Конструкция, обозначения электродов , технические харакеристики

Ответ: Полупроводниковым диодом называется прибор, который имеет два вывода и содержит один или несколько p-n-переходов. Электрод диода, подключенный к области p, называют анодом, а электрод, подключенный к области n- катодом. Все полупроводниковые диоды можно разделить на 2 группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные. Специальные типы полупроводниковых диодов используют различные свойства p-n-переходов: явление пробоя, барьерную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением. (стабилитрон, варикап, Диод Гана, термистор),

При большом токе через p-n-переход значительное напряжение падает в объеме полупроводника, и пренебрегать им нельзя (~0, 5÷0,6 В). ВАХ выпрямительного диода имеет вид:                                             где R-сопротивление объема полупроводникового кристалла, которое называется последовательным сопротивлением Статическая ВАХ полказана на рис. 1

2. Вопро с: Стабилитрон и его свойства (расчет простейшего стабилизатора на стабилотроне).

 

Ответ: Стабилитроны специальные диоды – использующее явление неразрущающего пробоя. ВАХ стабилитрона имеет вид:

 

 

 

 

Стабилитрон характеризуется параметрами: напряжения стабилизации Ucт, током Icт мощностью рассеивания.

Условные обозначения стабилитрона

Маркировка: первая буква указывает на материал К- кремневый, вторая С стабилитрон, цифры- напряжение стабилизации

Коэффициент стабилизации К= ΔU вх/ Δuвых. Обычно К=10÷100

3. Вопрос: Тиристоры, принцип действия, устройство, ВАХ характеристики тиристоров. Условные обозначения.

Ответ: Тиристорами называют ПП устройство с 2-я устойчивыми состояниями. Тиристор состоит обычно из 3-х или более последовательно включенных р-n –переходов. Например:

 

 

А-анод (р -контакт), К-катод (n -контакт). Различают неуправляемые и управляемые тир-ры.

 

 

ВАХ при Uупр=const имеет три характерных участка (рис3.). 1)→ 0÷ Uп.п,

2)→ Uп.п ÷ В,)→ В ÷ Uр, (Ip)

Первый участок от U =0 до напряжения прямого включения U = Uп.п соотвествует малым токам- тиристор –закрыт. При достижении напряжения включения Uп.п увеличение тока I вызывает уменьшение напряжения U, что приводит к дальнейшем росту тока и уменьшению U. Процесс носить лавинообразный характер- тиристор открывается, тиристор переходит на третий участок ВАХ. Ток тиристора на этом участке ограничивается сопротивлением нагрузки.

Т.к. напряжение прямого включения зависит от напряжения управления Uупр, то тиристор можно использовать как электронный ключ. Основной областью применения тиристора является преобразовательная техника.

Достоинством тиристора по сравнению с диодом является относительно малое падение напряжения на открытом переходе, соответственно тиристор имеет малые потери. Тиристоры могут пропускать токи до Iном = 5000 А, при этом U_АК ном =5000В.

Схемы включения

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для его входной и выходной цепи, различают три схемы включения (рис. 4.2)

 

5. Вопро с: Статические характеристики транзистора. Y и Н параметры. транзисторов.

Ответ:Статические характеристики транзистороа представляют собой графики зависимости токов от напряжений, действующих в цепях транзистора. Различают входные, выходные. и переходные характеристики транзистора.

Входные характеристики показывают зависимость входного тока от входного напряжений при неизменном напряжении на коллекторе.

Рассмотрим схему с ОЭ. Соберем цепь и проследим за изменением тока базы в зависимости от напряжения база-эмиттер.

 

Установим некое значение напряжения U_КЭ1.

Будем изменять напряжение U_БЭ и следить за изменением тока базы, поддерживая значение напряжения U_КЭ постоянным. Мы получим кривую зависимости I_Б=f (U_БЭ)U_КЭ=const. т.е входную статическую характеристику транзистора.

 

 

Затем увеличим напряжение U_КЭ2 и вновь построим входную характеристику. Мы увидим, что они близки.

Вывод: Напряжение U_КЭ  мало влияет на входную характеристику транзистора включенного по схеме с ОЭ.

 Изучим выходную характеристику транзистора. Для этого установим начальный ток базы i_Б1, и будем измерять ток коллектора в зависимости от напряжения U_КЭ. Мы получим кривую зависимости I_К=f(U_КЭ)i_Б=const. т.е выходную статическую характеристику транзистора.

Переходная характеристика

Зависимость тока коллектора i_К от напряжения U_БЭ при постоянном напряжении U_КЭ.

Вывод: Переходная характеристика близка по форме к входной х-ке, при этом  ток коллектора мало зависит от напряжения U_КЭ.

Выходные характеристики характеризуют зависимость выходного тока от напряжения на коллекторе при неизменной величине входного тока или напряжения. В соответствии с тремя схемами включения транзистора различают характеристики для схемой с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором.

 

6. Вопро с : Н и Y параметры транзисторов.

Ответ:Зависимости токов базы и коллектора обычно описывают с помощью теории 4-х полюсников в виде Н или Y параметров.  Например, мы видим что ток базы зависит от двух параметров: напряжения U _БЭ и напряжения U_КЭ Для Н параметров (матрица сопротивлений) удобно представить эту зависимость в виде U_БЭ=f (i_Б, U_КЭ) и I_К=f(f (i_Б, U_КЭ) 

Для малых сигналов можно записать полные дифференциалы:

 dU_БЭ= [d U_БЭ / d i_Б ] _UКЭ=const * d i_Б    +   [d U_БЭ / d U_КЭ, ] i_{Б =const} * d U_КЭ   

dI_К=[d I_К / d i_Б ] _UКЭ=const * d i_Б    +   [d I_К / d U_КЭ, ] i_{Б =const} * d U_КЭ   

обычно эти соотношения записывают в виде:

dU_БЭ= h₁₁ * d i_Б    +   h₁₂ * d U_КЭ    

dI_К h₂₁* d i_Б    +   h₂₂* d U_КЭ   

 где h₁₁= [d U_БЭ / d i_Б ] _UКЭ=const  = Rвх –входное сопротивление транзистора

h₁₂= [d U_БЭ / d U_КЭ, ] i_{Б =const} = 1/К где К коэффициент передачи по напряжению

h₂₁= =[d I_К / d i_Б ] _UКЭ=const = β коэффициент усиления транзистора по току

h₂₂=  [d I_К / d U_КЭ, ] i_{Б =const} =1/ Rвых – где Rвых выходное сопротивление транзистора

Типичные значения Н параметров для маломощных транзисторов.

h₁₁=10³÷ 10⁴ Ом      h₁₂=2*10 ^-4÷ 2*10 ^-3 h₂₁=20÷ 200   h₂₂=10 ^-5÷ 10 ^-6 См

Для описания работы полевых транзисторов удобнее представить в виде Y параметров (проводимости)

i_Б =f (U_БЭ,U_КЭ) и I_К=f (U_БЭ,U_КЭ) 

Для малых сигналов можно записать полные дифференциалы:

 d i_Б = [d i_Б  / d U_БЭ ] U_КЭ=const * d U_БЭ +   [d i_Б / d U_КЭ, ] U_{БЭ =const} * d U_КЭ   

dI_К = [d I_К / d U_БЭ ] U_КЭ=const * d U_БЭ   +   [d I_К / d U_КЭ, ] U_{БЭ =const} * d U_КЭ   

Обычно эти соотношения записывают в виде:

d i_Б = Y₁₁ * d U_БЭ +   Y₁₂ * d U_КЭ    

dI_К = Y₂₁* d U_БЭ   +   Y₂₂* d U_КЭ   

 где Y₁₁= [d i_Б / d U_БЭ] _UКЭ=const  = Yвх =1/Rвх –входная проводимость транзистора

Y₁₂ = [d i_Б / d U_КЭ, ] U_{БЭ =const}       = обратная крутизна

Y₁₂ = [d I_К / d U_БЭ ] U_КЭ=const            = S крутизна [ма/мв]

Y₂₂= [d I_К / d U_КЭ, ] U_{БЭ =const}          = Yвых =1/Rвых–выходная проводимость транзистора

Типичные значения Y параметров для маломощных транзисторов.

Y₁₁=10³÷ 10⁴ Cм      Y₁₂= ~ 0 Y₂₁== β /R_БЭ    Y₂₂=10 ^-5÷ 10 ^-6 См

Типичное значение S = 1ма/25мв

 

7. Вопрос: Полевые транзисторы, принцип действия, устройство. Статические характеристики полевых транзисторов

Ответ: Различают полевые транзисторы с управляющим р-п переходом и на основе конструкции металл—диэлектрик—полупроводник или МДП-транзисторы.

А. Полевые транзисторы с управляющим р-п переходом. Рассмот­рим принцип работы нолевого транзистора с управляющим р-п пере­ходом (рис. 7.1).

Между двумя электродами, называемыми истоком И и стоком С, расположен «-канал из полупроводника «-типа. Если между истоком и стоком включен источник с ЭДС £₍, положительным полюсом к стоку, то в я-канале есть ток проводимости, значение которого зависит от сопротивления канала. В свою очередь сопротивление и-канала зависит от его ширины, которую в полевых транзисторах мож­но изменять. Для этого между третьим электродом, называемым за­твором 3, и истоком включен источник ЭДС £\, отрицательным полю­сом к затвору, так что р-п переход между и-каналом и полупровод­ником р-типа, который находится у затвора, включен в обратном направлении. Ширина обедненного подвижными носителями р-п перехо­да влияет на ширину «-канала и тем самым на его проводимость.

Напряжение р-п перехода вдоль канала непостоянное

и имеет отрицательное значение, т. е. переход на всем протяжении вклю­чен в обратном направлении. Наибольшего абсолютного значения напря­жение достигает у стока, где перекрытие канала будет максимальным (показано заштрихованной областью на рис. 10.19).

Работу полевого транзистора с управляющим р-п переходом опре­деляют статические стоковые ^р(^_си) и = const (Р^ис<0 и стоко-затворные ^_с(и_з]Л)_и =_const (рис. 7.2,6) характеристики. Чрезмерное увеличение напряжения £/_си вызывает лавинный пробой между затвором и стоком.

При напряжении £/₃И' меньшем напряжения отсечки ^₃Иотс' ^канал закрыт (/„ = —/~). Изменение полярности напряжений £/,,„ или £/дц

нарушает работу затвора.

В рассмотренном случае (рис. 10.19) полевой транзистор включен по схеме с общим истоком (ОИ). Возможно включение полевого тран­зистора также по схеме с общим стоком (ОС) и общим затвором (03). Однако две последние разновидности схем включения приме­няются редко и здесь не будут рассматриваться.

Рассматривая полевой транзистор с ОИ как нелинейный трехполюсник, включенный по схеме на рис. 6.12, опишем аналогично (6.7)

 

 

 

его работу в режиме малого сигнала системой линейных уравнений:

Iз=Y₁₁Uзи + Y₁₂Uси 

Iс=Y₁₁Uзи + Y₁₂Uси 

 где Y₁₁ = [d i_з / d U_зи] _Uси=const  = Yвх =1/Rвх –входная проводимость транзистора

Y₁₂ = [d i_з / d U_си] _Uзи=const     = обратная крутизна

Y₂₁ = [d I_с / d U_зи ] _Uси=const  = S крутизна [ма/мв]

Y₂₂ = [d I_с / d U_си ] _Uзи=const     = Yвых =1/Rвых–выходная проводимость транзистора

— параметры полевого транзистора. Они определяются из опыта или по статическим характеристикам имеют типовые зна­чения

 

Y₁₁₌10^{-7 ÷} 10^-9 См;     Y₁₂₌10^{-9 ÷} 10^-11См;

Y₂₁₌10^{-3 ÷} 10^-4 См;     Y₂₂₌10^{-5 ÷} 10^-6См;

 

Полевой транзистор прибор, управляемый напря­жением, в отличие от биполярного транзистора, управляемого током базы. Величина S ~ Угх называется крутизной стоко-за- творной характеристики.

Б. Полевые МДП-транзисторы. Полевые МДП-транзисторы отличают­ся от полевых транзисторов с управляющим р-п переходом тем, что в них электрод затвора изолирован от канала слоем диэлектрика. В ка­честве диэлектрика обычно используется окисел SiO₂.

 

8. Вопрос. Выпрямители в однофазных и 3-х фазных цепях переменного тока: одно, 2-х полупериодный, схема А.Н.Ларионова.

 

Ответ: Однополупериодные выпрямители.

Однополупериодная схема выпрямления с активной нагрузкой (рис. 8.1, а) является простейшей из известных схем выпрямления. Будем считать диод и трансформатор идеальными, т. е. полагаем, что сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, в обратном- бесконечности, а активные и реактивные сопротивления обмоток трансформато­ра равны нулю.

рис. 8.1 а,б

В течение первого полу-периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, когда на аноде диода VD потенциал будет положительный относительно катода, диод открыт. Напряжение  на вторичной обмотке трансформатора будет непосредственно приложено к нагрузке  и в ней возникнет ток  (рис. 8.1 б), который будет повторять форму напряжения на вторичной обмотке трансформатора, так как трансформатор идеальный. В течение второго полупериода на аноде диода VD будет отрицательный относительно катода потенциал, диод закрыт, а ток в нагрузке окажется равным нулю. Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке, его постоянную составляющую  в пределах периода, можно найти из следующего равенства:

=                                         

                           

Заменив амплитудное значение напряжения  его действующим (), получим

или      

 Постоянную составляющую вы­прямленного тока  можно подсчитать по формуле:

                          

Обычно значение напряжения , так же как тока, задается при расчете выпрямителя.

Если напряжение сети  известно, то коэффици­ент трансформации трансформатора, необходимый для обеспечения заданного напряжения  на нагруз­ке, должен быть равен

                                                        

Из работы схемы следует, что в течение тех полупериодов, когда диод закрыт, к нему приложено напряжение, равное напряжению на вторичной об­мотке трансформатора, причем это напряжение имеет обратную для диода полярность. Максимальная величина этого напряжения, называе­мая обратным напряжением , в нашем случае равна амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформатора , т. е.                                               

9. Вопрос. Коэффициент пульсаций

Ответ: Если напряжение на нагрузке пульсирует, достигая максимального значения один раз за период, такую кривую напряжения можно представить в виде суммы постоянной составляющей и ряда синусоид различной амплитуды и частоты.. Из переменных составляю­щих выпрямленного напряжения наибольшую амплитуду имеет составляющая самой низкой (основной) частоты, т. е. амплитуда первой гармоники. Можно доказать, что для однополупериодной схемы ампли­туда первой гармоники                                                                  

Частота первой гармоники  равна частоте сети  так как кривая напряжения на нагрузке достигает максимального значения один раз за период.

Пульсации напряжения на нагрузке оцениваются коэффициентом пульсаций

                                                                         

Для однополупериодной схемы коэффициент пульсаций: т. е. амплитуда первой гармоники в 1,57 раза больше выпрямленного напряжения.

По вторичной обмотке проходит постоянная составляющая тока нагрузки . Она подмагничивает сердечник трансформатора. В стали трансформатора возникают потери, увеличивается ток холостого хода трансформатора и снижается КПД всего устройства.

Вопрос 10: Двухполупериодные выпрямители.

Ответ: Двухполупериодные схемы выпрямления бывают двух типов, схема c выведенной средней точкой вторичной обмотки трансформатора и мостовая схема.

Двухполупериодная схема с выводом средней точки (рис. 8.2, а) состоит из трансформатора , вторичная обмотка которого имеет дополнительный вывод от средней точки, двух диодов   и . Данная схема представляет собой сочетание двух однополупериодных схем, работающих на общую нагрузку. В этой схеме в течение первого полупериода (интервал 0-p) диод   будет открыт, так как к аноду диода приложен положительный потенциал с верхней точки вторичной обмотки трансформатора, а катод через нагрузку подключен к среднему выводу вторичной обмотки, который имеет отрицательный

рис. 8.2 а,б

потенциал. Через нагрузку  будет проходить ток   первого диода (см. рис. 8.2). На этом же отрезке времени к диоду   будет приложено обратное напряжение (с другой половины вторичной обмотки трансформатора) и он окажется закрытым. В течение следующего полупериода (интервал p-2p) прямое напряжение окажется приложенным ко второму дио­ду, а обратное- к первому диоду, поэтому открытым будет диод   и по нагрузке проходит ток.

Таким образом, ток в нагрузке в течение всего периода переменного напряжения протекает в одном и том же направлении. Этот ток вызывает на нагрузке пульсирующее напряжение .

Основные параметры схемы:

• Среднее значение выпрямленного напряжения на нагруз­ке  за период будет в 2 раза больше, чем при однополупериодном выпрямлении

                 

где  действующее значение напряжения на одной из полуобмоток трансформатора.

• Среднее значение выпрямленного тока:  
• Максимальное обратное напряжение на диоде например на   определяется максимальным напряжением между концами вторичной обмотки, так как к аноду диода   приложено напряжение верхнего конца вторичной обмотки, в данный момент отрицательное, а к катоду через диод ,который проводит ток, приложено положитель­ное напряжение нижнего конца вторичной обмотки.     

Следовательно, в двухполупериодной схеме макси­мальное обратное напряжение на диоде более чем в 3 раза превышает выпрямленное напряжение.

• Действующее значение токов, проходящих через первичную и вторичную обмотки трансформатора:

• Максимальное значение тока вентиля

• Среднее значение тока через диод  равно половине тока нагрузки, так как в схеме поочередно проводят ток два вентиля:

     

Действующее значение тока вентиля

• Коэффициент пульсаций

Сердечник трансформатора в схеме двухполупериодного выпрямления не подмагничивается, Сравнивая двухполупериодную схему выпрямле­ния с однополупериодной, можно сделать следующие выводы:

а)среднее значение тока диода уменьшается в 2 раза при одном и том же токе нагрузки;

б)меньше коэффициент пульсаций (0,67),

с)лучше используется трансформатор;

д) обратное напряжение в обоих схемах одинаково.

Однако есть и недостатки: необходимость вывода средней точки вторичной обмотки трансфор­матора, а также наличие двух диодов вместо одного.

 

Генераторы LC- типа

Любой автогенератор LC- типа состоит из:

• колебательного контура, в котором возбуждаются незату­хающие колебания требуемой частоты;
• источника электрической энергии, за счет которого в контуре поддерживаются незатухающие колебания;
• транзистора, посредством которого регулируется подача энергии, от источника в контур;
•  элемента обратной связи, обеспечивающего передачу переменного напряжения необходимой величины из выходной цепи во входную, для поддержания незатухающих колебаний в колебательном контуре.

Простейшая схема автогенератора LC- типа на транзисторе приведена на рис. 6.2, а.

Такая схема называется генератором с трансфор­маторной связью. Колебательный контур состоит из индуктивной катушки   и конденсатора . Источ­ником энергии является источник постоянного напря­жения   который отдает часть энергии в колеба­тельный контур в моменты, когда в его внешней це­пи, состоящей из колебательного контура и парал­лельно соединенного с ним транзистора, проходит ток. Регулятором служит транзистор, цепью обрат­ной связи- катушка , индуктивно связанная с колебательным контуром.

При включении источника питания в коллектор­ной цепи транзистора возникает ток коллектора, который заряжает конденсатор колебательного контура. После заряда конденсатор разряжается на катушку . В результате в  контуре возникают свободные колебания с частотой  которые индуцируют в катушке связи  переменное напряжение той же частоты, с которой происходят колебания в контуре.

 18. Вопрос: Генераторы RC-типа

Ответ:  Структур­ная схема RС -генератора изображена на рис.

          Рис.а                                                                           Рис.б

В этой схеме используется обычный резистивный усилитель. Для самовозбуждения усилителя его необ­ходимо охватить положительной обратной связью, т. е. на вход усилителя подавать часть выходного напряжения, превышающего входное или равное ему но величине и совпадающее с ним по фазе.

Для обеспечения необходимого фазового сдвига па частоте генерируемых колебаний применяют фазовращающие цепочки, которые имеют несколько RC-зв еньев и служат для поворота фазы выходного напря­жения усилителя на 180°. В связи с тем что одно RC -звено изменяет фазу на угол меньше 90°, минимальное число звеньев фазовращающей цепочки равно трем. Для того чтобы частота генерируемых колеба­ний зависела, главным образом, от параметров фазо­вращающей цепочки, а амплитуда колебаний остава­лась бы стабильной в заданном диапазоне частот, уси­литель должен обладать большим коэффициентом усиления по току, значительным входным сопротивлением и относительно малым выходным сопротивлением.

На рис. 6.5 изображена простейшая схема генератора RC -типа с трехзвенной фазовращающей цепочкой.

Работа автогенератора начинается с момента подачи на него напряжения . Делитель напряжений ,   обеспечивает открытие транзистора VT. При этом возникает импульс коллекторного тока, который содержит широкий спектр частот, обязательно включающий в себя и необходимую частоту генерации. Генерирование незатухающих колебаний требуемой частоты осуществляется за счет обеспечения фазовых и амплитудных условий самовозбуждения Обеспечение фазовых условий достигается с помощью подбора соотношений между резисторами конденсаторами. В результате получается фазовый сдвиг в 180° между напряжениями на коллекторе и базе. Для выполнения амплитудного условия коэффициент обратной связи должен быть равен         ,где -коэффициент передачи тока транзистор включенного по схеме с O Э?.

19. Вопрос:  Операционное устройство, технические характеристики ОУ. Инвертирующие и неинвертирующие ОУ.  

Ответ: Операционным усилителем называется дифференциальный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, предназначенный для выполнения различных операций над электрическими сигналами.. Обычно ОУ имеет 3-4 балансных каскада. В качестве выходного каскада в ОУ обычно используют бестрансформаторный услитель мощности.

Коэффицент усиления ОУ - достигает 10⁶. Обычно ОУ изготавливают как интегральные микросхемы.

 ОУ имеет два входа инвертирующий- И и инвертирующий - Н. (см. Рис1).

 

 

Электрическая схема приведена на рис., маркировка ОУ на рис.2 и в таблице 1.

 Обозначение интегральных микросхем (ИМС) состоит из четырех элементов. Первый из них – цифра, означающая группу ИМС. Питание ОУ-ля обычно дву–полярное - / +. Она определяется конструктивно-технологическим исполнением и включает следующие цифры: 1,5,6,7- полупроводниковые ИМС; 2,4,8-гибридные; 3-прочие (пленочные,вакуумные, керамические). Второй элемент – две или три цифры (от01 до 99 или от001 до 999), указывает на порядковый номер разработки серии ИМС.

Первый и второй элементы образуют серию ИМС. Третий элемент- две буквы, соответствующие подгруппе и виду ИМС, определяющие основное функциональное назначение ИМС Четвертый элемент- число, обозначающее условный или порядковый в данной серии номер разработки. При необходимости разработчик ИМС имеет право после условного номера разработки дополнительно поместить букву (от А до Я), обозначающую отличие электрических параметров ИМС одного типа (например, 140УД1А, 140УД1Б). В начале обозначения ИМС, используемых в устройствах имеющих широкое применение, добавляется буква «К»(например, К140УД1А)

Основными характеристиками ОУ являются передаточные характеристики: амплитудная, частотная, фазовая. Амплитудная характеристика на микросхеме К140УД8 по неинвертирующему входу приведена на рис.3. Напряжение смещения Ucм = ±(1÷5)мв.

 

 

Обычно ОУ балансируют (т.е добиваются «0» на выходе ОУ при замкнутом входе) с помощью внешнего балансного потенциометра.

Параметры, характеризующие ОУ подразделяются на статические и динамические.

К статическим параметрам ОУ относятся:

1.Коэф-т. усиления по напряжению К.                              К = 10⁴÷10

2. Входное сопротивление R _вх , Ом                                   R_вх = 10⁴÷10⁶

3. Выходное сопротивление R вых,Ом                             R_вых = 10¹÷10²

4.Входное напряжение смещения U cм,мВ                       U_cм =  ±(1÷5)

Основные динамические  параметры:

1. Частота единичного усиления f, Гц (при К_u=1)          f _c = 10⁴  ÷10⁶

2.Время установления выходного напряжения t _уст,мкс  t _уст = 0,05÷2

В зависимости от того куда подается входной сигнал различают инвертирующие и неинвертирующие ОУ.

Для построения различных усилителей и улучшения стабильности работы ОУ применяется отрицательная обратная связь (О.О.С). Например, в неинвертирующем ОУ (рис.4) входное напряжение подается на неинвертирующий вход, а с выхода через делитель R₁R₂ часть выходного напряжения подается на инвертирующий вход. Обычно R₂ значительно больше чем R_вых и R_1, но меньше R_вх. Для идеального усилителя R_вх =00, R_вых=0, Кu=00. Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя можно найти так:

Uвх =UвыхR1/(R₁+R₂) или    К= Uвх / Uвых=1+R₁/R₂                                    

Для инверитрующего усилителя (рис.) входное напряжение и напряжение обратной связи подаются на инвертирующий вход, неинвертирующий обычно заземлен. 

 

Для идеально ОУ когда можно пренебречь входным током

 (Rвх=00) входной ток усилителя i₁ приблизительно равен току обратной связи i₂,  или с учетом направлений:

i₁ = - i₂.

Поскольку для идеального ОУ потенциалы входа и выхода одинаковы, то можно записать:

U_вх =R₁*i₁, U _вых =i₂*R₂.  

Учитывая равенство токов i_1,  i₂ и их знаки имеем: U_вх/R₁= - U_вых/R₂ или:

К = U_вых/ U_вх = - R₁/R ₂                             

Знак минус показывает, что фаза выходного сигнала противоположна фазе входного сигнала.

Таким образом, коэффициент усиления К обеих типов ОУ зависит только от отношения сопротивлений R₁/R₂ и не зависит от коэффициента усиления самого ОУ. Поэтому коэффициент К ОУ очень стабилен.

На основе ОУ можно создавать устройства, выполняющие различные математические действия: масштабные множители, сумматоры, диффиренцирующие и интегрирующие устройства, устройства нелинейных преобразований. 

20. Вопрос: Решающие устройства на ОУ. Сумматор,  

 

Ответ: на рис. представлен сумматор:

 

Несколько сигналов подаются через резисторы на инвертирующий вход ОУ. Обратная связь через R₂ также подается на инвертирующий вход. Так как Iвх=0, то по первому закону Кирхгофа имеем:        

i₁₁+i₁₂+i₁₃= - i₂

Учитывая что: i₁₁ = Uвх₁/R₁₁, i₁₂ = Uвх2/R₁₂,  i₁₃ = Uвх₃/R₁₃

получим:

Uвых = -R2/R₁(Uвх₁+ Uвх₂+ Uвх₃)   где: R₁= R₁₁= R₁₂ =R₁₃.

Следовательно данная схема производит суммирование.

 

21 Вопрос:      Диффиренцирующие устройство на ОУ

 Ответ: На рис. представлена схема диффиренцирующего усилителя. Для идеального ОУ

 i₁ = С *dUвх/dt, а i₂ = Uвых/R, поэтому учитывая, что i₁= - i₂ имеем:

Uвых = R С *dUвх/dt т.есхема производит операцию дифференцирования над входным сигналом.

                                           

22 Вопрос:   Интегрирующее устройство на ОУ

Ответ: Полупроводниковым диодом называется прибор, который имеет два вывода и содержит один или несколько p-n-переходов. Электрод диода, подключенный к области p, называют анодом, а электрод, подключенный к области n- катодом. Все полупроводниковые диоды можно разделить на 2 группы: выпрямительные и специальные. Выпрямительные предназначены для выпрямления переменного тока. В зависимости от частоты и формы переменного напряжения они делятся на высокочастотные, низкочастотные и импульсные. Специальные типы полупроводниковых диодов используют различные свойства p-n-переходов: явление пробоя, барьерную емкость, наличие участков с отрицательным сопротивлением. (стабилитрон, варикап, Диод Гана, термистор),

При большом токе через p-n-переход значительное напряжение падает в объеме полупроводника, и пренебрегать им нельзя (~0, 5÷0,6 В). ВАХ выпрямительного диода имеет вид:                                             где R-сопротивление объема полупроводникового кристалла, которое называется последовательным сопротивлением Статическая ВАХ полказана на рис. 1

2. Вопро с: Стабилитрон и его свойства (расчет простейшего стабилизатора на стабилотроне).

 

Ответ: Стабилитроны специальные диоды – использующее явление неразрущающего пробоя. ВАХ стабилитрона имеет вид:

 

 

 

 

Стабилитрон характеризуется параметрами: напряжения стабилизации Ucт, током Icт мощностью рассеивания.

Условные обозначения стабилитрона

Маркировка: первая буква указывает на материал К- кремневый, вторая С стабилитрон, цифры- напряжение стабилизации