Дарис / Дәріс 9

Дәріс 9. Аналогтық электрондық құрылғылардың сұлбатехникасы

1. Аналогтық электрондық құрылғыларды қолдану ерекшеліктері.

2. Операциялық күшейткіштер – негізгі параметрлері, жіктелуі және сипаттамасы.

1. Негізгі функцияның тораптары электрондық құрылғылардан тұратын құралдарды электрондық өлшеу құралдары деп атайды. Бұл құралдар әр түрлі кездер және түрлендіргіштер ретінде, тұракты және айнымалы токтың электрлік шамаларын өлшеуге қолданылады.

Электрондық құралдар аналогтық және цифрлыкқ болып бөлінеді әдетте, магнитоэлектрлік жүйелердің көмегімен үздіксіз шамаларды өлшеуді аналогтық электрондық құралдармен жүргізеді. Цифрлық өлшеу құралдарында өлшенетін сигнал электрлік кодқа түрлендіріледі, сонан соң цифрлық түрде кескінделеді.

Аналогты электрондық өлшеу кұраладарын нeriзi төрт топқа бөлуге болады:

1. вольтметрлер, осциллографтар, жиілік өлшегіштер, физометрлер және т.б.;

2. электр тізбектерінің параметрлерін өлшеу кұралдары (кедергінің, сыйымдылықтың, индуктивтіктің, диодтың, транзисторлардың параметрлерін және т.б. өлшеуіштері);

3. әр түрлі сигналдардың көздері, өлшеу генераторлары;

4. өлшеу схемаларының элементтері [сигналды бәсеңдетуші (аттенюаторлар), бөлгіштер, фаза айналдырғыштар және т.б.].

2. Операциялық күшейткіш деп, кіріс сигналы (кернеу, ток) жүктемеге келіп түсетін күші басым энергия ағынын басқаратын құрылғыны айтады. Күшейткіштің құрлысын 1-суретінен түсінуге болады. Электр тербелістері сигнал көзінен (1) күшейткішке жетеді (2), оның шыгысына жүктеме (3) қосылган; күшейткіш пен жүктемеге қажетті энергия қоректендіру козінен (4) беріледі. Электр сигналдары э.қ.к-тің, ток пен қуаттың гармоникалық тербелістері, тік бүрышты, үшбүрышты немесе басқа түрлі сигналдар болуы мүмкін. Жиілік және тербелістің түрі күшейткіштің түрін анықтаудағы басты фактор болып табылады. Күшейтілетін сигналдардың көзі микрофон, жинақталған ақпаратты оқитын, магниттік бастиек (головка) және әртүрлі электрлік емес параметрлерді электрлікке түрлендіретін түрлендіргіштер болуы мүмкін.

Сурет 1. Күшейткіштің құрлысы

Күшейткіштер активтік және пассивтік элементтерден түрады: активтік элементтерге электродтардың кірісіндегі басқарылатын сигналдардың әсерімен шығыс электродтарының арасындағы электрөткізгіштікті өзгерту қасиеті бар транзисторлар, электрондық шамдар және басқа да сызықты емес элементтер жатады. Көп жағдайларда бір элемент жеткіліксіз, сондықтан күшейткіште сатылы схемамен қосылған бірнеше активтік элементтерді қолданады: бірінші элементпен күшейтілген тербеліс екіншінің кірісіне келіп түседі, сонан соң үшіншіге т.с.с. Күшейтудің бөлігінің бір сатылы күшейтілуін каскад деп атайды. Пассивті элементтерге резисторлар, конденсаторлар, индуктивтік катушкалар және басқа да тербелістерді, фазалық ығысуды қалыптастыратын және күшейтетін параметрлер жатады. Каскад қажетті активтік және пассивтік элементтердің жиынынан түрады.

Жүктеме болып саналатындар: дауыс зорайтқыштары, электр қозгалтқыштары, сигналдық шамдары, қыздыргыштар және т.б.

Қоректендіру көзі берілген параметрлермен - кернеудің, токтың және қуаттың мәндері бойынша энергия өндіреді. Энергия транзисторларының коллекторлық, базалық тізбектерінде, шамның қыздырма (накал) тізбегінде жэне анодтық тізбекте күшейткіш және жүктеме элементтерінің жүмыс режімін ұстап тұру үшін қолданылады. Қоректендіру көзінің энергиясы кіріс сигналдарын түрлендіргіштердің жүмыс үшін де жиі қажет болады.

Күшейткіштерді классификациялау

Күшейткіштер көптеген белгілерімен ажыратылады: қолданылатын күшейткіш элементтердің түрлері және олардың арасындағы байланыстар; күшейтілетін жиіліктердің диапазондары; каскадтар саны, тағайындалуы және т.б. бойынша. Мысалы, шамдық және транзисторлық күшейткіштер деп бөлінеді. Олар бір немесе бірнеше каскадтардан түрады. Каскадтар бір-біріне тікелей трансформаторлар арқылы немесе резистор-конденсаторлық тізбектердің комегімен қосылады. Жиілік сипаттамалары байланыстың түрлерінен тәуелді болады.

Сигналдың түрлеріне қарай күшейткіштер төменгі, жоғарғы және аса жоғарғы жиілікті, кең жолақты және импульстік күшейткіштер, сол сияқты тұрақты тоқтың күшейткіштері деп болінеді (1-кесте). Дыбыс сигналдарының (сөз, музыка), мысалы өзінің қүрамында 20 Гң-тен 20 кГң-ке дейінгі жиілікті тербелістері болады. Оларды күшейту үшін төменгі (немесе дыбыс) жиілікті күшейткіштер қолданылады. Теледидар сигналдары 50 Гц- тен 5...8 МГц-ке дейінгі жиілік жолағын алып жатады, олардың күшейтілуі видеокүшейткіштермен жүзеге асырылады. Олар кең жолақты күшейткіштер тобына кіреді. Нөлден басталатын жиілігі өте аз сигналдардың күшейткіштері түрақты токтың күшейткіштері деп аталады.

Күшейткіштер есептеу техникасында қолданылатын кез-келген радиоэлектрондық құрылғылардың бөлінбейтін құрамдас бөлігі болып табылады. Олар автоматтық басқару жүйелерінде, дәрігерлік және тұрмыстық құралдарда, ғылыми-зерттеу аппаратураларында кеңінен қолданылады.

1-кесте

Күшейткіштің түрі	Төменгі жиіліктің шекарасы	Жоғарғы жиіліктің шекарасы
Тұрақты ток	0	10...10^8
Төменгі жиілік	20...50	10^4 ...20^4
Жоғарғы жиілік	10^4...10^5	10^7...10^11
Жалпақ жолақ	20...50	10^7...10^8

Қазіргі танда күшейткіштер техникасы интегралдық орындалған күшейткіштерді кеңінен кіргізуге негізделген. Сондықтан күшейткіштердің өзін жасау актуальды емес, қайта олардың автоматика, басқару және өлшеудің әр түрлі функциональдық түйіндерінде, іске асырылуы және қолданылуы актуальды болып табылады.