Полупроводниковые приборы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полупроводниковые приборы (ППП)

Полупроводниковые приборы -- широкий класс электронных приборов, изготавливаемых из полупроводников.

К полупроводниковым приборам относятся:

Интегральные схемы (микросхемы)

Полупроводниковые диоды (в том числе варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки),

Тиристоры, фототиристоры,

Транзисторы,

Приборы с зарядовой связью,

Полупроводниковые СВЧ-приборы (диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды),

Оптоэлектронные приборы (фоторезисторы, фотодиоды, солнечные элементы, детекторы ядерных излучений, светодиоды, полупроводниковые лазеры, электролюминесцентные излучатели),

Терморезисторы, датчики Холла

Полупроводнимк -- материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.

Проводимость полупроводников сильно зависит от температуры. Вблизи температуры абсолютного нуля полупроводники имеют свойства диэлектриков.

Электронно-дырочный переход

p-n-Перехомд (n -- negative -- отрицательный, электронный, p -- positive -- положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход -- область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

В полупроводнике p-типа концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В полупроводнике n-типа концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок. Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный ток -- носители заряда, хаотично двигаясь, перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше. При такой диффузии электроны и дырки переносят с собой заряд. Как следствие, область на границе станет заряженной, и область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе раздела, получит дополнительный отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получит положительный заряд, приносимый дырками. Таким образом, граница раздела будет окружена двумя областями пространственного заряда противоположного знака.

Электрическое поле, возникающее вследствие образования областей пространственного заряда, вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие и перетекание зарядов прекращается.

Если приложить внешнее напряжение так, чтобы созданное им электрическое поле было направленным противоположно направлению электрического поля между областями пространственного заряда, то динамическое равновесие нарушается, и диффузионный ток преобладает над дрейфовым током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением.

Если же внешнее напряжение приложено так, чтобы созданное им поле было одного направления с полем между областями пространственного заряда, то это приведет лишь к увеличению областей пространственного заряда, и ток через p-n-переход не идёт. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется обратным смещением.

Классификация полупроводниковых приборов

Полупроводниковые приборы, относящиеся к основному классу:

оптоэлектронные приборы - фототранзисторы, фототиристоры, фоторезисторы, фотодиоды, полупроводниковые лазеры и др. Они реорганизуют сигналы света в электрические и наоборот;

термоэлектрические приборы - термисторы, термоэлементы, солнечные батареи, термоэлектрические генераторы и т. п. Они реорганизуют внутреннюю энергию в электрическую и наоборот;

электропреобразовательные приборы - тиристоры, транзисторы, полупроводниковые диоды. Они преобразуют одни электрические величины в другие.

ВАХ характеристика полупроводникового диода

Вольт-амперная характеристика выражает зависимость тока, проходящего через диод, от величины и полярности приложенного к нему постоянного напряжения (рис. а). «Прямая» ветвь, изображаемая в правом верхнем квадранте‚ соответствует пропускному направлению тока, а «обратная» ветвь (в левом нижнем квадранте) - запорному. Чем круче и ближе к вертикальной оси поднимается прямая ветвь и чем ближе к горизонтальной оси и на большем ее протяжении прилегает к ней обратная ветвь, тем лучше диод. Требованиям‚ предъявляемым к прямой ветви, лучше всего удовлетворяют германиевые плоскостные диоды, а обратная ветвь лучше у кремниевых диодов.

При достаточно большом обратном напряжении у любого диода наблюдается резкое увеличение обратного тока, обычно называемое пробоем.

Рис. Типичный вид вольт амперной характеристики полупроводниковых диодов (а) и обратной ветви стабилитрона (б).

Нормальная работа диодов в качестве элементов с односторонней проводимостью обычно возможна лишь в таких режимах, когда обратное напряжение не превышает пробивного (Uпроб. на рис. а). В то же время нормальная работа стабилитронов (кремниевых стабилизаторов напряжения) основана именно на заходе в область электрического пробоя, который не опасен для диода до тех пор, пока внешнее сопротивление ограничивает ток, проходящий через диод, и предотвращает перегрев диода. Для стабилитронов особенно важно, чтобы обратный ток при увеличении обратного напряжения вплоть до Uпроб. оставался минимальным, а при достижении пробивного напряжения сразу же резко нарастал (рис. б).

При повышении температуры как прямой, так и обратный токи увеличиваются, а при понижении температуры уменьшаются (рис. а). Пробивное напряжение в зависимости от типа диода может по-разному зависеть от температуры, но чаще всего оно понижается с повышением температуры.

Вместо графического представления вольт-амперных характеристик обычно указывают отдельные точки этих характеристик:

прямой ток при оговоренной величине напряжения (обычно 1В) или прямое падение напряжения при оговоренной величине тока;

обратный ток при определенном обратном напряжении (обычно близком к пробивному) или обратное напряжение при определенной величине обратного тока.

Полупроводниковый диод. Устройство и принцип работы

полупроводник диод вольт амперный

Диод (Diode -eng.) - электронный прибор, имеющий 2 электрода, основным функциональным свойством которого является низкое сопротивление при передаче тока в одну сторону и высокое при передаче в обратную

. Диоды бывают электровакуумные, газоразрядные и самые распространённые - полупроводниковые. Свойства диодов, чаще всего в связках между собой, используются для преобразования переменного тока электросети в постоянный ток, для нужд полупроводниковых и других приборов.

Конструктивно, полупроводниковый диод состоит из небольшой пластинки полупроводниковых материалов (кремния или германия), одна сторона (часть пластинки) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть принимающей электроны (содержащей искусственно созданный недостаток электронов («дырочная»)), другая обладает электропроводимостью n-типа, то есть отдающей электроны (содержащей избыток электронов («электронной»)).

Слой между ними называется p-n переходом. Здесь буквы p и n -- первые в латинских словах negative -- «отрицательный», и positive -- «положительный». Сторона p-типа, у полупроводникового прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа -- катодом (отрицательным электродом) диода.

Электровакуумные (ламповые) диоды, представляют собой лампу с двумя электродами внутри, один из которых имеет нить накаливания, таким образом подогревая себя и создавая вокруг себя магнитное поле.

При разогреве, электроны отделяются от одного электрода (катода) и начинают движение к другому электроду (аноду), благодаря электрическому магнитному полю. Если направить ток в обратную сторону (изменить полярность), то электроны практически не будут двигаться к катоду из-за отсутствия нити накаливания в аноде. Такие диоды, чаще всего применяются в выпрямителях и стабилизаторах, где присутствует высоковольтная составляющая.

Диоды на основе германия, более чувствительны на открытие при малых токах, поэтому их чаще используют в высокоточной низковольтной технике, чем кремниевые.

Однополупериодные выпрямители на полупроводниковых диодах

Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе -- пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50--60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.

Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор).

Допущения: нагрузка чисто активная, вентиль -- идеальный электрический ключ.

Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю

Недостатки:[10]

Большая величина пульсаций

Сильная нагрузка на вентиль (требуется диод с большим средним выпрямленным током)

Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45) (не путать с КПД, который зависит от потерь в меди и потерь в стали и в однополупериодном выпрямителе почти такой же, как и в двухполупериодном).

Преимущество: экономия на количестве вентилей.

7.Двуполупериодные выпрямители .Схема с выводом средней точки.

Может строиться по мостовой или полумостовой схеме (когда, например, в случае выпрямления однофазного тока, используется специальный трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки и вдвое меньшим количеством выпрямляющих ток элементов. Такая схема ныне применяется редко, так как более металлоёмка и имеет большее эквивалентное активное внутреннее сопротивление, то есть большие потери на нагрев обмоток трансформатора. При построении двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим конденсатором следует всегда помнить, что переменное напряжение всегда измеряется в «действующем» значении, которое в 1,41 раза меньше его максимальной амплитуды, а выпрямленное напряжение на конденсаторе, в отсутствие нагрузки, будет всегда равно амплитудному. Это означает, что, например, при измеренном напряжении однофазного переменного тока 12 вольт до мостового однофазного выпрямителя со сглаживающим конденсатором, на конденсаторе, (в отсутствие нагрузки), будет напряжение до 17 вольт. Под нагрузкой выпрямленное напряжение будет ниже, (но не ниже величины действующего напряжения переменного тока, если внутреннее сопротивление трансформатора -- источника переменного тока -- принять равным нулю) и зависеть от ёмкости сглаживающего конденсатора.

Соответственно, выбор величины переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, должен строиться исходя из максимальной допустимой величины подаваемого напряжения, а ёмкость сглаживающего конденсатора -- должна быть достаточно большой, чтобы напряжение под нагрузкой не снизилось меньше минимально допустимого. На практике также учитывается неизбежное падение напряжения под нагрузкой -- на сопротивлении проводов, обмотке трансформатора, диодах выпрямительного моста, а также возможное отклонение от номинального величины питающего трансформатор напряжения электрической сети.

Двухполупериодные выпрямители. Мостовая схема

Мостовой выпрямитель является двухполупериодным выпрямителем, так как он работает в течение обоих полупериодов входного синусоидального напряжения. Преимуществом мостового выпрямителя является то, что он не требует трансформатора с выводом от середины вторичной обмотки. Эта цепь также не требует для своей работы трансформатора. Трансформатор используется только для повышения или понижения напряжения или для обеспечения изоляции от источника переменного напряжения.

Трехфазные выпрямители

Трёхфазный выпрямитель -- устройство применяемое для получения постоянного тока из трёхфазного переменного тока системы Доливо-Добровольского.

Сглаживающие фильтры

Сглаживающий фильтр -- устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока диодным мостом. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, установленный на схеме параллельно нагрузке, соблюдая полярность конденсатора. Нередко устанавливается параллельно электролитическому конденсатору плёночный (или керамический) для переменного тока ёмкостью 0,01 микрофарады, для устранения помех сети 220.

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения[1]. Пульсация напряжения столь значительна, что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко (при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т. д.) -- там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения. При питании аппаратуры связи и радиоаппаратуры пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств. Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, то есть для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений (то есть тех, которые включают в себя индуктивность и ёмкость). Данный фильтр действует как фильтр нижних частот[2][3], обрезая лишние гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами, сдвинутых по отношению к первой на разные углы. При этом первая гармоника имеет амплитуду во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры связи предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор -- трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают n-p-n и p-n-p транзисторы (n (negative) -- электронный тип примесной проводимости, p (positive) -- дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от полевого транзистора, используются заряды одновременно двух типов, носителями которых являются электроны и дырки (от слова «би» -- «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же главное отличие коллектора -- бомльшая площадь P-n-перехода. Кроме того, для работы транзистора необходима малая толщина базы.

Схема включения транзисторов

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.

Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх.

Усилитель с общей базой.

Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.



Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iэ = б [б<1].

Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой

Малое усиление по току, так как б < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

полупроводник диод вольт амперный

Входные и выходные характеристики транзистора

Выходная характеристика.

Представляет зависимость тока коллектора Ik от напряжения приложенного к коллектору Uk.

Рабочим является линейный участок, на котором выбирается рабочая точка и определяются h - параметры. Из графика так же видно, что при дальнейшем увеличении напряжения коллектора ток коллектора уже не изменяется. Лишь при изменении напряжения эмиттера можно добиться сдвига характеристики.

Т.к. эта модель идеализирована на практике вносятся искажения и помехи, которые приводят к искривлению характеристик.



Входные характеристики

Они представляют зависимость тока базы Iб от напряжения на эмиттере Uэ.

Эти характеристики имеют квадратичную форму и напоминают вольтамперную характеристику полупроводникового диода.

Можно сказать, что транзистор это два диода включенных навстречу друг другу.

Характеристика красного цвета соответствует отрицательному значению напряжения коллектора. И сколько бы мы не увеличивали это значения график останется неизменным.

Характеристика выделенная синим цветом соответствует нулевому значению напряжения на коллекторе.

А график зависимости черного цвета характеризует напряжение коллектора положительной полярности. При чем незначительное изменение величины напряжения приводит к заметным изменениям тока.



Полупроводниковые усилители. Классификация усилителей, основные характеристики

Полупроводниковый усилитель -- усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др.)

Частотная характеристика полупроводниковых усилителей

Частотная характеристика (рис. 74, б) усилителя представляет собой зависимость его выходного напряжения или коэффициента усиления К от частоты f усиливаемых колебаний. При снятии частот­ной характеристики напряжение на входе усилителя поддерживает­ся постоянным.

По частотной характеристике можно определить частотные искажения. Для удобства их определения строят частотную характеристи­ку в логарифмическом масштабе. Если усилитель не вносит искаже­ний, его частотная характеристика линейна (прямая 1). В реальных усилителях коэффициенты усиления на нижних Кв и верхних часто­тах (из-за влияния реактивных сопротивлений) меньше (кривая 2) или больше (кривая 5) коэффициента усиления Ко на средних часто­тах. *

Частотные искажения, обусловленные непостоянством коэффи­циента усиления по частоте, тщенива ют коэффициентом частотных ис-кажений, определяемым как отношение коэффициента усиления на средней (обычно 1000 Гц) частоте к коэффициенту усиления на рас­сматриваемой частоте: M=Ko/Kf.

Амплитудная характеристика полупроводниковых усилителей

Амплитудная характеристика (рис. 74, а) усилителя представля­ет собой зависимость выходного напряжения сигнала от входного, При слишком большом входном напряжении амплитудная характе­ристика искривляется из-за перегрузки усилительных элементов. От­клонение реальной амплитудной характеристики от идеально пря­мой в области малых входных напряжений (или при отсутствии вход­ного сигнала) возможно за счет напряжения собственных шумов Uш в выходной цепи.



Принцип работы усилителя низкой частоты на транзисторе

Усилители низкой частоты (УНЧ) используют для преобразования слабых сигналов преимущественно звукового диапазона в более мощные сигналы, приемлемые для непосредственного восприятия через электродинамические или иные излучатели звука. Заметим, что высокочастотные усилители до частот 10... 100 МГц строят по аналогичным схемам, все отличие чаще всего сводится к тому, что значения емкостей конденсаторов таких усилителей уменьшаются во столько раз, во сколько частота высокочастотного сигнала превосходит частоту низкочастотного.

Нагрузочная прямая,выбор рабочей точки

Нагрузочная прямая представляет собой траекторию движения рабочей точки транзистора при изменении уровня входного сигнала.

Точки пересечения нагрузочной прямой, уравнение которой задаётся выбором E и Rк, определяют постоянные токи и напряжения в схеме для фиксированного тока базы. На рис.3 выбранные величины помечены звёздочками. Точка B носит название рабочей точки. В окрестности этой точки будут происходить изменения напряжений и токов при подаче на вход усилителя переменного сигнала. Выбор рабочей точки диктуется получением минимальных нелинейных искажений и максимального динамического диапазона усиления входного сигнала.

Температурная стабилизация режима работы транзистора

Тр-ры, как и любые другие п/п приборы изменяют свои ВАХ с изменением температу-ры окр среды. При этом режим работы, установленный для одной температуры может быть нарушен для другой температуры. С ростом температуры увеличивается обратный ток коллекторного перехода. Сущ-ет 2 основных способа температурной стабилизации режима работы данного каскада: 1) способ эмиттерной температурной стабилизации.

Определение параметров каскада усиления графическим путем

Графический анализ каскада с ОЭ сводится к построению по известным семействам cтатических входных и выходных характеристик транзистора и сопротивлению резистора Rк так называемой динамической проходной характеристики (ДПХ). ДПХ позволяет выбрать режим каскада по постоянному току (рабочую точку), а также оценить величину амплитуды входного сигнала для обеспечения линейного режима работы усилителя.

Динамическими проходными характеристиками являются зависимости выходного тока или выходного напряжения от входного напряжения. Для каскада с ОЭ это будут зависимости iк(uбэ) или uкэ(uбэ). Для построения ДПХ используется уравнение, связывающее выходной ток с сопротивлением Rк. Это уравнение называется линией нагрузки по постоянному току. Из схемы рис.1 видно, что в соответствии с законом Кирхгофа в выходной цепи имеет место соотношение

Это линейное уравнение тока iк относительно напряжения uкэ может быть графически отражено на выходных характеристиках транзистора с ОЭ.

Точки пересечения семейства выходных ВАХ транзистора с линией нагрузки дают совокупность мгновенных значений выходных тока и напряжения в данном каскаде.

Для определения режима работы транзистора на участке ДПХ с наибольшей крутизной отмечается линейный участок (точки a, b), определяющий диапазон изменения входных и выходных переменных, а середина этого линейного участка (точка А) определяет режим каскада по постоянному току - рабочую точку транзистора. Рабочая точка характеризуется значениями Iк,0, Uбэ,0 и соответствующими им Uкэ,0 и Iб,0.

На линейном участке ДПХ амплитуда выходного тока Im,к пропорциональна наклону (крутизне S) линейного участка ДПХ и амплитуде входного сигнала Um,бэ , то есть Im,к=SUm,бэ , а амплитуда изменения напряжения на резисторе Rк равна Im,к Rк .

Мгновенное напряжение на коллекторе равно uкэ=Ек - Im,кRк Сos(w t), а выходное напряжение (после разделительного конденсатора) будет равно

uвых(t)= - Im,кRк Сos(w t).

Следовательно, амплитуда выходного напряжения определяется как

Um,вых =Um,вхSRк ,

фаза же выходного напряжения отличается от фазы входного напряжения на 1800 . Следовательно, коэффициент передачи по напряжению каскада, определенный из графического анализа, равен

K= - SRк .

Графический анализ является ориентировочным для определения усилительных свойств каскада. Он не учитывает его частотных свойств, так как оперирует лишь со статическими характеристиками транзистора и линией нагрузки по постоянному току. Для более полного анализа усилительного каскада и определения его основных параметров и характеристик в режиме линейного усиления проводится анализ схемы по переменному току, в котором транзистор заменяется линейным четырехполюсником относительно выбранной в графическом анализе рабочей точки .

Аналитический метод определения параметров усилительного каскада

Аналитический метод позволяет осуществить расчеты с помощью простых формул, содержащих параметры лампы, определяемые из характеристик для выбранного режима. Для расчета режима колебаний с большими амплитудами этот метод недостаточно точен, так как не учитывает нелинейность лампы. Формулы аналитического расчета непригодны для расчета постоянных составляющих тока и напряжения.

Для аналитического расчета необходимо представить транзистор схемой его замещения и к ней присоединить элементы схемы усилителя.

Для прикидочных расчетов можно предположить, что коэффициент обратной связи h12э и напряжение обратной связи h12эUвых незначительны и ими можно пренебречь.



Усилители постоянного тока. Классификация по принципу действия. Два способа согласования режимов соседних каскадов по постоянному току

Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты.

Для осуществления передачи сигналов частот, близких к нулю, в УПТ используется непосредственная (гальваническая) связь между каскадами. Однако такая связь приводит к необходимости решения специфических задач:

? согласование потенциальных уровней в соседних каскадах;

? уменьшения дрейфа (нестабильности) выходного уровня напряжения или тока.

Двухкаскадный уситель постоянного тока.дрейф нуля

Основная проблема, с которой сталкиваются разработчики УПТ, является дрейф нуля. Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроизвольное отклонение напряжения или тока на выходе УПТ от начального значения. Поскольку дрейф нуля наблюдается и при отсутствии сигнала на входе на входе УПТ, то его невозможно отличить от истинного сигнала.

К физическим причинам, вызывающим дрейф нуля в УПТ, относятся:

? нестабильность источников питания;

? временная нестабильность ("старение") параметров транзисторов и резисторов;

? температурная нестабильность параметров транзисторов и резисторов;

? низкочастотные шумы;

? помехи и наводки.

Наибольшую нестабильность вносит температурный фактор. Положение усугубляется наличием гальванической связи между каскадами, хорошо передающей медленные изменения сигнала, что приводит к эффекту каскадирования температурных нестабильностей каскадов от входа к выходу.

Поскольку температурные изменения параметров усилительных элементов имеют закономерный характер (см. подразделы 2.2 и 2.10), то они могут быть в некоторой степени скомпенсированы теми же методами, что и в усилителях гармонических сигналов.

Абсолютным дрейфом нуля ДUвых называется максимальное самопроизвольное отклонение выходного напряжения УПТ при замкнутом входе за определенный промежуток времени. Качество УПТ оценивают по напряжению дрейфа нуля, приведенного к входу усилителя:

eдр = ДUвых/KU.

Приведенный к входу дрейф нуля эквивалентен ложному входному сигналу, он ограничивает минимальный входной сигнал, т.е. определяет чувствительность УПТ.

С целью снижения дрейфа нуля в УПТ используются:

? глубокие ООС;

? термокомпенсирующие элементы;

? преобразование постоянного тока в переменный, его усиление и последующее детектирование;

? построение УПТ по балансной схеме.

Мостовая балансная схема упт

Балансные УПТ строятся на основе схемы сбалансированного четырехплечного уравновешенного моста: два одинаковых усилительных элемента, работающие в идентичном режиме, образуют два плеча моста, а другими двумя плечами являются два одинаковых резистора Rк в их коллекторной цепи. Каскады могут быть выполнены как на основе биполярных, так и полевых транзисторов. Типовая балансная схема транзисторного УПТ приведена на рисунке

Данная схема по существу представляет собой мост, плечами которого являются коллекторные резисторы Rк и внутренние сопротивления транзисторов VTI и VT2. Резисторы Rб1 и Rб2 входят в делители напряжения источника витания и служат для выбора исходного режима работы транзисторов. В объединенную эмиттерную цепь включен резистор Rэ. К одной из диагоналей поста подведена напряжение источника питания Ек, а с другой - снимаются выходное напряжение (нагрузку каскада подключают между коллекторами транзисторов):

Электронные генераторы. классификация. колебательный контур

Генератор, или автогенератор - это самовозбуждающаяся система, в которой энергия источника питания постоянного тока преобразуется в энергию переменного сигнала нужной формы и частоты. Без сомнения, генераторы являются весьма важным элементом электроники.

низкочастотные (НЧ) - до 100 кГц

высокочастотные (ВЧ) - от 0,1 до 100 МГц

сверхвысокочастотные (СВЧ) - выше 100 МГц

По форме колебаний генераторы делятся на гармонические (синусоидальные) и негармонические (импульсные). По способу возбуждения - с внешним возбуждением и с самовозбуждением (автогенераторы).

Колебательный контур -- осциллятор, представляющий собой электрическую цепь, содержащую соединённые катушку индуктивности и конденсатор. В такой цепи могут возбуждаться колебания тока (и напряжения).

Колебательный контур -- простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания

Резонансная частота контура определяется так называемой формулой Томсона

Размещено на Allbest.ru

...