Транзисторный каскад с общим эмиттером.

Биполярные транзисторы чаще всего используются в усилительных каскадах. На рис.17 изображен транзисторный каскад с общим эмиттером.

Режим работы биполярного транзистора в каскаде определяется си­лой базового тока. Для того чтобы базовый ток был стабилен, база соеди­няется с источником питания схемы Е _Кчерез высокоомное сопротивление R_Б.

 

 

Е _К – постоянное напряжение питания транзисторного усилителя. Полярность источника питания усилительного каскада зависит от типа выбранного транзистора.

R _н – сопротивление нагрузочного устройства;

Резистор R _б., обеспечивает требуемую работу транзистора в режиме покоя усилителя, то есть в отсутствие входного сигнала.

Резистор R _к – резистор в цепи отрицательной обратной связи по току коллектора, вместе с R _н определяет величину выходного сигнала, задает линию нагрузки на семействе выходных характеристик транзистора, определяет выбор начальной рабочей точки в режиме покоя, напряжение покоя U _{к.э. п} и ток покоя I _{к. п} транзистора.

Разделительный конденсатор C _{р. 1} передает на вход усилителя переменную составляющую сигнала от источника u_вх., не пропуская постоянный ток от источника питания Е _к во входную цепь усилителя. Разделительный конденсатор C _{р. 2} передает на выход усилителя переменную составляющую сигнала, не пропуская постоянный ток от источника питания Е _к в выходную цепь усилителя, тем самым уменьшается потребление мощности усилителя от источника питания и исключаются искажения сигнала на выходе усилительного каскада. Таким образом, разделительные конденсаторы отделяют усилительный каскад от входной и выходной цепей схемы.

Для определения режима работы транзисторного каскада удобно по­строить линию нагрузки на характеристиках транзистора.

Данный способ позволяет описать поведение транзистора во всех основных режи­мах работы, а именно: насыщения, усиления и отсечки.

 

 

 

Режим насыщения транзистора имеет место в случае, когда ток коллектора не управляется током базы. Такая ситуация возникает при условии h_21э^.I_Б >I_KH, где I_KH - ток насыщения коллектора.

 

I_{Н.К. = .}

В режиме усиления ток коллектора должен быть меньше тока насыщения 1_КН. Значение тока коллектора и соответствующее ему напряжение коллектор-эмиттер задает рабочая точка на нагрузочной прямой (например, точка 1).

Значение резистора R_К. можно рассчитать:

Значение тока базы:

Сопротивление в цепи базы:

 

 

Напряжение U_Б.Э. определяется из входной ВАХ транзистора.

 

 

В режиме отсечки ток коллектора равен нулю и не создает на резисторе R_K падения напряжения. Следовательно, напряжение U_KЭ макси­мально и равно напряжению источника питания Е_K. Данный режим соот­ветствует точке 2.

При работе транзисторного каскада в режиме малого сигнала обес­печивается наибольшее усиление входного сигнала при минимальных ис­кажениях. Характерной особенностью данного режима является то, что при всех возможных значениях входного сигнала рабочая точка транзисто­ра не выходит из линейной области.

При поступлении на вход усилителя переменного сигнала u_ВХ., ток базы транзистора (согласно ВАХ) тоже будет изменяться. Изменение тока базы вызовет изменение коллекторного тока. Последний вызовет изменение выходного напряжения усилителя, причем выходное напряжение будет в К_U раз больше входного. То есть произойдет усиление входного сигнала.

 

К_U = ΔU_ВЫХ/ΔU_ВХ.

 

 

Важной характеристикой усилителя является амплитудно-частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты усиливаемого сигнала.

Величина коэффициента усиления снижается на низких частотах – из-за конденсаторов, входящих в состав схемы; и верхних частотах – из-за частотных свойств транзистора.

Также от частоты зависит и угол сдвига фаз между выходным и входным напряжениями. Такая характеристика называется фазо-частотной.

 

 

Полоса пропускания усилителя Δ F = f _в.гр – f _н.гр.

 

Логические элементы.

 

 

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

 

Логические элементы широко применяются в автоматике, вычислительной технике и цифровых измерительных приборах.

Логические элементы создают на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме – на диодах, транзисторах.

Логическим элементом называется физическое устройство, реализующее какую-либо из функций алгебры логики (булевой алгебры) над переменными (аргументами), поступающими на его входы.

Аргументы и функции представляются в двоичной форме: в виде нулей и единиц. Высокий уровень сигнала соответствует логической единице (1), а низкий – логическому нулю (0).

Любую логическую функцию удобно представить в виде таблицы состояний (таблицы истинности), где указываются возможные комбинации аргументов и соответствующие им функции.

Для логического элемента с двумя входами можно реализовать следующие функции:

 

 

Логическая функция (операция)	Обозначение логической операции	Тип элемента	Таблица истинности	Условное Изображение
x 1
x 2
Логическое Отрицание х1, Инверсия х1	ù x	Элемент НЕ (инвертор)	x
Логическое умножение, Конъюнкция	x 1· x 2 x 1 x 2 x 1Ù x 2 x 1& x 2	Элемент И (конъюнктор)	x 1· x 2
Логическое сложение, Дизъюнкция	x 1+ x 2 x 1Ú x 2	Элемент ИЛИ (дизъюнктор)	x 1+ x 2
Штрих Шеффера, Отрицание конъюнкции	_____ x 1· x 2 x 1½ x 2	Элемент И-НЕ (элемент Шеффера)	____ x 1· x 2
Стрелка Пирса, функция Вебба, Отрицание дизъюнкции	_____ x 1+ x 2 x 1¯ x 2	Элемент ИЛИ-НЕ (элемент Пирса)	____ x 1+ x 2
Запрет	__ x 1· x 2	Запрет x2
Импликация	__ x 1+ x 2	Импликация от x2 к x1
Исключающее ИЛИ	x 1Å x 2	Исключающее ИЛИ (неравнозначность, сложение по модулю 2)	x 1Å x 2
Равнозначность	x 1~ x 2	Равнозначность (эквивалентность)	x 1~ x 2

 

Система логических функций называется функционально полной, если используя только эти функции можно реализовать любые другие. Функционально полными являются системы:

1) “и”, ”или”, ”не”,

2) “и”, ”не”,

3) “или”, ”не”.

Это можно доказать, используя законы булевой алгебры.

 

Законы булевой алгебры.

 

 

Аксиомы (тождества)   Их можно проверить подставляя вместо х 0 или 1.	1+ х =1 0+ х = х х + х = х х + =1 = х	0· х =0 1· х = х х · х = х х · =0
Законы коммутативности логические переменные при операциях логического умножения и логического сложения можно менять местами	х 1+ х 2= х 2+ х 1	х 1· х 2= х 2· х 1
Законы ассоциативности Если в логическом выражении используются только операции логического умножения или только операции логического сложения, то можно пренебрегать скобками или произвольно их расставлять	х 1+ х 2+ х 3= х 1+(х 2+ х 3) х 1· х 2· х 3= х 1·(х 2· х 3)
Законы дистрибутивности   можно выносить за скобки как общие множители, так и общие слагаемые	x 1·(х 2+ х 3)=(х 1· х 2)+(х 1· х 3) x 1+(х 2· х 3)=(х 1+ х 2)·(х 1+ х 3)
Законы дуальности (теоремы де Моргана) Любые логические функции могут быть построены с использованием только элементов "И-НЕ" или только элементов "ИЛИ-НЕ". Переход от операции "И" к операции "ИЛИ", а также обратный переход осуществляется с помощью законов дуальности (теорема де Моргана):	=
Законы поглощения х1 поглощает х2	х 1+ х 1· х 2= х 1	х 1·(х 1+ х 2)= х 1

 

В базовых элементах одной серии используется одинаковая микросхемная реализация. Серия характеризуется общими электрическими, конструктивными и технологическими параметрами.