bankin_iit_1

Рассмотренные процессы отражены на семействе вольт–амперных характеристик симистора (рисунок 53)

В прямом направлении они такие же, как для обычного тиристора, а в обратном – аналогичны им, но располагаются симметрично в третьем квадранте системы координат.

5.4 Параметры тиристоров

Наиболее важными параметрами являются: ток и напряжение переклю-

ВЫКЛ

Динамическое сопротивление тиристора определяется по наклону прямой ветви ВАХ на участке соответствующему открытому состоянию; оно равно отношению приращения напряжения к соответствующему ему приращению тока:

сываются накопленные в базах носители заряда после перемены полярности напряжения в основной цепи и рекомбинации оставшихся носителей. Это время составляет от 5 – 10 до 200 – 250 мкс.

По мощности тиристоры подразделяют на тиристоры малой мощности (на токи до 0.3 А), средней мощности (от 0.3 до10 А) и большой мощности – силовые.

61

5.5 Буквенно – цифровая система обозначения тиристоров

Первый элемент в обозначение – буква К (кремниевый). Второй элемент – буква Н для динисторов (неуправляемый), У – для тиристоров и симисторов (управляемый). Третий элемент – трехзначное число, обозначающее назначение и порядковый номер разработки:

тиристоры малой мощности от 101 до 199; тиристоры средней мощности от 201 до299; симисторы малой мощности от 501 до 599; симисторы средней мощности от 601 до 699.

Четвертый элемент – буква, обозначающая группу по параметрам, Например : КН102Б – кремниевый динистор малой мощности, номер разработки 02, группа Б по параметрам (по справочнику для групп от А до И напряжение переключения от 20 до 150 В);

КУ201И – кремниевый тиристор средней мощности, номер разработки 01, группа И;

КУ608Г – кремниевый симистор средней мощности, номер разработки 08, группа Г.

Тиристоры большой мощности, используемые в силовых цепях, имеют другую систему обозначений. Первый элемент – буква Т – тиристор; второй

– одна или две буквы, указывающие на конструктивные особенности или систему охлаждения; Л – с лавинной характеристикой, В – с водяным охлаждением, С – симистор; ЛВ – с лавинной характеристикой и водяным охлаждением; если этих особенностей нет, то второй элемент отсутствует; третий элемент – число, указывающее максимально допустимый ток в амперах в открытом состоянии тиристора. Например: Т–150, ТВ–1000. После числа, указывающего величину тока, может стоять еще число, обозначающее класс по допустимому напряжению. В этом числе единица соответствует напряжению 100В; например класс 4 – на номинальное напряжение 400 В, класс 10 – на 1000В. Число стоящее после класса, определяет параметры частотных свойств, указываемые в справочниках. Например: Т–160–4–142.

Силовые тиристоры выпускавшиеся промышленностью до введения этой системы обозначений, имеют старый шифр; например ВКДУ–25 – вентиль кремниевый управляемый, на ток 25А.

6 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНЗИСТОРА

6.1Выбор рабочей точки транзистора

При выборе рабочей точки транзистора с предполагаемой амплитудой входного сигнала необходимо выдерживать следующие требования: нелинейные искажения должны быть минимальны; выделяемая на транзисторе

62

мощность не должна превышать допустимой мощности рассеяния; напряжения и токи не должны превышать максимальных значений.

Причем нельзя превышать температуру оговоренную заводом изготовителем.

На рисунке 54 изображена ВАХ полевого транзистора: 1 –допустимая область работы; 2– ограничения из–за нелинейности; 3–ограничения из–за максимальной мощности потерь; 4– ограничения по напряжению. С

С⁄ Н ; СИ 0; С 0; СИ .

Если нужно обеспечить работу с минимальными искажениями, то рабочую точку выбирают вблизи середины используемого отрезка нагрузочной прямой, причем обычно сопротивление нагрузки и напряжения питания подбирают так, чтобы отрезок лежал в пределах линейного участка стоковой характеристикой.

Рассеиваемая в транзисторе мощность определяется как произведение тока на напряжение коллектора в рабочей точке:

К · К

6.2 Схемы питания транзисторов

Это схемы, обеспечивающие соответствующие постоянные напряжения на электродах транзистора, т.е. устанавливающее заранее выбранную рабочую точку. Подача напряжения через делители позволяет: обеспечить на электроде транзистора требуемое напряжение при использовании источника с постоянным напряжением питания, питать все электроды данного транзистора или схемы состоящей из ряда транзисторов, от одного общего источника. Обычно источник имеет малое внутреннее сопротивление. Которое, будучи подключено к входу транзистора, нагружает дополнительно источник управляющего сигнала. Для предотвращения этих нежелательных явлений между источником и транзистором используют резисторы.

Наиболее простые схемы питания это если подать на электроды смеще-

Для схемы ОЭ (рисунок 55,б) для входной цепи имеем следующую зависимость:

Для схемы ОБ для выходной цепи имеем следующую зависимость

6.3 Стабилизация рабочей точки

Рассматриваемые до сих пор схемы питания не обеспечивали стабилизации рабочей точки транзистора. Схемы стабилизации это схемы, умень-

трической мощности выделяемой на транзисторе). Обычно схемы стабилизации соединены со схемами питания транзистора, образуя чаще всего общую схему питания и стабилизации. Эффективность стабилизации подсчи-

рабочую точку транзистора, является уменьшение влияния разброса параметров, на работу транзисторной схемы.

64

6.4 Схемы стабилизации

Для улучшения температурной стабилизации транзисторных усилительных каскадов, т.е. для стабилизации рабочей точки используют обратные связи по постоянному напряжению и току.

Рассмотрим основные схемы стабилизации положения рабочей точки с учетом того. Что входной переменный сигнал отсутствует, а токи К, Б и напряжения КЭ, БЭ представляют собой постоянные токи и напряжения в транзисторе.

На рисунок 56,а схема с ООС по напряжению с коллекторной температурной стабилизацией.

температурной стабилизации.

65

Рисунок 56

Физический смысл коллекторной температурной стабилизации заклю-

приводит к снижению входного сопротивления усилителя, то при проектировании приходится принимать компромиссные решения.

6.5 Шумовые свойства транзисторов

Шумы обусловлены тепловыми, дробовыми и структурными шумами. Источником тепловых шумов является распределенные сопротивления полупроводника. Для биполярного транзистора решающее значение имеет Б.

Дробные шумы связаны с флюктуацией прохождения носителей заряда через переходы.

Структурные шумы образуются шумами поверхностной рекомбинации и шумами утечки коллектора.

Шумы зависят от частоты, выбора рабочей точки, сопротивления источника сигнала. Обычно шумы растут с ростом тока коллектора К.

В биполярных транзисторах в диапазоне низких частот преобладают структурные шумы, в диапазоне средних частот шумы не зависят от частоты.

В полевых транзисторах шумы обычно меньше, чем в биполярных.

7 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

7.1 Основные понятия и классификация усилителей

Усилитель – это устройство предназначенное для увеличения уровня электрического сигнала за счет энергии источника питания.

С точки зрения усиливаемого параметра различают усилители напряжения, тока и мощности. В зависимости от диапазона усиливаемых частот они подразделяются на усилители постоянного тока (медленных колебаний), низкой (звуковой) частоты и высокой частот. Последние могут быть как широкополосные или нерезонансные усилители, предназначенные для усиления определенной полосы частот.

Существуют много других методов деления усилителей на группы, однако при их систематизации имеют меньший спектр. Различают например транзисторные усилители классов А, В и С у которых принадлежность к данному классу определяется положением рабочей точки на характеристике управления активного элемента, а также усилители название которых зависит от их применения антенные, видиоусилители и т.д.

67

Работа в классе А – положение рабочей точки таково, что выходной ток протекает в течении времени длительности переменного входного сигнала, т.е. в течении периода.

Вклассе В – выходной ток протекает в течении полупериода входного колебания. При отсутствии входного сигнала выходной ток почти равен нулю.

Промежуточное положение рабочей точки между А и В соответствует классу АВ.

Вклассе С выходной ток протекает в течении времени, меньше чем полупериод.

Наименьшие искажения в классе А, наибольшие – в классе С. Эффек-

тивность схемы наибольшая в классе С, наименьшая в классе– А.

7.2 Структурная схема однокаскадного усилителя и основные параметры

Однокаскадным – называют усилитель содержащий один активный элемент (транзистор, лампа).

Рисунок 57

Входная цепь с источником управляющего напряжения или тока, а выходная цепь с сопротивлением нагрузки Н.

Основными параметрами характеризующими схему, являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление. В зависимости от рас-

сматриваемой электрической величины различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности.

Коэффициент усиления по напряжению – это отношение выходного напряжения к входному:

ВЫХ⁄ ВХ.

аналогично коэффициент усиления по току:

68

.

Выходное сопротивление – отношение выходного напряжения к выходному току:

Значение всех перечисленных параметров зависят от вида используемого активного элемента, нагрузки, а также схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК).

7.3 Частотная характеристика усилителей

Характеристика, изображающая зависимость коэффициента усиления от частоты входного сигнала – частотная. Поскольку коэффициент усиления является комплексным, то изменению, по сравнению с входным сигналом, подвергается как амплитуда, так и фаза выходного сигнала. Поэтому различают две частотные характеристики: амплитудно–частотную и фазо– частотную характеристики, кратко называемые также амплитудной (частотной) и фазовой характеристиками.

Частотная (амплитудная) и фазовая характеристика определяют способность усилителя пропускать сигнал с определенным частотным спектром.

Для усилителя звуковых частот представляет интерес амплитудная характеристика; а фазовая не играет существенной роли, поскольку чело-

веческое ухо не реагирует на небольшие фазовые сдвиги звуковых сигналов.

Иначе обстоит дело в видеоусилителях. Фазовая характеристика имеет та-

кое же значение, как и амплитудная, поскольку человеческий глаз реагирует на малые фазовые сдвиги и отдельных составляющих сигнала изображения.

69

Так как гармонические составляющие усиливаемого сигнала усиливаются не в одинаковой мере, следовательно, форма выходного сигнала отлична от формы входного. Такие искажения частотные. Причиной частотных искажений являются реактивные элементы(индуктивности и емкости) усилителя, сопротивления которых зависят от частоты, параметров полупроводниковых приборов.

Из–за того, что усилитель, не усиливает одинаково сигналы различных частот, возникает необходимость уточнения способности усилителя усиливать определенные полосы частот. Эта способность выражается с помощью ширины полосы, определяемой как разность между двумя точками амплитудной характеристики, для которых коэффициент усиления на 3дБ меньше, чем на средних частотах. Одна из точек, расположенная в этой части характеристики отражает в диапазоне более низких частот, соответствует на оси

жению и току) снижается на 3 дБ называются точками половинной мощности, поскольку соответствующая им мощность уменьшается в 2 раза.

Если усилитель содержит n каскадов, то

моздким и неудобным в обращении параметром. Поэтому часто усиление выражают в логарифмических единицах – децибелах т.е.:

70