Основы схемотехники

Схемотехника.

9 февраля 2012.

Схемотехника — это область науки и техники, занимающаяся вопросами анализа и синтеза схем электронных устройств, с целью оптимизации выполняемых ими функций и расчета элементов схем.

Электронное устройство – это устройство для формирования, преобразования и обработки электрических сигналов (ЭУ).

Например, утюг преобразует электрическую энергию в тепловую и никак не обрабатывает электрический сигнал, следовательно, он не электронное устройство. А трансформатор – это преобразователь мощности: Р1 —˃ Р2, и он тоже не ЭУ.

Электрический сигнал – это изменяющийся во времени ток или напряжение (ЭС).

Виды ЭС:

·  Аналоговые;

·  Импульсные; дискретные

·  Цифровые.

Виды ЭУ:

·  Аналоговые;

·  Импульсные;

·  Цифровые;

·  Аналого-цифровые;

·  Силовые (служат для преобразования энергии – выпрямители, инверторы, преобразователи частоты (СВЧ)).

Тема: Основы теории ОС в усилителях.

Вопрос 1. Назначение и основные понятия.

ОС – это явление, при котором честь или весь сигнал с выхода усилителя подается на его вход.

Назначение: целенаправленное изменение параметров и характеристик электронных устройств.

Основной параметр усилительной цепи:

– коэффициент усиления.

— элемент суммирования

Основной параметр в цепи ОС :

Коэффициент передачи в цепи ОС

Петля ОС – замкнутый контур, включающий цепь ОС и часть или весь усилитель.

Типы ОС:

·  Местная ОС – если петля включает только часть усилителя или отдельный (возможно несколько) каскад.

·  Общая ОС – петля ОС охватывает весь усилитель в целом (все его каскады).

Параметры и характеристики усилителей зависят от вида ОС.

Вопрос 2. Классификации ОС.

Классификации ОС производят по разным признакам.

1)  По природе возникновения:

a)  Специально введенная;

b)  Паразитная:

i)  Из-за электромагнитной связи между входом и выходом;

Способы исключения: расположить вход и выход как можно дальше друг от друга; экранировка входных цепей. Для высоких частот применяют полые проводники, называемые волноводами.

ii)  Наличие акустической связи;

Обозначение: динамик; микрофон

Способы исключения: располагать микрофон за динамиком.

iii)  За счет применения общего источника.

Поможет установка фильтров

2)  По влиянию на коэффициент усиления

a)  ООС Кос<К;

b)  ПОС Кос>К.

3)  По роду тока сигнала ОС:

a)  ОС по постоянному току – если из выходного напряжения выделяется только постоянная составляющая;

b)  ОС по переменному току – если из выходного напряжения выделяется только переменная составляющая;

c) 

Комбинированная.

Комбинированная по перем току по пост току

Диод – нелинейный элемент, который изменяет спектр сигнала, следовательно тут ему делать нечего.

4)  По частотным свойствам:

a)  Частотно-независимая, если коэффициент передачи β не зависит от часты (если четырехполюсник не содержит реактивных элементов);

b)  Частотно-зависимая.

5)  По способу получения (снятия) сигнала ОС:

a)  ОС по напряжению;

b)  ОС по току.

ОС по напряжению, если Uoc~Uвых

ОС по току, если Uoc~Iвых. Необходимо включать сопротивление нагрузки.

β

=1

6)  По способу введения:

a)  Последовательная;

b)  Параллельная.

Последовательная – если на входе усилителя происходит суммирование напряжений

По ЗКН: U1=Uвх±Uос

Параллельная – если на входе усилителя происходит суммирование токов.

По ЗКТ: I1=Iвх±Iос

7)  По виду ВАХ

a)  Линейная;

b)  Нелинейная.

Пример. Инвертирующий усилитель

1) 

Спец. введенная;

2) 

ООС;

3) 

Комбинированная;

4)  Частотно-независимая;

5)  По напряжению (так как нет нагрузки);

6)  Параллельная.

Инвертирующий усилитель

1) 

спец. введенная;

2)  ООС;

3) 

Комбинированная;

4) 

Частотно-независимая;

5) 

По напряжению;

6)  Последовательная.

16 февраля 2012.

Тема: Влияние ОС на параметры усилителя.

Вопрос 1. Влияние на коэффициент усиления.

или или (2)

То есть при введении ОС коэффициент усиления изменяется в раз, конкретное влияние определяется петлевым усилением.

— петлевое усиление

Петлевое усиление в математической форме.

На практике наибольший интерес представляют случаи, когда петлевое усиление является вещественным числом.

1)  Пусть (ООС)

При коэффициент усиления с ОС уменьшается, так как ОС является отрицательной.

ООС получается в том случае, если входное напряжения и напряжение ОС находятся в противофазе (то есть Uос должно вычитаться из Uвх)

OOC!

2)Пусть

Частный случай: , то есть имеем ПОС, которая используется в генераторах для формирования электрических колебаний.

На практике для реализации ПОС сигналы Uвх и Uос должны совпадать по фазе(с точки зрения арифметики ПОС!

Вопрос 2. Влияние ООС на входное сопротивление усилителя.

Входное сопротивление усилителя будет зависеть от способа введения сигнала ОС.

а) последовательная ОС.

Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление в раз.

При К→∞ Zвхос →∞

У источников напряжения сопротивление генератора→0, поэтому идеальный режим Холостого Хода, а значит Zвх=Zн→∞;

У источников тока сопротивление генератора→∞, поэтому идеальный режим Короткого замыкания, а значит Zвх=Zн→0

Последовательная ООС применяется при усилении сигналов с источников напряжения.

б) параллельная ООС.

При ООС , так как β=1, то К=-К и (13)

При введении ООС входная проводимость увеличивается, то есть Zвхос→0, таким образом параллельная ООС снижает входное сопротивление и применяется при усилении токов.

Для усиления мощности у генератора Zг=Zвх, может быть последовательной или параллельной.

Вопрос 3. Влияние ООС на выходное сопротивление.

Влияние на выходное сопротивление зависит от способа получения ОС.

А) ООС по напряжению

Имеем усилитель с выходом по напряжению (осциллограф например)

Б) ООС по току

При К→∞ Zвыхос →∞. По отношению к нагрузке ведет себя как усилитель с выходом по току (телевизор например.