Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Физические основы электроники

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
11.91 Mб
Скачать

признаку данной серии. Первые два элемента обозначают но­ мер серии микросхемы.

Например, микросхема К155ИЕ1 — декадный счетчик с фазоимпульсным представлением информации.

Интегральные микросхемы выпускаются в корпусах и в бескорпусном исполнении. По ГОСТ 17467—79 корпуса ИМС делятся на пять типов. До этого действовал ГОСТ 17467—72, по которому корпуса классифицировались на четыре типа.

В табл. 4.1 приведены сведения по некоторым группам отечественных и зарубежных микросхем одного функцио­ нального назначения, которые являются функциональными аналогами.

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1

Функцио­

СНГ

США

Герма­

Венгрия

Румыния

нальное

 

 

ния

 

 

назначе­

 

 

 

 

 

ние

 

 

 

 

 

Счетчик-

К155ИЕ4*

SN7492N

DI92D

7492РС

CDB492E

делитель

К133ИЕ4

SN7492W

_

_

CDB492P

на 12 (де­

КМ155ИЕ4

SN6492J

_

_

_

ление

на

133ИЕ4

SN5492N

CDB492PM

2 и 6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Четырех­

К155ИЕ5*

SN7493N

D193D

7493РС

CDB493E

разряд­

К133ИЕ5

SN7493W

CDB493P

ный дво­

КМ155ИЕ5

SN6493J

_

_

_

ичный

133ИЕ5

SN5493W

 

 

CDB493PM

счетчик

 

 

 

 

 

(деление

 

 

 

 

 

на 2 и 8)

 

 

 

 

 

Десятичн­

К155ИЕ2*

SN7490N

_

7490PC

CDB490E

ый счет­

К133ИЕ2

SN7490W

_

CDB490P

чик

(де­

КМ155ИЕ2

SN6490J

 

_

ление

на

133ИЕ2

SN5493W

 

 

CDB490PM

2 и 5)

 

К555ИЕ2

SN74LS90N

DL090D

74LS90PC

* Микросхемы, имеющие дополнительные аналоги.

1.Дать определение понятия интегральная микросхема (ИМС).

2.На какие два основных класса подразделяют интегральные микро­

схемы?

3.Особенности конструкции и технологии полупроводниковых инте­ гральных микросхем (ПИМС).

4.Надежность ПИМС и область их применения.

5.Конструкция гибридных интегральных микросхем (ГИМС), об­ ласть применения, надежность их работы.

6.Классификация интегральных микросхем по назначению.

7.Перечислить основные функциональные параметры линейно-им­ пульсных микросхем.

8.Расскажите об особенностях технологии изготовления логических интегральных микросхем.

9.Какие преимущества и недостатки интегральных микросхем вы

знаете?

10.Дать расшифровку систем обозначения ИМС.

(5-D

* вх

Усилитель со стороны выхода можно представить или в виде генератора напряжения Е (см. рис. 5.1), или в виде гене­ ратора тока I (см. рис. 5.2) с внутренним сопротивлением Лвых, подключенным к нагрузке.

В зависимости от соотношения внутреннего сопротивле­ ния источника входного сигнала R r и входного сопротивле­ ния усилителя R BX источник сигнала может работать в режиме ХОЛОСТОГО хода (RBX » R r ) , короткого замыкания (RBX « R r ) и согласования (RBX = R r ) . Исходя из этого усилитель можно на­ звать усилителем напряжения (с потенциальным входом), уси­ лителем тока (с токовым входом) или усилителем мощности.

По соотношению между выходным (Лвых) и нагрузочным (R H) сопротивлениями усилители можно разделить на усили­

тели С потенциальным (RH » Лвых), ТОКОВЫМ (R H « Лвых) и

МОЩНОСТНЫМ ВЫХОДОМ (R H = R BOX).

По характеру потребления электрической энергии в на­ грузке на практике обычно различают усилители соответст­ венно напряжения, тока и мощности.

Нагрузкой усилителя может быть не только потребитель электрической энергии, но и вход другого усилителя. В этом случае усилитель представляет собой цепочку и является мно­ гокаскадным. Первый каскад называют входным, предпос­ ледний — предвыходным, а последний — выходным или око­ нечным.

Усилители классифицируются по различным признакам: характеру усиливаемых сигналов, полосе усиливаемых частот, назначению усилителя и роду используемых усилительных элементов.

По характеру усиливаемых сигналов все усилители можно разделить на две группы.

1. Усилители гармонических сигналов, предназначенные для усиления гармонических и квазигармонических (почти гармонических) сигналов различной величины и формы. К таким усилителям относятся: микрофонные, трансляционные и магнитофонные усилители, усилители воспроизведения грамзаписи, звукового кино, многие измерительные усилите­ ли и др.

2. Усилители импульсных сигналов, предназначенные для усиления импульсных периодических и непериодических сиг­ налов различной величины и формы.

К импульсным усилителям относятся усилители импульс­ ных систем связи, усилители сигналов телевизионного изобра­ жения (видеоусилители), импульсных радиолокационных уст­ ройств, ЭВМ, усилители систем регулирования и управления.

По ширине полосы (диапазону) и абсолютным значениям усиливаемых частот усилители подразделяются на группы:

1)усилители постоянного тока (медленно меняющихся сигналов) в полосе частот о т /н -» 0 до высшей рабочей частоты / в; усиливают как переменную, так и постоян­ ную составляющую сигнала;

2)усилители переменного тока, усиливающие перемен­ ные составляющие сигнала в полосе частот о т/н до / в;

3)усилители высокой частоты, предназначенные для уси­ ления электрических колебаний модулированной вы­ сокой частоты (радиосигналов, принимаемых антен­ ной);

4)усилители промежуточной частоты, усиливающие эле­ ктрические сигналы модулированной промежуточной частоты, применяются в радиоприемных устройствах супергетеродинного типа;

5)усилители низкой частоты (УНЧ); к ним относятся уси­ лители звуковых частот;

6)широкополосные усилители; усиливают широкую по­ лосу частот (of единиц кГц до нескольких МГц);

7)избирательные или селективные усилители, работаю­ щие в очень узкой полосе частот; их подразделяют на резонансные и полосовые;

8)усилители прямого усиления;

9)усилители с преобразованием.

5.2. Параметры и характеристики усилителей

Основными показателями, характеризующими свойства усилителя, являются: выходные и входные данные, коэффици­ ент усиления, коэффициент полезного действия, частотная, фазовая, амплитудная и переходная характеристики, динами­ ческий диапазон, уровень собственных помех и нелинейность.

К выходным данным относятся: номинальное (заданное техническими требованиями) выходное напряжение t/вых или ВЫХОДНаЯ МОЩНОСТЬ РВЫХ, отдаваемые усилителем при работе на расчетную нагрузку. Сопротивление нагрузки усилителя ZHв общем случае комплексно, но выходное напряжение, ток и мощность обычно рассчитывают в условиях, когда можно пренебречь реактивными составляющими сопротивления на­ грузки и считать последнее чисто активным и равным RH.

При этом

t /вых =

/вых Д „;

(5.2)

Р ВЫХ ” /вых t /вых

РвЫхРн —t/ g brx /RH.

( 5 . 3 )

Если нагрузкой усилителя является емкость Си, то обычно задают только выходное напряжение усилителя t/вых, которое он должен обеспечивать на зажимах этой емкости.

К выходным данным усилителя относится и его выходное сопротивление ZBBIX, которое не всегда является существенным параметром.

Основными входными данными усилителя являются: его входное сопротивление ZBx и номинальное входное напряже­ ние t /вх, при котором усилитель отдает заданное технически­ ми требованиями напряжение или мощность в нагрузку.

Номинальное входное напряжение усилителя должно быть равно или меньше выходного напряжения источника сигнала, от которого работает усилитель.

Источником сигнала для усилителей могут являться раз­ личные приборы, а потому данные источников сигнала очень разнообразны.
Коэффициент усиления. Коэффициентом усиления напряж­ енияКц или просто коэффициентом усиления усилителя называ­ ют отношение его выходного напряжения LW к входному U B%:
(5.6)
Этот коэффициент является одним из основных показате­ лей, характеризующих работу усилителя напряжения:
В общем случае коэффициент усиления усилителя гармо­ нических сигналов является комплексной величиной, характе­ ризуемой модулем и фазовым углом, так как выходное на­ пряжение из-за наличия реактивных элементов в усилителе и нагрузке не совпадает по фазе с входным напряжением. Для усилителей импульсных сигналов по этим же причинам ко­ эффициент усиления является функцией времени, так как вы­ ходное напряжение при подаче на вход скачка напряжения изменяется с течением времени.
Влиянием реактивных элементов усилителя и нагрузки можно пренебречь в области средних рабочих частот — для усилителей гармонических сигналов; в течение небольшого времени после окончания процесса установления фронта им­ пульсов — для усиления импульсных сигналов. В этих усло­ виях коэффициент усиления усилителя гармонических сигна­ лов является действительной величиной, а коэффициент уси­ ления усилителя импульсных сигналов не зависит от времени.
Кроме коэффициента усиления по напряжению, пользу­ ются еще коэффициентами усиления по току и мощности:

При активном ВХОДНОМ сопротивлении усилителя Rex'.

U BX — I BXR BX',

РвХ 1вх U BX - / д Х R BX — У щ / Л и .

(5.4)

(5.5)

Кр Рвых / Рвх.

(5.9)

Коэффициенты усиления представляют собой безразмер­ ные величины.

Так как восприятие органов чувств человека подчиняются логарифмическому закону, коэффициент усиления часто вы­ ражают в логарифмических единицах — децибелах (радио­ технике, радиовещании, импульсной технике) или в неперах (в технике проводной связи).

Коэффйциент усиления из абсолютного значения перево­

дят в децибелы и обратно по следующим выражениям:

 

К и дб) = 2 0 1 g ^ = 20 lg К и ,

(5.10)

и вх

 

к и =10АГ'/(я6)/2° = е АГи("'п);

(5.11)

К ц (Hen) = 111 К ц .

(5.12)

Коэффициент усиления по току:

 

А/(дб) —20 lg К / \

(5.13)

Kj zrio*7^6^20 = е*/(нсп);

(5.14)

К / ( неп) = In К /.

(5.15)

Коэффициент усиления по мощности:

 

К р (Дб) —10 lg К Р \

(5.16)

К р = |0*0>(дбУм _ ^0,5/Ср(нсп).

(5.17)

 

К р ( нсп) = 0,5 In К р .

(5.18)

Для перевода коэффициента усиления из децибел в непе­ ры число децибел достаточно разделить на 8,68, а при обрат­ ном переходе — умножить на эту величину.

Если принять

Кадб) = 1 дБ, то К и = 1 0 ^ (дб)/2° = 1 01/20 = 1 , 1 2 .

( 5 . 1 9 )

Следовательно, усиление равно одному децибелу, если на­ пряжение на выходе усилителя в 1,12 раза (на 12 %) больше, чем напряжение на входе.

Для многокаскадных усилителей общий коэффициент усиления в относительных единицах равен произведению ко­

эффициентов усиления отдельных каскадов:

 

Ко6щ = К\КгКу -К„.

(5.20)

Коэффициент усиления многокаскадного усилителя, вы­ раженный в децибелах или неперах, представляет собой сум­ му коэффициентов усиления отдельных каскадов усилителя,

выраженных в тех же единицах; т.е.

 

Х д б = К\ць + Кгдб + Л з д б + ... + К„дб.

(5.21)

Коэффициент полезного действия усилителя (КПД). Пред­ ставляет собой отношение мощности Рвы*, отдаваемой усили­ телем в нагрузку, к суммарной мощности Р, потребляемой им

от источника питания:

 

ц =

(5.22)

 

Z P

Коэффициент полезного действия является важным показа­ телем для усилителей средней и особенно большой мощности.

Частотная, фазовая и переходная характеристики. Коэф­ фициент усиления усилителя на любой частоте характеризу­ ется модулем коэффициента усиления К и аргументом — углом сдвига фазы <р между выходным и входным напряже­ ниями:

 

^вы х

JV.

(5.23)

 

^вы х®

и

и

= К(cos (p+j sin tp).

(5.24)

К = ,ВЬ|*

= —— е74’

U

и ,

 

 

Из-за присутствия в схеме усилителя сосредоточенных и рассредоточенных емкостей и индуктивностей коэффициент усиления усилителя изменяется с частотой как по модулю, так и по фазе.

Искажения, обусловленные изменением величины коэф­ фициента усиления на различных частотах, называются час­ тотными. Причиной частотных искажений является присутст­ вие в схеме усилителя реактивных элементов — конденсато­ ров, катушек индуктивности, емкости монтажа и т.д. Зависи­ мость реактивного сопротивления от частоты не позволяет по-

лучить постоянный коэффициент усиления в широкой полосе частот. Частотные искажения, вносимые усилителем, оцени­ вают по его частотной характеристике.

Частотной характеристикой усилителя называют зави­ симость модуля коэффициента усиления от частоты (рис. 5.3).

Граничными /гр называют частоты, на которых коэффи­ циент усиления отличается от коэффициента усиления на средней частоте на заданную величину.

Граничными частотами удобно считать те высшие /„ и низшие / н частоты, на которых коэффициент усиления снижа­

ется до уровня 0,707 по напряжению = 1/ л/2 ) и до уровня 0,5 по мощности, т.е. в обоих случаях падает на 3 дБ.

При построении частотных характеристик частоту по оси абсцисс удобнее откладывать не в линейном, а в логарифми­ ческом масштабе (для каждой частоты фактически по оси откладывается величина lg/, а подписывается значение часто­ ты). Если частоту отложить в линейном масштабе, то такая характеристика будет неудобна для использования, так как нижние частоты будут сжаты у самого начала координат, а верхние окажутся слишком растянутыми. Рабочим диапазо­ ном частот усилителя гармонических сигналов называется полоса частот от нижней рабочей частоты/н до верхней рабо­