Операционниый усилитель, внешние цепи

Классификация транзисторов

Классификация по типу материала: монокристалл бывает изготовлен из германия, кремния, арсенида галлия, изоляторы из стекла, ножки из меди с позолотой или без. Корпуса выполняются из меди или стали с позолотой или без, из пластика или из метало-керамики.

Классификация по структуре.

а) Биполярные транзисторы делятся по следующим видам проводимости:

прямой проводимости - переход «p-n-p»

обратной проводимости – переход «n-p-n»

б) Однопереходные.

в) Полевые транзисторы делятся: с обычным или изолированным затвором, с каналами «p» или «n»типа, а также с индуцированным или со встроенным каналом.

г) На эффекте Джозефсона (криогенные).

д) Многоэмиттерные.

е) Баллистические.

ж) Одномолекулярные.

з) Комбинированные.

и) Биполярные с резисторами.

к) Транзистор Дарлингтона

л) Лямбда-диод составной полевой транзистор.

м) Транзистор «IGBT» - с изолированным затвором

Классификация транзисторов по мощности

При работе они выделяют некоторую мощность в виде тепла. По рассеиваемой мощности их разделяют на:

а) мощность малая до 100 мВт.

б) мощность средняя от 0,1 до 1 Вт.

в) мощность более 1 Вт.

Классификация по исполнению

По исполнению они делятся на:

а) дискретные.

б) корпусные.

в) без корпуса.

г) транзисторы в микросхемах.

Классификация по конструкции корпуса и материалу

Корпус металло-стеклянный

Корпус пластмассовый

Корпус керамический

Операционниый усилитель, внешние цепи

Операционный усилитель – универсальный усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом.

Идеальный ОУ имеет следующие параметры:

 коэффициент усиления по напряжению ;

 входное сопротивление ;

 выходное сопротивление .

Такие характеристики позволяют применять глубокую обратную связь (ОС), и свойства ОУ определяются только параметрами элементов цепи ОС. Используя различные ОС, можно осуществлять различные математические операции. Поэтому усилители были названы операционными.

Условное обозначение ОУ приведено на рисунке 2.4.

Здесь:

вход 1 – неинвертирующий вход, т.е. выходной сигнал совпадает по фазе с входным;

вход 2 – инвертирующий вход, т.е. выходной сигнал в противофазе с входным;

выход – однотактный;

+Е_п и ‑Е_п –‑ выводы двух источников питания Е_п или двуполярного источника.

Реальные ОУ обычно имеют большое число выводов для подключения внешних цепей частотной коррекции, формирующих требуемый вид амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя.

Характеристики реальных ОУ немного отличаются от идеальных.

Коэффициент усиления – важнейший количественный показатель работы любого усилителя. Коэффициент усиления напряженияК_u=U_вых/Uвых; коэффициент усиления тока К_i=I_вых /I_вх; коэффициент усиления мощности .

Общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя равен произведению коэффициентов усиления каскадов .

Коэффициент усиления К выражается безразмерной величиной либо в децибелах (дБ), так как человеческое ухо различает разницу уровня звука на 1 дБ ‑ на величину, пропорциональную логарифму от соответствующего изменения звуковой энергии. .

Коэффициент усиления К является комплексной величиной, так как выходной сигнал отличается от входного по фазе.

В общем виде, например, для напряжения

где К – модуль , ‑ разность фаз входного и выходного сигнала.

Внешние цепи ОУ

В операционных усилителях используются внешние цепи:

а) цепи коррекции частотной характеристики – частотно-зависимые RC-цепи;

б) цепи балансировки для установки нулевого напряжения на выходе при нулевом входном;

в) цепи защиты:

1) от пробоя на входе при высоком входном напряжении;

2)от короткого замыкания на выходе включается последовательно резистор примерно 400 омов;

3) от переполюсовки источника питания при неправильной полярности включения;

4) от перенапряжения источника питания;

г) цепи обратной связи.

Обычно в ОУ используется отрицательная обратная связь, т.к. без нее даже при коэффициент усиления стремится к бесконечности и может достичь предельного значения.

Отрицательная обратная связь позволяет создать схему с заданными функциями, достичь нужного коэффициента усиления, повысить стабильность и устойчивость схемы, добиться необходимых и , уменьшить линейные и нелинейные искажения.

Дешифратор. Шифратор.

Дешифратор – это многовыходная комбинационная логическая схема (КЛС), в которой каждой комбинации переменных на входе соответствует единичный сигнал только на одном из выходов.

Двоичные дешифраторы преобразуют двоичный код в код «1 из k».

В ЭВМ используется дешифратор для дешифрации номера такта, адреса запоминающей ячейки, для коммутации каналов. Имеет n входов и k выходов.

Входы дешифратора обозначаются двоичными весами разряда 1,2,4,8… , выходы – номерами наборов, вызывающих их возбуждение –

Дешифратор называется полным,если k =2ⁿ , т.е. реализует все минтермы ( для каждой комбинации на входе есть выходная шина). Неполный дешифратор – k<2ⁿ , если часть входных наборов не используются.

В общем случае схема дешифратора может быть описана системой собственных функций:

где – двоичные переменные на входе.

Дешифратор можно строить на различных элементных базисах.

Например, на «И» на вход подается прямой и инверсный входной сигнал.

Используются три основных способапостроения дешифраторов:

а) линейный или матричный;

б) пирамидальный или древовидный;

в) прямоугольный или ступенчатый

Схема наращивания разрядности дешифратора:

Шифратор

Шифратор (СД) выполняет функцию, обратную функции дешифратора.

Двоичный шифратор – КЛС, преобразует код «1 из N» в двоичный. При наличии «1» на одном из входов, появляется n-элементная комбинация на выходе, соответствующая номеру возбужденного входа.

Шифратор применяется для ввода данных с клавиатуры, для преобразования в двоичный код номера нажатой кнопки и т.д. Полный двоичный шифратор имеет N_вх =2ⁿ – входов, где n- число выходов, неполный N_вх<2ⁿ.