ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Е.И. Воробьева

СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2012

УДК 621.396.6

Воробьева Е.И. Схемотехника аналоговых электронных устройств: учеб. пособие / Е.И. Воробьева. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. 185 с.

В учебном пособии излагаются основные принципы построения усилительных каскадов на биполярных и полевых транзисторах. Рассматриваются построение и работа устройств, выполненных на операционных усилителях, а также устройств, выполненных на базе усилителей таких, как источники постоянного тока и напряжения. В основу предлагаемого пособия положен опыт преподавания дисциплины «Схемотехника аналоговых электронных устройств», читаемой в Воронежском государственном техническом университете.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров 210400 «Радиотехника», профилю «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов», дисциплине «Схемотехника аналоговых электронных устройств».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле «skhemotekhnikaA5_1_ekz.doc».

Ил. 75. Библиогр.: 30 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, доц. Б.В. Матвеев

Рецензенты: ОАО «Концерн «Созвездие»

(директор НТУ-536 канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник А.А. Дрюченко);

канд. техн. наук, доц. М.И. Бочаров

ã Воробьева Е.И., 2012

ã Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический университет», 2012

Оглавление

Введение…………………………………………………….6

1. Математическое описание усилителей…………….…...8

1.1.Общие сведения…………………………………………8

1.2.Математическое описание усилительных устройств..14

1.2.1.Передаточные функции усилительных устройств..……….14

1.2.2.Представление передаточной функции элементарными звеньями………………………………….16

1.2.3.Частотные характеристики усилительных устройств…………………………………………………....18

1.2.4.Обратные связи. Понятие устойчивости …………...19

1.2.5.Влияние цепи обратной связи на основные характеристики усилительного устройства………………24

2.Усилительные каскады на транзисторах………………..27

2.1.Принцип работы усилителя……………………………27

2.1.1.Усилитель ОЭ с фиксированным током базы……....28

2.1.2.Усилитель ОК (эмиттерный повторитель)……...…..34

2.1.3.Усилитель ОБ………………………………………....37

2.1.4.Понятие о классах усиления

усилительных каскадов…………………………………….39

2.2.Методы стабилизации рабочей точки………………....42

2.2.1. Каскад с последовательной отрицательной обратной связью по току нагрузки…………………………………....46

2.2.2.Формирование частотной характеристики каскадов с цепями ООС………………………………………………....54

2.3.Усилительные каскады переменного тока на полевых транзисторах………………………………………………...57

2.3.1.Общие положения…………………………………….57

2.3.2.Усилительный каскад по схеме с общим истоком….59

2.3.3.Истоковый повторитель……………………………....63

2.3.4.Усилитель ОК (эмиттерный повторитель)…………..64

2.3.5.Основные параметры каскада усилителя на полевом транзисторе………………………………………………….68

3.Каскады предварительного усиления…………………...72

3.1.Условия работы каскадов предварительного

усиления……………………………………………………....72

3.1.1.Требования к каскадам и режим работы………………………………………………………..72

3.1.2.Определение частотной, фазовой и переходной характеристик……………………………………………….75

3.1.3.Резисторный каскад…………………………………...76

3.1.4. Характеристики и расчетные формулы резисторного каскада……………………………………………………….79

3.1.5.Расчетные формулы каскада в области средних частот...………………………………………………………83

3.1.6. Расчет транзисторного резисторного каскада……...93

3.2. Выходные каскады……………………………………..98

3.2.1. Условия расчета каскадов мощного усиления……..98

3.2.2. Расчет однотактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме А…………………………...104

3.2.3.Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме В………………………………………107

3.2.4. Бестрансформаторные двухтактные каскады мощного усиления…………………………………………111

3.2.5 Расчет бестрансформаторных

двухтактных каскадов……………………………………..120

3.3. Широкополосные каскады и каскады специального назначения………………………………………………….123

3.3.1. Особенности широкополосных усилителей………123

3.3.2. Схемы коррекции без обратной связи. Низкочастотная коррекция..................................................127

3.3.3. Схемы коррекции с обратной связью.......................137

4.Базовые схемные конфигурации аналоговых интегральных схем. Операционные усилители. Преобразователи аналоговых сигналов на операционных усилителях………………………………………………….142

4.1Усилители постоянного тока…………………………..142

4.1.1Основные свойства и применение…………………..142

4.1.2.Усилители постоянного тока, с непосредственной связью....................................................................................143

4.1.3 Дрейф нуля и способы его уменьшения……………149

4.1.4 Балансные и дифференциальные каскады…………153

4.1.5. Операционный усилитель………………………….160

4.1.7.Идеальный операционный усилитель……………...163

4.1.6. Простейший неинвертирующий усилитель на ………………………………………………………………164

4.2.Преобразователи аналоговых сигналов на операционных усилителях………………………………...166

4.2.1 Инвертирующий усилитель на ОУ............................168

4.2.2 Неинвертирующий усилитель на ОУ………………171

4.2.3 Повторитель на операционном усилителе…………172

4.2.4 Дифференциатор и интегратор на основе ОУ……..174

4.2.5 Дифференциа́льный усили́тель……………………..175

4.2.6.Суммирующие схемы. Инвертирующий сумматор.177

4.2.7. Неинвертирующий сумматор………………………181

4.2.8. Интегратор…………………………………………..181

4.2.9 Дифференциатор…………………………………….183

4.2.8 Активные фильтры…………………………………..184

Заключение………………………………………...……....185

Библиографический список………………………………186