- •Усилители. Параметры и характеристики усилителей.
- •Основные характеристики усилительных устройств.
- •2. Линейные и нелинейные искажения в усилителях.
- •Шумы в электронных схемах.
- •4. Задание рабочей точки биполярного транзистора (бт) в схеме с фиксированным током базы. Основные расчетные соотношения.
- •5. Усилительные каскады на пт с общим истоком.
- •6. Обратные связи в усилителях.
- •7. Влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителей.
- •8. Термостабилизация в усилительных каскадах.
- •12. Усилители постоянного тока (упт) на бт: способы устранения дрейфа нуля, согласование уровней постоянного напряжения между каскадами.
- •14. Методы борьбы с дрейфом нуля. Балансные (мостовые) схемы
- •15. Методы борьбы с дрейфом нуля. Дифференциальный каскад.
- •18.Операционные усилители.
- •19.Инвертирующий усилитель
- •20.Неинвертирующий усилитель
- •21. Применение оу для выполнения нелинейных операций.
- •24. Ключ на биполярном транзисторе.
- •25. Ключ на переключателе тока.
- •27. Комплементарный ключ
- •28. Семейства логических элементов.
- •32. Кмоп-логика.
- •33. Триггерная ячейка
- •41. Преобразователи кодов.
6. Обратные связи в усилителях.
Обратной связью называется эффект подачи части выходного напряжения усилителя на его вход. Цепь, по которой осуществляется передача сигнала ОС, называется цепью обратной связи. Петлей ОС называют замкнутый контур, включающий в себя цепь ОС и часть усилителя между точками ее подключения. Местной петлей ОС - охватывающую отдельные каскады или часть усилителя. Общая ОС охватывает весь усилитель. - показывает, какая часть выходного напряжения передается обратно на вход.
Если напряжение Uос совпадает по фазе со входным напряжением Uвых, то в точке сравнения происходит сложение сигналов и ОС называют положительной (ПОС). Если Uoc и Uвых противофазны (поворот фазы сигнала φ = π), то в точке сравнения происходит их вычитание и ОС называют отрицательной (ООС).
По способу получения сигнала обратной связи
а) По току – сигнал пропорционален выходному току.
б) По напряжению - выходному напряжению.
в) Комбинированная - как по току, так и по напряжению.
По способу подачи сигнала обратной связи на вход усилителя
а) Последовательная обратная связь – напряжение обратной связи суммируется со входным напряжением усилителя.
б) Параллельная обратная связь – о.с. при которой ток в цепи суммируется со входным током усилителя.
в) Смешанная – со входным сигналом усилителя суммируется как ток, так и напряжение.
7. Влияние обратной связи на параметры и характеристики усилителей.
Отрицательная ОС уменьшает коэффициент усиления, за счёт этого улучшается большинство других характеристик и параметром усилителя. Отрицательная ОС стабилизирует коэффициент усиления.
Отрицательная ОС уменьшает коэффициент гармоник. Уменьшается коэффициент частотных искажений (как НЧ, так и ВЧ). Существенно уменьшается шумы и помехи, возникающие внутри усилителя. Отрицательная ОС изменяет входное и выходное сопротивления, причём это изменение зависит от вида ОС.
Введение отрицательной ОС уменьшает коэффициент усиления, но расширяет полосу пропускания усилителя. При этом коэффициент частотных искажений на
Определение типа ОС:
Если закоротить выход усилителя и сигнал ОС исчезнет, то ОС по напряжению, а если сигнал ОС останется, то ОС по току.
Для включения транзистора с ОЭ если сигнал ОС подаётся в базу транзистора, то ОС параллельная, а если сигнал ОС в эмиттерную цепь, то последовательная ОС.
Чтобы определить положительную или отрицательную ОС, нужно сравнить фазу сигнала на входе усилителя с фазой сигнала, подаваемой на вход по цепи ОС.
При наличии в усилителе даже слабой положительной ОС ухудшается его работа: увеличиваются частотные и нелинейные искажения.
8. Термостабилизация в усилительных каскадах.
Коллекторная стабилизация.
Физический смысл коллекторной температурной стабилизации заключается в следующем. При повышении температуры коллекторный ток увеличивается, а напряжение Uкэо уменьшается. Это приводит к уменьшению потенциала базы, а следовательно, к уменьшению тока базы Iбо и коллекторного тока Iк, который стремится к своему первоначальному значению. Таким образом, это существенно ослабляет влияние температуры на характеристики усилительного каскада.
Эммиторная стабилизация
Повышение температуры увеличивает ток Iко, что приводит к увеличению эмиттерного тока . Увеличивается падение напряжения на Ra с указанной на рис.10.10, б полярностью. При этом потенциал эмиттера увеличивается, а напряжение база — эмиттер Uбэо уменьшается. Абсолютное значение напряжения Uбэо в такой схеме определяется выражением Это приводит к уменьшению напряжения на эмиттерном переходе, что вызывает уменьшение базового тока Iбo, в результате чего ток коллектора Iко также уменьшается, стремясь возвратиться к своему первоначальному значению.
Введение резистора Rэ при отсутствии конденсатора Сэ изменяет работу усилительного каскада не только в режиме покоя, но и при наличии входного сигнала. Переменная составляющая эмиттерного тока 1Э_ создает на резисторе Rs падение напряжения, так называемое напряжение обратной связи, которое уменьшает усиливаемое напряжение, подводимое к транзистору.
Коэффициент усиления усилительного каскада будет уменьшаться. Для ослабления влияния ООС по переменному току параллельно резистору Rэ включается Сэ. Емкость конденсатора Сэ выбирают таким образом, чтобы в полосе пропускания усилителя его сопротивление было значительно меньше Rэ. При этом падение напряжения на параллельном соединении Rэ и Сэ от переменной составляющей тока эмиттера будет незначительным.
1 0-11. Однокаскадный усилитель RC-типа на биполярном транзисторе с общим эмиттером (построение эквивалентной схемы, анализ параметров по переменному току).
Усилительные каскады на биполярных транзисторах с резисторными нагрузками в цепи коллектора нашли широкое применение в предварительных каскадах усиления. Они обеспечивают
усиление по напряжению, току, мощности. Входной сигнал поступает на базу транзистора от генератора напряжения с внутренним сопротивлением Rr. Разделительный конденсатор Ср1 служит для предотвращения протекания постоянной составляющей тока базы через источник входного сигнала. При отсутствии Ср1 в цепи источника входного сигнала входного сигнала создавался бы постоянный питания Uип который мог бы вызвать падение напряжения на внутреннем сопротивлении Rг источника сигнала, изменяющее режим работы транзистора и приводящее к нагреву источника сигнала. Конденсатор Сp2 на выходе усилительного каскада обеспечивает выделение переменной составляющей коллекторного напряжения, которая поступает на нагрузочное устройство с сопротивлением Rn. Элементы R1, R3, Rэ обеспечивают режим каскада по постоянному току и температурную стабилизацию.
Параметры усилителя (коэффициенты усиления по току KI, напряжению KU и мощности Kp; входное Rвх и выходное Rвых сопротивления) находятся с использованием аналитического метода, при котором на основе малосигнальной эквивалентной схемы транзистора строится эквивалентное представление каскада по переменному току и проводится его расчет по переменному току (рис. 10.23).
Входное сопротивление каскада представляет собой сопротивление параллельного соединения резисторов R1, R2; и сопротивления входной цепи транзистора rвх
Сопротивление входной цепи транзистора определяется как rвх=Uбэ/Iб. Учитывая, что через сопротивление rб протекает ток Iб а через сопротивление rэ - ток (1 + h21э) Iб=Iэ получим
Тогда входное сопротивление усилительного каскада определяется выражением Значение Rвх для каскада с ОЭ составляет сотни Ом или единицы кОм.
Выходное сопротивление усилительного каскада определяется со стороны выходных зажимов при отключенной нагрузке и нулевом входном сигнале Еr =0. Из эквивалентной схемы видно, что выходное сопротивление каскада определяемся параллельным включением сопротивления Rк и выходным сопротивлением самого транзистора, близким по величине к rк. Обычно rк » Rк, и считается, что выходное сопротивление определяется величиной резистора Rк (Rвых ≈ RK) и составляет единицы кОм
Коэффициент усиления по напряжению каскада определяется как отношение выходного напряжения Uвых на нагрузке к ЭДС источника сигнала Еr Значение Uвых определяется выражением - где знак минус указывает на то, что выходное напряжение находится в противофазе со входным напряжением Ток базы определяется выражением . Тогда . Коэффициент усиления по току определяется отношением тока в нагрузке Iн ко входному току Iвх Ki=Iн/Iвх. Ток в базе и ток в нагрузке определяются: . Коэффициент усиления по току: