Вольтамперная характеристика (анодная)

Электронная эмиссия.

Электронной эмиссией называется процесс испускания телом электронов в окружающее его пространство.

Для обеспечения выхода электронов им необходимо сообщить дополнительную энергию.

Различают следующие виды электронной эмиссии:

-термоэлектрическая

- электростатическая

-фотоэлектрическая

-вторичная

При термоэлектрической эмиссии дополнительная энергия сообщается путем нагревания тела.

Электрическая эмиссия возникает за счет большой напряженности электрического поля у поверхности тела.

Фотоэлектрическая эмиссия: поверхность тела освещается.

Вторичная эмиссия появляется в результате взаимодействия электрического тока первичной эмиссии на поверхность тела.

В большинстве электрических приборов используется термоэлектронная эмиссия. Электрод создающий поток электронов называется катодом. Ток термоэлектрического катода зависит от температуры. Важным показателем катода, является его долговечность, которая характеризует его эксплуатационные свойства. Различают катоды прямого и косвенного накала. Первые выполняются из тугоплавких металлов (вольфрам, молибден). Катоды косвенного накала состоят из подогревателя и керна (подложки), на который наносится металл с малой работой выхода отрицательных электронов. Рабочая температура таких катодов значительно ниже катодов прямого накала, поэтому их эффективность оказывается более высокой.

 

Электровакуумный диод

Электровакуумный диод – это двухэлектродная лампа, в которой кроме катода имеется двойной электрод – анод. Оба электрода помещаются в стеклянный (керамический, железный) баллон, из которого откачивается воздух ( слайд 1 ).

Если напряжение на аноде положительное, имиттируемые катодом отрицательные электроны, движутся к аноду, создавая при этом анодный ток. При отрицательном напряжении на аноде тока нет. Следовательно, диод проводит только в одном направлении.

Это свойство диода определяет его основное назначение – выпрямление  переменного тока.

Для практических целей важно знать, как ток анода зависит                                                                       от напряжения на нём ( слайд.2 ).

I_a= f( U_a)

Для многих конструкций ток анодов пропорционален напряжению на аноде и определяется законом степени 3/2

I_a= GU_a^3/2

G – коэффициент, зависящий от размера анода и конструкций лампы.

 

 

Вольтамперная характеристика (анодная)

           

1-ая описывает I_a= GU_a^3/2, идеальная кривая.

2 и 3 – более реальные характеристики (ВАХ). Отклонение 2-ой и3-ей характеристики от закона степени 3/2 заключается в том, что эмиссия катода ограничена. Когда ток анода достигает значения тока эмиссии катода, наступает его насыщение и дальнейший рост тока анода замедляется.

 

 

Ua, V

 

 

Для практического использования диода очень важно знать его внутреннюю проводимость, называемую также крутизной, определяемую формулой ( слайд 3 ):

 

 

 

Внутреннее дифференциальное сопротивление диода:

( слайд 4 )

 

Для нахождения параметров диода используется графический метод ( слайд 5 ). Рекомендуется брать в середине графиков. Провести не менее пяти линий, рассчитать по 5 параметров S и R, найти среднее значение и погрешность

 

Параметрическое уравнение диода. S*R=1 ( слайд 6 )

 

Электровакуумный триод

Электровакуумный триод – электронная лампа, в которой между анодом и катодом расположен третий электрод – сетка ( слайд 7 ).

Третий электрод предназначен для регулирования тока анода. Напряжение на сетке изменяет поле между анодом и катодом. Т.е. влиять на I_a. Если на сетке отрицательное напряжение по отношению к катоду, то она оказывает тормозящее действие на электроны. При положительном напряжении на сетке Uc> 0, она оказывает ускоряющее действие на отрицательные электроны, увеличивая Ia. При этом часть отрицательных электронов попадает на сетку, создавая сеточный ток. Следовательно, сетка является управляющим электродом, напряжение на котором позволяет изменять ток анода.

Триод характеризуется анодной ( слайд 8 ) или анодно-сеточной характеристикой ( слайд 9 ).

 

 

 

Параметры триода:

Первая проводимость  или крутизна характеристики  характеризует влияние изменения Uc на изменение тока Ia ( слайд 10 ).

Вторая проводимость (внутренняя проводимость триода) ( слайд 11 ).

 

Внутреннее дифференциальное сопротивление ( слайд 12 )

 

                     

Коэффициент усиления: ( слайд 13 )

Параметрическое уравнение ( слайд 14 )

Электровакуумные триоды находят применение в усилителях высокой и низкой частоты, генераторах колебаний, стабилизаторах напряжения и тока и т.д.

 

Многосеточные лампы. Тетрод и пентод

 

К многосеточным лампам относится:

1. Тетрод – с 2-мя сетками.

2. Пентод – с 3-мя сетками.

3. Гексод – с 4-мя сетками.

4. Гептод – с 5-ю сетками.

5. Октод – с 6-ю сетками.

 

Тетродами называются лампы с двумя сетками. Одна из сеток является управляющей и имеет отрицательное напряжение. Другая сетка располагается либо между управляющей сеткой и катодом и называется катодной ( слайд 15 ), либо между упр. сеткой и анодом и наз. экранирующей ( слайд 16 ).

На катодную сетку подается небольшое положительное напряжение. Поскольку эта сетка расположена близко к катоду, её проницаемость очень велика и даже при мало напряжении на аноде ток анода оказывается значительным. Благодаря катодной сетке вырастает также крутизна характеристики. ВАХ тетрода подобна ВАХ триода ( слайд 17 ).

В тетродах с экранирующей сеткой последняя располагается близко к катоду и имеет положительное напряжение. Ток распределяется в этом случае между экранирующей сеткой и анодом. Одним из преимуществ такого тетрода является увеличение коэффициента усиления. Однако близость экр.с. к аноду имеет и недостаток, заключающийся в том, что при низком напряжении на аноде проявляется динатронный эффект - снижение тока анода за счет вторичной эмиссии. При этом вторичные электроны не возвращаются на анод, а захватываются экр.с. На ВАХ появляется характерный провал с участком отрицательного сопротивления ( слайд 18 ). Для исключения этого явления достаточно соблюдать одно условие Ua> Uэ.

Пентодом называют лапу с тремя сетками. Введение третьей сетки обусловлено необходимостью устранения динатронного эффекта, свойственного тетроду. Эта сетка называется защитной или антидинатронной и располагается между экр.с. и анодом. Напряжение обычно делают равным напр. на катоде. Защитная сетка создает в пространстве анод - экр.с. поле, которое препятствует захвату вторичных электронов экр.с. и способствует их возвращению на анод. В результате провал на анодных характеристиках тетрода устраняется.

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД (ППД)

ППД – прибор, который имеет два вывода и содержит один или несколько p-n перехода. Все п/п диоды можно разделить на 2 группы:

1. Выпрямительные

2. Специальные

Выпрямительный диод необходим для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на: высокочастотные, низкочастотные и импульсные.

Специальные диоды используют различные свойства p-n переходов: явление пробоя, барьерную емкость, наличие участков с “-” сопротивлением и т.д.

Конструктивно выпрямительные п/п диоды делятся на: плоскостные и точечные, а по технологии изготовления на сплавные, диффузионные, эпитаксиальные (наращивание одного слоя на другом).

Плоскостные диоды благодаря большой площади p-n перехода используются для выпрямления больших токов, точечные имеют малую площадь p-n перехода и предназначены для выпрямления малых токов. Выпрямительные диоды большой емкости называются силовыми. Материалом для таких диодов обычно служит кремний или арсенид. Германий практически не применяется из-за сильной температурной зависимости обратного тока. Кремниевые диоды могут быть использованы для выпрямления переменного тока с частотой до 500кГц.

Условное графическое изображение диода:   (слайд 26) Электрод, подключенный, к области p называется анодом, соответственно к n – катодом. Вольтамперная характеристика диода похожа на характеристику p-n перехода.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ П/П ДИОДОВ

К специальным п/п диодам относятся приборы, в которых используется особые свойства p-n перехода:

1. управляемая п/п емкость - варикап;

2. лавинный пробой – стабилитроны;

3. туннельный эффект – туннельные диоды (обращенные);

4. фотоэффект – фотодиоды;

5. фотонная рекомбинация – светодиоды;

по способу изготовления: многослойные – динисторы, диоды с 3-мя выводами – тиристоры.

ВАРИКАПЫ

Варикапы - это  п/п проводниковые диоды ( слайд 27 ), в которых используется барьерная  емкость p-n перехода. Эта емкость зависит от приложенного к диоду обратного напряжения и с увеличением его уменьшается. Варикап характеризуется вольт-фарадной характеристикой ( слайд 28 ).

С, пФ

U обр, В

                                    

                                                                  Условно графическое изображение в схемах:

 

Основными параметрами варикапа являются:

- начальная емкость С₀

- добротность Q_c определяется отношением реактивной мощности Q к мощности Р. ( слайд 29 )

- коэффициент перекрытия по емкости K_c определяется, как отношение максимальной емкости к минимальной. ( слайд 30 )

  Кроме этого часто указывается температурный коэффициент емкости варикапа: и также предельную частоту f_пред.

Добротность варикапа увеличивается с увеличением обратного напряжения и с уменьшением рабочей частоты ( слайд 31 ).

Для варикапов из арсенида галлия оптимальная частота составляет 1кГц, а для кремниевых варикапов она достигает 1МГц.

Варикапы находят применение в различных электронных схемах:

- перестраиваемых резонансных контуров

- генераторов с электрической настройкой

- модуляторах

- параметрических усилителях и генераторах и т.д.

СТАБИЛИТРОНЫ

Стабилитроны – это п/п приборы, работающие в режиме лавинного пробоя ( слайд 32 ).          

 

При обратном смещении п/п диода возникает электрически лавинный пробой p-n перехода. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод, напряжение на нем меняется очень незначительно.

 Напряжение стабилизации зависит также от температуры. Иногда для стабилизации напряжения используют                                  прямое падение напряжения на диоде. Такие приборы наз. стабисторы. В отличие от стабилитронов в области прямого смещения p-n перехода, напряжение на нем от 0, 7÷ 2В и мало зависит от тока. В связи с этим стабисторы позволяют стабилизировать только малые напряжения.

Основные параметры стабилитрона являются( слайд 33 ):

-напряжение стабилизации U_ст.

-допустимый ток через стабилитрон

                      -дифференциальное сопротивление стабилитрона ( слайд 34 )

 

При достижении тока I_max стабилитрон как обычный диод выйдет из строя (20мА). Дифференциальное сопротивление r_ст – это параметр, который характеризует наклон вольтамперной характеристики в области пробоя.  

 Кроме стабилизации напряжения стабилитроны также используются для ограничения импульсов напряжения и в схемах защиты различных элементов от повышения напряжения на них.

ТУНЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

Туннельным наз. п/п диод, в котором используется туннельный механизм переноса носителей заряда через р-п переход и в характеристике которого имеется область отрицательного дифференциального сопротивления (слайд 35).

Туннельный эффект заключается в туннельном прохождении тока через p-n переход. При этом ток начинает проходить через переход при напряжении, значительно меньшем   контактной разности потенциалов φ _к.

                                                 

                                                                                             Условное обозначение:

Достигается туннельный эффект созданием очень тонкого обедненного слоя (до 0, 01 микрона) и высокой концентрацией основных носителей в обеих областях (до 10²¹ на см³)(в обычных п/п 10¹⁵). Полупроводники с таким высоким содержанием примесей называются вырожденными, а их свойства очень близки к свойствам металлов. Основные носители проходят узкий р-п переход, практически не теряя своей энергии. При этом через p-n переход проходит достаточно большой ток.

ВАХ ( слайд 36 ). Ток в начале растет до I_max при напряжении U₁, а затем довольно резко убывает до I_min при напряжении U₂. Снижение тока связано с тем, что с ростом напряжения в прямом смещении уменьшается число  способных совершить туннельный переход. При подаче напряжения > U₂ оставшиеся  переходят через переход, увеличивая ток. Прямое смещение ограничено контактной разностью потенциалов.

Как видно из графика на спадающем участке ВАХ “+” приращению напряжения, соответствует “-” приращение тока Þ отрицательное сопротивление (отрицательная проводимость).

ФОТОДИОД

Фотодиод – представляет собой диод с открытым p-n переходом ( слайд 37 ), обратный ток которого зависит от освещенности. Световой поток, падающий на открытый p-n переход, приводит к появлению дополнительных электронов и дырок, вследствие чего увеличивается переход неосновных носителей заряда: электронов из р-области в п-область и дырок в обратном направлении. Это приводит к увеличению обратного тока в цепи ( слайд 38 ).

При отсутствии светового потока через фотодиод протекает темновой ток I_Т и ВАХ похожа на ВАХ обычного диода.

Без включения нагрузки  фотодиод может работать в двух режимах:

- холостого хода

- короткого замыкания

В режиме К3 напряжение на диоде U=0, а ток в диоде равен фототоку I_кз. В режиме К3 соблюдается прямая пропорциональность между током и световым потоком.

В режиме ХХ тока в диоде нет, а напряжение холостого хода U_xx соответствует разности потенциалов или фотоЭДС. ФотоЭДС = U_xx и не может превышать φ _k. Для кремниевых фотодиодов менее 0, 7В.

Фотодиоды находят применение как приемники оптического излучения: фотоэлементы, фоторезисторы, фотореле и т.д. Основными характеристиками фотодиодов является: диапазон длин волн принимаемого излучения, интегральная чувствительность, и т.д.

Биполярный транзистор

Содержит три области п/проводника, с чередующимися типами проводимости: n-p-n;

р-п-р ( слайд 41 и 42 ).

Средняя область называется базой, крайние – эмиттер (Э) и коллектор (К).

Т.о. в транзисторе имеется два p-n перехода: эмиттерный и коллекторный.

По типу технологического процесса изготовления транзисторы делятся:

1. сплавные, получаемые расплавом таблеток примесного вещества (н-p, индия) с обеих сторон пластинки базы (н-р, n-Si-кремния).

2. диффузионные, когда внедрение примесей происходит путем диффузии под действием температуры из жидкости (газа). Получается неоднородное по глубине распределение примесей – недостаток.

3. эпитаксиальная технология (наращивание), когда на исходной пластинке, наращиваются однородные слои из газовой фазы.

 

При любой технологи изготовления, концентрация основных (или примесных) носителей в Э и К примерно одинаковая и значительно выше концентрации основных носителей зарядов в базе. Толщина базы выполняется малой (чтобы носители могли прийти из Э в К), меньше диффузионной длины неосновных носителей зарядов в ней, чтобы они проходили область базы от Э до К в основном без рекомбинации.

К выводам транзистора подводят напряжение, питание в зависимости от которых различают три режима работы транзистора:

1. Режим отсечки

2. Активный Режим

3. Режим насыщения

Рассмотрим режим на основе p-n-p транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ) (слайд 46).

 

Коллектор во всех режимах имеет “-” потенциал относительно эмиттера U_кэ< 0.

В режиме отсечки на базу прикладывается “+” потенциал относительно эмиттера (больше по модулю), предшествующий прохождению основных носителей эмиттера (дырки) в базу. Еще более “+” база по отношению к коллектору. Т.о. оба перехода оказываются заперты и ток между Э и К образуется за счет разности поступления в базу неосновных (собственных) носителей Э и К и является очень малым (ток отсечки). – мкА

В режиме насыщения на базу прикладывается “-” потенциал, равный (или больший) по абсолютной величине коллекторному потенциалу. В результате оба перехода оказываются открытыми и ток между К и Э, обусловленный разностью потоков их основных носителей (дырок) в базу, является большим, слабо зависит от напряжения базы и определяется внешней цепью коллектора, задающий на нем напряжение. Чередование режимов отсечки и насыщения позволяет включать и выключать токи в коллекторной цепи, т.е. транзистор работает в качестве управляемого ключа.

Наиболее широко используется активный режим работы транзистора, когда на базу подается “-“ потенциал меньший коллекторного по абсолютной величине. В этом случае эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Основными носителями эмиттера (дырки) поступают в базу, где они становятся неосновными носителями. Часть из них рекомбинирует с основными носителями Б ( ), образуя ток базы. Вследствие малой толщины базы и малой концентрацией в ней основных носителей, большая часть дырок спокойно проходит коллекторный переход. В результате коллекторной цепи течет ток, определяемый напряжением базы и мало зависящий от напряжения коллектора. Это позволяет использовать транзистор как усилитель.

Усиление по току характеризуется коэффициентом передачи тока базы: ( слайд 44 ).

Величина этого коэффициента равна нескольким десяткам, сотням в зависимости от толщины базы и концентрации в ней основных носителей. Иногда вводят коэффициент передачи тока эмиттера. ( слайд 45 ).

Схема с ОЭ дает усиление, как по току, так и по напряжению, т.е. по мощности. Возможны ещё два способа включения БТ. Схема с ОБ дает усиление   по напряжению (до 1000) и практически не дает усиления по току, а схема с ОК дает усиление по току и не усиливает напряжение.

 

 

Параметры транзистора

Наибольшее распространение получила система h-параметры ( слайды 50, 51, 52, 53 ).

 

Коэффициент h₁₁ представляет собой входное сопротивление биполярного транзистора. h₁₂ – коэффициент обратной связи по напряжению. h₂₁ – коэффициент передачи тока или коэффициент усиления по току. h₂₂ – выходная проводимость.

 

 

Полевой транзистор

Полевой транзистор ( слайд 54 ) является активным, т.е. способным усиливать сигналы полупроводниковым прибором. В полевых транзисторах выходным током управляют с помощью электрического поля (в биполярных транзисторах, входной ток управляет выходным током). Полевые транзисторы называются так же униполярным, так как в процессе протекания тока участвуют  только основные носители. Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором.

Электроды, подключенные к каналу,                                                                                                     называются стоком и истоком, а

управляющий электрод называется затвор. Напряжение управления, которое создает поле в канале, прикладывается между U и C. В полевых транзисторах с изолированным затвором электрод затвора изолирован от канала с помощью слоя диэлектрика SiO₂ (МДМ и МОП).   Полупроводниковый канал может быть обеднен носителями заряда или обогащен ими. При обедненном канале электрическое поле затвора повышает его проводимость, канал называется индуцированным. Если канал обогащен носителями, то он называется встроенный и электрическое поле…приводит к обеднению канала носителями заряда. Проводимость канала может быть электронной (n - канал), либо дырочный (p - канал).

Полевой транзистор можно включить тремя соединениями. По схеме с общим И ( слайд 55 ), по схеме ( O3, OC, OU). При увеличении  обратного напряжения на p-n  переходе он расширяется за счет канала ( слайд 56 ). Увеличение ширины p-n перехода уменьшает толщину канала и увеличивает его сопротивление. Это приводит к уменьшению тока между U и C. Именно это явление позволяет управлять током с помощью напряжения и электрического поля. Если напряжение Uзu достаточно  велико и равно напряжению отсечки, канал полностью перекрывается областью p-n перехода.

Полевой тр-р характеризуется выходными (стоковыми)(а) и стокозатворными характеристиками (б). ( слайд ы 57, 58 )

Ic       Uзи=0

 

 

          Uзи=3В

                             Uc

Параметры полевого транзистора:

1. S - крутизна характеристики ( слайд 59 ).  

2. Внутренне дифференциальное сопротивление ( слайд 60 ).  

3. Коэффициент усиления ( слайд 61 )

, при Uис=const , при Uзи=const  

 

 

Тиристор

 

Диодным тиристором (динистор) называется полупроводниковый прибор, состоящий из четырех, последовательно чередующихся областей p и n типа. Динистор имеет выводы от двух крайних областей: анод, катод (слайд 62).

 Иногда добавляют третий вывод.  Триодный тиристор - полупроводниковый прибор, имеющий такую же структуру.   К двум выводам добавляется третий вывод, присоединенный к одной из средних базовых областей. Тиристор называется так же управляемым переключающим диодом.

Крайние р-п переходы называются эмиттерными, средний - коллекторным. Внутренние области, лежащие между переходами, называются базами. Электрод, соединенный с внутренней p(n) базой, называется управляющим.

Как видно из схемы (слайд 63) средний p-n переход заперт обратным напряжением источника, однако при больших токах понижения высоты потенциального барьера оказывается настолько резким, что средний переход может оказаться открытым, при этом напряжение резко падает и на ВАХ появиться участок отрицательного сопротивления.

Для анализа работы тиристора четырёхслойную структуру целесообразно представить в виде двух транзисторов р-п-р и п-р-п, причем Ik1= IБ2; IБ1=Ik2

 

Коллекторный ток Т1 одновременно является базовым током Т2, а коллекторный ток T2 базовым током Т1. При увеличении ЭДС источника, инжектированные одним из эмиттеров основные носители, пересекают область, где они уже являются неосновными, частично рекомбинируя в ней. Нерекомбинировавшие носители переходят коллекторный переход и, оказавшись в области, где они уже являются основными носителями, т.е. в слое базы сопряженного транзистора, понижают высоту потенциального барьера, способствуя инжекции зарядов из 2 - ого эмиттера, что ведет к увеличению общего тока прибора.

 Переход структуры p-n-p-n из непроводящего состояния в проводящее можно вызвать не только повышением напряжения внешнего источника, но и увеличением тока в одном из эквивалентных транзисторов. Для этого в тиристоре от одной из баз делают вывод (управляющий электрод), меняя ток которого можно регулировать напряжение переключения, а, следовательно, управлять работой прибора.

Типовая BAX может быть разбита на следующие области:

1. область малого положительного сопротивления

2. область высокого отрицательного сопротивления

3. область обратимого пробоя среднего p-n перехода

4. непроводящее состояние (средний p-n переход заперт внешним источником напряжения – не основной носитель)                                                                                                                         

Тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях. Первое характеризуется малым током и большим напряжением (4). Второе характеризуется высоким током и малым напряжением (1). Это позволяет использовать тиристор в качестве быстродействующего переключателя в различных схемах автоматической и вычислительной техники.

Uвкл. - напряжение, при котором прибор в толчке включения тиристора, при котором начинает возрастать ток I вкл.;

Iвкл. - ток, протекающий через прибор, при применении к нему Uвкл.

Iуд. -удерживающий ток – минимальное значение тока, которое необходимо для поддержания тиристора в открытом состоянии, связанное с этим током Uоткр.

I зкр. -ток в закрытом состоянии практически не зависит от U.

Imax - максимальный ток в открытом состоянии.

 

 

И параметры усилителей.

 

Усилитель - электронное устройство, управляющее потоком энергии, идущей от источника питания к нагрузке, причем мощность, требующаяся для управления, намного меньше мощности, отдаваемой в нагрузку, а формы входного и выходного сигналов совпадают ( слайд 66 ).

источник питания

 

ист. усиливаемого сигнала          усилитель                  нагрузка

 

Классификация:

· по частоте усиливаемого сигнала: низкой частоты (10-100 кГц), широкополосные и избирательные.

· по роду усиливаемого сигнала: усилители постоянного тока, усилители переменного тока

· по функциональному назначению: усилитель напряжения, усилитель тока, усилитель мощности

        Основными количественными параметрами усилителей являются:

· коэффициент усиления по напряжению, току и мощности

Кu=Uвых/Uвх;  Кi=Iвых/Iвх; Кр=Рвых/Рвх ( слайд 67 ).

· коэффициент полезного действия

( 68 )

· входное и выходное сопротивление

     ( 68 )

 

Усилитель может состоять из одного или нескольких каскадов. Коэффициент усиления равен произведению коэф. усил. отдельных каскадов: ( 69 ).      Коэф. усил. часто выражают в логарифмических единицах - децибелах:

Характеристики:

· амплитудная характеристика - зависимость амплитуды выходного напряжения (тока) от амплитуды входного напряжения (тока).( 70 )

 

 

 

 

                                                         

 

Точка 1 соответствует напряжению шумов, точка 2 - минимальному входному напряжению, при котором на выходе усилителя можно различить сигнал на фоне шумов. Участок 2-3 - это рабочий участок, на котором сохраняется пропорциональность между входным и выходным напряжениями усилителя. После точки 3 наблюдаются нелинейные искажения.  - динамических диапазон усилителя.

 

· амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость коэффициента усиления от частоты. (71)

                   К

 

               0.7 К

 

                                                                                                                        f

                                f н                                                                      f в

Частоты f н и f в называются нижней и верхней граничными частотами, а их разность - полосой пропускания усилителя.

· фазо-частотная характеристика (ФЧХ) - это зависимость угла сдвига фаз между входным и выходным напряжениями от частоты. (72)

 

                          φ

 

                                                                                                           f

 

 

Операционные усилители.

 

Операционным усилителем (ОУ) наз. усилитель напряжения, предназначенный для выполнения различных операций с аналоговыми сигналами: их усиление или ослабление, сложение или вычитание, интегрирование или дифференцирование, преобразование их формы и т.д. Все эти операции выполняются с помощью цепей положительной и отрицательной обратной связи, в состав которых могут входить различные элементы: резисторы, диоды, транзисторы, катушки, конденсаторы и т.д. Главное требование к ОУ: он должен соответствовать идеальному источнику напряжения, управляемому напряжением с бесконечно большим коэффициентом усиления. Это значит, что входное сопротивление ОУ должно быть равно бесконечности, а входной ток - нулю. Выходное сопротивление = 0, а, следовательно, нагрузка не должна влиять на выходное напряжение.

Входная цепь ОУ обычно выполняется по дифференциальной схеме, а это значит, что входные сигналы можно подавать на любой из двух входов, один из которых меняет полярность выходного напряжения и поэтому наз. инвертирующим, а другой не изменяет полярность вых. напряжения и наз. неинвертирующим ( слайд 76 ). Инвертирующий вход отмечают кружочком или знаком минус. Неинвертирующий вход или совсем не отмечают или отмечают знаком +. Два вывода ОУ используются для подачи напряжения питания +Е_П и -Е_П. Положительное и отрицательное напряжение питания обычно имеют одно и тоже значение, их общий вывод одновременно является общим выводом для входных и выходного сигналов. Выходное напряжение для дифференциального усилителя определяется по формуле: , где К коэффициент усиления ОУ. Для инвертирующего операционного усилителя выходное напряжение равно , а для неинвертирующего . Разностное напряжение  называют дифференциальным входным сигналом ( слайд 77 ).

Основные характеристики ОУ можно разделить на две группы: статические и динамические. К статическим относятся:

· коэффициент усиления

· напряжение смещения U_СМ - напряжение, которое нужно приложить к входу ОУ, чтобы сделать U_ВЫХ=0

· входные токи +i и -i

· разность входных токов

· максимальный входной ток

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться: