- •Кафедра радиотехники
- •Информация о дисциплине
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.2. Объём дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля
- •Раздел 6.
- •Раздел 7.
- •Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационной технологии
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1 Практические занятия (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.1.2 Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторные работы
- •2.5.2.1 Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.2 Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •Показатели и характеристики аналоговых электронных устройств
- •3.2.1.1.Основные определения и классификация аналоговых электронных устройств
- •3.2.1.2. Основные энергетические показатели усилителя и количественная оценка усиления
- •3.2.1.3. Искажения, вносимые усилителем
- •Частотные искажения
- •Фазочастотные искажения
- •3.2.1.5. Переходные искажения
- •3.2.1.6. Связь между переходной и частотной характеристиками
- •Нелинейные искажения
- •Методы количественной оценки нелинейных искажений
- •3.2.1.8. Помехи и шумы
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2. Обратная связь и её влияние на показатели и характеристики аналоговых электронных устройств
- •3.2.2.1. Основные определения и классификация видов обратной связи
- •3.2.2.2. Эквивалентные параметры усилителя с обратной связью Обратная связь по напряжению последовательного типа
- •Обратная связь по току последовательного типа
- •Обратная связь по напряжению параллельного типа
- •Эквивалентное входное сопротивление усилителя с обратной связью Последовательное введение обратной связи
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.3. Транзисторный усилительный каскад
- •3.2.3.1. Постановка задачи и упрощающие предположения
- •3.2.3.2. Схемы включения транзистора и их обобщение.
- •3.2.3.3. Первичные параметры транзистора и методы расчёта технических показателей каскада для включения об, оэ, ок
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.4. Обеспечение и стабилизация режима работы транзисторов по постоянному току
- •3.2.4.1. Основные способы осуществления исходного режима транзистора
- •Дестабилизирующие факторы
- •3.2.4.2. Стабилизация исходного режима
- •Коллекторная стабилизация
- •Эмиттерная стабилизация
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.5. Каскады предварительного усиления
- •3.2.5.1. Резистивный каскад оэ
- •Выбор исходного режима
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.6. Оконечные усилительные каскады
- •3.2.6.1. Работа транзистора при больших уровнях сигнала Построение динамических характеристик
- •Выходная динамическая характеристика
- •Входная динамическая характеристика
- •Проходная и сквозная динамические характеристики
- •Режимы работы транзистора
- •3.2.6.3. Двухтактные оконечные каскады
- •Двухтактный каскад усиления в режиме «а»
- •3.2.6.4. Схемы двухтактных оконечных каскадов и их свойства
- •Двухтактные каскады с параллельным питанием
- •Двухтактные каскады с последовательным питанием
- •Вопросы для самопроверки
- •Операционные усилители
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.8. Устройства регулировки усиления, перемножения и деления сигналов Регуляторы усиления
- •Плавная регулировка усиления
- •Ступенчатые регуляторы
- •Устройства перемножения и деления сигналов
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.9. Усилители высокой чувствительности
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.10. Активные rc–фильтры
- •Звенья фнч и фвч первого порядка
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •Работа 1 исследование свойств отрицательной обратной связи
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V.Содержание отчёта
- •Работа 4 исследование оконечного каскада при работе транзисторов в режиме «а»
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчёта
- •III. Порядок выполнения работы
- •IV. Содержание отчёта
- •3.5. Методические указания к проведению практических занятий
- •Практическое занятие № 1
- •Расчёт делителя в цепи базы транзистора Каскады предварительного усиления представляют собой обычно резис-тивный каскад оэ или ок с эмиттерной стабилизацией исходного режима ра-боты транзистора.
- •Для каскада ок, схема которого изображена на рис. 2:
- •Практическое занятие № 2 Расчёт элементов низкочастотной и высокочастотной коррекции частотных характеристик каскада
- •Практическое занятие № 3 Расчёт транзисторов оконечного каскада по выходной и входной цепям
- •4. Блок контроля освоения дисциплины Общие указания
- •4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к её выполнению.
- •Методические указания к выполнению контрольной работы
- •Содержание расчётов
- •4.2. Задание на курсовой проект и методические указания по его выполнению
- •Задачи проектирования и порядок выполнения курсового проекта
- •4.2.2. Варианты заданий в зависимости от функционального назначения рассчитываемые усилите-ли делятся на основные четыре группы.
- •4.2.3. Выбор технических решений
- •4.2.3.1. Оконечный каскад
- •4.2.3.2. Выбор типа оконечных транзисторов
- •4.2.3.3. Энергетический расчёт режима оконечного каскада
- •Расчёт по выходной цепи и далее был выполнен в контрольной работе (раздел 4.1, пункты 1…15).
- •4.2.3.4. Расчёт коэффициента гармоник оконечного каскада
- •4.2.3.5. Предоконечный каскад
- •4.2.3.6. Блок предварительного усиления
- •Резистивные каскады оэ и ок
- •Каскад ои на полевом (униполярном) транзисторе
- •Дифференциальный каскад
- •4.2.3.7. Входные цепи
- •4.2.4. Построение схем и расчёт цепей общей отрицательной обратной связи
- •4.2.4.1. Выбор глубины общей оос
- •4.2.4.2. Построение схем общей оос
- •Цепь общей отрицательной обратной связи по переменному току
- •Расчёт цепи общей оос по переменному току
- •4.2.5. Проверка чувствительности усилителя
- •4.2.6. Питающие устройства
- •4.2.7. Построение структурных схем усилителей
- •Оформление курсового проекта
- •Курсовой проект должен содержать пояснительную записку с необходи-мым графическим материалом.
- •Тесты текущего контроля
- •Тест № 1
- •Тест № 2.
- •Тест № 3.
- •Тест № 4.
- •Тест № 5
- •Тест № 6
- •Тест № 7
- •Тест № 8
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •Итоговый контроль вопросы к экзамену по дисциплине «схемотехника аналоговых электронных устройств»
- •Справочные данные транзисторов большой мощности
- •Содержание
V. Содержание отчёта
Принципиальная схема исследуемого каскада и список используемых приборов.
Амплитудно-частотные характеристики , построенные по данным таблиц (формы 3 и 4); на основании полученных кривых должны быть определены граничные частотыи.
Расчёт коэффициента добротности каскада Д.
Литература: [2], с. 11…14; 96…102.
Работа 3
Исследование операционного усилителя
I. Цель работы
Ознакомление с основными свойствами операционных усилителей и по-лучение практических навыков исследования наиболее важных параметров та-ких усилителей.
II. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Первоначально операционные усилители (ОУ) предназначались для вы-полнения математических операций в аналоговых вычислительных машинах, отсюда и происходит их название.
Операционный усилитель – это усилитель постоянного тока в микро-схемном исполнении, имеющий два входа, образующих дифференциальный вход и один несимметричный выход. Входное сопротивление ОУ велико, вы-ходное – мало. Коэффициент усиления велик. Полоса пропускания широкая. Условное обозначение операционного усилителя и схема подключения ис-точников питания показаны на рис. 7.
Рис. 7. Операционный усилитель с подключёнными к нему
источниками питания
Вход 1, обозначенный знаком «+», называется неинвертирующим. Это означает, что напряжение совпадает по фазе с выходным напряжением. Вход 2, обозначенный знаком «–», называется инвертирующим. Это означает, что напряжениеи выходное напряжениепротивофазны.
Дифференциальный вход образуется между входами 1 и 2. К нему прило-жено напряжение , равное разности. ОУ питается от двух одинаковых источников (и) или от одного источника со средней точкой, которая соединяется с общим для входа и выхода проводом. Схема ОУ выпол-няется с таким расчётом, чтобы при отсутствии сигнала на его входахи выходное напряжение. При наличии сигнала на любом из входов ОУ появляется сигнал и на выходе, причём относи-тельно общего провода выходное напряжение может иметь как положитель-ную, так и отрицательную полярность в зависимости от полярности напряже-ния на дифференциальном входе.
Подача напряжения сигнала на входы ОУ осуществляется по-разному. В схеме на рис. 7 напряжение сигнала подаётся от двух источников, один из кото-рых подключается к неинвертирующему, а другой – к инвертирующему вхо-дам. В частных случаях напряжение одного из источников может быть равно нулю. На рис. 8 показана схема подачи напряжения сигнала от одного источни-ка на дифференциальный вход.
Рис. 8. Схема подачи напряжения сигнала на вход
операционного усилителя от одного источника
Инвертирующий усилитель. Схема инвертирующего усилителя приведе-на на рис. 9. ОУ охвачен параллельной отрицательной обратной связью (ООС) по напряжению. Резистор играет роль сопротивления ОС, а– сопротив-ления источника сигнала.
Рис. 9. Принципиальная схема инвертирующего усилителя
Параметры инвертирующего усилителя, коэффициент передачи и входное сопротивление определяются по соотношению
, . (1)
Выражение для выходного сопротивления не приводится, так как оно очень мало, и его можно считать практически равным нулю.
У реальных ОУ входное сопротивление не равно бесконечности и вход-ной ток не равен нулю. В результате точность предыдущей формулы снижает-ся. Для компенсации погрешности, вызванной неидеальностью ОУ, используют схему инвертирующего усилителя, приведённую на рис. 10.
Неинвертирующий усилитель. Схема усилителя показана на рис. 7.5. ОУ охвачен последовательной ООС по напряжению. Резисторы ииграют роль делителя ООС.
Формула для коэффициента усиления неинвертирующего усилителя в предположении, что ОУ является идеальным, имеет вид
. (2)
Рис. 10. Схема инвертирующего усилителя, применяемая на практике
Обычно , тогда.
Рис. 11. Схема неинвертирующего усилителя
Повторитель (единичный усилитель). Если в схеме рис. 11 положить , а, то получим схему единичного усилителя.
Действительно, из выражения (2) для коэффициента усиления неинверти-рующего усилителя нетрудно получить
. (3)
Очевидно, что входное сопротивление единичного усилителя, являюще-гося частным случаем неинвертирующегося усилителя, очень велико, а выход-ное сопротивление крайне мало.
Схема единичного усилителя приведена на рис. 12. Единичный усили-тель из-за большого входного и малого выходного сопротивления является иде-альным согласующим устройством между источником сигнала с большим вы-ходным сопротивлением и низкоомной нагрузкой.
Рис. 12. Схема единичного усилителя
Операционные усилители являются одним из широко используемых эле-ментов схемотехнических построений электронных цепей усиления сигналов, их суммирования, частотной фильтрации, создания устройств согласования трактов с различающимися входными и выходными сопротивлениями и ряда других функциональных звеньев для линейного и нелинейного преобразования аналоговых сигналов.