1. Полупроводниковые диоды. Вольт-амперные характеристики германиевого и

1. Полупроводниковые диоды. Вольт-амперные характеристики германиевого и
кремниевого диодов. Условные обозначения.
2. Полупроводниковые диоды. Основные параметры выпрямительных диодов.
Значения параметров маломощных диодов.
3. Полупроводниковые диоды. Стабилитроны. Вольт-амперные характеристики
стабилитроны. Основные параметры стабилитронов и их типовые значения.
4. Полупроводниковые диоды. Варикапы и тунельные диоды. Вольт- амперная
характеристика тунельного диода.
5. Биполярные транзисторы. Математическая модель транзистора.
6. Биполярные транзисторы. Входные и выходные характеристики транзистора,
включенного по схеме с общей базой.
7. Биполярные транзисторы. Входные и выходные характеристики транзистора,
включенного по схеме с общим эмиттером.
8. Биполярные транзисторы. Три схемы включения транзистора.
9. Фазоинверсный каскад.
10. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Однополупериодные
выпрямители.
11. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Двухполупериодные
выпрямители.
12. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Сглаживающие фильтры.
13. Биполярные транзисторы. Входные и выходные характеристики транзистора,
включенного по схеме с общей базой.
14. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Параметрический стабилизатор
напряжения.
15. Биполярные транзисторы. Входные и выходные характеристики транзистора,
включенного по схеме с общим эмиттером.
16. Усилительные каскады. Классы усиления. Выбор рабочей точки усилителей,
работающих в классе А.
17. Классификация усилителей. Основные характеристики усилителей.
18. Многокаскадные усилители.
19. Усилители постоянного тока.
20. Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Умножители напряжения.
21. Обратная связь в усилителях
1.Полупроводниковые диоды. Вольт-амперные характеристики
германиевого и кремниевого диодов. Условные обозначения.
Полупроводниковым диодом называют электронное устройство с одним
электрическим переходом и двумя выводами. Полупроводниковый диод
использует свойство электронно-дырочного p-n перехода пропускать ток в
одном направлении.
К р- и n-областям подключаются (привариваются или припаиваются)
металлические выводы. Диод заключается в керамический,
металлокерамический, пластмассовый, стеклянный или металлический
корпус.
Область кристалла, имеющая наибольшую концентрацию примесей,
называется эмиттером. Область с меньшей концентрацией называют базой.
ВАХ кремниевого диода
2.Полупроводниковые диоды. Основные параметры
выпрямительных диодов. Значения параметров маломощных
диодов.
1.Статические параметры описывают поведение приборов на
постоянном токе.
2. Динамические параметры характеризуют частотно-временные
свойства приборов.
3. Предельно-эксплутационные параметры приборов определяют область
надежной и устойчивой работы прибора.
Для некоторых параметров может быть указан «разброс».
Различают общие параметры диодов, характеризующие все
полупроводниковые диоды и специальные параметры диодов,
характеризующие только отдельные виды диодов.
Рассеиваемая мощность.
Pпр - рассеиваемая диодом мощность при включении диода в прямом
направлении,
Pобр - рассеиваемая диодом мощность при включении диода в обратном
направлении,
Pср - средняя рассеиваемая мощность,
Pи - импульсная рассеиваемая мощность т.е. наибольшее мгновенное
значение мощности, рассеиваемое диодом (импульсная рассеиваемая
мощность).
Uпр - постоянное значение прямого напряжения при заданном прямом
токе диода,
Uпр и - наибольшее мгновенное значение прямого напряжения,
обусловленное импульсным прямым током диода заданного значения,
ВАХ германиевого диода
Uобр - постоянное обратное напряжение,
Uпр ср - среднее прямое напряжение. Среднее за период значение
прямого напряжения при заданном прямом токе,
Uпроб - пробивное напряжение. Значение обратного напряжения,
вызывающее пробой перехода диода,
Iпр - постоянный прямой ток,
Iпр и - импульсный прямой ток. Наибольшее мгновенное значение
прямого тока диода,
Iпр ср - средний прямой ток. Среднее за период значение прямого тока,
Iобр - постоянный обратный ток,
Iобр и - импульсный обратный ток. Наибольшее мгновенное значение
обратного тока диода,
Сд-общая емкость. Значение емкости между выводами диода при
заданном режиме,
Условные обозначения
Спер - емкость перехода. Общая емкость диода без емкости корпуса,
Скор - емкость корпуса,
rдиф - дифференциальное сопротивление диода,
rп-последовательное сопротивление потерь,
1 - выпрямительный и детектирующий диод, 2 - туннельные диод, 3 –
Lп- индуктивность. Последовательная эквивалентная индуктивность
стабилитрон и стабистор, 4 – варикап (полупроводниковая переменная
диода,
емкость), 5 - светоизлучающий диод (светодиоды).
эфф – эффективное время жизни неравновесных носителей зарядов.
Величина, характеризующая скорость убывания концентраций
неравновесных носителей зарядов диода вследствие рекомбинации в
объеме и на поверхности полупроводника,
Qнк – накопленный заряд. Заряд электронов или дырок в базе диода ,
накопленный при протекании прямого тока,
Qвос - заряд восстановления. Накопленный заряд диода, вытекающий во
внешнюю цепь при переключении диода с заданного прямого тока до
заданного обратного напряжения,
Iвос обр - время обратного восстановления. Время переключения диода с
заданного прямого тока на заданное обратное напряжение.
Iвос пр - время прямого восстановления. Время в течение которого
происходит включение диода и напряжение на нем меняется от нуля до
до заданного установившегося значения.
4.Полупроводниковые диоды. Варикапы и тунельные диоды. Вольт5.Биполярные транзисторы. Математическая модель транзистора
Биполярным транзистором называется трехэлектродный
амперная характеристика тунельного диода
Варикап - это обратносмещенный полупроводниковый диод, в котором
полупроводниковый прибор с двумя или более взаимодействующими
используется зависимость барьерной емкости p-n-перехода от приложенного к элекронно-дырочными переходами, усилительные свойства которого
нему напряжения. Прямая ветвь его вольтамперной характеристики для
обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей
варикапа несущественна.
заряда.
Принцип работы варикапа основан на свойстве барьерной Сб емкости p-nВ зависимости от порядка чередования этих областей различают
перехода изменять свое значение от приложенного напряжения. Зависимость транзисторы p-n-p и n-p-n типа.
емкости перехода варикапа от приложенного к нему напряжения называется
В биполярном транзисторе используются одновременно два типа
вольтфарадной характеристикой варикапа.
носителей заряда – электроны и дырки ( поэтому такой транзистор
Туннельным диодом называют полупроводниковый диод на основе p+-n+
называется биполярным).
перехода с сильнолегированными
Рассмотрим работу n-p-n-транзистора.
областями, на прямом участке вольт- Левая часть транзисторной структуры n- область (эмиттер) будет
амперной характеристики которого инжектировать электроны в соседнюю р-область. Правая n-область,
наблюдается участок с
которая экстрактирует из соседней р-области электроны называется
отрицательным сопротивлением.
коллектором.
Приложим к эмиттерному переходу прямое напряжение (Uкб), а к
В зависимости от характеристик
коллекторному – обратное (Uкб). В результате через эмиттерный
туннельные диоды делятся на:
переход в область базы начнут инжектироваться электроны. Часть
Усилительные, Генераторные,
инжектированных электронов рекомбинирует с основными для этой
Переключательные
области носителями заряда вследствие чего образуется ток базы .
Оставшаяся часть электронов достигнет коллекторного перехода с
Спецпараметры туннельных
помощью Uкб подвергается экстракции в правую n-область и образует
диодов
Пиковый ток – Iп – Значение прямого тока коллекторный ток . Уменьшение потока электронов учитывается
в точке макс. ВАХ при котором дифф.
следующей формулой:
активная проводимость равна 0
Где  - коэффициент передачи тока эмиттера. Для современных
Ток впадины – Iв – значение прямого тока транзисторов  = 0.95 – 0.99.
в токе мин. ВАХ при кот-м дифф.
Через запертый коллекторный переход потечет ток Iкб 0, который
Активная проводимость равно 0.
образуется потоком из n- в p-область неосновных носителей заряда для
Отношение токов – отношение Iп к Iв
коллекторной области. Этот ток совместно с током
Напряжение пика Uп– значение прямого
образует выходной (коллекторный) ток


I
I
I
Б
Б
КБ
0
напряжения соотв. пиковому току
транзистора. равен:
Напряжение впадины Uв- значение
Модель Эберса-Молла


I
I Э I КБ 0
прямого напряжения соотв. току впадины К

Напряжение раствора Uрр- значение прямого напряжения во второй
IЭ
I КБ 0
восходящей ветви ВАХ, где зн. тока равно Iп.

IК
IЭ
Отрицательная проводим. – проводимость определяемая на середине учк-ка
отрицательного сопротивления


I
I
IK
Б
Э
Предельная резистивная частота – f – частота при которой активная часть
полного сопротивления обращается в ноль
IБ
IБ
I
 К


IБ
 
IK
IК
 
IК
IК


1
 
IБ

1
(1   )
 
3.Полупроводниковые диоды. Стабилитроны. Вольтамперные характеристики стабилитроны. Основные
параметры стабилитронов и их типовые значения.
Подкласс С - стабилитроны:
1 - для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с
номинальном напряжением стабилизации менее 10 В;
2 - для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с
номинальном напряжением стабилизации от 10 до 100 В;
3 - для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с
номинальном напряжением стабилизации более 100 В;
4 - для стабилитронов мощностью от 0,3 до 5 Вт с
номинальном напряжением стабилизации менее 10 В;
5 - для стабилитронов мощностью от 0,3 до 5 Вт с
номинальном напряжением стабилизации от 10 до 100 В;
6 - для стабилитронов мощностью от 0,3 до 5 Вт с
номинальном напряжением стабилизации более 100 В;
7 - для стабилитронов мощностью от 5 до 10 Вт с
номинальном напряжением стабилизации менее 10 В;
8 - для стабилитронов мощностью от 5 до 10 Вт с
номинальном напряжением стабилизации от 10 до 100 В;
9 - для стабилитронов мощностью от 5 до 10 Вт с
номинальном напряжением стабилизации более 100 В;
ВАХ стабилитрона
6.Биполярные транзисторы. Входные и выходные
характеристики транзистора, включенного по схеме с
общей базой.
K
R
iОО
в х.об
К

IK
IЭ
 U ЭБ
U .ОБ
I

Э
U ВЫХ
U ЭБ

 I K RH
 I Э R ВХ . Б

R
R
H
ВХ . Б
Схема с ОБ характеризуется малым входным
сопротивлением, коэффициентом усиления по току меньшим
единице и коэффициентом усиления по напряжению больше
единицы.
7.Биполярные транзисторы. Входные и выходные
характеристики транзистора, включенного по схеме с общим
эмиттером.
8.Схема с общей базой (ОБ).\
К
R
i .ОЭ

ВХ .ОЭ
IК
I
9.Фазоинверсный каскад.

Б
 U ЭБ  U ЭБ
I
I 
R
I I
Б
Э
Э
ВХ .ОБ
(   1)
Б
Схема с ОБ характеризуется малым входным сопротивлением,
коэффициентом усиления по току меньшим единице и коэффициентом
усиления по напряжению больше единицы.
Схема с общим эмиттером (ОЭ).
К
К
R
i .ОЭ
IК

ВХ .ОЭ
K U .ОЭ 
I
U
I
Б
U H

U ЭБ

R
I
I
U
I

i .ОЭ
ВХ .ОЭ
К

Б
ЭБ
 U ЭБ
I 
R
I I
Б
Э
Э
ВХ .ОБ
(   1)
Б
Б
ЭБ
 U ЭБ
I
I I
Э
 I К RH
 I Б RВХ .ОЭ
Э
Б
 R ВХ .ОБ (   1)
K
iОО

IK
IЭ
U
Rвх.об  ЭБ
I

R
R
H

ВХ .ОБ
R
R
К
Н
ВХ .ОБ
U .ОБ
Схема с общим коллектором (ОК).
K
R
i .ОК

ВХ .ОК
IЭ
IБ

IК IБ
IБ
 U КБ  U ЭБ
I
Э
U ВЫХ
U ЭБ

 I K RH
 I Э R ВХ .Б

R
R
H
ВХ . Б
  1
U Н
I
Б

Б
 U ЭБ I Э  U Н 
I I
Б
I
Э
Б
 R ВХ .ОБ (   1)  R H (   1)  (   1)( R ВХ .ОБ  R H )
K

U .ОК
U Н
U КБ
R
R R

U Н
U ЭБ  U Н

 I Э RH
 I Э R H   I Э R ВХ .ОБ
ВХ .ОБ
11.Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.
Двухполупериодные выпрямители.
U
н.ср

I н.ср 
U U
вх

H
H
10.Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.
Однополупериодные выпрямители.

К
sin( t )
вхмах
п
12.Биполярные транзисторы. Входные и выходные
характеристики транзистора, включенного по схеме с
общей базой.
2U вх. max
 2 2 U вх.д  0.637U вх. max
2 I вх.max
2 2



I
вх.д

 0.637 I вх.max
 0.67
Среднее значение напряжения на Rн равно:
K
Действующее значение тока через Rн равно:
I
н.ср


1
2
i
max
sin( t )dt 
0
I
max

 0.318 I max
Действующее значение тока через Rн равно:
I
н .д
I


2
max
2
I
 sin (t )dt  2
2
max
 0.5 I max
0
Однополупериодный выпрямитель,
работающий на активную нагрузку.
Коэффициент
пульсаций равен отношению амплитуды первой гармоники к значению
среднего выпрямленного напряжения:
K
п
 U m1 
U
ср

2
 1.57
R
iОО
в х.об
К

IK
IЭ
 U ЭБ
U .ОБ
I

Э
U ВЫХ
U ЭБ

 I K RH
 I Э R ВХ . Б

R
R
H
ВХ . Б
Схема с ОБ характеризуется малым входным
сопротивлением, коэффициентом усиления по току меньшим
единице и коэффициентом усиления по напряжению больше
единицы.
13
14.Источники питания электронной аппаратуры.
1.
Первичные источники питания.
Вторичные источники питания.
2.
Структурная схема блока питания.
Параметрический стабилизатор напряжения.
I
д

I
н
I
 I cт
I
R

 U U U
R
R
U
 U
 U
I
R
U I
(
U ) * *2
 U
R
U рб 
I
н
ст
б
д
ст
R
н
н
б
н
д. min
б
н
н
ст . min
н . min
P
ст . max
P
Rб
ст
ст . max
ст
d . max
б
Параметрический стабилизатор напряжения. Кст и Rвых.
16.Усилительные каскады. Классы усиления. Выбор рабочей
точки усилителей, работающих в классе А.
А-класс
Рабочую точку в режиме покоя выбирают на линейном участке
входной и переходной характеристике транзистора (точно посередине)
Значение входного напряжения в режиме А должно быть таким, чтоб
работа каскада проходила на линейном участке характеристики.
Искажение минимальны. КПД низкий.
В-класс
Рабочую точку выбирают в начале переходной заректеристики – точка
отсечки. Усиливается положительная полуволна вх. Напряжения – на
выходе полусинус. Большие нелинейный искажения, КПД – 80%.
С – класс
Рабочая точка – за точной отсечки. Ток в транзисторе только при
части положит. Полуволны. Большие искажения. КПД примерно 1
17.Классификация усилителей. Основные характеристики
усилителей.
18.Многокаскадные усилители.
Основные параметры: Ku, Ki, Kp=Ku*Ki
Иногда требуется очень большое усиление для этого используются
МнУ
Получаем:
Ku=Uвыхn/Uвх1
Каскады юывают со связью:
Кондесаторно-трансформаторная
Непосредственная
В УПТ – непосредственная
В УНЧ УВЧ ШПУ – резист.-емкостная
В избирательных усилит. – трансформаторная
АЧХ и ФЧХ:
Важнейший показатель – АЧХ – отражает зависимость Ku от f. В
зависимости от АЧХ:
УПТ – усилитель постоянного тока – fн=0, fв=103-108 Гц
УЗЧ – усилитель звуковых частот – fн=10, fв=10-20 КГц
УВЧ – усилитель высоких частот – fн=0, fв=1КГц-1 МГц
ШПУ – широкополосный усилитель– fн=10 Гц, fв=10 МГц
УПУ – узкополосный усилитель
Кu=Uвых/Uвх, Кi=Iвых/Iвх, Kp=Ki*Ku
Вх/вых сопротивление
КПД
Номин. Входное напряжение (чувствит.)
Выходная мощность Pвых=U2вых/Rн
Уровень собственных помех
19.Усилитель постоянного тока.
Используется для усиления сигналов, Медленно изменяющихся во
времени, т.е. чья эквивалентная частота стремится к 0.
Простейшая схема:
В многокаскадных УПТ для связи между каскадами не
используются реактивные элементы, из-за этого трудно отделить
полезный сигнал от постоянных сост(?) напряжения и тока, для
этого используют компенсаторы напряжения.
Недостаток: Затрудняет усиление малых величин.
Дрейф нуля, со временем изменяются токи транзистора, что ведет к
нарушению компенсации постоянной составляющей.
Возникает по причине нестабильности источника питания, старения
транзистора, изменения температуры.
В итоге получается, что
Uвх = 0 , Uвых ≠ 0
21.Обратная связь в усилителях.
Обратной связью называется явление подачи части выходного
напряжения усилителя на его вход. В общем виде структурная схема
усилителя с обратной связью представлена слева. Напряжение с
выхода усилителя, имеющего коэффициент усиления К, подается на
вход звена обратной связи с коэффициентом передачи . Выходное
напряжение звена обратной связи, равное:
Uoc = Uвых · γ
Uoc подается на вход усилителя, где алгебраически суммируется с
входным напряжением:
U1 = Uвх ± Uoc
Если принять коэффициенты K и γ чисто активными, то:
Uвых = U1 · K
Преобразовав данное выражение получаем:
Uвых = Uвх · K ± K · γ · Uвых
Uвых(1 ± K · γ) = Uвх · K
Отсюда коэффициент усиления усилителя, охваченного обратной
связью:
Kc = Uвых/Uвх = K/(1 ± K · γ)
Классификация ОС:
Петлей обратной связи называют замкнутый контур, включающие в
себя цепь ОС и часть усилительного каскада между точками ее
подключения.
Местной обратной связью (местной петлей ОС) называют ОС ,
охватывающую отдельно взятый усилительный каскад
многокаскадного усилителя.
Общая обратная связь это такая ОС, которая охватывает весь
усилитель.