Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа (1115206), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Величины этих токов, однако, определяются напряжением между базой и эмиттером, так как увеличение положительного потенциала базы облегчает проникновение дырок в коллектор. Это и есть источник усилительной способности транзистора. Описанный выше транзистор является транзистором ряртнпа, но таким же образом можно изготовить прибор с проти.
воположными характеристиками — нрп-транзистор. Оба типа транзисторов могут использоваться в одних и тех же схемах, только полярности всех напряжений и токов следует поменять на обратные. На рис. 27-4 приведены стандартные обозначения этих двух типов. Стрелка на эмиттере указывает направление протекания положительного тока для перехода эмиттер — база. Фактор усиления, обозначаемый р, ссть отношение небольшого изменения коллекторного тока 1к к вьгзывагощему его изменению тока базы 1в.' 1к Рис. 27.3.
Схсмзтическое представлеипе рпр-трвизисторз; гьоблзсть получается сплзвлеиием металла, содержягдего примеси р-типе, с пластинкой крсмяия п-типа. Р= г(1к)г(1п (27-1) 555 Глава 27 коллектор Баз Баз Рис. 27нп Обозна ~ения для рпр- и лрл-транзисторов. кы . ыэе маттер рар Иаллсктср Зчаттер лрп Электронные схемы в аиалитияеских приборах 557 плитудой в 1 мВ от источника с сопротивлением )со=1 кОм поступает на базу транзистора через связывающий конденсатор Сс.
Это дает переменный компонент тока базы, равный отношению Ес)тсо, а именно 10 — а В/10+зОм=10-еА, или 1 мкА. Умножив на 6 (100), получим, что результирующий переменный компонент коллекторного тока равен 100 мкА. Этот ток, протекающий через нагрузочное сопротивление )хн, дает переменное падение потенциала (100 10 аА) (15 1ОзОм) =1,50 В. Итак, 1 мВ на входе дает 1,5 В на выходе. Усиление этой цепи (отношение выхода к входу) можно рассчитать для напряжения, тока или мощности. Получаем следующие значения: Усиление напряжения:= 6„= — 1,507(10 а) =- 1500 Усиление тока = — 67 — — р = 100 Усиление мощности= 6р --. -6„ 67 = 150000в — Земля ! Усилитель ~ Ъ|юд Нстимт ссекала Рпс.
27-5, Усилитель па одном транзисторе. Номиналы всех элементов даны только для иллюстрации, Для улр-транзистора необходимо изменить знак е ввт. В транзисторах, применяемых для усиления слабых сигналов, значения (1 обычно лежат между 50 и 200, но мощные транзисторы имеют более низкие значения 5 (от 5 до 10). Простая схема, демонстрирующая усилитель па одном транзисторе, приведена на рис. 27-5. Цепь питается от батареи или выпрямителя с напряжением (л„т относительно земли. Сопротивления Яь Яз и )х„называемые сопротивлениями смещения, обеспечивают соответствующий постоянный потенциал между базой и эмиттером.
При этом потенциале в отсутствие сигнала транзистор пропускает небольшой ток, примерно в середине своего диапазона, Предположим, что переменный сигнал с ам- Полевой транзистор (ПТ) Этот прибор работает на совершенно иной основе, чем биполярный транзистор, рассмотренный выше.
Обсудим схему на рис, 27-6. Полоска кремния п-тнпа, называемая каналом, соединена с двух сторон с истоком Я и стоком Р. Канал находится между слоями р-материала (соединенными вместе), называемого затвором 6. В некоторых моделях затвор полностью окружает канал. Существуют ПТ с каналами и- и р-типа. Если к затвору не приложено напряясеиие, то ток протекает через канал без помех, причем электроны движутся от истока к стоку, В обычном режиме рп-переход затвор — канал имеет обратное смещение.
Это дает эффект обеднения электронами области между затвором и штриховыми линиями. При этом канал сужается, и его сопротивление увеличивается, а ток в направлении исток — сток уменьшается. Усиление напряжения достигается при размещении нагрузочного, сопротивления последовательно со стоком. Изменение потенциала затвора путем изменения тока через нагрузочное сопротивление усиливает изменение напряжения на выходе. Обратное смещение предотвращает также протекание заметного тока в цепи затвора. К затвору может быть приложено напряжение порядка нескольких вольт. Так как ток в этой цепи протекать не мо- " Мощность — это произведение потенциала на ток, поэтому усиление мощности определяется по формуле Бвых увых Р= у ! Бвх увх 558 Глава 27 жег, характеристики затвора даются в вольтах, а не в единицах тока, как для биполярных транзисторов.
Принципиальным преимуществом ПТ является высокий входной импеданс, возникающий благодаря наличию обратного смещения. Этот импеданс может достигать величины десятков илп даже сотен мегаом. ПТ с изолированным затвором, часто называемые МДП- тронзисторптии (ПТ со структурой металл — диэлектрик — по- 6 лупроводнпк), представляют собой модификацию ПТ, в которой тонкая пленка изолирующего материала, обычно диоксида кремния, отделяет затвор от канала, Это устраняет выпрямляющий переход, так что затвору можно г придать любую полярность без управляющего тока. Электростатическое поле между затвором п каналом может менять распределение дырок илн электронов в канале, определяя таким образом его сопротивление.
МДП- транзистор имеет самый высокий входной импсданс среди всех тирис. 27-7 даны общепринятые обозначепов ПТ. и е,1~ 1(111)+ — ол— Рис. 27-6 Схематическое пред ставлснис ПТ с каналом л-типа Рис. 27.7. Стандартные обозначения ПТ: а — ПТ с каналом лтипа; б — ПТ с каналом р-типа; е — МДП.транзистор с каналом л-типа; г — МДП-транзистор с ка.
налом р-тина;  — обозначает присоединение н основе кремниевого слоя. пов транзисторов. На ния для различных тн Источники питания Большинство современных лабораторных приборов питается от сети переменного тока (115 В, 60 Гц в США)'. Постоянный ток получают выпрямленнем на кремниевых диодах. Существует несколько типов соединения выпрямительных диодов, каждый из которых имеет свои достоинства в конкретных случаях. Наиболее часто используется соединение четырех диодов в мостиковой схеме (рис. 27-8). Схема работает следующим образом. В каждый полупериод переменного тока два диода прово- Электронн~е схемы в аиалигнческих приборах 559 18З Рнс.
27-8 Регулируемый 15-В источник питания, Выпрямительный мост помешастся в том же корпусе. Длн друпгх напряжений замените обозначспве в серии регуляторов 7800. дят ток, в то время как другие два заперты, так что на выходе диодного мостика появляется пульсирующее постоянное напряжение. В следующий полупериод диоды меняются функциями, давая на выходе ту же полярность. Конденсатор большой емкости (С,) действует в качестве фильтра для сглаживания пульсаций.
Элемент, обозначенный 7815,— это регулятор напряжения, который превращает постоянный ток выпрямителя (20 — 25 В) в стабилизированное напряжение 15 В, Выходной конденсатор (Сз) необязателен, но он увеличивает скорость, с которой регулятор корректирует изменяющееся напряженке. Использование других регуляторов позволяет получать другие напряжения (им соответствуют две последние цифры в маркировке устройства). Для ионных счетчиков и фотоумножителей требуются высокие напряжения при малом токе (несколько киловольт прп токе менее чем 1 мА).
Этн требования могут брить удовлетворены при использовании генератора (который обсуждается ниже), дающего переменный ток с частотой в несколько сотен кнлогерц. Напряжение на выходе можно очень сильно увеличить применением трансформатора с воздушным сердечником и выпрямителя Требования к фильтрам прн такой частоте легко удовлетворяются.
Сейчас созданы генераторы на двух мощных транзисторах с трансформатором и выпрямителем в отном нори)сс Источники постоянноао токо требуются в кулонометрии и 'в ы — Ф е В СССР 220 В, 50 Гп.— Прим. нерее. Рнг 27-9 Удобный регулятор тока. Ток равен 7=12)Р, ббп Глава 27 Электронные схемы в аналптнческнх приборах бб! для возбуждения некоторых источников света. Такой источник можно легко собрать, присоединив регулятор, как показано на рис. 27-9. Даваемый им ток 1,,= (12//7)+!а, где /о — постоянная для каждого регулятора величина, равная примерно 1 или 2 мЛ. Таким образом, если нужен ток 25 мЛ, /7 должно быть 12/0,025=480 Ом (пренебрегая /о).
Его следует довести до точной величины при помощи небольшого переменного сопротивления, соединенного последовательно с /7. Операционные усилители Схемы пз отдельных транзисторов, как на рис, 27-5, илн расширенные схемы из нескольких транзисторов в настоящее время используются редко благодаря доступности, удобству и компактности ИМС, являющихся операционными усилителями (ОУ). Это название произошло от способности такого усилителя осуществлять математические операции над поступающим на него сигналом.
Прп помощи подходящих внешних соединений можно создать такие условия, что выходное напряжение будет 1) алгебраи 1еской суммой двух илн более входных напряжений, 2) произведениемм напряжения на посто- янную величину, 3) интегралом входного напряжения по времени, 4) производной входного напряжения по времени. Другие .>- — е сэ функции — логарифмированне, возведение в квадрат, умно>кение или деление одной переменной величины на другую можно выполнить прп помощи нелинейных компонентов н усилителя. ОУ могут применяться при любой частоте от пуля (т. е. для постоянного тока) до 10 кГц, а специальные модели могут работать в интервале нескольких мегагерц. ОУ должен иметь следующие признаки: 1) высокий коэффициент усиления напри;кения (пе менее !04, но многих серийных прибо- Рис. 27-10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
