- •Сборник лекций к дисциплинам:
- •§1. Краткие сведения по квантовой механике
- •§2. Уравнение Шредингера
- •§3. Энергетические состояния электронов в водородоподобных системах
- •Раздел 1. Основы физики полупроводников
- •1.1. Полупроводники
- •Энергетические (зонные) диаграммы полупроводников.
- •Уровень Ферми
- •Физические процессы в полупроводниках
- •Беспримесный полупроводник.
- •Процесс генерации пар зарядов.
- •Примеси в полупроводниках.
- •Электронный полупроводник (n-типа)
- •Дырочный полупроводник (р-типа).
- •1.2 Типы рекомбинации
- •1.3. Электронно-дырочный переход. §1. Классификация. Методы изготовления.
- •§2. Свойства р-n-перехода.
- •Учет дополнительных факторов, влияющих на вольт-амперную характеристику диода. Пробой.
- •Импульсные свойства р-n перехода. (динамические процессы в р-n-переходе)
- •Раздел 2. Полупроводниковые приборы
- •2.1. Полупроводниковые диоды
- •§ 1. Выпрямительные диоды.
- •§2. Высокочастотные диоды.
- •§ 3. Импульсные диоды.
- •§ 4. Сверхвысокочастотные диоды.
- •§ 5. Стабилитроны.
- •§ 6. Варикапы.
- •§ 8. Обращенные диоды.
- •§ 8. Система обозначений полупроводниковых диодов.
- •§ 9. Рабочий режим диода.
- •2.2. Биполярные транзисторы § 1. Общие сведения. Устройство.
- •§ 2. Физические процессы, протекающие вVt. ТокиVt.
- •§3. Основные схемы включения транзисторов.
- •§4 Влияние температуры на статические характеристикиVTа.
- •§5 Эквивалентные схемы замещения транзистора.
- •§6 Представление транзистора в виде четырехполюсника и системы статистических параметров.
- •2.3 Полевые транзисторы §1. Полевые транзисторы с управляющим переходом.
- •§2. Статические характеристики полевого транзистора с управляющимp-n-переходом.
- •§3. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •2.4. Тиристоры (vs)
- •§ 1. Принцип действия.
- •§ 2. Математический анализ работы тиристора (не нужно).
- •§ 3. Вольт – амперная характеристика тиристора.
- •§ 4. Типы тиристоров.
- •§ 5. Особенности работы и параметры тиристоров.
- •2.5. Оптоэлектронные полупроводниковые приоры. Полупроводниковые излучатели
- •Фотоприемники (общие сведения)
- •Фоторезисторы
- •Фотодиоды
- •Фотоэлементы
- •Фототранзисторы
- •Фототиристоры
- •Оптроны
- •2.6. Интегральные микросхемы
- •Раздел 3. Усилители §1. Анализ процесса усиления электрических сигналов
- •§2. Работа уэ с нагрузкой. Динамические х-ки.
- •Нагруз. Линии у и их построение.
- •Сквозная характеристика у на биполярномVt.
- •Общие сведения.
- •Классификация у.
- •§4 Основные параметры и характеристики усилителей.
- •§5 Обратная связь в усилителях.
- •Режимы работы уэ.
- •Раздел 4. Операционные усилители Общие сведения
- •Инвертирующий усилитель
- •Интегратор
- •Содержание
Сквозная характеристика у на биполярномVt.
При наличии входного тока у биполярного VTна внутреннем сопротивлении источника сигнала создается падение напряжения и не вся ЭДС источника попадает на входVT. Для схемы с ОЭ:
UБЭ=Er-IБRr
Для определения зависимости выходного тока IКот изменения ЭДС источника сигналаErпри наличии нагрузки на выходе строят сквозную динамическую характеристику, для чего используют нагрузочную прямую переменного тока и входную характеристикуVT(рис.9 и 10). Для точек пресечения нагрузочной прямой переменного тока со статическими характеристикамиVT, находят соответствие значений токаIКи токаIБ. Для каждой из найденных точек по входной характеристике определяют соответствующее ей значениеUБЭ. По найденнымUБЭиIБвычисляют ЭДС источника сигнала.
Еr=UБЭ+IБ*Rr
Вычислив для каждого значения IКнагрузочной прямой соответствующее ему значенияEr, строят сквозную динамическую характеристику (рис.11).
Построив нагрузочную прямую для режима постоянного тока и выбрав точку покоя М на ее середине (приблизительно), строится нагрузочная прямая для переменного тока, которая проходит через т. М и (IK0+UКЭ0/RN).
Для построения сквозной характеристики переменного тока IК=f(Ег) отмечаем точки пересечения нагрузочной прямой переменного тока со статистическими выходными характеристикамиVТ, обозначив их цифрами 1..6. Цифрой 3 обозначена точка покоя. Найдем для каждой из точек на выходной характеристике соответствующий ей ток базы. Перенесем найденные значения тока базыIБсоответственно на входную характеристикуIБ=f(VБЭ) приUКЭ=UКЭ0. Определим для каждого значенияIБсоответствующее ему значение входного напряженияUБЭ. Для каждой точки 1..6 рассчитаем напряжение источника сигнала:
Еr=VБЭ+IБ*Rr
Все полученные данные сводим в таблицу.
Точки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
IК |
|
|
|
|
|
|
IБ |
|
|
|
|
|
|
VБЭ |
|
|
|
|
|
|
Ег |
|
|
|
|
|
|
На рис. 11 по этим данным построена сквозная характеристика каскада.
Рис.9. К примеру построения нагрузочных прямых постоянного и переменного токов.
|
Рис.10. - Входная характеристика биполярного VT. |
Рис. 11 Сквозная характеристика усилителя |
Сквозную характеристику строят для расчета искажений, связанных с нелинейностью статистической характеристики УЭ
§3. Стр - рная схема У. Классификация У.
Общие сведения.
Для того, чтобы обеспечить необходимый режим работы У и получить заданное усиление, на входе УЭ включают цепи, обеспечивающие подачу напряжений смещения и входного сигнала, а на выходе – нагрузку и цепи, обеспечивающие подачу постоянного напряжения питания на выходные электроды.
Совокупность УЭ с нагрузкой и со всеми дополнительными элементами, обеспечивающими заданный режим, называют каскадом усиления.
Общее усиление, которое требуется получить от У, во многих случаях гораздо больше того, которое может обеспечить один каскад. Отсюда вытекает необходимость включения нескольких каскадов для получения нужного усиления.
Т.о., условное устройство состоит из определенного числа каскадов. При этом выходной усиленный сигнал предыдущего каскада становится входным сигналом последующего каскада и получает дополнительное усиление.
Общее число каскадов У определяется требуемым коэффициентом усиления и тем, какое усиление может дать каждый каскад. Источник сигнала (н-р, микрофон, детектор приемника или воспроизводящая головка магнитофона, предающая телевизионная трубка, приемная антенна и т.д.) подключаются ко входу первого каскада. Потребитель усиленного сигнала, т.е. нагрузка (громкоговоритель, кинескоп, измерительный прибор и т.д.) подключаются к выходу последнего каскада, который называют выходнымилиоконечным каскадом(рис.12). Все каскады до выходного называюткаскадами предварительного усиления.
Рис.12 Стр – рная схема многокаскадного усилителя.
Задача оконечного (выходного) каскада – отдать в нагрузку заданную мощность или напряжение. Задача предварительных каскадов – усилить входной сигнал источника до уровня, который необходимо подать на вход оконечного каскада, чтобы получить на его выходе заданную мощность или напряжение. Каждый каскад характеризуется своими входными и выходными сопротивлениями. Входное сопротивление следующего каскада включено параллельно выходному сопротивлению предыдущего каскада. В том случае, если следующий каскад усиления собран на полевом VТ или на эл. лампе работающими без входных токов и имеющими очень большое входное сопротивление, можно считать, что это входное сопротивление не шунтирует выход предыдущего каскада и практически не понижает его сопротивление нагрузки, т.е. не влияет на работу данного каскада.
В У на биполярных VТ в схеме с ОЭ и особенно с ОБ входное сопротивление мало, оно шунтирует сопротивление нагрузки предыдущего каскада. При параллельном соединении двух сопротивлений общее сопротивление меньше наименьшего из них, т.е. входное сопротивление следующего каскада фактически становится сопротивлением нагрузки предыдущего каскада.
Т.о., в многокаскадных У одним из важных вопросов является согласование входного сопротивления первого каскада с внутренним сопротивлением источника сигнала, входного сопротивления последующего каскада с выходным сопротивлением предыдущего, а также выходного сопротивления оконечного (выходного) каскада с сопротивлением потребителя усиленного сигнала. Для передачи усиленного сигнала с одного каскада на другой применяют схемы межкаскадных связей, которые будут рассмотрены ниже.