Экзаменационный билет № 7

1. Варикапы (определение, применение, УГО, параметры, включение в цепь)

Варикап – это ППД, в котором используется зависимость барьерной емкости от изменения величины обратного напряжения. Работают при обратном включении.

Наличие объемных зарядов и электрического поля в обедненном слое придает p-n- переходу свойства электрической емкости. Эта емкость называется барьерной емкостью С. Она зависит от площади p-n- перехода, напряжения, подводимого к p-n- переходу. С_б = ε_r*S/4πd , где ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость;

S – площадь p-n- перехода;

d – ширина запорного слоя;

1. Номинальная емкость С_ном при номинальном напряжении смещения

U_ном = 4В.

2. Максимальная и минимальная емкости.

3. Добротность

4. Максимальное обратное напряжение

2. Широкополосный импульсный усилитель. АЧХ. Цепи частотной коррекции

Это усилители, на вход которых подаются импульсы напряжения различной формы (прямоугольной, треугольной, трапецеидальной. Чаще прямоугольной). Эти усилители должны обладать широкой полосой пропускания (от единиц Гц до десятков МГц), так как импульсы напряжения, будучи разложены в ряд Фурье, дают весьма широкий спектр гармонических колебаний. Чем шире полоса пропускания усилителя, тем точнее он будет воспроизводить импульсы, действующие на вход усилителя.

Обычный импульсный усилитель Строится на основе резистивного усилительного каскада, обладающего наиболее равномерной частотной характеристикой в широком диапазоне частот. Транзисторы включаются по схеме с общим эмиттером или с общим истоком. Для расширения полосы пропускания усилителя (уменьшения искажения формы усиливаемых импульсов) в схему вводятся специальные цепи частотной коррекции.

Импульсный усилитель с частотной коррекцией в области высоких частот.

Последовательно с сопротивлением коллекторной нагрузки включается корректирующая катушка L_к . На высоких частотах сопротивление катушки возрастает, возрастает и коэффициент усиления каскада по напряжению, что компенсирует спад

частотной характеристики, вызываемой входной и выходной емкостями транзисторов, монтажной емкостью.

Импульсный усилитель с частотной коррекцией в области низких частот:

Для подъема частотной характеристики на низких частотах и компенсации

частотных и фазовых искажений в коллекторную цепь транзистора включают

корректирующий фильтр C_фR_ф . На средних частотах реактивное сопротивление C_ф мало и сопротивление коллекторной нагрузки приблизительно равно R_к В диапазоне низких частот реактивное сопротивление конденсатора C_ф возрастает, сопротивление нагрузки растет, вследствие чего увеличивается сопротивление каскада и коэффициент усиления.

3.Задача. Определить коэффициент усиления усилительного каскада с обратной связью (коэффициент передачи цепи ОС β = 0,8), если входное напряжение каскада без учета ОС U_ВХ = 2 В, U_ВЫХ = 80 В,

Решение: к_ос=к/1+bк к=U_вых/U_вх=40 к_ос=1,21 к_дб=20lg*к

Экзаменационный билет № 8

1. Биполярные транзисторы (определение, структура, обозначение, принцип работы)

Транзисторы – это ПП приборы, имеющие три области и три вывода и предназначенные для усиления, генерирования электрического сигнала. Транзисторы бывают биполярные (два вида носителей заряда)и униполярные - полевые (один вид носителей заряда). БТ (биполярные транзисторы) имеют два p-n- перехода, три вывода: Э (эмиттер), К (коллектор), Б (база).

Физические процессы в биполярном транзисторе. При использовании транзистора в режиме усиления эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Назначением эмиттерного перехода является инжекция (впрыскивание) основных носителей заряда в базовую область. При прямом смещении эмиттерного перехода количество неосновных носителей в базе вблизи него возрастает. В результате в базовой области создается диффузионный ток. Неосновные носители базы под действием ускоряющего поля втягиваются в область коллектора, что приводит к созданию в его цепи управляемого коллекторного тока. Важным параметром транзистора является коэффициент передачи тока эмиттера, который равен отношению приращения тока коллектора к приращению тока эмиттера при неизменном напряжении на коллекторном переходе. α = ΔI_k / ΔI_э ; Данный коэффициент мало отличается от единицы α = 0,95-0,99. При малых значениях обратного тока коллекторный ток I_k = α*I_{э .}Базовый ток стремятся сделать как можно малым, так как I_k = I_э - I_б . Это достигается уменьшением ширины базовой области и концентрации в ней примеси. Поскольку коллекторный ток является частью эмиттерного, а эмиттерный ток можно изменять, регулируя потенциал базы, то транзистор является прибором, для усиления и генерирования электрических колебаний. I_э=I_к+I_б I_к=α*I_э.

а) общей базой, б) с общим эмиттером, в) с общим коллектором. Существуют 4 режима работы транзистора: 1)усилительный режим - в этом режиме эмиттерный переход смещается прямо, а коллекторный обратно. 2)Режим насыщения - оба перехода прямо смещены через транзистор проходят большие токи. 3)Режим отсечки - оба перехода обратно смещены. 4)Режим инверсирования. Схема включения БТ с общим эмиттером усиливает ток в сотни раз. Параметры БТ: r_э - внутреннее сопротивление эмиттерного перехода, r_{к -} внутреннее сопротивление коллекторного перехода, r_б - сопротивление базы. Предельно допустимые параметры транзистора: T_max =(Si)150-200⁰C, (Ge)50-100⁰C. P_{рассеиваемая транзистором max}=T_max-T_{окр.среды}/R_{при tокр.среды.}, где R - тепловое сопротивление. U_max (коллекторного перехода). Температурные свойства транзисторов. Основной причиной температурной нестабильности транзистора является зависимость обратного тока коллектора от температуры. При увеличении температуры на 10⁰С коллекторный ток увеличивается в 2 раза.

2. Режимы работы усилителя.

Режим А Рабочая точка – на середине прямолинейного уч-ка х-ки подачей смещения Е_СМ ≥U_mвх , а ток покоя I₀ ≥ I_mвых

Форма колебаний I_К воспроизводит изменение сигнала выходной цепи.

Низкий КПД (20-30%). Ѳ=π = 180⁰

Применяется в маломощных каскадах с малыми нелинейными искажениями, КПД не очень важен (каскады предварительного усиления).

Режим В Рабочая точка выбирается так, что ток покоя I₀ = 0. При подаче на вход переменного сигнала положительная полуволна вызывает появление выходного тока – импульс с углом отсечки = 90⁰ . Форма сигнала искажена – большие нелинейные искажения. Высокий КПД (60-70%). Т.к. в отсутствии сигнала I_ВЫХ = 0. Ѳ=π/2=90⁰ Используется в двухтактных схемах

Режим АВ – промежуточный между А и В. КПД = (40-50)%

Более экономичен, чем А, и характеризуется меньшими нелинейными искажениями, чем В. 180⁰ ≥ Ѳ ≥ 90⁰

Применяется в двухтактных усилителях мощности.

3. Задача. Коэффициент усиления по току для схемы с общим эмиттером

К_i = 3,5, а по напряжению – К_u = 40. Определить коэффициент усиления

по мощности для этой схемы. Подсчитать его в дБ.

Решение: к_р=к_i*к_u к_рдб=10lg_*к_р.