Краткий курс лекций по дисциплине электроника. Основы электроники курс лекций

УГАТУ 2008

Шаньгин Е.С.

Ш21 Основы электроники: Учеб. пособие. – Уфа, изд-во УГАТУ, 2007, – 168 с.

Рассмотрены основные полупроводниковые приборы и наиболее широко используемые устройства как аналоговой, так и цифровой электроники. Описаниям характеристик и параметров приборов предшествуют необходимые сведения по физическим явлениям, используемым в работе приборов.

Учебное пособие предназначено для студентов второго курса специальности 552800-Информатика и вычислительная техника (подготовка дипломированного бакалавра техники и технологии).

1. Введение

Электроника является универсальным и эффективным средством для решения самых различных проблем в области сбора и обработки информации, автоматического управления и преобразования энергии. Знания в области электроники становятся необходимыми все более широкому кругу специалистов.

Сфера применения электроники постоянно расширяется. Практически каждая достаточно сложная техническая система оснащается электронными устройствами. Трудно назвать технологический процесс, управление которого осуществлялось бы без использования электроники. Функции устройств электроники становятся все более разнообразными.

Обратимся к идеализированной системе управления некоторым объектом (рис. 1.1).

Рис.1.1. Структурная схема системы управления

Электрические сигналы, содержащие информацию о контролируемых величинах, вырабатываются соответствующими датчиками. Эти сигналы фильтруются, усиливаются и преобразуются в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Затем они обрабатываются микропроцессором, который может взаимодействовать с ЭВМ. Формируемые микропроцессором сигналы управления преобразуются в аналоговую форму с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), усиливаются и подаются на силовые электронные устройства, управляющие исполнительными устройствами, непосредственно воздействующими на объект.

Рассмотренная система содержит электронные устройства, работающие с аналоговыми сигналами (фильтры, усилители, силовые электронные устройства), цифровыми сигналами (микропроцессор, ЭВМ), а также устройства, осуществляющие преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую и обратно. Характеристики электронных устройств определяются прежде всего характеристиками составляющих их элементов.

Роль электроники в настоящее время существенно возрастает в связи с применением микропроцессорной техники для обработки информационных сигналов и силовых полупроводниковых приборов для преобразования электрической энергии.

В сороковых годах ХХ века масса электронного оборудования тяжелых самолетов приближалась к 1000 кг (без учета энергетического оборудования, необходимого для электропитания аппаратуры). Так, например, электронная аппаратура одной только системы вооружения на самолетах американской фирмы «Боинг» за десятилетие с 1949 по 1959 г. усложнилась в 50 раз. На самолетах выпуска 1959 года электронная схема этой системы содержала уже 100 000 элементов.

Основным показателем совершенства электронной аппаратуры является плотность упаковки, т. е. количество элементов схемы в 1 см 3 действующего устройства. Если, например, основным элементом электронного устройства являются лампы, то можно достигнуть плотности 0,3 эл/см 3 . С учетом этого для размещения современной ЭВМ потребуется объем в несколько тысяч кубических метров. Кроме того, нужна мощная энергетическая установка для питания такой машины.

Создание в конце 40-х годов ХХ века полупроводниковых элементов (диодов и транзисторов) привело к появлению нового принципа конструирования электронной аппаратуры – модульного. Основой при этом является элементарная ячейка-модуль, стандартный по размерам, способу сборки и монтажу. При этом плотность упаковки возросла до 2,5 эл/см 3 .

Дальнейшее совершенствование полупроводниковых приборов, резисторов, конденсаторов и других элементов, уменьшение их размеров привели к созданию микромодулей. Плотность упаковки при этом превышала 10 эл/см 3 . Микромодули завершили десятилетнюю эпоху транзисторной электроники и привели к возникновению интегральной электроники или микроэлектроники.

В схемотехническом отношении интегральная электроника часто не отличается от транзисторной, так как в интегральной схеме можно выделить все элементы принципиальной схемы устройства, но размеры этих элементов очень малы (примерно 0,5–1 мкм). Технология изготовления интегральных схем позволила резко повысить плотность упаковки, доведя ее до тысяч элементов в 1 см 3 .

С практической точки зрения электроника занимается созданием электронных приборов и устройств, в которых взаимодействие электронов с электромагнитными полями используется для передачи, обработки и хранения информации. Наиболее характерные виды таких преобразований – генерирование, усиление, передача и прием электромагнитных колебаний с частотой до 10 12 Гц , а также инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений (10 12 –10 20 Гц ). Преобразование до столь высоких частот возможно благодаря исключительно малой инерционности электрона – наименьшей из ныне известных заряженных частиц.

В электронике исследуются взаимодействия электронов как с макрополями в рабочем пространстве электронного прибора, так и с микрополями внутри атома, молекулы или кристаллической решетки.

Электроника опирается на многие разделы физики – электродинамику, классическую и квантовую механику, физику твердого тела, оптику, термодинамику, а также на химию, металлургию, кристаллографию и другие науки. Используя результаты этих и ряда других областей знаний, электроника, с одной стороны, ставит перед другими науками новые задачи, чем стимулирует их дальнейшее развитие, с другой – создает новые электронные приборы и устройства и тем самым вооружает науки качественно новыми средствами и методами исследования.

Практические задачи электроники:

разработка электронных приборов и устройств, выполняющих различные функции в системах преобразования и передачи информации в системах управления, в вычислительной технике, а также в энергетических устройствах;

разработка научных основ технологии производства электронных приборов и технологии, использующей электронные и ионные процессы и приборы для различных областей науки и техники.

Электроника играет ведущую роль в научно-технической революции. Внедрение электронных приборов в различные сферы человеческой деятельности в значительной мере (зачастую решающей) способствует успешной разработке сложнейших научно-технических проблем, повышению производительности физического и умственного труда, улучшению экономических и экологических показателей производства. На основе достижений электроники развивается промышленность, выпускающая электронную аппаратуру для различных видов связи, автоматики, телевидения, радиолокации, вычислительной техники, систем управления технологическими процессами, приборостроения, а также аппаратуру светотехники, инфракрасной техники, рентгенотехники и др.

Курс лекций по электронике соответствует программам дисциплин "Электроника", "Электротехника и основы электроники", "Электронная техника", "Электропитание электронных устройств". Предлагаемый курс автор в течение ряда лет читал в Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики (Технический Университет). Курс состоит из 35 лекций и рассчитан на изучение дисциплины в течение одного или двух семестров.
Лекции содержат тщательно подобранные иллюстрации, которые можно использовать как наглядные пособия, а также справочные таблицы, дающие характеристики наиболее совершенных современных электронных элементов и устройств.

Электровакуумные приборы.
Термоэлектронная эмиссия. Электронной эмиссией называется процесс испускания телом электронов в окружающее его пространство. Для обеспечения выхода электронов из тела им требуется сообщить дополнительную энергию. В связи с этим рассматриваются следующие виды электронной эмиссии: термоэлектронная, электростатическая, фотоэлектронная и вторичная.

При термоэлектронной эмиссии дополнительная энергия электронам сообщается путем нагревания тела. Электростатическая эмиссия возникает за счет большой напряженности электрического поля у поверхности тела. При фотоэлектронной эмиссии поверхность тела подвергается освещению. Вторичная эмиссия появляется в результате воздействия электронного потока первичной эмиссии на поверхность тела. При бомбардировке первичными электронами поверхности тела из него выбиваются вторичные электроны, этот процесс и носит название вторичной эмиссии.

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Раздел 1. Элементы электронной техники
Лекция 1. Электровакуумные приборы
Лекция 2. Полупроводниковые диоды
Лекция 3. Специальные типы полупроводниковых диодов
Лекция 4. Биполярные транзисторы
Лекция 5. Униполярные транзисторы
Лекция 6. Силовые полупроводниковые приборы
Лекция 7. Предельные режимы работы транзисторов
Раздел 2. Аналоговые интегральные микросхемы
Лекция 8. Операционные усилители
Лекция 9. Аналоговые компараторы напряжений
Лекция 10. Аналоговые перемножители напряжений
Лекция 11. Коммутаторы аналоговых сигналов
Раздел 3. Цифровые интегральные микросхемы
Лекция 12. Цифровые логические элементы
Лекция 13. Триггеры
Лекция 14. Счетчики импульсов и регисторы
Лекция 15. Преобразователи кодов, шифраторы и дешифраторы
Лекция 16. Мультиплексоры и демультиплексоры
Лекция 17. Цифровые запоминающие устройства
Раздел 4. Линейные электронные устройства
Лекция 18. Электронные усилители
Лекция 19. Предельная чувствительность и шумы электронных усилителей
Лекция 20. Активные фильтры
Лекция 21. Активные преобразователи сопротивлений
Лекция 22. Дифференцирующие и интегрирующие устройства
Раздел 5. Нелинейные электронные устройства
Лекция 23. Генераторы электрических сигналов
Лекция 24. Модуляторы электрических сигналов
Лекция 25. Демодуляторы электрических сигналов
Раздел 6. Аналого-цифровые функциональные устройства
Лекция 26. Аналого-цифровые преобразователи
Лекция 27. Цифро-аналоговые преобразователи
Лекция 28. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов
Раздел 7. Источники электропитания электронных устройств
Лекция 29. Принципы построения источников вторичного электропитания
Лекция 30. Выпрямители источников электропитания
Лекция 31. Стабилизаторы напряжения
Лекция 32. Импульсные источники электропитания
Лекция 33. Интегральные микросхемы управления импульсными источниками электропитания
Лекция 34. Электронные корректоры коэффициента мощности
Лекция 35. Компьютерное моделирование электронных устройств
Дополнения
Лекция 1д. Физические основы полупроводниковой электроники
Лекция 2д. Устройства фазовой автоподстройки частоты
Список условных обозначений
Перечень сокращений
Рекомендуемая литература.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Электроника, Полный курс лекций, Прянишников В.А., 2004 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Участки: I – крутой, II – пологий, III – участок теплового пробоя.

Основным является II (усилительный) участок. На нём транзистор можно представить как управляемый источник тока.

Наклон пологого участка: при?U КЭ => ?? 0 => ? объёмный заряд => ? ширина двойного слоя => ? эффективная ширина базы => ? вероятность рекомбинации => ? I К.

,
,

Для увеличения I Б надо увеличить U БЭ:

I-участок
,

Пусть мы будем уменьшать U КЭ при U БЭ = const, когда U КЭ = U БЭ = U КЭ НАС, при дальнейшем уменьшении U КЭ, U КБ сменит знак – коллекторный переход встал под прямое напряжение.

Возникает диффузия дырок из коллектора в базу, следовательно уменьшается ток I К, транзистор теряет усилительные свойства.

I участок используется в ключевом режиме транзистора. U КЭН? 0.2 ч 1 В

III участок – участок теплового пробоя. Если увеличится U КЭ энергии электрического поля станет достаточно для ударной ионизации, нерабочий участок.

Входная характеристика
Семейство кривых I Б = f(U БЭ) при U КЭ = const

I Б = I К + I Э

Входная характеристика - ВАХ двух параллельно включенных p-n переходов.

При U КЭ = 0 на ЭБ и БК U ПРЯМОЕ.

При U КЭ > U КЭН на ЭБ – U ПРЯМОЕ, на БК – U ОБРАТНОЕ.

При U БЭ = 0 I Б = I КБО

I Б = I К - I Э = (1-?) Ч I Э - I КБО из (2)

- сопротивление базы – входное дипольное сопротивление транзистора

Транзисторные усилители

Устройства, которые с помощью изменения сигнала малой мощности управляют изменением большой мощности на нагрузке

1. 
   Усилители постоянного тока.
2. 
   Усилители переменного тока.

Усилитель постоянного тока переменного сигнала не должен воспринимать постоянную составляющую, для этого на входе ставят конденсатор. Влияние конденсатора уничтожает дрейф нуля.

Усилитель переменного тока проще, чем усилитель постоянного тока, т.к. усилитель должен воспринимать постоянную составляющую, поэтому нельзя ставить конденсатор и бороться с дрейфом нуля другими способами, которые приводят к усложнению схемы усилителя.
Усилительный каскад с общим эмиттером

Построим передаточную характеристику каскада.

Режим класса Б
I Участок:

I Б? 0, транзистор закрыт, I Б = I КБО, I К = ? Ч I Б = 0, U КЭ =E К - I К Ч R К, т.к. I К =0,

II Участок:

I Б имеет значение (из входной характеристики) неравное нулю. I К = ? Ч I Б? 0 при увеличении U БЭ, увеличиваются I Б, I К и уменьшается U КЭ.

III Участок

При увеличении U БЭ; U КЭ остаётся постоянным и равен U КЭН = (0.2ч1) В

Предел измерения:

I КБО? I К?
; U КЭН? (U КЭ = U ВЫХ) ?E К

Знаки ∆U ВХ и ∆U ВЫХ – разные, такой каскад называется инвертирующим.

Лекция 7
Режим класса В

Напряжение на выходе не меняется.

Недостаток: потеря информации на втором полупериоде.

Чтобы добиться постоянного положительного сигнала, необходимо сместить входной сигнал (ЭДС смещения).

Режим класса А
При переменном токе постоянная составляющая убирается последовательно включённым конденсатором, при постоянном токе – постоянная составляющая U ВЫХ убирается путём включения противоЭДС на выходе.

Ключевой режим
Режим с большой амплитудой входного сигнала, при этом захватываются все три участка характеристики. На кривой второй сигнал образуется по минимальному уровню.

Форма выходного напряжения исказилась, т.е. произошло ограничение по амплитуде. Чем больше коэффициент усиления по напряжению, тем больше выходной сигнал похож на прямоугольный импульс.

Применяется в импульсной технике, где важна не амплитуда сигнала, а взаимный фазовый сдвиг между U ВХ и U ВЫХ.

Мощность, выделяемая в транзисторах

Разогревает p-n переход и может привести к тепловому пробою. Для уменьшения мощности надо работать в ключевом режиме.

Режим покоя

Вводится как приём для расчёта и анализа электронных схем. Для создания режима покоя все ЭДС включаются постоянными (E К, E СМ, E КОМП)

E КОМП включён для устранения постоянной составляющей U ВЫХ в классе А.

1) Пусть U ВХ = 0, т.к. есть E СМ, поэтому транзистор открыт, протекают токи I БП, I КП, I ЭП? 0, U КЭП? 0, E КОМП = U КЭП. При включении источников питания в схеме протекают токи покоя и есть U КЭП, чтобы выходное напряжение не было равно нулю, надо ввести U КОМП = U КЭП.

Недостаток: зависимость тока и напряжения транзистора от температуры.

При повышении температуры на 10° С ток I КБО повышается в 2 раза. Также при изменении температуры, изменяется ток, обусловленный основными носителями: при изменении температуры на 20-30° С I К повышается на десятки процентов, т.к. заполняются центры рекомбинации (дефекты кристаллической решётки), поэтому их число и вероятность рекомбинации уменьшаются и? увеличивается.

При повышении температуры, когда I БП = const, увеличивается I КП, т.к.

I КП = ? Ч I БП, уменьшается U КЭП, т.к. U КЭП = E К - I КП Ч R К, поэтому U ВЫХ не будет постоянным. Для устранения этого эффекта применяются схемы компенсации с использованием обратной связи.

Обратные связи

Передача выходного сигнала на вход устройства. Если складываются токи – связь параллельная, если напряжения – последовательная. Если знаки складываемых сигналов одинаковы – положительная обратная связь (ПОС), при разных знаках – отрицательная (ООС). ПОС используется для ускорения пункта питания, т.е. для увеличения быстродействия устройства, но более нестабильна. Использование ООС повышает стабильность устройства, вводится путём включения в цепь эмиттера.

Напишем уравнение по второму закону Кирхгофа для входной цепи:

U ВХ + E СМ = U БЭ + I Э Ч R Э

U БЭ = U ВХ + E СМ - I Э Ч R Э? U ВХ + E СМ - I К Ч R Э

I Э? I К, т.к. ? = 0.99 ч 0.9

Т.е R Э уменьшает ООС по току.

Достоинство: при повышении температуры и I БП = const => ? ? => ? I КП => ? I К Ч R Э => ? U БЭ => ? I Б => ? I К, таким образом I К и следовательно U КЭ остаются постоянными.

Недостаток: уменьшается U ВЫХ, за счёт уменьшения U БЭ, поэтому уменьшается коэффициент усиления К У,

I ЭП Ч R Э? 0.1 Ч E К – критерий выбора R Э. Такое R Э обеспечивает достаточную температурную стабилизацию и незначительное понижение U ВЫХ.
Основные параметры каскада с общим эмиттером

R ВХ, R ВЫХ, K УХ.Х. .

Допущения: рассматриваем только переменные составляющие (приращения) i, u. Внутреннее сопротивление источников постоянного ЭДС для переменного тока будет равно нулю.

, ∆i ? 0, ∆u = 0, т.к. E К постоянно. Таким образом, R К верхним концом присоединено к земле, т.к.

R ВН = 0,
U ВХ = ∆I Б Ч r Б + ∆I Э Ч R Э

- динамическое входное сопротивление транзистора r Б =h 11ЭКВ.

∆I Э = ∆I Б + ∆I К = ∆I Б + ? Ч ∆I Б = ∆I Б Ч (1+?)

U ВХ = ∆I Б Ч

R ВХ? 1000 ОМ (что относительно мало, для идеального R ВХ = ?)

Лекция 8
2) K U ХХ – коэффициент усиления в режиме холостого хода.

пренебрегаем r Б,

r Б + (? + 1) Ч R Э? (? + 1) Ч R Э;
?K UXX

При включении напряжения к I К добавится I Н, т.о коэффициент усиления уменьшится (K U РАБ
3) Для вывода R ВЫХ применяем теорему об эквивалентном генераторе, ЭДС закорачиваются, нагрузка заменяется омметром.

U ВЫХ = 0, следовательно I Б = 0; I К и I Э = 0; R ВЫХ = R К? 1000 ОМ

Недостатки: по входным и выходным сопротивлениям каскад с общим эмиттером имеет неудовлетворительные параметры (?/0 в идеальном случае).

Способы построения УПТ (усилителя постоянного тока)

3 источника питания заменяют одним. R 1 и R 2 создают ЭДС смещения; R 3 и R 4 – ЭДС компенсации.

Недостатки: источник входного сигнала и выходное напряжение не имеют общей точки, т.е. использовать такую схему неудобно. Для исключения этого недостатка надо применить двухполярный источник питания.

R 1 и R 2 создаёт U КОМП. Т.к. точка 0 у U ВХ имеет? 1 = 0, а т. –Е К? 2 = - Е К, значит

1 > ? 2 , т.е. в схему неявно вводится (во входную цепь) источник ЭДС.

Усилитель переменного тока

C 1 и C 2 отсекают постоянную составляющую в U ВХ и U ВЫХ соответственно. C 1 одновременно фильтр высоких частот.

Каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель)
Назначение: используется как согласующий каскад между усилительным каскадом с общим эмиттером и маломощным источником напряжения U ВХ, а также с высокой нагрузкой.

Если бы ОК не было: R ВХОЭ относительно мало, а R ВЫХОЭ относительно велико, поэтому I Н большой => ? U ВХ (U ВХ? напряжение на выходном сопротивлении; U ВЫХ R ВХОЭ, R ВЫХОК? R Г Ч I ВХ =>

Недостатки: каскад с ОК не усиливает напряжение, К UXX ? 1 (0.9ч0.99) U ВЫХ = U ВХ - U БЭ, U БЭ > 0 ? 0.5 ч 0.7 В.

Схема называется с ОК, т.к. общей точкой является земля, а E K заземлён, второе название – эмиттерный повторитель, является неинвертирующим.

Пусть возрастает ∆U ВХ; значит возрастает ∆I Б, ∆I Э, ∆I Э R Э.
Параметры каскада с ОК

? 10 4 ОМ

2)
, R Н = ?

U ВХ = ∆I Б Ч , U ВЫХ = ∆I Э Ч R Э = ∆I Б Ч (1 + ?) Ч R Э

Лекция 9
3) R ВЫХ каскада с ОК

т.к. e Г = 0 => ∆I Б = 0, => ∆I Э = 0; R ВЫХ = R Э.
Задача:
К – замкнут – ОК

К – разомкнут – ОЭ

R К = 2000 ОМ

Е СМ = 0.4 В

~U ВХ M = 1 В

Определить 3 основных параметра для схемы с ОК и ОЭ.

R ВХ, R ВЫХ, K UXX для ОЭ и ОК, нарисовать осциллограммы U ВХ, U ВЫХ1 , U ВЫХ2 .

1. Каскад с ОЭ (К - разомкнут)

R ВХ = r Б + (? + 1)  R Э = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ,

R ВХ = 40.4 кОМ при r Б = 0

R ВЫХ = R K = 2000 ОМ

Е CM  K UXX = 0.4  5 = 2 В

U ВХМ  K UXX = 1  5 = 5 В

2. Каскад с ОК

R ВХ = r Б + (? + 1)  (R Э ||R Н) = 100 + (100 + 1)  400 = 40.5 кОМ

R ВЫХ = R Э = 400 ОМ
Осциллограммы U ВХ, U ВЫХ1 , U ВЫХ2 .

Дрейф нуля

Дрейф нуля – характерная черта УПТ. Под дрейфом нуля подразумевается изменение U ВЫХ при постоянном U ВХ. Причины: нестабильность источника питания, влияние температуры, изменение параметров пункта питания приборов с течением времени (вследствие старения).

1) Нестабильность источника питания.

Пусть E K увеличится => ?E СМ => ?I Б => ?I К => ?U RK => U ВЫХ уменьшится, т.к. K U > 1, значит изменение U ВЫХ будет больше, чем изменение E K .

2) Изменение температуры.

При повышении температуры, увеличивается? => ?I К => ?U RK , и понижается U ВЫХ.

U ДР.ВЫХ. MAX – максимальный U ВЫХ дрейфа нуля.

Должно быть U ВХ >> U ДР.ВХ. MAX ; в противном случае мы на выходе не отличим дрейф нуля от полезного сигнала. Эффективное средство борьбы с дрейфом нуля – применение усилительных каскадов на базе уравновешенных мостов.

Дифференциальный каскад (ДК)

4 плеча образованы R K 1 , R K 2 , VT1, VT2. Первая диагональ – питания E K , -E K . Вторая диагональ – нагрузки R K 1 , R H . ДК усиливает разность входных сигналов. Имеет хорошие характеристики при условии одинаковости его элементов, т.е. R K 1 = R K 2 , VT1 = VT2, что достигается при выполнении на одном кристалле на базе микросхемы.
Режим покоя

Включаем E K 1 и –Е К2 ; U ВХ1 = U ВХ2 = 0, U БЭП1 = U БЭП2 > 0, U БЭ = - U ЭП.

U ЭП = [- Е К1 + (I ЭП1 + I ЭП2)  R Э ] ? 0

т.е. U БЭ = E СМ = - U ЭП, следовательно протекают I БП1 = I БП2 ;

U КЭП1 = U КЭП2 = E K 1 – I КП1  R K 1 – U ЭП = E K 1 – I КП2  R К2 - U ЭП

U ВЫХ = U КЭП2 – U КЭП1 = 0

Пусть увеличилась температура, следовательно? ? => ?I КП1 = I КП2 => ?I ЭП1 = I ЭП2 => ?U ЭП => ?U БЭП1 , U БЭП2 => ?I БП1 , I БП2 => ?I КП1 , I КП2 => ? I ЭП1 , I ЭП2 , т.е I ЭП1 + I ЭП2 = const, т.к. R Э велико, поэтому стабилизация хорошая. Если через R Э протекает постоянный ток, следовательно R Э можно заменить источником тока с R ВНУТ = ?.

Лекция 10

∆U Э – сигнал обратной связи, стабилизирующий сумму I Э1 + I Э2 = const

Дрейф нуля

Пусть E 1 возрастает => ?U КЭ1 = U КЭ2 , U ВЫХ = U КЭ2 – U КЭ1 = 0

Любые симметричные изменяющиеся сигналы в схеме не приводят к дрейфу нуля.

Приложим переменный 2-ой сигнал.

1) Между базами транзисторов.

Пусть
будет положительным, значит

∆U БЭ1 > 0 => ∆I Б1 > 0 => ∆I К1 > 0 => ∆I Э1 > 0 => ∆U КЭ1

будет отрицательным, значит

∆U БЭ2 = 0 => ∆I Б2 ∆I К2 = 0 => ∆I Э2 ∆U КЭ2 > 0.

U ВЫХ = ∆U КЭ2 - ∆U КЭ1 = 2  ∆U КЭ

Если U ВХ1 = -U ВХ2 , следовательно ∆I Э1 = -∆I Э2

т.к. первый ток возрастает, а второй уменьшается, значит I Э1 + I Э2 = const

Значит ∆U Э = 0, поэтому:

А) Обратная связь не оказывает влияние на коэффициент усиления дифференциального каскада.

Б) В дифференциальном каскаде преодолеваются противоречие между необходимостью стабилизации режима за счёт обратной связи и влиянием R Э на коэффициент усиления каскада.

2)Теперь приложим входной сигнал к базе первого транзистора, закоротив при этом второй вход. U ВХ1 = e > 0; U ВХ2 = 0.

Значит ∆U БЭ1 > 0 =>∆I Б1 > 0 => ∆I К1 > 0 => ∆I Э1 > 0 => ∆U КЭ1
При росте I Б1 , => ?I Э1 , т.к. I Э1 + I Э2 = const; I Э2 уменьшается и

∆I Э2 = -∆I Э1 .

, ∆I Б2 = -∆I Б1 , ∆I K 2 = -∆I K 1 , ∆U КЭ2 = -∆U КЭ1 ,

U ВЫХ = ∆U КЭ2 - ∆U КЭ1 > 0

Вывод: вход 1 неинвертирующий, т.к ∆U ВХ >0 и ∆U ВЫХ >0.Значит из аналогичных преобразований вход 2 является инвертирующий. При приложении входного сигнала к одному транзистору будут изменяться токи и напряжения в обоих транзисторах.

Дифференциальный каскад усиливает разность входных напряжений тогда, когда U ВХ1 = U ВХ2 , следовательно U ВЫХ = (U ВХ1 – U ВХ2)  K U = 0 Усилитель работает в режиме синфазных сигналов. За счёт некоторой неодинаковости параметров: U ВЫХ = k С  U ВХ, где k С – коэффициент передачи синфазного сигнала. Чем меньше k С, тем качественнее усилитель.

Недостатки: отсутствие общей точки между входным и выходным сигналом. Для устранения принимается схема несимметричного дифференциального каскада (ДК).

Общая точка – земля.

Основные параметры ДК
U ВЫХ = 2 Ч ∆U КЭ, т.к. I Э1 + I Э2 = const, значит источник тока R Э = ?

, следовательно
;

1)

2) Входное сопротивление каскада

; R ВХ = 2 Ч r Б,