Файл: Electron_SE.pdf

81

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

Íàñàìê³íåöü çàçíà÷èìî, ùî äóæå õîðîø³ ïåðñïåêòèâè â ðîçâèòêó

ñó÷àñíèõ êåðîâàíèõ ÍÊ â³äêðèâàþòüñÿ ó çâ’ÿçêó ç âèêîðèñòàííÿì íî-

âèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ìàòåð³àë³â, ïåðø çà âñå êàðá³äó êðåìí³þ (SiC),

ùî äîçâîëÿº ³ñòîòíî çìåíøèòè ñòðóìè âèòîêó ³ îï³ð ïðèëàäó ó â³äêðè-

òîìó ñòàí³, à òàêîæ ï³äâèùèòè ðîáî÷ó òåìïåðàòóðó êðèñòàëó äî 600°Ñ

ïðîòè (150–200)°Ñ äëÿ êðåìí³þ.

Òàêèì ÷èíîì, â ðåçóëüòàò³ äèíàì³÷íîãî ðîçâèòêó åëåêòðîííèõ òåõ-

íîëîã³é, îñîáëèâî â îñòàíí³ äâà äåñÿòèð³÷÷ÿ, áóëî ñòâîðåíî íàäïîòóæí³

ÿê íàï³âêåðîâàí³, òàê ³ ïîâí³ñòþ êåðîâàí³ ÍÊ, ùî çà ñâî¿ìè ïàðàìåòðà-

ìè âñå á³ëüøå íàáëèæàþòüñÿ äî ³äåàëüíèõ êëþ÷³â. Öå çàáåçïå÷èëî

íàÿâí³ñòü øèðîêî¿ ïðîïîçèö³¿ âêàçàíèõ ÍÊ íà ñâ³òîâîìó ðèíêó êîìïî-

íåíò³â ñèëîâî¿ åëåêòðîí³êè, ùî õàðàêòåðèçóþòüñÿ äîñòóïíîþ ö³íîþ é

âèñîêîþ ÿê³ñòþ.

 Êîíòðîëüí³  çàïèòàííÿ

1. Âêàæ³òü,  ÿê  êëàñèô³êóþòü  íàï³âïðîâ³äíèêîâ³  åëåêòðîíí³  ïðè-

ëàäè?

2. Ïîÿñí³òü  îñíîâí³  âëàñòèâîñò³  íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ  ðåçèñòîð³â.

Íàâåä³òü  ¿õí³  óìîâí³  ïîçíà÷åííÿ.

3. Ïîÿñí³òü  ïðèíöè䳿  âèïðÿìíîãî  ä³îäà,  ñòàá³ë³òðîíà,  ôîòî-

³  ñâ³òëîä³îäà,  âàðèêàïà.  Íàâåä³òü  ¿õí³  óìîâí³  ïîçíà÷åííÿ.

4. Ïîÿñí³òü,  ó  ÷îìó  ïîëÿãàþòü  îñîáëèâîñò³  ðîáîòè  âèñîêî÷àñ-

òîòíèõ  òà  ³ìïóëüñíèõ  ä³îä³â.

5. Ùî  òàêå  á³ïîëÿðíèé  òðàíçèñòîð?  Ïîÿñí³òü  éîãî  áóäîâó  òà

ïðèíöè䳿.  Íàâåä³òü  óìîâí³  ïîçíà÷åííÿ.

6. ßê  ìîæíà  âìèêàòè  á³ïîëÿðíèé  òðàíçèñòîð  ³  ÿêèé  âèãëÿä  ïðè

öüîìó  ìàþòü  éîãî  âîëüò-àìïåðí³  õàðàêòåðèñòèêè?

7. Ùî  òàêå  h-ïàðàìåòðè  á³ïîëÿðíîãî  òðàíçèñòîðà?

8. ßê  áóäóºòüñÿ  äèíàì³÷íà  õàðàêòåðèñòèêà  òðàíçèñòîðà?  Ó

ÿêèõ  ðåæèìàõ  ìîæå  ïðàöþâàòè  òðàíçèñòîð?

9. Ïîÿñí³òü  áóäîâó  ³  ïðèíöè䳿  îäíîïåðåõ³äíîãî  òðàíçèñòîðà.

10. Ùî òàêå ïîëüîâèé òðàíçèñòîð? ßê³ º ð³çíîâèäè ïîëüîâèõ òðàí-

çèñòîð³â? Ïîÿñí³òü ¿õíþ áóäîâó ³ ïðèíöèï ä³¿, íàâåä³òü óìîâí³

ïîçíà÷åííÿ.

11. Ïîÿñí³òü  áóäîâó  ³  ïðèíöè䳿  ÁÒ²Ç.

82

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

12. Ùî  òàêå  òèðèñòîð,  äèí³ñòîð,  òðèí³ñòîð,  ñèì³ñòîð,  îïòðîí-

íèé òèðèñòîð, äâîîïåðàö³éíèé òèðèñòîð. Íàâåä³òü ¿õí³ óìîâí³

ïîçíà÷åííÿ.

13. Íàâåä³òü  ³  ïîÿñí³òü  ñòðóêòóðó  ³  âîëüò-àìïåðí³  õàðàêòåðèñ-

òèêè  äèí³ñòîðà.  Ùî  òàêå  çîíà  íåãàòèâíîãî  îïîðó  ÂÀÕ?

14. ßê  óâ³ìêíóòè  ³  ÿê  âèìêíóòè  òèðèñòîð?

15. Ó  ÷îìó  ïîëÿãຠ ïðèíöèï  ðåãóëþâàííÿ  íàïðóãè  çì³ííîãî  ñòðó-

ìó  òèðèñòîðíèì  ðåãóëÿòîðîì?

16. Âêàæ³òü  ïåðåâàãè  åëåêòðîñòàòè÷íèõ  òèðèñòîð³â  òà  çàï³ðíèõ

òèðèñòîð³â  ç  ÌÎÍ-êåðóâàííÿì.

17. Ùî òàêå ³íòåãðàëüíà ì³êðîñõåìà? ßê³ âèäè ³íòåãðàëüíèõ ì³êðî-

ñõåì  Âè  çíàºòå?

18. Ó ÷îìó ïîëÿãàþòü ïåðåâàãè ³íòåãðàëüíèõ ì³êðîñõåì ïåðåä åëåê-

òðîííèìè  ïðèñòðîÿìè  íà  äèñêðåòíèõ  åëåìåíòàõ?

83

ÐÎÇIJˠ3

ϲÄÑÈËÞÂÀײ ÅËÅÊÒÐÈ×ÍÈÕ

ÑÈÃÍÀ˲Â. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÍÀÏÐÓÃÈ

Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

3.1. Çàãàëüí³ â³äîìîñò³ ïðî ï³äñèëþâà÷³

òà ¿õ êëàñèô³êàö³ÿ

Åëåêòðîííèì ï³äñèëþâà÷åì íàçèâàºòüñÿ ïðèñòð³é, ïðèçíà÷åíèé

äëÿ ï³äñèëåííÿ ïîòóæíîñò³ åëåêòðè÷íîãî ñèãíàëó áåç ñïîòâîðåííÿ éîãî

ôîðìè ³ ÷àñòîòè (äëÿ ë³í³éíîãî ï³äñèëþâà÷à).

Íåîáõ³äí³ñòü ó ï³äñèëþâà÷³ âèíèêຠòîä³, êîëè ïîòóæí³ñòü äæåðåëà

ñèãíàëó ìåíøà çà ïîòóæí³ñòü íàâàíòàæåííÿ. Ó òàêîìó ðàç³, ÿê áóëî

çàçíà÷åíî â ïï. 2.4.1, ïîñë³äîâíî ç íàâàíòàæåííÿì âìèêàþòü äæåðåëî

æèâëåííÿ ³ ï³äñèëþþ÷èé åëåìåíò ÏÅ. Äæåðåëî ñèãíàëó 䳺 íå áåçïî-

ñåðåäíüî íà íàâàíòàæåííÿ, à íà âõ³ä ÏÅ ³, çì³íþþ÷è ïðîâ³äí³ñòü îñòàí-

íüîãî, çàáåçïå÷óº ïðîïîðö³éí³ âõ³äíîìó ñèãíàëó çì³íè ñòðóìó ó êîë³

íàâàíòàæåííÿ. Â ðåçóëüòàò³ ó íàâàíòàæåíí³ âèä³ëÿºòüñÿ íåîáõ³äíå çíà-

÷åííÿ ïîòóæíîñò³ çà ðàõóíîê åíåð㳿 äæåðåëà æèâëåííÿ (äèâ. ðèñ. 2.9).

ßê ÏÅ ó ñó÷àñíèõ ï³äñèëþâà÷àõ çàçâè÷àé âèêîðèñòîâóþòü òðàíçèñ-

òîðè (á³ïîëÿðí³ àáî ïîëüîâ³), ð³äø堖 åëåêòðîíí³ ëàìïè.

Çàãàëüíà ñòðóêòóðíà ñõåìà ï³äñèëþâà÷à íàâåäåíà íà ðèñ. 3.1.

R

äæ

R

âõ

i

âõ

å

äæ

U

âõ

(1)

Äæåðåëî æèâëåííÿ

(

ïîñò³éíî¿

íàïðóãè

)

(2)

R

âèõ

R

í

i

âèõ

å

âèõ

U

âèõ

(3)

(4)

Ðèñ. 3.1 – Ñòðóêòóðíà ñõåìà ï³äñèëþâà÷à

Âõ³äíèé ñèãíàë â³ä êåðóþ÷îãî äæåðåëà åíåð㳿 e

äæ

 (äæåðåëà âõ³äíîãî

ñèãíàëó) ïîäàºòüñÿ íà âõ³äí³ êëåìè (1)-(2) ï³äñèëþâà÷à ÷åðåç âíóòð³øí³é

84

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

îï³ð äæåðåëà R

äæ

. Ïîòóæí³ñòü äæåðåëà âõ³äíîãî ñèãíàëó âèä³ëÿºòüñÿ

íà âõ³äíîìó îïîð³ ï³äñèëþâà÷à  R

âõ

.  Íàâàíòàæåííÿ ï³äìèêàºòüñÿ äî

êëåì (3)-(4). Âõ³äíèé ìàëîïîòóæíèé ñèãíàë êåðóº ê³ëüê³ñòþ åíåð㳿,

ùî ïîäàºòüñÿ ó íàâàíòàæåííÿ â³ä äæåðåëà æèâëåííÿ çíà÷íî á³ëüøî¿

ïîòóæíîñò³ (ï³äñèëþâàëüí³ âëàñòèâîñò³ âèõ³äíîãî êîëà ïðåäñòàâëåí³

çà äîïîìîãîþ äîäàòêîâî¿ åëåêòðîðóø³éíî¿ ñèëè e

âèõ

). Òàêèì ÷èíîì,

çàâäÿêè âèêîðèñòàííþ ÏÅ ³ çîâí³øíüîãî äæåðåëà æèâëåííÿ, ñòຠìîæ-

ëèâèì ï³äñèëåííÿ ìàëîïîòóæíîãî âõ³äíîãî ñèãíàëó.

ϳäñèëþâà÷³ êëàñèô³êóþòüñÿ çà òàêèìè îçíàêàìè:

1) ïðèçíà÷åííÿ;

2) ÷àñòîòà ñèãíàëó, ùî ï³äñèëþºòüñÿ;

3) ôîðìà ñèãíàëó;

4) õàðàêòåð çì³í ç ÷àñîì ñèãíàëó, ùî ï³äñèëþºòüñÿ.

Óñ³ ö³ îçíàêè íàêëàäàþòü ñïåöèô³÷í³ âèìîãè äî ïîáóäîâè êîíêðåòíèõ

ñõåì ï³äñèëþâà÷³â.

Çà ïðèçíà÷åííÿì ï³äñèëþâà÷³ ïîä³ëÿþòüñÿ íà ï³äñèëþâà÷³ íàïðóãè,

ñòðóìó òà ïîòóæíîñò³. Òîáòî âîíè çàáåçïå÷óþòü íà âèõîä³ íåîáõ³äíèé

ð³âåíü íàïðóãè, ñòðóìó àáî ïîòóæíîñò³ (õî÷à çà ñâîºþ ñóòòþ óñ³ âîíè º

ï³äñèëþâà÷àìè ïîòóæíîñò³).

Ó ï³äñèëþâà÷à íàïðóãè R

äæ

<< R

âõ

; R

âèõ

<< R

í

 ³, â ðåçóëüòàò³, â³äíîñ-

íî âåëèê³ çì³íè íàïðóãè íà íàâàíòàæåíí³ çàáåçïå÷óþòüñÿ ïðè íåçíà÷-

íèõ çì³íàõ âõ³äíîãî òà âèõ³äíîãî ñòðóì³â.

Ó ï³äñèëþâà÷à ñòðóìó R

äæ

>> R

âõ

; R

âèõ

>> R

í

 ³ ïðîò³êàííÿ ñòðóìó

íåîáõ³äíîãî çíà÷åííÿ ó âèõ³äíîìó êîë³ â³äáóâàºòüñÿ çà ìàëèõ çíà÷åíü

íàïðóãè ó âõ³äíîìó òà âèõ³äíîìó êîëàõ.

Ó  ï³äñèëþâà÷à  ïîòóæíîñò³  R

äæ

=  R

âõ

;  R

âèõ

=  R

í

,  çà  ðàõóíîê  ÷îãî

çàáåçïå÷óºòüñÿ ìàêñèìàëüíà ïîòóæí³ñòü ÿê ó âõ³äíîìó, òàê ³ ó âèõ³ä-

íîìó êîëàõ (óçãîäæåíèé çà ïîòóæí³ñòþ ðåæèì ðîáîòè).

Çà ÷àñòîòîþ ï³äñèëþâà÷³ ïîä³ëÿþòüñÿ íà ï³äñèëþâà÷³ íèçüêî¿ ÷àñòî-

òè (â³ä îäíîãî ãåðöà äî äåñÿòê³â ê³ëîãåðö), ñåðåäíüî¿ ÷àñòîòè (â³ä äåñÿò-

ê³â ê³ëîãåðö äî ìåãàãåðöà) òà âèñîêî¿ ÷àñòîòè (á³ëüøå çà ìåãàãåðö).

Çà ñìóãîþ ÷àñòîò ðîáî÷îãî ä³àïàçîíó áóâàþòü øèðîêîñìóãîâ³ ï³ä-

ñèëþâà÷³ é âèá³ðêîâ³ (çàáåçïå÷óþòü ï³äñèëåííÿ ó äóæå âóçüêîìó ä³à-

ïàçîí³ ÷àñòîò, â ³äåàë³ – ñèãíàë³â îäí³º¿ ÷àñòîòè).

Çà ôîðìîþ ñèãíàëó, ùî ï³äñèëþºòüñÿ, âîíè ïîä³ëÿþòüñÿ íà ï³äñèëþ-

âà÷³ ãàðìîí³÷íèõ òà ³ìïóëüñíèõ ñèãíàë³â.

85

3. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÅËÅÊÒÐÈ×ÍÈÕ ÑÈÃÍÀ˲Â. Ï²ÄÑÈËÞÂÀײ ÍÀÏÐÓÃÈ Ç̲ÍÍÎÃΠÑÒÐÓÌÓ

Çà õàðàêòåðîì çì³íè âõ³äíîãî ñèãíàëó ç ÷àñîì áóâàþòü ï³äñèëþâà÷³

ïîñò³éíîãî òà çì³ííîãî ñòðóìó.

Íàéïðîñò³øèé âóçîë, ùî çàáåçïå÷óº ï³äñèëåííÿ åëåêòðè÷íîãî ñèãíà-

ëó, íàçèâàºòüñÿ ï³äñèëþþ÷èì êàñêàäîì.

Çà âèäîì çâ’ÿçêó ç äæåðåëîì ñèãíàëó, ì³æ êàñêàäàìè òà ç íàâàíòà-

æåííÿì ï³äñèëþâà÷³ ïîä³ëÿþòüñÿ íà ï³äñèëþâà÷³ ç áåçïîñåðåäí³ì, ðå-

çèñòèâíèì, îïòðîííèì, ðåçèñòèâíî-ºìí³ñíèì, òðàíñôîðìàòîðíèì àáî

ðåçîíàíñíî-òðàíñôîðìàòîðíèì çâ’ÿçêîì.

Ïåðø³ òðè âèäè çâ’ÿçêó ìîæóòü âèêîðèñòîâóâàòèñÿ ó ï³äñèëþâà÷àõ

íàïðóãè ÿê ïîñò³éíîãî, òàê ³ çì³ííîãî ñòðóìó, ðåøòࠖ ò³ëüêè ó ï³äñèëþ-

âà÷àõ íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó.

Íàäàë³ ìè áóäåìî ðîçãëÿäàòè ë³í³éí³ ï³äñèëþâà÷³, ó ÿêèõ çì³íàì âõ³ä-

íîãî ñèãíàëó â³äïîâ³äàþòü ïðîïîðö³éí³ çì³íè âèõ³äíîãî.

3.2. Îñíîâí³ ïàðàìåòðè ³ õàðàêòåðèñòèêè

ï³äñèëþâà÷³â

ϳäñèëþâàëüí³ âëàñòèâîñò³ ï³äñèëþâà÷à îö³íþþòüñÿ òàêèìè  õàðàê-

òåðèñòèêàìè:

1) êîåô³ö³ºíò ï³äñèëåííÿ – äëÿ ë³í³éíîãî ï³äñèëþâà÷à öå:

l

çà íàïðóãîþ 

âõ

âèõ

U

U

U

K =

(äëÿ íåë³í³éíîãî ï³äñèëþâà÷à òðåáà áðàòè äèíàì³÷íå çíà÷åííÿ êîå-

ô³ö³ºíòà  ï³äñèëåííÿ 

âõ

âèõ

âõ

âèõ

U

U

U

du

du

K

∆

∆

≈

=

);

l

çà ñòðóìîì 

;

âõ

âèõ

I

I

I

K =

l

çà ïîòóæí³ñòþ 

.

âõ

âèõ

P

P

P

K =

Ó çàãàëüíîìó âèïàäêó âåëè÷èíè K

U

 òà K

I

 º êîìïëåêñíèìè. Òîìó

(

)

,

=

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

j

j

j

âõ

j

âèõ

âõ

âèõ

Ke

Ke

e

A

e

A

A

A

K

âõ

âèõ

âõ

âèõ

=

=

=

−

                 (3.1)

äå K – ìîäóëü êîåô³ö³ºíòà ï³äñèëåííÿ;