- •Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»
- •Электроника Конспект лекций
- •Предисловие
- •Введение
- •Лекция 1. Полупроводниковые материалы, конструкция и свойстваp-nперехода
- •1.1. Полупроводниковые материалы
- •1.2. Получение односторонней проводимости
- •1.3. Виды пробояp-nперехода
- •1.4. Ёмкостиp-nперехода
- •1.5. Конструктивное исполнениеp-nперехода
- •Лекция 2. Полупроводниковые диоды, основные параметры и классификация. Режим нагрузки полупроводниковых диодов. Графический и аналитический методы расчёта схем
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •2.2. Классификация и система обозначения полупроводниковых диодов
- •2.3. Режим нагрузки полупроводниковых диодов
- •Лекция 3. Применение полупроводниковых диодов. Однофазные выпрямители
- •3.1. Классификация и основные параметры выпрямителей
- •3.2. Однофазный однополупериодный выпрямитель
- •3.3. Однофазный двухполупериодный выпрямитель
- •3.3. Однофазный мостовой выпрямитель
- •Лекция 4. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения. Работа выпрямителей на активно-ёмкостную нагрузку. Схемы с умножением напряжения
- •4.1. Пульсации выпрямленного напряжения
- •4.2. Сглаживающие фильтры
- •4.3. Работа выпрямителя на ёмкостный фильтр
- •4.4. Схемы с умножением напряжения
- •4.5. Внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостным фильтром
- •Лекция 5. Полупроводниковые стабилитроны. Параметры, классификация, анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения
- •5.1. Основные параметры стабилитронов
- •5.2. Классификация и система обозначения стабилитронов
- •5.3. Параметрический стабилизатор напряжения
- •5.4. Анализ работы схемы параметрического стабилизатора напряжения
- •Лекция 6. Транзисторы биполярные. Классификация, система обозначений, принцип действия, основные параметры, схемы включения и режимы работы
- •6.1. Биполярные транзисторы
- •6.2. Принцип действия биполярного транзистора
- •6.3. Схемы включения биполярного транзистора и их основные параметры
- •6.4. Режимы работы транзистора
- •Лекция 7. Статические характеристики транзисторов
- •7.1. Статические характеристики транзистора в схеме об
- •7.2. Статические характеристики транзистора в схеме оэ
- •7.3. Статические характеристики транзистора в схеме ок
- •Лекция 8. Работа транзистора в режиме нагрузки. Схема однокаскадного усилителя. Классы усиления
- •8.1. Работа транзистора в режиме нагрузки
- •8.2. Схема однокаскадного транзисторного усилителя
- •8.3. Класс усиления а
- •8.4. Класс усиления в
- •8.5. Класс усиления с
- •8.6. Класс усиленияD(ключевой режим работы транзистора)
- •Лекция 9. Влияние температуры на работу транзистора в режиме нагрузки. Схемы термостабилизации
- •9.1. Схема термостабилизации с оос по току базы
- •9.2. Схема термостабилизации с оос по напряжению база-эмиттер
- •Лекция 10. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора. Частотные характеристики однокаскадных транзисторных усилителей
- •10.1. Влияние частоты усиливаемого сигнала на работу транзистора
- •10.2. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя оэ
- •10.3. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя ок
- •10.4. Схема и амплитудно-частотная характеристика усилителя об
- •Лекция 11. Двухкаскадные усилители
- •11.1. Двухкаскадный усилитель оэ-оэ
- •11.2. Двухкаскадный усилитель ок-оэ (схема Дарлингтона)
- •11.3. Двухкаскадный усилитель оэ-об (каскодный усилитель)
- •11.4. Дифференциальный усилитель
- •Лекция 12. Полевые транзисторы. Классификация, принцип действия, основные параметры, схемы включения и режимы работы
- •12.1. Классификация полевых транзисторов
- •12.2. Устройство и принцип действия полевых транзисторов с управляющимp-n переходом
- •12.3. Устройство и принцип действия полевых транзисторов с изолированным затвором
- •12.4. Основные параметры полевых транзисторов
- •12.5. Схемы включения полевого транзистора и их основные параметры
- •Лекция 13. Работа полевого транзистора в режиме нагрузки. Схема однокаскадного усилителя. Влияние температуры. Частотные и шумовые характеристики
- •13.1. Работа полевого транзистора в режиме нагрузки
- •13.2. Влияние температуры на работу полевого транзистора
- •13.3. Частотные характеристики полевых транзисторов
- •13.4. Шумовые характеристики полевых транзисторов
- •Лекция 14. Тиристоры, принцип работы, классификация и основные параметры
- •14.1. Устройство и принцип работы тиристора
- •14.2. Переходные процессы при открывании и закрывании тиристора
- •14.3. Влияние скорости нарастания прямого напряжения на работу тиристора
- •14.4. Классификация и система условных обозначений
- •Лекция 15. Применение динисторов и не запираемых тиристоров. Генератор пилообразного напряжения. Регулируемый выпрямитель. Закрывание тиристора в цепи постоянного тока
- •15.1. Генератор пилообразного напряжения (гпн)
- •15.2. Схема управления тиристором
- •15.3. Применение тиристоров. Управляемый выпрямитель
- •15.4. Закрывание тиристора в цепи постоянного тока
- •Лекция 16. Запираемые тиристоры. Симметричные тиристоры – симисторы
- •16.1. Запираемые тиристоры
- •16.2. Симметричные тиристоры – симисторы
- •16.3. Применение симисторов. Регулятор переменного напряжения
- •Лекция 17. Светодиоды. Фотодиоды. Оптоэлектронные устройства
- •17.1. Светодиоды
- •17.2. Фотодиоды
- •17.3. Оптроны
- •Лекция 18. Аналоговые интегральные микросхемы
- •18.1. Классификация аналоговых интегральных микросхем
- •18.2. Применение аналоговых интегральных микросхем
- •Библиографический список
11.4. Дифференциальный усилитель
Двухкаскадный усилитель с эмиттерными связями (дифференциальный каскад) имеет два входа и предназначен для усиления разности напряжений между входами (противофазный сигнал) и подавления синфазных сигналов, одновременно поступающих на оба входа. Схема усилителя представлена на рис. 11.5, а.
Рассмотрим принцип работы схемы. Транзисторы VT1 иVT2 включены по схеме ОЭ, с общим резисторомRЭв цепи эмиттеров. Падение напряжения на этом резисторе зависит от суммы токов эмиттеров. В базовых цепях транзисторов нет разделительных конденсаторов, поэтому дифференциальный усилитель усиливает сигнала от постоянного тока до граничной частоты усиления транзисторов. Выходным сигналом схемы является разность напряжений между коллекторами транзисторов.
Чтобы понять, как схема усиливает противофазный сигнал и подавляет синфазный, рассмотрим схему замещения, представленную на рис. 11.5, б. Схема представляет собой мост, образованный резисторами в коллекторах транзисторов RK1 = RK2 (специально устанавливаются равными по величине) и сопротивлениями переходов коллектор-эмиттер транзисторов RVT1 и RVT2, сопротивление которых зависит от токов через транзисторы. Резистор RН включён в диагональ моста.
При отсутствии сигнала на входе усилителя RVT1 = RVT2, мост сбалансирован, напряжение на RН равно нулю.
Положительная полуволна противофазного синусоидального входного сигнала открывает транзистор VT1, ток эмиттера этого транзистора возрастает, сопротивление RVT1 уменьшается, транзистор VT2 от этого закрывается, его ток эмиттера уменьшается, сопротивление RVT2 растёт. Отрицательная полуволна вызывает противоположный эффект. Мост разбалансируется, на резисторе RН выделяется полезный сигнал.
а) б)
Рис. 11.5. Дифференциальный усилитель:
а – принципиальная схема; б – схема замещения
Положительная полуволна синфазного входного сигнала (помехи) одновременно открывает транзисторы VT1 и VT2. Сопротивления RVT1 и RVT2 одновременно уменьшаются, мост остаётся сбалансированным, напряжение помехи на на RН равно нулю. Отрицательная полуволна вызывает аналогичный эффект, только сСопротивления RVT1 и RVT2 одновременно увеличиваются.
Дифференциальный усилитель применяется, например, для усиления сигналов от микрофона при длинных проводах, на которые может наводится помеха – фон частоты сети 50 Гц. Также по схеме дифференциального усилителя выполнен входной каскад аналоговых интергальных микросхем – операционных усилителей. Недостатком схемы является малая величина коэффициента усиления по напряжению. Обычно KU < 10, то есть в четыре раза меньше, чем у обыкновенного усилителя ОЭ.
Более подробные сведения о транзисторных усилителях приведены в литературе [1, 12, 15, 20].
Контрольные вопросы
1. Для чего применяются двухкаскадные схемы усилителей?
2. Для увеличения какого коэффициента усиления (по напряжению КU, по токуКIили по мощностиКР) предназначен двухкаскадный усилитель ОЭ-ОЭ? Поясните назначение элементов схемы.
3. Для увеличения какого коэффициента усиления (по напряжению КU, по токуКIили по мощностиКР) предназначен двухкаскадный усилитель ОК-ОЭ?
4. Для увеличения какого коэффициента усиления (по напряжению КU, по токуКIили по мощностиКР) предназначен двухкаскадный усилитель ОЭ-ОБ? На какой частоте применяют такой усилитель?
5. Перечислите преимущества и недостатки дифференциального усилителя.