2. Упт с преобразователем и без него. Дифференциальный упт.

УПТ – усилители, коэффициент усиления которых не уменьшается при снижении частоты, вплоть до нуля. Такие усилители производят усиление не только по переменной, но и по постоянной составляющей.

Применение: электронные вычислительные устройства, системы автоматического регулирования, радиоизмерительные устройства (электронные вольтметры, осциллографы, стабилизаторы и др.)

Различают два основных типа: усилители прямого действия и с преобразованием. На входе УПТ – U = доли мВ, I = 10^-15 - 10^-16 А, следовательно необходимы многокаскадные УПТ с гальванической (непосредственной) межкаскадной связью. Для построения многокаскадных УПТ емкостная или трансформаторная связь не может быть использована, так как ни конденсаторы, ни трансформаторы не пропускают постоянный ток. При этом базу транзистора каждого последующего каскада непосредственно соединяют с коллектором предыдущего. Поэтому необходимо согласовывать режимы соседних к аскадов по постоянному току.

а) Дополнительный источник

постоянного напряжения

включают в цепь

межкаскадной связи

б) Дополнительный источник

постоянного напряжения

включают в цепь эмиттера или

цепь истока

С конструктивной точки зрения первый способ схемного решения менее удачен. УПТ будет громоздким, т.к. необходимы дополнительные источники питания.

Второй способ лучше, т.к. роль дополнительных источников постоянного напряжения может играть резистор R в цепи эмиттера, через который проходит постоянный ток. Величину постоянного тока выбирают такой, чтобы выполнялось условие RI = E.

Принципиальная трудность, возникающая при конструировании УПТ – нестабильность их работы. Даже медленные изменения напряжения источников питания, а также параметров транзисторов и деталей схемы вследствие их старения, колебания окружающей температуры вызывают изменения токов, которые через цепи гальванической связи передаются на выход усилителя и приводят к изменению выходного напряжения. Особенно вредными являются изменения токов в первых каскадах, т.к. они усиливаются последующими.

В результате этого в отсутствии входного сигнала выходное напряжение УПТ колеблется около среднего значения.

Это явление, называемое дрейфом нуля, является вредным, т.к. возникающее выходное напряжение невозможно отличить от полезных сигналов. Дрейф нуля оценивают в единицах напряжения на время (микровольт в час). Напряжение дрейфа определяет чувствительность усилителя. Если напряжение дрейфа и выходной сигнал одного порядка или больше его, то уровень искажений недопустим.

1. Уменьшение дрейфа нуля. Стабилизируют источники питания УПТ;

2. Вводят ООС;

3. Применяют мостовые балансные схемы УПТ;

4. Применение УПТ с преобразователем.

Биполярный дифференциальный каскад. Дифференциальный усилитель:

3. Задача. Привести схему включения биполярного транзистора с общей базой.

Политехнический колледж № 39

УТВЕРЖДАЮ Зам директора по УР _________________ Стрельникова Т.А.	ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21 Дисциплина: Электронная техника	СОГЛАСОВАНО Председатель предметной комиссии _______________ Жданова И.М.
«___» апреля 2010 г.	Группы: ВМ-25, ВМ-21	«___» апреля 2010 г.

1. Полевые транзисторы с изолированным каналом (МОП-транзисторы)

Полевые (униполярные) транзисторы - это транзисторы, в которых ток образуется одним видом носителей заряда (ток стока создаётся только основными носителями ПП, из которого изготовлен транзистор). Недостатки БТ: малое R_вх. (несколько десятков Ом), инерционность. У ПТ (ПТ С УПРАВЛЯЕМЫМ p-n ПЕРЕХОДОМ на рисунке) входное сопротивление высокое: ПТ с управляемым p-n переходом имеют сопротивление 10⁶-10⁹ Ом, у ПТ с изолированным затвором - 10¹³-10¹⁵ Ом. ПТ с изолированным затвором и индуцированным каналом:

Индуцированный канал создаётся при напряжении положительной полярности на затворе, транзистор с индуцированным каналом работает только в режиме обогащения. Из-за простоты изготовления и хороших технических характеристик эти транзисторы получили наибольшее распространение среды полевых.

1. П араметры ПТ. Статические параметры, соответствующие режиму насыщения. Статические параметры, соответствующие режиму насыщения 1. Крутизна характеристик S S = ΔI_с / ΔU_зи mA/V при U_c = const 2. Внутреннее сопротивление R_i = Δ U_c / ΔI_с kOhm при U_зи = const 3. Коэффициент усиления µ = Δ U_c / ΔU_зи при I_с = =const 4. Напряжение отсечки U_{зи отс} , емкости: входная, проходная, выходная _{. ­}Достоинства ПТ: Высокое входное сопротивление (ПТ с управляемым p-n – переходом 10⁶ – 10⁹ Ом, у ПТ с изолированным затвором 10¹³ – 10¹⁵ Ом); Малый уровень собственных шумов; Высокая устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий; Высокая плотность расположения элементов при использовании приборов в интегральных схемах; Достоинства биполярных транзисторов Высокое допустимое значение напряжения между К и Э (до неск. кВ) при достаточно больших значениях тока коллектора (до 25 А) . Маркировка транзисторов: Первый элемент – буква или цифра определяет исходный полупроводниковый материал Г или 1 – германий; К или 2 – кремний; А или 3 – арсенид галлия. Второй элемент – буква, указывающая класс приборов: Т – биполярные транзисторы; П – полевые транзисторы; Третий, четвертый и пятый – трехзначное число, первая цифра которого означает классификационный номер (диапазон частот, мощность), а две последующие – порядковый номер разработки. Шестой – параметрическую группу.

МОП - метил, оксид, полупроводник. МДП - металл, диэлектрик, полупроводник.

2. Параметры усилителя (Коэффициент усиления, полоса пропускания частот усилителя, избирательность усилителя, нелинейные искажения, частотные искажения, фазовые искажения, выходная мощность, коэффициент полезного действия, собственные шумы, динамический диапазон,).

Э У – радиотехнические устройства, усиливающие мощность, напряжение или ток электрического сигнала. Применяются в устройствах радиосвязи, радиовещания, автоматике, измерительной технике, телевидении, в бытовых приборах и т.д.

1. Параметры: Входное сопротивление R_вх = U_вх² /P_вх - сопротивление между входными зажимами усилителя.

2. Выходное сопротивление R_вых = U_вых² /P_вых - сопротивление между выходными зажимами усилителя при отключенной R_Н

3. Коэффициент усиления – отношение напряжения или тока (мощности) на выходе усилителя к напряжению или току (мощности) на входе усилителя

К_U = U_вых /U_вх К_i = I_вых/I_вх К_P = P_вых / P_вх

Многокаскадного усилителя

К = К₁* К₂* К₃*…..* К_n

Коэффициенты усиления в логорифмических единицах, дБ:

К_U = 20*lg U_вых /U_вх ;

К_i = 20*lg I_вых /I_вх ;

К_P = 10*lg P_вых /P_вх ;

Многокаскадного усилителя

К = К₁ + К₂ + К₃ +…..+ К_n

Коэффициент частотных искажений М = К_СР /К

или М = 20 lg К_СР /К, дБ

Рабочий диапазон: Рабочий диапазон частот определяется областью частот, где коэффициент частотных искажений М= К_ср /К изменяется не более, чем на 3 дБ.

М _доп =20lg К_ср /К_доп=3; lg К_ср - lgК_доп = 3/20 = 0,15;

lg К_доп = lgК_ср /1,4 lg К_доп = lgК_ср - lg10 ^0,15 ;

К_доп=К_ср /1,4 = 0,7 К_ср

f_н и f_В соответствуют коэффициенту усиления, равному К_доп

Рабочий диапазон частот усилителя

Δf = f_В - f_н

Чувствительность усилителя Определяется наименьшим напряжением или током на входе, при котором на выходе создается номинальная мощность. Чувствительность для заданного напряжения на выходе определяется по амплитудной характеристике усилителя – графику зависимости амплитуды напряжения сигнала на выходе от амплитуды входного сигнала

U_вых = f(U_вх )

Уровень собственных шумов Определяет нижний достижимый уровень входной полезной мощности, а следовательно, чувствительности и динамического диапазона. Основным источником шумов являются сами элементы и внешние источники помех и пульсации напряжения. Полезный сигнал должен превышать уровень собственных шумов

в несколько раз.

Коэффициент шума

N = (Pc/ Pш)_вх / (Pc/ Pш)_вых

КПД Отношение мощности на нагрузке усилителя к мощности, потребляемой усилителем от источника питания.