рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Пасивні компоненти. Резистори. Конденсатори. Індуктивні компоненти

Пасивні компоненти. Резистори. Конденсатори. Індуктивні компоненти - раздел История, Зміст   ...

ЗМІСТ

 

Перелік скорочень………………………………………………………...
Вступ……………………………………………………………………….
1 Пасивні компоненти…………………………………………………….
1.1 Резистори……………………………………………………………..
1.2 Конденсатори…………………………………………………….......
1.3 Індуктивні компоненти……………………………………………..
1.4 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
2 Діоди і діодні схеми……………………………………………………..
2.1 Класифікація і маркування діодів………….……………………….
2.2 Параметри і характеристики діодів………………………………...
2.3 Напівпровідникові стабілітрони……………………………………
2.4 Варикапи……………………………………………………………
2.5 Випрямляючі діоди………………………………………………….
2.6 Тунельні діоди……………………………………………………….
2.7 Високочастотні діоди………………………………………………..
2.8 Обернені діоди……………………………………………………….
2.9 Імпульсні діоди………………………………………………………
2.10 Запитання та завдання для самоконтролю………………………..
3 Біполярні та уніполярні транзистори…………………………………..
3.1 Структура транзисторів…………………………………...………...
3.2 Класифікація біполярних та уніполярних транзисторів…………..
3.3 Принцип дії біполярного транзистора……………………………..
3.4 Статичні параметри біполярних транзисторів ……………………
3.5 Режими роботи і статичні характеристики біполярних транзисторів………………………………………………………………
3.6 Параметри транзистора як чотириполюсника……………………..
3.7 Частотні властивості біполярного транзистора……………………
3.8 Принципи підсилення в транзисторі при активному режимі роботи…………………………………...……………………………….
3.9 Робота транзистора в імпульсному режимі………………………..
3.10 Будова та характеристики уніполярних транзисторів…………..
3.11 МДН-транзистори…………………………………...…………….
3.12 Параметри уніполярних транзисторів……………………………
3.13 Частотні властивості уніполярних транзисторів…………………
3.14 Запитання та завдання для самоконтролю……………………….
   
4 Показники та характеристики аналогових електронних пристроїв….
4.1 Коефіцієнти підсилення…………………………………………….
4.2 Амплітудно-частотна характеристика. Коефіцієнти частотних спотворень………………………………………………………………..
4.3 Фазочастотна характеристика………………………………………
4.4 Перехідні характеристики. Спотворення імпульсних сигналів….
4.5 Нелінійні спотворення. Коефіцієнт нелінійних спотворень…….
4.6 Амплітудна характеристика. Динамічний діапазон……………….
4.7 Коефіцієнт корисної дії. Номінальна вихідна потужність……….
4.8 Внутрішні завади аналогових пристроїв…………………………..
4.9 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
5 Зворотний зв’язок і його вплив на показники та характеристики аналогових пристроїв…………………………………………………….
5.1 Основні засоби забезпечення зворотного зв’язку…………………
5.2 Вплив зворотних зв’язків на коефіцієнти підсилення струму та напруги………………………………………………………………..
5.3 Вплив зворотних зв’язків на вхідний та вихідний опір………….
5.4 Вплив зворотного зв’язку на інші показники пристрою………….
5.5 Стійкість пристрою зі зворотним зв’язком………………………..
5.6 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
6 Забезпечення та стабілізація режиму в каскадах аналогових пристроїв…………………………………………………………………..
6.1 Кола живлення каскадів на уніполярних транзисторах…………..
6.2 Кола живлення каскадів на біполярних транзисторах……………
6.3 Динамічні характеристики каскадів……………………………….
6.4 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
7 Каскади попереднього підсилення……………………………………..
7.1 Аналіз властивостей каскаду зі спільним витоком в частотних областях…………………….…………………………………………….
7.2 Аналіз резисторного підсилювального каскаду зі спільним емітером у різних частотних областях…………………………………
7.3 Перехідні характеристики резисторного підсилювального каскаду……………………………….…………………………………...
7.4 Повторювачі напруги……………………………….……………….
7.5 Повторювачі струму……………………………….………………...
7.6 Каскади з динамічним навантаженням…………………………….
7.7 Диференціальні каскади……………………………….……………
7.8 Каскади на складених транзисторах………………………………..
7.9 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
8 Корекція частотних та перехідних характеристик……………………
8.1 Необхідність корекції та її принципи………………………………
8.2 Методи визначення параметрів, що забезпечують рівномірність АЧХ та лінійність ФЧХ у найбільшій області частот………………...
8.3 Каскади з індуктивною ВЧ корекцією……………………………..
8.4 Каскади з ВЧ корекцією на основі частотно залежного зворотного зв'язку……………………………………………………….
8.5 Каскади з НЧ корекцією ……………………………..……………..
8.6 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
9 Вибірні каскади……………………………..…………………………..
9.1 Класифікація, параметри та характеристики вибірних каскадів…
9.2 Резонансні діапазонні каскади з автотрансформаторним, трансформаторним і комбінованим зв’язками………………………...
9.3 Смугові каскади……………………………..……………………….
9.4 Запитання та завдання для самоконтролю…………………………
10 Каскади кінцевого підсилення……………………………..…………
10.1 Вимоги до каскадів кінцевого підсилення……………………….
10.2 Основні режими роботи підсилювальних каскадів……………...
10.3 Однотактні каскади кінцевого підсилення……………………….
10.4 Двотактні каскади кінцевого підсилення…………………………
10.5 Визначення нелінійних спотворень………………………………
10.6 Вибір транзисторів для каскаду кінцевого підсилення………….
10.7 Кінцеві каскади підсилення потужності, що працюють у режимі з ШІМ………………………………………………………….
10.8 Запитання та завдання для самоконтролю………………………..
11 Операційні підсилювачі……………………………..………………..
11.1 Основні показники операційних підсилювачів та вимоги до них……………………………..………………………….
11.2 Типові структури та каскади операційних підсилювачів………..
11.3 Застосування зворотного зв’язку у операційних підсилювачах для утворення пристроїв аналогової обробки сигналів……………….
11.4 АЧХ та ФЧХ операційного підсилювача…………………………
11.5 Забезпечення стійкості операційних підсилювачів, що охоплені зворотним зв’язком……………………………..………..
11.6 Запитання та завдання для самоконтролю………………………..
12 Каскади на операційних підсилювачах, що здійснюють операції над сигналом……………………………..………………………………..
12.1 Інвертувальні каскади ……………………………..………………
12.2 Неінвертувальні каскади…………………………………………..
12.3 Диференційні каскади …………………………………………….
12.4 Інтегрувальні і диференціювальні каскади……………………….
12.5 Логарифмічні та антилогарифмічні каскади…………………….
12.6 Аналогові помножувачі та подільники…………………………..
12.7 Перетворювачі опору. Конверсія та інверсія імпедансу………...
12.8 Розрахунок каскадів на ОП……………………………..…………
12.7 Запитання та завдання для самоконтролю………………………..
13 Активні фільтри……………………………..…………………………
13.1 Загальні відомості про фільтри……………………………………
13.2 Фільтри Баттерворта і Чебишева………………………………….
13.3 Фільтри Бесселя…………………………………………………….
13.4 Порівняння фільтрів різних типів…………………………………
13.5 Схеми активних фільтрів на ОП…………………………………..
13.6 Проектування фільтрів на джерелах напруги, керованих напругою…………………………………………………………………
13.7 Фільтри, що будуються на основі методу змінного стану………
13.8 Схемні рішення фільтрів…………………………………………..
13.9 Запитання та завдання для самоконтролю………………………..
Література………………………………………………………………….
Глосарій……………………………………………………………………

 

 


ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

   

ВСТУП

 

Запропонований навчальний посібник відповідає розділам «Аналогова схемотехніка» та «Інтегральна схемотехніка» програми дисципліни «Основи схемотехніки» підготовки бакалаврів за напрямком 6.050903 – телекомунікації. Основу посібника становить теоретичний матеріал лекційних курсів схемотехнічних дисциплін для напрямків радіотехніка та телекомунікації, які читаються авторами протягом останніх 20 років у Вінницькому національному технічному університеті [1-7].

Навчальний посібник складається з 13 розділів, в яких послідовно розглядаються розділи дисципліни «Основи схемотехніки» відповідно до ГСВОУ ОПП 6.050903-2009. Зокрема теоретичний матеріал напрямків частини «Аналогова схемотехніка» (ППП.03.10) відображений у таких розділах посібника: Пасивні компоненти (КЗП.03.13) – розділ 1; Діодні схеми (КЗП.03.14) – розділ 2; Схеми на біполярних транзисторах (КЗП.03.15) – розділи 3, 7, 8, 9 і 10. Теоретичний матеріал напрямків частини «Інтегральна схемотехніка» (ППП.03.13) відображений у таких розділах посібника: Зворотний зв'язок (КСП.04.09) – розділ 5; Режими роботи підсилювачів (КСП.04.09) – розділ 6; Регулювання та живлення ОП (КСП.04.10) – розділ 11; Схеми на ОП (КСП.04.10) – розділи 12 і 13. Для покращення сприйняття матеріалу та систематизації термінології авторами посібника введено розділ 4 «Показники та характеристики аналогових електронних пристроїв».

Розглянуто схемотехніка каскадів підсилення різного призначення (попередні підсилювачі, підсилювачі потужності, підсилювачі постійного струму, вибірні підсилювальні каскади, корекція перехідних і частотних характеристик, спеціалізовані підсилювачі), виконаних на основі біполярних і польових транзисторів та інтегральних операційних підсилювачів. У процесі оволодіння матеріалом посібника студенти повинні засвоїти основні положення теорії та отримати необхідний обсяг практичних навичок розробки та аналізу аналогових електронних пристроїв на дискретних та інтегральних активних приладах.

Навчальний посібник може бути корисним для студентів радіотехнічних і приладобудівних спеціальностей, а також для інженерів і радіоаматорів, які займаються розробкою, експлуатацією та технічним обслуговуванням аналогових електронних пристроїв.

Автори вдячні рецензентам доктору технічних наук, професору
І. П. Лісовому, доктору технічних наук, професору О. Б. Шарпану, доктору технічних наук, професору Ю. К. Філіпському, корисні зауваження яких сприяли поліпшенню змісту книги.

 


ПАСИВНІ КОМПОНЕНТИ

Резистори

Класифікація й основні параметри резисторів

1. Постійні резистори з фіксованим значенням опору, залежно від призначення бувають: загального застосування, точні, прецизійні, високочастотні,… 2. Змінні резистори (variable resistors) зі змінним значенням опору, залежно… 3. Спеціальні або нелінійні резистори (nonlinear resistors) ­– особлива група постійних резисторів, опір яких залежить…

Маркування резисторів

Для резисторів прийнята спеціальна система скорочених позначень. Резистори постійного опору позначаються літерою С, змінного – СП, цифровий індекс… Таблиця 1.1 – Позначення матеріалу резисторів Постійні …  

Спеціальні резистори

Варистори (varistors) – це елементи, опір яких значно зміняється при зміні прикладеної напруги. Їх основним призначенням є стабілізація та обмеження… Терморезистори (thermoresistors) – це термочутливі резистори, опір яких значно… За призначенням терморезистори діляться на такі групи:

Застосування резисторів у схемотехніці

Для подільника напруги на рис. 1.3, а   . (1.8)

Конденсатори

Ємність (capacity) конденсатора залежить від матеріалу діелектрика, форми і взаємного розташування обкладинок. Ємність плоского конденсатора, що складає з n обкладинок,  

Загальна класифікація конденсаторів

Конденсатори постійної ємності – це конденсатори з фіксованою ємністю, що у процесі експлуатації не регулюється. Застосовуються у колах блокування,… Конденсатори змінної ємності (КЗЄ) використовують для плавного настроювання… Підстроювальні конденсатори застосовують у колах, ємність яких повинна точно встановлюватися при разовому або…

Основні параметри конденсаторів

Номінальна ємність конденсатора – ємність, яку повинен мати конденсатор відповідно до нормативної документації. Номінальна робоча напруга (номінальна напруга - rated voltage) – максимальна… Досліджувальна напруга – максимальна напруга, при якій конденсатор може перебувати без пробою протягом невеликого…

Маркування конденсаторів

Конденсатори постійної ємності маркіруються буквою К. Цифровий код позначення типів конденсаторів (залежно від діелектрика) наведений у табл. 1.2. …   Таблиця 1.2 – Цифровий код позначення конденсаторів Група конденсаторів Код …

Конденсатори змінної ємності

Конструкція будь-якого конденсатора змінної ємності містить: систему нерухливих пластин (плоскі або циліндричні) – статор; систему рухливих пластин… Єдиної класифікації КЗЄ немає. Можна лише вказати основні класифікаційні… 1) Призначення: вхідні та підсилювальні каскади приймачів, гетеродини приймачів, генератори передавачів,…

Нелінійні конденсатори

Номінальні значення ємності варикондів визначаються при напрузі 5 В і частоті 50 Гц і для різних типів перебувають в інтервалі 100 пФ...0,1 мкФ. При… Ця властивість дозволяє застосовувати вариконди у якості підсилювачів змінного… Опір ізоляції постійному струму – не менш 104 МОм.

Ндуктивні компоненти

Індуктивні компоненти (inductive components) – це елементи, опір яких змінному струму має індуктивний характер (рис.1.6, 1.7). До індуктивних компонентів відносять: високочастотні котушки індуктивності, дроселі, трансформатори, магнітні головки для запису і зчитування аудіо, відео або цифрової інформації.

Високочастотні котушки індуктивності та дроселі

– контурні котушки (coils), які утворюють разом з конденсаторами коливальний контур (oscillatory circuit); – котушки зв'язку, які передають високочастотні коливання з одного кола до… – високочастотні дроселі (chokes), які перекривають шлях струмам високої частоти).

Трансформатори

Основними елементами трансформатора є магнітопровід і розміщені на ньому обмотки. Позначення трансформаторів на електричних схемах подано на рис.… За функціональним призначенням трансформатори діляться на три основні групи:… Трансформатори живлення: перший елемент – літера Т; другий - літера або дві літери (А - трансформатор живлення анодних…

Запитання та завдання для самоконтролю

2. Що таке номінальний опір резистора? 3. Перелічте основні функції резисторів. 4. Від чого залежить електричний опір тензорезистора?

ДІОДИ І ДІОДНІ СХЕМИ

Класифікація і маркування діодів

Діодами називають двоелектродний прилад, основою якого є електронно-дірковий перехід. Виготовляються діоди з кремнію, германію або арсенід галію. … Конструктивно діод являє собою, наприклад, напівпровідник n-типу провідності в…

Маркування малопотужних діодів та діодів середньої потужності

Г, 1 – германій; К, 2 – кремній; А, 3 – арсенід галію. Якщо використовується цифра, то це вказує на те, що діод має покращені… Якщо використовуються букви, то допустима робоча температура для германієвих діодів становить 600 С, для кремнієвих…

Маркування надвисокочастотних діодів

Варикапи: підстроюючі – 1; помножувальні – 2. Тунельні діоди: підсилюючі – 1; генераторні – 2; переключаючі – 3. Зворотні діоди – 4.

Параметри і характеристики діодів

Вольт-амперна характеристика діода

  Рисунок 2.2 – Вольт-амперні характеристики діода:

Пробій діода

Розрізняють пробій електричний та тепловий. В обох випадках ріст струму пов’язаний зі збільшенням кількості носіїв заряду в переході. При електричному пробої ріст кількості носіїв, обумовлений цим полем і ударною… При електричному пробої в результаті ударної іонізації починається лавинне розмноження носіїв і кількість носіїв n0,…

Тепловий пробій

В режимі постійного струму потужність, що підводиться до переходу, визначається величиною зворотної напруги Uзв і величиною зворотного струму Ізв …   .

Вплив температури на характеристики діода

.   Вольт-амперні характеристики діода для різних температур наведені на рис. 2.4.

Напівпровідникові стабілітрони

Напівпровідникові стабілітрони – це діоди на зворотній гілці вольт-амперної характеристики яких є дільниця зі слабою залежністю напруги від струму,…  

Варикапи

Варикапи – це напівпровідниковий діод, в якому використовується залежність ємності p-n переходу від зворотної напруги, тобто це елемент з електрично…   .

Випрямляючі діоди

Випрямляючі діоди призначені для перетворення змінного струму пониженої частоти в постійний і вони розподіляються на випрямляючі діоди Iвипр < 10… Основою випрямляючого діода є напівпровідникова прямокутна або круглої форми… Мінімальна товщина напівпровідникової пластини залежить від її механічної міцності. Завдяки цьому ширина базової…

Рисунок 2.15 – Вольт-амперна характеристика тунельного діода

 

Параметрами тунельного діода є:

– величина струму в точці максимума (від міліампера до сотні міліампер);

– напруга роствору Upp – пряма напруга, більша напруги впадини, при якій струм розриву рівний піковому;

– питома ємність С0/In ;

– гранична резистивна частота fГ – це розрахункова частота, на якій активна складова опору послідовної схеми, яка складається з опору p-n переходу і опору втрат дорівнює 0;

– резонансна частота f0, Х=0, XL=XC;

– ємність p-n переходу XC;

– індуктивність корпуса і виводів L.

Мінімальний струм і відношення Imax/Imin, яке, як правило, не перевищує 4. Від’ємна диференціальна провідність діода може досягати сотень мА/В. Наявність від’ємної провідності вказує на можливість використання цього пристрою для генерування і на можливість використання цього пристрою для генерування і підсилення коливань, перетворення сигналів і перемикання.

В зв’язку з тим, що перенесення заряду в тунельному діоді здійснюється основними носіями, проходження яких не зв’язано з накопиченням неврівноваженого заряду, прилад має надзвичайно малу інерційність. Гранична частота тунельного діода обмежується лише ємністю перереходу, розподіленим опором бази та індуктивності виводів і може досягати сотень Гц. Відмінною якістю є також малий рівень шумів, мале споживання потужності, стійкість до ядерного і теплового опромінення, мала вага і габарити.

 

 

Високочастотні діоди

Електронно-дірковий перехід в таких діодах створюється на місці контакту металевої (або бронзової) голки з пластиною Ge або Si. В результаті… Оскільки площа переходу у точкових діодів порівняно мала, то допустима… Для розширення частотного діапазону діода необхідно зменшувати ємність переходу С, опір діода Z та прямий опір p-n…

Обернені діоди

Обернений діод – різновидність тунельного діоду, в якого струм піку Іп = 0. Вольт-амперна характеристика та умовне позначення обернених діодів на… Рисунок 2.16 – Вольт-амперна характеристика оберненого діода і його позначення на електричних схемах (ТС – тунельний…

Мпульсні діоди

   

Рисунок 2.18 – Параметри напруги та струму імпульсних діодів

 

Насправді, в момент перемикання інжекція носіїв, припустимо дірок, в базу припиняється; в базі біля переходу концентрація дірок знижується до рівноважної. Але інжектовані раніше дірки ще не встигли пройти всю базу та, відповідно, концентрація дірок в товщині бази вища, ніж в переході. Наряду з дифузійним рухом дірок до виводу бази виникає їх дифузійний рух в зворотному напрямку до емітеру. Рівноважне значення концентрації дірок по всій базі встановлюється через час τвідн, коли описані процеси закінчуються. Для прискорення цього процесу базу в деяких імпульсних діодах легують домішками, які утворюють пастки та сприяють рекомбінації неосновних носіїв. Легування бази золотом дозволяє знизити час процесів відновлення до величини порядку 10-9 с. Знизити час τвідн дозволяє також застосування бази з неоднорідною концентрацією домішки. В таких діодах концентрація домішок в базі монотонно збільшується по мірі віддалення від переходу.

Нерівномірною виявляється й концентрація основних, рухомих носіїв. В базі електрони з n–напівпровідника дифундують до переходу та оголяють далеко від переходу позитивні іони домішок. Таким чином, в базі встановлюється електричне поле, вектор напруженості якого спрямований до переходу. Під дією цього поля дірки, інжектовані в базу, дрейфують до переходу, притискаються до межі запираючого шару, де утворюють об’ємний заряд дірок підвищеної густини. При перемиканні напруги з прямої на зворотню ці дирки втягуються полем переходу за малий час. Внаслідок цього час відновлення в таких діодах значно менший, ніж в діодах з однорідною базою. Такі діоди отримали назву – діоди з накопиченням заряду (ДНЗ).

Інші параметри – максимальна імпульсна напруга (пряма) Uпр.імп.мах та максимальний імпульсний струм Iпр.імп, а також їх співвідношення, яке називається імпульсним опором.

Ємність переходу має бути по можливості меншою одиниці пікосекунд.

За часом відновлення зворотного опору τвідн імпульсні діоди поділяються на мілісекундні (τвідн >0,1 мсек), мікросекундні
(0,1мсек>τвідн >0,1 мксек), та наносекундні (τвідн <0,1 мксек).

Запитання та завдання для самоконтролю

2. Що характеризує температурний коефіцієнт напруги? 3. Для чого призначені випрямляючі діоди? 4. Чим відрізняються вольт-амперні характеристики кремнієвих та германієвих діодів?

БІПОЛЯРНІ ТА УНІПОЛЯРНІ ТРАНЗИСТОРИ

Структура транзисторів

  Рисунок 3.1 – Структура біполярного площинного транзистора

Класифікація біполярних та уніполярних транзисторів

Класифікація транзисторів по їх призначенню, фізичним властивостям, основним електричним параметрам, конструктивно-технологічним ознакам, роду… Система позначень сучасних типів транзисторів базується на ряді… Перший елемент означає вихідний (початковий) напівпровідниковий матеріал, на основі якого виготовлений транзистор. Для…

Принцип дії біполярного транзистора

Енергетична діаграма для площинного транзистора p-n-p типу приведена на рис. 3.3.  

Статичні параметри біполярних транзисторів

Як елемент електричної схеми транзистор завжди використовується таким чином, що один із його електродів є вхідним, другий вихідним, а третій –… Одним із основних парамерів транзистора є коефіцієнт передачі по струму, який… Для схеми зі СБ вхідним є струм емітера ІЕ, а вихідним струм колектора ІК.

Рисунок 3.5 – Схеми вмикання транзистора

 

Оскільки струм колектора завжди менший струму емітера, то менший одиниці і знаходиться в межах від 0,95 до 0,97.

В схемі зі СЕ струм бази ІБ є вхідним, а ІК – вихідним.

 

 

Оскільки струм бази значно менший струму колектора, то значно більший одиниці і може становити декілька десітків одиниць для транзисторів середньої та високої потужності та 100 і більше для транзисторів малої потужності.

Коефіцієнт і взаємопов’язані

 

.

 

Коефіцієнт передачі по струму для схеми зі СК також визначається відношенням приросту вихідного струму dIE до вхідного dIБ

 

.

 

Схема зі СК забезпечує максимальне підсилення по струму.

Степінь залежності UЕБ від ІЕ прийнято оцінювати за допомогою диференційного вхідного опору і емітерного переходу

 

,

при ІЕ = 0, .

Величина емітерного струму визначається в основному процесами інжекції дірок з емітера в базу і його величина становить одиниці Ом.

Важливим параметром транзистора є об’ємний опір бази. База транзистора виконується в основному з високоомного матеріалу, і тому її об’ємний опір rб в роботі транзистора грає значну роль. Величина rб визначається в основному опором її активної дільниці, а саме, того шару бази, який знаходиться між емітером та колектором. Для найпростішого випадку опір базової області можна визначити за виразом

 

,

 

де – питомий опір матеріалу бази; w – ширина бази.

Опір колекторного переходу можна розрахувати за виразом

, при ІЕ = const.

 

Внаслідок модуляції ширини бази зміна Uкб викликає зміну Ік, але вона, як правило, дуже мала, тому опір практично незалежить від напруги на колекторі і його величина може становити від сотні кОм до одиниць МОм.

 

Режими роботи і статичні характеристики біполярних транзисторів

Поряд з описаним активним режимом транзистор в ряді імпульсних, ключових та інших схем транзистор може працювати в режимі відсікання або в режимі… В режимі відсічення обидва переходи зміщені в зворотному напрямку, отже через… При підключенні обох батарей в прямому напрямку транзистор працює в режимі насичення – обидва переходи відкриті, а…

Рисунок 3.7 – Вихідні характеристики транзистора для схеми зі СБ

 

Вихідні характеристики майже паралельні осі напруг. Наявність невеликого нахилу пояснюється тим, що колекторна напруга має слабкий кінцевий вплив на рух носіїв до колекторного переходу. Кожна характеристика різко зростає в області, близькій до пробою.

При ввімкненні транзистора по схемі з СЕ статичні характеристики описуються залежностями

 

; – вихідна характеристика;

; – вхідна характеристика.

 

Вихідні характеристики для схеми з СЕ мають великий нахил в порівнянні з характеристиками для схеми з СБ, що пояснюється більш сильним впливом Uк на коефіцієнт передачі струму.

Крім того, при вмиканні транзистора за схемою з СЕ на величину Ік має вплив ефект лавинного множення носіїв в колекторному переході. Тому різке збільшення струму колектора в передпробійній області починається для схеми з СЕ при більш низьких напругах, ніж в схемі з СБ. Цим зумовлюється той факт, що допустима колекторна напруга для схеми з СЕ менша в порівнянні з схемою з СБ.

Можна показати, що мінімальне значення колекторного струму Ік = Ік0 має місце при струмі бази: Іб = –Ік0.

Звідси випливає, що транзистор в схемі з СЕ в діапазоні струмів бази від 0 до –Ік0 керується від’ємним вхідним струмом.

Вхідні характеристики схеми з СЕ мають такий же вигляд як і для схеми з СБ і розміщуються близько одна біля одної, і тому при розрахунках, як правило, використовують одну характеристику. На відміну від схеми з СБ вхідні характеристики схеми з СЕ більш лінійні.

Характеристики схеми з СК багато в чому спільні з характеристиками схеми з СЕ, оскільки в обох схемах вхідним є струм бази, а вихідні (ІЕ, ІК) відрізняються мало. Тому для практичних розрахунків в якості вихідних характеристик схеми з СК можна використовувати вихідні характеристики схеми з СЕ, якщо замінити ІК на ІЕ. Вхідні характеристики схеми з СК по формі збігається з вхідними характеристиками схеми з СЕ, але зміщені по осі напруг вправо на величину падіння напруги на колекторному переході.

Параметри транзистора як чотириполюсника

  Рисунок 3.8 – Подання біполярного транзистора у вигляді лінійного чотириполюсника

Частотні властивості біполярного транзистора

Параметри транзистора в діапазоні частот до 800-1000 Гц практично не залежать від частоти. З підвищенням частоти починає проявлятися комплексний… Носії заряду, інжектовані емітерним переходом, переміщуються в базовій області… З ростом частоти час дії зовнішнього прискорюючого поля зменшується, і тому більшу частину базової області носії…

Принципи підсилення в транзисторі при активному режимі роботи

В схемі зі спільною базою в вихідному колі (колекторному) протікає майже той же струм, що і у вихідному колі (емітері), тому підсилення струму в… Щоб зрозуміти принцип підсилення потужності в транзисторі, як і в інших… Електричне поле в колекторному переході транзистора складається із постійної складової, створеної зовнішнім джерелом…

Робота транзистора в імпульсному режимі

Транзистор часто використовують в імпульсних пристроях та в якості транзисторного ключа. При роботі транзистора в імпульсних пристроях від нього, як… При роботі транзистора в якості транзисторного ключа необхідно щоб опір… Розглянемо процеси, що відбуваються в транзисторі, який ввімкнено по схемі зі спільною базою, при проходженні через…

Будова та характеристики уніполярних транзисторів

Канальним транзистором називається трьохелектродний напівпровідниковий прилад, в якому керування струмом здійснюється шляхом зміни товщини… Будову канального транзистора показано на рис. 3.12. Тонкий шар напівпровідника n або p типу, обмежений з двох сторін електронно-дірковими переходами, називається каналом.…

МДН-транзистори

Будова МДН-транзисторів подана на рис. 3.15. Вони розподіляються на дві групи: з вбудованим і з індуктивним каналами.

Параметри уніполярних транзисторів

, . На величину крутизни значний вплив має об’ємний опір частини приладу,…  

Частотні властивості уніполярних транзисторів

Принцип дії польових транзисторів не зв’язаний з інжекцією неосновних носіїв заряду в базі та їх відносно повільним рухом до КП. Це прилад без… На низьких частотах повний вхідний опір польового транзистора з р-n переходом… Крім того, наявність прохідної ємності , призводить до виникнення в польових транзисторах частотно-залежного…

Запитання та завдання для самоконтролю

2. Чи залежать параметри транзистора в діапазоні частот до 800-1000 Гц від частоти? 3. Що є основою транзистора? 4. Назвіть основні параметри польових транзисторів.

ПОКАЗНИКИ ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ

АНАЛОГОВИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ

 

Коефіцієнти підсилення

Коефіцієнт підсилення – один з найважливіших показників анало­гових електронних пристроїв, який показує у скільки разів корисний ефект, при заданому… Корисний ефект на виході може визначатися напругою, струмом та потужністю. На…   ; (4.1) ; (4.2) , (4.3)

Амплітудно-частотна характеристика. Коефіцієнти частотних спотворень

Сигнал, проходячи крізь пристрій аналогової обробки, перетво­рюється. Форма складного сигналу на виході лінійного перетворювача може відрізнятися… Більш чітке уявлення про характер та значення лінійних спотво­рень дає… Амплітудно-частотна характеристика – це залежність модуля ко­ефіцієнта підсилення від частоти (рис. 4.1).

Фазочастотна характеристика

Фазочастотна характеристика підсилювача показує залеж­ність від частоти фазового зсуву вихідного гармонічного коливання від­повідно до вхідного. Ця…  

Перехідні характеристики. Спотворення імпульсних сигналів

Перехідною характеристикою (ПХ) підсилювача називається залеж­ність миттєвого значення вихідної напруги (або струму) від часу при стрибкоподібній… Перехідна характеристика визначає процес переходу пристрою в одного…   .

Нелінійні спотворення. Коефіцієнт нелінійних спотворень

Нелінійні спотворення – це спотворення форми вихідного сигна­лу, спричинені наявністю в схемі підсилювача нелінійних елементів. Активні елементи… Рисунок 4.5 – Графік прохідної ВАХ польового транзистора (а) і кривої намагнічування осердя котушки індуктивності…

Амплітудна характеристика. Динамічний діапазон

Амплітудною характеристикою (АХ) підсилювального пристрою зве­ться залежність сталого значення вихідної напруги бід вхідної , (рис. 4.6), де , . АХ характеризує динамічний діапазон сигналів, тобто інтервал значень вхідної…  

Коефіцієнт корисної дії. Номінальна вихідна потужність

Коефіцієнт корисної дії (ККД) підсилювача або його окремого каскаду визначається відношенням   , (4.28)  

Внутрішні завади аналогових пристроїв

Для оцінки якості та умов роботи пристроїв не­обхідно використовувати такі допоміжні поняття: наводка, фон, мікро­фонний ефект, тепловий шум. Наводкою зветься напруга, утворена від сторонніх джерел. Це можуть бути… Наводки можуть бути усунуті використанням розв’язуючих фільтрів у джерелах завад та екрануванням підсилювача або його…

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Сформулюйте означення АЧХ каскаду. По якому рівню визначають ширину смуги пропускання при підсиленні а) напруги; б) потужності. 2. Нарисуйте ідеальну і реальну ФЧХ каскаду. Як визначити фазові спотворення… 3. Чим викликаються лінійні спотворення сигналу?

ЗВОРОТНИЙ ЗВ’ЯЗОК І ЙОГО ВПЛИВ НА ПОКАЗНИКИ

ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛОГОВИХ ПРИСТРОЇВ

 

Основні засоби забезпечення зворотного зв’язку

Зворотний зв’язок це передача сигналу з виходу підсилювача чи окремого його каскаду на вхід (рис. 5.1).  

Вплив зворотних зв’язків на коефіцієнти підсилення струму та напруги

Якщо коефіцієнт підсилення підсилювача без зворотного зв’язку позначити , коефіцієнт передачі напруги колом зворотного зв’язку та вхідний струм… , , ,

Вплив зворотних зв’язків на вхідний та вихідний опір

Характер зміни вхідного опору визначається способом введення зворотного зв’язку у вхідне коло, а вихідного опору — у вихідне коло. Для визначення зміни вхідного опору у випадку послідовного зв’язку…   , (5.6)

Вплив зворотного зв’язку на інші показники пристрою

Якщо позначити напругу гармонік, фону чи завади на вході пристрою з ВЗЗ як , тоді вважаючи пристрій лінійним та нехтуючи складовими вищих ступенів,…   .

Стійкість пристрою зі зворотним зв’язком

Питання стійкості та використання різних критеріїв щодо її оцінки є основним у схемотехнічних дисциплінах при розгляді питань проектування… Стійкість аналогових електронних пристроїв зручно оцінювати, використовуючи…  

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Нарисуйте структурні схеми каскаду охопленого зворотним зв’язком: а) паралельним по напрузі; б) паралельним по струму; в) послідовним по напрузі;… 2. Дайте визначення петлевому підсиленню. 3. Що називається глибиною зворотного зв’язку?

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА СТАБІЛІЗАЦІЯ РЕЖИМУ В КАСКАДАХ АНАЛОГОВИХ ПРИСТРОЇВ

 

Властивості уніполярних активних елементів, як і біполярних, визначаються їх вхідними та прохідними характеристиками.

 

Кола живлення каскадів на уніполярних транзисторах

Кола живлення, що забезпечують функціонування каскадів на польових транзисторах Зазначимо, що уніполярні транзистори бувають трьох типів: польові…  

Кола живлення каскадів на біполярних транзисторах

Властивості біполярних транзисторів (БТ) як активних елементів визначаються його вхідними, вихідними та прохідними характеристиками. Типовий вигляд… Постійні складові струмів БТ зв’язані між собою співвідношен­нями   ; ; ; .

Динамічні характеристики каскадів

У розрахунках електричних характеристик підсилювальних кас­кадів використовуються такі динамічні характеристики: - вихідна — залежність вихідного струму бід вихідної напруги, для БТ , для ПТ… - вхідна — залежність вхідного струму від вхідної напруги, для БТ . Для ПТ ця характеристика не використовується,…

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Яким чином впливає на режим роботи підсилювального каскаду резистор навантаження та його зміна? 2. Визначте, які схеми підсилювальних каскадів забезпечують найбільшу… 3. Нарисуйте електричні схеми та поясніть принцип дії і призначення елементів: а) схеми живлення з автоматичним…

КАСКАДИ ПОПЕРЕДНЬОГО ПІДСИЛЕННЯ

 

Аналіз властивостей каскаду зі спільним витоком в частотних областях

Використання еквівалентних схем для аналізу каскадів попереднього підсилення

Рисунок 7.1 – Електрична схема двокаскадного підсилювача на польових…  

Аналіз резисторного підсилювального каскаду зі спільним емітером у різних частотних областях

Під час аналізу підсилювального каскаду на БТ (рис. 7.8) слід пам’ятати, що параметри БТ мають яскраво виражену залежність від час­тоти, наприклад …   ,  

Перехідні характеристики резисторного підсилювального каскаду

У процесі роботи підсилювального каскаду з імпульсним сигналом ємності та заряджаються. Зарядження проходить швидко, а – повільно, оскільки вони…   , (7.20) . (7.21)  

Повторювачі напруги

Витоковий повторювач (каскад спільній стік) становить собою каскад, охоплений 100% ВЗЗ послідовного виду за напругою (рис. 7.14, а, б). Зворотний… Рисунок 7.14 – Електрична (а) та еквівалентна (б) схеми витокового повторювача

Повторювачі струму

Каскад із спільною базою (рис. 7.18, а) можна розглядати як каскад спільний емітер (СЕ), охоплений 100%–вим паралельним від’ємним зв’язком за…  

Каскади з динамічним навантаженням

За побудови каскадів попереднього підсилення знаходить засто­сування принцип динамічного навантаження, який дозволяє дістати ве­ликий коефіцієнт… Схема підсилювача з динамічним навантаженням зображена на рис. 7.19, а.…  

Диференціальні каскади

Ефективним засобом зменшення впливу зовнішніх факторів (зміни температури, напруги живлення, розкиду параметрів на роботу підсилю­вача) є… Рисунок 7.20 – Електричні схеми диференціальних каскадів на БТ (а) і ПТ (б) …  

Каскади на складених транзисторах

Складений транзистор використовується у каскадах, де необхід­но забезпечити великий коефіцієнт підсилення струму. Найбільш по­ширений складений…   , де

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Як зміниться коефіцієнт підсилання каскаду на середніх час­тотах, якщо замість одного резистора навантаження ввімкнути два од­накових у паралель?… 2. Визначити та ємність розділового конденсатора каскаду на польовому… 3. Визначити спад плоскої вершини у кінці імпульсу тривалістю 0,01 с, якщо коло, що створює спотворення, складається з…

Необхідність корекції та її принципи

На практиці виникає необхідність забезпечити широку смугу пропускання пристрою (1, 10, 100 МГц). Прості схеми підсилювачів не можуть забезпечити… Зменшення підсилення зі зростанням частоти у каскадах на польових транзисторах… У зв'язку з цим приймають ряд заходів, які дозволяють розширити смугу пропускання. У таких випадках застосовують…

Методи визначення параметрів, що забезпечують рівномірність АЧХ та лінійність ФЧХ у найбільшій області частот

Метод визначення параметрів схеми корекції, що забезпечує рівномірність АЧХ у найбільшій області частот, запропонований Г.В. Брауде. Згідно з цим…  

Частотні характеристики для різних n, що побудовані на підставі (8.5), зображені на рис. 8.1.

Чим вище степінь n поліному, що відображує частотну характеристику, тим ефективніше результат корекції за Баттервортом. 3і зростанням n у межах смуги пропускання підсилення все менше змінюється з частотою, а за її межами різче спадає до нуля.

Вираз (8.5) використовується для математичного опису реальних частотних характеристик. Таку операцію називають апроксимацією характеристик за Баттервортом. Квадрат модуля комплексної функції можна подати у вигляді

 

Рисунок 8.1 – Частотні характеристики для різних n

Тоді переходячи від до комплексної змінної р, отримаємо для (8.5)

 

 

Введемо для спрощення нові змінні

  Тоді

Каскади з індуктивною ВЧ корекцією

Каскад з індуктивною корекцією показано на рис. 8.6, а. Корекція здійснюється за допомогою L, що включається послідовно з…  

Рисунок 8.10 – Еквівалентна схема каскаду з послідовною індуктивною ВЧ корекцією

 

Повна паразитна ємність при такому включенні індуктивності коректування поділяється на дві частини і , у результаті чого загальна паразитна ємність дорівнює

 

 

Паралельний резонансний контур, що утворюється і має резонансну частоту

 

тобто ця частота вище, ніж в схемі з паралельною ВЧ корекцією (якщо значення однакові).

На частоті опір навантаження каскаду є опором паралельного контуру ІІІ виду, який частково шунтується опорами і

Визначимо опір навантаження каскаду на резонансній частоті . Враховуючи, що і (для ПТ), то шунтувальною дією i на еквівалентний резонансний опір контуру можна знехтувати. В цьому випадку

 

 

Оскільки паралельно частині контуру підключено опір то величина і викиду АЧХ на частоті паралельного резонансу не спостерігається, але викид АЧХ може спостерігатися на частоті послідовного резонансу Оскільки контур ІІІ виду має три реактивності і напруга виходу знімається з реактивного елемента (напруга збудження цього контуру ) послідовного контуру то вихідна напруга і відповідно коефіцієнт підсилення на частоті може бути більшим за

Для більш ефективного згладжування АЧХ часто застосовують опір шунтування що підключається паралельно до індуктивності коректування

Застосовуючи сполучення схем паралельної і послідовної ВЧ корекціі (складна корекція), можна досягнути більш широкої смуги пропускання і рівномірності коефіцієнта підсилення у досить широкій смузі.

 

Каскади з ВЧ корекцією на основі частотно залежного зворотного зв'язку

Як приклад застосування ВЗЗ для корекції АЧХ підсилювача розглянемо схему емітерної (витокової) ВЧ корекції (рис. 8.11).  

Це дає

 

 

Звідки

 

 

або

 

 

Оптимальна корекція можлива тільки при виконанні умови Ця корекція практично не дає виграшу у площі підсилення, але збільшує граничну частоту

 

Кожному значенню повинна відповідати конкретна коректувальна ємність

 

 

Аналіз показує , що оптимальним є випадок У свою чергу вибір може призвести до утворення підйому АЧХ, а вибір призводить до впливу на хід АЧХ тільки за межами смуги пропускання.

Очевидно, що у даному випадку корекція АЧХ досягається зменшенням підсилення каскаду у смузі НЧ та СЧ, де коефіцієнт підсилення дорівнює Площа підсилення зберігається без змін.

Рисунок 8.12 – Графік АЧХ у смузі ВЧ

 

Але слід відзначити, що при сучасному рівні підсилювальної техніки отримати великий коефіцієнт підсилення не важко, це призводить до широкого застосування даного принципу корекції у ІМС. Корекція АЧХ у смузі ВЧ призводить до зростання швидкодійності схеми і забезпечує відповідні зміни ПХ каскаду у області малих часів, в результаті чого фронт і спадання імпульсу стають більш крутими, рис. 8.11. Наявність підйому АЧХ у смузі ВЧ призводить до зростання викиду на ПХ і відповідно до додаткових спотворень імпульсу.

 

Каскади з НЧ корекцією

Принцип дії НЧ корекції, рис. 8.13, базується на тому, що навантаження каскаду змінюється з частотою, при цьому для елементів схеми виконуються такі…  

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Що викликає зменшення підсилення в області НЧ (ВЧ)? 2. Як проводиться корекція частотної характеристики в області НЧ (ВЧ)? 3. Що таке корекція за Баттервортом?

Класифікація, параметри та характеристики вибірних каскадів

Вибірні підсилювачі розрізнюються за способом під’єднання частотно-вибірної системи (найпоширеніше резонансного контуру) до підсилювального елемента… Основними параметрами резонансного підсилювача є: - резонансний коефіцієнт підсилення К0,

Резонансні діапазонні каскади з автотрансформаторним, трансформаторним і комбінованим зв’язками

 

Резонансні каскади з автотрансформаторним зв’язком

  Рисунок 9.3 – Резонансний діапазонний каскад з автотрансформаторним під’єднанням контуру до ПЕ

Резонансні каскади з трансформаторним зв’язком

Еквівалентна схема такого ввімкнення показана на рис. 9.4. З еквівалентної схеми можна бачити, що каскад має два індуктивно зв’язаних…  

Резонансні каскади з комбінованим зв’язком

Недоліками такої схеми є погіршення вибірності по відношенню до дзеркальних каналів і зменшення коефіцієнта перекриття по частоті.  

Смугові каскади

Основними параметрами смугового підсилювача (СП) є - резонансний коефіцієнт підсилення K0; - смуга пропускання ΔF, вибірність за сусіднім каналом Scк;

Смугові каскади для трактів з рівномірним розподілом функції підсилення і вибірності

  , (9.8)  

Рисунок 9.7 – Двоконтурний СП

 

Форма АЧХ такого СП залежить від значення фактора зв'язку
(рис. 9.8), що широко використовується на практиці для регулювання смуги пропускання. Мінімальна смуга пропускання досягається при зв'язку менше критичного

 

.

 

Відлічена на рівні 0,707 смуга, складає 0,64 смуги пропускання одиночного контуру з тією же добротністю (крива 1). При критичному зв'язку (- крива 2) вона в рази, а при (- крива 3) – у 3,1 рази перевищує смугу пропускання СП з одиночним коливальним контуром, причому в останньому випадку рівень западини також складає 0,707 від максимального. При подальшому збільшенні коефіцієнту зв’язку між контурами провал АЧХ суттєво збільшується (нижче за рівень 0,707) при цьому коефіцієнт прямокутності змінюється не суттєво (крива 4). Тому в підсилювальній техніці використовують двоконтурний смуговий фільтр з видами АЧХ типу 1, 2 і 3. Регулювання смуги пропускання може також здійснюватися зміною добротності контурів фільтра.

Зі збільшенням кількості двоконтурних смугових фільтрів в СП крутість схилів результуючої АЧХ зростає, а форма вершини АЧХ змінюється мало. Завдяки поліпшенню прямокутності, нерівномірність АЧХ у смузі пропускання () зростає значно менше порівняно з підвищенням вибірності Sск, тобто з'являється можливість одночасного задоволення суперечливих вимог – реалізації заданих і Sск.

Рисунок 9.8 – АЧХ двоконтурного смугового підсилювача

Смугові каскади для трактів із зосередженим поділом функції підсилення і вибірності

Однієї з різновидів СП, що реалізують другий принцип, є СП із п'єзоелектричним фільтром (рис. 9.9). П'єзоелектричні фільтри (ПЕФ) відносяться до приладів селекції і слугують для виділення (придушення) певного спектра коливань.

 

Рисунок 9.9 – СП з п’єзоелектричним фільтром

 

П'єзоелектричні фільтри випускаються промисловістю серійно. В основу вітчизняної класифікації покладено дев'ять елементів:

· Перший елемент – літери "ФП" (позначають – фільтр п'єзоелектричний);

· Другий елемент – цифра, що позначає матеріал п'єзоелемента (1 – кераміка, 2 – кварц, 3 – п'єзокристали, відмінні від кварцу та кераміки);

· Третій елемент – літера, що позначає функцію фільтра (П – смуговий, Р – режекторний, Д – дискримінаторний, Г – гребінчатий, О – однієї бічної смуги);

· Четвертий елемент – цифра, що позначає конструктивно-технологічне виконання фільтра (1 – дискретні, 2 – гібридні одношарові, 3 – гібридні п’єзомеханічні, 4 – гібридні монолітні, 5 – гібридні інші, 6 – інтегральні одношарові, 7 – інтегральні п'єзомеханічні, 8 – інтегральні монолітні, 9 – інтегральні на ПАХ, 10 – інтегральні інші);

· П'ятий елемент – дво(три)значне число, що позначає реєстраційний номер розробки;

· Шостий елемент – число, що позначає номінальну частоту і літера, що позначає одиницю вимірювання частоти або шифр: 1 – низькочастотні (до 60 кГц), 2 – середньо-частотні (60...400 кГц), 3 – середньо-частотні (400...1200 кГц), 4 – високочастотні (1,2...3 Мгц), 5 – високочастотні (3...5 МГц), 6 – високочастотні (4...25 Мгц), 7 – високочастотні (24...35 МГц), 8 – високочастотні (34...90 Мгц), 9 – високочастотні (понад 90 МГц);

· Сьомий елемент – число, що відповідає ширині смуги пропускання (затримування) у герцах (кілогерцах) або код (f/f): 1 – вузькосмугові (до 0,05%), 2 – вузькосмугові (0,04...0,2%), 3 – широкосмугові (0,2...0,4%), 4 – широкосмугові (0,4...0,8%), 5 – широкосмугові (понад 0,8%);

· Восьмий елемент – буква, що характеризує умови експлуатації (В – все-кліматичні, Т – тропічні, М – морські);

· Дев'ятий елемент – буква, що вказує на інтервал робочих температур (, , , , , ).

Між елементами 4 і 5, 5 і 6, 6 і 7, 7 і 8 ставиться дефіс. Якщо місця для нанесення повної класифікації недостатньо – застосовують скорочене маркування на приладах, що складається з перших п'яти букв.

­Електричні параметри найбільш поширених п’єзоелектричних фільтрів наведено в табл. 9.1.

Наступним різновидом п’єзоелектричних фільтрів слід вважати фільтри на ефекті поверхневої акустичної хвилі (ПАХ). В даний час таки фільтри широко використовуються в приймачах стільникового зв’язку, телевізійних приймачах в оптоволоконних системах передачі даних. На їх основі будуються лінії затримки, резонатори, антенні дуплексори – двоканальні фільтри, що здійснюють розділення по частотам трактів передачі та прийому а також конволвери – шестиполюсники, що формують згортку двох сигналів: вхідного та вихідного. Таке широке їх розповсюдження пояснюється малими габаритами, незначною вагою, відсутністю енергоспоживання а також можливостями використання технологій сумісних з виробництвом ІМС. Окрім цього для таких фільтрів характерним є: лінійна ФЧХ, висока прямокутність АЧХ, виняткове позасмугове придушення сигналів та температурна стабільність.

Фільтри на ефекті ПАХ знаходять застосування на частотах від
30 МГц до 3 ГГц, оскільки на низьких частотах їх розміри стають дуже великими і тому використовуться фільтри на обємних хвилях з п’єзоелектричної кераміки. На частотах вище за 3 ГГц розрізнювальна здатність фотолітографічного процесу не дозволяє отримати значний відсоток справних виробів і їх ціна стає неконкурентноздатною у порівнянні з іншими рішеннями. На вищих частотах знаходять застосування електромагнітні фільтри на зв’язаних порожнинах, що виконані з кераміки.

 

Таблиця 9.1 ­– Електричні параметри найбільш поширених п’єзоелектричних фільтрів

Тип фільтра Середня носійна частота в МГц Смуга пропускання в МГц (за рівнем) Нерівномірність згасання в дБ (не більше) Гарантоване згасання в дБ (не менш) Зразок корпуса
ФПЗП7-464-1 вхід 1 вихід (5) вихід (6)   38,0 38,0 31,5   0,74...1,1(3) - -   1,2±2 - -   16...26  
ФПЗП7-464-2 вхід 1 вихід(5) вихід(6)   39,8 38,9 33,4   0,84...1,1(3) 0,84...1,13) 0,74...0,95(3)   -   30...34  
ФПЗП7-464-3 вхід вихід(5) вихід(6)   45,75 45,75 41,25   0,74...1,13) - -   - -   - 16...25  
ФПЗП9-451 38,0...45,7 41,25±1 3.4...4.5 1.2...2.5 9...40  
ФПЗП9-451-01 41,25 5,5 28...40 безкорпусний
ФПЗП9-458-1-1 37,4 5,5 28...40 безкорпусний
ФПЗП9-458-1-2 43,75 5,5 28...40 безкорпусний
ФПЗП9-458-2-1 37,4 5,5 28...40  
ФПЗП9-458-2-2 43,75 5,5 28...40    

 

Вибірні підсилювачі з ФЗС на LC-контурах

Рисунок 9.10 – Електрична схема вибірного підсилювача з ФЗС на LС-контурах

Запитання та завдання для самоконтролю

1. Чому як нвавантаження резонансного підсилювача використовую паралельний коливальний, а не послідовний? 2. Виходячи з чого обирається максимальна і мінімальна ємності резовансного… 3. Які елементи схеми резонансного підсилювача впливають на добротність змінного контуру? Які схемні рішення…

КАСКАДИ КІНЦЕВОГО ПІДСИЛЕННЯ

 

Вимоги до каскадів кінцевого підсилення

Особливості кінцевих підсилювальних каскадів полягають у тому, що в роботі підсилювального елемента використовується більша части­на його… Відношення та звуться коефіцієнтами використання струму та напруги. Відповідно до цих параметрів каскад утворює струм та напругу : та .

Основні режими роботи підсилювальних каскадів

Розрізнюють декілька режимів роботи підсилювальних кінцевих елементів у підсилювальних каскадах. Режимом класу А називається режим, в якому вихідний струм тран­зистора тече…  

Однотактні каскади кінцевого підсилення

Розрізнюють два типи схем підсилювачів потужності: однотактні і та двотактні У свою чергу, ці схеми поділяються на схеми з безпосереднім увімкненням…  

Двотактні каскади кінцевого підсилння

На рис. 10.5 а, б зображено трансформаторну та безтрансформаторну схеми двотактних підсилювачів. Рисунок 10.5 – Електричні схеми трансформаторного (а) і безтрансформаторного (б) двотактних підсилювачів

Визначення нелінійних спотворень

Оскільки основним режимом роботи каскаду кінцевого підсилен­ня є режим великих сигналів з використанням практично всієї наванта­жувальної… Коефіцієнт нелінійних спотворень визначається розрахунковим шляхом та… Для визначення :

Вибір транзисторів для каскаду кінцевога підсилення

Транзистори для роботи в каскаді кінцевого підсилення вибирають з урахуванням енергетичних співвідношень. Якщо вважати, що струм транзистора одного… Амплітуда пропорційна вхідному сигналу , тому лінійно зростає зі збільшенням…   . (10.19)

Кінцеві каскади підсилення потужності, що працюють у режимі з ШІМ

В останній час значне поширення знаходять підсилювальні пристрої з широтно–імпульсною модуляцією сигналу, що використовують режим D. Структурна… Рисунок 10.9 – Структурна схема підсилювача з ШІМ

Запитання та завдання для самоконтролю

1. В чому полягає відмінність каскадів кінцевого підсилення в порівнянні з каскадами попереднього підсилення? 2. Чим викликане обмеження вихідної потужності підсилювача в режимі класу А… 3. Які залежності вихідної потужності та коефіцієнта нелінійних спотворень ККП від величини опору навантаження?

Таблиця 11.2 – Параметри схем ОП з ВЗЗ на рис. 11.7, а-г

Вклю- чення Підсилювач Схема, рис. 11.7 Основні передавальні функції Вхідний опір Вихідний опір
Неінвертувальне Напруги а Великий Малий
Трансформатор провідності в Великий
Інвертувальне Трансформатор опору б Малий Малий
Струму г Великий

 

Розглянуті варіанти схем використовуються для побудови практично усіх схем підсилювачів.

 

11.4 АЧХ та ФЧХ операційного підсилювача

 

АЧХ підсилювача з безпосередніми зв'язками практично рівномірна від постійного струму () до деякої частоти зрізу (). Спад характеристики у ВЧ області викликає інтерес до частоти, на якій коефіцієнт підсилення схеми по напрузі зменшується до одиниці. Смуга частот, що відповідає , зветься смугою одиничного підсилення (unity gain bandwidth).

ОП вміщує два–три каскади, кожний з яких може бути змодельований у вигляді RC–ланки, що утворюється великим вхідним опором каскаду і вхідною ємністю наступного каскаду. Тому передавальну функцію такого ОП можливо подати у такому вигляді:

 

,

 

де – коефіцієнт передачі ОП на постійному струмі.

Швидкість падіння результуючої АЧХ ОП (рис. 11.8, а) послідовно збільшується на – 20дБ/дек. ФЧХ одного каскаду ОП може бути подана у вигляді тангенсоїди = , яку у логарифмічному масштабі зручно апроксимувати зламаною лінією, що має стрибок – 900 на частоті зрізу. Тому результуюча ФЧХ ОП послідовно збільшується на – 900, рис. 11.8, б.

 

Рисунок 11.8 – АЧХ та ФЧХ некоректованого операційного підсилювача

Помилки апроксимації діаграми Боде (АЧХ і ФЧХ, що побудовані з використанням логарифмічного масштабу) прямими лініями на частоті зрізу не перевищують для АЧХ 3дБ, а ФЧХ на частотах i відповідно +10.70 і –10.70.

 

 

11.5 Забезпечення стійкості операційних підсилювачів, що охоплені зворотним зв’язком

 

Для того, щоб виключити амплітудно–фазові спотворення у заданій смузі частот, необхідно в цій смузі забезпечити рівномірну АЧХ і лінійну ФЧХ. Це досягається за допомогою ВЗЗ. Але, необхідно мати на увазі, що якщо лінія перетинає ділянку спаду АЧХ, що має швидкість падіння –40 або –60дБ/дек, зсув фази вихідного сигналу ОП відносно вхідного досягає – 1800 чи перевищує цю величину. Разом з початковим (схемотехнічним) зсувом фаз між інверсним входом і виходом ОП, що дорівнює – 1800, сумарний зсув фаз у колі ВЗЗ на частоті буде складати – 3600, що викличе самозбудження схеми, якщо на цій частоті коефіцієнт підсилення пристрою ще перевищує 1.

Таким чином, для ОП, що має АЧХ вказаного типу, недоцільно забезпечувати глибину ВЗЗ більшу, ніж , оскільки безпосередньо за другою частотою зламу сумарний фазовий зсув у колі ВЗЗ буде додатний (тобто, до зсуву фаз між інвертувальним входом і виходом ОП додається внутрішній зсув, більший за 1800) і схема самозбуджується.

Тому основна вимога забезпечення стійкості пристрою на некоректованому ОП така: пряма, що відповідає підсиленню , яке вимагається від пристрою на ОП із замкненим колом ВЗЗ, повинна обов'язково перетинати ділянку АЧХ з нахилом –20 дБ/дек. Ця вимога відповідає максимально можливому запасу фази у колі ВЗЗ до самозбудження (для частоти запас фази 900, а для – 00).

У більшості випадків може бути достатним і менший запас фази на самозбудження, тому у підсилювачах з замкненим колом ВЗЗ вдається використовувати також частину ділянки з нахилом –40дБ/дек. В цьому випадку АЧХ підсилювача буде мати викид поблизу частоти , а на перехідній характеристиці з'явиться значний викид, що характерний для систем з відносною стійкістю.

Цю вимогу дуже важко забезпечити, коли ОП включений як повторювач напруги оскільки при цьому коефіцієнт передачі у колі ЗЗ дорівнює коефіцієнту передачі при розімкненому колі ЗЗ.

Максимальний запас фази на самозбудження особливо бажаний у тих випадках, коли навантаження схеми у процесі роботи змінюється чи має ємнісний характер. У останньому випадку вихідний опір ОП утворює з фазозсувне коло, внаслідок чого можливе самозбудження навіть у тому випадку, якщо ОП має деякий запас стійкості за фазою.

Усунути самозбудження схеми на ОП можливо за рахунок зрізання зайвої смуги підсилення, щоб сумарна (результуюча) АЧХ ОП проходила з нахилом –20 дБ/дек через точку одиничного підсилення . Зсув фаз у такому підсилювачі на всьому ВЧ спаді сталий і дорівнює 900. Такий ОП має повністю оптимально скоректовану частотну характеристику і зветься скоректованим ОП. Зміна АЧХ трикаскадного ОП за допомогою RC–ланок з різними номіналами елементів показана на рис. 11.7.

Для кожного конкретного типу ОП рекомендується відповідний набір RC–ланок, що підключаються до спеціальних високоомних точок схеми ОП. Ці точки вибираються з таким розрахунком, щоб зменшити номінали елементів кола корекції. У ряді випадків ОП випускаються постійно скоректованими. У коректованому ОП критерій стійкості задовольняється навіть тоді, коли вони включаються за схемою повторювача. В таких ОП за допомогою простої резистивної ланки у колі ВЗЗ можна отримати будь-яке значення коефіцієнта підсилення і при цьому не буде виникати самозбудження.

Коректувальні ланки можуть підключатися до входів ОП. ОП з більше ніж двома ланками корекції зустрічаються рідко, оскільки таким чином ускладнюється проектування, регулювання і експлуатація апаратури. Номінали коректувальних ланок і відповідні діаграми Боде наводяться у інструкціях з застосування конкретних ОП.

 

Рисунок 11.9 – Корекція АЧХ операційного підсилювача RC–ланками

 

11.6 Запитання та завдання для самоконтролю

 

1. Використовуючи довідкову літературу виберіть типи ОП, що забезпечують найбільший коефіцієнт підсилення, найбільший вхідний опір, найбільшу швидкодію.

2. Які шляхи побудови ОП з ідеальними характеристиками?

3. Визначить допустиму швидкість спаду АЧХ ОП, якщо градація частоти задається в октавах.

4. Яку кількість каскадів повинен мати ідеальний ОП і чому?

5. При яких умовах передатна функція ОП визначається тільки параметрами зовнішнього кола?

6. Назвіть основні параметри та характеристики ОП.

7. Наведіть основні схеми включення ОП і охарактеризуйте тип зворотного зв'язку, що в них застосовується.

8. Запишіть рівняння основних параметрів каскадів на ОП, охоплених такими зворотніми зв’язками:

– послідовний за напругою;

– паралельний за напругою;

– послідовний за струмом;

– паралельний за струмом.

Поясніть їхній принцип дії.

9. Доведіть, що некоректований ОП може збуджуватись. При яких умовах?

 

 

Література [30-34]


12 каскАди на операційних підсилювачах,
що здійснюють операції над сигналом

 

12.1 Інвертувальні каскади

 

На практиці часто застосовується інвертувальне включення, що являє собою схему включення ОП з паралельним ВЗЗ за напругою, рис. 12.1.

 

 

Рисунок 12.1 – Функціональна схема інвертувального підсилювача

 

Якщо вважати, що власний вхідний опір ОП досить великий, відомо, що в ідеальному ОП він прямує у нескінченність, то струм від джерела сигналу в ОП не протікає і дорівнює

 

.

 

Струм сигналу при вказаних умовах може протікати тільки через резистор , створюючи на ньому падіння напруги

 

.

 

Падіння напруги на резисторі з великою точністю дорівнює напрузі вихідного сигналу , тобто потенціал лівої (на схемі) точки резистора , що підключений до точки підсумовування струмів практично дорівнює нулю. В цій точці створюється, так званий, штучний нуль потенціалу у схемі, чи, інакше, точка штучного заземлення

.

 

Відповідно, коефіцієнт підсилення за напругою для цієї схеми буде дорівнювати

 

,

 

де – коефіцієнт зворотного паралельного зв'язку за напругою.

У першому наближенні можна вважати, що вхідний опір пристрою, на основі інвертувального включення ОП, з боку джерела сигналу, дорівнює

 

,

 

величина цього опору, як правило, не значна.

Вихідний імпеданс цієї схеми, як показано в табл. 11.2

 

.

 

Для балансування схеми за постійним струмом вмикається додатковий резистор опром

 

.

 

З метою вилучення помилкової напруги, у випадку, коли ця схема працює як підсилювач постійного струму, необхідно строго забезпечити рівність сумарних опорів, що включені у кола неінвертувального і інвертувального входів ОП.

Найпростішою схемою використання ОП у інвертувальному включенні є інвертувальний повторювач вхідного сигналу, рис. 12.2, де забезпечена умова .

Для цієї схеми , тому

 

,

 

тобто , .

Рисунок 12.2 – Функціональна схема інвертувального повторювача вхідного сигналу

 

Для аналогового підсумовування сигналів (мікшер) використовується схема інвертувального підсумовувача, рис. 12.3, вихідна напруга якої

 

.

 

Рисунок 12.3 – Функціональна схема інвертувального суматора сигналів

 

Функціональні схеми регулювання коефіцієнта підсилення інвертувального підсилювача наведені на рис. 12.4, а, б

Перша схема відрізняється тим, що при регулюванні змінюється її вхідний опір, а залежність коефіцієнта підсилення нелінійна. Для другої схеми (б) характеристика регулювання лінійна.

 

 

Рисунок 12.4 – Функціональні схеми регулювання коефіцієнта підсилення
інвертувального підсилювача

 

12.2 Неінвертувальні каскади

 

Другою схемою включення ОП є неінвертувальне включення, яка наведена на рис. 12.5. Ця схема є схемою включення ОП з послідовним зворотним зв'язком за напругою.

Рисунок 12.5 – Функціональна схема неінвертувального підсилювача

 

В цій схемі напруга зворотного зв'язку створюється подільником ,

 

,

 

але оскільки напруга між входами ОП близька до нуля, можна вважати, що , тому ідеальний ОП має в цій схемі включення коефіцієнт підсилення за напругою

 

,

 

,

 

де – коефіцієнт передачі кола зворотного зв’язку.

Резистор вмикається в схему для балансування по вхідних струмах, у випадку якщо опір джерела сигналу великий .

Вхідний опір неінвертувального включення ОП з боку джерела сигналу досить значний

 

,

 

а вихідний опір малий

 

.

 

Функціональна схема неінвертувального повторювача (буферного підсилювача) наведена на рис. 12.11.

Рисунок 12.6 – Функціональна схема неінвертувального повторювача

 

В цій схемі і відповідно

 

.

 

Вхідний опір цієї схеми для змінного сигналу дорівнює

 

,

 

а вихідний відповідно

 

,

 

тобто прямує до нуля.

Неінвертувальний повторювач напруги застосовується для узгодження джерела сигналу з великим внутрішнім опором, з малим опором навантаження. Такий режим інколи зветься буферним.

На рис. 12.7 наведена функціональна схема неінвертувального суматора двох сигналів, що має коефіцієнт підсилення 2.

 

Рисунок 12.7 – Функціональна схема неінвертувального суматора

 

Функціональна схема підсилювача змінної напруги з великим вхідним опором і коефіцієнтом підсилення 11 наведена на рис. 12.8.

Рисунок 12.8 – Функціональна схема підсилювача змінної напруги

 

 

12.3 Диференційні каскади

 

Диференційна схема включення ОП (див. рис. 12.9) є поєднанням інвертувальної і неінвертувальної схем.

 

Рисунок 12.9 – Функціональна схема диференційного включення ОП

 

Для пояснення принципу дії цієї схеми, треба мати на увазі, що різниця напруг між входами ОП приблизно дорівнює нулю, тобто , а струми сигналів не течуть на входи ОП. Для розрахунку коефіцієнта передачі цієї схеми необхідно скласти систему рівнянь. Для першого входу маємо

 

,

або

.

 

Для другого входу

 

,

 

враховуючи, що , то відповідно

 

,

або

.

 

Схема диференційного включення ОП з множенням різниці двох сигналів на коефіцієнт наведена на рис. 12.10, вибір значення коефіцієнта здійснюється резисторами. Вихідна напруга у такому випадку дорівнює

.

 

 

Рисунок 12.10 – Функціональна схема диференційного підсилювача

 

Диференційне включення ОП дозволяє побудувати схему регулювання коефіцієнта підсилення, яка одночасно дозволяє змінювати знак передатної функції (це означає, що при крайніх положеннях бігунка сигнал змінює фазу), рис. 12.11.

 

Рисунок 12.11 – Функціональна схема фазообертача

 

Якщо необхідно побудувати на ОП підсилювач змінної напруги з однополярним джерелом живлення, можна також використовувати варіанти диференціального включення ОП, рис. 12.12.

Рисунок 12.12 – Функціональна схема інвертувального підсилювача

з однополярним живленням

 

Наведена схема є для сигналу інвертувальною і має , але, коли , схема підсилює потенціал зміщення

 

,

 

для якого вона є не інвертувальною

 

.

Якщо вимагати, щоб стала складова вихідної напруги дорівнювала , то отримаємо

 

.

 

Спрощуючи вираз можна отримати співвідношення для розрахунку елементів схеми

 

.

 

Аналогічним чином може бути побудована неінвертувальна схема з однополярним джерелом живлення.

 

 

12.4 Інтегрувальні і диференціювальні каскади

 

Як відомо, у випадку, якщо підсилення ОП досить значне, то передатна функція пристрою визначається тільки параметрами кола ЗЗ.

Якщо взяти за основу інвертувальне включення ОП і виконати провідності і (ВЗЗ) з різних з'єднань і , то з'являється можливість отримати будь–яку необхідну АЧХ. Таким чином може бути реалізований ФНЧ, ФВЧ, СФ і т.д.

Використовуючи у якості елементів ЗЗ , , рис. 12.13, знайдемо коефіцієнт передачі такого пристрою

 

.

 

Вихідна напруга у такому випадку буде дорівнювати

.

Рисунок 12.13 – Функціональна схема інтегрувального і диференцювального

підсилювач

 

Після переходу від зображення до оригіналу, враховуючи, що діленню зображення на оператор у часовій області відповідає інтегрування оригіналу, отримаємо

 

.

 

Тобто вихідна напруга такого пристрою пропорційна інтегралу вхідної. Якщо прикласти до входу інтегратора сталу напругу, то напруга на виході буде змінюватися лінійно у відповідності з виразом

 

.

 

Такий пристрій може виконувати функцію ФНЧ першого порядку.

Якщо до неінвертувального входу ОП додатково підключити пасивний інтегратор, то такий пристрій буде інтегрувати різницю вхідних напруг

 

,

 

для випадку, коли .

Схема диференціювального підсилювача може бути реалізована у випадку, якщо , а . Коефіцієнт передачі такого пристрою у операторній формі має вигляд

 

,

а вихідна напруга відповідно

 

.

 

Після перетворення відповідно отримаємо

 

,

 

тобто, вихідна напруга пропорційна диференціалу вхідної.

Вхідний опір такого підсилювача ємнісний, тому його стійкість досить низька. Для забезпечення стійкості виникає необхідність застосування спеціальних кіл корекції частотної характеристики. Дещо покращити стійкість можлна шляхом послідовного включення з ємністю С невеликого додаткового опору.

Такий пристрій може виконувати функцію ФВЧ першого порядку.

 

12.5 Логарифмічні та антилогарифмічні каскади

 

Для реалізації операції логарифмування чи антилогарифмування (піднесення до степеня) ОП охоплюється нелінійним ЗЗ, рис. 12.13.

У якості нелінійного елемента звичайно застосовуються діоди. Відомо, що залежність між напругою на такому діоді і струмом, що протікає через нього має вигляд

 

 

,

 

де – струм втрат діода (зворотнозміщеного p–n переходу); – напруга, що прикладена до діода; – коефіцієнт, що залежить від температури.

Рисунок 12.14 – Функціональна схема логарифмічного і антилогарифмічного

підсилювача

Якщо включити діод у коло зворотного зв'язку і вважати ОП ідеальним, то струм, що протікає через цей діод буде дорівнювати

.

 

Після перетворень першого виразу маємо

 

,

,

.

 

Після підстановки другого виразу () отримаємо

 

,

 

враховуючи, що напруга на діоді ЗЗ дорівнює вихідній, відповідно маємо

 

,

 

Змінна складова вихідної напруги визначається першим доданком, тому можна вважати, що вихідна напруга пропорційна логарифму вхідної. Тобто, таким чином може бути побудований підсилювач з логарифмічною амплітудною характеристикою, такий пристрій призначений для компресії динамічного діапазону вхідного сигналу і, тому, інколи носить назву компресор. Для отримання вказаної залежності діод повинен працювати у режимі мікрострумів, тому резистор R, необхідно вибирати значного номіналу. Для розширення динамічного діапазону у таких підсилювачах може застосовуватись у колі ЗЗ p–n перехід транзистора (база – емітер). Така схема може працювати з сигналами різної полярності.

Якщо включити діод у коло прямої передачі, то можна отримати антилогарифмічний підсилювач, оскільки вихідна напруга у цій схемі буде дорівнювати

 

,

 

тобто, таким чином може бути побудований підсилювач з експоненціальною (показниковою) амплітудною характеристикою, тобто – експандер.

Експандер призначений для розширення динамічного діапазону сигналів і включається, як правило, на виході компресора. Сукупність компресор–експандер носить назву компандер і призначена для покращення шумових характеристик тракту передачі.

Разом з використанням схем з нелінійним ЗЗ є і інші методи отримання логарифмічної амплітудної характеристики, це так звані методи паралельного і послідовного підсумовування сигналів.

Прикладом реалізації логарифмічної характеристики таким методом є МС К174УП2. Логарифмічна характеристика у цьому випадку отримується методом кускової апроксимації необхідної амплітудної характеристики. Крутість підсилення () для кожного каскаду МС різна, що досягається за рахунок зниження рівня сигналу при використанні подільника сигналу. Підсумовуючи потім усі сигнали можна отримати необхідну результуючу амплітудну характеристику, рис. 12.15 (а, б). За рахунок того, що реальні підсилювачі мають нелінійну

 

Рисунок 12.15 – Метод паралельного підсумовування сигналу

 

передатну характеристику, реальна характеристика є більш наближена до ідеальної. З використанням однієї МС К174УП2, що вміщує чотири каскади, можна реалізувати двоканальний логарифмічний підсилювач з динамічним діапазоном по вхідному сигналу 50 дБ, чи одноканальний 100 дБ.

 

 

12.6 Аналогові помножувачі та подільники

 

Розглянуті вище нелінійні підсилювачі знаходять широке застосування при нелінійній обробці сигналів, наприклад, перетворення частоти вимагає перемноження двох функцій сигналу і гетеродина. Виділення сигналу на фоні шуму потребує підсумовування квадратів сигналу і шуму з наступним усередненням цього результату. Така обробка сигналів може бути здійснена на основі вже розглянутих пристроїв.

Приклад використання пристроїв на ОП для вказаних вище цілей наведений на рис. 12.16 і рис. 12.17.

 

Рисунок 12.16 – Структура аналогового пристрою піднесення до степеня

 

Для отримання добутку сигналів попередньо прологарифмований сигнал підсумовується. Для ділення різниця логарифмів потенціюється.

Окрім вказаних методів множення та ділення сигналів існують спеціалізовані помножувачі на МС, які умовно можна розділити на дві групи, інструментальні помножувачі та загального використання (двійний балансний змішувач). Перша група використовується у аналогових ЕОМ, а також у низькочастотних колах обробки сигналів і має високу точність множення і вузький діапазон частот (одиниці МГц). Друга група має низьку точність перемноження сигналів і використовується на частотах від 0 до 100.0 МГц.

 

Рисунок 12.17 – Функціональна схема аналогового подільника сигналів

 

Вихідна напруга помножувача визначається виразом

 

,

де – масштабний коефіцієнт.

Точність множення може бути визначена з виразу

 

,

 

і складає 0.1 – 0.01 % у залежності від призначення помножувача.

Прикладом аналогових помножувачів сигналів можуть служити МС К525ПС1, К526ПС2, К174ПС1.

 

 

12.7 Перетворювачі опору. Конверсія та інверсія імпедансу

 

Електронна зміна імпедансу (конверсія) або зміна його характеру на зворотний (інверсія) може відбуватися різними способами. Додатковою вимогою до ОП в цьому випадку є наявність високого вхідного і вихідного опору.

Для більш чіткого уявлення можливостей реалізації конверторів і інверторів імпедансу будемо вважати, що ОП має . Остання умова може бути реалізована включенням у колекторне коло вихідного емітерного повторювача ОП додаткового навантажувального резистора.

Функціональна схема реалізації конвертора імпедансу на ОП зображена на рис. 12.18.

Рисунок 12.18 – Функціональна схема конвертору імпедансу

 

 

Враховуючи, що ємність конденсатора зворотного зв'язку створює і, що прямим проходженням сигналу через це коло можна знехтувати, отримаємо , або . Таким чином, якщо ОП має , то з'являється можливість збільшити ємність конденсатора у десятки тисяч разів.

Враховуючи вираз для і те, що при і дійсної величини добутку вхідний опір , де . Таким чином відбувається перетворення ємності у індуктивність, у тому сенсі, що струм, який протікає через неї, запізнюється відносно прикладеної напруги, а опір зростає з частотою. Такий пристрій ще носить назву гіратора.

Для інверсії ємності навантаження у необхідне значення вхідної індуктивності підсилення ОП може бути дуже малим і повинно залежати від навантаження. Це можливо тільки при великому вихідному опорі ОП.

Функціональна схема інвертора з ОП показана на рис. 12.19 (ОП має високоомний вихід).

Рисунок 12.19 – Функціональна схема інвертору імпедансу

 

Якщо вибрати резистор зворотного зв'язку з великим опором, можна вважати, що виконується наступна умова

 

 

і у власній провідності виходу можна знехтувати у порівнянні з .

Тоді

,

де

У такому випадку опір на вході пристрою є не чисто індуктивного характеру, а відповідно зашунтованим резистором . Зрозуміло, що при малих значеннях вхідна індуктивність буде мати малу добротність. Змінювати добротність можливо, впливаючи на підсилення ОП. Чим менше підсилення , тим більше еквівалентна індуктивність на вході. Ця обставина призводить до того, що замість ОП можуть використовуватися і більш прості пристрої.

Як приклади реалізації вказаних принципів розглянемо дві схеми на ОП, керованого напругою ємнісного помножувача (рис. 12.20) та імітатора індуктивності (рис. 12.21).

 

Рисунок 12.20 – Функціональна схема помножувача ємності

 

Рисунок 12.21 – Функціональна схема еквівалентної індуктивності

 

Якщо в схемі керованого напругою ємнісного помножувача опір ЗЗ звести до входу, то відповідний вхідний опір буде визначатися за виразом , а відповідна вхідна провідність . Якщо у колі ЗЗ використовується конденсатор , то схема працює як ємнісний помножувач. При цьому якщо коефіцієнт підсилення змінюється, то відповідно буде змінюватись і вхідна ємність.

Вхідний опір імітатора індуктивності зворотно пропорційний опору ЗЗ і визначається виразом . Якщо конденсатор ємністю , то вхідний опір – , тобто вхідний опір еквівалентний індуктивності .

 

Розрахунок каскадів на ОП

Спочатку обираємо схему (рис. 12.22).  

Фільтри Саллена і Кі

       

Таблиця 13.1 – Таблиця даних для розрахунків номіналів пасивних

Елементів фільтрів

Дещо складніше побудувати фільтр Бесселя і Чебишева. Як і в попередньому випадку з’єднується необхідна кількість секцій 2–х полюсних фільтрів з… Для побудови фільтрів ВЧ використовуються дзеркальні до схеми фільтрів НЧ… Смуговий фільтр отримується при каскадному з’єднанні фільтрів ВЧ і НЧ з перетинальними смугами пропускання.…

Запитання та завдання для самоконтролю

2. Які шляхи наближення АЧХ активного фільтра до ідеальної? 3. Які властивості має активний фільтр Баттерворта (Чебишева, Бесселя)? 4. Наведіть рівняння коефіцієнту передачі а) ФВЧ, б) ФНЧ, в) смугопроникального фільтра, в) смугозатримувального…

ЛІТЕРАТУРА

1. Рудик В. Д. Конспект лекцій до курсу "Аналогові електронні пристрої" / В. Д. Рудик. – Вінниця: ВПІ, 1991. – 93 с. 2. Рудик В. Д. Методичні вказівки до лабораторного практикуму з курсу… 3. Рудик В. Д. Методичні вказівки та контрольні завдання з курсу "Аналогові електронні пристрої" / В. Д.…

ГЛОСАРІЙ

 

– Конец работы –

Используемые теги: Пасивні, компоненти, Резистори, Конденсатори, Індуктивні, компоненти0.101

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Пасивні компоненти. Резистори. Конденсатори. Індуктивні компоненти

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Дать содержательную интерпретацию первых двух главных компонент, используя вращение осей координат главных компонент
На сайте allrefs.net читайте: 8.дать содержательную интерпретацию первых двух главных компонент, используя вращение осей координат главных компонент;...

Высокочастотные и низкочастотные конденсаторы постоянной ёмкости. Полупеременные конденсаторы медицинской электроники
Высокочастотные конденсаторы применяют в схемах генераторов и усилителей сверхвысокой, высокой и промежуточной частот. Наиболее точные и стабильные… Конденсаторы КДУ, имеющие короткие утолщенные ленточные выводы, припаянные… Плюсовой вывод выполнен в виде ленточного лепестка, а минусовой – в виде резьбовой втулки, с помощью которой…

Прецизионные, высокочастотные, СВЧ, высокомегаомные и высоковольтные резисторы и резисторы интегральных схем
Рисунок 1. Прецизионные резисторы: а – С2-31, б – С5-5-1, в – С5-41, г – С5-53. Прецизионные резисторы применяют в точной измерительной аппаратуре и… В обоих случаях для обеспечения их высокой точности выполняют технологическую… Очевидно что эти меры не являются наиболее рациональными, поэтому в настоящее время используется лишь ограниченное…

Резисторы и конденсаторы в «полупроводниковом» исполнении. Топологические решения и методы расчета

Компонент Memo обладает рядом типичных для визуальных компонентов свойств
Компонент Memo класс TMemo... Пиктограмма... Компонент Memo представляет собой поле для отображения и редактирования текста Текст можно загрузить из файла...

Дать содержательную интерпретацию первых двух главных компонент, используя вращение осей координат главных компонент
На сайте allrefs.net читайте: 8.дать содержательную интерпретацию первых двух главных компонент, используя вращение осей координат главных компонент;...

Компоненты специальной социологической теории
Советская социология все более предметно ориентируется на решение острых практических проблем, в связи с чем ее специфические интересы все чаще… Наблюдаемое сегодня широкое проникновение в язык социологии лексики, присущей… Понятийный аппарат социологии семьи, как и любой другой области социологического знания, включает в себя обширный круг…

Проект предприятия по поставкам электронных компонентов ООО "Планар-Плюс"
Оно должно осуществить выбор оптимальной цены реализации, величины объема продукции, принимать решения в области кредитной и инвестиционной… Однако ученые, а также руководители крупных предприятий относят планирование к… О сущности проблемы планирования говорит тот факт, что сегодня появилась масса зарубежной и отечественной литературы,…

Несколько соображений о психофизическом компоненте ментальности
А.Бергсон. Творческая эволюция, М Русская мысль, 1914. Весь трепет жизни всех веков и рас Живет в тебе – всегда, теперь, сейчас. М.Волошин. Дом… Причем, функции энтропии поведения и энтропии информации, по существу… Работа организации мысли - почти или даже целиком векторзационная y - работа. Для мозга вся мыслительная продукция…

Компоненты моделей аутрич-работы
В отличие от медицинских учреждений, службы, занимающиеся аутрич-работой, сами идут на контакт со своими клиентами, не дожидаясь, пока эти люди… Одна из основных задач уличной социальной работы - добиться изменения норм… Организация подобных программ была ответом на нарушение прав человека, на потребность в предоставлении потребителям…

0.023
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам