- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
- •А. Г. Григорьев А. И. Громыко
- •Оглавление
- •Введение
- ••Целью изучения дисциплины «Схемотехника АЭУ» является формирование знаний и навыков исследования и проектирования
- •Программа дисциплины САЭУ
- •Библиографический список
- •Библиографический список
- •Библиографический список
- •В электронике носителями информации являются электрические (электромагнитные) сигналы.
- •Детерминированный процесс может быть задан математически вполне определенной функцией времени.
- •Для колебания модулированного по амплитуде имеем:
- •Для спектрального представления периодических сигналов наибольшее практическое применение нашло разложение в виде суммы
- •Периодическая последовательность импульсов (а) и их частотный спектр (б): 1/Т – частота повторения
- •Коэффициенты an, b n вычисляются по формулам:
- •Введение понятия частотного спектра сигнала позволяет сопоставить свойства канала связи (его широкополосность)
- •Спектральная плотность одиночного импульса с амплитудой А и длительностью u
- •Для непериодического сигнала, значение частоты первой гармоники, и интервал между соседними гармониками будет
- •Предельный переход от дискретного ряда Фурье к сигналу с Т описывается интегралом Фурье
- •Усиление сигналов в АЭУ
- •Принцип усиления электрических сигналов можно рассматривать, как процесс преобразования энергии источника питания в
- •Практически все усилительные устройства строятся
- •Всостав каждого усилительного каскада обязательно входит собственно усилительный элемент и вспомогательные цепи:
- •Классификация усилителей
- •Энергетические показатели:
- •Спектральные показатели:
- •Временные показатели:
- •Входные и выходные параметры
- •Выходные параметры:
- •Cквозной коэффициент усиления по току:
- •Амплитудная характеристика
- ••Для оценки динамического диапазона (дБ) используют равенство
- •Динамическая характеристика (ДХ) – зависимость мгновенного значения выходной величины (или)
- •В усилителях уровень нелинейных искажений оценивают с помощью коэффициента гармоник:
- •Помехи, фон, шумы
- •Спектральные характеристики
- •Спектральные характеристики
- •Амплитудно-частотные характеристики усилителя
- •ФЧХ, амплитудно-фазовая характеристика –
- •Представив комплексный коэффициент усиления в виде модуля и фазы, исключают переменную и строят
- •Наряду с нелинейными искажениями в усилителе возможны линейные искажения, вызванные наличием
- •Частотные искажения
- •Фазовые искажения определяются отклонением текущего значения угла фазового сдвига , реального усилителя от
- •Временные параметры
- •Между временем установления и верхней граничной частотой по уровню – 3 дБ существует
- •Связь между АЧХ, ФЧХ, ПХ, метод диаграмм Боде
- •Обобщенная эквивалентная схема входной цепи усилителя
- •Эквивалентная схема входной цепи для ВЧ
- •Для построения АЧХ, ФЧХ существует технический прием – метод диаграмм Боде.
- •Динамический режим работы усилителя
- •Динамический режим работы усилителя
- •При выборе положения рабочей точки учитываются:
- •iвых I0 iвых ; uвых U0 uвых ;
- •Входная динамическая характеристика
- •Сквозная динамическая характеристика
- •Режим работы усилительного элемента
- •Режим работы усилителя «В»
- •Режим «АB»
- •Режим «С»
- •Выводы
- •Расчет аналоговых электронных устройств
- •Реостатный каскад
- •Наибольшее применение нашли два метода расчета реостатного каскада.
- •Эквивалентная схема реостатного каскада усилителя для второго метода расчета
- •Первый метод расчета реостатного каскада
- •Электрическая схема реостатного каскада после преобразования и принятых допусков
- •Электрическая схема реостатного для средних частот
- •Эквивалентная схема реостатного каскада для области нижних частот
- •Спонижением частоты падает коэффициент усиления.
- •На высоких частотах:
- •Средние частоты
- •Область нижних частот
- •Схема, поясняющая преобразования источника тока в источник ЭДС
- •Область верхних частот
- •Второй метод расчета реостатного каскада
- •Упрощенная эквивалентная схема усилительного каскада для области средних частот
- •Область нижних частот
- •Область верхних частот
- •Влияние элементов цепи автосмещения на характеристики реостатного каскада
- •Область нижних частот
- •Выводы
- •Импульсные усилители
- •Импульсные усилители
- •Переходная характеристика многокаскадного усилителя
- •Кусочно-линейная аппроксимация
- •Реостатный каскад на полевом транзисторе
- •Каскад с коррекцией в области больших времен
- •Каскад с коррекцией в области больших времен
- •Каскад с коррекцией в области больших времен
- •Выводы
- •Выводы
- •Выигрыш по времени установления при использовании корректированных каскадов при
- •Термостабильность
- •Каскад на биполярном транзисторе
- •Цепи питания электронных схем должны удовлетворять двум основным требованиям:
- •Способ с эмиттерной
- •Цепь с коллекторной стабилизацией режима работы транзистора по постоянному току
- •Расчет термостабильности
- •Эквивалентная схема к расчету термостабильности
- •Эквивалентная схема для расчета термостабильности
- •Схема питания
- •ВАХ полевого транзистора
- ••У полевых транзисторов ток затвора очень мал. У МОП транзисторов эта величина порядка
- •Цепи питания полевого транзистора
- •Коэффициенты чувствительности
- •Выводы
- •Выводы
- ••Для повышения термостабильности используют термокомпенсирующие элементы (диоды, терморезисторы, транзисторы в диодном включении).
- •Широкополосные усилители
- •Широкополосные усилители
- •Широкополосные усилители
- •Простая параллельная коррекция
- •Эмиттерная коррекция
- •Эмиттерная коррекция
- •НЧ коррекция
- •НЧ коррекция
- •НЧ коррекция
- •НЧ коррекция
- •Выводы
- •Выводы
- •Выводы
- •Элементы аналоговых устройств на базе ОУ
- •Элементы аналоговых устройств на базе ОУ
- •Суммирующий усилитель
- •Дифференциатор
- •Источники опорного напряжения
- •Выпрямители и детекторы сигналов
- •Логарифмический усилитель
- •Генераторы гармонических колебаний
- •Преобразователи тока в напряжение
- •Релаксационный генератор
- •Усилитель постоянного тока
- •Выводы
- •Специализированные каскады АЭУ
- •Интегрирующая цепь – ФНЧ
- •Интегрирующая цепь – ФНЧ
- •Интегрирующая цепь – ФНЧ
- •Дифференцирующая цепь – ФВЧ
- •Дифференцирующая цепь – ФВЧ
- •Дифференцирующая цепь – ФВЧ
- •Диаграмма Боде для АЧХ усилительного
- •АЧХ дифференцирующей цепи, построенная в логарифмическом масштабе
- •Интегрирующая цепь
- •Линеаризованная модель усилителя с обратной связью
- ••Усиление усилителя с обратной связью не зависит от параметров исходного усилителя, а полностью
- •Классификация цепей ОС
- •Классификация цепей ОС
- •Классификация цепей ОС
- •Классификация цепей ОС
- •Классификация цепей ОС
- •Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью
- •Структурная схема усилителя с последовательной обратной связью по входу
- •Примеры схем с различными видами обратной связи
- •Функциональная и принципиальная электрические схемы усилителя с ООС параллельной по входу и выходу
- •Функциональная и принципиальная электрические схемы усилителя с ООС параллельной по выходу
- •Схемы на биполярных и полевых транзисторах
- •Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером
- •Определение параметров эквивалентной схемы по справочным данным Обычно в справочниках приводятся следующие параметры:
- •Эквивалентная схема биполярного транзистора
- •При RГ 0 коэффициент
- •Полевой транзистор в схеме с общим истоком
- •Эквивалентная схема полевого транзистора после преобразования
- •Шумовые эквивалентные схемы
- •Схемы на биполярных и полевых транзисторах
- •Выводы
- •Каскадные схемы
- •Эмиттерный и истоковый повторители
- •Эмиттерный повторитель
- •Истоковый повторитель (каскад с ОИ)
- •Каскад с общей базой и общим затвором
- •Каскадная схема.
- •Схемы составных транзисторов
- •Схемы составных
- •Генераторы стабильного тока
- •Каскадные схемы
- •Каскадные схемы
- •Выводы
- •Выводы
- •Оконечные каскады АЭУ
- •Особенности оконечных каскадов
- •Двухтактные усилительные каскады
- •Двухтактные усилительные каскады
- •Режим работы класса «B»
- •Двухтактный трансформаторный каскад
- •Бестрансформаторные каскады усилителей
- •Схема для режима «АВ» имеет вид:
- •Камплементарный эмиттерный повторитель Дарлингтона
- •Схема защиты по току
- •Выводы
Предельный переход от дискретного ряда Фурье к сигналу с Т описывается интегралом Фурье
Спектральная плотность, физически означающая распределение мощности сигнала по диапазону частот
Введение |
21 |
Усиление сигналов в АЭУ
Принцип усиления электрических сигналов можно рассматривать, как процесс преобразования энергии источника питания в энергию сигнала в нагрузке (выходного сигнала)
под воздействием маломощного управляющего (входного) сигнала
Схема показывает, что термины ‘’входной’’ сигнал, "выходной" сигнал не означают "прохождение" входного
сигнала через усилительное устройство в нагрузку – входной сигнал лишь управляет процессом преобразования энергии в результате, которого и формируется сигнал в нагрузке, форма которого, в общем случае, может не повторять форму входного сигнала
Усиление сигналов в АЭУ |
23 |
Практически все усилительные устройства строятся
по многокаскадной схеме.
В этом случае усилитель содержит выходной каскад,
обеспечивающий требуемую энергию в нагрузке, и один или несколько предварительных каскадов, которые
последовательно усиливают уровень входного сигнала до значения, необходимого для управления выходным каскадом.
Нагрузкой предварительного каскада является входная цепь последующего каскада.
Схематическое изображение двухкаскадного усилителя
Усиление сигналов в АЭУ |
24 |
Всостав каждого усилительного каскада обязательно входит собственно усилительный элемент и вспомогательные цепи:
–цепи питания и термостабилизации режима по постоянному току;
–элементы межкаскадной связи или связи
систочником сигнала и нагрузкой;
–элементы коррекции амплитудно-частотных, фазочастотных и переходных характеристик (АЧХ, ФЧХ, ПХ);
–цепи фильтрации по питанию;
–цепи обратной связи;
–цепи регулирования АЧХ, ФЧХ, ПХ.
Усиление сигналов в АЭУ |
25 |
Классификация усилителей
Практически для всех классов усилителей используют три группы показателей:
–энергетические;
–спектральные;
–временные.
Усиление сигналов в АЭУ |
26 |
Энергетические показатели:
–входные и выходные параметры;
–коэффициент усиления;
–амплитудная характеристика;
–динамический диапазон;
–коэффициенты нелинейных искажений и нелинейности;
–уровень шумов, фона, наводок
Усиление сигналов в АЭУ |
27 |
Спектральные показатели:
–амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);
–фазочастотная характеристика (ФЧХ);
–рабочий диапазон частот;
–амплитудно-фазовая характеристика;
–коэффициенты частотных и фазовых искажений
Усиление сигналов в АЭУ |
28 |
Временные показатели:
– переходная характеристика:
–время установления;
–время запаздывания;
–выброс;
–спад вершины.
Для оценки свойств усилителей гармонических сигналов используют спектральные и энергетические показатели. Для оценки свойств
усилителей импульсных сигналов используют временные и спектральные показатели.
Усиление сигналов в АЭУ |
29 |
Входные и выходные параметры
Структурная схема усилителя
Входные параметры: |
Uвх U1; Rвх ; Iвх I1; |
связаны соотношениями:
Усиление сигналов в АЭУ |
30 |