1. Dioodi ja transistori ehitus ja tööpõhimõte. n-p-n ja p-n-p transistorid.

Pooljuhtdioodid on pooljuhtseadised, mille põhiosaks on pooljuhtkristalli tekitatud p-n-siire, mis on varustatud eri osadega ühendatud viikudega ja paigutatud standardsesse kesta. Kest võib olla kas klaasist, plastist või metallist. Metallkesti kasutatakse reeglina suurevoolulistel dioodidel ja tavaliselt on see parema jahutuse võimaldamiseks ühendatud dioodi katoodiga.Kasutusel on olnud erinevaid dioodide liigitusi, praegu on enamlevinud dioodide liigitus lähtudes nende kasutusalast. Kui dioodis leiab kasutust p-n-siirde põhiomadus s.o. ühesuunaline elektrijuhtivus ehk ventiili toime, nimetatakse neid dioode põhidioodideks ehk lihtsalt dioodideks. Kui aga leiab kasutust mõni p-n-siirde eriomadus, nagu näiteks p-n-siirde mahtuvus, siis on tegemist eriotstarbeliste dioodidega. Põhidioodideks on alaldusdioodid ja lülitidioodid ( ka universaal ja impulssdioodid). Eriotstarbelistest dioodidest on enamlevinud stabilitronid, mahtuvusdioodid, fotodioodid.

Transistoriks ehk täpsemalt bipolaartransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mida kasutatakse elektriliste pingete ja voolude võimendamiseks ja genereerimiseks ning ka kontaktivaba lülitina nii nõrk- kui tugevvooluahelates. See on praegu kõige enam kasutatavaks pooljuhtseadiseks. Transistor on pooljuhtseadis, millel on kaks p-n-siiret.Tal on kolm osa, millest kaks äärmist on ühesuguse juhtivusega, keskmine aga erinea juhtivusega. Vastavalt sellele, millist juhtivust omab keskmine osa, on võimalik valmistada kaht liiki transistore p-n-p ja n-p-n.

Transistori keskmist osa nimetatakse baasiks, üht äärmist emitteriks ja teistkollektoriks. Transistori tingmärgid sõltuvalt tüübist on toodud samuti joonisel.Kristall, kus on tekitatud vastavad tsoonid, varustatakse väljaviikudega ja paigutataksehermeetilisse kesta. Emitteri ja baasi vahelist siiret nimetatakse emittersiirdeks, baasi jakollektori vahelist siiret aga kollektorsiirdeks. Kuigi transistori konstruktsioon onskemaatiliselt sümmeetriline, ei ole ta seda elektriliselt, st. kollektor ja emitter ei olevahetatavad. Erinevus on selles, et emitteri juhtivus peab olema tunduvalt suurem kuikollektoril. See saavutatakse lisandite erinevate kontsentratsioonidega transistori eriosades.

Transistori ehitusest tulenevalt võime seda vaadelda ka kahe omavahel baasiskokkuühendatud dioodina. Seepärast on ka transistoris toimuvad protsessid mõnevõrrasamased dioodis toimuvatega. Transistor lülitatakse alati tööle nii, et emittersiirepingestatakse päripingega ja kollektorsiire vastupingega (joonis 6.2). See reegel kehtibtransistori tüübist sõltumata, kuid kuna eri tüüpi transistoridel on vastavate osadejuhtivused vastupidised, siis on toitepingete polaarsuses erinevus, sõltuvalt sellest, kasn-p-n või p-n-p transistore.Vaatleme enamlevinud n-p-n transistori tööd. Kuna emittersiire on pingestatudavasuunas siis läbib teda tugev pärivool, mida kõige väiksemgi pinge muutus mõjutabtugevalt, kuna siirde päritakistus on väike. Nagu juba mainitud, töötab kollektorsiirevastupingežiimis, mistõttu ayatud emitteri korral läbib kollektorsiiret väga väikevastuvool.

Kokkuvõtlikult võime transistori tööpõhimõtte kohta öelda järgmist: väikesetakistusega emitterringis sisendpinge poolt tekitatud voolumuutused kanduvad peaaegusamasuurtena üle suure takistusega kollektorringi ning kollektorringi lülitatudkoormustakistilt saamegi võimendatud väljundpinge. Seega võime transistori vaadeldaka kui takistuse muundit, millest on tuletatud ka selle nimetus. (TRANSfer resISTOR).p-n-p tüüpi transistori võimendav toime on põhimõtteliselt sama kui n-p-ntransistoril. Erinevuseks on vaid see, et emitterist baasi liikuvateks laengukandjateks onelektronide asemel augud, p-n-p transistoriga lülitus on toodud joonisel 6.4.

2. Väljatransistoride ehitus, liigid, tööpõhimõte ja omadused.

Väljatransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mille pooljuhist voolu juhtivakanali juhtivust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta erinevalt bipolaartransistoristpingega tüüritav element. Seda nimetatakse ka unipolaartransistoriks, kunatema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate (kas elektronide võiaukude) liikumisena. Tal on samuti kui bipolaartransistoril kolm elektroodi. Üht,voolujuhtiva kanali otsas asuvat elektroodi, kust laengukandjad sisenevad kanalissenimetatakse lätteks (source), teist, kust laengukandjad väljuvad, neeluks {drain) ja kanaliküljel asuvat tüürelektroodi paisuks (gate).Konstruktsioonilt jagunevad väljatransistorid p-n siirdega väljatransistorideks(JFET) ja isoleeritud paisuga ehk isoleerkihiga väljatransistorideks (ingliskeelseterminoloogia järgi MOSFET, kus tähed MOS on tulnud konstruktsiooni skeemi st Metal-Oxide-Semiconductor).Väljatransistoride eeliseks on eelkõige suurem sisendtakistus (kuna sisendvool onväga väike), väiksemad omamürad (kuna laengukandjad liiguvad kanalis elektriväljakiirendaval toimel, s.o. mitte difusioonselt) ja väiksem temperatuurimõju (voolumoodustavad enamuslaengukandjad, mille hulk ei sõltu oluliselt temperatuurist). Ka onväljatransistoridel tehnoloogilisi eeliseid just integraallülituste valmistamiseseisukohalt.Isoleeritud paisuga väljatransistorid (MOSFET).Isoleeritud paisuga väljatransistoride eripäraks on see, et paisu ja kanali vahel on õhukeisoleerkiht, milleks on SiO2 kiht. Sõltuvalt kanali tekitamise meetodist jagunevadMOSFET transistorid formeeritud kanaliga ja indutseeritud kanaliga MOSFETtransistorideks. Need omakorda võivad olla kas n- või p-kanaliga. Seega onväljatransistore kuut erinevat liiki.Formeeritud kanaliga MOSFET transistorid Depletion-Type MOSFETVaatleme n-kanaliga transistori kui enamlevinut, p-juhtivusega põhimaterjali onformeeritud lisandite abil lätte ja neelu vahel n-juhtivusega kanal, mille peal on õhukeSiO2 isolatsioon ja sellel omakorda metallist paisuelektrood. Lätte- ja neelualused tsoonidon parema juhtivuse saamiseks tavaliselt kõrgendatud, s.o. n+ juhtivusega. Aluskristalligaühendatud metallelektrood on ühendatud kas lättega või toodud välja eraldi elektroodina.Sellise transistori skemaatiline ehitus koos n- ja p-kanaliga transistoride tingmärkidega ontoodud joonisel

3. Transistori tööpunkti valik ja fikseerimine.

Transistori tööpunkti fikseerimineTöötades võimendina on oluline, et väljundsignaal oleks võrdeline sisendsignaaliga, sest siis ei teki signaali kujundis moonutusi, seetõttu on kasutusel ainult lineaarrežiim. Selleks, et tagada sisendi ja väljundi võrdeline sõltuvus peab transistor lineaarrežiimi jääma ükskõik millise sisendsignaali hetkväärtuse korral. Selle tagamiseks antakse transistorile sobiv alalisvoolurežiim, mida nimetatakse tööpunkti fikseerimiseks.

4. ühise baasiga, emitteriga ja kollektoriga lülituste skeemid, omadused ja tunnusjooned.

1) Ühise baasiga lülituses toimub transistori tüürimine emittervooluga.Saadakse suur pingevõimendus ja väikesed mittelineaarmoonutused. Puudusteks on väike sisendtakistus ja suur väljundtakistus. Mainitud puuduse tõttu on raskusi kirjeldatud lülituses võimendusastmete omavahelise sidestamisega, sest järgneva võimendusastme väikese takistusega sisend koormab tugevalt eelneva võimendusastme väljundit.

2) Ühise emitteriga lülitus on kõige enam levinud lülituseks. Ka siin on väljundvooluks kollektorivool, kuid tüürimine toimub baasivooluga. Kuna baasivool on emittervoolust palju väiksem, on vastavalt suurem ka sisendtakistus.Lülitus annab suurima võimsusvõimenduse, sest üheaegselt esineb siin nii voolu- kui ka pingevõimendus. Astmeid on omavahel kergem sobitada, kui eelnevas lülituses, sest siin on sisendtakistus suurem ja väljundtakistus väiksem.

3) Ühise kollektoriga lülitus pingevõimendust ei arenda. Kuna väljundpinge võetakse emiiterahelast ja on väga lähedane sisendpingega, siis nimetatakse teda ka emitterjärguriks. Vooluvõimendus on küllalt suur, kuna emittervool on tunduvalt baasivoolust suurem. Suure vooluvõimenduse tõttu annab lülitus ka võimsusvõimendust.Lülituse eripäraks on suur sisen-ja väike väljundtakistus, mis võimaldab seda kasutada sobitusastmetena.

5. Operatsioonvõimendi inverteeriva ja mitteinverteeriva võimendina.Skeemid ja võimendusteguri arvutus

Operatsioonvõimendiks nimetatakse tavaliselt integraalselt valmistatavat alalispinge võimendit, millel on 2 sisendit, 1 väljund ja mida toidetakse sümmeetrilise pingega

Plussiga tähistatud sisendit nimetatakse mitteinverteerivaks sisendiks ja sinna antud sisendpinge tekitab väljundis sama faasilise väljundpinge. Miinusega tähistatud sisendit nimetatakse inverteerivaks sisendiks ja sinna antud signaal tekitab väljundis vastasfaasilise väljundpinge. Üldreeglina on võimendustegurid mõlema sisendi suhtes võrdsed. Operatsioonvõimendi on universaalne element, mida võib kasutada väga mitmeks otstarbeks. Võimendustegur.

a. Pingevõimendustegur.K = Uvälj / Usis

b. Vooluvõimendustegur. Ki = Ivälj / I sis

c. Võimsusvõimendustegur. Kp = Pvälj / Psis

d. Üldvõimendustegur KÜLD = K1*K2 ... Kn , kus Kn on üksikute astmete võimendustegur.

Op võimendite kasutamine põhineb kahel põhilülitusel: Mitteinverteerival võimendil ja inverteerival võimendil. Seejuures nende lülituste analüüsid vaadeldakse op võimendi ideaalsetena, sest paljude parameetrite osas on reaalsed op võimendid ideaalile lähedased, v.a. sagedusomadused, sest reaalsete op võimendite läbilaskeribad jäävad üsnagi kaugele ideaalsest.

Joonis 22.

Mitteinverteerival võimendil antakse sisendsignaal mitteinverteerivasse sisendisse ja op võimendi põhiomadusest tulenevalt on väljundpinge samas faasis sisenpingega. Tagasiside tekitamiseks antakse väljundist pinge läbi pingejaguri R1, R2 inverteerivasse

+

-

sisendisse. Kuna tagasiside antakse inverteerivasse sisendisse, siis on tekkiv tagasiside negatiivne. Kuna op võimendi sisendid on vastandtoimelised, siis kui üheaegselt mõjub signaal mõlemas sisendis ja kui lülituses on tagasiside, siis püüab op võimendi muuta väljundpinget seni, kuni sisendite vaheline pinge muutub nulliks. Usis(+)=Usis(-)

Ur1=IR1=Usis

Uvälj=Ur1+Ur2

Uvälj=I(R1+R2)

R=Uvälj/Usis

Seega mitteinverteeriva võimendi võimendustegur ei sõltu kasutatava op võimendi parameetritest, vaid ainult tagasiside ahela takistustest, seega on võimalik välise ahelaga küllalt täpselt määrata reaalse võimendi võimendustegurit. Toodud lülituse sisendtakistus on suurem, kui kasutatava op võimendi sisesntakistus. Sisendtakistuse suurenemine on selgitatav tagasiside toimega. Kui me anname võimendi sisendisse mingi pinge, siis tekitab see ka mingi sisendvoolu. Tagasiside pinge muutub aga selliselt, et sisendite pingete erinevus läheneb nullile, st tekib sisendpinge vähenemine, järelikult peab vähenema ka sisendvool. Sisendvoolu vähenemine on aga samaväärne sisendtakistuse suurenemisega. Praktiliselt jääb sisendite vahele ikka mingi erinevus, kuid see ei ületa 0,5-1 mV. Sellest tulenevalt on ka mitteinverteeriva võimendi sisendtakistus suur, ulatudes praktiliselt 100 megaoomini. Väljundtakistus samal ajal aga väheneb. Kui me suurendame võimendi koormust (vähendades väljundisse lülitatud takistust), siis tekib koormusvoolu suurenemine väljundtakistusel tekib täiendav pingelang ja väljundpinge väheneb. Väljundpinge vähenemine toob kaasa ka tagasiside vähenemise, mistõttu väheneb pinge inverteerivas sisendis. Nüüd pääseb maksmusele mitteinverteeriva sisendi toime, st sisendite vaheline pinge suureneb suurendades väljundpinget. Kirjeldatud toime on samaväärne väljundtakistuse vähenemisega. Mitteinverteeriva võimendi väljundpinge on reaalselt mõne oomi piires, seega umbes 100x väiksem, kui op võimendi väljundtakistus.

Joonis 23

Inverteeriva võimendi puhul on mitteinverteeriv sisend ühendatud maaga ning sisendpinge antakse inverteerivasse sisendisse, kuhu tuuakse ka väljundist üle R2 sidepinge. Eelmise skeemi juures käsitletud toime tõttu püüab op võimendi saavutada alati sellist tööolukorda, kus sisendite vaheline ping on 0 ja kuna mitteinverteeriv sisend on maandatud, siis tekib inverteerivas sisendis virtuaalne maa, st inverteeriva sisendi pinge on alati nulli lähedane.

Usis/R1=-Uvälj/R2

I=Isis/R1 ; I=-Uvälj/R2

K=Uvälj/Usis=-R2/R1

Ka inverteeriva võimendi võiendustegur on määratud välise vooluahela elementidega (tagasisidega). Peale põhitoime on vaadeldavatel võimenditel ka muude omaduste erinevusi.

...

Võimenduse valemis olev miinusmärk osutab vastasfaasis olemisele. Lülituse väljundtakistus on suur, sest sisendpinge ja tagasisisde pinge toimed on nüüd vastupidised. Kui koosrmusvool suureneb ja väheneb väljundpinge, siis muutub inverteeriva sisendi pinge positiivsemaks ja võimendi vähendab väljundvoolu, et viia sisendpingete erinevus nulliks. Väljundvoolu vähendamine on aga samaväärne suurele väljundtakistusele.

Joonis 24

Sisendvoolude tõttu võib op võimendi kasutamisel tekkida viga. Mitteinverteeriva sisendi vool I- kulgeb sisendisse läbi takistuste R1 ja R2 põhjustades neil pingelangu, mis mõjutab sisendpinget. Selle mõju kompenseerimiseks lülitatakse mitteinverteerivasse sisendisse takistus R3, mille väärtus on R3=R1R2/(R1+R2) Tekib pingelang ka voolus I+ ning toimeviga sisendvooludest ei teki. Selle takistuse lisamine on inverteeriva võimendi kasutamisel üldine.

6. RC ja LC generaatori tööpõhimõte. Multivibraator ja ootemultivibraator.

Generaatoriteks nimetatakse lülitusi, millised tekitavad soovitava sageduse ja kujuga elektrilisi võnkumisi. Nad jagunevad siinuspingegeneraatoriteks ja mittesiinuspingegeneraatoriteks. Siinuspingegeneraatoreid on 3 liiki: RC generaatorid, LC generaatorid ja kvartsgeneraatorid. Igasugune generaator on positiivse tagasisidega lülitus, kusjuures siinuspingegeneraatorite puhul on see ülekriitiline tagasiside tagatud ainult ühel sagedusel, millel tekib võnkumine, seega võib vaadelda siinusgeneraatoreid selektiivse tagasisidega lülitustena. RC generaatorites tagatakse genereerimiseks nõutav positiivne tagasiside, takistustest ja kondensaatoritest koostatud filtri abil. LC generaatorites tagatakse see võnkeringi kasutamisega, mille resonantssagedus määrab generaatori võnkesageduse. Kvartsgeneraatorites määratakse võnkesagedus sobiva kvartsgeneraatori kasutamisega, milline toimib kõrgekvaliteedilise võnkeringina. RC generaatorid on levinud madalsageduslike signaaliallikatena (kuni 100KHz) LC generaatorid kõrgsageduslike signaaliallikatena, sagedustel üle 100KHz ja kvartsgeneraatorid leiavad kasutamist mõlemal juhul, kui nõutakse sageduse ranget stabiilsust.

Joonis 1.

Lihtsaima RC generaatori saame, kui ühendada op võimendi väljundi ja inverteeriva sisendi vahele kolme lüliline RC filter. Selleks et tekiks positiivne tagasiside peab signaal

selles filtris pöörama faasi 180 kraadi, et oleks tagatud positiivse tagasiside tingimus, kus tagasiside pinge ja väljundpinge peavad olema sisendi suhtes vastasfaasis. Iga RC lüli pöörab signaali faasi sõltuvalt sagedusest 0 kuni 90 kraadi, kolmlüli seega 0 kuni 270 kraadi, järelikult leidub sagedus, millele tekitatav faasinihe on 180 kraadi ja just sellel sagedusel lähebki lülitus võnkuma. Lülituse pingestamisel tekivad võimendi väljundis mürapinged, mis on korrapäratu kujuga pinge ja voolu muutused. Need korrapäratud signaalid on tõestatult vaadeldavad pideva sagedusspekrina, millel leidub ka see sagedus, millele antud lülitus tagab 180 kraadi faasinihke. Seda signaali hakatakse võimendama teistest tugevamini, kuna sellele sagedusele toimib positiivne tagasiside ning sellel sagedusel tekivadki väljundis võnkumised. On ilmne, et võnkumiste sagedus sõltub RC lülide elementide valikust.

Juhul, kui R1=R2=R3=R, C1=C2=C3=C, siis f0=1/(2piiRC(sqrt(6))

Kasutatakse ka teistsugust RC generaatori lülitust, kus tagasiside ahelas tekitatav faasinihe on 0.

Joonis 2.

Selleks, et nullise faasinihkega tagasiside ahela korral tekiks positiivne tagasiside, antakse sealt saadav tagasiside pinge mitteinverteerivasse sisendisse. Taolist järjestikparalleel lülitust tuntakse Wien' silla nime all. Väga sageli viiakse lülitusse mittelineraarne negatiivne tagasiside, mille ülesandeks on stailiseerida genereeritavate võnkumiste amplituudi. See tagasiside on vaadeldavas lülituses teostatud takisti Rts ja posistori abil. Nende kaudu antakse osa väljundpingest inverteerivasse sisendisse. Kui mingil põhjusel võnkumiste amplituud suureneb, siis suureneb vool negatiivse tagasiside ahelas ja Posistor kuumeneb. Posistori kuumenemisel suureneb tema takistus ning sellega koos ka tagasiside pinge. Suureneb tagasiside pinge, st tugevneb negatiivne tagasiside ja väljundpinge väheneb.

LC generaatorid kujutavad endast võimendus astet, mille koormuseks on võnkering ja kus on teostatud positiivne tagasiside. Kasutatavaid lülitusi on erinevaid sõltuvalt sellest, kuidas on realiseeritud tagasiside ja kas võnkering paikneb kollektor või emitter ahelas.Vaadeldaval juhul on tagasiside teostatud transformatoorselt st seda et mähised L ja Ls paiknevad lähestiku ühisel südamikul nii et induktiivsuses L tekkiv magnetvool indutseerib elektromotoorjõu sidestus mähises Ls. Seejuures on sidestus mähise otsad ühendatud selliselt, et temalt baasiel antav pinge oleks kollektorpinge muutustega vastas faasis, kuna võimendus astme sisend ja väljundpinge nihe on 180 kraadi, siis positiivse tagasiside saamiseks on veel vaja 180 kraadi, mis on v õinmalik mähiste otste sobiva valikuga. Lülituses tuleb kasutada ka sidestus kondekat Cs, sest selle puudumisel lühistuks alalisvoolule baasiahel ning poleks võimalik fikseerida tööpunkti. Toite pinge lülitamisel tekivad võnkeringis omavõnke sagedusega sumbuvad võnkumised, need võnkumised antakse positiivse tagasiside kaudu baasile samuti sumbuvate võnkumistena, kus nad hakkavad tekitama kollektorvoolu muutusi mis on samas faasis algselt tekkinud võnkumistega, kuns kollektor voolu muutused hakkavad nüüd kaasa aitama voolu muutustele võnke ringis, siis muutuvad sumbuvad võnkumised sumbuvateks ja tekib püsiv genereerimine. Tekkivate võnkumiste sagedus on määratud omavõnke sageudsega.

GENERAATORIS KASUTATAV tööpunkt ei pruugi olla valitud nii nagu eelvõimendites, see on lineaarrežiimi keskel, vaid suurema kasuteguri huvides valitakse ta tavaliselt küllalt madalale sarnaselt vastastakt lülitusele, sest generaatori väljundpinge kuju on määratud võnkeringi võnkumistega ja nende võnkumistele kaasa aitamiseks piisab, kui neile kaasa aidata impulsilise vooluga. Multivibraator on laialt levinud ristkülikimpulsside generaator, mille eeliseks on lihtne lülitus ja lai sageduslik tööpiirkond (mõnest hertsist kuni 100 kilohertsini). Sageli kasutatakse teda vilkuvate signaalide saamiseks ja ka helisignalisaatoritena. Kõige lihtsam multivibraator on kaheastmeline 100 %-lise positiivse tagasisidega võimendi. Ta võib olla koostatud transistoridel, loogika-elementidel või operatsioonvõimendil.Ootemultivibraator

Ooterežiimis töötavat multivibraatorit nimetatakse ka ootemultivibraatoriks ja monovibraatoriks. Tal on on üks stabiilne ja üks mittestabiilne asend , selles stabiilses asendis võib lülitus olla kuitahes kaua. Sisendimpulsi toimel läheb aga lülitus mittestabiilsesse asendisse, millest ta tagastub teatud ajavahemiku möödumisel.

Sellist lülitust kasutatakse soovitava kestuse ja amplituudiga impulsside formeerimiseks, sest igale sisendimpulsile järgneb üks väljundimpulss, mille kestus ja amplituud on määratud lülituse omadustega, sagedus aga sisendimpulsside sagedusega (joon.3.25).

Joon3.25. Vaatleme transistoridega ootemultivibraatori tööd (joon.3.26).

Uvälj

Usis

t

t

R1 RC2RC1 RB

C3

C

VT2

+E

-E

Joon.3.26

RE

VT1

R2

Uvälj

Usis

UBE1

UBE2

0,5Vτ=CRB

UCE1

UBE2

t

t

t

t

Usis

UCE2

t

ti

Lähteolukorras on VT1 suletud ja VT2 avatud. See saadakse sel teel, et pingejaguri R1, R2 abil antakse VT1 baasile suhteliselt madal positiivne pinge (1,5…2 volti). Samal ajal on takisti RE valitud nii, et VT2 emittervoolust seal põhjustatud pingelang oleks suurem VT1 baasi pingest ja seetõttu jääb baas algolukorras emitterist negatiivsemaks nii, et transistor hoitakse suletuna. Samal ajal on VT1 kollektori pinge võrdne toitepingega, ning kondensaator C laetud maksimaalse võimaliku pingeni. Kui saabub

positiivne sisendimpulss, siis selle toimel VT1 avatakse, tema kollektori pinge langeb, ning kondensaator C peab hakkama tühjenema. Tühjenemisvool läbides transistori VT1, toiteallikat ja takistust RB, tekitab seal pingelangu, mille miinus on suunatud VT2 baasile, ning selle tulemusena VT2 suletakse. VT2 sulgemise tõttu väheneb pingelang takistusel RE ja VT1 jääb avatuks ka peale sisendimpulsi lõppemist, sest VT1 ei saa sulguda oma emittervoolust põhjustatud pingelangust. Kondensaatori tühjenemisahelas on järjestikku ka toiteallikas E ja selle toimel püüab kondensaator ümber laaduda positiivse pingeni. Tühjenedes vool väheneb eksponentsiaalselt ja samuti ka pingelang takistusel RB, kuni saavutatakse transistori avanemiseks vajalik +0,5 volti pinge. Selle saavutamisel VT2 avaneb, tekkib ka tema emitter vool. Suureneb pingelang takistusel RE, VT1 suletakse, ning lülitus on jälle algasendis.

Formeeritava impulsi kestvus on seega määratud kondensaatori tühjenemise ajakonstandiga CRB väljundimpulsside amplituudi määrab aga toitepinge väärtus. Praktiliselt on väljundimpulsside amplituud toitepingest mõne voldi võrra väiksem, arvestades VT2 kollektori ja emitteri vahelist pingelangu ja pingelangu takistusel RE.

Uvälj1

Uvälj2

Joon. 3.27

&

&DD1

DD2

Usis2 RVD

C1

DD3&

Usis

Usis1

Uvälj1

t

t

Usis2

Uvälj2

t

Uav

Usis1

Usis

t

Nii nagu multivibraatori põhilülitust, nii on ka ootemultivibraator lülitust on võimalik koostada nii loogika, kui ka op-võimendi baasil.Joon.3.27 on toodud loogikaelementidega ootemultivibraatori skeem.Algasendis on DD2 väljundis üks ja DD1 väljundis null, kuna DD1 mõlemad sisendid on asendis üks. Sisendimpulsi toimel läheb DD1 väljund ühte. Kondensaator C hakkab väljundi kõrge pinge tõttu laaduma, ning laadimisvool põhjustab pingelangu takistil R, see viib DD2 sisendi ühte, väljundi aga nulli. Kuna DD1 alumine sisend on nüüd nullis, siis ei juhtu lülituse olekuga ka midagi peale sisendimpulsi lõppu, see tähendab siis kui ülemine sisend läheb ühte. Kondensaator C tühjenemisvool väheneb eksponentsiaalselt, ning koos sellega ka pingelang takistil R ja ka DD2 sisendpinge, selle hetkeni, mil saavutatakse loogika avanemispinge. Nüüd läheb DD2 väljund ühte, selle tulemusena DD1 väljund nulli, ning lülitus on jälle algasendis kuni järgmise sisendimpulsi saabumiseni.

7. Pingestabilisaatorid. Analoog- ja impulss-pingestabilisaatori tööpõhimõte.

Stabilisaatorid on lülitused, mille ülesandeks on hoida toitepingeid lubatavates muutustepiirides võrgu pinge ja koormusvoolu muutuste korral. Võrgupinge lubatavad kõikumised on +10/-15% ja kui lubada alaldatud pingel sama suuri kõikumisi, siis toob see kaasaelektroonika seadmete töö häireid eriti mõõteseadmete korral. Samasuguseid häireid võivad põhjustada ka koormuse muutused, sest on terve rida tarbijaid, mille vool töötamisel muutub. On olemas nii vahelduv- kui alalispinge stabilisaatorid, kusjuures enamasti kasutataksealalispinge stabilisaatoreid ning toiteseadmetes järgnevad nad alalduslülitusele ja silufiltrile.Tööpõhimõttelt võivad stabilisaatorid olla parameetrilised ja kompensatsioonilised.Parameetrilistes stabilisaatorites kasutatakse mittelineaarset pinge-voolu tunnusjoonegaelemente, mis teatud režiimis töötades võivad anda stabiliseeriva toime. Tüüpiliseksparameetriliseks stabilisaatoriks on stabilitron stabilisaator. Kompensatsioonilisedstabilisaatorid kujutavad endast automaatreguleerimissüsteemi, millised teostavad pinge

reguleerimist vastavuses toitepinge ja koormusvoolu muutustega.

Analoog

Enamlevinud transistorstabilisaatori... on emitterlülitusega lülitus, kus koormustakistusega on ühendatud reguleerelemendina töötava transistori VT1 emitterahelasse (Sellega tagatakse väiksem väljundtakistus kuna emitterkoormuse korral on transistori väljundtakistus koormuse korral väiksem. Transistor VT2 töötab üheaegselt nii võrdluselemendina kui ka võimendina.Kui nõutakse eriti kõrget stabiliseerimistegurit, siis peab võimenduselemendi võimendusolema suurem ja võimendi kujundatakse siis mitmeastmelisena. ... Stabilisaatori koormusvool läbib transistori VT1. Seega peab see transistor olema suurevooluline. Võimendustransistor on aga reegline väikesevooluline nii et reguleertransistori sisendvool ei ületa tavaliselt mõnda mA-d. Suurevõimsusliste transistoride vooluvõimendustegur ei ole reeglina suur (kuni 50), nii et kui kasutada reguleerelemendina ühte transistori, siis on suurim väljundvool 2x50 (ainult100mA). Kuna liittransistori voolu võimendustegur on üksikute transistoride vooluvõimendustegurite korrutis.... Reguleertransistorides eraldab küllalt palju soojuslikkuvõimsust ja seepärast paigutatakse nad reeglina jahutusradiaatoritele. Kaasajal valmistatakse pingestabilisaatoreid väga laialdaselt ka integraallülitustena.

Väljastpoolt lisatavate kondensaatorite vajadus tuleb sellest, et seni ei osataintegraaltehnoloogia valmistada piisavalt suure mahtuvusega kondensaatoreid.

Sisendkondensaatori ülesandeks on vähendada alaldatud pinge pulsatsiooni sel määral, etpulsatsiooni pinge muutused ei väljuks stabiliseerimispiirkonnast. Väljundkondensaatoriülesandeks on suurendada stabilisaatori stabiilsust, sest järskude koormuste muutuste korral võib stabilisaator võnkuma. Vaadeldud stabilisaatoreid nimetatakseanaloogstabilisaatoriteksm, sest väljundpingeks on alalispinge, mille väärtus stabiliseerimise käigus sujuvalt muudetakse. Nende puuduseks on madal kasutegur. Madala kasuteguri põhjuseks on aktiivrežiimis töötav reguleertransistor, mistõttu muutub temas suur hulk energiat soojuseks. Kasutegurit on oluliselt võimalik tõsta, kui panna reguleertransistor tööle lülitirežiimis. Sel juhul ei ole aga väljundpinge sujuvalt muutuv alalispinge, vaid ühepolaarsete impulsside rida, millest saadakse alalispinge silumise tulemusena. Kui impulsside sagedus on piisavalt suur, ei ole impulsspinge silumine tõsiseks probleemiks. Vaatamata sellele on olemas rida tarbijaid nt mikrofoni eelvõimendid, mis vajavad toiteks väga kvaliteetset alalispinget ja seetõttu leiavad analoogstabilisaatorid ikkagi kasutust paralleelselt impulss-stabilisaatoritega.Impulss-stabilisaatoridImpulss-stabilisaatorid on põhimõtteliselt koostatud samasuguste blokkskeemide alusel kui analoogstabilisaatorid. Pinge reguleerimine stabiliseerimise käigus on põhimõtteliseltimpulsspinge keskväärtuse reguleerimine.See on võimalik kahel meetodil:1) Muutes impulsside kestvust nii et sagedus on konstantne. (Impulss laiusemodulatsioon)2) Muutes impulsside sagedust kusjuures impulssi kestvus ja amplituut ei muutu.Mõlemad meetodid on kasutusel, kuid enamasti eelistatakse impulssi laiuse modulatsiooni, kuna neis tekkivaid häireid on lihtsam summutada. Impulss-stabilisaatorite töösagedus on reeglina üle 20kHz ja mitte rohkem kui 100kHz

Kui tüürpinge poolt avatakse transistor VT, siis tekib vool läbi transistori ja induktiivsuseväljundisse. Induktiivsus püüab voolu suurenemist takistada ja tema klemmidelindutseeritakse emj, mille pluss on suunatud sisendile, miinus väljundile. Diood VD onsuletud, kuna tema katoodil toimib positiivne pinge. Vool läbi induktiivsuse suureneb jatoimub energia salvestamine induktiivsuse magnetahelasse.Selle pinge muutuse tõttu avaneb diood VD ning induktiivsusesse salvestunud energia arvel jätkub vool väljundisse. Taolisi stabilisaatoreid nimetatakse „step-down” stabilisaatoriteks. Kasutatavas lülituses peavad transistor ja diood olema mõlemad kiiretoimelised ja suurevoolulised. Kondensaator C peab taluma kõrge sagedusega pinge muutusi ja sinna ei kõlba tavalised elektrolüütkondensaatorid. Impulss-stabilisaatorite tüürlülitused on teostatud spetsiaalsete integraallülitustega. Väga sageli võivad nad töötada nii impulsi laiuse kui ka sagedusmodulatsiooni režiimis. Režiimi valik teostatakse väliste ühendustega.

Kui transistor avatakse tekib vool läbi induktiivsuse L ning induktiivsusel tekkiv emj püüab voolu suurenemist takistada. Sel ajal toimub energia salvestamine induktiivsusesse. Diood on suletud ja energiat väljundisse ei lähetata. Kui transistor suletakse, muudab induktiivsuse emj polaarsust, diood VD avaneb ja väljundisse toimib ping Usis+e.Kuna saadav väljundpinge on sisendpingest suurem, nimetatakse antud stabilisaatorit „step-up” stabilisaatoriks.Kondensaator C ülesandeks on säilitada pinget väljundis, siis kui sisendist energiatväljundisse ei siirdu. Sama kondensaator on ühtlasi ka silukondensaatoriks. Väljundpingepulsatsiooni vähendamiseks võib väljundisse lisada veel täiendav silufilter.Impulsstabilisaatorite abil on võimalik muuta ka väljundpinge polaarsust. Taolisestabilisaatori vajadus võib tekkida siis, kui soovitakse saada ühe ja sama alaldi abil erineva polaarsusega alalispingeid.

Kui avatakse transistor, tekib vool ja induktiivsusel emj, mis püüab voolu suurenemisttakistada. Kuna negatiivne pinge mõjub dioodi anoodil, siis on diood suletud. Transistorisulgemisel püüab induktiivsus voolu säilitada muutes oma polaarsust, diood avaneb jainduktiivsusesse salvestunud energia siirdub väljundisse sisendpingega vastupidisepolaarsusega. Impulsstabilisaatoreid valmistatakse ka integraallülitustena. Nad on ettenähtud kindlatele standardiseeritud pingetele ning neid valmistatakse nii „step-up” kui ka „stepdown” lülitustena. Väljastpoolt tuleb neile lisada induktiivsus ja kondensaator.

8. Diferentseeriv ja integreeriv ahel elektroonikas.Ahelate amplituud-sageduskarakteristikud. Lõikesagedus.

9. Sideliin ja seal tekkivad siirdeprotsessid.Sumbuvus ja lainetakistus. Sideliini amplitud-sageduskarakteristikud.