Күшейткіштердің сұлбалары

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Шәкәрім университеті
Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар факультеті
Автоматика және есептеу техникасы кафедрасы

СӨЖ
Тақырыбы: Күшейткіштердің сұлбалары

Орындаған: Әбдікәрім Ә
Топ: АУ-601
Тексерген: Секербаева А. Б.

Семей 2018
Жоспар:
Кіріспе
1. Биполяр транзистордың қосылу сұлбалары
2. Күшейткіш каскадтарының сұлбалары
3. Қуат күшейткіштерінің сұлбалары
4. Операциондық күшейткіштердің сұлбалары
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе
Электрлік сигналдарды күшейту үшін биполярлық транзисторда және интегралдық микросхемалар кеңінен қолданылады. Ол күшейткіштер өте әлсіз электрлік сигналдарды күшейтуге мүмкіндік береді. Транзистор арқылы аса үлкен күшейтуге жету үшін бірнеше күшейткіш каскадтары қолданылады. Бір транзистордан немесе күшейткіш элементтен және оған қарасты байланыс элементтерінен тұратын күшейткішті каскад деп атайды. Күшейту процессі деп қоректену көзінің энергиясын күшейткіштің сыртқы сигналының энергиясына түрлендіруді айтамыз. Бұл процессті басқару күшейткіш элементіне немесе транзисторға әсер ететін кірмелік сигнал арқылы жүргізеді. Шығыс сигнал кіріс сигналдың функциясы болып табылады. Сонымен қатар, транзистормен күшейтілген сигналдың қуаты оның кірмейтіндегі күшейтілетін сигналдың қуатынан қоректену көзінің энергиясының арасында әлдеқайда артық болады.
Күшейткіштерді екі топқа бөліп қарастыруға болады:
Гармоникалық сигналдардың күшейткіштері - бұл әр түрлі шамадағы және пішіндегі гармоникалық, квазл гармоникалық, яғни кезеңдік сигналдарды күшейтуге арналған күшейткіштер. Мұндай күшейткіштерге микрофондық, трансляциялық және магнитофондық күшейткіштер күйтабақтарын орнату құбылысының күшейткіштері, көптеген өлшеуіш аппараттарының күшейткіштері және т.б. жатады.
Импульстік сигналдардың күшейткіштері әр түрлі шамадағы және пішіндегі периодты және периодты емес сигналдарды күшейтуге арналған. Импульсті күшейтуге: байланыс жүйелерінің импульстік күшейткіштері теледидарды бейнелеу сигналдарының импульстік радиолокациялық құрылғылардың электронды есептеу техникасы тетіктерінің реттеу және басқару жүйелерінің күшейткіштері жатады.
Күшейтетін параметріне қарай күшейткіштер кернеулік, токтық және қуаттық болып бөлінеді. Өте әлсіз сигналдарды күшейту үшін бірнеше күшейткіштік сатыдан тұратын күшейткіштер қолданылады. Бір сатылы күшейткіш күшейткіштік каскад деп аталынады.
Күшейтілген жиіліктерінің абсолюттік мәндеріне және жиілік жолағының ауқымына байланысты күшейткіштер мынадай түрлерге бөлінеді:
1. Тұрақты ток күшейткіштері
2. Төменгі жиілік күшейткіштері
3. Жоғары жиілік күшейткіштері
4. Кең жолақты және импульсті күшейткіштер
Ортақ базалы схема кірістік кернеудің оң мәнді өсімшесі эмиттер тогын көбейтеді. Ал, ол коллектор тогының шығыстық кернеудің өсуіне әкеп соғады және мұнда орталық база схемасында кірістік кернеу көзі эмиттер - база тізбегіне, ал жүктемемен қоректендіру көзі коллектор - база тізбегіне қосылады, ортақ - база схемасының кірістік кедергісі аз болады. Себебі эмиттерлік ауысу тура бағытта қосылады.
Ортақ эмиттер схемасында кірістік кернеу көзі эмиттер - база тізбегіне қосылған. Ал, жүктемемен қоректендіру көзі эмиттер - коллектор тізбегіне қосылған. Сондықтан эмиттер кірістік және шығыстық тізбектеріне ортақ электрод болып табылады.
Ортақ коллектор схемасында кірістік кернеу көзі база тізбегіне, ал қоректендіру көзі және жүктеме кедергісі эмиттер тізбегіне қосылады. Кірістік ток болып, база тогы шығыстық эмиттер тогы болып табылады. Схема үшін күшейту коэффициенті анықталады. Ортақ коллектор схемасы жеке күшейту каскадтарын бірімен-бірін, сигнал көзін немесе жүктемені күшейткішпен сәйкестендіру үшін пайдаланылады.
Күшейткіштердің негізгі параметрлеріне токты, кернеуді және қуатты күшейту коэффициенттері мен кірмелік және шықпалық кедергілері, ал негізгі сипаттамаларына күшейту коэффициенттерінің амплитудадан және жиіліктен тәуелділіктері жатады.
Күшейткіштерде транзистордың ортақ эмиттермен қосылу схемасы қолданылады. Өйткені бұл схеманың қуат бойынша ең жоғарғы күшейту мүмкіндігі бар. Бұл жағдайда транзистордың шығыс электродына (коллекторға) жүктеме кедергісі, ал кіріс тізбегіне (база эмиттер арасына) ЭҚК-і кірмелік сигнал көзі қосылады.
Бұл схемада транзистордың коллектор тогы мен кернеуінің арасында байланыс бар.
Транзистордың мұндай жұмыс режимін динамикалық деп атайды, ал жүктемелік кедергісі бар транзистордың шығыстағы токтары мен кернеулері арасындағы байланысты анықтайтын сипаттамаларды да, динамикалық деп атайды. Динамикалық сипаттамалар транзистордың статикалық сипаттамалар тобы арқылы коллектор ток көзі кернеулерімен жүктеме кедергісінің берілген мәндерімен тұрғызылады.

1. Биполяр транзистордың қосылу сұлбалары
Транзистордың қандай электроды кіріс және шығыс сигналдар үшін ортақ болуына байланысты, транзистор қосыдудың түрлерін үш сұлбаға бөледі (1.1-сурет): ортақ базамен (ОБ); ортақ эмиттермен (ОМ), ортақ коллектормен (ОК).
Осы сұлбаларда тұрақты кернеу көздері мен резисторлар транзисторлар жұмысын тұрақты токпен қамтамасыз етеді, яғни кернеу керек мәндері мен бастауыш токтар. Ауыспалы токтың кірістік сигналдары uвх көздерімен пайда болады. Коллектор токтың өсімшесі және эмиттер тогы (1.1, в-сурет) RK және RЭ резисторларда сәйкесінше кернеу өсімшелерін тудырады, олар Uвых шығыстық сигналдары болып табылады. Сұлба параметрлерін таңдағанда Uвых оның өсімшесін туғызған Uвх-дан (1.1, а, б-сурет) көбірек болу керек немесе оған жақын (1.1, в-сурет).

а)

б)

в)
а - ОБ; б - ОЭ; в - ОК
1.1-сурет - Биполярлық транзисторлардың қосу сұлбалары

Әр жүйенің ерекшеліктерін қарастырайық.
1.1, а-суретте ортақ база сұлбасы келтірілген.
Осы сұлбада:
Iвхб = IЭ , Iвыхб = IК = IЭ , Uвхб = UЭБ , Uвыхб = UКБ = UН,

Берілген сұлбаның күшейткіш қасиеттерін қарастырайық.
Ток беру коэффициенті (ток күшейту коэффициенті)

(1.1)

Сәйкесінше, ортақ базасы бар сұлба ток күшейтусіз.
Кернеу күшейту коэффициенті

(1.2)

қатынасы кірістік кедергіден көп болғаннан, ортақ базасы бар сұлба кірістік кернеуді күшейте алады.
Қуат күшейту коэффициентін қуат қатынасындай қарастырамыз

(1.3)

Алынған нәтижеден белгілі: ортақ базасы бар сұлба қуатқа байланысты кейбір күшейтуі сияқты бар. Ток күшейткішінің жоқтығы, қуат бойынша коэффициенттің кіші болуы және де кірістік кедергінің аз мәндігі берілген сұлбаның қолдануын шектейді. Кіші кірістік кедергі каскадтық қосуға жол бермейді, себебі келесі каскадтың кішкентай кірістік кедергісі алдыңғы каскадтың шығысына шунтталатын әсер етеді, нәтижесінде күшейткіштің бүкіл күшейтуі тез кемиді.
1.1, б-суретте ортақ эмиттерлі сұлба көрсетілген. Берілген сұлбада Iвхэ = IБ = IЭ(1- ) , Iвыхэ = IЭ, кірістік кедергі ортақ базалы сұлбаға қарағанда шамамен екі есе көп, себебі

(1.4)

Ортақ эмиттері бар сұлбада ток бойынша күшейтуі бар

(1.5)

Кернеу көбейту коэффициенті ОБ сұлбасында сияқты

(1.6)

ОЭ схемасы ең үлкен кернеу коэффициентке ие

(1.7)

Берілген сұлба кеңейтілген қолданысқа ие.
Ортақ коллектор сұлбасы 1.1, в-суретінде келтірілген.
Ортақ эмиттер сұлбасында сияқты, бұл сұлбада кірістік ток базалық ток болып табылады
Iвхк = IБ = IЭ(1- ).
Кірістік ток ретінде эмиттер тогы болып табылады Iвыхк = IЭ. Ортақ коллектор сұлбасында ең үлкен ток бойынша күшейту:

(1.8)

Ортақ коллекторы бар кірістік кедергі сұлбасы жоғарыда қарастырылған сұлбалардан асады:

(1.9)

Ортақ коллекторы бар сұлбада кернеу күшейтуі жоқ, себебі

(1.10)

Өйткені RНRвxб, Кuк 1 деп санауға болады.
Ортақ коллекторлы сұлбаларды көбіне эмиттерлі қайталағыш деп атайды, себебі жүк эмиттер тізбегіне қосылған. Кернеу күшейту коэффициенті шамамен бірге тең және шығыстық кернеу фаза бойынша кірістікпен бірдей.
Эмиттерлі қайталағыш кеңінен каскад арасында кедергілер келісу каскады ретінде немесе күшейткіш шығысы мен оның жүк арасында қолданылады. Сұлбада қуат күшейту коэффициенті ортақ эмиттермен шамамен ток күшейту коэффициентіне ұқсайды:

(1.11)

Айтылғандардан қосу сұлбалардың әрқайсысы кернеу күшейтуі бар екені шығады. Бұл транзистор активті (күшейткіш) аспап екенін растайды.
Транзисторлардың негізгі параметрлерін қосу сұлбалары 1.1 - кестеде көрсетілген.
- ОБ сұлбасы бар: шығыста кіші кедергі; ток бойынша күшейту болмауы; кернеу мен қуат бойынша үлкен күшею;
- ОЭ сұлбасы бар: ОБ сұлбаға қарағанда кірісте кедергі көбірек; ток, кернеу, қуат бойынша сигналды күшейтеді;
- ОК сұлбасы бар: ОБ және ОЭ сұлбаға қарағанда кірісте кедергі көбірек; ток пен қуат бойынша сигналды күшейтеді.

1.1-Кесте - Биполярлық транзистор сұлбаларын қосудың негізгі параметрлері
Параметр
ОЭ бар сұлба
ОБ бар сұлба
ОК бар сұлба
KI
ондаған жүздік бірліктер
Бірліктен сәл кіші
ондаған жүздік бірліктер
KU
ондаған жүздік бірліктер
ондаған жүздік бірліктер
Бірліктен сәл кіші
КР
Жүздік ондық
Мың бірлік
ондаған жүздік бірліктер
ондаған жүздік бірліктер
Rвх
Жүздік Ом
ондық кОм
Бірлік
ондық Ом
ондаған жүздік
кОм
Rвых
Бірлік
ондық кОм
Жүздік кОм
бірліктер МОм
Жүздік Ом
бірліктер кОм

OKпен схеманың кiретiн кедергiсiнiң үлкен мәнi ретiнде келiсетiн құрылымның эмиттер қайталауышы iс жүзiнде кең қолдануды алдын ала анықтайды.
Кернеу бойынша, тоқ бойынша мәлiметтердiң талдауы Оммен схеманың транзистордың күшейту қамтамасыз ететiн әмбебаптығы туралы куәландырады. Бұл сызықты емес шынжырлардағы транзистордың қосындысының көрcетiлген схемасының кең қолдануын ұғындырады.
Биiк мәндер β тоқ бойынша транзистордың аз кiретiн (базасының тоғымен) тоқтардың мүмкiндiгiнде (жүктеме) демалыс шынжырының айтарлықтай үлкен тоқтарымен (IK = βIБ токпен) басқаруға қорытушы күшейткiш қасиетi сонымен бiрге себепшi болады.

2. Күшейткіш каскадтарының сұлбалары
Қазіргі электронды техникада транзисторлы күшейткіштер өте кең таралды. Олар басқа күшейткіш приборларға қарағанда кейбір ерекшеліктерді иемденеді.
2.1,а-суретте ортақ эмиттермен күшейткіштер схемасы, 2.2,а-суретте ортақ базамен схемасы, ал 2.3,а-суретте - ортақ коллектормен схемасы және олардың жұмыстарының уақытша диаграммалары көрсетілген.

2.1-сурет. ОЭ күшейткіш каскад

2.2-сурет. ОБ күшейткіш каскад

2.3-сурет. ОК күшейткіш каскад

Бұл схемаларда мыналар белгіленген: Ес электр сигналының көзі(микрофон, қойылу бастауы және т.б.); Rж жүктеменің кедергісі; Rc Ес сигнал көзінің ішкі кедергісі.
2.1,б-суретте ОЭ схемасы үшін токтар мен кернеулер графигі берілген. ОЭ схемасы кіріс сигналы транзистордың база шығыстары мен эмиттер арасына беріледі, кіріс сигналының көзімен тізбектей ауытқу батареясы Еб қосылған, алшығыс сигналы коллектор - эмиттер бөлімінен алынады (эмиттер мен жүктеме кедергісі Rн арасында коллекторлық кернеудің көзі Ек қосылған).
Оң жартылай период уақытында эмиттер мен коллектор токтары азаяды. Жүктеменің кернеуінің түсуі де азаяды ΔiкRж. Бір уақытта коллектор эмиттер бөліміндегі кернеу терісірек болады және коллектор потенциалы азаяды. Сондықтан ОЭ схемадағы шығыс кернеуінің фазасы uкір фазамен салыстырғанда PI (180°) өзгереді.
Осы сияқты ОБ схемасы (2.2,а-сурет), және ОК схемасы (эмиттерлі қайталағыш схемасы, 2.3,а-сурет) жұмыс істейді.
ОБ схемасының фазалық қатынастарының графиктері 2.2,б-суретте көрсетілген. Бұл графиктерден кіріс сигналының оң жартылай периоды әсерінің уақытында эмиттер мен база арасындағы тікелей ауысу кернеуі жоғарылайды. Эмиттер мен коллектор токтары жоғарылайды. Ол жүктемедегі кернеудің түсуін шақырады. Осымен байланысты коллектор потенциалы көтеріледі, себебі коллектор мен база арасындағы кернеу Uкб азырақ теріс болады. Тынышталурежимінде сигнал жоқ болғанда (t1, t2 бөлімі), Uкб тұрақты, ал сигнал кезінде (t3 нүктесі) Uкб азайды.
Шығыс және кіріс сигналдарының фазалары сәйкес келеді, бірақ эмиттер тогының айнымалы бөлігі кіріс сигналының көзінің ішкі кедергісінде Rc кіріс сигналмен қарсы фазада кернеу түсуін құрады (ол + және - белгілерібойынша, Ес көзі төңірегіндегі және ішкі кедергіден Rc көрінеді). Екі кернеу тізбектей қосылғандықтан транзистор кірісіне әсер ететін жалпы кернеу олардың айырымына тең болады.
ОБ схемасында колектордың шығыс тогы эмиттер тогының негізгі бөлігі болып табылады, ол ішкі кедергісінде Rc кернеудің түсуін құрады.
ОК схемасының фазалық қатынастарының графиктері 2.3, б-суретте көрсетілген. База - эмиттер бөлімінде кіріс электр сигналы түседі, шығыс эмиттер мен корпус арасында қосылған кедергіден алынады. ОК схемада кіріс жәнешығыс сигналдарының фазалары сәйкес келеді.
База-эмиттер бөліміне кіріс электр сигналы түседі, шығыс эмиттер мен корпус арасында қосылған кедергіден алынады. ОК схемада кіріс және шығыс сигналының фазалары сәйкес келеді.
Транзисторлардың үш қосу схемалары өз артықшылықтары мен кемшіліктерінен тұрады.
Электр сигналдарын күшейту техникасында ортақ эмиттермен транзисторлардың қосылуы кең тарады. Күшейткіш каскадтарының кіріс және шығыстың әр түрлі кедергілерімен келістіру ортақ коллектормен (эмиттерлі қайталағыш) схемада қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.