ПТ в качестве переменных резисторов

При малых значениях напряжений стока наблюдается линейный участок, где зависимость I_С = f(U_С) при U_ЗИ = const будет примерно линейной и определяется по формуле . Поэтому для малых изменений входного сигнала зависимость I_С = f(U_С) можно считать линейной, и при этом сопротивление канала определяется параметрами крутизны стоково-затворной характеристики.

 

Рис. 13.5.Стоковые характеристики при малых значениях напряжения стока

 

Таким образом, мы имеем резистор , величина которого управляется током через канал ПТ.

 

Электронное управление усилением

Рассмотрим принцип электронного управления усилением ОУ.

 

 

Рис. 13.6.Схема с электронным управлением усилением ОУ

 

Коэффициент передачи данной схемы определяется по формуле K_U =
= 1+ , где R₁ − сопротивление токопроводящего канала ПТ, которое может меняться в широких пределах: от 20 Ом (канал полностью открыт при U_УПР = 0) до 20 МОм (канал закрыт при U_УПР = − 5 В). Соответствующий диапазон изменения коэффициента усиления К_U = [1…1000].

 

Активные фильтры

Простые RС-фильтры обеспечивают подавление вне полосы пропускания, которое после точки, соответствующей уровню –3 дБ, количественно характеризуется спадом характеристики в 6 дБ на 1 октаву. Более высокий уровень подавления можно обеспечить многокаскадным соединением фильтров, но при этом будут наблюдаться потери, которые будет вносить каждый каскад.

 

 

Рис. 13.7.Каскадное соединение фильтров

 

Использование буферных элементов позволяет уменьшить потери, но добиться крутых фронтов все равно не удается.

 

 

Рис. 13.8.Каскадное соединение фильтров через буферы

 

LC-фильтры представляют собой достаточно сложные многозвенные (многополюсные) конструкции, в которых общая характеристика фильтра является суммарной характеристикой каждого отдельного звена. Подбором LC-элементов можно получить более крутые фронты по сравнению с RC-фильтрами.

Различают ряд фильтров, которые аппроксимируются различными функциями (полиномами). Так, например, наиболее известны фильтры Бесселя, Баттерворта, Чебышева. Повышение степени подавления в RC-фильтрах сопровождается ухудшением фазовой характеристики (разное время запаздывания сигналов разных частот) и неравномерностью в полосе пропускания.

Так, например, из перечисленных выше фильтров при равном числе звеньев (полюсов) наилучшей фазовой характеристикой (но и наименьшей крутизной излома АЧХ) обладает фильтр Бесселя, а обладающий наибольшей крутизной фильтр Чебышева имеет наихудшую равномерность АЧХ в полосе пропускания.

Фильтр Баттерворта имеет наилучшую равномерность плоской части АЧХ при промежуточном значении крутизны спада по отношению к фильтру Чебышева и Бесселя.

 

 

Рис. 13.9.Характеристики некоторых фильтров

 

Методика расчетов LC-фильтров хорошо отработана. Однако индуктивности представляют собой достаточно громоздкие и сложные в изготовлении радиоэлементы.

В активных фильтрах сделана попытка «замены» индуктивности электронными компонентами, которые имитируют индуктивное сопротивление. Для этого используются преобразователи отрицательного полного сопротивления (ПОПС). Задача ПОПС преобразовать входное сопротивление в некоторое заданное отрицательное сопротивление: Z_ВХ= − Z.

На основе ПОПС можно создать гиратор, который превращает входное сопротивление в обратное сопротивление, например соответствующее эквивалентной индуктивности L = R²C.

 

Схема преобразователя отрицательного полного сопротивления (ПОПС)

Схема ПОПС строится на основе ОУ, который охвачен как отрицательной, так и положительной обратной связью. Покажем, что в схеме обеспечивается условие Z_ВХ = − Z.

За счет ООС U₊ = U_– = U_ВХ. Поскольку входы токов не потребляют, то в цепи ПОС или . Цепью ООС определяется , поэтому 1+ или 1+ = . Если R > > Z, то или Z_ВХ = − Z, что и требовалось доказать.

 

Рис. 13.10.Схема ПОПС

Гиратор

Схема гиратора построена на основе двух ПОПС. На рис. 13.11 показан процесс преобразования сопротивлений, включенных в цепь ООС ОУ. Для ПОПС1 Z = R преобразуется в Z_ВХ = − R.

 

 

 

Рис. 13.11.Эквивалентное преобразование схемы гиратора (слева направо)

 

Полное сопротивление, включенное в цепь ООС ОУ ПОПС2, равно Z''=Z'+R, где .

В результате для ПОПС2 , и оно преобразуется в . Таким образом, если , то , где R² C = L.

Иными словами, гиратор обращает емкость С в обратное сопротивление, а именно в эквивалентную индуктивность L = R² C.

 

Контрольные вопросы к лекции

 

1. На чем основана работа усилителей с общим истоком?

2. При каких условиях токопроводящий канал ПТ можно использовать в качестве переменного резистора, управляемого напряжением на затворе?

3. В чем заключается принцип электронного управления усилением?

4. На чем основана работа активных фильтров?

5. За счет чего обеспечивается преобразование знака сопротивления в ПОПС?

6. В чем заключается принцип работы гиратора?

Литература

Основная

 

1. Хоровиц П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл. 6-е изд. М.: Мир, 2003. 704 с.

2. Гальперин М. В. Электронная техника: учебник / М. В. Гальперин. М.: ФОРУМ; ИНФРА-М, 2004. 304 с.

3. Гольденберг Л. М. Импульсные и цифровые устройства: учебник для ВУЗов / Л. М. Гольденберг. М.: Связь, 1973. 496 с.

 

Дополнительная

 

1. Бойко В. И. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства / В. И. Бойко [и др.]. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 512 с.

2. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник / под ред. С. Б. Якубовского. М.: Радио и связь, 1989. 496 с.

3. Батушев В. А. Микросхемы и их применение: справ. пособие /
В. А. Батушев [и др.]. М.: Радио и связь, 1984. 272 с.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: справочник / под ред. Б. Л. Перельмана. М.: Радио и связь, 1981. 656 с.

5. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам / под ред. Н. Н. Горюнова. М.: Энергия, 1972. 568 с.

6. Петухов В. М. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Дополнение второе: справочник / В. М. Петухов. М.: Рикел; Радио и связь, 1995. 288 с.

 

Учебное издание

 

 

СХЕМОТЕХНИКА
АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ

 

Курс лекций

Автор-составитель

КорнышевНиколай Петрович

 

 

Редактор Л. В. Истратова

Компьютерная верстка О. Н. Кармаева

________________________________________________________________

Изд. лиц. ЛР № 020815 от 21.09.98.

Подписано в печать 07.11.2011. Бумага офсетная. Формат 60× 84 1/16.

Гарнитура Times New Roman. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 8, 6. Уч.-изд. л. 9, 5. Тираж 100 экз. Заказ №

Издательско-полиграфический центр

Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого.

173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.

Отпечатано в ИПЦ НовГУ.

173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41.

⇐ Предыдущая6789101112131415

Поделиться:

Популярное:

1. В каких электроустановках диэлектрические перчатки применяются в качестве основного изолирующего электрозащитного средства?
2. В каких электроустановках можно использовать контрольные лампы в качестве указателей напряжения?
3. В качестве прессорного средства при инфаркте миокарда используют
4. В качестве рабочих гипотез при разработке методики изучения мотивационных характеристик личности были избраны следующие.
5. В качестве третьего основного фактора эволюции признается обособленность группы организмов.
6. Возврат и замена некачественной готовой продукции по договору комиссии
7. Возврат и замена некачественных товаров по договору комиссии
8. Возврат качественных нереализованных товаров по договору с особым переходом права собственности
9. Возврат некачественных материалов, недостатки которых выявлены при их приемке
10. Возврат некачественных товаров, недостатки которых выявлены при их приемке
11. Вопрос№10. Монополия как рыночная структура: качественные и количественные характеристики.
12. Выделение и анализ условно-постоянных и условно-переменных затрат себестоимости добычи нефти