КР1. Пассивные компоненты систем

• Название: Пассивные компоненты систем
• Дата: 17.01.2023
• Размер: 146.84 Kb.
• Имя файла: КР1.docx
• Тип: Документы; #890736

1. 
   Пассивные компоненты систем
   

К пассивным элементам относятся двухполюсники (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности).

Они описываются следующими выражениями:



Двухполюсники, для которых причинно-следственные связи определены уравнениями вида (1.2.1)

называются линейными.


U  q





Рис. 1.2.1 характеристики линейных элементов.

По известным характеристикам элементов можно определить их параметры:


U  q


ⁱ i U

Рис. 1.2.2 характеристики нелинейных элементов.

2. Понятие аналоговых устройств

Аналоговым сигналом называется сигнал, непрерывный во времени. Все электрические сигналы, отражающие физические величины являются аналоговыми. Соответственно, те устройства, которые работают с аналоговыми сигналами, образуют класс аналоговых устройств (усилители различных типов, детекторы).

Аналоговые функции (АФ)

• 
  ОАФ усиления:
  

<sup>Где (U2-U1) - разность входных напряжений,

К</sup>п^{— номинальный коэффициент усиления этой разности, U} вых ^{— напряжение выхода — результат} операции. Эта ОАФ реализуется с помощью ИС операционных усилителей (ОУ).

• 
  ОАФ сравнения:
  

^{Результатом операции является двоичный сигнал А*, появляющийся на выходе U} вых^. Эта ОАФ реализуется ИС компаратора.

• 
  ОАФ перемножения:
  

Аналоговые эталоны (АЭ)

Аналоговые эталоны (АЭ) — это идеальные источники напряжения, тока, частоты и других физических величин. Помимо традиционных АЭ (батарейки, аккумуляторы и т. д.) в микросхемотехнике применяются конфигурации, которые называются электронными эталонами (ЭЭ). В качестве примеров ЭЭ можно привести отражатели и генераторы токов, согласованные резисторные матрицы и т. д.

3. Понятие цифровых устройств

Логическими называются элементы, реализующие логические функции относительно переменных, которые могут принимать только два дискретных значения. Обычно эти два значения кодируются «0» («логич.0») и «1» («логич.1»).

Технической базой построения электронных цифровых систем управления и обработки информации являются логические элементы. Эти элементы выполняют логические функции типа: если {Xi} , то {Yj} , где

{Xj} –множество входных сигналов, {Yj} – выходных.

Бесконечно большое количество возможных булевых функций может быть образовано на основе набора из нескольких простейших функций, принимаемых в качестве основных.

Таблица 1.4.1. Тавтологии (аксиомы) булевой алгебры

Область «лог.1»
реальная

идеальная

Физически два значения логических сигналов представляются в виде двух уровней логического напряжения: низкого и высокого.
Реальные сигналы имеют достаточно сложный вид


Область «лог.0»
.

В качестве активных элементов логической микросхемы применяются транзисторы биполярные и полевые. Наибольшее распространение получили следующие типовые схемы логических элементов:

ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика; ТТЛШ – ТТЛ с диодами Шотки;

ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика;

ИИЛ – интегрально-инжекционная логика; МОП-логика – на полевых транзисторах

4. 
   Усилительные устройства. Основные определения. Структурная схема усилителя.
   

Усилителем называют устройство позволяющее преобразовывать входной сигнал в сигнал большей мощности (тока, напряжения) без существенного искажения его формы. При усилении тока или напряжения одновременно происходит усиление мощности.









Каскады усиления мощности

Каскады предвари- тельного усиления
^UВХ ^ZН





Рис.2.3.1 Структурна схема усилителя.

Каскады предварительного усиления предназначены для усиления сигнала по напряжению (каскад с ОЭ,ОБ), току (каскад с ОК), мощности до необходимого уровня обеспечивающего нормальную работу следующего блока.

5. Классификация усилителей.

Классификациюусилителейосуществляют:

• 
  по назначению;
  
• 
  по характеру усиливаемых сигналов;
  
• 
  по виду используемых активных элементов.
  

По назначению различают:

усилители напряжения - коэффициент усиления по напряжению;

усилители тока - коэффициент усиления по току;

усилители мощности - коэффициент усиления по мощности

В усилителях мощности необходимо обеспечить заданную либо максимальную мощность, а в усилителях напряжения (тока) заданные значения коэффициентов усиления.

Похарактеруусиливаемыхсигналовразличают:

• 
  усилители гармонических сигналов.
  
• 
  усилители импульсных сигналов.
  

Повидуиспользуемыхактивныхэлементовразличают:

• 
  ламповые усилители;
  
• 
  транзисторные усилители;
  
• 
  диодные усилители;
  
• 
  параметрические усилители.
  

6. Основные технические показатели. Входные и выходные данные.

Сведения характеризующие свойства усилителя:

• 
  входные и выходные данные;
  
• 
  коэффициент усиления;
  
• 
  КПД;
  
• 
  частотные характеристики;
  
• 
  амплитудная характеристика. 1)входныеивыходныеданные:
  

^{а) входные данные } U вх, I^ вх, P вх, Z вх^.

Источником входных сигналов могут являться источник ЭДС и источник тока. Модель источника ЭДС

имеет вид, приведенный на Рис. 2.4.1.

Для обеспечения нормальной работы усилителя, сопротивление входа должно быть на порядок выше сопротивления на выходе.

Uвх определяется выражением:

Для того чтобы _{Uвх Eг} необходимо выполнение условия Zг<Модель источника тока имеет вид, приведенный на Рис. 2.4.2:

Данный источник тока обладает минимальным внутренним сопротивлением и способен выдерживать постоянное напряжение для различных нагрузок.

Для данной цепи можно записать: . Следовательно, для того

чтобы I_ВХ I_Гнеобходимо, чтобы Zг>>Zвх.
б) выходные данные  U^вых, I^вых, P^вых, Z^вых, Z^н.

Выходную цепь можно представить в виде (см. Рис. 2.4.3):

Iн

k_Uхх*Uвх

Zвых _Uн
Zн

Рис. 2.4.3 Модель выходной цепи усилителя.

7. 
   Основные технические показатели. Коэффициенты усиления. Частотные характеристики (АЧХ, ФЧХ, АФЧХ), амплитудная характеристика.
   

Сумма сведений характеризующих свойства усилителя называются его показателями. К ним относятся:

• 
  входные и выходные данные;  коэффициент усиления;  КПД;  частотные характеристики;
  
• 
  амплитудная характеристика. Коэффициентыусиленияусилителей.
  

Выделяют коэффициенты усиления:по напряжению ; по току ; по мощности ;

В общем случае коэффициент усиления имеет вид:
Рис 2.4.4 графическое представление сигналов усилителя.

Для многокаскадного усилитель, содержащего n каскадов, общий коэффициент ^{усиления определяется выражением:}

3)Амплитудно-частотные(АЧХ)ифазо-частотная(ФЧХ)характеристики.

Зависимость модуля коэффициента усиления усилителя от частоты, представляет собой амплитудно-частотную характеристику (АЧХ).

Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) отражает зависимость угла сдвига фазы между входным и выходным сигналами, от частоты.

Рис. 2.4.5 АЧХ (а) и ФЧХ (б) RC усилителя.

Амплитудная характеристика отображает зависимость установившегося

значения выходного сигнала от входного синусоидального сигнала U_вых

Рис. 2.4.6 Амплитудная характеристика усилителя.

U_вых  КU_вх

В рабочем диапазоне амплитуд входного сигнала, амплитудная

f(U_вх)

.

8. Усилитель напряжения на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. Расчет схемы по постоянному току.

Схема усиливает по току и напряжению При увеличении входного сигнала происходит искажение выходного сигнала как показано на



Расчетусилителяпопостоянномутоку.

Режим работы усилителя по постоянному току ^{определяется элементами E}К^{, R}К^{, R}Б ^{и параметрами} транзистора VT.

Критерии выбора транзистора, следующие:

• 
  по значению граничной частоты усилителя;
  
• 
  ^{по предельно-допустимым параметрам U}КЭдоп^{, P}Рас.доп^{, I}Кmax^{.Uкэ =Uпит =Ек;}
  

Режим работы усилителя по постоянному току, описывается системами уравнений.





Рис. 3.2.3 Выходные ВАХ транзистора с ОЭ и предельно-допустимые параметры.

Рис. 3.2.4 Входные ВАХ транзистора с ОЭ.