- •Глава 1. Введение. Общие сведения. Диоды. Выпрямители. Фильтры
- •1.1. Введение
- •1.2. Общие сведения
- •1.2.1. Основные понятия физики полупроводников
- •1.2.2. Электронно-дырочный переход
- •1.3. Полупроводниковые диоды
- •1.3.1. Принцип действия
- •1.3.2. Вольт-амперная характеристика (вах)
- •1.3.3. Электрические параметры диодов
- •1.3.4. Технология изготовления диодов
- •1.3.5. Классификация полупроводниковых диодов
- •1.4. Применение диодов в электронных выпрямителях
- •1.4.1. Основные сведения
- •1.4.2. Однополупериодный однофазный выпрямитель
- •1.4.3. Двухполупериодные однофазные выпрямители
- •1.4.4. Трехфазные выпрямители
- •Параметры схем выпрямления
- •1.5. Сглаживающие фильтры
- •Глава 2. Транзисторы. Усилители
- •2.1. Биполярные транзисторы
- •2.1.1. Принцип действия транзистора
- •2.1.2. Характеристики
- •2.1.3. Параметры
- •2.1.4. Способы включения транзистора
- •Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле
- •2.1.6. Режимы работы транзистора
- •2.1.7. Классификация
- •2.2. Полевые транзисторы
- •2.2.1. Принцип действия полевых транзисторов
- •2.2.2. Полевые транзисторы каналом n-типа
- •2.2.3. Характеристики пт с управляющим р-п – переходом
- •Полевые транзисторы описываются двумя видами вах:
- •2.2.6. Параметры полевых транзисторов
- •2.2.7. Схемы включения полевых транзисторов
- •2.2.8. Система условных обозначений пт
- •. Применение транзисторов в электронных усилителях
- •2.3.1. Общие сведения
- •2.3.2. Режимы работы транзисторного усилителя
- •2.3.3. Характеристики транзисторного усилителя
- •2.3.4. Обратные связи в усилителях
- •2.3.5. Усилитель постоянного тока
- •2.3.6. Дифференциальный усилитель
- •2.3.7. Операционный усилитель и его применение
- •Глава 3. Тиристоры. Применение тиристоров в управляемых выпрямителях. Фотоэлектронные приборы. Интегральные микросхемы
- •3.1. Тиристоры
- •3.1.1. Устройство тиристора
- •3.1.2. Принцип действия тиристора (динистора)
- •3.1.3. Механизм включения тиристора
- •3.1.4. Устройство и вах симистора
- •3.1.5. Статические и динамические параметры тиристора
- •3.1.6. Классификация и система обозначения тиристоров
- •3.1.7. Способы запирания тиристоров
- •3.2. Применение тиристоров в управляемых выпрямителях
- •3.2.1. Структура и принцип действия управляемого выпрямителя
- •3.2.2. Системы управления тиристорами
- •3.3. Фотоэлектронные приборы
- •3.3.1. Термины и определения
- •3.3.2. Оптоизлучатели
- •3.3.3. Фотоприемники
- •3.3.4. Оптоэлектронные приборы
- •3.4. Интегральные микросхемы
- •3.4.1. Термины и определения
- •3.4.2. Компоненты имс
- •3.4.3. Классификация и условные обозначения имс
- •Глава 4. Импульсные устройства и цифровая техника
- •4.1. Общая характеристика импульсных устройств
- •4.1.1. Достоинства импульсных систем
- •4.1.2. Характеристика импульса
- •4.1.3. Характеристика последовательности импульсов
- •4.1.4. Ключевой режим работы транзистора
- •4.2. Электронные генераторы
- •4.2.1. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (глин)
- •Генераторы прямоугольных импульсов на операционном
- •4.2.3. Компаратор на операционном усилителе
- •4.2.4. Глин на оу
- •4.3. Логические схемы
- •Т аблица 4.5
- •4.5. Счетчики импульсов
- •4.5.1. Двоичные суммирующие счетчики
- •4.6. Регистры
- •Параллельные регистры.
- •Последовательный регистр.
- •4.7. Шифраторы. Дешифраторы
- •4.7.1. Шифраторы
- •4.7.2. Дешифраторы
- •4.8. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •4.9. Цифро-аналоговые преобразователи (цап)
2.3.5. Усилитель постоянного тока
Усилителем постоянного тока (УПТ) называется усилитель, сохраняющий постоянство коэффициента усиления при уменьшении частоты входного сигнала вплоть до нуля. Верхний предел частоты при этом не ограничивается и может достигать больших значений. УПТ широко применяются для усиления медленно изменяющихся сигналов от преобразователей неэлектрических параметров в электрические, в измерительных приборах, в автоматических системах, в стабилизаторах напряжения и тока и других электронных устройствах.
Наиболее распространенным типом УПТ являются балансные (мостовые), в которых УЭ включены параллельно и в совокупности с резисторами образуют плечи моста. Вариант такого балансного каскада УПТ показан на рис.2.17. УПТ состоит из транзисторов VI, V2, коллекторных резисторов RК',RК'', резисторов делителя в базовых цепях R1, R2 и резистора в эмиттерной цепи RЭ. Входная цепь не имеет общей точки с выходной цепью, причем каждый из входных (выходных) зажимов симметричен относительно корпуса. Транзисторы подобраны в пару с минимальным разбросом параметров, в особенности по неуправляемому обратному току IК0. Резисторы RК' и RК'' вместе с транзисторами образуют плечи моста. В одну диагональ моста включен источник питания, а в другую – нагрузка RН.
Рис.2.17. Усилитель постоянного тока мостового типа
Входное напряжение UВХ распределяется симметрично между сопротивлениями резисторного делителя и в противофазе поступает на базы транзисторов. Ток коллектора одного из транзисторов возрастает, ток другого – уменьшается, мост разбалансируется, и в нагрузке появляется ток:
IН=
Выходное напряжение пропорционально входному, а его полярность совпадает с полярностью входного. Резисторный делитель в цепи баз и резистор в цепи эмиттеров стабилизируют рабочий режим каскада. Коэффициент усиления мостового (балансного) каскада УПТ такой же, как и у одиночного каскада с ОЭ.
2.3.6. Дифференциальный усилитель
Дифференциальный усилитель (рис.2.18) выполняется на двух транзисторах с отдельными коллекторными и общим эмиттерным резисторами.
.
Рис.2.18. Каскад дифференциального усилителя
Питание схемы осуществляется от двух источников постоянного напряжения различной полярности: положительного коллекторного ЕК и отрицательного эмиттерного ЕЭ.
В усилителе два входа и два выхода: входные напряжения UВХ1 и UВХ2 подаются между базами транзисторов и общей шиной, соединенной с общей точкой источников напряжения, а выходные напряжения UВЫХ1 и UВЫХ2 снимаются между коллекторами транзисторов и общей шиной.
Дифференциальный усилитель предназначен для усиления разности входных напряжений. Коэффициент усиления усилителя равен отношению дифференциального выходного к дифференциальному входному напряжению:
Благодаря симметрии усилителя изменения температуры и величины напряжений питания сказываются на обеих половинах схемы в равной мере, а поэтому не выводят схему из равновесия и не вызывают заметного дрейфа нуля.
Следует рассмотреть цепь эмиттерного источника EЭ, задающую транзисторам режим покоя (UВХ1=UВХ2=UC).
В режиме покоя справедливо равенство ЕЭ=IЭПRЭ+UБЭП+UС, откуда IЭП=(ЕЭ-UБЭП-UC)/RЭ. Следовательно, задав общий эмиттерный ток IЭП, мы тем самым задаем и коллекторные токи покоя IКП1=IКП2= IЭП/2. Обычно ЕЭ>>UБЭП и ЕЭ>>UC, поэтому ток эмиттера IЭПЕЭ/RЭ. Чем больше ЕЭ и RЭ, тем ближе эмиттерный источник питания к источнику тока и тем меньше режим покоя (IКП, UКП) и дрейф нуля зависят от величины синфазного сигнала.
Входное напряжение UВХ делится поровну между двумя транзисторами (двумя входными сопротивлениями транзисторов rВХ Э), поэтому приращение напряжения база-эмиттер одного транзистора UБЭ=UВХ/2, а коэффициент усиления:
Если входной сигнал подается на один из входов UВХ=UВХ1, то второй вход должен быть соединен с общей шиной (UВХ=0).
Дифференциальные каскады ввиду малого дрейфа нуля используются в качестве входных каскадов многокаскадных УПТ, к которым относятся и операционные усилители.
На рис.2.18 показана схема сдвига уровня из делителя R1R2. Поскольку UВЫХ2=UВЫХ.П2-IКОМПR1UВЫХ, то ясно, что для снижения дрейфа нуля необходимо стабилизировать как режим покоя транзисторов (UВЫХ.П2), так и напряжение компенсации (IКОМПR1). С этой целью в реальных усилителях вместо резисторов RЭ и R2 (нижнего плеча делителя) устанавливают источники тока на транзисторе с цепями температурной компенсации.