книги / Физические основы электроники
..pdfпризнаку 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.
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 (М = 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