- •Электроника
- •Содержание
- •1.1 Основы алгебры логики………………………………………………..5
- •1 Цифровые интегральные микросхемы
- •1.1 Основы алгебры логики
- •1.1.1 Основные определения
- •1.1.2 Некоторые логические функции и реализующие их логические элементы
- •1.1.3 Основные законы и соотношения алгебры логики
- •Сочетательный закон
- •Распределительный закон
- •1.2 Параметры цифровых интегральных микросхем
- •1.2.1 Параметры цифровых интегральных микросхем (цимс), имеющие размерность напряжение.
- •1.2.2 Параметры, соответствующие размерности тока.
- •1.2.3 Параметры, имеющие размерность мощности.
- •1.3.2 Характеристики дтл.
- •1.4 Транзисторно – транзисторная логика.
- •1.5 Ттл со сложным инвертором.
- •1.6 Ттл с открытым коллекторным выходом.
- •1.7 Ттл с тремя состояниями на выходе
- •1.8 Транзисторно-транзисторная логика Шоттки
- •1.9 Комплиментарная мдп логика
- •2 Операционные усилители
- •2.1 Параметры и характеристики оу
- •2.3 Дифференциальный усилитель
- •2.4 Составной транзистор
- •2.5 Источник тока
- •2.6 Схема сдвига уровня
- •2.7 Эмиттерный повторитель
- •2.8 Инвертирующий усилитель на оу.
- •2.9 Неинвертирующий усилитель
- •3 Технологические основы производства полупроводниковых интегральных микросхем
- •3.1 Подготовительные операции
- •3. 2 Эпитаксия
- •3.3 Термическое окисление
- •3.4 Литография
- •3.5 Легирование
- •3.5.2 Ионная имплантация.
- •3.6.1 Термическое (вакуумное) напыление.
- •3.6.2 Катодное напыление.
- •3.6.3 Ионно-плазменное напыление.
- •4 Полупроводниковые
- •4.1 Методы изоляции элементов в ппимс
- •4.1.1 Изоляция элементов обратно смещенными pn-переходами.
- •4.1.2 Резистивная изоляция.
- •4.1.3 Диэлектрическая изоляция
- •4.2 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.2.1 Этапы изготовления
- •4.2.2 Распределение примесей.
- •4.2.3 Эквивалентная схема.
- •4.3 Планарно-эпитаксиальный биполярный транзистор
- •4.4 Разновидности биполярных транзисторов
- •4.4.1 Многоэмиттерный транзистор.
- •4.4.2 Транзистор с барьером Шоттки.
- •4.4.3 Транзисторы р-n-р
- •4.5 Интегральные диоды
- •4.6 Полевые транзисторы
- •4.6.1 Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •4.6.3 Мноп-транзистор.
- •4.7 Полупроводниковые резисторы
- •4.7.1 Диффузионные резисторы.
- •4.7.2 Ионно-легированные резисторы.
- •4.8 Полупроводниковые конденсаторы
- •5.1 Подложки гимс.
- •5.2 Резисторы.
- •5.3 Конденсаторы
- •5.4 Катушки индуктивности
2.3 Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель (ДУ) предназначен для усиления разности двух напряжений UВЫХ ДУ=КU ДУ(UВХ2-UВХ1). В идеальных ДУ выходное напряжение пропорционально только разности входных напряжений и не зависит от их абсолютной величины.
Принципиальная схема ДУ на биполярных транзисторах приведена на рисунке 2.4а. А принцип работы поясняется с помощью рисунков 2.4б и 2.4в.
а) |
б) |
в) |
Рисунок 2.4
Если на вход 1 подать гармонический сигнал (рисунок 2.4б), а вход 2 соединить с общим проводом, то ток коллектора первого транзистора IК1 будет изменяться в соответствии с сигналом. При положительном полупериоде сигнала на входе ток коллектора VT1 увеличивается, падение напряжения на резисторе R1 также увеличивается и напряжение на коллекторе транзистора VT1, (на выходе 1) уменьшится. Таким образом, выход 1 по отношению ко входу 1 является инвертирующим. Если теперь напряжение подавать на вход 2, то при положительном полупериоде сигнала на входе ток коллектора IК2 также будет расти, но на эту же величину снизиться ток IК1 (в цепи эмиттеров стоит источник тока IК1+ IК2= I0) и напряжение на выходе 1 будет увеличиваться. Т. е. вход 2 по отношению выхода 1 является неинвертирующим.
Коэффициент усиления дифференциального усилителя в первом случае равен
KU ДУ=UВЫХ 1 / UВХ 1 (1),
UВЫХ 1= IК1R1 (2). IК1= h21Э IБ1 (3)
Входное напряжение распределяется на двух эмиттерных pn-переходах
UВХ 1 =(IБ1h11Э+ IЭ2 h11Б). (4)
IЭ2= (h21Э+1) IБ1 (5) и h11Б= h11Э / (h21Э+1) (6)
Подставляя (2, 3, 4, 5 и 6) в (1) получим KU ДУ= h21ЭR1 / 2h11Э. Входное сопротивление RВХ= UВХ 1/ IБ1= 2h11Э.
Таким образом, для получения большого входного сопротивления необходимо работать при малых токах базы, но при этом значительно снижается коэффициент передачи по токуh21Э, а, следовательно, и КU ДУ.
В ДУ, выполненных таким образом, коэффициент усиления составляет
KU ДУ=10-20, а входное сопротивление десятки кОм, что далеко от идеала.
2.4 Составной транзистор
Биполярный составной транзистор (схема Дарлингтона) состоит из двух транзисторов, включенных, как показано на рисунке 2.5. Ток коллектора составного транзистора состоит изIК=IК1+IК2.IК1=h21Э(1)IБ1,IК2=h21Э(2)IБ2=h21Э(2)IЭ1=h21Э(2)IБ1(1+h21Э(1))Индекс в скобках указывает номер транзистора. Тогда коэффициент передачи по току составного транзистора будет равенh21Э=IК/IБ=h21Э(1)+h21Э(1)h21Э(2)+h21Э(2)h21Э(1)h21Э(2). А входное сопротивлениеh11Э=h11Э(1)+ (1+h21Э(1))h11Э(2)илиh11Эh21Э(1)h11Э(2).
Рисунок 2.5 Таким образом, входное сопротивление и
коэффициент передачи по току составного транзистора увеличивается примерно в h21Э(1)раз. Заменяя в ДУ транзисторыVT1 иVT2 на составные, получим значительное увеличение входного сопротивления ДУ (сотни кОм), однако, коэффициент усиления почти не изменится.
Дальнейшее увеличение входного сопротивления ДУ можно получить, используя полевые транзисторы, а увеличение KU применением динамической нагрузки 3 .