвоенные стабилизаторы, их достоинства. Схемы.
Сдвоенные стабилизаторы.
DA2 совместно с VT2 поддерживает навыходе отрицательного
стабилизатора напряжение, чтобы напряжение в т. А было равным
нулю.
Стабилизированные источники тока.
При Iз < 0,6 A происходит заряд конденсатора т.к. Uаб > 7B
>6B. Как только Iз > 0,6 A Uаб => 0,6B, VT открывается, что
понижает потенциал т.С и уменьшает зарядное напряжение
вплоть до 125 В. Изменяя R3 можно изменить ток заряда, то Iз
должен быть менее 1 А. Idamax=1.5A.
59.Стабилизаторы-ограничители переменного напряжения.
двуханодный стабилитрон
60.Регулятор-стабилизатор напряжений на тиристоре.
Стабилизация напряжения осуществляется путём изменения тока
заряда С за счёт преоткрывания либо запирания VT, если напряжение базы
эмиттер будет отличаться от величины 0.6.
Одновременная подача управляющего напряжения на все тиристоры
моста используется в относительно маломощных выпрямителях из-за более
простых схем выпрямления. В мощных силовых выпрямителях управляющий
сигнал должен подаваться только на тиристор, смещённый в прямом
направлении, либо в противном случае уменьшается max допустимое
обратное напряжение на тиристоре и снижается надёжность его работы.
47. Электронные схемы на ОУ
Инвертирующий усилитель:
Если в
цепи обратной связи использовать простейший делитель напряжения, то
получится базовая схема инвертирующего усилителя.
Потенциал на инвертирующем входе U- =0. Так как ОУ находится в
линейном режиме, тогда
U- - U+ = Uвых/К0 . Например, при Uвых =5 В,
К0 = 2·105 получаем UА =25мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с
термо-э.д.с. при ∆Т=1ºС) даже невозможно измерить обычным цифровым
вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на выходах ОУ можно с
хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на
втором входе будет также поддерживаться нулевой потенциал, хотя
напрямую входы ОУ гальванически не связаны. Этот эффект называется
мнимым заземлением. Таким образом, из U+ = 0 следует U-=0, Uвх = UR5
(падение напряжения на R5); Uвых = UR19 (падение напряжения на R19).
Поскольку входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим
I5 = Uвх/R5= -Uвых/R19. Это означает, что для инвертирующего усилителя
Кu = Uвых/Uвх = -R19/R5.
Коэффициент усиления
kU .И 
U вых Rо.с.
.

U вх
R1
Достоинства: устойчивость усиления при больших Кu.
Недостатки: малое Rвх, инверсия сигнала.
Использование: Основная усилительная схема.
Неинвертирующий усилитель:
Так
как U+≈U-, то Uвх = U-= UR8 (падение
напряжения
на
Uвых = UR8 +UR20 (падение напряжения на R20 и R8). Поскольку
R8);
входной ток ОУ очень мал, им можно пренебречь, тогда получим Ioc =
Uвх/R8=
Uвых/(R20+R8).
Это
означает,
что
для
неинвертирующего
усилителя Кu = Uвых/Uвх = 1+R20/R8.
Достоинства: высокое выходное сопротивление, отсутствие инверсии
сигнала.
Недостаток: невысокая устойчивость при больших Кu.
Интегратор
Может служить фильтром НЧ первого порядка
Используется в генераторах пилообразного и треугольного напряжения, а
также в качестве звена фильтра низких частот 1-го порядка.
Дифференциатор:
Для интегратора и дифференциатора на инвертирующий вход подаются
прямоугольные импульсы с выхода симметричного мультивибратора. На
а)
б)
Рис.8.1
рисунке, а приведен электрический аналог
и на рисунке,б временные
1
диаграммы, поясняющие принцип дифференцирования и интегрирования в
электрических и электронных цепях.
Uвых = -IосRос
Iос = C·dUс/dt
Uс = Uвх
Uвых = -R осC·dUвх/dt
Используется для выделения переднего и заднего фронтов сигнала, а так
же в качестве звена ФВЧ первого порядка. Эти схемы обеспечивают линейные
нарастание и спад выходных сигналов при прямоугольных сигналах на входе,
т.к. заряд и разряд конденсатора осуществляется постоянным током (т.к.
Uвх=0). В генераторе разверток.
Инвертирующий и неинвертирующий сумматоры:
Инвертирующий
сумматор
Действие
этой
схемы
Неинвертирующий
сумматор
в
точности
соответствует
ее
названию.
Инвертирующий сумматор формирует алгебраическую сумму нескольких
напряжений и меняет ее знак на обратный.
Если отдельным входным напряжениям надо придать различные веса, то
используется схема суммирования с масштабными коэффициентами.
Используется
для
суммирования
сигналов,
для
цифро-аналогового
преобразователя. В сумматоре отсутствует взаимное влияние источников
сигналов.
Для инвертирующего сумматора выходное напряжение определяется по
формуле
U вых  (
Rо.с.
R
R
U вх1  о.с. U вх 2  ...  о.с. U вхn ) .
R1
R2
Rn
При равенстве входных сопротивлений R1=R2=R
Uвых=- Rо.с. (Uвх.1+Uвх.2+...+Uвх.n) - для инвертирующего сумматора;
R
U вых 
1  Rо.с. / R
(U вх1  U вх 2  ...  U вхn ) - для неинвертирующего сумматора.
n
В схеме сумматоров переменным параметром является сопротивление
обратной связи Rо.с, которое и определяет коэффициент усиления. Формулы
приведены для постоянных величин (числовой сумматор) Uвх.1, Uвх.2 и т.д.
Достоинство
инвертирующего
сумматора:
невлияние
источников
питания друг на друга, возможность усиления (ослабления) сигнала до
необходимого уровня.
Недостатки инвертирующего сумматора: относительно низкое входное
сопротивление, которое тем меньше, чем выше необходимый коэффициент
усиления.
Используется для суммирования аналоговых сигналов, а также
простейших АЦП.
Вычитатель:
Условия,
выполнение
которых
необходимо для правильной работы этой
схемы сводятся к тому, чтобы сумма
коэффициентов усиления инвертирующей
части
схемы
коэффициентов
была
равна
сумме
усиления
ее
неинвертирующей части. Другими
словами,
инвертирующий
неинвертирующий коэффициенты усиления должны быть сбалансированы.
и
Для
схемы,
представленной
на
рисунке,
выходное
напряжение
пропорционально разности напряжений на входах Uвх1 и Uвх2.
R 21
 R9  R 21  R10
Uвых  
Uвх2 
Uвх1 .

R9
 R11  R10  R 21
При R9=R11=R10=R21, получаем
Uвых  Uвх2  Uвх1.
Используются в измерительных дифференциальных схемах.
Пассивный сумматор.
Недостатки: взаимное влияние
источников сигнала друг на друга;
Uвх1
необходимость согласования
Uвх2
Uвых
уровней.
Uвх3
Активный неинвертирующий
сумматор.
Uвх1
Uвх2
Uвх3
Достоинства: позволяет усилить сигнал до необходимого уровня.
Недостаток: влияние источников сигнала друг на друга.
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.
При подаче на один из входов логической единицы соответствующий
транзисторный ключ
открывается и в цепь инвертирующего входа оказывается включённой
коллекторная нагрузка
данного ключа.
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.
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 приведена схема фильтра низкой частоты (ФНЧ):
На рисунке приведена схема фильтра высокой частоты (ФВЧ):
На рисунке приведена схема полосового фильтра (ПФ):
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.
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.
Компаратор (без гистерезиса)– устройство сравнения двух сигналов.
Компаратор изменяет скачком уровень выходного сигнала, когда непрерывно
изменяющийся во времени выходной сигнал становится выше или ниже
определенного уровня.
Компараторы бывают цифровые и аналоговые (сравнивает напряжения)
Диоды служат для защиты входов ОУ от
перегрузки напряжения. При U = 100В диоды
не открываются.
Часто на одном входе компаратора фиксированное Uвх. Компаратор
сравнивает входные напряжения и усиливает их разность с Ки = 104 -105. Т.е.
при малейшем превышении одного сигнала над другим на выходе получаем
max сигнал положительной или отрицательной полярности. Благодаря
высокому коэффициенту усиления схема переключается при очень малой
величине разности напряжений U1  U 2 , поэтому она пригодна для сравнения
двух напряжений с высокой точностью.
Работа
компаратора
сравнении
двух
при
напряжений
поясняется диаграммой:
С
целью
быстродействия
увеличения
в
специа-
лизированные компараторы (СА)
вводят
дополнительные
форсирующие
Re
цепочки,
которые могут приводить к возникновению нелинейности при работе ОУ, что
несущественно для компаратора. Т.е. ОУ может работать как компаратор.
Недостаток компаратора: недостаточно чёткое срабатывание при
медленно изменяющихся и защищённых входных сигналах.
Для решения этой задачи используется триггер Шмитта (компаратор
напряжений с гистерезисом) – компаратор на ОУ с положительной ОС.
UВЫХ
+ 12V
UВХ
+ 2V
-2V
-12V
Напряжение на инвертирующем входе больше, чем на инвертации, что
поддерживает на выходе высокий положительный уровень. Т.к. Uвх станет
больше +2В, происходит опрокидывание триггера и напряжение на выходе
будет -12В.
На инвертирующем входе U=-2B .
Для того, чтобы вернуть триггер в прежнее состояние необходимо подать на
вход отрицательное напряжение, превышающее по модулю 2В.
Триггер
Шмитта функционально является компаратором, уровни
включения и выключения которого не совпадают, как у обычного
компаратора, а различаются на величину называемую гистерезисом
переключения.
Триггер Шмитта на
транзисторах
Триггер Шмитта на ОУ и его
выходная характеристика
В схеме триггера Шмита гистерезис переключения достигается тем, что
компаратор охватывается положительной обратной связью через делитель
напряжения R27, R28. Если на инвертирующий вход подать большое
отрицательное напряжение Uвх, то выходное напряжение компаратора
составит Uвых = Uвых.мах. На неинвертирующем входе потенциал будет
составлять
U+мах=Uвых.мах·R28/(R28+R27).
При
повышении
входного
напряжения Uвх величина выходного напряжения сначала не меняется. Но
как только Uвх достигнет значения U+мах выходное напряжение начинает
падать, в вместе с ним снижается и потенциал U+мах на неинвертирующем
входе. Благодаря действию положительной обратной связи Uвых скачком
падает до величины Uвых.min, а потенциал U+ принимает значение U+min=
Uвых.min·R28/(R28+R27).
Разность
напряжений
между
входами
будет
достаточно большой отрицательной величиной, и достигнутое состояние –
стабильным. Теперь выходное напряжение изменится опять до значения
Uвых.мах только тогда, когда входное напряжения достигнет значения U+min.
Из выше сказанного следует, что величина гистерезиса переключения
определяется по формуле:
А)
U ГИСТ 
R 28
U вых. м ах  U вых. min  .
R 28  R 27
Б)
Схема А) инвертирующего, Б) не инвертирующего триггера Шмидта.
1. Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные,
выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные
параметры.
2. Каскад с ОЭ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства и применение.
3. Каскад с ОК: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства и применение.
4. Каскад с ОБ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku,
Ki, φ. Достоинства, недостатки и применение.
5. Статические характеристики биполярных транзисторов, hпараметры, схемы замещения транзисторов.
6. Транзисторный источник тока. Транзисторный источник тока с
заземленной нагрузкой. Недостатки.
7. Схема расщепления фазы (фазоинвертор) с единичным
коэффициентом усиления. Применение.
8. Модель Эмберса-Молла.
9. Схемы задания рабочей точки. Недостатки. Применение.
10. Токовые зеркала (эффект Эрли). Недостатки. Применение.
11. Отражатели тока.
12. Режимы работы транзисторов: активный (усилительный),
инверсный, насыщения.
13. Классы усиления: A, B, AB, C, D. Достоинства и недостатки.
Применение.
14. Усилители мощности. Однотактные и двухтактные усилители.
Схемы включения.
15. Составные транзисторы: схемы Дарлингтона и Шиклаи.
Применение.
16. Реальная схема выходного каскада усилителя мощности.
Принцип работы.
17. Следящая связь (ПОС). Схема. Применение.
18. Эффект Миллера.
19. Полевые транзисторы (МДП (МОП) – транзисторы). По способу
создания канала (с p-n переходом, встроенным и индуцированным
каналом). Входные и выходные характеристики.
20. Достоинства полевого транзистора по сравнению с биполярным
транзистором. Недостатки. Достоинства полевого транзистора с p-n
переходом. Недостатки.
21. Схемы включения полевых транзисторов: общий исток, общий
сток, общий затвор.
22. БТИЗ (IGBT) – биполярный транзистор с изолированным
затвором. Достоинства по сравнению с МОП.
23. Обратные связи (ОС): отрицательная обратная связь (ООС),
положительная обратная связь (ПОС). Применение. Коэффициент
ОС. ОС по способам подачи сигнала и по способу снятия сигнала.
24. ОС последовательная по напряжению и по току. Схемы.
Основные параметры.
25. ОС параллельная по напряжению и по току. Схемы. Основные
параметры.
26. Усилители. Классификация (линейные (УПТ, УЗЧ (УНЧ), УВЧ, ШПУ,
УПУ (ИУ)) и нелинейные (логарифмические, показательные
(антилогарифмические), усилители-ограничители, функциональные
преобразователи) и основные характеристики. Чувствительность
усилителя.
27.
Усилители постоянного тока (УПТ). Параметры. Применение.
УПТ с непосредственной связью между каскадами. Схема.
Достоинства и недостатки. Применение.
28. Метод МДМ (модуляция-демодуляция). Достоинства и
недостатки.
29. Дифференциальные усилители (ДУ). Схема включения. ДУ в
режиме покоя, в режиме усиления противофазного сигнала, в
режиме усиления синфазного сигнала. Способ улучшения свойств
усилителя (схема).
30. Способы компенсации начального напряжения смещения.
Схема.
31. ДУ с динамической нагрузкой. Схема.
32. Операционные усилители (ОУ). Графическое изображение.
Упрощенная схема ОУ.
33. Классификация ОУ по типам входных каскадов: БПТ, ПТ, супер βБПТ, с гальванической изоляцией входа от выхода, варикап.
34. Динамическое питание ОУ. Недостаток.
35. Параметры ОУ (входные, выходные и динамические).
Характеристики.
36. Инвертирующие усилители (схемы). Параметры. Достоинства и
недостатки.
37. Преобразователь тока в напряжение. Неинвертирующий
усилитель (схема). Достоинства и недостатки.
38. Сумматоры и вычетатели. Неинвертирующий сумматор (схема).
Недостаток. Инвертирующий сумматор (схема). Достоинства и
недостатки. Применение. Вычетатель.
39. Интегратор и дифференциатор. Схемы. Применение.
40. Компараторы (устройства сравнения). Схемы. Недостатки.
41. Триггер Шмидта (компаратор с гистерезисом). Схемы.
Недостаток.
42. Генераторы синусоидальных колебаний. Условия для работы
схемы в режиме генерации.
43. Генераторы гармонических сигналов. Схема. Достоинства и
недостатки.
44. RC-генераторы с мостом Вина. Схема. Достоинства и недостатки.
45. Кварцевый генератор. Схема. Достоинства и недостатки.
46. Мультивибраторы (генераторы прямоугольных колебаний).
Схема.
47. Электронные схемы на ОУ+ещё за этим вопросом темы – вопрос
большой!!!
48.
Источники электропитания. Классификация.
49. Компенсационные. Параметрические. Достоинства и недостатки.
50. Повышающий стабилизатор. Схема. Принцип работы.
51. Функциональная схема ключевого источника питания
(принципиальная схема). Принцип работы.
52. Последовательный компенсационный стабилизатор напряжения
на транзисторе. Схема и принцип работы.
53. Интегральный стабилизатор напряжений. Схема. Принцип работы.
54. Тепловое сопротивление.
55. Параллельное и последовательное включения транзисторов.
Схемы и их назначение.
56. Источники опорного напряжения. Задание рабочего тока
стабилитрона, источника тока на ОУ. Стабилитронные интегральные
микросхемы.
57. Трехвыводные и четырехвыводные стабилизаторы. Простейший
способ увеличения тока. Схемы. Недостатки.
58. Стабилизатор тока. Зарядное устройство (простое) с
ограничением тока заряда. Сдвоенные стабилизаторы, их
достоинства. Схемы.
59. Стабилизаторы-ограничители переменного напряжения.
60. Регулятор-стабилизатор напряжений на тиристоре.
1. схема с общим эммитером
2. схема с общим коллектором
3. схема с общей базой
4. схема замещения транзистора
5. схема замещения транзистора
6. транзисторный источник тока
7. транзисторный источник тока с заземлением
8. фазоинвентор с единичным коэффициентом усиления
9. токовое зеркало
10. токовое зеркало Уильсона
11. отражатель тока
12. однотактный усилитель мощности
13. двухтактный усилитель мощности
14. реальная схема выходного каскада усилителя
15. следящая связь
16. эффект Миллера
17. схема с общим стоком
18. схема с общим истоком
19. схема с общим затвором
20. последовательная ОС по напряжению
21. последовательная ОС по току
22. параллельная ОС по току
23. параллельная ОС по напряжению
24. УПС с непосредственной связью между каскадами
25. ДУ
26. ДУ в режиме усиления противофазного сигнала
27. схема компенсации начального смещения ДУ
28. ДУ с динамической нагрузской
29. ОУ
30. Динамическое питание
31. инвертирующий усилитель