1   2   3   4   5   6
Ім'я файлу: electron_techn.doc
Розширення: doc
Розмір: 3545кб.
Дата: 14.06.2022
скачати

Технология «кремний на сапфире»





  1. Б ерётся пластина сапфира. /Сапфир и кремний имеют одинаковую кристаллическую решётку, поэтому можно проводить эпитаксию/. Сапфир – очень хороший изолятор.



  1. Наращивается слой Si толщиной в 10…15 мкм






  1. Методом фотолитографии в Si травятся сквозные канавки

Недостаток – рельефность получаемой структуры.

§3.3 Элементы интегральных схем
[1] Многоэмиттерный транзистор, который является основой ТТЛ /Транзисторно-Транзисторная Логика/.


Для борьбы с паразитными горизонтальными транзисторами эмиттеры разносят на большое расстояние – то есть делают для них слишком большую базу /10…15 мкм/, и благодаря рекомбинации электронов с дырками эти транзисторы перестают работать.



- обозначение многоэмиттерного транзистора /Эмиттеры можно изображать по разные стороны от базы/

[2] Многоколлекторный транзистор, который является основой ИИЛ /Интегрально-Инжекционная Логика/.

П редставляет собой многоэмиттерный транзистор, используемый в инверсном активном режиме. Необходимо, чтобы степень легирования была больше, чем у базы. База должна контактировать с n+ для увеличения / инверсное/.

- обозначение многоколлекторного транзистора




[3] Транзистор с барьером Шотки, который является основой ТТЛШ.



Коллекторный переход зашунтирован диодом Шотки.




Транзистор работает в нелинейном режиме.


,где

-статический

коэффициент передачи

тока базы


- ток базы насыщения



Переключение транзистора происходит не мгновенно,а аз время рассасывания неосновных носителей в базе. Для уменьшения времени необходимо не допускать режим насыщения. Для этого служит диод Шотки.

[4] Интегральные диоды

В качестве диодов используются эмиттерные и коллекторные переходы транзисторов.

[5] Интегральные стабилитроны

И спользуется эмиттерный переход транзистора / =6В/ или следующая структура:


[6] Резисторы

Или ёмкость p-n-перехода или следующая структура:

металлизация







n+



p

n


n+



[7] ПИНЧ-резистор /сжатый/

Имеет нелинейную ВАХ. Сходство с полевым транзистором.




Тема 4 – Усилительные устройства
§4.1 Основные характеристики и параметры усилителей
В электронике усилителем называют устройство, предназначен­ное для увеличения мощности электрических сигналов. Увеличение мощности сигнала в усилителях происходит за счет энергии источни­ка питания. С позиции теории электрических цепей усилитель пред­ставляет собой управляемый источник (рис.1), выходная мощность которого превышает входную.

Основные параметры усилителя:

  • коэффициент усиления по напряжению



  • коэффициент усиления по току



  • коэффициент усиления по мощности



  • входное сопротивление



  • выходное сопротивление



где,

UВХ – напряжение на входе усилителя;

UВЫХ – напряжение на выходе усилителя;

IВХ – входной ток усилителя;

IВЫХ – выходной ток усилителя;

PВХ – входная мощность усилителя;

PВЫХ – выходная мощность усилителя;

UВЫХ(RН=∞) – напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода;

UВЫХ(RН) – напряжение на выходе усилителя при заданном со­противлении

нагрузки RН ≠ ∞;

IВЫХ(RН) – выходной ток усилителя при заданном сопротивле­нии нагрузки RН≠∞.
В реальных усилителях указанные параметры являются ком­плексными величинами и зависят от частоты f. Зависимость модуля комплексной величины от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой. Зависимость аргумента комплексной величины от частоты называют фазочастотной характеристикой.
В усилителях наибольший интерес представляют амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики коэффициента усиления по напряжению соответственно KU(f) и φ(f). В идеальном усилителе (т.е. в усилителе, не вносящим искажения в усиливаемый сигнал) модуль коэффициента усиления по напряжению должен оставаться постоянным во всем диапазоне частот от нуля до бесконечности, а фазочастотная характеристика должна иметь вид прямой линии (рис. 2). В реальных усилителях диапазон рабочих частот ог­раничен сверху или снизу.



В зависимости от вида амплитудно-частотной харак­теристики (рис. 3) различают:


  • усилители постоянного тока (УПТ)




  • усилители переменного тока




  • избирательные усили­тели


Диапазон рабочих частот (полоса пропускания) усилителя постоянного тока простирается от 0 до fB, на которой коэффици­ент усиления уменьшается в √2 раз по сравнению с коэффициентом усиления в области средних частот:



Частоту fВ называют верхней граничной частотой усилителя.

В усилителях переменного тока полоса пропускания ограничена как сверху, так и снизу. Частоту fВ, на которой KU(fН)=0,707 KU(fCP), называют нижней граничной частотой усилителя.




Усилитель постоянно­го тока. Полоса про­пускания ограничена.



Усилитель переменно­го тока. Полоса про­пускания ограничена как сверху, так и снизу.



Избирательный усили­тель. Усиливает в узкой полосе частот.

Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики усилителей
Избирательные усилители усиливают сигналы лишь в узкой по­лосе частот, что достигается с помощью RC- или LC-цепей. В послед­нем случае избирательные усилители называют резонансными.
Вследствие неидеальности амплитудно-частотной характеристи­ки амплитудные соотношения спектральных составляющих сигнала на выходе и входе усилителя будут отличаться. Изменения формы негармонического сигнала, вызванные этой причиной, называют час­тотными искажениями.
Неидеальность (нелинейность) фазочастотной характеристики приводит к изменению фазовых соотношений спектральных состав­ляющих в выходном сигнале усилителя. Вызываемые этой причиной изменение формы негармонического колебания называют фазовыми искажениями.
Для частотных и фазовых искажений используют также обоб­щающий термин - линейные искажения, поскольку они присущи линейным цепям, содержащим реактивные элементы. Отметим, что линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения спектральных составляющих сигнала, но не изменяют спектральный состав сигнала. Линейные искажения приводят к изменению формы сложных сигналов, но не изменяют форму гармонического колебания.


Д ля оценки линейных искажений, возникающих при передачи импульсных сигналов, используется переходная характеристика усилителя.



Переходная характеристика в идеальном усилителе.






tнвремя нарастания;

tз – время задержки;

 - амплитуда выброса.




В реальных усилителях переходная характеристика имеет апериодический или колебательный характер.

§4.2 Нелинейные искажения в усилителях



Реальные усилители вносят также нелинейные искажения, причинами которых является применение нелинейных элементов в составе усилителя.
;

- состояние покоя /нет сигнала/
Нелинейные искажения приводят к появлению новых спектральных составляющих в выходном сигнале.
При линейных искажениях новых гармоник в спектре выходного сигнала не появляется.

Нелинейные искажения зависят от амплитуды колебаний /чем выше амплитуда, тем больше искажение/
Количественно нелинейное искажение оценивают коэффициентом гармоник



- мощность -ой гармоники

у аппаратуры среднего класса - %

у аппаратуры высокого класса - %

у аппаратуры супервысокого класса - % и меньше
Одной из основных характеристик усилителя является амплитудная характеристика - зависимость амплитуды напряжения 1-ой гармоники выходного напряжения от амплитуды входного гармонического колебания.




Динамический диапазон усилителя:

;

§4.3 Обратная связь в усилителях: классификация
Обратная связь – передача сигнала с выхода устройства на его вход.
Усилитель, охваченный обратной связью можно представить в виде следующей структурной схемы:




1 – собственный усилитель

2 – канал обратной связи /КОС/

3 – геометрическое суммирование сигналов источника и

обратной связи


Если ОС охватывает усилитель в целом, то её называют общей, если – часть, то её называют местной.
1 и 2 образуют петлю обратной связи.
Если 1,2 образуют замкнутую петлю по постоянному току, то такая обратная связь называется обратной связью по постоянному току.

Если 1,2 образуют замкнутую петлю по переменному току, то такая обратная связь называется обратной связью по переменному току.

Если 1,2 образуют замкнутую петлю по постоянному и переменному току, то такая обратная связь называется обратной связью по постоянному и переменному току.
Обратная связь называется паразитной, если КОС образован паразитными связями между элементами.

Обратная связь называется частотнонезависимой, если КОС образован не зависит от частоты, иначе – частотнозависимым.
Обратная связь называется положительной, если сигнал источника и канал ОС /КОС/ суммируются.

Обратная связь называется отрицательной, если сигнал источника и канал ОС /КОС/ вычитаются.
Под положительной ОС понимают, когда фазовый сдвиг между сигналом источника и КОС близок к нулю. /в переменном токе/.

Под отрицательной ОС понимают, когда разность фаз сигнала источника и КОС близка к .
В общем случаи ОС носит комплексный характер.
В зависимости от того, как снимается сигнал ОС с выхода усилителя, различают:

  1. ОС по напряжению, когда сигнал ОС пропорционален выходному напряжению усилителя

  2. ОС по току, когда сигнал ОС пропорционален сигналу выходного тока усилителя

  3. Смешанная ОС, когда часть ОС пропорциональна выходному напряжению, а часть – току усилителя



В зависимости от того, как вводится ОС во входную цепь усилителя, различают:

  1. последовательную ОС, когда суммируются напряжения источника сигнала и КОСа

  2. параллельную ОС, когда на входе усилителя суммируются токи источника сигнала и КОС





§4.4 Влияние обратной связи на параметры усилителя



- коэффициент передачи канала связи
Коэффициент усилителя не охваченного ОС:

Коэффициент усилителя охваченного ОС:

;

; ;


усиление – петлевое усиление

1- – глубина ОС, фактор ОС, возвратная разность.
усилитель самовозбудится, превратится в генератор

Если выполняется на одной частоте, то возникшие колебания – гармонические. Если это условие выполняется в полосе частот, то – негармонические.

Чем шире полоса частот, в которой выполняется этот условие, тем ближе колебания по форме к прямоугольным.

Если этот условие выполняется при постоянном токе, то возникает триггерный эффект /усилитель превращается в триггер/.



При глубокой отрицательной ОС единицей в знаменатели можно пренебречь  - это используется для стабилизации

Канал ОС – обычно пассивные элементы  они стабильны и стабилен.

;

;



[1] Влияние последовательной ООС на входное сопротивление усилителя.

; Uc=Uвх(1+Ku); ; =zвх(1+KU).
=zвх(1+KU)

Этот тип ООС увеличивает входное сопротивление zвх.

[2] Влияние последовательной ООС на выходное сопротивление усилителя.

; ; ;






; ;

У идеального усилителя входное сопротивление должно быть больше, а выходное меньше.

Последовательная ОС по напряжению уменьшает выходное сопротивление усилителя в (1+КU) раз.


коэффициент гармоник
Рассмотренная ООС расширяет полосу пропускания.


  1. ООС во всех случаях:

  • Уменьшает коэффициент усиления, повышает его стабильность

  • Расширяет полосу пропускания

  • Уменьшает нелинейные искажения



  1. Последовательная ООС:

  • Увеличивает входное сопротивление

Параллельная ООС:

  • Уменьшает входное сопротивление

Независимо от способа снятия сигнала ОС с выхода усилителя.

  1. ООС по напряжению уменьшает усилителя

ООС по току увеличивает усилителя

Независимо от способа введения сигнала во входную цепь.


1   2   3   4   5   6

скачати

© Усі права захищені
написати до нас