- •210414 – Техническое обслуживание и ремонт
- •Энергетическая диаграмма твердого тела
- •Энергетическая диаграмма твердого тела выглядит:
- •Ширина запрещенной зоны влияет на электропроводность:
- •2 Внутреннее строение полупроводников
- •2.1 Примесная проводимость полупроводника
- •2.1.1 Донорная (электронная) проводимость
- •2.1.2 Акцепторная (дырочная) проводимость
- •2.2 Токи в полупроводниках
- •2.2.1 Дрейфовый ток
- •2.2.2 Диффузионный ток
- •3 Контактные явления
- •3.1.1Обратное включение p-n перехода
- •3.1.2 Прямое включение p-n перехода
- •3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода Выпрямляющий и омический контакты
- •3.2 Емкости p-n перехода
- •3.2.1 Барьерная емкость
- •3.2.2 Диффузионная емкость
- •3.3 Пробой p-n перехода
- •Обратная ветвь вах при пробое:
- •Виды пробоев:
- •3.3.1 Тепловой пробой
- •3.3.2 Электрический пробой
- •А) Лавинный пробой
- •Б) Туннельный пробой
- •Механизм туннельного пробоя:
- •4 Внутренний и внешний фотоэффект
- •4.1 Внутренний фотоэффект
- •4.2 Внешний фотоэффект
- •5.2 Выпрямительный диод
- •Механизм сглаживания пульсаций:
- •5.3 Стабилитрон
- •Применение стабилитронов:
- •5.4 Буквенно-цифровое обозначение стабилитронов бцо стабилитронов состоит из четырех элементов:
- •Р hν ассмотрим фотодиодный режим:
- •6.2 Лазеры на гетероструктурах
- •Применение гетеропереходов:
- •6.3 Применение лазеров
- •7 Транзисторы
- •7.1.Биполярные транзисторы
- •Обозначение:
- •7.1.1 Назначение областей транзистора
- •7.1.2 Режимы работы транзистора
- •7.1.3 Буквенно-цифровое обозначение транзисторов
- •7.1.4 Принцип работы транзистора
- •7.1.5 Основные коэффициенты, характеризующие работу транзистора
- •Статические вах транзистора оэ
- •7.1.9 Динамический режим работы транзистора
- •7.1.10 Первичные параметры транзистора
- •Пример расчета h-параметров транзистора оэ
- •Примечание:
- •7.2 Полевые транзисторы
- •Полевой транзистор содержит 3 электрода:
- •Полевые транзисторы бывают:
- •7.2.1 Полевой транзистор с p-n затвором
- •Обозначение:
- •Принцип действия полевого транзистора
- •Стоковые (выходные) характеристики
- •Стоко-затворные (передаточные) характеристики
- •Обозначение:
- •Достоинства:
- •Недостатки:
- •8 Интегральные микросхемы (имс) логических элементов
- •8.1 Транзисторно-транзисторная логика (ттл)
- •Ттл с простым инвертором (и-не)
- •8.2 Эмиттерно-связанная логика (эсл)
- •Характерная особенность схемы:
- •Принцип работы переключателя тока:
- •8.4 Комплементарная моп-транзисторная логика (кмоп тл)
- •Кмоп тл (или-не)
- •Кмоп тл (и-не)
- •Преимущества кмоп тл перед моп тл:
- •9 Усилительные устройства
- •9.1 Структурная схема усилителя
- •9.2 Классификация усилителей
- •По диапазону усиливаемых частот:
- •9.3 Показатели качества усилителя
- •Входные и выходные параметры
- •Коэффициенты усиления
- •Линейные искажения
- •Нелинейные искажения
- •Динамический диапазон
- •Собственные шумы усилителя
- •9.4 Обратная связь в усилителях
- •Структурная схема усилителя с ос:
- •Виды обратной связи
- •9.5 Питание усилителей по постоянному току
- •Смещение фиксированным током базы
- •Назначение элементов:
- •Назначение элементов:
- •Коллекторная стабилизация
- •Комбинированная стабилизация
- •Принцип действия коллекторной стабилизации:
- •9.7 Анализ ачх шпу
- •Факторы, оказывающие влияние на ачх в области нч и вч:
- •Рассмотрим область верхних частот
- •Рассмотрим область нижних частот
- •Рассмотрим область средних частот
- •9.8 Схемы коррекции ачх шпу
- •Расширение полосы пропускания происходит следующим образом:
- •Изображена схема комбинированной стабилизации!
- •Расширение полосы пропускания происходит следующим образом:
- •9.9 Резонансные усилители
- •Резонансный усилитель напряжения (рун)
- •Принцип усиления:
- •Недостаток схемы:
- •Автотрансформаторное включение контура
- •Многоконтурный рун
- •Упч с полосовым фильтром
- •Ачх такого усилителя:
- •Упч c фильтром сосредоточенной селекции (фсс)
- •Ачх такого усилителя:
- •Высокая добротность получается:
- •9.11 Оконечные каскады (усилители мощности)
- •Однотактный трансформаторный усилитель мощности (ум)
- •Принцип работы параметрической стабилизации:
- •Бестрансформаторные ум
- •Бестрансформаторный ум
- •Принцип работы:
- •9.12 Усилители постоянного тока (упт)
- •Ачх упт выглядит:
- •Дрейф нуля
- •Основные причины дрейфа нуля:
- •Дрейф нуля содержит монотонную медленно меняющуюся составляющую и случайные отклонения от неё – флуктуации.
- •Меры по уменьшению дрейфа нуля:
- •Дифференциальный усилитель (ду)
- •Назначение элементов:
- •Ду с двумя источниками питания
- •Роль резистора :
- •Операционные усилители (оу)
- •Обозначение оу:
- •Параметры оу
- •Инвертирующий оу
- •Не инвертирующий oу
- •Интегратор
- •Рассмотрим частные случаи:
- •Дифференциатор
Собственные шумы усилителя
Усилитель усиливает не только полезный сигнал, но и нежелательные колебания, возникающие внутри него, называемые собственными шумами или помехами.
Основные шумы:
Фон – это колебания с частотой питающей сети (50Гц) или кратной ей. Возникают за счет плохой фильтрации выпрямителей. Избавиться от этих помех можно, используя качественный выпрямитель.
Наводки – помехи, обусловленные действием электро-магнитных полей. Избавиться от этих помех можно с помощью экранирования.
Микрофонный эффект – преобразование механических колебаний элементов схемы в электрические, проходящие на выход усилителя. Избавиться от этих помех можно с помощью амортизатора.
Таким образом, с указанными выше шумами можно эффективно бороться.
Тепловые шумы – обусловлены наличием хаотического теплового движения НЗ внутри любого проводника или элемента схемы. Эти шумы трудно устранимы.
Наиболее сильно сказываются шумы первого каскада, т.к. усиливаются всеми последующими каскадами.
Количественно шумы оцениваются отношением сигнал/шум:
.
В усилителях высокого класса отношение: .
9.4 Обратная связь в усилителях
Передача части мощности сигнала с выхода усилителя на его вход называется обратной связью.
Структурная схема усилителя с ос:
Вх.
Вых.
– коэффициент усиления усилителя без цепи ОС
– коэффициент передачи цепи обратной связи
Произведение называют петлевым усилением, а замкнутый контур, образованный усилителем и цепью ОС – петлей обратной связи.
Выражение называют глубиной ОС.
Виды обратной связи
Обратная связь, созданная специально для улучшения технических показателей усилителя, называется искусственной ОС.
Обратная связь, возникшая самопроизвольно (через паразитные емкости, общий источник питания и т.д.), называется паразитной ОС. Эта связь нежелательна, ее стараются устранить.
Если напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением, связь называется положительной. Положительная обратная связь (ПОС) применяется в генераторах.
Если напряжение обратной связи противофазно входному напряжению, связь называется отрицательной. Отрицательная обратная связь (ООС) применяется в усилителях.
Влияние ООС на показатели качества усилителя
Наличие ООС в усилителях приводит:
к уменьшению нестабильности режима;
к уменьшению линейных искажений;
к уменьшению нелинейных искажений;
к уменьшению шумов;
к возможности изменения входного и выходного сопротивления усилителя.
Таким образом, наличие ООС улучшает вышеперечисленные показатели качества усилителя.
Недостаток: ООС уменьшает коэффициет усиления по напряжению, что компенсируется увеличением числа каскадов.
АЧХ усилителя без ООС и с ООС выглядят:
КU без ООС
КUO
0,707КUO
КUO`
0,707КUO`
с ООС
0 f
ПП
ПП`
ПП`>ПП
Как видно из рисунка, уменьшение коэффициента усиления по напряжению усилителя с ООС сопровождается расширением полосы пропускания, т.е. уменьшением линейных (амплитудно-частных) искажений, что является достоинством.
Самовозбуждение усилителей с ОС
Чтобы усилитель самовозбудился, т.е. перешел в режим генерирования, должны одновременно выполняться 2 условия:
1. Баланс фаз – фазовый сдвиг, вносимый усилителем, должен быть кратен , т.е.: , где n – целое число.
В этом случае ОС становится положительной, т.к. напряжение обратной связи совпадает по фазе с входным напряжением.
2. Баланс амплитуд – ОС должна быть достаточно глубокой – такой, чтобы энергия цепи ОС компенсировала бы потери в схеме.
Связь будет достаточно глубокой, если коэффициент усиления усилителя с положительной ОС будет стремиться к бесконечности ( ∞).
Если учесть, что (3),
где – коэффициент усиления усилителя без ОС;
– коэффициент передачи цепи ОС,
то выражение (3) будет стремиться к бесконечности, если , т.е. .
Таким образом, для того, чтобы ОС была достаточно глубокой, необходимо, чтобы петлевое усиление стремилось к единице.
При выполнении обоих условий усилитель превращается в источник незатухающих колебаний – генератор (наступает явление самовозбуждения, и усилитель теряет устойчивость).
Специально в усилитель ПОС не вводят, но как паразитная она может возникнуть (через общий источник питания, электро-магнитные поля, паразитные емкости и т.д.).