Дарис / Дәріс 10

Дәріс 10. Аналогтық электрондық құрылғылардың сұлбатехникасы

1. Операциялық күшейткіштің құрылымдық сұлбасы.

2. Операциялық күшейткіштер негізінде жасалған аналогтық сигнал түрлендіргіштер.

Күшейткіштердің жұмыстарының көрсеткіштеріне жататындар: кіріс және шығыстық мәліметтері, күшейту коэффициенті, жиіліктер диапазоны, бұрмалау коэффициенті және басқа да параметрлері. Бүл параметрлер күшейткіштің сапалық және пайдалану қасиеттерін сипаттайды.

Кіріс мәліметтеріне кіріс сигналдарының мәндері, кіріс кедергісі, кіріс сыйымдылығы немесе кіріс индуктивтігі жатады; олармен түзеткіштің нақты іске қолданылуға жарамдылығы анықталады. Кіріс кедергісі сигнал көзінің кедергісімен салыстырылып, күшейткіштің түрі анықталады; олардың арасындағы тәуелділіктеріне қарай ток күшейткіші немесе қуат күшейткіші деп ажыратылады. С_кір кіріс сыйымдылыгы кедергінің реактивтік компоненті болып табылады, ол жиіліктің жұмыс диапазонының еніне елеулі әсерін тигізеді.

Шығыс мәліметтері - бұлар шығыс U₂ кернеуінің, I₂ тоғының, Р₂ шығыс қуатының және шығыс кедергісінің номинальдық мәндері. Жүктеменің кедергісіне қарағанда, шығыс кедергісі айтарлықтай аз болуы керек. Жалпы жағдайда олардың әр қайсысы 2 толық кедергісіне тең болады. Толық кедергі активтік және реактивтік кедергілерінен түрады.

Қуаты аз күшейткіштердің қуаты 0,5 Вт -қа дейін болады, ал жоғарғы жиілікті қыздырғыш құрылгылар үшін күшейткіштердің қуаты бірнеше жүз киловаттқа дейін барады.

Күшейту коэффициенті деп, шығыс параметрінің кіріс параметріне қатысын айтады. Күшейту техникасында К күшейту коэффициентінен басқа салыстырмалы К өрнегінің логарифмдік бірлігі - децибел қолданылады. Көп каскадты күшейтуді жалпы түрде есептеуде, логарифмдік бірліктерді қолдану өте қолайлы, себебі каскадтардың күшейту коэффициенттерін көбейтудің орнына, оларды қарапайым логарифмдерін қосындылаумен шектеледі.

Күшейткіштердің сипаттамалары олардың белгілі бір дәрежеде, әр түрлі жиілікті және пішінді, сигналдарды дәл күшейтіп бейнелеу мүмкіндігінде болып табылады. Маңызды сипатгамалары қатарына: амплитудалық, амплитуда-жиіліктік, фаза-жиіліктік және ауысу жатады.

Амплитудалық сипаттама белгілі бір жиілікті гармоникалық тербеліс амплитудалы кіріс кедергісімен шығыс кедергісінің арасындағы тәуелділікті сипаттайды. Кіріс сигналы минимальдықтан максимальдық мәніне дейін өзгереді. Мұнда минимальдық мән күшейткішті өзі тудыратын ішкі бөгеуіл (помеха) кернеуінің деңгейінен асып түсуі керек. Мүлтіксіз (идеал) күшейткіштерде (бөгеуіл жоқ) шығыс сигналының амплитудасы кірісінің амплитудасына пропорңионал болады және амплитудалық сипаттама координата бас нүктесінен өтетін түзу сызықтың түрін береді. Ал нақты жағдайда, бөгеуілден қутылу мүмкін болмағандықтан, амплитудалық сипаттаманың түзуден айырмашылығы болады. Амплитуда жэне фаза- жиіліктік сипаттамалары күшейту коэффициентінің жиіліктен тәуелділігің бейнелейді. Күшейткіштерде реактивтік элементтердің болмауына байланысты әр түрлі жиіліктің сигналы бірдей күшейтілмейді, ал шығыс сигналы кірісіне қарағанда әр түрлі бұрыштарға ығысады.

Фаза-жиілікті сипаттама деп, шығыс сигналының фаза ығысу бүрышының бүрыштық тәуелділігінің кіріснің фазасына қатысын айтады (1, а-сурет).

"45 -90^в

90' 45 О

Сурет 1

Ауысу сипаттамасы деп, күшейткіштің кіріс кернеуінің жекеленген секірмелеріне үн қатуын немесе реакциясын айтады.

Ауысу сипаттамасын күшейткіштің кірісіне берілетін тік бұрыш түріндегі кернеуді осциллографқа бергенде оның экранындағы кескіні арқылы анықтайды. Шығыс сигналының өзгеру процесі а периодтық (2-қисық) немесе тербелістік (3-қисық) болуы мүмкін. Ауысу сипаттамасының сандық бағалануы сигналдың 0,1-ден 0,9-ға дейінгі қалыптасқан мэніне дейін өсу уақытына қарай болады.

Қоректенілетін қуат. Күшейткіштің жүмыс істеуі үшін бірнеше энергия көздері керек. Олар: анодық немесе коллекторлық тізбектер үшін, кіріс сигналдарын ығыстыру үшін, шамның катодтарының қыздырмасы тізбегі және басқа да мақсаттар үшін қажет.

Күшейткіштерде сигналдардың бұрмалануы, яғни шығыс сигналының кіріс сигналының түрінен өзгеше болуы әр түрлі себептерден болады. Бұрмалану сызықты жэне сызықты емес деп бөлінеді. Сызықтық бұрмалану сигналдарға реактивтік элементтердің ықпалынан болады; жиіліктік, фазалық және ауысулық деп бөлінеді. Жиіліктік бұрмалану сигңалдың түрін озгертеді. Жиіліктік бұрмаланудың өлшемі жиіліктік бұрмалану коэффициенті М болып табылады. Ол орта (резонанстық) жиіліктегі К₀ күшейту коэффициентінің модулінің К_т төменгі жиіліктегі күшейту коэффициентіне қатысына немесе К_ж жоғарғы жиілікті коэффициенттің модуліне қатысына тең болады: М_т = К₀/ К_г,М_ж=к₀/к_ж.

Берілген жиіліктер диапазонында нақты фазалық сипаттаманың мүлтіксіздікпен сәйкес келмеуі фазалық бұрмалануды тудырады; олар күшейткіштің схемасында реактивтік элементтердің болуынан деп есептелінеді. Фазалық бүрмаланулар бүрыштық бірлікпен өлшенеді; олардың дыбыстың жаңадан өндірілуінің сапасына елеулі әсері болмайды, алайда, бүл есептеу техникалары және автоматтық жүйелер үшін күшейткіштерге жарамайды.

Ауысудағы бүрмаланушылық күшейтілетін импульстердің түрінің бүрмалануы жағдайында өтеді: тік бүрышты сигналдардың фронтының тіктігінің (крутизна) азаюы қарғуы және оның жазық жағының басылуының, төмен түсуі байқалады.

Күшейту кезінде сызықтық емес бүрмаланудың пайда болуы, күшейткіштің жұмыс режімі дүрыс таңдалып алынбағаннан болады.

Әрбір күшейткішке нөлдік кіріс сигналының аз кернеуі түрінде ішкі бөгеуілдер (помеха) болуы тән құбылыс. Оларды шуыл және фон деп бөледі. Шуыл каскадтың активтік және пасссивтік элементтерінде электрондардың жылулық қозғалысынан жэне басқа да себептерден болады. Фон шығыс тізбегіне енген бөтен түзеткіштің кернеуінен немесе жақын маңда жұмыс істеп тұрған электр құрылғыларының магнят жэне электр өрістерінің бағытталуынан болады.