- •3)Фото и светодиоды, назначение, основные характеристики и схемы включения. Частотные характеристики приборов с одним p-n переходом.
- •4)Полупроводниковые приборы с двумя p-n переходами. Назначение и принцип действия биполярных транзисторов.
- •5)Схемы включения и характеристики биполярных транзисторов.
- •6)Система h-параметров.
- •10)Транзисторные усилители. Принципиальная схема, выбор рабочего режима и определение параметров однокаскадного усилителя с общим эмиттером.
- •12)Обратные связи в усилительных устройствах как средство получения требуемых характеристик.
- •13) Усилители постоянного тока однокаскадные и дифференциальные, их схемы и характеристики.
- •18) Аналоговые, устройства на основе операционных усилителей, сумматор, компаратор.
- •19) Источники выпрямленного напряжения. Электрические схемы и принцип работы однополупериодного и двухпoлyпериодного однофазных выпрямителей.
- •19/2)Двухполупериодное выпрямление
- •19/1)Однополупериодное выпрямление
- •21) Характеристики выпрямителей при индуктивном, емкостном фильтрах.
10)Транзисторные усилители. Принципиальная схема, выбор рабочего режима и определение параметров однокаскадного усилителя с общим эмиттером.
|
Режим работы каскада характ. его рабочая точка, её выбирают исходя из получения минимального искажения сигнала и получения максимального КПД. Режим А – каскады предварительного усиления и маломощные каскады. Режим B – характеризуется большим искажением и применяется в основном в двухтактных усилителях. Режим АВ – гораздо меньшее искажение, чем в режиме В, применяется в двухтактных усилителях мощностей. Режим С используют в резонансных усилителях мощности. Режим D – усилители работают в режиме отсечки либо насыщения. Схема: R1R2 – выбор режима работы. СP1 CP2 – разделительные конденсаторы. Первый необходим для исключения шунтирования входной цепи транзистора, постоянной сост. напряжения источника входного сигнала. Второй - исключения постоянной сост. напряжения источника выходного сигнала RK – преобразует коллекторный ток. RЭСЭ – отрицательная обратная связь каскада и выполняют ф-цию температурной стабилизации.
|
11)Частотная характеристика усилителя. Частотная характеристика усилителя показывает зависимость коэффициента усиления К от частоты f сигнала, поданного на вход усилителя. Это один из важнейших параметров, так как если К неравномерна, т. е. не прямолинейна, то это сигнализирует о том, что усилитель по-разному усиливает сигналы разных частот, тем самым внося частотные искажения. АЧХ : Наличие СP1 CP2 СЭ приводят к завалу АЧХ на низких частотах. Наличие завала в верхней границе частоты связано с областью p-n перехода
12)Обратные связи в усилительных устройствах как средство получения требуемых характеристик.
Обратная связь – передача сигнала с выхода усилителя на его вход. Цепь, осуществляющая эту передачу, называется цепью обратной связи(ОС). Цепь может быть специально введена в усилитель или возникнуть произвольно. В этом случае она называется паразитной связью. Будем считать усилитель без обратной связи активным четырехполюсником, сигнал на его входе U1 = UВХ + UOC, где UВХ – независимое напряжение источника питания, UOC – напряжение, подводимое ко входу усилителя с цепи обратной связи. UOC зависит от выходного напряжения и от параметров цепи обратной связи (β – коэф обр связи). UOC = β*UВЫХ, UВЫХ = K0*U1(K0 – коэф усиления без обратной связи). U1 = UВХ + β*K0*U1 Разделим это на UВЫХ, получим : U1/ UВЫХ = UВХ/ UВЫХ*F, где F = 1 - β*K0. 1/ K0 = 1/K*F, где К – полный коэф усиления. Если F<1, β>0 – K>K0 обратная связь привела к увеличению коэф усиления, такая связь называется положительной(ПОС). F>1, β<0 – K<K0 – отрицательная(ООС). ООС уменьшает коэф усиления и искажения, ее часто используют на практике.
13) Усилители постоянного тока однокаскадные и дифференциальные, их схемы и характеристики.
|
Усилителем постоянного тока (УПТ), именуемым также усилителем медленно изменяющихся сигналов, называют усилитель, способный обеспечивать усилительные свойства начиная от частоты ω =0. Отличительной особенностью УПТ является линейная зависимость выходного сигнала от входного (передаточная характеристика усилителя) и чувствительность этой зависимости к фазе входного воздействия. Непостоянство выходного напряжения УПТ, обусловленное влиянием внутренних и внешних помех, получило название дрейфа нуля. Величина дрейфа исчисляется по изменению выходного напряжения УПТ за опре- |
деленный промежуток времени при отсутствии (либо неизменном значении) входного сигнала. Дифференциальные цепи позволяют реализовать УПТ с ничтожно малым дрейфом нуля. При анализе дифференциальных цепей пользуются понятиями синфазного и противофазного (несинфазного, парафазного) сигналов. Синфазными называют сигналы равной амплитуды и одного знака (фазы), воздействующие на взаимно симметричные участки дифференциальной цепи; противофазными — сигналы равной амплитуды, но противоположного знака, воздействующие на те же симметричные участки цепи. Нетрудно заметить, что особенности дифференциальных цепей обусловливают их стойкость к синфазным воздействиям. Хар-ки: Полоса пропускания усилителя — диапазон рабочих частот , в пределах которого коэффициент усиления не снижается ниже от своего максимального значения Kmax. коэффициенты усиления: по напряжению по току
по мощности Входное сопротивление: выходное сопротивление:
14) Электронные ключи. Ключ – устро-во для коммутации эл сигналов. Ключи делятся на аналоговые и цифровые. Цифровые ключи коммутируют напряжение или ток и обеспечивают получение 2-ух уровней сигнала на выходе (1, 0). Аналоговые ключи обеспечивают подключение или отключение источников аналоговых сигналов с произвольной формой. Параметры ключей: быстродействие(скорость переключения); пороговое напряжение, в окрестностях которого происходят переключения(резкое изменение сопротивления); чувствительность(мин перепад сигнала при котором происходит переключение ключа); помехоустойчивость; падение напряжения на открытом ключе = 0; токи утечки в закрытом состоянии; сопротивление ключа в открытом и закрытом состоянии. Коммутатор – группа ключей
Ключ на биполярном транзисторе: |
Ключ на полевом транзисторе c управляющим p-n переходом и каналом p-типа: |
Преимущества полевых ключей: высокое сопротивление в закрытом состоянии; малая потребляемая мощность от источника питания; высокий КПД; возможность получения непрерывного меняющегося сигнала. Преимущества биполярных ненасыщеных: повышенное быстродействие; меньше входной ток; больше КПД; недостаток – более низкая устойчивость к помехам. Ключ называют ненасыщеным, если его транзистор работает в верхнем пределе активного режима. Для хар-ки ключей использую коэф насыщения S=IБ / IБН где первое –текущий ток базы(открытого транзистора), второе – ток базы насыщения. На границе между насыщением и активным режимом S = 1.
15) Операционные усилители и построение на их основе решающих усилителей (инвертирующий, неинвертирующий, дифференциальный). Операционный усилитель (ОУ) — унифицированный многокаскадный усилитель постоянного тока, как правило, выполненный в виде интегральной микросхемы.
Требования к электрическим характеристикам ОУ связаны в основном с необходимостью обеспечить: высокий коэффициент усиления по напряжению; большое входное и малое выходное сопротивления; линейность передаточной характеристики; высокую верхнюю граничную частоту пропускания; высокий коэф. ослабления симфазного сигнала.Требования к конструктивному исполнению ОУ наличие двух автономных входов и с общей точкой, соединенной с массой усилителя; выполнению одного из входов с неинвертирующим (совпадение по фазе), а другого с инвертирующим (в противофазе) включением по отношению к выходному сигналу. Основными показателями качества работы ОУ являются: коэффициент усиления по напряжению KU, достигающий у лучших образцов значения до 106; входное сопротивление Rвх (до 109 Ом); верхняя граничная частота, достигающая у лучших образцов даже значения 50 МГц. Неинвертирующий(рис 1): Усиливает напряжение (умножает напряжение на константу, большую единицы) Инвентирующий(рис 2): Инвертирует и усиливает напряжение (то есть умножает напряжение на отрицательную константу). Дифференциальный(рис 3): электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.
16) Активные фильтры. Пассивные фильтры содержат только пассивные элементы. Фильтр.эл.цепь, рассчитанная на пропускания сигналов определяет полосы частот и подавления сигналов вне этой полосы. Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру транзистор или операционный усилитель. Фильтры описываются амплитудно-частотной хар-кой: Фильтр высоких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала ниже частоты среза. Фильтр низких частот — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше частоты среза. Полосно-пропускающий фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала выше и ниже некоторой полосы. Полосно загр. фильтр — ослабляет (обычно значительно) амплитуды гармонических составляющих сигнала в определённой ограниченной полосе частот.
|
|
Преимущества: компактность, лучшие эл.хар-ки в области низких и средних частот,усиление сигнала,низкая цена. Недостатки: необходимость в ист.питания,ограниченность амплитуды входного напряжения напряжением питания ОУ,ограниченный диапазон частот сверх, легко вывести их строя.
|
17) Частотные характеристики операционных усилителей. Усиление гармонических сигналов характеризуется частотными параметрами ОУ, а усиление импульсных сигналов - его скоростными или динамическими параметрами. Многие типы ОУ общего и специального назначения имеют внутреннюю коррекцию, т.е. в схему таких ОУ включен конденсатор малой емкости (обычно 30пФ). Такой конденсатор внутренней частотной коррекции предотвращает генерацию ОУ на высоких частотах. Это происходит за счет уменьшения усиления ОУ с ростом частоты.
|
Частотную зависимость усиления ОУ без ОС в виде кривой, называемой амплитудно - частотной характеристикой (АЧХ) без ОС. На представлена АЧХ, типичная для ОУ с внутренней коррекцией. На низких частотах коэффициент усиления без ОС очень велик. АЧХ имеет спадающий характер в области высокой частоты, начиная от частоты среза fср. Причиной этого является частотная зависимость параметров транзисторов и паразитных емкостей схемы ОУ. По граничной частоте fгр, которой соответствует снижение коэффициента усиления ОУ в корень квадратный из 2 раз, оценивают полосу пропускания частот усилителя, составляющую для современных ОУ десятки мегагерц. |
Частота f1, при которой коэффициент усиления ОУ равен единице, называется частотой единичного усиления. Если разделить полосу единичного усиления на частоту входного сигнала, то получим в результате коэффициент усиления ОУ на данной частоте сигнала. Усиление без ОС на частоте равно полосе пропускания, деленной на частоту входного сигнала.