Усилители постоянного тока (УПТ): требования к характеристикам УПТ, АЧХ, дрейф нуля

требования к характеристикам УПТ: В отсутствии входного сигнала должен отсутствовать выходной сигналпри изменение знака входного сигнала должен изменяться знак выходного сигнала. * напряжение на нагрузочном устройстве должно быть пропорционально входному напряжению.

АЧХ

Для борьбы дрейфа ноля применяют ряд мер: стабилизируют напряжение источником питаниястабилизируют температуру режим используют дифференциальные или балластные схемы УПТпреобразование усиливаемого напряжения.

37.Операционные усилители. Определение, УГО, структурная схема.

Операционный усилитель называют усилитель напряжения предназначенный для выполнения различных операций с аналоговыми сигналами.

УГО:

Структурная схема ОУ:

38.Характеристики и параметры операционных усилителей.

Характеристики * амплитудные (передаточные) характеристики . Их представляют в виде двух кривых, относящихся соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам. Характеристики снимают при подаче сигнала на один из входов при нулевом сигнале на другом. Каждая из кривых состоит из горизонтального и наклонного участков.

· амплитудно - частотной характеристикой (АЧХ)

Параметры ОУ: Коэффициент усиления стремящийся к бесконечности Ku-8, у реальных ОУ обычно превышает 10^5 обладает большим входным сопротивлением Rвх=10^6 малое выходное сопротивление * один вход ОУ является не инвертирующим, второй вход инвертирующий, не инвертирующий вход сигнал на выходе и сигнал на входе имеет одинаковую полярность. Инвертирующий сигнал на выходе по отношению к сигналу на вход имеет противоположные полярности.

39.Обратные связи в усилителях, их классификация, влияние на показатели усилителей.

Обратной связью называют частью выходного сигнала усилителя на его входную цепь по которой осуществляется такая передача энергии называется цепью обратной связи.

классификации обратных связей: По принципу действия: ОС по напряжению и ОС по току, комбинированные ОС. По способу подачи на вход усилителя: последовательные, параллельные. По воздействию: положительная ОС когда Uвх складывается Uос в результате чего на усилителе подается увеличенное напряжение. Отрицательная ОС, когда Uвх вычитается Uос в результате чего напряжение на входе и на выходе усилителя уменьшается.

Наиболее часто в усилительных приемниках ООС влияние ООС на коэффициент усиление определяется следующим образом: Uу=Uв-Uос так как Uос=βUвых, то Uвх=Uос+Uу=Uу+βUвх Для усилителя без ОС: Uвх=Uу,а Кu=Uвых/Uу Для усилителя с ОС: Kос=Uвых/Uвх=Uвых/(Uу+βUвых) разделив числитель и знаменатель на Uу получаем Кос=Кu/(1+βKu) то есть Kу по напряжению усиливается с ООС уменьшается.

40.Генераторы гармонических колебаний: определение, классификация и условия самовозбуждения генераторов.

Генераторы гармонических колебаний представляют собой устройства из частотно-избирательной цепи и активного элемента.

Классификация генераторов выполняется по ряду признаков: форме колебаний, их частоте, выходной мощности, назначению, типу используемого активного элемента, виду частотно-избирательной цепи обратной связи.

По назначению генераторы делятся на технологические, измерительные, медицинские, связные.

По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических сигналов.

По выходной мощности генераторы делят на маломощные (менее 1 Вт), средней мощности (от 1 до 100 Вт) и мощные (более 100 Вт).

По частоте генераторы делят на инфранизкочастотные (менее 10 Гц), низкочастотные (от 10 Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц), СВЧ (выше 100 МГц).

По используемым активным элементам генераторы делят на ламповые, транзисторные, на ОУ, на тунельных диодах, динисторах.

По типу частотно-избирательных цепей ОС различают генераторы LC, RC и RL типа.

Явление возникновения автоколебаний в усилителе называется самовозбуждением. Условие возникновения автоколебаний можно разделить на две составляющие:

1) Условие баланса амплитуд: К∙β=1. Физический смысл: результирующее усиление в контуре, состоящем из последовательного соединения усилителя и цепи ОС должно быть равно единице. Если цепь ОС ослабляет сигнал, то усилитель должен на 100% компенсировать это ослабление. То есть если в любом месте разорвать контур ПОС и на вход подать сигнал от внешнего источника, то пройдя по контуру К∙β с выхода разрыва цепи ОС вернется сигнал точно такой же амплитуды, что был подан на вход разрыва.

2) Условие баланса фаз: arg(K·β)=0. Физический смысл: результирующий фазовый сдвиг, вносимый усилителем и цепью ОС должен быть равен нулю (или кратен 2π). То есть при подаче сигнала на разрыв, вернувшийся сигнал будет иметь точно такую же фазу. При выполнении этого условия ОС будет положительна.

Для существования автоколебаний необходимо одновременное выполнение этих условий. Если эти условия выполняются не для одной частоты, а для целого спектра частот, то генерируемый выходной сигнал будет сложным (не гармоническим). Для обеспечения синусоидальности выходного сигнала генератор должен генерировать сигнал только одной единственной частоты. Для этого необходимо, чтобы условия возникновения автоколебаний выполнялись для единственной частоты, которая и будет генерироваться. Для этого делают К или β частотно-зависимыми. Как правило β имеет максимум β0 на некоторой частоте ω0. Поэтому на ω0 и коэффициент усиления будет иметь максимум К0. Величины К0 и β0 обеспечивают такими, чтобы они удовлетворяли условиям возникновения автоколебаний. Тогда при отклонении частоты от ω0 и условия возникновения автоколебаний выполнятся не будут, что приведет к затуханию колебаний этой частоты и на выходе генератора будут только гармонические колебания частоты ω0.

41.Полупроводниковые светодиодные индикаторы: принцип действия, конструктивное исполнение, применение.

Принцип действия полупроводникового индикатора основан на излучении квантов света при рекомбинации носителей заряда в области р-n – перехода, к которому приложено прямое напряжение. К полупроводниковым индикаторам относится светодиод – полупроводниковый диод, в котором предусмотрена возможность вывода светового излучения из области р-n – перехода сквозь прозрачное окно в корпусе. Цвет определяется материалом, из которого выполнен светодиод. Выпускают светодиоды красного, желтого и зеленого свечения.

полупроводниковые индикаторы основаны на явлении люминесценции, обусловленной рекомбинацией электронов и дырок при их инжекции под действием прямого напряжения на р-n-переходе. Спектр видимого излучения ППИ (светодиодов) лежит в диапазоне волн 0,4-0,7 мкм. Эффективность преобразования электрической энергии в излучение определяется материалом полупроводника, коэффициентом полезного действия инжекции неосновных носителей, оптическими потерями в полупроводнике и другими факторами. ППИ в основном изготавливаются на основе твердых растворов фосфида и арсенида галлия GaAsP и фосфида галлия GaP. Возможно получение широкого диапазона излучения ППИ от красного до голубого цвета.

Их применяют для индикации в измерительных приборах, системах автоматики и вычислительной техники.

Достоинствами полупроводниковых индикаторов являются: возможность их прямого подключения к интегральным микросхемам благодаря низкому рабочему напряжению; большой срок службы; высокая яркость свечения и хороший обзор.

Основной их недостаток состоит в сравнительно высокой потребляемой мощности – 0,5…1 Вт на один сегментный светодиод.

42.Жидкокристаллические индикаторы: принцип действия, конструктивное исполнение, применение.

Жидкокристаллические индикаторы не излучают собственный свет, а только воздействуют на свет, проходящий через индикатор. Поэтому для них необходим внешний источник света. Основу индикаторов этого типа составляют жидкокристаллические вещества, молекулы которых могут поворачиваться под действием электрического поля и вследствие этого изменять прозрачность слоя жидкого кристалла.

Индикатор представляет собой две стеклянные пластинки 1, между которыми размещен тонкий слой (10...20 мкм) жидкого кристалла 2.

На внутренние поверхности пластин нанесены тонкопленочные проводящие электроды, причем на верхней пластине электроды выполнены прозрачными, а на нижней электрод – вертикально отражающими свет. Зазор между пластинами и герметичность объема, занятого жидким кристаллом, обеспечиваются изолирующими прокладками. Для подключения управляющего напряжения проводящие электроды снабжены выводами.

Если прозрачные электроды выполнить в виде сегментов, то, создавая напряжение между отражающим электродом и соответствующим сегментом, можно получать темные знаки на светлом фоне.

По электрическим параметрам жидкокристаллические индикаторы хорошо согласуются с полупроводниковыми микросхемами, изготовленными по планарной технологии, имеют наименьшую потребляемую мощность среди всех индикаторов (5...50 мкВт/см2), а срок их службы достигает 104 ч.

Промышленность выпускает индикаторы сегментного типа, позволяющие синтезировать цифры, буквы и другие знаки на панелях, содержащих от 1 до 23 знакомест.

Жидкокристаллические индикаторы находят широкое применение в часах, микрокалькуляторах и измерительных приборах. Основные их недостатки – необходимость во внешнем источнике света и относительно узкий диапазон рабочих температур (1...50 °С).