Вопрос 58 Электронные и полупроводниковые усилители (мощности, постоянного и переменного тока).
Каскад с общим эмиттером
Усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на основе npn-транзистора (Схема с заземленным эмиттером)
При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°. Усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, поэтому наиболее распространено. Однако при такой схеме нелинейные искажения сигнала значительно больше. Кроме того, при данной схеме включения на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы, такие как напряжение питания, или температура окружающей среды. Обычно для компенсации этих факторов применяют отрицательную обратную связь, но она снижает коэффициент усиления.
Биполярные транзисторы управляются током. В схеме с ОЭ — током базы. Напряжение на переходе база-эмиттер при этом остаётся почти постоянным и зависит от материала полупроводника, для германия около 0,2 В, для кремния около 0,7 В, но на сам каскад подаётся управляющее напряжение. Ток базы, коллектора и эмиттера и другие токи и напряжения в каскаде можно вычислить по закону Ома и правилам Кирхгофа для разветвлённой многоконтурной цепи.
Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель)
Принципиальная схема приведена на Рис. 3.14.
Рис. 3.14 Принципиальная схема усилителя на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим коллектором.
Схема с общим коллектором обладает
самым низким выходным и самым высоким
входным сопротивлениями из 3х
схем включения транзистора. Поэтому
такая схема применяется как согласующий
каскад между источниками входных
сигналов с высоким RВн и низкоомной
нагрузкой. Данная схема обладает самым
высоким коэффициентом усиления по току
,
однако не усиливает напряжение (kU»1),
поэтому ее называют эмиттерным
повторителем, т.к. выходной сигнал
повторяет входной как по фазе так и по
амплитуде.
Схема с общим коллектором применяется в качестве входных и выходных каскадов для обеспечения большого входного и малого выходного сопротивлений усилителя. Также применяется в качестве согласующего каскада между усилительными каскадами ОБ – ОБ или ОБ – ОЭ.
Схема с общей базой
При проектировании усилителей на биполярных транзисторах входной переход транзистора всегда включают в прямом направлении, а выходной в ¾ обратном. На Рис. 3.1 приведена схема усилителя на биполярном транзисторе, включенном с общей базой (ОБ).
Рис. 3.1 Схема усилителя по схеме с общей базой.
Резистор RК являться нагрузкой транзистора и определяет его усилительные свойства,. Если RК=0 то эффект усиления напряжения не происходит, т.к. UКБ=EК=const. С увеличением RК растет коэффициент усиления схемы по напряжению, однако существует ограничение на RК сверху
Вопрос 59 Преобразователи ацп: конструкция, принцип действия, схема включения, область применения, основные характеристики.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.
Существуют различные типы АЦП. Мы остановимся лишь на тех типах, которые получили в настоящее время наибольшее распространение.
Рисунок 2 - Схема АЦП последовательного приближения
АЦП последовательного приближения (АЦППП). Структурная схема АЦППП приведена на рисунке 2. Схема работает следующим образом. Входной аналоговый сигнал Uвх перед началом преобразования запоминается схемой выборки – хранения ВХ, что необходимо, так как в процессе преобразования необходимо изменение аналогового сигнала. Далее по команде “Пуск” с помощью сдвигового регистра последовательно во времени каждый триггер Ti, начиная со старшего разряда, переводит в положение 1 соответствующий разряд ЦАП. Напряжение U1 (или ток) с выхода ЦАП сравнивается с входным аналоговым сигналом с помощью компаратора КП. Если U0 > U1, на выходе компаратора сохраняется низкий уровень и в триггере сохраняется единица, при U0 < U1 срабатывает компаратор и переводит триггер в положение 0. После окончания цикла на выходах триггеров получается двоичный код, соответствующий (при идеальных элементах) U0 с точностью до половины младшего разряда.
Погрешность АЦППП определяется неточностью ЦАП, зоной нечувствительности и смещением нуля компаратора, а также погрешностью схемы выборки – хранения.