Условие работы БТ в обл. отс.

КТ3102A

 

K – Материал полупроводника

(Г,К,А – приборы широкого применения с приемкой ОТК затвора производителя)

(1,2,3 – приборы спец. Применения с приемкой заказчика)

 

Т – структура и принцип:

Д – диод выпрямительный, или импульс

С – стабилитрон

А – светодиод

Т – биполярный транзистор

П – полевой транзистор

Н – динистор

У – тиристор

 

3102 – номер серии (разработки) – основные электрические параметры

31 – характеризует мощность и рабочую частоту

123 – маломощные приборы

456 – средней мощности

789 – большой мощности

147 – низкой частоты

258 – средних частот

369 – высоких частот

 

A – характеризует доп. Электрические параметры: мах напряжение диода или коэф. Усиления транзистора.

 

Пп приборы находят широкое применение в эл. технике. По конструктивному исполнению делятся на: дискретные и интегральные микросхемы.

По характеру обрабат. сигналов интегральная схема делится на: аналоговые непрерывные во времени сигналы и цифровые дискретности.

 

p-n переход образуется на границе 2-х пп p-типа и n-типа при их соприкосновении.

 

 

При соприкосновении пп n-типа и p-типа на границе раздела происходит взаимное уничтожение подвижных носителей и образуется запирающий слой, лишенный подвижных носителей зарядов. Толщина слоя – 2-3 мкм. Дальнейшему уничтожению препятствуют неподвижные ионы. В р-те у границы образуется двойной слой ионов, из-за чего образуется собственное запирающее электрич. поле.

Если к p-n переходу подвести внешнее электрич. поле от источника питания, совпадающего по направлению с запирающим слоем, то зона, лишенная носителей расширяется и через p-n переход ток не протекает.

 

Если внешнее эл. поле направлено против собственного, а его величина больше контактной разности потенциалов, то запирающий слой исчезает, сопротивление на границе p-n резко падает и появляется прямой ток, величина которого может быть значительна и определяться собственным сопротивлением пп.

 

 

Т.о. p-n переход обладает несимметричной проводимостью.

 

 

№2. Выпрямительные диоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные и предельные параметры. Условия выбора диода.

Основные материалы для производства 2-х проводниковых приборов Ge и Si (валентность IV)

Выпрямительные диоды строятся на одном p-n переходе и применяются для преобразования переменного тока в постоянный. Кроме того, диод может использоваться как элемент сравнения уровней 2-х напряжений (логических элементов ТТЛ, ДРЛ, ДТЛ)

 

Вольтамперная характеристика:

Основные параметры:

1. I_{пр.макс} – максимально допустимый постоянный прямой ток, обеспечивающий длительную работу диода без разрушения. *
2. U_пр. – прямое падение напряжения.
3. U_{обр.макс} – max допустимое постоянное обратное напряжение
4. I_обр. – обратный ток
5. T_макс – максимально допустимая рабочая температура

Условия выбора диода:

По току диод выбирается, исходя из среднего значения рабочего тока.

I_{пр.ср.макс.} >= 1,2 – 1,3 I_{пр.ср.раб.}

По напряжению диод выбирается в соответствии с амплитудным значением напряжения амплитудного питания.

U_{обр.макс} >= 1,2 – 1,3 U_{макс.пит}

Целесообразно выбирать диоды с наименьшими значениями I_обр. и U_пр.

 

 

№3. Фотодиоды. Назначение, вольтамперные характеристики, основные параметры, режимы работы, схемы включения, применение.

В фотодиодах используются свойства p-n перехода изменять обратное сопротивление под действием падающего на p-n переход светового потока, вследствие увеличения числа носителей заряда.

Фотодиод имеет оптический вход (окно). Фотодиоды предназначены для преобразования светового потока в электрический ток.

Имеет 2 режима работы:

III – фотодиодный режим – требует подключения к источнику питания, нужен для измерения обратного сопротивления от силового потока

IV – фотогенераторный режим – сам фотодиод является источником фотоЭДС и не требует дополнительного источника питания.

Схема включения фотодиода для режима III:

Под действием светового потока уменьшается обратное сопротивление VD1, увеличивается ток в контуре, а также увеличивается падение напряжения на R_н, U_вых – возрастает.

Параметры:

1) U_раб. – рабочее напряжение

2) I_т – темновой ток при Ф=0

3) S_i = ∆I_ф/∆Ф – интегральная токовая чувствительность

4) Спектральная характеристика S = f(λ) – зависимость чувствительности ФД от длины волны

5) λ_max – длина волны максимума спектральной чувствительности

U_вых = I_ф*R_н

 

 

Применение:

В бесконтактных импульсных датчиках угловой скорости; в бесконтактных путевых выключателях, в цикловых системах, в аналоговых датчиках перемещения.

 

№4. Светодиоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные параметры, режимы работы, схема включения, применение.

Принцип действия основан на генерации электромагнитных колебаний (света) специально сформированным p-n переходом при прохождении через него прямого тока.

ВАХ светодиода аналогичен х-ке выпрямительного диода.

Светодиод имеет оптическое окно для выхода потока излучения.

Основные параметры:

F[kδ] – сила света (канделла)

I_{пр.макс} – макс. допустимый прямой постоянный ток

U_пр – прямое падение напряжения на светодиоде

F = f(λ) – спектральная характеристика – зависимость силы света от длины волны.

 

Схема включения:

Включается через балансный резистор, который задает номинальный прямой ток.

R1=(U_пит – U_пр)/ I_пр.ном

Применение:

Как элемент индикации включенного состояния приборов и электрооборудования; матричные и сегментные светодиоды используются для буквенной и цифровой индикации различных параметров.

Совместно с фотодиодом светодиод образует фотоэлектронную пару (оптрон), который используется как датчик различных математических параметров.

 

№5. Стабилитроны. Вольтамперная характеристика, основные параметры, схема включения, точность стабилизации.

В этих приборах используется обратимый пробой p-n при обратном напряжении.

ВАХ:

U_ст – напряжение стабилизации. Нормируется при токе стабилизации I_ст.ном.

r_диф. = ∆U_ст / ∆I_ст = tgγ – дифференциальное сопротивление

Оценивается при номинальном токе и характеризует точность стабилизации напряжения. Для идеального стабилитрона r_диф. = 0. Стабилитроны выбирают с наименьшим значением r_диф.

ТКН = (∆U_ст / ∆T*U_ст.)*100% - температурный коэффициент напряжения. Показывает, как изменяется U_ст. при изменении температуры.

I_ст.мин – начало рабочего участка ВАХ

I_{ст.макс.} – обеспечивает исправную работу стабилитрона

 

Схема включения:

Включается через балансный резистор R_б, который задает режим работы стабилитрона на рабочем участке ВАХ.

R_б = (U_вх – U_ст) / (I_ст.мин + I_н)

R_н – резистор нагрузки

В схеме действуют два дестабилизирующих фактора - ∆U_вх и ∆I_н

Точность стабилизации данной схемы определяется параметром R_диф, а также величиной возмущающего воздействия.

∆U_вых = r_диф.* ∆I_ст.

 

Применение:

В параметрических стабилизаторах напряжения (рис.1 – простейший из них), в компенсационных стабилизаторах в качестве источника эталонного напряжения.

 

 

 

 

№6. Биполярные транзисторы. Принцип действия, основные свойства, схемы включения.

БП- это полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами и с общим промежуточным слоем – базой. Два другие слоя это эмиттер и коллектор. В БТ осуществляется движение зарядов всех типов (электронов и дырок)

Стрелка на выводе эмиттера показывает направление Э. тока в активном режиме.

Uэб=0-2 В; Uкб=10-1000 В.

Основным режимом является активный режим, при котором эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный - в закрытом. Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного, выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный - открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.

Условия работы БТ: 1) Переход Э-Б подключается к источнику напряжения в прямом направлении, а К-Б в обратном 2) Величина напряжения Uэб мала 0-2 В, а напряжение U_кб может быть большим 10-1000В, т.к. этот переход включен в обратном направлении.

Принцип действия (на примере ОЭ): Если напряжение U_бэ на базе отсутствует, то также нет и входного эмиттероного тока, а в коллекторной цепи идет незначительный обратный ток I_ко. При подаче на переход Б-Э напряжения U_бэ, создается достаточно большой ток эмиттера. Происходит непрерывная рекомбинация носителей на границе р-n перехода. За счет этого образуется ток базы I_б. Однако, большая часть носителей проходит слой базы и попадает в слой коллектора под действием его отрицательного потенциала. Этому способствует конструктивное исполнение слоя базы, который выполняется тонким, с большим удельным сопротивлением. При изменении входного напряжения U_бэ на малую величину, возникают большие изменения эмиттерного и коллекторного токов, которые и образуют в коллекторной цепи (на нагрузке) большие перепады токов, а следовательно, и большие перепады напряжений.

с общей ба зой (ОБ),общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).В схеме с общей базой (а) входной цепью является цепь эмиттера, а выходной - цепь коллектора. Ku=ΔUкб/ΔUэб >1 – коэф. Передачи по U. Ki=ΔIк/ΔIэ=α <1 – коэф. Усилен. По току. Kp= ΔPк/ΔPэ=1 - коэф. Усилен. По мощн. Rвх.об.-мало

Схемы включения биполярного транзистора В большинстве электрических схем транзистор используется в качестве четырехполюсника, то есть устройства, имеющего два входных и два выходных вывода. Очевидно, что, поскольку транзистор имеет только три вывода, для его использования в качестве четырехполюсника необходимо один из выводов транзистора сделать общим для входной и выходной цепей. Соответственно различают три схемы включения транзистора:

В схеме с ОЭ б) входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь коллектора. Ku>1, Kp>1, Ki>>1, Rвх.оэ>Rвх.об. В схеме с ОК в) входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь эмиттера. Ku<1, Ki>>1, Kp>1, Rвх.ок>Rвх.оэ. Наилучшая схема – с ОЭ, находит наиб. Применение в усил. каскадах.

№7. Статические характеристики БТ в схеме ОЭ, определение входного сопротивления и выходной пр-ти.

Входная характеристика в схеме ОЭ представляет собой зависимость . Семейство входных характеристик кремниевого n-p-n-транзистора приведено на рис. 3.22. Выражение для идеализированной входной характеристики в активном режиме имеет вид:

Рабочий участок – наиболее прямолинейная часть хар-ки. По входным хар-кам можно определить входное сопротивление БТ, кот может оцениваться как по постоянному (rвх-) току так и по переменному(rвх~). ПОСТОЯННЫЙ ток:

В схеме с общим эмиттером входным током является ток базы i_Б, а выходным - ток коллектора i_К, соответственно, входным напряжением является напряжение u_БЭ, а выходным - напряжение u_КЭ.

ПЕРЕМЕНЫЙ ток: Видно, что Rвх- >Rвх~. Rвх- постоянная зависит от: выбора раб. точки, от Uкэ – напряж. К-Э и от матер-ол п/ков (Ge, Si). Rвх~ переменная и не зависит от выбора раб. точки (на лин. Уч-ке хар-ки) и в некоторой степени зависит от Uкэ.

А – рабочая точка, определяет режим работы. Входное сопротивление БТ по пост. току

 

идеализированная выходная характеристикя в активном режиме имеет вид: . Рабочий участок – прямая хар-ка. По вых. хар-кам можно определить вых. проводимость по пост. и перемен. току.

Выходная характеристика в схеме ОЭ представляет собой зависимость .

Qвых~<Qвых-. Если проводимость маленькая, I=const, БТ может выполнять функцию стабилизатора тока. Различие сопротивлений БТ по постоянному и переменному току на входе и на выходе объясняется нелинейностью его статических хар-к.

№8. Биполярные транзисторы. Система h-параметров. Основные и предельные параметры.

Дифференциальные параметры показывают связь между вх. и вых. хар-ками 4-х полюсников.

1) ΔUбэ=h11*ΔIб+h12*ΔUкэ –связь между I и U. Для вх. харки. 2) , для вых. хар-ки

Система h параметров для схемы с ОЭ:

Входное сопротивление БТ по переменному току:   Коэффициент обратной связи по напряжению:

Коэффициент передачи тока (коэф-т усиления по току): Выходная проводимость БТ по переменному току:

 

Основные физические параметры БТ: 1)β=ΔIк/ΔIб – коэф.усил.по току.β зависит от абс. знач. Iк. Β=f(Iк):

Практически по этой характнристики можно определить оптимальное значение рабочего тока коллектора Iкр.опт при кот. коэф. усил. будет опт. β =α/(1-α), где α-коэф. передачи тока в схеме с ОБ. 2) Iко – обратный ток коллектора, характерезует не идеальность БТ, является вредным параметром, зависит от степени очистки исходного п/п, и влияет на степень закрытия транзистора в импульсном режиме, также зависит от температуры (Ge>Si). 3)fβ-граничная частота усиления, частота при кот. β уменьшается в √2 раз., по сравнению с наилучшими частотами. Хар-ет быстродействие тр-а

 

 

Предельно допустимые параметры БТ:

1)Iк.макс – максимально допустимый Iк, обеспечивающий длительную работу

Iк.и.макс – максимальный импульсный ток коллектора (при t = const)

2)Uкэ.макс – максимально допустимое напряжение между К-Э. Uкб.макс – К-Б

3)Pк.макс – максимально допустимая мощьность рассеиваемая на коллектор транзистора(Pк.м≠ Iк.м*Uк.м)

№9. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Принцип действия, статические характеристики, основные и предельные параметры.

Условия работы: 1)К каналу основного п/п р типа подключается источник внешнего напряжения Uси между стоком и истоком. 2)На затвор относительно истока подключается обратное напряжение Uзи запирающее p-n переход затвор-канал. А)При отсутствии управляющего напряжения Uзи=0 образуется в p канале максимальный ток стока Iс=Ic.макс, определяемый сопротивление проводника и площадью сечения канала. У границы p-n перехода создается слой обедненный носителями, имеющий небольшой размер. Б)При подаче управляющего напряжения Uзи>0 граница запирающего слоя расширяется и уменьшается площадь проводящей части канала. Ток стока Iс при этом уменьшается.

Полевые транзисторы изготавливаются на основе только Si и разделяются на 2 вида ПТОП и МОП. Особенности ПТ – 1) Ток образуется только за счет движения зарядов только одного типа.2) управления выходным током осуществляется за счет изм-ния эл. тока затвора, а не входного тока. Принцип действия ПТУП.

При определенном достаточно большом запирающим напряжении на затворе канал закрывается полностью и ток стока прекращается. Uзи=Uотсеч след. Iс=0. Сток затворная хар-ка ПТУП:

Зависимость обратная, нелинейная. Рабочий участок наиболее прямой участок. КП101, КП102, КП201 КП307, КП302, КП314, КП303

Основные параметры ПТУП: 1)Iс.нач. – начальный ток стока это Ic при Uзи=0. 2) S=ΔIс/ΔUзи – крутизна харак-ки, определяет усилительные св-ва. Нормируется при S=Iс.нач S=tgγ 3) Uотс – напряжение на затворе, когда Iс=0. Удельно допустимые параметры ПТУП: 1)Iс.макс – макс. Допуст ток стока 2)Uси.макс – макс. Допуст. U сток-исток 3)Uзи.макс – макс. Допуст. U затвор-исток 4) Pc.макс – макс. Допуст. Мощн. Рассеиваемая на стоке 5)Tмакс – макс. Допуст. температура

Выходные характеристики

№10. ПТ с изолированным затвором. Принцип действия, статические характеристики, особенности применения.

На металлической подложке размещается кристалл, кот. легирован примесями n-типа малой концентрации. У поверхности кристалла размещены два кармана заполненные п/п противоположного типа в кот. подведены электроны сток-исток У поверхности кристалла между карманами создается свой диэлектрик SiO2. Над диэлектриками напыляется тонкий слой металла (АС) образующий затвор.

При отсутствии управляющего напряжения на затворе Uзи=0, внутри кристалла и во внешней цепи ток отсутствует, т.к. закрыт один из p-n переходов между карманом и основным кристаллом.

Вых. хар-ки: Мпор-пороговое напряжение, соответствующее Uзи при кот. образуется Ic.

При увеличении напряжения на затворе под действием Эл. поля на затворе элетроны(-) из кристалла затягиваются в зону между стоком и истоком. Когда их концентрация под затвором превышает концентрацию дырок, образуется проводящий канал n типа между стоком и истоком, во внешней цепи создается ток стока. Велечина его нарастает с увеличением управляющего напряжения Uзи.

Сток-затворная характеристика МОП транзисторов:

 

Данный тип транзистора – идеальный усил. элемент, кот. не требует доп. U на входе для создания рабочей точки.

Вых. хар-ки :

МОП транзисторы со встроенным каналом: В этих транзисторах за счет конструктивного исполнения образован канал проводимости т.о. что уже при Uзи=0 протекает ток стока Ic.нач. При подаче на затвор напряжения одного знака кол-во носителей в канале увеличивается, Ic нарастает. При изменении знака Uзи часть носителей выталкивается из канала, Iс и проводимость канала уменьшается. Сток-затвор. Х-ка

Особенности применения МОП: 1) т.к. толщина слоя диэлектрика под затвором мала (0,4-0,6 мкм) то для пробоя затвора достаточно U=20-30В. Они могут разрушаться за счет статического эл-ва рук. Должны применяться спец. Меры при хран., монтаже и эксплуатации. При хран. все выводы закорачиваются между собой с пом. фальги. При монтаже использовать низковольтный паяльник, с заземленным корпусом. Заземлять кисти рук. 2)При эксплуатации должен придусматриваться резистор(10-50мОм) утечки между З-И. Т.к. затвор изолирован от каналов ток затвора мал, а вх. сопротивление оч. велико, из-за этого МОП применяются с высоковольтными источниками сигнала. 3) Структура МОП удобна для интегральных тех-гий и позволяет разместить большое число эл-ов на ед. площади. Прим-ся в ИС. Силовые МОП-Т – КП810А(U=1300В, Iс=7А), КП958В(U=60В, Iс=30А).

№11. Тиристоры / тринисторы. Вольтамперные характеристики, режимы работы, схема включения, основные и предельные параметры, условия выбора тринистора.

Тиристоры применяются в автоматизированном электроприводе для регулирования скорости двигателей пост. и перемен. тока, а также в различных регуляторах технологических пар-ов. Они имеют 4-х слойную стр-ру p-n-p-n. Изготавливаются на основе Si.

 

 

Термин тиристор происходит от “tira-дверь”. Он объединяет целую группу 4-х слойных приборов. Динистор – два вывода и односторонняя проводимость. Тринистор – три вывода и односторонняя проводимость. Синистор – три вывода и двусторонняя проводимость.Фототиристор – упр-е световым сигналом.

ВАХ-тринистора.

Тринистор имеет два режима работы:

1) Упр-е по аноду осущ-ся при I_y-I_y1=0; U_ak=U_ar.При увеличении напряжения м/у анодом и катодом U_ak до опр-го зн-я, то ток анода I_a растёт незначительно: I_a≈0, тиристор закрыт – это участок ОА. При достижении на аноде напряжения включения U_ak=U_вкл происходит лавинообразное нарастание тока анода и тиристор открывается –участок ABC. Тиристор переходит на ВАХ обычного диода (BC), при этом ток анода I_a ограничивается только сопротивлением нагрузки R_н. Время включения тиристора мало и составляет 2-20 мкс.

2) После включения, напряжение на аноде открытого тиристора незнач-ую величину U_отк=1-2 В. Управление по управляющему электроду осуществляется при изменении тока упр-я I_y=var, а напряжение на аноде закрытого тиристора должно выбираться меньше, чем U_вкл. U_{ak закр}=U_пит<U_вкл для того, чтобы тиристор не открылся при отсутствии сигнала упр-я I_y=0. В этом случае при отсутствии сигнала упр-я тиристор закрыт. При подаче сигнала управления I_y=I_y2, тиристор открывается, при малом U_ak, а при большом I_y=I_y2=I_yот – тиристор сразу переходит в открытое состояние.

Основные пар-ры тринистора:

1)I_yот – открывающий ток упр-го электрода

2)U_yот – открывающее напряжение (2-5 В)

3)t_вкл, t_выкл

4)U_отк – падение напряжения на аноде открывающий тиристор (вред. пар-р 2-3 В)

Предельно-допустимые пар-ры тиристора:

1)I_{отк max} – max доп-ый постоянный ток анода в откр. состоянии.

2)U_{пр зак} – max доп-ое прямое напряжение на аноде в закрытом состоянии.

3)U_{пр max} – max доп-ое откр. напряжение на аноде

5)T_max – max доп-ая температура.

№12. Усилительные устройства. Разновидности, применение, принцип действия усилительного каскада.

Классификация усилителей.

Устройство, предназначенное для усиления электрических сигналов, называется электронным усилителем.

 

Основной классификацией усилителей является классификация по диапазону усиливаемых частот.

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) - диапазон усиливаемых частот от 10Гц до 100кГц.

2. Усилители высокой частоты (УВЧ) - диапазон усиливаемых частот от 100кГц до 100МГц.

3. Усилители постоянного тока (УПТ). Они могут усиливать постоянный ток. Диапазон усиливаемых частот от 0Гц до 100кГц.

4. Импульсные усилители (ИУ) - широкополосные импульсные- и видеоусилители. Ча­стотный диапазон усиливаемых частот от 1кГц до 100кГц.

Избирательные, или резонансные усилители - это усилители, работающие в узком
диапазоне частот.

 

Широкое применение нашло в САУ, измерительной технике, в аналоговых выч. машинах в качестве ОУ в различных ф-х устр-ах.

В САУ усилитель явл-ся обязательным эл-ом функ-ой схемы. Он беспечивает повышение точности регулирования. В современных усилительных уст-ах используются БТ и ПТ, как отдельный прибор, так и в составе ИС.

 

Простейший усилительный каскад содержит 3 эл-та:

1) Управляющий эл-т (УТ) – БТ иПТ

2) Резистор внутренней нагрузки(R)

3) Источник питания (ИП)

 

Упр-ие U_вых и мощностью в нагрузке осуществляется за счёт изменения вых-го сопротивления УЭ под действием малого вых-го сигнала ИП. Т.к. УЭ и резистор R включены послед-но, то напряжение питания перераспределяется на R и УЭ. Усиление вх-го сигнала основано на преобразовании энергии ИП в энергию вых-го сигнала выделяемую на внутренней или внешней нагрузках при изменении вых-го сопротивления УЭ.

 

№13. Многокаскадные усилители. Основные показатели и виды межкаскадных связей. Определение общего коэффициента усиления.

Для повышения коэф-та усиления используют многокаскадные усилители, в кот-ых общий коэф-т усиления равен K_u=K_u1*K_u2*…*K_un,, где n – число каскадов. Обоснование этого–равенство вых-го напряжения предыдущего каскада, и вх-го напряжения последовательного каскада. В этом случае между каскадами, а также между входом усилителя и источником сигнала или же между выходом усилителя и нагрузкой могут суще­ствовать следующие виды межкаскадных связей.

1) Резисторно-ёмкостная связь

Резисторно-ёмкостная связь является наиболее широко распространённой в усилителях пере­менного напряжения.

2) Трансформаторная связь

Трансформаторная связь позволяет осуществить оптимальное согласование между каскадами путём подбора коэффициента трансформации трансформатора. Недостатки:

• Сравнительно большие габариты и вес трансформаторов.

• Большие частотные искажения, так как сопротивления обмоток трансформатора зависят от частоты Xl =ω•L, поэтому трансформаторная связь применяется на низких частотах и в узком диапазоне.

3) Гальваническая (непосредственная) связь

№14. Обратные связи в усилителях. Виды и типы ОС, их влияние на показатели усилителя.

Виды обратной связи. Обратной связью в усилителе (в целом) и и же в отдельно взя­том каскаде называется такая связь между входом и выходом, при которой часть энергии уси­ленного сигнала с выхода передаётся на вход.

По способу своего возникновения обратная связь может быть внутренней, паразитной и ис­кусственной.

Внутренняя ОС возникает за счёт внутренних свойств элементов схемы. Паразитная ОС воз­никает за счёт паразитных ёмкостей и индуктивностей. Стараются внутреннюю паразитную обратную связь возможно сильнее уменьшить.

Искусственная ОС вводится специально для улучшения основных характеристик усилителя. По признаку петлевого усиления различают положительную ОС (ПОС) и ООС. При ПОС сиг­нал на вход усилителя через цепь ОС поступает в фазе со входным сигналом. При ООС сиг­нал, проходя цепь ОС, будет подаваться в противофазе с входным сигналом. В усилителях, в основном, применяется ООС; ПОС применяется в генераторах.

В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к выходу усилителя, различают ОС по току и по напряжению.

В зависимости от того, каким образом цепь ОС подключается к выходу усилителя, различают параллельную и последовательную ОС усилителя. 4 типа ОС:

 

1) Послед-но-послед-я ООС (послед-я ООС по току) первое слово для вх., а второе для вых.

 

R_вх – увелич. +

R_вых – увелич. –

Применяется в одиночном усилительном каскаде

Для стабилизации рабочей точки

 

2) Послед-но-паралл-я ООС или последовательная ООС по напряжению

R_вх – увелич. +

R_вых – уменьшается –

Самая оптимальная

3) Пар-но-послед-я ООС – пар-я ООС по току

 

R_вх – уменьшается –

R_вых – увелич. –

 

4) Пар-но-пар-я ООС

R_вх – уменьшается –

R_вых – уменьшается +

Широко применяется в схемах операционных

усилителей

Влияние ООС на пар-ры усилителя

 

∆U=Uвх-Uос (1); ∆U=Uвых/k₀ (2); Uос=Uвых*Kос (3); подст. (2), (3) в (1)

Uвых/ k₀=Uвх-Uвых*k_ос, преобразуем k_u= Uвых /Uвх= k₀/(1+ k₀* k_ос)

Где (1+ k₀* k_ос) – глубина ОС, показывает во сколько раз

уменьшится исх-ый коэф-т усиления при введении ОС [Дб].

Резисторы должны выбираться с низким зн-ем ТКС (темпер. коэф-та

сопротивления и номинала из ряда Е96 + 1%

k_ос=R2/(R2+R1); k_u=1/ k_ос=(R2+R1)/R2=(R1/R2)+1

R_вх=r_вх*(1+ k₀* k_ос); R_вых=r_вых/(1+ k₀* k_ос)

№15. Определение параметров Ku, Rвх, Rвых в усилителе с с последовательно-параллельной ООС.

- знаменатель этой формулы -это глубина ОС – показывает, во сколько раз снижается коэффициент усиления каскада. На практике Кос=0.5…0.01;

 

При определенном Ко (1000-100000) формула приводится к виду - т.е. при введении глубокой ООС, результирующий коэффициент усиления не будет зависеть от параметров каскада, а только от параметров ОС.

 

Влияние ОС на входное/выходное сопротивление:

№16. Усилительный каскад ОЭ.

Назначение элементов:

Rб – задает напряжение смещения на базе VT1 и выводит транзистор на рабочую точку

Rк – внутренняя нагрузка транзистора – обеспечивает формирование Uвых

Cвых – выходной конденсатор – исключает прохождение постоянного тока с коллектора VT1 на нагрузку.

Режим работы транзистора характеризуется рабочей точкой с четырьмя параметрами: Uк.р, Iк.р, Uбэ.р, Iб.р;

Работу каскада удобно представлять графически, используя выходные и входные характеристики.

Коэффициент усиления можно найти как отношение

Порядок графических построений:

1) на выходных характеристиках строят линию нагрузки на основе двух уравнений:

Линия нагрузки проводится через две точки:

 

 

Наклон линии нагрузки к оси абсцисс определяется выражением:

 

2) В середине линии нагрузки выбираем рабочую точку (Р.Т.), координаты которой задают режим работы транзистора по постоянному току (Uкэ.р, Iк.р, Iб.р)

3) На входных характеристиках находим ту, которая соответствует Uкэ.р. На ней, по известному значению Iб.р находим точку, и соответствующее ей значение Uбэ.р

4) Входной сигнал строим в виде синусоиды, относительно Uбэ.р. При этом, амплитуда сигнала должна укладываться в прямолинейный участок входной характеристики.

5) Выходной сигнал строится относительно Uкэ.р по соответствующему изменению Uкэ. Амплитуда выходного сигнала определяется по точкам пересечения линии нагрузки с выходными характеристиками Iб₁ и Iб₂.

 

Нелинейные искажения:

Для обеспечения максимального динамического диапазона изменения Uвых, рабочую точку (Р.Т.) надо выбирать в середине линии нагрузки исходя из условия Uк.р = 0.5Uп.

 

1) При правильном выборе Р.Т. искажения в виде симметричного ограничения выходного сигнала будут возникать в случае подачи слишком большого напряжения Uбэ на вход каскада.

2) При неправильном выборе Р.Т. (когда Uк.р > 0.5Uп) сигнал будет обрезаться сверху.

3) При неправильном выборе Р.Т. (когда Uк.р < 0.5Uп) сигнал будет обрезаться снизу.

 

№17 Усилительный каскад с эмиттерной стабилизацией режима работы.

Транзистор управляется разностью потенциалов между его базой и эмиттером. Если возрастает температура, или просто начинает возрастать коэффициент передачи тока β, то, в первый момент, ток коллектора I_к.р. возрастает. Напряжение Uбэ при этом падает, что призакрывает транзистор, уменьшая тем самым ток коллектора. Таким образом осуществляется эмиттерная стабилизация работы каскада. Точность и плавность стабилизации определяется глубиной ООС. Глубина ООС прямопропорциональна значениям β и R3.

 

Параметры схемы.

- коэффициент усиления на холостом ходу

; где || ; - под нагрузкой

; || ;

Такие каскад