Операционный усилитель. Принципиальная схема

Операционный усилитель – универсальный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом.

Идеальный ОУ имеет следующие параметры:

- коэффициент усиления по напряжению стремится к бесконечности;

- входное сопротивление стремится к бесконечности;

- выходное сопротивление стремится к 0.

Здесь:

вход 1 – неинвертирующий вход, т.е. выходной сигнал совпадает по фазе с входным;

вход 2 – инвертирующий вход, т.е. выходной сигнал в противофазе с входным;

выход – однотактный;

+Е_п и ‑Е_п – ‑ выводы двух источников питания Е_п или двуполярного источника.

 

Схема И-НЕ на МДП и КМДП

На МДП (металл-диэлектрик-полупроводник)

В двухвходовой схеме И-НЕ (см. рисунок 3.16) входные транзисторы VT₁ и VT₂ соединены последовательно. Если хотя бы на один из входов подан низкий уровень напряжения, соответствующий транзистор запирается, ток через входные транзисторы не течет, и на выходе схемы будет высокий уровень. И только при подаче на все входы схемы высокого уровня транзисторы VT₁ и VT₂ откроются, течет ток, и на выходе будет низкий уровень. Выполняется операция

.

На КМДП(комплиментарные МДП)

Устройство базового элемента И—НЕ как бы обратно устройству элемента ИЛИ—НЕ: параллельно соединены транзисторы с каналами р -типа, а последовательно — с каналами п- типа (см. рисунок 3.19). Работа данной схемы абсолютно идентична работе элемента ИЛИ—НЕ с тем исключением,что напряжение низкого уровня на выходе устанавливается только при одновременной подаче на оба входа элемента напряжения высокого уровня, а во всех остальных случаях на выходе будет присутствовать напряжение высокого уровня. Действительно, при одновременной подаче на входы x ₁ и x ₂ напряжения высокого уровня транзисторы VT ₁ и VT ₂ открываются, а транзисторы VT ₃ и VT ₄ закрываются. На выходе устанавливается напряжение низкого уровня (логический ноль). При подаче хотя бы на один из входов напряжения низкого уровня один из параллельно включенных транзисторов VT ₃ или VT ₄ открывается, а соответст­вующий ему комплементарный транзистор (VT ₁ или VT ₂ ) закрывается. На выход в этом случае через соответствующий открытый транзистор передается напряжение источника питания. На выходе устанавливается напряжение высокого уровня (логическая единица).

 

 

Билет 12.

Классификация транзисторов.

Транзисторами называются полупроводниковые приборы, способные усиливать электрическую мощность, имеющие три или более выводов, один или более p-n переходов. Они предназначены для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. В зависимости от того, носители одного или обоих типов участвуют в образовании тока, различают униполярные и биполярные транзисторы соответственно.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый триод с двумя взаимодействующими p-n переходами, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции носителей заряда. Биполярными они называются, так как играют роль оба типа носителей: электроны и дырки.

Транзистор имеет три слоя, соответственно три электрода и два p-n перехода (см. рисунок 1.10). Площадь между n₁-p намного меньше, чем между p-n₂. Структура транзистора несимметрична. Слой, сильно легированный с меньшей площадью, служащий для инжекции носителей в базу, называется эмиттером (Э). Слой с большей площадью, служащий для экстракции носителей из базы и собирающий эти носители, называется коллектором (К). Средний слой, управляющий движением носителей от эмиттера к коллектору, называется базой (Б).

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводника поперечным электрическим полем (полевой). Его усилительные свойства обусловлены потоком основных носителей заряда одного знака (униполярный), протекающими через проводящий канал (канальный).