Вопрос 25 – Усилители электрических сигналов, структурная схема, ачх.
Усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явлении еэлектрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона,измерительного прибора и т. д.
Рис.1. Принципиальная схема усилительного каскада
Структура усилителя
Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями
В большинстве усилителей кроме прямых присутствуют и обратные связи(межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики
Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.
Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.
Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.
Вопрос 26 – Усилительный каскад на транзисторе, режим по постоянному току.
При схеме включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу, а снимается с коллектора. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного (для гармонического сигнала фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°). Каскад усиливает и ток, и напряжение. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, поэтому наиболее распространено. Однако при такой схеме нелинейные искажения сигнала значительно больше. Кроме того, при данной схеме включения на характеристики усилителя значительное влияние оказывают внешние факторы, такие как напряжение питания, или температура окружающей среды. Обычно для компенсации этих факторов применяют отрицательную обратную связь, но она снижает коэффициент усиления.
Вопрос 27 – Биполярный транзистор, принцип работы.
Управление токами и усиление сигнала в схемах полупроводниковой электроники осуществляется с помощью транзисторов. Биполярный транзистор представляет собой кристалл полупроводника состоящий из 3 слоев с чередующийся проводимостью и имеющий три вывода для подключения к внешней цепи.
Крайние слои эмиттер и коллектор. Средний слой база. Таким образом образуется 2 перехода. Переход между эмиттером и базой (эмиттерный), переход между базой и коллектором (коллекторный). При изготовлении транзистора выполняются обязательно 2 условия.
толщина базы мала по сравенению с длинной свободного пробега носителя заряда.
концентрация примесей (основных носителей) в эмиттере больше чем в базе.
Транзисторы включают последовательно с сопротивлением нагрузки R коллектора. На вход транзистора подается управляющая ЭДС от источников цепи 2. Такое включение транзистора когда входные и выходные цепи имеют одну точку (эмиттер) является наиболее распространенным и называется схемой включения транзистора с общим эмиттером. При отсутствии напряжения т.е. е к +0. Переход находится в состоянии равновесии. При подключении источников к цепи, их полярность выбирается такой чтобы на эмиттерном переходе было прямое смещения а на коллекторном переходе обратное смещение. В результате прямого смещение эмиттерного перехода начинается усиленное инжекция дырок из эмиттера в базу. Вдоль базы дырки продвигаются от эмиттера к коллектору. Поскольку база транзистора выполнятся тонкой, то основная часть дырок инжектированных эмиттером достигает коллекторного перехода не рекомбинируя. Эти дырки захватываются полем коллекторного перехода смещенного в обратном направлении. Ток дырок попавших из эмиттера в коллектор замыкается через внешнюю цепь (источник цепи коллектора). Следствии малой вероятности рекомбинации в тонкой базе коэффициент передачи тока эмиттера находится в пределах 0.9 0.99. при увеличении тока эмиттера на величину тока эмиттера на величину происходит увеличение тока коллектора. Небольшая часть дырок инжектированных эмиттером рекомбинирует с электроном. Заряд этих дырок остается в базе и для восстановления заряда нейтральности базы из внешней цепи за счет источника базы в базу поступают электроны в этом случае ток базы (ток рекомбинации) будет. Полный ток через коллекторный переход. Полный ток базы с учетом выражения будет равен. В зависимости тока коллектора от тока базы определяется транзистор можно рассматривать как трехполюсник. Источник сигнала и нагрузка может подключена различным образом. Существует три схемы подключения транзистора.