вопросы. Основные технические показатели и характеристики аэу. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Ответ
 Скачать 157.65 Kb.
|
|
Вопросы к экзамену Основные технические показатели и характеристики АЭУ. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Ответ: Любое АЭУ осуществляет усиление и преобразование аналоговых сигналов. Количественную оценку свойств АЭУ (рис. 1.1), обеспечивающего получение на его выходе аналогового сигнала с необходимыми параметрами, производят с помощью системы технических показателей и характеристик. Р  ис. 1.1. Упрощенная структурная схема АЭУ. Для оценки свойств АЭУ используют систему показателей, которую условно можно разбить на четыре группы: Энергетические показатели: - входные и выходные параметры; - коэффициенты усиления; Спектральные показатели: - диапазон рабочих частот; - АЧХ и ФЧХ; - коэффициенты частотных и фазовых искажений; - амплитудно-фазовая характеристика. Временные показатели: - переходная характеристика; - время установления; - выброс, спад и подъем вершины. Динамические показатели: - амплитудная и динамическая характеристика; - динамический диапазон; - коэффициенты нелинейности и нелинейных искажений; - уровень шума, помех, фона. Кроме получения необходимого коэффициента усиления сигнала необходимо, чтобы усилитель не изменял его формы. Отклонение формы выходного сигнала от формы входного принято называть искажениями. Искажения бывают двух видов: нелинейные и линейные. Источником нелинейных искажений является нелинейность вольт-амперных характеристик элементов усилителя. При подаче па вход усилителя напряжения синусоидальной формы из-за нелинейности входной и выходной характеристики транзистора форма входного и выходного токов может отличаться от синусоидальной из-за появления составляющих высших гармоник. Это относится как к синусоидальному входному напряжению, так и ко входному сигналу любой другой формы. Линейные искажения определяются зависимостями параметров транзисторов от частоты и реактивными элементами усилительных устройств. Линейные искажения бывают трех видов: частотные, фазовые и переходные. Схемы задания рабочей точки биполярного транзистора. Режимы работы транзисторов (А, В, АВ, D). Ответ: Режимы работы полевого транзистора. Схемы задания рабочей точки полевого транзистора. Ответ: В зависимости от того, какой из электродов полевого транзистора в усилительной схеме является общим для входной и выходной цепей, используются схемы: с общим затвором (ОЗ), с общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее распространенной является схема с ОИ, аналогичная схеме включения биполярного транзистора с ОЭ (смотреть рисунок 3.9). Схема с общим стоком (истоковый повторитель) аналогична эмиттерному повторителю (смотреть рисунок 4.1). На практике питание схем осуществляется от одного общего источника напряжения. При подаче питания на полевые транзисторы с управляющим p–n переходом, для которых стоковое напряжение и напряжение на затворе должны быть разного знака, необходимое напряжение на затворе может быть создано с помощью цепочки автоматического смещения RиCи, включенной в цепь истока (рис. 4.14). Полевые транзисторы с индуцированным каналом, у которых стоковое напряжение и напряжение на затворе имеют одинаковую полярность, смещение на затвор подается обычно с помощью делителя напряжений R1 и R3(рис. 4.15).     Термостабилизация и термокомпенсация рабочей точки транзистора. Ответ: Термостабилизация рабочей точки. Температурная стабилизация режима работы усилителя достигается введением в схему отрицательной обратной связи по току, напряжению или комбинированной. Для стабилизации рабочей точки при изменениях температурного режима работы транзистора схемы усилителей дополняют элементами эмиттерной и коллекторной стабилизации. Эмиттерная стабилизация режима осуществляется при помощи ООС по постоянному току через эмиттерный резистор Rэ (рис. 4.1, а). Ток Iэ, проходя по Rэ, создает на нем падение напряжения, которое действует в противофазе с фиксированным напряжением смещения, снимаемым с резистора R2делителя R1R2.С увеличением температуры возрастает ток Iэ, что вызывает увеличение токов Iб и Iк. Возрастает напряжение URэ=IэRэ на резисторе Rэ вследствие чего автоматически повысится результирующий потенциал на базе Еэб= —UR2+ URэ, что вызовет уменьшение токов Iэ,Iб и Iк. Емкость Сэ блокирует по переменному току резистор Rэблагодаря чему устраняется падение напряжения сигнала на резисторе, чем исключается ООС по переменному току и сохраняется постоянство коэффициента усиления каскада. Коллекторная стабилизация осуществляется при помощи ООС по напряжению, которая достигается подключением резистора R1непосредственно к коллектору транзистора (рис.4.1, б).С увеличением температуры и возрастанием тока Iк (от исходного значения Ioк) увеличивается падение напряжения на Rки соответственно уменьшается (по абсолютному значению) напряжение на коллекторе Uкэ=Eк—Iк/Rк и базе, что вызывает снижение тока базы Iб, а следовательно, и тока Iк, который стремится возвратиться к своему исходному значению Iок. Более высокую стабильность работы обеспечивают схемы с комбинированной ООС по току и напряжению (рис. 4.1, в). Обычно комбинированная обратная связь вводится лишь для постоянного тока. Чтобы исключить обратную связь по переменному току, резистор Rэ(элемент ООС по току) шунтируют конденсатором Сэ большой емкости.   Рис. 4.1. Семы температурной стабилизации режима транзистора Термокомпенсация рабочей точки. Температурная компенсация режима предусматривает применение в схемах нелинейных элементов, параметры которых зависят от температуры. В качестве нелинейных (температурно-зависимых) элементов используют терморезисторы, диоды, транзисторы. На рис. 4.2, а в делитель, подключенный к базе, вместо резистора R2 установлен терморезистор, который при нормальной температуре имеет сопротивление, необходимое для установления начального рабочего режима. Через коллектор протекает требуемый ток покоя. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается, снижается напряжение между базой и эмиттером, вследствие чего ток покоя коллектора остается постоянным. Для компенсации разброса параметров транзисторов и получения требуемой характеристики термочувствительного элемента последовательно и параллельно с терморезистором включают линейные (лучше переменные) резисторы R2, R3 (рис. 4.2, б). Терморезисторы обладают неодинаковой с транзистором температурной инерционностью. Лучшие результаты при компенсации дает включение диода в качестве термочувствительного элемента (рис. 4.2, в).   Рис. 4.2. Схемы температурной компенсации Температурные коэффициенты напряжения эмиттерно-базового перехода транзистора и диода, включенного в прямом направлении, одинаковы. Можно подобрать приборы с одинаковым температурным изменением обратных токов, что обеспечит более полную компенсацию. Диод V1 в схеме компенсирует температурный сдвиг входной характеристики транзистора. С повышением температуры уменьшается падение напряжения на диоде в проводящем направлении, следовательно, уменьшается напряжение смещения во входной цепи. Обратный ток коллектора-транзистора компенсирует диод V2, обратный ток которого противоположен обратному току транзистора. Усилительный каскад с ОЭ. Схема замещения. Основные параметры. Усилительный каскад с ОБ. Схема замещения. Основные параметры. Усилительный каскад с ОК. Схема замещения. Основные параметры. Усилительный каскад с ОИ. Схема замещения. Основные параметры. Усилительный каскад с ОС. Схема замещения. Основные параметры. Анализ резистивно-емкостного усилительного каскада в области НЧ и ВЧ. Виды обратной связи (ОС). Влияние ОС на параметры и характеристики усилителя Коррекция частотных характеристик усилителя в области НЧ и переходных характеристик в области больших времен. Коррекция частотных характеристик усилителя в области ВЧ и переходных характеристик в области малых времен. Дифференциальный усилитель. Основные параметры. Дифференциальный усилитель с источником стабильного тока и с токовым зеркалом в качестве активной нагрузки. Операционный усилитель (ОУ). Основные параметры и характеристики ОУ. Анализ схемы инвертирующего усилителя. Анализ схемы неинвертирующего усилителя. Неинвертирующий повторитель. Усилитель переменного напряжения. Схемы инвертирующего и неинвертирующего сумматоров и вычитающего устройства на ОУ. Схемы интегрирования и дифференцирования на ОУ. Активные фильтры. Схемы ФНЧ, ФВЧ первого порядка и их передаточные функции. Компараторы. Однотактные трансформаторные усилители мощности. Двухтактные трансформаторные усилители мощности. Двухтактные бестрансформаторные усилители мощности. Ключи на биполярных транзисторах. Методы повышения быстродействия ТК. Ключи на полевых транзисторах. |