- •Часть 1
- •Раздел 1 элементная база электроники Введение. Определение понятия «Электроника»
- •Электронные лампы и электровакуумные приборы
- •Свойства электрона и электронная эмиссия
- •Виды электронной эмиссии
- •Устройство и принцип работы электровакуумных приборов
- •Устройство ламп
- •Двухэлектродная электронная лампа – диод
- •Принцип работы диода
- •Характеристики и параметры диода
- •Характеристики диода
- •Статические параметры диода
- •Трехэлектродная лампа (триод)
- •Характеристики триода
- •Тетроды и пентоды
- •1.2 Электронно-лучевые приборы Электронно-лучевые трубки
- •Основные параметры элт
- •Система обозначений электронных и электронно – лучевых приборов
- •Система обозначений электроннолучевых трубок
- •Полупроводниковые приборы Свойства полупроводников, влияние примесей на проводимость
- •Примесная проводимость полупроводника
- •1.4 Полупроводниковые резисторы
- •1.5 Полупроводниковые диоды
- •Выпрямительные диоды
- •Стабилитроны
- •Варикапы
- •Туннельные диоды
- •Светодиоды
- •Фотодиоды
- •1.6 Биполярные транзисторы
- •Физические принципы работы транзисторов
- •Схемы включения, характеристики и параметры транзистора
- •1.7 Полевые транзисторы
- •Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом
- •Характеристики полевых транзисторов с p-n-переходом
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором (мдп)
- •Маркировка транзисторов
- •Схемы включения пт и их особенности
- •1.8 Тиристоры
- •Диодный тиристор
- •Триодный тиристор
- •1.9 Электронно - световые знаковые индикаторы
- •Накальные индикаторные приборы
- •Электролюминесцентные индикаторы (эли)
- •Вакуумно-люминесцентные индикаторы
- •Газоразрядные знаковые индикаторы (ин)
- •Ионные приборы (газоразрядные)
- •Тиратрон с холодным катодом
- •Сигнальные неоновые лампы
- •1.10 Оптроны
- •Конструкция оптронов
- •Типы оптопар, параметры и характеристики
- •Раздел 2 электронные устройства
- •2.1 Электронные усилители
- •Параметры и характеристики усилителей
- •Классификация усилителей
- •Принцип построения усилительных каскадов
- •Характеристики усилителей
- •Особенности многокаскадных усилителей
- •2.2 Режимы работы усилительных каскадов (классы усиления)
- •Температурная стабилизация усилителей
- •2.3 Обратные связи в усилителях
- •Виды ос
- •2.4 Схемы включения усилительных каскадов (ук)
- •Особенности ук на полевых транзисторах
- •2.5 Усилители мощности
- •Классификация усилителей мощности
- •Однотактный усилитель мощности
- •Двухтактные трансформаторные усилители мощности
- •Бестрансформаторные усилители мощности
- •2.6 Усилители постоянного тока
- •Упт с одним источником питания
- •Упт с двумя источниками питания
- •Дрейф в упт
- •2.7 Операционные усилители
- •Характеристики оу
- •Параметры оу
- •Решающие схемы на оу
- •2.8 Избирательные усилители
- •Высокочастотные иу
- •Низкочастотные иу
- •2.9 Генераторы гармонических колебаний
- •Литература
- •Содержание
- •Раздел 1 элементная база электроники..........................................3
- •1.1 Электронные лампы и электровакуумные приборы…...............................6
- •1.2 Электронно-лучевые приборы.......................................................................24
- •1.3 Полупроводниковые приборы......................................................................31
- •1.4 Полупроводниковые резисторы...................................................................35
- •1.5 Полупроводниковые диоды ..........................................................................41
- •1.6 Биполярные транзисторы..............................................................................54
- •1.7 Полевые транзисторы.....................................................................................62
- •1.8 Тиристоры..........................................................................................................72
- •1.9 Электронно - световые знаковые индикаторы..........................................78
- •1.10 Оптроны...........................................................................................................85
- •Раздел 2 электронные устройства....................................................90
- •2.1 Электронные усилители..................................................................................90
2.3 Обратные связи в усилителях
Обратной связью (ОС) в усилителях называют подачу части (или всего) выходного сигнала усилителя на его вход.
Рассмотрим структурную схему усилителя с ОС, которая состоит из 2-х блоков: непосредственно усилителя и звена ОС, которое характеризуется коэффициентом передачи β.
Виды ос
специально созданные ОС, которые применяются для улучшения характеристик усилителя;
паразитные ОС, которые возникают самопроизвольно и ухудшают характеристики усилителя;
в зависимости от параметра выходного сигнала:
ОС по напряжению: Uос = β · Uвых;
ОС по току: Uос = Rос · iвых; Rос – взаимное сопротивление входной цепи и цепи ОС;
комбинированная ОС (как по току, так и по напряжению).
в зависимости от способа подачи ОС на вход усилителя:
последовательная ОС, когда Uос с выхода звена ОС подается последовательно с напряжением источника входного сигнала на усилитель (рисунок 2.16);
параллельная ОС, когда Uос подается на вход усилителя параллельно напряжению источника входного сигнала (рисунок 2.17);
β
ЗОС
У
Rн
Uос
Uу
Uвых
Uвх
Рисунок 2.16 – Структурная схема УК с последовательной ОС
α
У
Rн
Uвых
Uвх
Рисунок 2.17 – Структурная схема УК с параллельной ОС
в зависимости от воздействия ОС:
положительная ОС, когда Uвх складывается с Uос, в результате чего на усилитель подается увеличенное напряжение Uу;
отрицательная ОС, когда из Uвх вычитается Uос, в результате чего напряжения на входе Uу и выходе Uвых усилителя уменьшаются.
Наиболее часто в усилителях применяют отрицательную ОС (ООС).
Рассмотрим влияние ООС на коэффициент усиления усилителя. В соответствии со структурной схемой (рисунок 2.16) при ООС, последовательной по напряжению:
Uу = Uвх − Uос, (2.1)
т. к. Uос = β · Uвых, (2.2)
то Uвх = Uос + Uу = Uу + β · Uвх (2.3)
Для усилителя без ОС:
Uвх = Uу, а Кu = Uвых / Uу (2.4)
Для усилителя с ОС:
Кос = Uвых / Uвх = Uвых / (Uу + β · Uвых) (2.5)
Разделив числитель и знаменатель на Uу, получим
Кос = Кu / (1 + β · Кu). (2.6)
Несмотря на снижение Кu, ООС улучшает свойства усилителя:
повышается стабильность коэффициента усиления усилителя при изменениях параметров транзисторов;
снижается уровень нелинейных искажений;
улучшает АЧХ усилителя;
увеличивается Rвх и уменьшается Rвых усилителя.
Уменьшение нелинейных искажений можно объяснить следующим образом. В усилителе без ОС при большом Uвх за счет нелинейных искажений в Uвых появляются высшие гармонические составляющие, которые искажают форму Uвых. При введении ООС эти высшие гармонические составляющие через звено ОС подаются на вход усилителя и усиленными появляются на его выходе. Усиленные гармоники вычитаются из Uвых, т. к. благодаря действию ООС они будут поступать в противофазе с первоначальными высшими гармониками, которые возникли из-за нелинейных искажений.
Ku
пс
f
Δf
Δfос
Δfпс
Ku
Ku
ос
Ku
Рисунок 2.18 – АЧХ УК с различными видами ОС
При ООС увеличивается Rвх и уменьшается Rвых.
Исходя из (ф. 2.3):
Rвхос = Rвх (1+ β · Кu),
Rвхос = Rвх (1 + β · Кu),
Таким образом, мы рассмотрели влияние ООС последовательной по напряжению.
Параллельная ООС приводит к увеличению входного тока Iвх, в связи с чем уменьшается Rвх.ос усилителя и Rвых.ос:
Rвх.ос = (Uвх − Uу) / Iвх,
Rвых.ос = Rвых / (1 + β · Кu).
Положительная ОС в усилителях обычно нежелательна, однако она может возникать непроизвольно через внутренние или внешние электрические цепи. Такая ОС называется паразитной, может возникать:
через общие цепи питания усилительных каскадов;
через паразитную емкость между выходными и входными цепями усилителя;
как магнитная связь, появляющаяся при близком расположении входных и выходных трансформаторов усилителя (если они есть).
При слабой ПОС увеличиваются частотные и нелинейные искажения, при сильной ПОС усилитель может самовозбудиться, т. е. в отсутствии Uвх, на выходе может появиться переменное Uвых.
Наиболее серьезной паразитной ОС является связь между каскадами через цепи питания. Такая связь обычно возникает в многокаскадном усилителе, питающемся от одного источника. В этом случае токи всех каскадов замыкаются через источник питания. Для устранения такой паразитной связи применяют развязывающие Г-образные Rф Cф – фильтры (рисунок 2.19).
Емкостные и магнитные ОС возникают из-за нерационального монтажа, когда выходные цепи расположены вблизи входных. Такие виды ОС устраняются или рациональным монтажом или экранированием катушек и индуктивности, трансформаторов, соединительных приводов.
VT
Uвх
Cэ
Rэ
R2
Cp1
Cф
Rк
R1
-Eк
Rф
Рисунок 2.19 – Схема УК с Г-образным Rф Cф – фильтром