ПТ с: p-n переходом

МДМ или МОП

«+»- очень простые, высокая технологичность, большое Rвх., малая стоимость.

«-»-малая крутизна

ПТ с p-n переходом

С труктура и работа.

В АХ: выходная

rc=ΔUcч/ΔIc

Uзи=const(отсечки)

≈10-100кОм

Стокозатворная характеристика

крутизна:

S=(dIc/dUзи)

Uc=const

(МДП)-транзисторы-МОП

каналом

МОП: -с встроенным

-с индуцируемым

С труктура и работа.

Р абота основана на явлении изменения проводимости при поверхностном слое полупроводника на границе с диэлектриком под воздействием электрического поля.

ВАХ:

стокзатворная изолированный канал

Встроенный канал

c токзатворная

r_вх=∞

S=ΔIc/Δзи

r=ΔUси/ΔIc

r_к=1/s “+”высокое Rвх 10^12…14 Ом, высокие допустимые напряжения

Применение:цифровая схемотехника, аналоговые ключи, входные-выходные каскады усилителей мощности, управляемые R.

Терристор

П/п прибор с 3-мя и более p-n переходами, применяется для переключения токов. Различают 2-х электродные – динистор и 3-х электродные – тринистор.

Д инистор: структура и работа

p n p n

Если преложить «+» к аноду то П1-П3 смещаются прямо ->их R мало, П2 смещается обратно. По мере возрастания Uлк ширина П2 увеличивается ->и с Uак создается U пробоя ->динистор открывается. После пробоя П2 его R резко падает и внешнее Uак перераспределяется на П1и П3 ->резко возрастает напряжение, ->I тоже растет ->возникает «+» обратная связь. Чем больше открывается П2, тем больше отпирается П1 и П3,тем больше I.

Т ок через динистор, когда он открыт, ограничивается внешними элементами

В АХ

Если U на динисторе =0 тогда ток определяется отношением E/Rн

П рименение: можно построить генератор.

Тринистор:

О дна из баз имеет внешний вывод- управляющий электрод.

П одавая ток через базу можно увеличивать ток через переход П3 и создовать условия для раннего отпирания тринистора -> I управл.может управлять моментом отпирания

П рименяют: управляемые выпрямители, преобразователи частоты, инверторы

Пр.

С имисторы.

Элементы оптоэлектороники

Световой луч играет роль эл. сигнала =>

«+» - нет влияния электромагнитных помех

-полная эл. развязка

-широкий диапозон частот

-согласование цепей

«-» нельзя свет преобразовать в механическое движения

Основной элемент – оптрон -> пара с фотонной связью

ИС - источник света, ФП – фотоприемник.

В качестве ИС : лампы накаливания, лазеры.

В качестве ФП :фото диоды, транзисторы, резисторы

Светодиод

П .П прибор с одним p-n переходом свечение которого вызывается рекомбинацией носителя заряда при прямом смещении

В- яркость (канд/м² )

«+» - Широкий линейный участок

Фотодиод

П .П прибор с одним p-n переходом ВАХ которого изменяется под действием светового потока. Освещение п/п увеличивает концентрацию неосновных носителей заряда,увеличивает обратный ток

Различают 2 режима работы:

а)генераторный

б )фотодиодный

Iф-фототок Iобщ=Iф-Iт (e^-U/mT-1)

Фототранзистор.

М огут работать с заданным смещением и с плавающей рабочей точкой

Р абота: свет попадает в базу, образуются электрончики которые уменьшают барьер эмитерного перехода и увеличивают диффузионный ток транзистора.

ВАХ

Электронные усилители

Это наиболее распространенные устройства в электротехнике. В общем смысле усилитель есть преобразователь энергии источника питания в энергию сигнала нагрузки, под действием входного управляющего сигнала, у которого значительно меньше энергии. Материальной моделью усилителя является его дифференциальное уравнение.

Усилитель-нелинейный элемент однако в линейных усилителях нелинейность мала и поэтому нелинейные дифференциальные уравнения линеаризируют =>получая комплексный коэффициент передачи усилителя:

К(jω)=ΔUвх(jω)/ΔUвх(jω)

АЧХ-│К(jω)│ ФЧХ-argК(jω)

Модель усилителя:

e =KххU₁

1)Kхх-комплексное число усиления

К₀ модуль коэффициента усиления

2)Zвх- сопротивление U₁/I₁

3)Zвых- сопротивление Uxх/Iкз

Класификация.

1. По входному и выходному сигналу(I,U,P)

2. По роду сигнала:переменные, постоянные, импульсные

3. По принципу связи между каскадами:с емкостной, трансформаторной, оптической и др.

Искажение усилительных устройств

Важным показателем усилителей является точность вопроизведения на выходе входного сигнала. Всякое отклонение является искажением Uвых=kUвх

Искажения бывают линейные нелинейные и переходные. Линейные возникают из-за частотной зависимости К_усил.

Частотные

Мн=К₀/Кн Мн(Дб)=20lg(К₀/Кн) Мв= К₀/Кв

Фазовые искажения

П оявление дополнительного фазового сдвига между Uвх и Uвых

Переходные искажения считают всякое отличие от переходной характеристики h(1) усилительного устройства от функции единичного скачка

Нелинейные искажения объясняются наличием нелинейных элементов(все п/п элементы, катушки, конденсаторы)

В результате спектр выходного сигнала обогащается высшими гармониками и получаются нелинейные искажения.

Р ассмотрим амплитудную характеристику усилителя

1 )Коэфициент нелинейного искажения (КНИ)

	N
	 U2mn
Кни=	n=2
	N
	 U2mn
	n=1

2 )Коэффициент гармонических искажений

	N
	 U2mn
Кги=	n=2
	U2m1

Кг=Um₃/Um₁

3)Шумы усилителя, дрейф нуля.(шумы тепловые, дротовые, фригерные)

Обратная связь усилительных устройств.

Современные усилители обладают значительными разбросами параметров, нелинейностью, температурной нестабильностью.Наиболее эффективный способ уменьшения этих факторов есть введение глубокой отрицательной обратной связи (входное напряжение формируется как результат вычитания входного напряжения и части выходного сигнала, причем так чтоб свести отличия к минимуму). Тем самым компесируется влияние всех факторов приводящих к отличию от входного сигнала: частотные искажения и нестабильность параметров усиления

Различают обратные связи по постояному и переменному току, положительные и отрицательные.

Разновидности ОС

ОС различают по способу получения сигнала:

1 )ОС по напряжению

2)ОС по току

3)Комбинированные

По способу введения сигнала ОС

1 )Последовательная ОС

2 )Паралельная ОС

3) Комбинированные

В лияние ОС на характеристики усилителей

γ=U₁/e_cU2=0

=U₁/U₂ e_c =0 U₂=KU1

Koc=U₂/ e_c =KU₁/ e_c

U₁= e_c γ +U₂= e_c γ +KU₁

U₁=( e_c γ /1-K)

Koc=(K γ /1-K)=K γ /F=K γ /(1-T)

F- глубина ОС (F<1 - ПОС, F>1 - OОС)

T- петлевое усиление (по петле ОС)

ООС усилителя уменьшает К в F(глубину) раз

ООС усилителя уменьшает нестабильность параметров усилителя в F(глубину) раз

О ОС усилителя уменьшает частотные и фазовые искажения в F(глубину) раз

Кос=(-γК/1+K)= -γ/((1/k)+)-γ/ (так как на входе «-»)

γ=R₂/(R₁+R₂) = R₁/(R₁+R₂) Kос= -(R₂/R₁)

Нелинейные искажения усилителя уменьшаются в F(глубину) раз

К гn.оос=Кгn/Fn

Влияние ООС на входное сопротивление усилителя.

Если ООС последовательная,то Rвхос=Rвх(1+Кхх)+R_RвхF

Rвх увеличивается в глубину раз.

Если ООС параллельная то RвхосRвх(R_/F) R_/F

Rвх уменьшается в глубину раз.

Влияние ООС на выходное сопротивление

Если ООС по напряжению то Rвыхос =Rвых/F

Если ООС по току Rвыхос =Rвых+RосF

Основные функционыльные элементы УУ

1)Элементы задания режима покоя. Педназначены для задания рабочей точки. Рабочая точка характеризуется: рабочими токами и напряжениями.

Iб, Uбэ, Uкэ, Iко

В качестве элементов обычно используются резисторы, реже диоды, стабилитроны, ИП

2)Элементы стабилизации режима покоя

Введение последовательной ООС по току

U вх=Uбэ+Uэ

Uбэ=Uвх-Uэ

Uэ=Uос

Введение параллельной ООС по напряжению

3)Элементы связи УУ

-Гальваническая –Емкостная -Индуктивная

-Оптическая

В ыбор режима работы транзистора в УУ и его работа

С1-разделительный

R1 R2-базовый делитель(для задания U на базе)

Uэ-Uос (для термостабилизации)

Сэ-для устранения ОС по  I

Rк-для снятия вых U

Характеристики RC цепей

Дифференцирующая цепь Интегрируюшая цепь

К(jω)=U2(jω)/U1(jω)

АЧХ=К(jω) Z=(a²+b²)

ФЧХ=argК(jω) argZ=arctg(b/a)

Xc=1/ jωc

K(jω)=Z₂/(Z₁+Z₂)=R/(R+(1/ jωc))=RjωC/(Rjωc+1)=

+=ω/jω+1= К(jω)= ω/1+( ω)²

argК(jω)=arctg∞= arctg(jω)= π/2- arctg(ω)

А ЧХ

1 1

ФЧХ -/2

/2

Интегрирующая

К(jω)=Z₂/(Z₁+Z₂)=(1/jωc)/(R+1/(jωc)=1/(Rjωc+1)=

=1/(jω +1)

К(jω)=1/√(1+( ω )²)

arctg K(jω)=arctg0-arctg ω = - arctg ω 