Усиливать электрические

При частоте опорного напряжения /оп=50 Гц УПТ усиливает напряжение частотой от нуля до 3—10 Гц ( 6.26).

По роду усиливаемой величины различают усилители напряжения, тока и мощности. Все усилители усиливают мощность, но усилитель напряжения главным образом усиливает напряжение, а в усилителе тока в большей степени усиливается ток.

Коэффициент усиления по мощности Кр можно представить как произведение Кя Kt. Из всех усилительных каскадов на биполярных транзисторах каскад ОЭ обладает лучшими усилительными свойствами. Он хорошо усиливает напряжение, ток и мощность (ЛТр>103).

Эмиттерный повторитель, хотя и не усиливает напряжение, является хорошим усилителем мощности (Kp = Ki). Он обычно используется в качестве согласующего каскада, т. е. каскада с большим входным и малым выходным сопротивлением.

Несмотря на то, что выходной ток /к несколько меньше входного /э, транзистор, включенный по схеме 30, а, усиливает напряжение и мощность. Предположим, что напряжение на эмиттере изменено на ДЦ,, что вызвало изменения токов эмиттера Д/э и коллектора Д/к, а также напряжения на коллекторе Д(УК. Коэффициент усиления по напряжению на малом сигнале Ки = Д1/К/Д?/Э = (Д/Э/-Э)/(Д/КЯК), где гэ = = kT/(ql^) — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода (см. § 6). Подстановка лэ дает: Ки = [(Д/Э/(Д/К)] • (Як/э) -[(g/(kT)]; если, например, [(Д/Э/(Д/К)] = 0,98, то Ки = (0,98)- (5 кОм-1 мА) * х (1/25 мВ) = 196. Для коэффициента усиления мощности получаем: Кр = [(Д7к2Як]/[(Д/э)2лэ] = (0,98)2 -200=192.

В исходном состоянии диоды моста VD^ ... VD4 открыты за счет прямых управляющих напряжений + t/ynp i, — С/упр 2. Инвертирующий вход и выход ОУ зашунтированы малым сопротивлением диодов моста, и поэтому ОУ не усиливает напряжение входного сигнала.

Ки по (VIII. 115) учитывает коэффициент усиления ТР, который, в отличие от ТР в схеме на VIII. 14, г, включен по схеме с общим эмиттером и потому усиливает напряжение, а также степень стабилизации напряжения дополнительного источника Км.

заторе Cm и резисторе R6). Кривая «В4 ( XI.8, г) подымается выше, чем на XI.8, в, и время TI, когда U3T > Ыв4, уменьшается, также падает разность (Лт — ыв4. Это приводит к тому, что уменьшаются как время т4, в течение которого открыт транзистор ТЗ, так и его величина тока 1'кз (напряжение «В4 приложено плюсом к базе ТЗ, ?/эт — минусом). Падение тока в ТЗ соответствует росту тока в Т2 и падению в 77. Транзистор Т2 настолько усиливает напряжение, поступающее на транзистор 77, что ток iKi изменяется только по длительности, а величина его неизменна ( XI, 8, в и г). Форма тока 1°К1 отличается от прямоугольной, так как в цепи транзистора 7/ включено индуктивное сопротивление обмотки wy ( XJ.8, в и г). Ток через управляющую обмотку зависит только от величины т. Чем меньше т, тем меньше энергии получит wy через 77 и меньше будет величина /у.ср.

81. Правильно. 82. С увеличением толщины базы коэффициент усиления уменьшается. 83. Перехсды транзистора симметричны, поэтому работоспособность сохранится. 84. В этой схеме коэффициент усиления по току меньше единицы. 85. Правильно. 86. Правильно. 87. Правильно. 88. Проанализируйте определение входной характеристики. 89. Вспомните определен ie коэффициента усиления по току. 90. Схема с общей базой усиливает напряжение, а катодный повторитель — нет, 91. Собственный шум у биполярных транзисторов выше, чем у полевых. 92. Учп-те, что напряжение на затворе влияет на ширину канала. 93. Нет, количество электронов в канале увеличится. 94. При снятии напряжения с основных электродов тиристор закрывается. 95. Правилы о, введение четвертого р-п-перс-хода обеспечивает симметрию. 96. И этой точке меняет знак сопротивление динистора. 97. Напряжение на управляющих электродах зависит от напряжения включения. 98. Правильно. Кремниевые транзисторы маркируются таше буквой К. 99. Правильно. В этих схемах следует применять ;:иоды или тиристоры. 100. Ответ неполный. 101. Правильно. Наглядность планетарной модели — ее важное достоинство. 102. Это радиус ядра атома водорода. 103. Размеры ядра атома водородг значительно меньше. 104. Правильно, это вид материи, обладающий свойствами волн и корпускул.

При средних значениях RKH и Rr коэффициент усиления каскода такого же порядка, что Ки каскада с общим эмиттером (так как каскад с общей базой, работая от источника тока, практически не усиливает напряжение). Однако предельное значение коэффициента усиления каскода существенно больше, чем каскада с общим эмиттером, так как первый из них обладает значительно большим выходным сопротивлением. В каскоде предельный коэффициент усиления

Если двухкаскадный ОУ охватить отрицательной ОС, то на частоте единичного усиления, когда фазовый сдвиг будет равен —180°, может возникнуть положительная ОС, которая приведет к самовозбуждению ОУ. В трех-каскадном ОУ самовозбуждение может наступить на частоте, меньшей частоты единичного усиления, так как предельный фазовый сдвиг этого ОУ —270 °. В связи с этим в трехкаскадных ОУ имеется большая опасность самовозбуждения, чем в двухкаскадных, и требуется частотная коррекция АЧХ. Поэтому среди интегральных ОУ в основном получили распространение двухкаскад-ные. Оконечный каскад ОУ, который выполняется в виде двухтактного эмиттерного повторителя и не усиливает напряжение, не принимается за усилительный каскад [7].

Электронные вакуумные лампы продолжительное время были практически единственными электронными приборами, позволяющими усиливать электрические сигналы, преобразовывать их из одного вида в другой. В 60-е годы положение изменилось — появились и быстро заняли ведущую роль в электронике разнообразные полупроводниковые приборы, приведшие в 70-е годы к полупроводниковой микроэлектронике. Микроэлектронные функциональные элементы и узлы, выпускаемые в широком ассортименте, сделали нецелесообразным изготовление аппаратуры из отдельных электронных приборов и практически вытеснили их из всех сфер применения, за небольшим исключением: аппаратуру, работающую при больших мощностях, высоких и сверхвысоких напряжениях, больших температурах (выше 300 °С), в условиях повышенной радиации, пока можно выполнять только на электронных лампах.

Магнитные усилители позволяют усиливать электрические сигналы с частотами от миллигерц до десятков мегагерц. Коэффициент усиления по мощности и напряжению может доходить до нескольких десятков-сотен тысяч.

1. Исключительная простота изменения чувствительности приборов в весьма широком диапазоне значений измеряемой величины, т. е. широкий амплитудный диапазон. Это позволяет иметь универсальную аппаратуру, пригодную для измерения как весьма малых, так и весьма больших величин. Особенно широкие возможности в этом направлении открывает использование электроники, позволяющее в тысячи раз усиливать электрические сигналы, а следовательно, в такое же число раз увеличивать чувствительность аппаратуры. Благодаря этому электрическими методами можно измерять такие величины, которые другими методами вообще не могли бы быть измерены.

Поскольку мощность, расходуемая в цепи сетки для управления анодным током, обычно меньше мощности переменной составляющей тока в цепи анода, триод позволяет усиливать электрические колебания.

Усиление колебаний триодом. Как указывалось, триод позволяет усиливать электрические колебания. При этом увеличение амплитуды или мощности колебаний должно происходить при минимальном искажении формы. Усиление принято характеризовать коэффициентом усиления по напряжению: Ки — = 1/вых/С7вх или коэффициентом усиления по мощности: КР = = Р /Р

В различных отраслях техники имеют большое практическое значение электрические цепи, нелинейность которых выражена очень резко. Такие цепи широко используют в устройствах автоматики, вычислительной техники, радиоэлектроники, в измерительной технике и т. д. К нелинейным элементам цепей можно отнести, например, различные электронные, ионные, фотоэлектронные и полупроводниковые приборы, а также ряд других устройств. С помощью нелинейных элементов можно усиливать электрические сигналы, генерировать сигналы различной формы, производить вычислительные операции, преобразовывать переменный ток в постоянный, осуществлять стабилизацию тока и напряжения и т. д.

Таким образом, биполярный транзистор является активным элементом электрической цепи, так как позволяет усиливать электрические сигналы с KPOU >1. С физической точки зрения усиление переменного сигнала по мощности связано с отбором энергии от источника питания выходной коллекторной цепи.

Первый ламповый детектор изобрел английский ученый Дж. А. Флеминг (1904 г.). Через три года после этого американский ученый де Форест Ли ввел в лампу Флеминга управляющий электрод — сетку и создал триод, обладающий способностью генерировать и усиливать электрические сигналы.

Возможность генерировать и усиливать электрические колебания при помощи полупроводниковых приборов была открыта еще в 1922 г. сотрудником Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосевым. Однако в то время полупроводниковые приборы были еще очень несовершенными, чтобы конкурировать с электронными лампами, и широкого распространения не получили.

Достоинствами электронной лампы являются: ничтожная инерционность, позволяющая усиливать электрические сигналы в очень широкой полосе частот от /к=0 (т. е. от постоянного тока) до частот IB тысячи и выше мегагерц; высокое входное сопротивление; большое усиление пи мощности, превышающее в некоторых случаях миллион раз; высокая электрическая прочность; малая чувствительность к изменениям окружающей температуры; малые .искажения усиливаемых сигналов >и ряд других. К недостаткам электронной лампы можно отнести: сравнительно небольшой срок службы :(обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч часов), в результате чего надёжность работы ламповой аппаратуры оказывается невысокой; наличие цепи накала, требующей специального источника питания, увеличивающей расход энергии и требующей времени для прогрева лампы.

Можно усиливать электрические сигналы также при помощи сверхпроводникового усилительного элемента (криотрона), принцип действия которого основан на том, что увеличение напряжённости магнитного поля понижает температуру перехода некоторых металлов и сплавов в сверхпроводящее состояние.