Основные параметры аналоговых устройств

Основные параметры аналоговых устройств.

Ко входу усилителя подключается источник сигнала к выходу – нагрузка . Работу усилителей принято оценивать рядом показателей и характеристик. Коэффициент передачи или коэффициент преобразования – это отношение выходной величины, характеризующей уровень…

Влияние обратной связи на коэффициент передачи, входные и выходные сопротивления аналоговых устройств.

  где – относительная нестабильность коэфф-та усиления до введения обратной… – относительная нестабильность коэффициента передачи цепи ОС.

Дифференциальная оценка основных параметров и характеристик БТ в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и ПТ в схеме с общим истоком (ОИ).

  При UКЭ < UБЭ (обычно эта ВАХ приводится при UКЭ = 0) транзистор переходит… Управляющим током в схеме с общим эмиттером является ток базы.

Дифференциальная оценка основных параметров и характеристик БТ в схеме с общей базой (ОБ) и ПТ в схеме с общим затвором (ОЗ).

 

 

 

 

Дифференциальная оценка основных параметров и характеристик БТ в схеме с общим коллектором (ОК) и ПТ в схеме с общим стоком (ОС).

Дифференциальный усилитель (ДУ) на БТ и ПТ как активный элемент схемотехники. Принцип действия, назначение генератора стабильного тока (ГСТ), свойства.

Дифференциальные или балансные усилительные каскады (ДУ) применяется для уменьшения дрейфа нуля. Если вх. напр-я и совпадают по фазе и одинаковы по амплитуде (такие сигналы называют синфазными) ,

то токи в плечах ДУ остаются постоянными (в силу симметрии схемы они равны ). При этом , а между коллекторами транзисторов и отсутствует разность потенциалов .

 

Если на вход ДУ подается дифференциальный входной сигнал , то происходит перераспределение токов между плечами каскада, но сумма токов остается постоянной. На рис. 11.1, б показаны зависимости и от , определяемые соотношениями

и ,

 

В схеме рис. 11.4, а эмиттерный ток транзистора задается с помощью базового делителя и резистора :

Поэтому

(а) и (б) и (в)

Для повышения температурной стабильности генератора тока в схеме рис. 11.4, б последовательно с включен транзистор в диодном включении.

Схема(токовое зеркало) работает и при условия (см. рис. 11.4, в), так как ток практически повторяет ток , задаваемый резистором . Токовое зеркало находит широкое применение в схемотехнике интегральных операционных усилителей в качестве генераторов постоянного тока и динамических нагрузок транзисторных усилительных каскадов.

 

.

Операционный усилитель (ОУ) как активный элемент аналоговой схемотехники. Модели ОУ.

Для современных интегральных ОУ характерны две структурные схемы (модели): трехкаскадная и двухкаскадная. Трехкаскадная модель ОУ обладает амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) с… Двухкаскадная модель ОУ была реализована в 70-х годах после разработки и внедрения на одной подложке…

Режимы работы активных элементов.

Рабочие точки усилительного элемента на зависимости выходного тока элемента iвых от входного напряжения U для режимов А, В, С (рис. 5.3а) обозначены… Режим А используется в предварительных усилителях и в усилителях небольшой… Режим В применяют в мощных усилителях гармонических сигналов, построенных по двухтактной схеме: в течение одного…

Способы задания рабочей точки (РТ). Цепи питания БТ и ПТ.

 

С1 и С2 - разделительные конденсаторы

С_Э - блокировочным конденсатором

Выбор положения рабочей точки транзистора прежде всего ограничен условиями (предполагается работа в режиме класса А):

I_min < I₀ < I_Кдоп; U_min<U₀ <U_КЭдоп; Р_К=U₀ I₀<P_Кдоп,

где I_Кдоп, U_КЭдоп и Р_Кдоп – предельно допустимые для данного транзистора значения тока коллектора, коллекторного напряжения и мощности рассеяния на коллекторном переходе.

Графическое представление этих неравенств выделяет рабочую область на выходных характеристиках транзистора (рис. 6.2).

 

Рис. 6.2- Графическое представление работы каскада с ОЭ в режиме большого сигнала

Рабочая точка должна лежать на нагрузочной прямой постоянного тока, которая проводится через точку U_КЭ = Е на оси абсцисс и точку I_К = Е/R₌ на оси ординат.

Расчет координат рабочей точки А, обеспечивающей получение двухполярного выходного сигнала амплитудой U_вых при допустимой величине температурного смещения ΔU_КЭ можно провести в следующей последовательности:

1) определяют U₀ по уравнению ;

2) определяют R_К по уравнению ;

3) определяют I₀ по уравнению .

 

 

Стабилизация РТ с помощью ООС. Параметрическая стабилизация.

  Введение резистора RЭ при отсутствии конденсатора СЭ изменяет работу… Для устранения отрицательной обратной связи по переменному току резистор RЭ зашунтирован блокировочным конденсатором…

Резисторный каскад предварительного усиления на БТ, принципиальная и эквивалентные схемы замещения.

Резисторный каскад предварительного усиления на ПТ, принципиальная и эквивалентные схемы замещения.

Однотактные выходные каскады.

При усилении сигналов знакопеременного характера, например, синусоидального,… В режиме А предельное значение параметра КПД не превосходит 50 %.

Двухтактные выходные каскады.

При двухтактном построении схема усилителя мощности включает в себя два параллельно работающих канала с взаимно противоположным (комплементарным)…    

Широкополосные усилители (ШУ) с коррекцией частотных и переходных характеристик.

Основные определения в интегральной микросхемотехнике. Интегральные микросхемы, элементы, компоненты. Методы изоляции ИМС. Степень интеграции ИС. Классификация ИС.

Интегральная микросхема– ИС, ряд элементов которой выполнены

нераздельно и электрически соединены между собой таким образом, что с точки

зрения технических требований, испытаний, торговли и эксплуатации устройство

рассматривается как одно целое.

Элемент ИС(Элемент) – часть ИС, реализующая функцию какого-либо

простого электрорадиоэлемента(резистора, конденсатора, транзистора, диода),

выполненная нераздельно с кристаллом ИС.

Компонент ИС(Компонент) – отличается от элемента только тем, что до

монтажа эта часть ИС была самостоятельным изделием(диод, транзистор,

резистор, конденсатор).

Cтепень интеграции ИС(Степеньинтеграции) как показатель сложности ИС, характеризуемый числом содержащихся в ней элементов и(или) компонентов:

где К– коэффициент, определяющий степени интеграции, округляемый до ближайшего большего числа; N – число элементов и компонентов.

Имеют место количественные оценки сложности ИС: малая(МИС), средняя

(СИС), большая(БИС), сверхбольшая(СБИС), сверхскоростная(ССИС), которые

зависят от числа элементов и компонентов, технологии изготовления и

функционального назначения.

В зависимости от технологии изготовления ИС могут быть полупроводниковыми, пленочными или гибридными.

Полупроводниковая ИС(ПИС) (Полупроводниковая микросхема) – это ИС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме или на поверхности полупроводникового материала.

Пленочная ИС(Пленочная микросхема) – это ИС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок. Различают варианты: толстопленочные ИС, толщина пленок которых свыше1 мкм, и тонкопленочные ИС, толщина пленок которых до1 мкм.

Гибридная ИС(ГИС) (Гибридная микросхема) – это ИС, содержащая, кроме

элементов, компоненты и(или) кристаллы.

В зависимости от функционального назначения ИС бывают: аналоговые и

цифровые.

Методы изготовления (виды технологий) ИС.

Полупроводниковая технология характеризуется тем, что как активные, так и пассивные элементы схем выполняют внутри объема кристалла полупроводника, который и является конструктивной основной ИС. Основным полупроводниковым материалом является кремний. В обычном…

Генератор стабильного тока на основе ОУ. ГСТ с изолированной нагрузкой.

С физической точки зрения этот эффект объясняется тем, что с изменением…  

Основные свойства и параметры перемножителей сигналов (ПС).

 

Основные параметры четырехквадрантных ПС:

-погрешность перемножения сигналов

 

-полоса пропускания

 

-температурный дрейф.

 

Реализация математических операций (умножения, деления, возведения квадрат, извлечения квадратного корня) на основе ПС.

Аналоговый ПС может выполнять ряд математических операций:

-умножение

 

-возведение в квадрат

 

-деление

 

-извлечение квадратного корня

 

 

 

Устройства выборки и хранения (УВХ). Схемотехника и способы улучшения технических характеристик УВХ.

В принципе для этого нужен управляемый электронный ключ и запоминающий… Существует два варианта схем УВХ: с разомкнутой (рис.9.27, а) и с замкнутой структурой (рис. 9.27, б).

Анализ структур активных элементов. Транзисторные структуры (ТС). Диодно-транзисторные структуры (ДТС) как отражатели тока. Токовое зеркало Уилсона.

Анализ структур активных элементов. Биполярно-униполярные структуры. Отражатели тока на ПТ.

Проблемы непосредственной связи в полупроводниковых ИС. Согласование импедансов и уровней постоянного тока.

Стабилизация уровней напряжения и тока. Источники опорного напряжения (ИОН) на БТ и ПТ.

ИОН с умножением напряжения база-эмиттер БТ. ИОН с термокомпенсацией.

31. Основные типы каскадов и особенности их реализации в полупроводниковых ИС: однотактныс, двухтактные, дифференциальные.

Конверторы отрицательного и положительного сопротивлений (КОС и КПС).

  для идеального КОС  

Гиратор (ИОС или ИПС) как активный четырехполюсник. Разновидности схемотехники гираторов.

входное сопротивление которого со стороны одной пары зажимов является обратным сопротивлению, подключенному к другой паре зажимов.   Реальный гиратор имеет конечные величины проводимостей на входе Y11 и выходе Y22 , поэтому его эквивалентная схема…