Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.

Вопросы

1. Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры. 

2. Каскад с ОЭ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku, Ki, φ. Достоинства и применение.

3. Каскад с ОК: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku, Ki, φ. Достоинства и применение.

4. Каскад с ОБ: схема включения, значения параметров Rвх, Rвых, Ku, Ki, φ. Достоинства, недостатки и применение.

5. Статические характеристики биполярных транзисторов, h- параметры, схемы замещения транзисторов.

6. Транзисторный источник тока. Транзисторный источник тока с заземленной нагрузкой. Недостатки.

7. Схема расщепления фазы (фазоинвертор) с единичным коэффициентом усиления. Применение.

8. Модель Эберса-Молла.

9. Нелинейные искажения при Rэ = rэ0.

10.  Схемы задания общей точки. Недостатки. Применение.

11. Токовые зеркала (эффект Эрли). Недостатки. Применение.

12. Отражатели тока.

13. Режимы работы транзисторов: активный (усилительный), инверсный, насыщения.

14.  Классы усиления: A, B, AB, C, D. Достоинства и недостатки. Применение.

15. Усилители мощности. Однотактные и двухтактные усилители.

16. Составные транзисторы: схемы Дарлингтона и Шиклаи. Применение.

17. Следящая связь (ПОС). Схема. Применение.

18. Эффект Миллера.

19. Полевые транзисторы (МДП (МОП) – транзисторы). По способу создания канала (с p-n переходом, встроенным и индуцированным каналом). Входные и выходные характеристики.

20. Достоинства полевого транзистора по сравнению с биполярным транзистором. Недостатки. Достоинства полевого транзистора с p-n переходом. Недостатки.

21. Схемы включения полевых транзисторов: общий исток, общий сток, общий затвор.

22. БТИЗ (IGBT) – биполярный транзистор с изолированным затвором. Достоинства по сравнению с МОП.

23. Обратные связи (ОС).

24. ОС последовательная по напряжению и по току. Схемы. Основные параметры.

25. ОС параллельная по напряжению и по току. Схемы. Основные параметры.

26. Усилители. Классификация и основные характеристики.

27. Амплитудно-частотные и фозо-частотные характеристики.

28.  Усилители постоянного тока (УПТ). УПТ с непосредственной связью между каскадами. Схема. Достоинства и недостатки. Применение.

29. Метод МДМ (модуляция-демодуляция). Достоинства и недостатки.

30. Дифференциальные усилители (ДУ). Схема включения. ДУ в режиме покоя, в режиме усиления противофазного сигнала, в режиме усиления синфазного сигнала. Способ улучшения свойств усилителя (схема).

31. Способы компенсации начального напряжения смещения. Схема.

32. ДУ с динамической нагрузкой. Схема.

33. Операционные усилители (ОУ). Графическое изображение. Упрощенная схема ОУ.

34. Классификация ОУ по типам входных каскадов: БПТ, ПТ, супер-БПТ, с гальванической изоляцией входа от выхода, варикап.

35. Динамическое питание ОУ. Недостаток.

36. Параметры ОУ (входные, выходные и динамические). Характеристики.

37. Инвертирующие усилители (схемы). Параметры. Достоинства и недостатки.

38. Преобразователь тока в напряжение. Неинвертирующий усилитель (схема). Достоинства и недостатки.

39. Сумматоры и вычетатели. Неинвертирующий сумматор (схема). Недостаток. Инвертирующий сумматор (схема). Достоинства и недостатки. Применение. Вычетатель.  

40. Интегратор и дифференциатор. Схемы. Применение.

41. Компараторы (устройства сравнения). Схемы. Недостатки.

42. Триггер Шмидта (компаратор с гистерезисом). Схемы. Недостаток.

43. Генераторы синусоидальных колебаний. Условия для работы схемы в режиме генерации.

44. Генераторы гармонических сигналов. Схема. Достоинства и недостатки.

45. RC-генераторы с мостом Вина. Схема. Достоинства и недостатки.

46. Кварцевый генератор. Схема. Достоинства и недостатки.

47. Мультивибраторы (генераторы прямоугольных колебаний). Схема.

48. Источники тока на ОУ.

49. Усилители мощности на ОУ.

50. Инвертирующий ОУ с большим R_вх и k_u.

51. Повторитель – инвертор.

52. Усилитель фототока с высокой крутизной.

53. Прецизионные выпрямители.

54. Мостовые усилители на ОУ.

55. Фазовращатель.

56. Питание ОУ от одного источника.

57. Усилитель переменного напряжения.

58. Источники электропитания. Классификация.

59. Компенсационные. Параметрические. Достоинства и недостатки.

60. Последовательный компенсационный стабилизатор напряжения на транзисторе. Схема и принцип работы.

61. Понижающий преобразователь. Схема. Принцип работы.

62. Повышающий преобразователь. Схема. Принцип работы.

63. Повышающе – понижающий преобразователь (комбинированный неинвертирующий). Схема. Принцип работы.

64. Повышающе – понижающий инвертирующий преобразователь. Схема. Принцип работы.

65. Функциональная схема ключевого источника питания (принципиальная схема). Принцип работы.

66. Резонансные преобразователи.

 

Биполярные транзисторы. Основные характеристики: входные, выходные, проходные. Электрические и экспоненциальные параметры.

Биполярные транзисторы–это п/п с двумя p – n переходами и тремя электродами.

Отличительный признак: для нормальной работы необходимы носители двух видов - электроны и дырки. Используются два встречно включенных p – n перехода. Бывают двух типов:

n² и p² – сильно легированные области.

В транзисторе, находящемся в активном состоянии, переход эмиттер-база, эмиттерный переход, смещен в прямом направлении, т.е. приоткрыт, а коллекторный переход закрыт.

Прямосмещенный эмиттерный p-n-переход ускоряет электроны из эмиттера в базу. Если база узкая – меньше диффузионной длины – и электрон не успевает рекомбинировать в базе, он пролетает через базу в коллектор, ускоряясь положительным напряжением последнего. Изменяя прямое напряжение эмиттер-база , мы изменяем количество электронов, впрыскиваемых в базу из эмиттера, а значит и ток коллектора.

N

N

P

Э

К

Б

–

–

+

+

Iэ

Iк

Iб

В усилительном режиме работы транзистора, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, коллекторный - в обратном. Эмиттерный переход сильно легирован, коллектор - обеднен. Коллекторный переход должен быть равномерно легирован и в меньшей степени, чем эмиттер, с целью увеличения пробивного напряжения коллектор-база.

I_э = I_к+I_б (Так как ток коллектора во много раз больше тока базы, то токи эмиттера и коллектора приближенно равны).

Основные электрические параметры:

Входная

Проходная

Выходная

Uбэ

Iб

Uкэ

Iк

Uбэ

Iк

Uк=0

Uк>0

Iк=0

Iк>0

По мощности: маломощные <0.3Вт, средней м-сти-0.3-3Вт, большой м-cти >3Вт.

По частоте (граничная частота усиления): низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные>300Гц, сверхвысокачастотные>3000Гц.

h21 - коэф.усиления, Iкб0,Iэб0 - токи утечки, Ck,Cэ - предельные эксплуатационные параметры, Uкэmax, Uкбmax, Uбэmax, Iкmax, Iбmax, Iэmax

2. Каскад с ОЭ: схема включения, значения параметров R вх, R вых, Ku , Ki , φ. Достоинства, недостатки и применение.

Параметр	ОЭ
Rвх	100Ом – 1кОм
Rвых	1 – 10кОм
Кi	10 – 100
КU	10 – 100
Кp	100 – 10000
Φ	π

    С1 и С2 предназначены для разделения источника сигнала и усилителя а также усилителя и нагрузки с целью исключения протекания через источник сигнала и нагрузку постоянного тока из цепей транзистора и недопущения повреждения и некорректной работы источника сигнала и нагрузки а также нарушения режимов работы транзистора.

    Делитель напряжения R1 и R2 предназначен для задания положения рабочей точки транзистора на проходной характеристике.

    Rэ’ служит для температурной стабилизации положения рабочей точки и обеспечивает последовательную отрицательную обратную связь по току. Исходя из значения оптимизации Rэ’ с точки зрения температурной стабилизации и использования энергии источника питания его выбирают равным 0.1 – 0.3 Rк. Однако, Rэ’ ограничивает Ku. С целью увеличения Ku параллельно Rэ’ включают Rэ” через конденсатор Cэ. Cэ при этом препятствует ухудшению стабилизации рабочей точки.

    Rк создаёт путь выхода тока и служит для выделения выходного сигнала.

    Cф обеспечивает эквипотенциальность по переменному току шины питания и общей шины.

Достоинства: высокие коэффициенты усиления по току h₂₁ и напряжению (десятки, сотни), более высокие (по сравнению с ОБ), относительно высокоеR_вх.

Недостатки: невысокое R_вх, высокое R_вых, инвертирование сигнал (способствует возникновению самовозбуждения и уменьшает коэффициент усиления на высоких частотах вследствие эффекта Миллера), зависимость Кu от Rн.

,

Применение: основной усилитель напряжения низких, средних и высоких частот.

3. Каскад с ОК: схема включения, значения параметров R вх, R вых, Ku , Ki , φ. Достоинства, недостатки и применение (эмитерный повторитель).

Параметр	ОК
Rвх	10 – 100кОм
Rвых	100Ом – 1кОм
Кi	10 – 100
КU	<1(близко)
Кp	10 – 100
Φ	0

 

    С1 и С2 предназначены для разделения источника сигнала и усилителя а также усилителя и нагрузки с целью исключения протекания через источник сигнала и нагрузку постоянного тока из цепей транзистора и недопущения повреждения и некорректной работы источника сигнала и нагрузки а также нарушения режимов работы транзистора.

    Делитель напряжения R1 и R2 предназначен для задания положения рабочей точки транзистора на проходной характеристике.

    Rэ служит для температурной стабилизации положения рабочей точки и обеспечивает последовательную отрицательную обратную связь по току.

    Cф обеспечивает эквипотенциальность по переменному току шины питания и общей шины.

Достоинства: высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление, отсутствие фазового сдвига, высокий Ki, Ku не зависит от Rн.

Недостатки: отсутствие усиления по напряжению.

Применение: во входных каскадах для согласования с высоким сопротивлением источника сигнала, промежуточных каскадах для согласования с высоким сопротивлением источника тока, выходных каскадах для согласования с низким сопротивлением нагрузки и как усилители, у которых Ku не зависит от Rн.

 

 

4. Каскад с ОБ: схема включения, значения параметров R вх, R вых, Ku , Ki , φ. Достоинства, недостатки и применение .

Параметр	ОБ
Rвх	1 – 10Ом
Rвых	100кОм – 1Мом
Кi	<1(близко)
КU	10 – 100
Кp	10 – 100
Φ	0

С1 и С2 предназначены для разделения источника сигнала и усилителя а также усилителя и нагрузки с целью исключения протекания через источник сигнала и нагрузку постоянного тока из цепей транзистора и недопущения повреждения и некорректной работы источника сигнала и нагрузки а также нарушения режимов работы транзистора.

    Делитель напряжения R1 и R2 предназначен для задания положения рабочей точки транзистора на проходной характеристике.

    Rэ служит для температурной стабилизации положения рабочей точки и обеспечивает последовательную отрицательную обратную связь по току.

    Rк создаёт путь выхода тока и служит для выделения выходного сигнала.

    Cф обеспечивает эквипотенциальность по переменному току шины питания и общей шины.

Cб необходим для сглаживания пульсации переменного сигнала и поддержания постоянного напряжения на базе.

Достоинства: высокий Ku, отсутствие сдвига фаз между входным и выходным напряжением, отсутствие эффекта Миллера (исключает уменьшение Ku на высоких частотах).

Недостатки: отсутствие усиления по току, низкое входное сопротивление, высокое выходное сопротивление.

Применение: ограниченное, во входных каскадах СВЧ усилителей и в составе каскодных схем.

Каскод - два или более усилительных элемента с гальванической связью, выполняющих роль одного усилительного каскада.

 Каскад - независимая усилительная ячейка, которую можно выделить из схемы и обозначить ее свойства.