Схема усилительного каскада на транзисторе с ОЭ

Усилительный каскад должен содержать нелинейный управляющий элемент, источник электрической энергии и вспомогательные элементы. Во входную цепь включается источник сигнала (Ес), а в выходную – нагрузка (Rн). Полярность источника питания (Еп) обеспечивает работу транзистора в активном режиме. Резисторы R_Б и R_К задают требуемые постоянные составляющие токов в цепях транзистора и постоянные напряжения на его электродах - рабочую точку транзистора. От выбора рабочей точки зависит усиление каскада, КПД, искажения сигнала. Для того, чтобы источник сигнала и нагрузка не влияли на режим работы транзистора по постоянному току, включены разделительные конденсаторы С1 и С2, имеющие в рабочем диапазоне частот малые сопротивления.

Элементы схемы:

Ес – источник входного сигнала;

Еп – источник питания;

VT – активный усилительный элемент - транзистор;

Rб – резистор, с помощью которого задается начальный ток базы (положение рабочей точки) транзистора;

Rк – резистор, через который подается напряжение питания на коллектор транзистора, задает положения рабочей точки. На нём выделяется усиленный сигнал;

Rн – элемент нагрузки, на него подается выделенный усиленный сигнал;

С1, С2 – разделительные конденсаторы, которые пропускают только переменную составляющую сигнала от входного источника на вход транзистора и переменную составляющую усиленного сигнала с коллектора транзистора в нагрузку. Задерживают постоянную составляющую сигнала.

Принцип действия усилителя основывается на преобразовании энергии источника питания в энергию сигнала. Основную функцию преобразователя энергии в усилителе выполняет активный усилительный элемент, способный с небольшой входной энергией управлять значительно большей энергией источника питания.

Принцип работы усилителя рассмотрим на примере усилительного каскада. В отсутствие усиливаемого сигнала при подаче на эмиттерный и коллекторный переходы напряжения смещения в цепях транзистора проходят постоянные токи Iоб во входной цепи и Iок в выходной. А на входных и выходных зажимах (нуль в индексах величин означает, что рассматривается режим по постоянному току) устанавливаются соответственно напряжения Uобэ, равное напряжению смещения на эмиттерном переходе, и Uокэ, определяемое ЭДС источника питания Ек и сопротивлением резистора Rк в

соответствии с уравнением Uкэ=Ек-IкRк.

Как было сказано ранее, эти значения токов и напряжений определяют положение точки на статических характеристиках, которую называют начальной рабочей точкой.

Если на вход усилителя подается сигнал, например синусоидальной формы Uс=Uсмsinωt, то он алгебраически суммируется с постоянным напряжением смещения на эмиттерном переходе и рабочая точка(РТ) перемещается между точками режимов насыщения(Н) и отсечки(О).

В отрицательные полупериоды напряжение сигнала складывается с отрицательным напряжением смещения, напряжение смещения базы увеличивается, в результате чего увеличивается ток базы и коллекторный ток и рабочая точка плавно перемещается из положения РТ в положение Н. В положительные полупериоды напряжение сигнала, складываясь с отрицательным напряжением смещения, снижает напряжение смещения базы, поэтому токи базы и коллектора уменьшаются, а рабочая точка плавно перемещается в положение О. Токи iб и ik изменяются в фазе с изменениями мгновенного значения суммарного напряжения. В цепи источник ЭДС смещения -коллекторный переход проходит пульсирующий ток, состоящий из постоянной Iок и переменной iк составляющих тока. Переменная составляющая тока создаст на резисторе Rк падение напряжения, амплитуда которого равна амплитуде выходного сигнала Uвых. При этом напряжение на резисторе изменяется синфазно, а выходное напряжение находится в противофазе с напряжением сигнала. При большом сопротивлении Rк амплитуда выходного сигнала значительно больше амплитуды напряжения входного сигнала. (напряжение сигнала порядка десятка милливольт, ток -

десятка микроампер, а выходное напряжение порядка нескольких вольт, ток -

нескольких миллиампер). Таким образом, в приборе происходит усиление как

напряжения, так и тока сигнала, а следовательно, и мощности.

Эквивалентная схема транзистора в системе h-параметров:

1. Кристаллизация металлов. Понятие степени переохлаждения. Понятие дендрита.

Металлы могут находится в 3-х агрегатных состояниях (тв, жидк, газообр). Переход из одного состояния в другое называется фазовым преобразованием. Температура перехода зависит от давления и для чистых веществ при постоянном давлении является постоянной величиной. К фазовым превращениям относят кристаллизацию и плавление.

Кристаллизация- процесс образования кристаллов из жидкого или газообразного состояния.

Переход метала из жидкого в ТВ – первичная кристаллизация, образование новых кристалл. решёток – вторичная кристаллизация(перекристаллизация).

Энергетическое состояние системы характеризуется свободной энергией: F=U-TS

U- внутренняя энергия, Т- абсолютная температура, S- энтропия

Ts-равновесная температура или теоретическая температура кристаллизации

Охлаждение жидкости ниже равновесной температуры кристаллизации называется переохлаждением. Степень переохлаждения – разность между теоретической и фактической температурой кристаллизации. Процесс перехода из жидкого состояния в кристаллическое изображено в координатах температура-время

При кристаллизации выделяется скрытая теплота, которая компенсируется отводом тепла

Процесс кристаллизации состоит из 2-х процессов:

1)зарождение центров кристаллизации(зародыш)

2)рост центров кристаллизации

Скорость процесса кристаллизации зависит от степени переохлаждения.

Скорость роста

t1-крупнокристаллическая структура

t2- мелкокристалич

Кристаллы, образующиеся в процессе затвердевания, могут иметь различную форму в зависимости от скорости охлаждения, характера и количества примесей. Чаще в процессе кристаллизации образуются разветвленные(древовидные) кристаллы- дендриты. При образовании кристаллов их развитие идет в основном в направлении, перпендикулярных к плоскостям с максимальной плотностью упаковки атомов. Это приводит к тому, что первоначально образованные длинные ветви- оси первого порядка. Одновременно с удлинением осей 1 порядка на их ребрах закрепляются и растут перпендикулярно к ним такие же ветви 2-го порядка. На осях 2-го порядка зарождаются и растут оси 3-его порядка и т.д. В итоге образуются кристаллы в форме дендритов.