Электроника 2 (стр. 2 из 3)

В основе схемы параллельно-балансного УПТ лежит сбалансированный мост постоянного тока, в котором диагонали «развязаны» друг от друга и изменение напряжения или тока в одной из них не влияет на напряжение и ток в другой.

Плечи моста составляют идентичные транзисторы VT1 и VT2 и резисторы R1 и R2. В одну из диагоналей включен источник питания (между движком переменного резистора R5 и корпусом), а с другой снимается выходное напряжение (между коллекторами транзисторов). Резистор R5 включается для точной балансировки (установки нуля) моста. Когда мост сбалансирован, а схема абсолютно симметрична, любое одновременное изменение коллекторного напряжения обоих транзисторов не вызывает появления напряжения на выходных клеммах напряжения. На сопротивлении резистора R6 в общей эмиттерной цепи создаётся напряжение смещения, которое поступает на базы транзисторов через сопротивления утечки (резисторы R7 и R8).

На практике транзисторные УПТ выполняются только по балансным схемам с общим стабилизирующим элементом (резистор R6) в цепи эмиттера. Кремниевые транзисторы лучше подходят для этой цели, так как их характеристики меньше зависят от температуры. Кроме того, необходимо тщательно подбирать транзисторы попарно с близкими температурными характеристиками.

5.4.32 Рассчитать общий коэффициент усиления трехкаскадного усилителя, если K₁=60; K₂=40; K₃=40. Ответ: K_общ =96000; K_{U (дБ)} =99,65 дБ.

Для многокаскадных усилителей общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления всех отдельных каскадов, поскольку выходной сигнал предыдущего каскада является входным для последующего:

K_общ = K₁K₂ ... K_n = U_вх2/U_вх1 · U_вх3/U_вх2 ... U_{вых n}/U_{вх n} = U_вых/U_вх. Следовательно K_общ = 60·40·40 = 96000 (в относительных единицах).

На практике чаще значение коэффициент усиления записывается в логарифмических единицах – децибелах:

K_{U (дБ)} = 20lg U_вых/U_вх. Таким образом, K_{U (дБ)} = 20·lg96000 = 99,65 дБ.

5.7.1 Приведите определение полупроводниковых, пленочных, гибридных и совмещенных ИС.

По технологии изготовления интегральные схемы (ИС) делятся на полупроводниковые и гибридные. В свою очередь каждый из этих больших классов имеет свои подразделения по технологическим принципам изготовления.

Интегральную микросхему (ИС) или сборку можно получить либо в пластине твердого материала, либо на ее поверхности. В первом случае в теле полупроводникового материала создают слои резисторов, структуры транзисторов, диодов и конденсаторов, несущие заданные электронные функции. Такие ИС называются полупроводниковыми.

Полупроводниковые ИС представляют собой законченные электронные устройства в виде единого блока (пластинки) из кремния (Si), германия (Ge) и других материалов, на котором методами полупроводниковой технологии (преимущественно планарной) образованы зоны, выполняющие функции активных и пассивных элементов (диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и т. д. Элементы полупроводниковых (твёрдых, монолитных) ИС формируются в объёме и (или) на поверхность полупроводникового материала (подложки). Полупроводниковые ИС в зависимости от применяемых активных элементов подразделяют на микросхемы на основе обычных (биполярных) и униполярных структур (в частности, МОП-транзисторов). В зависимости от технологических методов изоляции элементов они делятся на микросхемы с изоляцией диффузионными p-n переходами и микросхемы с изоляцией диэлектриком.

Элементы гибридной ИС выполняются в виде пленок, наносимых на поверхность диэлектрического материала (подложки), а некоторые из них имеют самостоятельное конструктивное оформление и крепятся к поверхности подложки. Гибридные ИС в зависимости от толщины пленок и методов их нанесения на поверхность диэлектрической подложки делят на тонкоплёночные и толстоплёночные, а в зависимости от технологии изготовления бескорпусных активных элементов – на микросхемы с гибкими и с жесткими выводами.

Все элементы плёночной интегральной схемы (кроме активных) наносят на диэлектрическую пластину (подложку) в виде поликристаллических или аморфных слоев (пленок), выполняющих заданные функции пассивных элементов. Полученную ИС при необходимости помещают в корпус с внешними выводами. Активные элементы (диоды и транзисторы) навешивают на пленочную схему, в результате чего получают смешанную (пленочно-дискретную), или совмещённую ИС, которую и называют гибридной. Гибридная ИС (ГИС) — это гибкий, дешевый, оперативно проектируемый тип ИС, хорошо приспособленный к решению специальных частных задач. Спецификой ГИС могут быть либо высокие номиналы резисторов и конденсаторов, недостижимые в полупроводниковых ИС, либо прецизионность резисторов, обусловленная тем, что их номиналы можно подгонять до завершения технологического цикла и помещения ГИС в корпус, либо, наконец, повышенная функциональная сложность.

7.2 Задача 2

7.2.1 Провести графоаналитическое исследование режима работы в классе А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером, с одним источником питания Е_к и с эмиттерной стабилизацией рабочего режима, т.е. с последовательной отрицательной обратной связью по постоянной составляющей эмиттерного тока, проходящего через R_Э (см. рисунок 2 и рисунки 3 и 4). Вариант для выполнения задания взять из таблицы 14. Некоторые предельно допустимые параметры рекомендуемых транзисторов можно взять в приложении А или из справочника. Семейство статических входных и выходных вольт-амперных характеристик можно взять из приложения Б или из справочника.

Таблица 14 – К задаче 2 контрольной работы №1

Номер варианта (по предпоследней цифре шифра)	Параметры
	Um вх	Um вых	Rн	Fн Fв	Мв = Мн	toокр	Ек
	мВ	В	кОм	кГц	-	оС	В
5	70	3,7	1	0,5 20	1,18	+ 34о	24

Примечание – В таблице 14 приведены следующие параметры для расчета усилителя:

U_{m вх}, мВ – амплитудное значение усиливаемого напряжения;

U_{m вых} , В – амплитудное значение напряжения на выходе усилителя;

R_н ,кОм –сопротивление в цепи нагрузки усилителя;

F_н

F_в ,кГц – диапазон усиливаемых частот;

М_в = М_н = 1,18 – коэффициент частотных искажений;

t^o_окр ,^оС – рабочая температура усилителя;

Ек, В – напряжение источника постоянного тока в цепи коллектора.

Рисунок 2 – Схема транзисторного усилительного каскада с эмиттерной стабилизацией рабочего режима

8.2.2.1 Выбрать тип транзистора. Для этого вычислить:

1)

– коэффициент передачи тока в схеме ОЭ по формуле:

где

– входное сопротивление транзистора, включенного по схеме ОЭ (это параметр , который первоначально можно задать в пределах от 200 Ом до 1кОм);

2)

– требуемый коэффициент усиления по напряжению.

3)

– требуемую предельную частоту коэффициента передачи тока транзистора по формуле

.

где

– верхняя граничная частота по условию задачи, кГц

– коэффициент частотных искажений верхней частоте по условию задачи.

5) По справочнику выбираем наиболее подходящий тип транзистора, у которого параметры

и больше или равны значениям, полученным по формулам. Транзистор КТ3102А (аналог 2N3709) вполне подходит. Максимально допустимое значение напряжение этого транзистора больше напряжения источника постоянного тока:

6) Выписываем из справочника следующие параметры выбранного транзистора:

- 100…250, - 100 МГц, - 50 В, - 0,1 А, - 0,25 Вт.