Общие сведения о радиоконденсаторах

Классификация. Электрический конденсатор представляет собой систему из двух или более токопроводящих обкладок, разделенных диэлектриком, предназначенную для создания емкости. По конст­рукции и назначению радиоконденсаторы разделяют на постоянные И переменные. Емкость постоянных конденсаторов не меняется, а переменных — .можно плавно изменять. Существуют также полу­переменные (подстроечные) конденсаторы, емкость которых можно плавно изменять до определенного значения, по достижении кото­рого они работают как постоянные. Материал диэлектрика и его свойства определяют характеристики, конструкцию и область при­менения конденсаторов.

Различают следующие виды конденсаторов: с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные, вакуумные); с жидким (наполненные минеральным маслом или синтетической жидкостью); с твердым неорганическим (стеклянные, стеклоэмалевые, стекло-пленочные, слюдяные, керамические и др.); с твердым органичес­ким (бумажные, металлобумажные, пленочные, бумажно-пленочные и др.); с оксидным — электролитические (танталовые, ниобиевые, титановые, алюминиевые).

Переменные конденсаторы имеют механическое или электри­ческое управление емкостью. Конденсаторы с механическим управлением выпускают с газообразным, жидким или твердым диэлектри­ком, а с электрическим — сегнетокерамические (вариконды) и по« лупррводниковые (варккапы).

Маркировка конденсаторов. Существует две системы обозначе­ния конденсаторов: буквенная (старая) и цифровая (новая).

Буквенная система используется для обозначения конденсаторов, разработанных до 1960 г. и выпускающихся в настоящее время. В этой системе первая буква К означает конденсатор, вторая — тип диэлектрика (Б — бумажный, С — слюдяной, К — керами­ческий, Э — электролитический и т. д.), третья — конструктивные особенности (герметичность исполнения или условия эксплуатации). Для упрощения системы обозначений часто первую букву К опус­кают, оставляя вторую и последующие (например, МБГО — кон­денсатор металлобумажный герметизированный с однослойным ди­электриком).

В соответствии с цифровой системой обозначений конденсаторы разделяют на группы по виду диэлектрика, назначению и варианту исполнения. В этой системе первый элемент обозначения (буква К) — конденсатор постоянной емкости, второй (число) — вид ди­электрика (10 — керамический на номинальное напряжение ниже 1600 В; 15 — керамический на номинальное напряжение 1600 В и выше; 20 — кварцевый; 21 — стеклянный; 22 — стеклокерами-ческий; 23 — стеклоэмалевый; 24 — слюдяной малой мощности; 32 — слюдяной большой мощности; 40 — бумажный на номинальное напряжение ниже 1600 В с фольговыми об­кладками; 41 — бумажный на номинальное напряжение выше 1600 В с фольговыми обкладками; 42 — бумажный с металли­зированными обкладками; 50 — электролитический алюминиевый; 51 — электролитический танталовый фольговый; 52 — электролити­ческий танталовый Объемно-пористый; 53 — оксидно-полупроводни­ковый; 60 — воздушный; 61 — вакуумный; 70 — полистиральный с фольговыми обкладками; 71 — полистиролышй с металлизиро­ванными обкладками; 72 — фторопластовый и т. д.); третий эле­мент — буква, указывающая на назначение (П — для работы в цепях постоянного тока; Ч — в цепях переменного тока; У — в це­пях постоянного и переменного токов и в импульсных режимах; И — в импульсных режимах; если третий элемент обозначения не указан, конденсатор предназначен для работы в цепях постоянного ,или пульсирующего и постоянного тока); четвертый элемент — чис­ло, указывающее вариант исполнения конденсаторов одной группы по виду диэлектрика.

Пример обозначений К42У-2: К — конденсатор постоянной ем­кости, 42 — металлобумажный, У — для работы в цепях постоян­ного и переменного токов, а также в импульсных режимах, 2 — номер конструктивного исполнения.

Параметры. Основными параметрами, определяющими качество конденсатора и условия его работы, являются емкость, темпера­турный коэффициент (ТКЕ), сопротивление изоляции, потери энер­гии, электрическая прочность и собственная индуктивность.



Емкость конденсатора — способность накапливать и удержи­ вать на своих обкладках электрические заряды под действием при-t ложенного напряжения. Если к конденсатору приложено напряже­ние U(В), а на обкладках накапливается заряд Р(Кл), его емкость С = Q/U.

Поскольку фарада очень большая единица, емкость конденса­торов принято замерять в микрофарадах (мкф), нанофарадах (нФ) или пикофарадах (пФ) 1 Ф=106 мкФ=109 нФ=1012 пФ.

Емкость, указанную на маркировке конденсатора, называют но­минальной, Номинальные емкости конденсаторов широкого приме­нения соответствуют рядам, имеющим условные обозначения Еб, Е12, Е24 (табл. 20).

Таблица 20

Ряды номинальных емкостей, мкФ, нФ, пФ

Е6					E12				E24
0,01	0,1	1	10	100	0,1	1	10	100	1	10	100
									1,1	11	110
					0,012	1,2	12	120	1,2	12	120
									1,3	13	130
0,015	0,15	1,5	15	150	0,015	1,5	15	150	1,5	15	150
									1,6	16	160
					0,018	1,8	180	180	1,8	18	180
									2	20	200
0,022	0,22	2,2	22	220	0,022	2,2	22	220	2,2	22	220
									2,4	24	240
					0,027	2,7	27	270	2,7	27	270
		«							3	30	300
0,033	0,33	3,3	33	330	0,033	3,3	33	330	3,3	33	330
									3,6	36	360
					0,039	3,9	39	390	3,9	39	390
									4,3	43	430
0,047	0,47	4,7	47	470	0,047	4,7	47	470	4,7	47	470
									5,1	51	510
					0,056	5,6	56	560	5,6	56	560
									6,2	62	620
0,068	0,68	6,8	68	680	0,068	6,8	68	680	6,8	68	680
									7,5	75	750
					0,082	8,2	82	820	8,2	82	820
									9,1	91	910

Каждый член ряда определяется А= \m/10n, где A — номинальная ем­кость; т — номер ряда (\/ - корень m-ной степени); m - номер ряда, n=0; 1; 2;... т — 1. Например, в ряду Е6, у которого m = 6, а n=0, 1, 2,.3; 4; 5, номинальную емкость полу­чают следующим образом. В ряду Еб в каждом десятичном интервале 0,01; 0,1; 1; 10; 100 имеется шесть номинальных величин (см, табл. 20 по вертикали). Их значения получаются следующим обраразом:



Полученные числа выражают номинальные емкости конденса­торов. Фактическая емкость конденсатора Сф может отличаться от номинальной Сн на значение допустимого отклонения, которое вы­ражают в процентах и определяют по формуле



Величина допуска характеризует класс точности конденсаторов. В зависимости от допустимого отклонения емкости различают 11 классов точности конденсаторов.

Класс	С01	002	005	00	0	1	II	III	IV	V	VI
Допусти-мое от­клонение,	±0,01 %	±0,2	±0,5	±1	±2	±5	±10	±20	— 10 +20	— 20 +30	— 20 +50

Чаще всего применяют конденсаторы I, II, III классов точно­сти. Электролитические конденсаторы могут иметь допустимое от­клонение емкости от +80 до — 20 %. Конденсаторы переменной ем-кости не имеют стандартизированный значений и разделяются по минимальной и максимальной емкостям.

Номинальную емкость маркируют на конденсаторе полностью (может быть не обозначена лишь пикофарада). Маркировку миниа­тюрных конденсаторов кодируют. Емкости менее 100 пФ выражают в пикофарадах и обозначают буквой П, от 100 до 9100 пФ — в до­лях нанофарады, от 0,01 до 0,091 мкФ — в нанофарадах и обознача­ют буквой Н, емкости от 0,1 мкФ и более — в микрофарадах и обо­значают буквой М. Если номинальная емкость выражена целым числом, обозначение единицы измерения ставят после этого чиста (например, 33 пФ обозначают ЗЗП; 15 нФ — 15Н), если десятичной дробью, меньшей единицы, нуль целых и запятая из маркировки исключаются, а буквенное обозначение ставится перед числом (на­пример, 0,15 нФ обозначают Н15, а 0,5 мкФ соответственно М15), если целым числом и десятичной дробью, целое число ставится впереди, а десятичная дробь — после буквы (например, 1,5 пФ обозначают 1П5, а 1,5 нФ соответственно 1Н5).



Допускаемое отклонение от номинальной емкости маркируется после ее цифрового обозначения в процентах или буквенным кодом согласно табл. 21.

Температурный коэффициент емкости ТКЕ характеризует изме­нение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С: TKE=(C2-C1)/[C1(T2-T1)],

где C­1 и С2 — емкости конденсатора при температурах T1 и T2. Тем­пературный коэффициент емкости может быть положительным и отрицательным

Таблица 21

Код	Допустимое отклонение, %	Код	Допустимое отклонение, 1	Код	Допустимое от­клонение, %
Ж	±0,1	И	±5	Э	+50 — 10
У	±02	С	±10	Б	+50 — 20
Д	±0,5	В	±20	А	+80 — 20
Р	±1	Ф	±30	Я	+100 — 0
Л	±2	—	—	10	+100 — 10

Сопротивление изоляции конденсатора RИз (МОм) зависит от качества диэлектрика, определяется отношением напряжения постоянного тока U(B), приложенного к конденсагору, к току утечки IУт (мкА) и выражается в мегаомах или гигаомах:



С увеличением влажности и температуры окружающей среды сопротивление изоляции снижается. Для конденсаторов с оксидным диэлектриком (электролитических) вместо сопротивления изоляции RИз иногда нормируется ток утечки. Для конденсаторов емкостью выше 0,33 мкФ вводится параметр постоянная времени г, опреде­ляемый как произведение сопротивления изоляции (МОм) на ем­кость конденсатора (мкФ): т=RизС Физически постоянная време­ни определяется качеством диэлектрика и представляет собой вре­мя, за которое конденсатор, заряженный до напряжения U0, будет самозаряжаться на сопротивление изоляции между его обкладка­ми до U«0,37 Uо

Потери энергии в конденсаторе складываются из потерь энер-гии в диэлектрике и обкладках В процессе эксплуатации часть подводимой к конденсатору энергии переменного тока расходуется на его нагрев, сопровождаемый рассеиванием тепла в окружающую среду. Поэтому векторы переменного тока I, проходящего через конденсатор, и приложенного к нему напряжения U сдвинуты на угол ф<90° (см.рис. 4).


В конденсаторе без потерь векторы тока Iр и напряжения V сдвинуты на 90 °. Угол о, дополняющий фазовый угол ф до 90°, называют углом диэлектрических потерь. Тангенсом угла 6 характеризуют потери энергии в конденсаторе, работающем в цепи переменного тока. Потери энергии или расходуемая в ди­электрике активная мощность (Вт)



где U — действующее напряжение, приложенное к конденсатору, В; со — частота синусоидального тока, Гц; С — емкость конденсатора, Ф, tg б — тангенс угла потерь.

Потери энериш гриводят к нагреву, ухудшающему качество диэлектрика, что снижает электрическую прочность конденсатора, определяемую способностью диэлектрика выдерживать электричес­кое поле без пробоя

Электрическая прочность оценивается пробивным, испытатель­ным и номинальным (рабочим) напряжениями

Напряжение, при плавном подъеме которого происходит про­бой конденсатора, называют пробивным. По выявленному пробивному напряжению устанавливают испытательное напряжение, ко­торое конденсаторы выдерживают в течение определенного временя (обычно 10 с). Оно близко к пробивному и определяет электричес­кую прочность конденсатора. В основном электрическая прочность зависит от качества и толщины диэлектрика, а также от площади обкладок и условий теплоотдачи, Проверка испытательным- напря­жением позволяет отбраковывать конденсаторы с низкой электри­ческой прочностью.

Напряжение, при котором конденсатор может надежно рабо­тать в течение гарантированного срока с сохранением основных па­раметров, называют номинальным или рабочим.

Собственная индуктивность конденсатора обусловлена индук­тивностью выводов, обкладок. На высоких частотах эта индуктив­ность вместе с емкостью конденсатора может вызвать резонанс. Резонансная частота конденсатора должна быть выше рабочей частоты схемы, в которой он используется. Для снижения собствен­ной индуктивности в конденсаторах укорачивают вводы, а в бу­мажных используют бифилярную намотку токопроводящей фольги.

Общие сведения об интегральных устройствах

Надежность электронных устройств. Сложные современные элект­ронные устройства содержат 10е — 107 активных (ламп, транзисторов, диодов) и пассивных (резисторов, конденсаторов, дросселей) эле­ментов. Рост сложности электронных устройств требует повышения надежности элементов схем и электрических соединений между ними, миниатюризации элементов, снижения потребляемой мощности.

Повысить надежность устройства можно при значительном уменьшении числа комплектующих элементов и соединений за счет увеличения выполняемых ими функций при одновременном повышении их надежности работы. При использовании функционально сложных элементов вместо обычных транзисторов, диодов, резисторов, конден­саторов уменьшаются размеры и масса устройств, а также потреб­ляемая мощность и стоимость.

Новые комплектующие изделия созданы на основе элементной интеграции, т. е. объединения в одном сложном миниатюрном функ­циональном узле ряда простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. п.). Эти изделия, полученные в результате объедине­ния более простых активных и пассивных элементов и соединитель­ных проводов, называют интегральными микросхемами (ИС). В интегральной электронике «проинтегрированы» процессы изготовле­ния деталей и схем и их соединений в общих технологических про­цессах одного предприятия. В основе интегральной электроники ле­жит планарная технология, использующая полупроводниковые струк­туры, тонкие пленки металлов и диэлектриков, физические процессы в твердом теле.

Интегральная микросхема, или просто интегральная схема ИС, — микроэлектронное изделие, с высокой плотностью упаковки электри­чески соединенных элементов (или элементов и компонентов) и кристаллов, выполняющее функцию преобразования и обработки сигналов. Под элементом ИС понимают такую ее часть, которая вы­полняет функцию одного простого радиоэлемента (например, резис­тора, конденсатора, диода, транзистора) и составляет нераздельное целое с кристаллом ИС или ее подложкой, т.
Степени интеграции. В интегральной электронике неделимый эле­ мент представляет функциональную электронную схему, выполняю­щую заданные функции. Степень интеграции ИС (т. е. показатель ее сложности) определяется числом содержащихся в ней элементов и компонентов и выражается коэффициентом, равним десятичному ло­гарифму от числа элементов и компонентов N, входящих в ИС: Kи=lgN. В зависимости от значения Kи различают интегральные схемы со степенью интеграции: первой при KИ=1(N<10); второй при Ки=2 (N=11-100); третьей при Kи=3 (N=101-МООО); четвертой при Я„=4 (N= 10014-10000); пятой при Kи=5 (N=10001-НООООО), В соответствии с этим наименованием схемы часто обозначают ИС1, ИС2, ИСЗ, .... В больших интегральных схемах БИС улучшаются показатели электромагнитной совместимости, поскольку уменьшают­ся длины соединений между элементами, снижается восприимчивость схемных узлов к помехам из-за уменьшения уровня емкостных и ин­дуктивных (перекрестных) наводок.

Плотность упаковки. При выборе элементной базы и построении электронной аппаратуры важна плотность упаковки элементов в ИС, являющаяся конструктивной характеристикой ИС. Плотность упа­ковки зависит: от размеров подложки, на поверхности или в толще которой формируется схема; от размеров элементов; уровня рассеи­ваемой мощности и других факторов. Под плотностью упаковки по­нимают отношение числа элементов и компонентов ИС к ее объему (без учета объема выводов).

С развитием микроэлектронной техники уменьшаются геометри­ческие размеры активных элементов ИС, вследствие чего возрастает плотность упаковки (табл. 138).

Таблица 138

ГОДЫ х	Площадь элемента, мм2	Число транзисторов в кристалле
1966	0,013 — 0,032	50
1973	0,0013 — 0,00032	5000
1980	0,00006 — 0,0002	Более 100000

В настоящее время преимущество получили гибридные ИС. При малых геометрических размерах пленочных элементов и большой пло­щади пассивных подложек на их поверхности можно разместить де­сятки — сотни кристаллов ИС.Таким путем создаются многокристаль­ные схемы с большим числом активных и пассивных элементов в не­делимом элементе. В этих комбинированных микросхемах можно раз­местить функциональные узлы, обладающие различными электричес­кими характеристиками.

Микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию и состоящее из элементов, компонентов и интегральных микросхем (корпусных и бескорпусных), а также других радиоэлементов, назы­вают микросборкой. Она может быть собрана в корпусе или без него.

Микроэлектронное изделие, которое кроме микросборок может содержать интегральные схемы и компоненты, составляет микроблок.

Основные качественные показатели приемников

В соответствии с рекомендациями Международного консульта­тивного комитета по радио (МККР) спектр радиочастот делится на диапазоны, которые приведены в табл. 133.

Важнейшими,качественными показателями являются следующие.

Диапазон принимаемых частот — область частот, в пределах ко­торой возможен прием радиостанций на данный приемник. Участки частот (волн), отведенные для радиовещания, принято называть длинноволновым ДВ (150 — 408 кГц или 2000 — 735 м), средневолно­вым СВ (525 — 1605 кГц или 571,4 — 186,9 м), коротковолновым KB (3,95 — 12,1 МГц или 75,9 — 24,8 м) и ультракоротковолновым УКВ (65,8 — 73 МГц или 4,56 — 4,11 м) диапазонами. В приемниках выс­шего класса KB диапазон разделен на несколько поддиапазонов (растянутые диапазоны), перекрывающих отдельные интервалы диа­пазона (25; 31; 41; 49 и 75 м), в пределах которых ведутся передачи.

Номинальная выходная мощность — наибольшая электрическая мощность сигнала, которая подводится к головке громкоговорителя приемника при заданной величине нелинейных искажений. Выход­ная мощность портативных транзисторных 10 — 150 мВт. сетевых ламповых радиовещательных приемников 0,5 — 10 Вт. Ооычно вы­ходная мощность достигает номинальной величины лишь в моменты действия сильных звуков.

Таблица 133

Наименование		Границы диапазона
радиочастот	радиоволн	радиочастот	радиоволн
Очень низкие	Мириаметровые	3 — 30 кГц	100 — 10км
Низкие	Километровые (длинные ДВ)	30 — 300 кГц	10 — 1 км
Средние	Гектометровые (средние CВ)	300 — 3000 кГц	1000 — 100м
Высокие	Декаметровые (короткие KB)	3 — 30,МГц	100 — 10м
Очень высокие	Метровые	30 — 300 МГц	10 — 1м
Ультравысокие	Дециметровые	300 — 3000 МГц	100 — 10см
Сверхвысокие	Сантиметровые	3 — 30 ГГц	10 — 1см
Крайне высокие	Миллиметровые	30 — 300 ГГц	10 — 1 мм
Гипервысокие	Деци миллиметровые	300—3000 ГГц	1 — 0,1 мм

Номинальное выходное напряжение — эффективное звуковое напряжение на громкоговорителе, соответствующее номинальной вы­ходной мощности.

в 40 раз.

Избирательность приемника по зеркальному каналу показывает, во сколько раз чувствительность приемника к сигналу на зеркальной частоте меньше чувствительности к сигналу основной частоты приема. Наряду с основной частотой приема супергетеродинный прием­ник может принимать сигналы радиостанций, частота которых отли­чается от частоты прини­маемого сигнала на удвоен­ную промежуточную часто­ту приемника. Предполо­жим, что несущая частота принимаемой радиостанции 2535 кГц. Для получения промежуточной частоты 465 кГц гетеродин прием­ника настроен на 3000 кГц. В этом случае частота 3465 кГц других радиостан­ций, отстоящая от частоты гетеродина на 3465 — 3000 = 465 кГц или от час­тоты принимаемого сигнала на удвоенную промежуточ­ную частоту (3465 — 2535 = 2-465 кГц), тоже может быть принята приемником и создает зеркальную по­меху.



Рис. 109. Частотная характеристика УНМЧ при­емника

Ослабление зеркальных помех осуществляется резонансными контурами входных устройств и усилителей радиочастот УРЧ, вклю­ченных до преобразователя и настраиваемых на частоту принимае­мой станции.

Полоса пропускаемых частот оценивается по частотной характе­ристике. Отдельные каскады приемника неодинаково усиливают при­нимаемые частоты, что вызывает появление частотных искажений. Величину частотных искажений оценивают по частотным характерис­тикам, выражающим зависимость усиления от частоты.

Различают частотные характеристики усилителя низкой частоты УНЧ, высокочастотной части приемника (включающей УРЧ, преоб­разователь и усилитель промежуточной частоты УПЧ) и в целом всего тракта приемника. Наиболее полно характеризует приемник частотная характеристика всего тракта усиления, включая частот­ную характеристику головки громкоговорителя (кривая верности), Она выражает зависимость звукового давления, создаваемого гром­коговорителем, от частоты низкочастотного сигнала.

По частотной характеристике судят о полосе пропускания трак­та.Полоса пропускания ВЧ-части радиовещательного приемника на ДВ, СВ и KB оценивается интервалом частот, на границах которого чувствительность приемника уменьшается на 6 дБ (в 2 раза) по сравнению с чувствительностью к сигналу основной (резонансной) частоты. Пример определения полосы пропускания ВЧ-тракта по его резонансной характеристике показан на рис. 108.

Полоса пропускания усилителя напряжения модулирующей час­тоты (УНМЧ) оценивается интервалом частот (рис. 109), на грани­цах которого усиление снижается на 6 дБ (в 2 раза) от своего мак­симального значения на частоте 1000 — 2000 Гц. Чем шире полоса воспроизводимых звуковых частот и равномернее усиление в ее пре­делах, тем меньше частотные искажения и выше качество звучания.

Уровень фона приемника определяется как отношение напряже­ния фона переменного тока к номинальному выходному напряжению приемника.

Основные показатели

Свойства усилителей характеризуются рядом эксплуатационных и качественных показателей.

Коэффициент усиления по напряжению, току или мощности по­казывает, во сколько раз установившееся напряжение (ток или мощ­ность) на выходе усилителя больше, чем на входе, и определяется как отношение напряжения (тока или мощности) на выходе усили­теля к его одноименному значению на входе: Ka = UBЫX/UBХ.; Кт =Iвых/Iвх; Км = Рбых/pвх.

Поскольку восприятие органов слуха человека подчиняется ло­гарифмическому закону, то обычно коэффициент усиления выража­ют не в относительных числах, а в логарифмических единицах — де­цибелах: Kн[дБ]=20 lgKH; Kт[дБ]=20 lg Kт; Kм[дБ]=10 lg Км.

При выражении коэффициента усиления в относительных числах Kн=10Kн[дБ]/20; Kт=10Км[дБ]/10; Kм = 10Км[дБ]/10.

Если усилительное устройство состоит из нескольких последо­вательно включенных каскадов, его общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов К=К1*К2*К3...Кп. Если коэффициенты усиления каскадов выра« жены в логарифмических единицах, их общий коэффициент усиления

равен сумме:

Пример. Трехкаскадный усилителе имеет коэффициент усиления первого каскада K1=100, второго К2=4, третьего Kз=25. Опреде­лить коэффициент усиления в относительных единицах и децибелах.

Номинальная выходная мощность — наибольшая мощность, от­даваемая нагрузке, при которой искажения не превышают допусти­мые, определяется по формуле

Выходная мощность усилителя зависит от напряжения на его входе. Номинальное входное напряжение Uex, при котором усилитель низ­кой частоты отдает в нагрузку заданную выходную мощность, назы­вают чувствительностью усилителя. Усилители напряжения обычно характеризуют номинальным выходным напряжением — эффектив­ным напряжением на нагрузке, соответствующим номинальной вы­ходной мощности.

Коэффициент полезного действия усилителя характеризует его экономичность и определяется как отношение полезной мощности сиг­нала, отдаваемой усилителем нагрузке, к общей мощности, потреб­ляемой им от источника питания:

Амплитудная характеристика (рис. 74, а) усилителя представля­ ет собой зависимость выходного напряжения сигнала от входного, При слишком большом входном напряжении амплитудная характе­ристика искривляется из-за перегрузки усилительных элементов. От­клонение реальной амплитудной характеристики от идеально пря­мой в области малых входных напряжений (или при отсутствии вход­ного сигнала) возможно за счет напряжения собственных шумов Uш в выходной цепи.



Рис. 74. Амплитудная (а) и частотная (б) характеристики усилителей

Динамический диапазон усилителя — отношение (выраженное в децибелах) максимального входного напряжения сигнала к минимальному DдБ — 201g (Uвх.макс/Uвх.мин). Минимальное напряжение сигнала на входе усилителя ограничивается его собственными шума­ми или уровнем помех, а максимальное — искажениями, которые воз­никают в усилителе вследствие нелинейности характеристик усили­тельных элементов.

; Если динамический диапазон сигнала больше динамического диапазона усилителя, возникают искажения, для уменьшения которых сжимают диапазон сигнала с помощью ручной или автоматической регулировки усиления. Передача будет хорошей, если соотношение воспроизводимых мощностей составляет 106, что соответствует отно­шению напряжений 103, т. е. динамический диапазон усилителя D=201gl03=60 дБ.

Частотная характеристика (рис. 74, б) усилителя представляет собой зависимость его выходного напряжения или коэффициента усиления К от частоты f усиливаемых колебаний. При снятии частот­ной характеристики напряжение на входе усилителя поддерживает­ся постоянным.

По частотной характеристике можно определить частотные иски­жения. Для удобства их определения строят частотную характеристи­ку в логарифмическом масштабе. Если усилитель не вносит искаже­ний, его частотная характеристика линейна (прямая 1). В реальных усилителях коэффициенты усиления на нижних Кв и верхних часто­тах (из-за влияния реактивных сопротивлений) меньше (кривая 2) или больше (кривая 5) коэффициента усиления Ко на средних часто­тах. *



Частотные искажения, обусловленные непостоянством коэффи­ циента усиления по частоте, тщенива ют коэффициентом частотных ис-кажений, определяемым как отношение коэффициента усиления на средней (обычно 1000 Гц) частоте к коэффициенту усиления на рас­сматриваемой частоте: M=Ko/Kf.

В области спада частотной характеристики М>1 , а в области подъема M<l. Если неравномерность частотной характеристики превышает ±25% (М=0,75-М,25), то частотные искажения стано­вятся заметными на слух. Для оценки неравномерности частотной характеристики коэффициент М удобно выражать в децибелах: МдБ =20 lg М=20 lg K0/Kf=20 lg Kо-20 lg Kf=K0pp- KдБ . Поло­жительная величина Л1дБ соответствует спаду, а отрицательная — подъему частотной характеристики, что следует учитывать при ее построении. В многокаскадных усилителях с коэффициентами час­тотных искажений mi, Mz, ..., Мп общий коэффициент M=Mi-M2X iX...Afn.

Очевидно, если одни каскады имеют спад, а другие — подъем час­тотной характеристики, это приводит к взаимной компенсации час­тотных искажений и исправлению (коррекции) частотной характе­ристики.

Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания) оценивает­ся областью частот, в пределах которой .частотные искажения не превышают заданных. Обычно полоса пропускания лежит между граничными частотами fH и fB, на которых коэффициент усиления меньше на 3 дБ по сравнению с его значением на средних частотах.



Рис. 75. Фазовая характе­ристика усилителя:

Фн, Ф0, Фв — фазовые сдвиги на нижних fH, средних f0 и верхних fв частотах

При ослаблении верхних частот звук становится глухим, бася-щим, а при малом усилении в области низких частот — металлическим, звенящим. Звуковые колебания, слышимые ухом человека, находятся в пределах 20 — 20000 Гц. Хорошее качество звучания можно получить при боспроизведении полосы частот 50 — 10000 Гц, а удовлет­ворительное — 100 — 6000 Гц. Усилители систем телефонной связи, где важна разборчивость, а не натуральность речи, выполняют с болеб узкой эффективно передаваемой полосой частот (300 — 3400 Гц).



Фазовые искажения, вносимые усилителем, оценивают по его фазовой характеристике, которая отражает различие фазовых сдви­гов ф между выходным и входным напряжени-ями отдельных состав­ляющих усиливаемого сигнала (рис. 75). Если коэффициент усиле­ния усилителя одинаков для всех гармоник входного сигнала (т. е. усилитель не создает частотных искажений) и все гармоники слож­ного сигнала сдвигаются усилителем на одно и то же время (т. е. угол сдвига фаз, вносимый усилителем, пропорционален частоте), форма выходного сигнала повторяет форму входного без искажений.

Нелинейные искажения проявляются в искажении формы выход­ного сигнала и объясняются нелинейностью входных и выходных ха­рактеристик транзисторов, электронных ламп, а также наличием в £хеме других нелинейных элементов (трансформаторов, дросселей с нелинейными кривыми намагничивания материала сердечников).

Чем выше нелинейность усилителя, тем больше гармоник и ком­бинационных частот в выходном сигнале усилителя, влияющих на характер звучания (возникает треск, речь становится хриплой, сни­жается разборчивость).

Количественно нелинейность усилителя оценивают коэффициентом нелинейных искажений, определяемым как отношение действующего значения всех высших гармоник тока или напряжения, появившихся в выходном сигнале, к действующему току или напряжению первой гармоники (при активном сопротивлении нагрузки и подаче на вход усилителя синусоидального напряжения)



Влияние гармоник выше третьего порядка на форму выходного сигнала невелико. Допустимая величина Кг зависит от назначения усилителя: для высококачественного звуковоспроизведения речи и музыки усилителем — 1 — 2 %, для телефонии — до 10 %.

Пленочные конденсаторы

В пленочных конденсаторах в качестве диэлектрика исполь­зуют пленки из различных полимерных материалов (полистирола, полипропилена или лавсана, фторопласта и др.). Обкладками в сек­циях пленочных конденсаторов служит металлическая фольга либо металлизированная пленка. Пленочные конденсаторы выпускают в металлических и пластмассовых корпусах прямоугольной и цилин­дрической формы или без корпусов (покрытые эпоксидным компа­ундом) и используют в радиоприемной, телевизионной, электроиз­мерительной аппаратуре, вычислительной технике (интегрирующих или цепях задержки) и т. д.

Рис. 6. Пленочный конденсатор

Наиболее современными пленочными полистирольными конден­саторами являются К70-6 (рис. 6), изготовляемые из тонкой пленки, позволяющей уменьшить их габаритные размеры и массу к уве­личить верхний температурный предел до +85°С. Конденсаторы рассчитаны на работу в цепях постоянного, переменного и пульсирую­щего токов, выпускаются на номинальное напряжение 35 и 50 В и включают 45 типономиналов с емкостью от 22 пФ до 0,1 мкф по шкале Е-12. Тангенс угла потерь этих конденсаторов в нормальных условиях ЫО-3. Срок службы до 5000 ч.

Малогабаритные металлопл ен очные конденсаторы К71П-2 выпускают на номинальное напряжение постоянного тока 100 В. Секции конденсаторов размещены в алюминиевых корпусах прямоугольной формы. Два вывода (более длинных) служат токо-отводами, а два других (коротких) — для крепления к плате. Эти конденсаторы применяют для аппаратуры с печатным монтажом. Кроме того, они могут работать в цепях переменного или пульси­рующего тока частотой до 1 МГц, однако при значительном сниже­нии амплитуды напряжения, устанавливаемого для каждой номи­нальной емкости. Сопротивление изоляции между выводами 50000 МОм; тангенс угла потерь 1,5 -10~3; ТКЕ в диапазоне рабо­чих темперааур от — 60 до +85 °С равен 120-10~6 1гС. Срок служ­бы конденсаторов 5000 ч, хранения — 12 лет.

Конденсаторы К74-8 выпускают для. работы в цепях постоян­ного и пульсирующего тока.
При работе в цепях пульсирующего тока амплитуда напряжения переменной составляющей при частоте 50 Гц не должна превышать 20 % номинального напряжения (при 500 Гц — 7,5%, при 1000 Гц — 5% и выше 1000 Гц до 10 кГц — 2,5 %), а сумма амплитуды напряжения переменной составляющей и постоянного напряжения — номинального напряжения. Тангенс угла потерь у этих конденсаторов при номинальной температуре составляет 0,01, диапазон рабочих температур от — 60 до +85 °С, срок службы — до 6000 ч.

Номинальные емкости и напряжения рассмотренных пленочных конденсаторов приведены в табл. 24.

 

§ 8. Электролитические конденсаторы

В электролитических конденсаторах имеются две обкладки. В качестве одной, называемой анодом, служит фольга или таблетка, а в качестве другой, называемой катодом, — жидкий электролит или твердый полупроводник, диэлектриком — оксидная тонкая пленка, электрохимически создаваемая на аноде.

Рис. 7. Электролитические алюминиевые конденсаторы

Преимущество электролитических конденсаторов перед конден­саторами с другими диэлектриками состоит в их большой удельной емкости, недостаток — в значитель­ном ее снижении при низкой темпе­ратуре и увеличении тока утечки при высокой температуре.

Электролитические конденсаторы разделяют на полярные, работа­ющие только в цепях с постоянным или пульсирующим напряжением, и неполярные, используемые в це­пях переменного тока. v

Полярные конденсаторы работо­способны при условии, что на их по­ложительный электрод (анод) пода­ется положительный потенциал источ­ника. Если полярность подключения источника нарушается, возможен пробой и выход из строя конденса­тора (иногда сопровождаемый взры­вом). Электролитические конденса­торы выпускают с большим интерва­лом емкости (от десятых долей до десятков тысяч микрофарад) и напряжением от 3 до 500 В.

По конструкции, виду обкладок и диэлектрика различают три типа электролитических конденсаторов: алюминиевые (сухие), обкладки которых изготовляют из алюминиевой фольги, а диэлект­рик — из бумажных или тканевых прокладок, пропитанных электро­литом; танталовые (жидкие) с таблеточным танталовым ано­дом, поверхность которого покрыта оксидной пленкой диэлектрика, и с жидким . электролитом в качестве катода; оксидно-полу­проводниковые (твердые) е таблеточным танталовым или алюминиевым анодом и нанесенной пленкой диэлектрика.


Электро­литом служит полупроводник (двуоксид марганца), наносимый на оксидную пленку анода. Краткая характеристика некоторых из на­иболее современных электролитических конденсаторов приведена ниже.

Конденсаторы К50-6 (рис. 7), представляющие серию малога­баритных алюминиевых конденсаторов, предназначены для широ­ковещательной аппаратуры (транзисторных приемников, телевизо­ров и др.), с, проволочными выводами — для схем с печатным мон­тажом.

Конденсаторы больших размеров (емкостью 1000, 2000, 4000 мкФ с номинальным напряжением 10; 15; 25 В) используются для рабо­ты в цепях постоянного и пульсирующего тока, имеют лепестковые выводы и крепятся к корпусу с помощью хомута.

Неполярные конденсаторы К50-6 применяют в цепях со знако­переменным напряжением, причем это напряжение должно быть значительно ниже номинального. Номинальные емкости и напряже­ния конденсаторов К50-6 приведены в табл. 25.

Таблица 25

Номинальное напряжение, В	Номинальная емкость. мкФ
6	50; 100; 200; 500
10	10; 20; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000; 4000
15	1; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000; 4000
25 50 100	1; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000; 4000 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200 1; 2; 5; 10; 20
160	1; 2; 5; 10
15*	5; 10; 20; 50
25*	10

* Неполярные конденсаторы.

Действительные емкости конденсаторов К50-6 при нормальных условиях (температуре +25 °С) могут отличаться от номинальных на — 20-+80%. При работе конденсаторов в цепях пульсирующе­го тока частотой 50 Гц амплитуда напряжения переменной состав­ляющей не должна превышать значений, указанных в табл. 26, а сумма амплитуды и постоянной составляющей напряжения — но­минального напряжения. Ток утечки (мкА) конденсаторов К50-6 в нормальных условиях Iут=0,05 С U+3, где С — номинальная ем­кость, мкФ; U — номинальное напряжение, В. Эти~конденсаторы выпускают с диапазоном рабочих температур от — 10 до +70С. Срок их службы 5000 ч.



Таблица 26

Пределы но. минальных емкостей, МКФ	Номинальное напряжение, В	Амплитуда переменной составляю-щей, % Uaou	Пределы но­минальных емкостей, мкФ	Номиналь­ное напряже­ние, В	Амплитуда переменное составляю-Щей, % Uном
50—200	6		2000	10 И 15
10—100 1—50	10 15	25	500—1000 50—200	25 50	15
1—20	25		1—5	100
500	6
200—1000	10		2000	25
100—1000	15	20	10—20	100	10
50—200	25		1—10	160
1—20	50		4000	10—25	5

Конденсаторы К50-7 (см. рис. 7) дополняют серию малогабарит­ных алюминиевых конденсаторов в интервале напряжений от 160 до 450 В и емкостей от 5 до 500 мкФ. Значения номинального и ам­плитудного напряжений и емкости конденсаторов К50-7 приведены в табл. 27.

Таблица 27

Номинальное напряжение, В	Амплитудное напряжение, В	Номинальная емкость, мкФ
50	58	100+300*; 300+300
160	185	20; 50; 100; 200; 500
250	290	10; 20; 50; 100; 200; 100+100; 150+150
300	345	5; 10; 20; 50; 100; 200; 50+50; 100+ 100
350	400	5; 10; 20; 50; 100; 20+20; ЪО+50; 30+
		+ 150
450	495	5; 10; 20; 50; 100; 10+10; 20+20; 50+, +50

* Рассчитаны на две емкости.

Конденсаторы К50-7 выпускают с допустимыми отклонениями действительной емкости от номинальной на — 20-+80%. При их использовании в цепях с частотой рыше 50 Гц амплитуда напряже­ния переменной составляющей должна уменьшаться, как и у всех электролитических конденсаторов, обратно пропорционально часто­те. Значения амплитуды напряжения переменной составляющей пульсирующего тока Um~ частотой 50 Гц, при которой могут быть использованы конденсаторы, приведены в табл. 28.

Во избежание перегрева конденсаторов амплитуда напряжения переменной составляющей не должна превышать напряжения по» — стоянного тока. Ток утечки (мкА) этих конденсаторов Iут = 0,05СU+ +30. Тангенс угла потерь конденсаторов с номинальным напряже­нием 50 В может быть до 0,25, с напряжением 160 — 450В — до 0,15.


Срок службы К50-7 — 5000 ч.

Конденсаторы К50-12 (см. рис. 7), отличающиеся от рассмот­ ренных меньшими габаритными размерами, выпускают 67 типономи-налов емкостью от 1 до 5000 мкФ и напряжением от 6 до 450 В Их используют для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов в диапазоне рабочих температур, от — 20 до +70 °С. Срок службы 5000 ч, а хранения 5 лет.

Конденсаторы К50-14, используемые в цепях постоянного и пульсирующего токов в диапазоне рабочих температур от — 10 до + 85 °С, выполняют в виде многосекционных блоков, в которых в од­ном корпусе содержится несколько емкостей. Анодная лента таких конденсаторов разделена на четыре отрезка (каждый с отдельным выводом). Выводы анодов равномерно распределены по торцу сек­ции. Катод в секции конденсатора — обший. Номинальные емкости и напряжения конденсаторов К50-14 приведены в табл. 29. Дейст­вительные емкости могут отличаться от номинальных на — 20 -ь +50%.

Таблица 28

Номинальная емхость, мкФ	Номинальное напряжение, В	Амплитуда переменной составляю- щей % Uном	Номинальная емкость, мкФ	Номинальное напряжение, В	Амплитуда переменной составляю-щей, % UНО||
5	300  350 450	20  15 15	200	160 250  300	15  10 7
10	250  300 350 450	20 20 15 15	500	160	10
			10+10	450	10
20	160  250 300 350 450	20 20 15 10 10
			20+20	350 450	10  5
			30+150	350	5
50	160 250 300 350 450	20 15 10 5 5
			50+50,	300  350 450	10 10  5
			100+100	250 300	10  7
100	160  250 300 350 450	15  10 7 5 5
			150+150	250	10
			300+100	50	20
			300+300	50	15

Таблица 29

Номинальное напряжение, В	Номинальное пи­ковое напряже- ние, В	Номинальная емкость С„лж., мкФ, на выводах
		1	2	3	4
40	45	5000	5000	1000	1000
350	400	150	150	50	50
350	400	200	200	50	50
450	495	50	50	30	30

При работе в цепях пульсирующего тока амплитуда напряже­ния переменной составляющей частотой 50 Гц яе должна превышать 5 % для конденсаторов с номинальным напряжением 350 В и 3 % — с напряжением 450 В. Ток утечки Iут=0,02 С UНОм. Срок службы конденсаторов 5000 ч, хранения — 5 лет.

Конденсаторы К50-15 выпускают полярными и неполярными. Последние допускают периодическое, непродолжительное включение их в цепь переменного тока. Полярные конденсаторы изготовляют с номинальными напряжениями от 6,3 до 250 В и емкостями от 2,2 до 680 мкФ|, неполярные — от 25 до 100 В и от 4,7 до 100 мкФ соот­ветственно. Диапазон рабочих температур этих конденсаторов от — 60 до + 85 °С, срок службы 10000 ч, хранения — 12 лет.

Конденсаторы К50-16 аналогичны конденсаторам К50-6, но име­ют меньшие габаритные размеры при тех же номинальных напря­жениях и емкостях. Их выпускают с пределами номинальных напря­жений от 6,3 до 160 В и емкостей от 0,5 до 5000 мкФ с отклонением последних на — 20-+80 %. Диапазон рабочих температур этих кон­денсаторов от — 20 до +70°С, срок службы — 5000 ч.

Конденсаторы К53-4 оксидно-полупроводникового типа с табле­точными ниобиевыми анодами применяют для работы в цепях по­стоянного и пульсирующего токов-в диапазоне рабочих температур от — 60 до + 85°С и выпускают с пределами номинальных напряже­ний 6 — 20 В и емкостей 0,47 — 100 м~кФ с допустимым отклонением последних от ±10 до +30%. Срок службы конденсаторов 5000 ч, хранения — 11 лет.

Конденсаторы К53-8 алюминиевые оксидно-полупроводникового типа. Электролит у таких конденсаторов заменен твердым полупро­водником (двуоксидом марганца МпО2, нанесенным на оксидную пленку алюминия). Их используют для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов в диапазоне рабочих температур от — 60 до +85°С и выпускают с пределами номинальных напряжений 1,5 — 15 В и емкостей 0,5 — 20 мкФ. Срок службы конденсаторов 5000 ч, хранения — 12 лет.

§ 9. Слюдяные конденсаторы

В слюдяных конденсаторах в качестве диэлектрика используют природный материал — слюду, обладающую высокой механической и электрической прочностью и относительно высокой диэлектрической проницаемостью.


Промышленность выпускает слюдяные конденсато­ры постоянной емкости КСО (рис. 8, а) и КСОТ, спрессованные пластмассой, а также герметизированные СГМ и СГМЗ (рис. 8, б) в керамическом или КСГ (рис. 8, в) и ССГ в металлическом кор­пусе.

Слюдяные спрессованные конденсаторы КСО применя­ют для работы в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах в диапазоне рабочих температур от — 60 до + 70°С. Пределы номинальных емкостей и напряжений конденсато­ров КСО приведены в табл. 30.

Теплостойкие слюдяные спрессованные кон­денсаторы КСОТ ислользуют в диапазоне рабочих температур от — 60 до +155°С. Пределы номинальных емкостей И напряжения постоянного тока приведены в табл. 31.

Таблица 30

Конденсатор	Номинальное напряжение, В	Пределы номинальных емкостей, пФ
КСО-1 КСО-2 КСО-5 КСО-6 КСО-7 КСО-8 КСО- 10 КСО-11 КСО- 12 КСО-13	250 500 500 — 250 1000 2500 — 1000 2500 — 250 3000 — 250 3000 — 250 5000 — 250 7000 — 250	51 — 750 100 — 2400 470 — 10000 100 — 2700 47 — 3300 1000 — 30 000 47 — 50000 10 — 10000 10 — 20000 10 — 50 000

Рис. 8. Слюдяные конденсаторы (а — в)

Герметизированные слюдяные конденсаторы КСГ, ССГ, СГМ и СГМЗ применяют для работы в условиях повышен­ной влажности и пониженного атмосферного давления в диапазоне рабочих температур от — 60 до +80°С. Они имеют широкие пре­делы номинальных напряжений (25 — 1500 В) и емкостей (51 — 100 000 пФ).

Таблица 31

Конден­сатор	Номинальное напряжение, В	Пределы но­минальных емкостей, пФ	Конден­сатор	Номинальное напряжение. В	Пределы номинальных емкостей, пф
КСОТ-1 КСОТ-2 КСОТ-5	250 500 500	51 — 510 100 — 1200 470 — 6800	КСОТ-6 КСОТ-7 КСОТ-8	1000 1000 1000	100 — 1500 1600 — 3300 3500 — 10000

§ 10. Керамические, стеклокерамические

и стеклолленочиые конденсаторы

И зависимости от электрических свойств, керамику служащей диэлектриком, к е р а м и ч е с к и е конденсаторы могут быть высоко­частотными, низкочастотными, термостабильными, термокомпенса­ционными.


Высокочастотная керамика (тиконд и др.) обладает ма­лыми диэлектрическими потерями (на радиочастотах tg6<0,001) и невысокой диэлектрической проницаемостью (от 12 до 1500). Низ­ кочастотная керамика Характеризуется относительно большими ди­электрическими потерями (на частотах нескбльких килогерц tg6< 0,04) и высокой диэлектрической проницаемостью (от 1000 до 8000). От вида керамики зависит температурная стабильность емко­сти керамических конденсаторов. По значениям ТКЕ конденсаторы из высокочастотной керамики делят на, группы (табл. 32), обозначае­мые буквами П (положительный) и М (отрицательный) и числом, указывающим среднее значение ТКЕ на 1 °СМО~в на радиочастотах.

По значениям ТКЕ в диапазоне рабочих температур конденса­торы из низкочастотной керамики деляд на группы, обозначаемые буквой Н и числом, указывающим, на сколько процентов может из­мениться емкость конденсаторов в этом диапазоне по срайнению с температурой 20 °С (табл. 33)

Таблица 32

Обозначение труп­пы конденсато­ров по ТКЕ	Изменение ТКЕ в диапазоне температур от 20 до 85°С	Условный цвет окраски корпуса конденсатора
П100 П33 М47 М75 М330 Ml500	+100±30 +33±30 —47±30 —75±30 — 330±60 — 1500±200	Синий Серый Голубой » Красный Зеленый

Примечание. Цвет окраски точка на корпусе М75 красный, а МЗЗО —  зеленый.

Таблица 33

Обозначение групп и конденсаторов по ТКЕ	Изменение емкости, %, в диапазоне температур от — 60 до +85° С	Цвет точки или по­лоски на корпусе конденсатора
Н30 Н50 Н70 Н90	±30  ±50 —      70 —      90	Зеленый Синий — Белый

Рис. 9. Дисковый (а) и труб­чатый (б) керамические кон­денсаторы

Конденсаторы с малым значением ТКЕ (группы ПЗЗ, М47) от­носят к термостабильным, а с большим отрицательным (Ml500) — к термокомпенсационным. Будучи включенными в резонансные кон­туры, такие конденсаторы позволяют .скомпенсировать положитель­ный ТКЕ других элементов схемы.


Наиболее распространены керамические дисковые КД, КДУ и трубчатые КТ конденсаторы. Наряду с этими конденсаторами применяют пластинчатые и монолитные. Дисковые конденсаторы КД1, КД2, КДУ (рис. 9, а) представляют собой керамический диск, на поверхности которого нанесены метал лизирозанпые обкладки с проволочными токоотводами, а трубчатые КТ-1, КТ-2, КТ-3 (рис. 9, б) — керамическую трубку, на внутрен-нюю и наружную поверхности которой нанесены обкладки, покры­тые защитной эмалью определенного цвета и снабженные проволоч­ными токоотводами. Такие конденсаторы применяют в контурных, разделительных или блокированных цепях радиоаппаратуры. Элек­трические параметры дисковых конденсаторов приведены в табл.34, а трубчатых — в табл. 35.

Таблица 34

Обозначение груп- пы конденсато- ров по ТКЕ	Номиналь­ное нап- ряжение, В	Пределы номинал fa- костей,	Номи­наль­ное напря­жение, В	Пределы номиналь­ных ем- костей, пФ	Номи­наль­ное жение,	Пределы номиналь-ны& ем- костей, пФ
	КД1 (04,5 — 6,5мм)		КД2 (06,5 — 8,5 мм)		КДУ (08,6 — 16,5 мм)
П100 ПЗЗ М47 М75 М700 М1300	250	1 — 7,5 1 — 10 1 — 15 1 — 39 10 — 56 18 — 130	500	1 — 12 1 — 30 1 — 43 1 — 68 3,3 — 150 15 — 270	50	1 — 2,2 1 — 27 3, 3 — 27 — 27 — 47 —
Н70	160	680 — 2200	300	680 — 6800	__	—

Таблица 35

Обозначе­ние группы конденса­торов по ТКЕ	Номи-нальное напряже­ние, В	Пределы номи­нальных емкостей, пФ	Номи­нальное напряже­ние, В	Пределы номи­нальных емкостей, пФ	Номи­нальное напряже­ние, В	Пределы номи­нальных емкостей, пФ
	КТ-1 (03мм)		КТ-2 (06мм)		КТ-3 (010мм)
П100		1 — 30		2,2 — 100		2,2 — 110
ПЗЗ		1 — 62		2,2 — 180		2,2 — 150
М47	2&0	1 — 75	500	2,2 — 240	750	2,2 — 240
М75		1 — 130		2,2 — 360		—
М700		2,2 — 270		2,2 — 910		2,2 — 1000
М1500		15 — 560		15 — 2200		—
Н70	160	680 — 10000	300	От 680 пФ до 0,033 мкФ		—

Трубчатые конденсаторы — проходные КТП-1 — КТП-3 (рис. 10,а), опорные КО-1, КО-2 (рис. 10, б) и дисковые КДО-1, КДО-2 — применяют в качестве фильтровых в цепях постоянного и переменного токов ори рабочих напряжениях до 750 В. Пластинчатые керамические конденсаторы К10-7 (рис. 10, в) выпускают с неболь­шой толщиной (0,2 — 0,4 мм) диэлектрической пластины прямоуголь­ной формы, на плоскости которой нанесены металлизированные об­кладки. Конденсаторы КЮ-7а имеют номинальные напряжения 250 В и емкости от 6,8 до 6800 пФ и от 0,01 до 0,033 мкФ, а К10-7 в — 50 В и от 22 до 6800 пФ, а также от 0,01 до 0,047 мкФ соответст­венно Конденсаторы применяют для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов в диапазоне температур от — 60 до + 155°С. Однонаправленные выводы конденсаторов обеспечивают их использование да платах с печатным монтажом.

Монолитные керамические конденсаторы КЮ-23, КЮ-17 выпус­кают малогабаритными с толщиной слоя диэлектрика 0,025 — 0,07 мм и используют для работы в цепях постоянного и переменного токов, а также в импульсных режимах различных микросхем и диапазоне температур от — 60 до +85 С. Пределы номинальных напряжений конденсаторов К10*23 — 16 В, емкостей от 2,2 до 3000 пФ и от 680 до 33000 пФ, а конденсаторов КЮ-17 — 25 В, от 22 пФ до 0,012 мкФ и от 470 пФ до 0,33 мкФ соответственно.

Стеклокерамические конденсаторы СКМ К22У-1, К22У-2, К22У-3 и К22-5, имеющие секции из стеклокерамики и серебряной илн алюминиевой фольги, могут работать в цепях постоянного и пе­ременного токов, а также в импульсных режимах в диапазоне температур от — 60 до +155°С. Емкость стеклокерамических конденса­торов лежит в пределах от 75 пФ до 0,047 мкФ. Конденсаторы К22У-1 используют в качестве контурных, разделительных, сеточных, блоки­ровочных, а К22У-3 — в гибридных интегральных микросхемах.



Рис, 10. Керамические конденсаторы:

а — проходной трубчатый КТП, б — опорный КДО, в — пластинчатый К10-7

Стеклопленочные конденсаторы заменяют дорогостоящие слюдяные, имеют меньшие по сравнению с ними габаритные размеры.


Их используют для работы в.цепях постоянного тока и импульсных режимах. Эти конденсаторы применяют в резонансных контурах и других высокочастотных схемах. Пределы номинальных емкостей, напряжение и диапазон рабочих температур стеклопленочных кон­денсаторов приведены в табл. 36.

Таблица 36

Конденсатор	Номинальное напряжение, В	Пределы номинальных емкостей, пФ	Диапазон рабочих темпе­ратур, °С
К21-5а	160	2,2 — 16	От — 60 до +100
К21-56	160	2,2 — 330	» — 60 » +100
К2-7	50	57 — 10000	» — 60 » +155

 

Полевые транзисторы

В полевых или униполярных транзисторах ток переносится но­сителями лишь одного знака — электронами или дырками — основ­ными для данного полупроводника. Различают полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и транзисторы с изолированным за­твором с встроенным или индуцированным каналом.

Рис. 70. Схема включения по­левого транзистора

Полевой транзистор с управляющим р-n-переходом (рис. 70) представляет собой кристалл полупроводника ПК электронной про­водимости (n-типа) с двумя внешними токоотводами — истоком И и стоком С, через которые проходит ток, создаваемый основными носителями заряда. Между внешними токоотводами подключены нагрузка RH и источник постоянного Напряжения £с. Токоотвод И, через который в кристалл входят основные носители заряда, назы­вают истоком, а токоотвод С, через который заряды выходят во внешнюю цепь, — стоком.

В основном кристалле полупроводника создана область проти­воположного типа проводимости — дырочной (р-типа), которая вы­полняет функции управляющего электрода и называется затвором 3. Между затвором и основным кристаллом возникает р-n-переход, а в самом кристалле создается уз­кий, канал К. (n-типа) для дви­жения основных носителей заря­да — электронов. Сечение канала зависит от напряжения на затворе. Обычно к затвору подводится по­стоянное обратное напряжение смещения Е3 (минус подключен к р-, а плюс — к n-области). Меж­ду затвором и истоком подключа­ют источник переменного напря­жения сигнала Ucmsinwt, которое требуется усилить.

При отсутствии сигнала на входе основные носители заряда — электроны под действием ускоряю­щего поля дрейфуют в канале от истока к стоку, создавая ток в кристалле. Этот ток определяет-ся напряжением стока и сопротивлением канала, зависящим от его сечения.

Если одновременно с напряжением смещения Еэ в цепь затво­ра подается переменное напряжение сигнала, результирующий по­тенциал на р-я-переходе изменяется U3= — Ea+Ucm sin wt.
При этом будет изменяться ширина p-n-перехода, что вызовет изменение се­чения канала, а следовательно, и его проводимости. В результате напряжение сигнала модулирует сечение канала, управляя током в канале и нагрузке. Таким образом, в полевых транзисторах с уп­равляющим р-гс-переходом под действием поля внешнего источника изменяется сечение токопроводящего канала.

Транзисторы МДП с изолированным затвором (со структурой металл — диэлектрик — полупроводник) и МОП (со структурой металл — оксид — полупроводник) имеют один или несколько затворов, электрически изолированных от токопроводящего канала, который может быть встроенным или индуцированным. В прибо­рах со встроенным каналом К (рис. 71) основой служит пластин­ка слаболегированного кремния р-типа проводимости. Области стока С и истока И, обладающие проводимостью я+-типа, соединены встроенным каналом — узкой слаболегированной областью кремния проводимостью n-типа. Затвор 3 представляет собой металлический слой, изолированный от канала тонким диэлектриком.

При подаче на затвор переменного напряжения сигнала проис­ходит изменение проводимости канала и проходящего через него тока. Так, при отрицательном напряжении на затворе электроны вытесняются из области канала в объем полупроводника р-типа. Канал обедняется носителями заряда и его проводимость уменьша­ется. При подаче на затвор положительного напряжения проис­ходит обогащение канала электронами и его проводимость возра­стает. Полевой транзистор с изолированным затвором в отличие от полевого транзистора с управляющим p-n-переходом может ра­ботать с нулевым, отрицательным или положительным смещением. Другим важным преимуществом полевых транзисторов с изолированным затвором является большое (до 100 ГОм) входное сопро­тивление, которое определяется изолирующей прослойкой между затвором и истоком. Кроме параметров режима, присущих бипо­лярным транзисторам, полевые транзисторы характеризуются также следующим рядом параметров постоянного тока.

Рис. 71. Структура полевого МДП-транзистора с встроен­ным каналом

Ток утечки затвора IЗ.ут — ток в цепи затвора при заданном напряжении. Полевые транзисторы с управляющим р-я-переходом обычно имеют ток IЗ.ут, равный нескольким наноамперам, а с изо­лированным затвором — нескольким пикоамперам. Ток утечки затвора является неуправляемым током, который растет с увели­чением температуры. Чем меньше этот ток, тем лучше качество транзистора.

Начальный ток стока Iс.нач, — ток в цепи стока при заданном напряжении на стоке и напряжении на затворе, равном нулю

Напряжение отсечки Uзи.0тс — напряжение на затворе при ко­тором ток в цепи стока достигает заданного низкого значения (тран­зистор закрывается). В полевых транзисторах с индуцированным каналом ток в цепи стока появляется лишь при образовании кана­ла при некотором пороговом напряжении на затворе UПОР

Параметрами режима малого сигнала являются следующие

Статическая крутизна S характеристики прямой передачи тока определяемая как отношение изменения тока в цепи стока к выз­вавшему его изменению напряжения на затворе S=ДIc/ДU3 при

Обычно S=0,5+5 мА/В. Статический коэффициент усиления по напряжению ц=ДUс/ДUз ~ 25-100.

Выходное сопротивление Rвых=AUc/ДIc при U3=const, которое достигает десятков или сотен килоомов

Входное сопротивление RВХ=ДU3/ДI3 при Uc=const, которое достигает нескольких мегаомов и является преимуществом полевых транзисторов перед биполярными. В основном входное сопротивле­ние определяется сопротивлением p-n-перехода, находящегося под постоянным обратным напряжением, при котором очень мал обрат­ный ток затвора.

Входная емкость Сзи и проходная Ссз емкость — емкости между затвором и истоком и стоком и затвором (обычно несколько пикофарад). Проходная емкость представляет собой часть барьерной ем­кости р-л-перехода (затвора).

Частотными параметрами полевых транзисторов является ъра* ничная частота fг — частота, при которой коэффициент усиления по мощности усилительного каскада превышает единицу и опреде­ляется крутизной и выходной емкостью транзистора





Рис. 72. Цоколевка (а), габаритные размеры (б) и ус­ловное изображение (в) полевого транзистора КП103

Кремниевые полевые транзисторы КШОЗ (Е, Ж, И, К, Л, М) имеют р-л-переход и канал р-типа и выпускаются в металлическом или пластмассовом корпусе (рис. 72, а — в) массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 55 до +85 °С, Электрические параметры транзисторов приведены в табл. 127.

Таблица 127

Параметры	Типы транзисторов
	КП103Е	КП103Ж	КП103И	КП103К	КШОЗЛ	КП103М
Ток стока, мА	0,3 —	0,3 —	0,4-4	1 — 5,5	2,7-	3 — 12,
при Уси=	2,5	3,8			10,5
= 10 В и
(Лш=0 В
Крутизна ха- рактеристи- ки тока сто- ка, мА/В	0,4 — 2,4	0,5- 2,8	0,6 — 2,9	1 — 3	1,2- 4,2	1,3-4,4
Напряжение отсечки, В, При Uca = =10 В, Iс = = 10 мкА и Узи=0 В	0,4- 1,5	0,5 — 2,2	0,8-3	1,4 — 4	2 — 6	2,8-7
Суммарное на- пряжение	15	15	15	J5	17	17

Напряжение Uси *, В . .........., . 10

Ток затвора, нА, при UЭи = 10 В и Uси = 0 В . . . .20 Коэффициент шума, дБ, при Uзи=0 В, Uси = 5 В и

f=1 кГц.................. 3

Емкость, пФ, при Uси = 10 В и Uзи — О В:

входная .......... 20

проходная ..... ....... 8

Мощность рассеивания, мВт ......... 120

* Напряжение стока — отрицательное относительно истока, на за­творе — положительное.

Кремниевые полевые транзисторы КП301Б представляют собой МОП-структуры с изолированным затвором 3 и индуцированным каналом р-типа и выпускаются в металлическом корпусе с гибкими выводами (рис. 73, а), с диапазоном рабочих температур от — 40 до +70 °С. Напряжение на стоке отрицательное относительно исто­ка и подложки, на затворе — также отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены ниже.



Рис. 73. Цоколевка и основные размеры кремниевых полевых тран­зисторов: а — КП301Б, б — КП302, в — КПЗОЗ, г — КП305, д — КП306 (КН350)



Ток стока, мА.............. 15

Начальный ток стока *, мкА......... 0,5

Крутизна характеристики*, мА/В, при Iс = 5 мА

и f=50 — 1500 Гц.............. 1

Ток затвора, нА, при Uся=0 В и Uзи=30 В ... 0,3

Напряжение U3a, В........... 30

Напряжение UСи, В......... . . . 20

Проходная емкость**, пФ, при f=10 МГц . , 1

Входная и выходная емкости **, пФ, при f=10 МГц................. 3,5

Коэффициент шума**, дБ, при f==100 МГц, Rг=

=l кОм................. 9,5

Мощность*** рассеивания, мВт, при TС=20°С . , 200

Ток порога*, мкА, при Uзи = 6,5 В...... 10

Пороговое напряжение*, В, при Iс = 0,3 мА ... 4, 2 Коэффициент усиления по мощности **, дБ, при

f=100 МГц и Rг=1 кОм . .......... 15

* При Uси = 15 В. ** При Uси = 15 В и Iс=5 мА.

*** При температуре среды 20 — 55 °С мощность, мВт, Р макс ** =200-1,5(7С — 20).

Кремниевые полевые транзисторы КП302 (А, Б, В) с р-n-пере-ходом и каналом n-типа выпускаются в металлическом корпусе с гибкими выводами (рис. 73, б), массой 1,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 70 до +100°С. Напряжение на стоке положитель­ное относительно истока, а на затворе — отрицательное. Электричес­кие параметры приведены в .табл. 128.

Таблица 128

Параметры	Типы транзисторов
	КП302А	КП302Б	КП302В
Ток стока *, мА, при V си = 7 В и	3 — 24	18 — 43	33
Крутизна характеристики, мА/В, при UСи=7 В, Uзи=0 В и f=50 1500 Гц	5	7	— .
Напряжение отсечки, В, при UСи = = 7 В и Iс = 10 мкА	5	7	10
Ток затвора, нА, при Uзи = 10 В	10	10	10
Напряжение Uaa, В Сопротивление канала, Ом, при	10	10 150	12 100
Uси=0,2.В и Uзи=0 В

Напряжение Uси, В............ 20

Напряжение UC3, В........... . 20

Емкость**, пФ, при Uси=10В и f=10МГц:

проходная .......... ..... .8

входная.............. . . 20

Ток затвора при прямом смещении, мА .*..... 6 Обратный ток перехода сток — затвор, мкА, при

U3C=20 В................... 1

Мощность рассеивания***, мВт, при 7С=20°С . . . 300



* Для КП302В напряжение U си =10 В.

** При Iс=3; 18; 33 мА соответственно для групп А, Б, В. *** При температуре среды 20 — 100 °С мощность, мВт, Pмакс =300-2 (Т с — 20).

Кремниевые полевые транзисторы КП303 (А — И) выпускают с p-n-переходом и каналом n-типа в металлическом корпусе с гиб­кими выводами (рис. 73, в), массой 0,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 40 до +85 °С. Напряжение на стоке положительное относительно истока, на затворе — отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены в табл. 129.

Таблица 129

Параметры	Типы транзисторов
	КПЗОЗА	КПЗОЗБ	КП303В		КП303Г
Ток стока, мА, при UCи= = 10 В и Uзи = 0 В	0,5 — 2,5	0,5 — 2,5	1,5 — 5		3 — 12
Крутизна характеристики, мА/В, при Uси=10 В,	1 — 4	1 — 4	2-5		3 — 7
Uзи = 0 В и f=50- 1500 Гц
Напряжение отсечки, В, при Uсч=10 В и Iс = 10 мкА	0,5 — 3	0,5-3	1-4		До8
Ток затвора, нА, при Uзи = = 10 В и Uси=0 В	1	1	1		0,1
Продолжение
Параметры	Типы транзисторов
	КП303Д	КП303Е	КП303Ж		КП303И
Ток стока, мА	3-9	5-20	0,3 — 3		1,5 — 5
при UCH=10 В и Uзи=0 В
Крутизна характеристики,	2,6	4	1 — 4		2 — 6
мА/В, при Uси=10 В,
Uзи=ОВ и f=50-1500Гц
Напряжение отсечки, В, при	До 8	До 8	0,3 — 3		0,5-2
Uси =10 В и Iс = 10 мкА
Ток затвора, нА, при Uзи =	1	1	5		5
=10В и Uси=ОВ
Напряжение Uзи, В , ...	... . . 30
Напряжение Uси, В , ...	25
Напряжение Uсз, В , ...	30
Емкость, пФ: входная	6
проходная	2
Ток стока, мА	20
Мощность* рассеивания, мВт, при температуре среды,°С: от —40 до +25 .....	200
85 ........ . .	100

* При температуре среды от 25 до 85°С мощность, мВт, Р макс — =200 — 1,6(ГС — 25).



Кремниевые полевые транзисторы КП305 (А, Е, Ж, И), имеющие МОП-структуру с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа, выпускают в металлическом корпусе с гибкими выводами (рис. 73, г), массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до + 125°С. Напряжение на стоке положительное относительно исто­ка, на затворе — отрицательное. Электрические параметры транзи­сторов приведены в табл. 130.

Таблица 130

Параметры	Типы транзисторов
	КП305Д	К.П305Е	КП305Ж	КП305И
Ток стока, мА Крутизна характеристики,	15 5,2 — 10,5	15 4-8	15 5,2 — 10,5	15 4 — 10
мА/В, при Uoa= 10 В,
Iс = 5 мА и f=1000 Гц Напряжение Uaa, В, при UСИ=10 В и Iс=5 мА	0,2 — 2	От — 0,5 до +0,5	От — 0,5 до + 0,5	От — 2,5 до — 0,2
Ток затвора, нА, при UCm =	1	0,005	1	1
=0 В, Uзи=15В
Коэффициент шума при	7,5	—	7,5	—
Uси = 15 В, Iс = 5 мА, f=
=250 МГц и усилении по
мощности более 13 дБ

Напряжение отсечки, В, при UСи=10 В и Iс =10 мкА ................. 6

Напряжение UСи, В ............ 15

Напряжение (У3и, В . . ......... ±15

Напряжение Uca, В ............ ±15

Напряжение сток — подложка........ .15

Емкость, пФ, при Uси =10 В, Iс = 5 мА и f= 10 МГц:

входная ................ 5

проходная.............. 0,8

Мощность рассеивания, мВт, при температуре ере­ды, °С:

от — 60 до +25 ............. -150

125................. 50

Таблица 131

Параметры	Типы транзисторов
	КП306Д	КП306Б	KП306B
Характеристики по первому затвору
Крутизна характеристики,	3 — 8	3 — 8	3-8
мА/В, при UСи=15 В, Uз2и=
= 10 В, Iс =5 мА и f=1 кГц
Напряжение отсечки, В, при	— 4	— 4	6
Uси=15 В, U32и=10 В и Iс =
= 10 мА
Напряжение U31и, В, при UСи= 15 В, Iс =5 мА и U32и=	От — 0,5 до +0,5	0 — 2	От — 3,5 до 0
= 10В

Кремниевые полевые транзисторы КП306 (А, Б, В), имеющие МОП-структуру с двумя изолированными затворами и встроенным каналом n-типа (исток и подложка соединены с корпусом), выпус­кают в металлическом корпусе с гибкими выводами (рис. 73, д), массой 1 г; с диапазоном рабочих температур .от — 60 до -j-125°C. Электрические параметры приведены в табл. 131.

Ток первого затвора, мА, при U31И=20 В и UСи =

Uз2и = 0 В................. 5

Емкость, пФ, при Uси=20 В, Iс=5 мА и U32и= 10 В:

входная ................ 5

проходная ,..............0,07

Коэффициент шума, дБ, при Uси=20 В, Iс = 5 мА,

f=100 МГц и U32и= 10 В.........-. . 7

Входное сопротивление, кОму на частоте 60 и 100 МГц . . .............. .соответст­венно 12 и 5

Характеристики по второму затвору

Крутизна характеристики, мА/В..... 2

Ток второго затвора, нА .,,.,..,., 5

Емкость, пФ:

входная.............. . , 4

проходная ........ ....... 1

между первым и вторым затворами..... 0,01

Коэффициент шума, дБ........... 10

Предельные параметры режима работы , .

Напряжения U31И, U32и, U31с, U32c, UCи, В ... 20

Напряжение U31, 32, В........... 25

Ток стока, мА .............. 20

Мощность рассеивания, мВт, при температуре сре­ды, °С:

от — 60 до +35° . .......... 150

125 . . ... .............. 50

Кремниевые полевые транзисторы КП350 (А, Б, В), имеющие МОП-структуру с двумя изолированными затворами и встроенным каналом я-типа, выпускают в металлическом корпусе с гибкими выводами (см. рис. 73, д), массой 1 г, с диапазоном рабочих тем­ператур от — 40 до +85 °С. Напряжение на стоке положительное относительно истока, на затворах — отрицательное. Электрические параметры транзисторов приведены ниже.

Начальный ток стока, . мА, при UCK=15 В для . групп:

КП350А и КП350Б........... 3,5

КП350В................ 6

Крутизна характеристики, мА/В, при Uз2и = 5 В, Uси = 10 В, Iс = 10 мА, f=0,05-т-1,5 кГц и температу­ре среды °С:

* от — 40 до +20 . ,......... . - 6

85 . ..... .......... 4

Напряжение отсечки, В, при U32и = 6 В, Uси=15 В и Iс = 0,1 мА . .............. 6

Ток затвора, нА, при U31И = — 15 В, Uз2и=15 В . . 5

Коэффициент шума, дБ, при U32и = 6 В, Uси=10В, Iс = 10 мА и f=400 МГц........... 6

Входная и выходная емкости, ПФ, при Uси = 10 В, Uз1и = U32и = 0 В и f=10 МГц........ 6

Проходная емкость, пФ, при £УСи = 10 В, U31И = Uз2и = 0 В и f=10 МГц .......... 0,07

Выходная проводимость, мкСм; при UСи=10 В, U32H=6 В и Iс = 10 мА ........... 250

Рабочая частота для КП350А, МГц.....250

Предельные параметры режима работы

Напряжения f3m, Uaw, Uси, U32c, В .... 15

Напряжение U31C, В........... 20

Ток стока, мА............. 30

Мощность рассеивания, мВт, при температуре среды, °С:

от — 40 до +25 ............200

85................ 100

 

Полупеременные конденсаторы

Полупеременные или подстроечные конденсаторы используют при настройке аппаратуры Различают конденсаторы с воздушным и твердым (керамическим) диэлектриком

Рис. 11. Полупеременные керами­ческие конденсаторы:

а — KB К с воздушным диэлектриком, б — КПК роторного типа

Воздушные конденсаторы полупеременной емкости выпускают плоскими и цилиндрическими. Плоские представляют собой много-пластинчатую конструкцию, установленную на керамической пла­те. Между неподвижными пластинами статора вводят жестко за­крепленные на оси подвижные пластины ротора. Наиболее распространены плоские подстроеч-ные воздушные конденсаторы КПВ и малогабаритные КПВМ, а также цилиндрические воз­душно-керамические KB К (рис. 11, а),

Керамические подстроечные конденсаторы КПК (рис. 11,6) имеют большое количество ти­поразмеров. Наиболее часто применяют роторные. На ста-- тор и ротор конденсатора нане­сены серебряные обкладки в форме полукруга. При поворо­те ротора происходит умень­шение площади перекрытия об­кладок,- вследствие чего меня­ется емкость конденсатора. Пределы изменения емкости подстроечных конденсаторов и их рабочие напряжения приве­дены в табл. 37.

Таблица 37

Конденсатор	Номинальное напряжение, В		Пределы номиналь­ных емкостей, пФ	Температурный коэффициент емкое» ти на 1° С -10— в
	высокой частоты	постоян­ное
КПК-1	250	500	2—7; 4—15; 6—25; 8—30	От 200 до 800
КПК-2	250	500	8—60; 10—100; 25—150	» 200 » 800
КПК-3	250	500	8—60, 10—100;	» 200 » 800
			25—150
КПК-Т	—	500	1—10; 2—15; 2—20; 2—25	±400

Полупроводниковые линейно-импульсные микросхемы

Микросхемы серии К118

К1УС181 (А — Д). Двухкаскодный усилитель (рис. 135, а, б)

		К1УС181А		К1УС181Б
Напряжение источни* ка питания, В . . . .		6,3		6,3
Входное сопротивле­ние, кОм ......		2		2
Коэффициент усиле­ния на частоте 12 кГц		250		400
	К1УС181В		К1УС181Р		К1УС181Д
Напряжение источни­ка питания, В ....	12,6		12,6		12,6
Входное сопротивле­ние, кОм ......	2		2		2
Коэффициент усиле­ния на частоте 12 кГц	350		500		800

Рис. 135. Двухкаскодный усилитель (а) и схема его вклю­чения (б)

 

 

К1УС182 (А, Б, В). Каскодный усилитель (рис. 136, а, б)

 

К1УС182А К1УС182Б К1УС182В

Напряжение ис­точника питания,

В....... 4 6,3 6,3

Входное сопро­тивление, кОм . . 1 1 1

Выходное со­противление кОм 1,2 — 3 1,2 — 3 1,2 — 3

Рис. 136. Каскодный усилитель (а) и схема его включения (б)

Коэффициент усиления на часто­те 12 кГц . . .	15 20	40
Напряжение вход­ного сигнала, мБ	100 100	50
К1ТШ181 (А — Д) Триггер Шмитта (рис. 137, а, б)
Напряжение источни­ка питания, В . . . .	К1ТШ181Д ±3	К1ТШ18Ш ±4
Максимальный ток входного сигнала, мкА . Напряжение срабаты-	20	40
вания, В ...... Напряжение выходно«	0 — 0,35	0-0,35
го сигнала, В ....	от — 0,4 До +3,5	от — 0,4 до -И, 05

Рис.137. Триггер Шмитта (а) и схема его включения (б)

	К1ТШ181В	К1ТШ181Р	К1ТШ181Д
Напряжение источника питания, В ..... .	±4	±6,3	±6,3
Максимальный , ток входного сигнала, мкА ,	20	40	20
Напряжение срабаты­вания, В ......	0 — 0,35	0 — 0,4	0 — 0,4
Напряжение выходно­го сигнала, В ....	от — 0,4 до +4,05	от — 0,4 до +6,35	от — 0,4 до +6,35

 

 

Микросхемы серии К119

Рис. 138. Элемент ждущего блокинг-генератора (а) и схема его включения (б)

Рис. 139. Мультивибратор с самовозбуждением (а) и схе-- ма его включения (б)

К1ГФ191. Элемент ждущего блокинг-генератора (рис. 138, b, б)

Напряжение источника питания, В 6,3 Ток потребления, мА..... 3

Параметры входного импульса

Амплитуда, В ........ 3,5

Полярность.........положитель­ная Частота, кГц......... 100

Длительность импульса, мкс ... 0,2 — 0,4 Длительность фронта, мкс ... 0,1

Параметры выходного импульса

Амплитуда, В ......., 4

Длительность, мкс:

импульса ......... 0,3- 1,4

фронта.......... О,.?.

спада........... 0,5

Помехоустойчивость, В .... не хуже

0,5

Сопротивление нагрузки, кОм . 1

 

К1ГФ192. Мультивибратор с самовозбуждением (рис. 139, а, б)

Напряжение источника питания, В . . 3

Ток потребления, мА ........ 6

Амплитуда выходного импульса, В . . 1 Длительность импульса, мкс:

выходного........... 7 — 25

фронта выходного........ 0,5

фронта входного........ 0,5

спада............. 1,8

 

Микросхемы серии К122

Выпускают в круглом металлостеклянном корпусе с 12 вывода­ми (рис. 140) массой 1,5 г с диапазоном рабочих температур от — 45до+85°С.



Рис. 140. Общий вид и основ­ные размеры микросхем К122



Рис. 141. Триггер Шмитта (а) и схема его вклю­чения (б)

К1ТШ221 (А — Д). Триггер Шмитта (рис. 141, а, б)

 

К1ТШ221А К1ТШ221Б

Напряжение источни­ка питания, В .... ±3 ±4

Ток входного сигнала,

мкА........ 20 40

Напряжение выходно­го сигнала, В .... от — 0,4 от — 0,4

до +2,7 до +3,7

К1ТШ221В К1ТШ221Г К1ТШ221Д

Напряжение источника питания, В..... ±4 ±6,3 ±6,3

Ток входного сигнала, мкА....... . 20 40 20

Напряжение выходно­го сигнала, В .... от — 0,4 от 1,2 от 1,2

До +3,7 до 6 до 6



Рис. 142. Двухкаскадный усилитель переменного тока (а) и схема его включения (б)

Ф1 — ФЗ — фильтры, £ц — источник питания

 

К1УС221 (А — Д). Двухкаскадвые усилители переменного тока (рис. 142, а, б)

К1УС221А КДУС221Б

Напряжение источника-питания, В..... +6,3 +6,3



Входное сопротивле-ние, кОм...... 2 2

Коэффициент усиления на частоте 12 кГц . . „ 250 400

Постоянное напряже- ,.

ние на выходе, В ... 2,8 2,8

К1УС221В К1УС221Г КДУС221Д

Напряжение источника

питания, В.....+12,6 +12,6 +12,6

Входное сопротивле­ние, кОм ...... 2 2 2

Коэффициент усиления на частоте 12 кГц ... 350 500 800

Постоянное напряже­ние на выходе, В . . „ 9,6 9,6 9,6

К1УС222 (А, Б, В). Каскодный усилитель (рис. 143, о, б) ;

КДУС222А К1УС222Б КДУС222В

Напряжение ис­точника питания, В ....... ~4 .6,3 5,3

Входное сопро­тивление, кОм .1 1 I

Коэффициент усиления на час­тоте 12 кГц . . 15 25 40

Напряжение входного сигнала, мВ .,..,, 100 100-50



Рис. 143. Каскодный усилитель (а) и схема его включения (б)

 

Микросхемы серии К167

Выпускают с усилителями на МОП-транзисторах в круглом ме-таллостеклянном корпусе с 8 выводами (рис, 144), массой 1,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 45 до +70°С.



Рис. 144. Общий вид и основ­ные размеры микросхем К167

К1УС671. Усилитель низкой частоты (рис. 145,а,0).

Напряжение источника питания, В — 12

Ток потребления, мА ..... 5

Коэффициент усиления . . . . . . 500 — 1300

Предельная частота усиления, кГц 100 Коэффициент нелинейных искаже­ний, %........... 5

Входная емкость, пФ ..... 80

Выходное сопротивление, кОм . . 20 Коэффициент шума на частоте

10 кГц, дБ .... -..... 6,5



Рис. 145. Усилитель низкой частоты (а) и схема его включения (б)

 

Микросхемы серии К177

Выпускают в прямоугольном стеклянном корпусе с 14 выводами (рис. 146, а, б), массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 45до.+85°С.



Рис. 146. Общий вид и основные размеры микросхем К177 (а) и вид сбоку (б)

К1УС771. Двухтактный усилитель напряжения (рис. 147, а, б)

Напряжение источника питания, В 12,6

Ток потребления, мА, при отсутст­вии сигнала............ 5

Коэффициент усиления4 по напря­жению на частоте 1 кГц .....80 — 150



Сопротивление, кОм, на частоте 1 кГц:

входное .......... 40

выходное . ... ... 0,05



Рис. 147. Двухтактный угилитель напряжения (а) и схема его включения (б):

СЗ, С5 — корректирующие конденсаторы от 30 до 300 оФ для устранения возбуждения

 

Микросхемы серии К198

Выпускают с усилителями или транзисторными сборками в пря­моугольном металлостеклянном корпусе с 14 выводами (рис. 148, а, б), массой 1,5 г, с диапазоном рабочих температур от — 45 до + 85 °С.



Рис. 148. Общий вид, основные размеры и обозначение выводов микросхем К198(о) и вид сбоку (б)

 

К1УТ981 (А, Б). Многофункциональный усилитель (рис. 149, а, б)

 

Напряжение источника питания, В ..., ±6,3 Ток потребления, мА, при Uвх=ОВ ..... 5

Входной ток, мкА, при Uвх=ОВ....... 10

Коэффициент передачи по напряжению на f=

= 10 кГц при Uвх2=0 B и UВЫХ1=0,7 В.....20 — 70

Максимальный размах неискаженного выходного напряжения, В, при UBX2=OB, f=10 кГц и Kf<10 % 2,5

Напряжение смещения нуля, мВ, при Uвых1=UВых2 для групп:

К1УТ981А............... 8

К1УТ981Б............. 15

Разность входных токов, мкА, при UВх=ОВ для групп:

К1УТ981А.............. 3

К1УТ981Б .......... ... 8



Рис. 149. Многофункциональный усилитель (а) и схема его включения (б)

 

Полупроводниковые материалы

Полупроводниковыми материалами являются твердые кристал­лические вещества с электронной проводимостью, которые по удель­ному электрическому сопротивлению при нормальной температуре занимают промежуточное положение между проводниками (метал-дами) и диэлектриками (изоляторами) (табл. 8).

Таблица 8

Материал	Удельное элект­рическое сопро­тивление, Ом-м	Температурный коэффициент сопротивления ар	Проводимость
Проводники	10-8 — 10-5	Положительный	Электронная
Полупроводники	10-8 — 10+8	Отрицательный	»
Диэлектрики	10-11 — 10+17	»	Ионная и элек­тронная

Электропроводность полупроводников в значительной степени зависит от внешних энергетических воздействий, а также от при­сутствия различных примесей в структуре полупроводника.

Полупроводниковые материалы подразделяют на простые полу­проводники, полупроводниковые химические соединения и много­фазные полупроводниковые материалы. К простым полупро­водникам относят германий, кремний, селен и другие элементы, основные параметры которых: приведены в табл. 9.

Таблица 9

Параметры	Германий	Кремний	Селен
Плотность при 20 °С, Мг/м3	5,3	2,3	4,8
Удельное сопротивление при 20 °С, Ом-м	0,68	2-103	—
Работа выхода электронов, эВ	4,8	4,3	2,85
Объемная плотность (кон­центрация) носителей, м~3	2,5-1019	1016	—
Подвижность электронов, м2/(В-с)	0,39	0,14	—
Подвижность дырок, м2/(В-с)	0,19	0,05	0,2*10-4
Первый ионизационный по­тенциал, В	8,1	8,14	9,75
Диэлектрическая проницае­мость	16	12,5	- 6,3
Постоянная решетки, нм	0,566	0,542	0,436
Температура плавления, °С Теплота плавления, Дж/кг	936 4,1*106	1414 1,6*106	220 6,4*104
Температурный коэффици­ент линейного расширения (0 — 100°С)аг10-в, К-1	6	4,2	2,5
Удельная теплопроводность, Вт/ (м- К)	55	80	3
Удельная теплоемкость (0-100°С), Дж/(кг-К)	333	710	330

Полупроводниковые химические соединения, соответствующие общим формулам, составлены из элементов раз­личных групп таблицы Д. И. Менделеева, например: (А В — SiC; AIIIBV — GaAs; InSb; AIIBVI — CdS; SnSe), а также из некото­рых оксидов (например, Cu2O) и веществ сложного состава.

Многофазными полупроводниковыми являются материалы с полупроводящей или проводящей фазой из карбида кремния, графита и других элементов, сцепленных керамической или иной связкой.

В пределах одного полупроводникового изделия создаются об­ласти электронной n (от лат. negative — отрицательный) и дырочной р (от лат. positive — положительный) проводимостей. На границе раздела р- и n-областей возникает запирающий слой, который обусловливает выпрямительный эффект для переменного тока. Это свой­ство электронно-дырочного перехода (р-л-перехода) лежит в основе работы выпрямительных диодов. Создавая в структуре полупровод­ника два и более взаимно связанных p-n-перехода, можно получить более сложные управляемые полупроводниковые приборы — транзис­торы, используемые для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.

Электропроводностью полупроводников можно управлять с по­мощью тепла, света, электрического поля или механических усилий, на чем основана соответственно работа терморезисторов, фоторези­сторов, варисторов, тензорезисторов.

Полупроводниковые системы лежат в основе интегральных мик­росхем (ИМС — микроэлектронных устройств), в которых активные (диоды, транзисторы) и пассивные (резисторы, конденсаторы) эле­менты, а также межэлементные соединения создаются в едином тех­нологическом процессе с использованием групповых методов изготов­ления элементов и соединяющих проводников. Элементы ИМС не имеют внешних выводов корпуса и не могут рассматриваться как отдельные изделия. Плотность монтажа элементов в ИМС может достигать сотен — тысяч в 1 см3. »

Благодаря применению ИМС в радиоэлектронной аппаратуре снижается количество соединений, а аппаратура становится более компактной и экономичной, повышается ее надежность и улучшаются рабочие характеристики.

Полупроводниковые резисторы

К полупроводниковым резисторам относят терморезисторы, бо­лометры, позисторы, варисторы и фоторезисторы.

Терморезисторы. Они представляют собой полупроводниковые тепловые приборы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ТКС (кривая I, рис. 21, а). При увеличении темпе­ратуры возникает термогенерация носителей заряда в материале полупроводника, вследствие чего снижается электрическое сопротив­ление терморезистора ТР. Различают ТР, реагирующие на измене­ние температур окружающей среды и на нагрев, вызванный прохо­дящим через них током. Свойства ТР первой группы определяются температурной характеристикой Rr=Ф(t°), выражающей зависи­мость сопротивления прибора от температуры окружающей среды (кривая 2). Сврйства ТР второй группы оценивают по вольтампер-ной характеристике U=ф(I), которая .отражает его нагрев прохо­дящим током и определяет нелинейные свойства прибора (рис. 21,6).

Параметрами терморезисторов являются:

сопротивление (ом) Rт при температуре 20 °С; а? — темпера­турный коэффициент сопротивления, выражающий в процентах из­менение сопротивления прибора при изменении температуры,на 1 °С (кривая 1 на рис. 21,а);

мощность рассеивания Pтi при которой температура не превы­шает допустимой;

постоянная времени т, характеризующая тепловую инерционность терморезистора ТР (т=Ст/Рр, где Ст — теплоемкость, представляю­щая энергию, необходимую для нагрева ТР на 1 °С, Вт*с/°С; РР — коэффициент рассеивания, т. е. мощность, рассеиваемая ТР при раз­ности температур между ним и средой в 1 °С, Вт/°С).

Рис. 21. Характеристики терморезисторов:

а — изменения температурного коэффициента и сопротивления, б — вольтамперная

Обозначение терморезисторов состоит из трех-четырех элемен­тов, например, СП-21, СТ2-26, СТЗ-27, СТ4-15 и др. Буквы первого элемента СТ означают термочувствительное сопротивление, цифры второго элемента характеризуют тип используемого полупроводни­кового материала (1 — кобальто-марганцевый, 2 — медно-марганце-вый, 3 — медно-кобальто-марганцевые, 4 — кобальто-никелево-мар-ганцевые), третьего элемента — код конструкции, буквы четвертого элемента обозначают код интервала рабочих температур (эти бук­вы можно и не ставить).

Терморезисторы групп СТ1-21, СТЗ-21, СТЗ-27 и других исполь­зуют в качестве регулируемых бесконтактных резисторов в цепях автоматики; групп ММТ, КМТ и других — для измерения и регули­рования температуры, а также для термокомпенсации элементов элек-трияеских цепей; групп Т8Д, Т8Е, Т8С2М и других — в качестве термочувствительного элемента при измерении мощности СВЧ коле­баний.

Болометры. Представляют собой особый вид терморезисторов, используемых в качестве приемников лучистой энергии. Действие болометров основано на изменении сопротивления чувствительного элемента при его нагревании в результате поглощения энергии из­лучения.

Полупроводниковые болометры содержат два (активный и ком­пенсационный) терморезисторных элемента. Активный непосредст­венно подвергается воздействию измеряемого излучения, а компен­сационный экранирован от излучения и служит для компенсации влияния изменения температуры окружающей среды. Обозначения полупроводниковых болометров состоят из букв и цифр (например, БКМ-1, БКМ-2), указывающих порядковый номер типа прибора.

Таблица 46

Тип	Номинальное сопротивление, кОм	Темпера­турный коэффи­циент сопротив­ления, %/°с	Номинальная мощность, кВт	Габарит­ные раз­меры (без выводов), мм	Масса, г	Способ подогрева
	Терморезисторы
СТ1-17	0,3 — 22	4 — 7	500	—	0,2	Прямой
СП- 19	3,3 4,7; 6,8; 10; 100; 150; 1500; 2200	2,3 — 4	60	—	0,3	»
СТЗ- 19	2,2; 10; 15	3,4 — 4,5	45	04X2,5	0,3	»
СТЗ-21	0,68; 1; 1,5; 10, 15	3 — 4,1	60	9,5X48	2,8	Косвен- ный
СТЗ-25	1,5; 2,2; 3,3	3 — 3,75	8	049X33	2,5	Прямой
КМТ-1	22 — 1000	4,2 — 8,4	1000	3X13		—
ММТ-9	0,01 — 4,7	2,4 — 4	2	019X3	3,4	—
Т8С1М	0,15	1 — 5,8	24	—	—	Прямой
Позисторы
СТ6-1А	0,04 — 0,4	10	1100	05X2,5	—	—
СТ6-1Б	0,1 — 0,7	15	800	05X2,5	—	—
СТ6-ЗБ	1 — 10	15	200	02X2	__	__
СТ6-4Б	0,1 — 0,4	15	800	07X5	—	—

Примечание. Параметры терморезисторов и позисторов указаны для температуры окружающей среды 20 °С, а СТ1-19 — для 150°С.

Применяют болометры для бесконтактного дистанционного из­мерения температуры в качестве приемников лучистой энергии в спектральных приборах, в различных системах ориентации. Иммер­сионные полупроводниковые болометры (например, БП1-2) исполь­зуют в качестве приемников инфракрасного, излучения в аппаратуре автоконтроля ответственных узлов железнодорожного подвижного состава (колесных пар, подшипников и др.)

Позисторы. Представляют собой терморезисторы с положитель­ным температурным коэффициентом сопротивления. ТКС позисторов, изготовленных на основе титаната бария, достигает десятков про­центов на 1 °С

Применяют позясторы для ограничения и стабилизации тока в электрических цепях, авторегулировки усиления в схемах термо­компенсации, для защиты элементов схемы и приборов от перегре­ва, регулировки температуры и т. д. Позисторами служат приборы СТ5-1, СТ6-1А, СТ6-1Б, СТ6-5Б, СТ6-4В, СТ64Г и др.

Основные параметры некоторых терморезисторов и позисторов приведены в табл 46.

Вариаторы. Эти приборы представляют собой полупроводниковые резисторы объемного типа с нелинейными вольт-амперными характеристиками (рис. 22, а — в). Для напряжений различной полярно­сти вольт-амперные характеристики симметричны. Варисторы можно использовать в цепях постоянного, переменного (с частотами до не­скольких килогерц) и импульсного токов. Изготовляют стержневые (рис. 22, а) и дисковые (рис. 22, б) варисторы из порошкообразного карбида кремния.

Основными параметрами варисторов являются следующие.

Номинальное классификационное напряжение Uкл — постоян­ное напряжение, при котором через варистор проходит заданный ток Iкл.

Максимально допустимое импульсное напряжение Uи макс [для стержневых варисторов

Uи,макc = (1,2-2) Uкл, а для дисковых Uж макс = (3Ч- 4) UKa] .

Коэффициент нелинейности Р — отношение сопротивления варистора постоянному току к его сопротивлению переменно­му току.



Номинальная мощность рассеивания Раон — 1кяУкл при заданной температуре среды.

Условное обозначение ва­ристоров состоит из букв и цифр (например, СН1-1-1-1500).



Рис. 22. Общий вид варисторов (а — стержневого, б — дискового) и их вольтамперная характеристи­ка (в)

Буквы СН обозначают — нели­ нейное сопротивление, первая цифра указывает применяемый материал, вторая — конструк­цию (1 — стержневой, 2 — дис­ковый), третья — порядковый номер разработки; число в конце обо­значения характеризует величину падения напряжения.

Параметры некоторых типов варисторов приведены в табл. 47.

Варисторы применяют в устройствах стабилизации высоковольт­ных источников напряжения телевизионных приемников, для стаби­лизации токов в отклоняющих катушках кинескопов, в системах раз­магничивания цветных кинескопов, системах автоматического регу­лирования.

Фоторезисторы. Представляют собой полупроводниковые при­боры, электрическое сопротивление которых изменяется под дейст­вием электромагнитного (светового) излучения. Характер изменения сопротивления определяется интенсивностью и составом облучающе­го света.

Параметрами фоторезисторов ФР являются следующие.

Рабочее напряжение, при котором ФР может быть использован в течение указанного срока службы с сохранением его параметров.

Допустимая мощность рассеивания рф — максимальная мощ­ность, рассеиваемая на ФР без его теплового повреждения

Темновое электрическое сопротивление RT — при 20 °С через 30 с после снятия освещенности 200 лк.

Темповой ток Iт, проходящий в цепи ФР при приложенном ра­бочем напряжении через 30 с после снятия освещенности 200 лк.

Световой ток Iс, проходящий через ФР при напряжении и ос­вещенности 200 лк от источника света с цветовой температурой 2850К.

Таблица 47

Номи­нальное классифи­кационное напряже­ние, В	Максимально допустимое импульсное напряжение, кВ	Коэффи­циент нелиней­ности	Номи­нальное классифи­кационное напряже­ние, В	Максимально допу стимое импульсное напряжение, кВ	Коэффициент нелиней­ности
Стержневые варисторы			Дисковые варисторы
СН1-1-1 (09X19 мм) Iкл = 10 мА; Рном = 1 Вт			СН1-2-1 (016X8 мм) Iкл = 8 мА; Рном = 1 Вт
560	1,2	3,5	56	180	3,5
680	1,3	4	68	210	3,5
820	1,4	4	82	250	3.5
1000	1,5	4	100	300	3,5
1200	1,6	4	120	360	3,5
1300	1,7	4,5	150	450	3,5
1500	2,0	4,5	180	550	3,5
			220	650	3,5
СН1-1-2 (07X16 мм) Iкл = 10 мА; РНОм=0,8 Вт			270	800	3,5
560	1,2	3,5	СН 1-2-2 (012X7 мм) Iкл = 3 мА; Л,ом = 1 Вт
680	1,3	4,0
1300	1,7	4,5
			15	60	3
СН1-6 (035X9 мм) Iкл =			18	70	3
= 20 мА; РНОм=2,5 Вт			22	80	3
33	0,15	4,0	27	90	3
			39	ПО	3
СН1-8 (013X120) Iкл =			47	120	3,5
= 50 мкА; Рвом =2 Вт			56	150	3,5
20000	30	6	68	170	3,5
25000	30	6
			СН1-10 (040X10 мм) Iкл = 10 мА; Рном = 3 Вт
СН 1-8-20 Iкл =0,05 мА;
Рвом =6 ВТ			15	75	3,2
20000	30000	6 — 10	18	90	3,2
			27	135	3,2
СН 1-8-25 Iкл = 0,05 мА;			33	165	3,2
Рвом = 2 Вт
			39	195	3,2
25000	30000	6 — 10	47	235	3,2

Примечaниe. Номинальная мощность указана при температуре окру­жающей среды 70 °С для варисторов СН1-1-1, СН-1-2, при 75°С — для СН1-6, при ?0 °С - для СН1-2-1, СН1-2-2.

Кратность изменения сопротивления RT/Rc — отношение темно» вого сопротивления ФР к сопротивлению при освещенности 200 ли от источника с цветовой температурой 2850К.

Удельная чувствительность во — отношение фототока к произве­дению величины падающего на фоторезистор светового потока и приложенного к нему напряжения, т.е. 8о=Iф/(ФU).

Интегральная чувствительность еи — произведение удельной чув­ствительности на предельное рабочее напряжение, т.е. еи = еоU.

Параметры наиболее распространенных фоторезисторов приве­дены в табл. 48.

Таблица 48

Фоторезистор	Рабочее напря­жение, В	Мощность рас-сеивания, Вт	Темчовое сопро­тивление, МОм	Темновой ток, мкА	Световой ток, мА	Кратность изме­нения сопротив­ления	Удельная чувст­вительность, мА/(лм-В)	Интегральная чувствитель­ность, мкА/лм
СФ2-1	15	10	15	0,5	1	500	400	10
СФ2-2	2	50	v2	0,5	1,5	500	75	0,36
СФ2-8	100	125	100	—	1	1000	—	—
СФ2-16	10	10	3,3	—	0,3	100	—	—
СФЗ-1	15	10	30	0,01	1,5	1500	600	20
СФЗ-2	5	100	5	0,5	2	500	80	—
СФЗ-5	2	50	2	—	0,5	500	—	—
СФЗ-8	20	50	20	—	0,5	500	—	—
ФСК-1	50	125	3,3	5	2	100	7	2,8
ФСК-2	100	125	3,3	10	1	20	1,6	0,5
ФСД-1	20	50	2	1	3	150	30	15
ФСА-1	100	10	0,02	—	—	1,2	500	—
ФСА-12	40	10	0,05	—	— -	1,2	500	—

Фоторезисторы используют для формирования электрических сигналов под действием облучающих световых сигналов, а также для обнаружения и регистрации световых сигналов.

 

Правила монтажа и эксплуатации

По функциональному назначению транзисторы в радиоэлект­ронных схемах делят: на двухпереходные биполярные (усилительные, импульсные; малошумящие, высоковольтные, фототранзисторы); полевые (униполярные) с каналом и управляющим затвором в ви­де p-n-перехода, с встроенным или индуцированным каналом и изо­лированным затвором Кроме того, транзисторы различают по мощ­ности и частоте.

По максимальной мощности Ркмакс, рассеиваемой коллектором, различают транзисторы малой, средней и большой мощности, а по частоте — на низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные и сверхвысокочастотные.

В настоящее время действует система обозначения транзисторов, состоящая из четырех элементов Первый элемент — буква или циф­ра, обозначающая материал (Г или 1 — германий или его соедине­ния; К или 2 — кремний или его соединения; А или 3 — соединения галлия); второй элемент — буква, указывающая класс прибора (Т — биполярные транзисторы; П — полевые транзисторы), третий эле-мент — цифра, указывающая назначение и качественные свойства прибора, а также порядковый номер разработки в соответствии с табл. 107; четвертый элемент — буква, означающая разновидность типа (деление на параметрические группы).

Таблица 107

Частота транзистора, МГц	Третий элемент обозначения транзисторов при мощности, Вт, рассеиваемой коллек­тором
	малой (До 0,3)	средней (от 0,3 до 1,5)	большой (более 1,5)
Низкая (до 3)	101 — 199	401 — 499	701 — 799
Средняя (от 3 до 30)	201 — 299	501 — 599	801 — 899
Высокая (от 30 до 300) ] Сверхвысокая (выше 300)	301 — 399	601 — 699	901 — 999

Примеры обозначений: КТ324А — кремниевый маломощный вы­сокочастотный транзистор, разновидность А; ГТ905Б — германиевый большой мощности высокочастотный транзистор, разновидность Б.

Обозначение транзисторов, разработанных до 1964 г, состоит из трех элементов Первый элемент — буква (транзистор); второй элемент — число, указывающее назначение и качественные свойства, а также порядковый номер разработки транзистора в соответствии с табл. 108, третий элемент — буква, означающая разновидность Типа прибора.

При монтаже транзисторов необходимо соблюдать следующие правила

Крепление транзисторов производят за корпус. Изгиб внешних выводов выполняют не ближе 10 мм от проходного изолятора (ес­ли нет других указаний), изгиб жестких выводов мощных транзи­сторов запрещается.

Пайку выводов осуществляют не ближе 10 мм от корпуса при­бора. При этом мощность паяльника должна быть не более 60 Вт, время пайки — не более 3 с, а температура — не выше 200 °С. В процессе монтажа необходимо исключить прохождение тока че­рез транзистор и обеспечить надежный теплоотвод.

Таблица 108

Частота транзи­стора, МГц	Второй элемент обозначения транзисторов при мощности рассеивания, Вт
	германиевых		кремниевых
	до 0,25 (малая)	более 0,25 (большая)	до 0,25 (малая)	более 0,25 (большая)
Низкая (до 5)	1 — 99	201 — 299	101 — 199	301 — 399
Высокая (более 5)	401 — 499	601 — 699	501 — 599	701 — 799

Транзисторы нельзя располагать вблизи тепловыделяющих эле-ментов (сетевых трансформаторов, мощных резисторов), а также в сильных электромагнитных полях.

При эксплуатации транзисторов надо выполнять следующие правила.

Полярность напряжения внешнего источника питания, подклю­чаемого к электродам транзистора, следует выбирать с учетом струк­туры транзистора и его рабочей схемы. При подключении транзи­стора к источнику питания первым присоединяют вывод базы, по­следним — вывод коллектора, а при отключении — в обратном по­рядке. Запрещается подавать напряжение на транзистор с отклю­ченной базой.

Для увеличения надежности и долговечности приборов рабочие надряжечия, гоки, мощность и температуру необходимо выбирать меньше предельно допустимых (около 0,7 их значений). Не разре­шается использовать транзисторы в совмещенных предельных ре­жимах хотя бы по двум параметрам (например, по току и напря­жению).

С целью защиты транзисторов от перенапряжений в их схемы включают стабилизирующие, демпфирующие и ограничивающие ди­оды.

Недопустима проверка схем на полупроводниковых приборах омметрами или другими приборами, могущими создавать перегруз­ки для диодов, транзисторов.

Преобразователи частоты

Преобразовательные каскады преобразуют высокочастотные колебания принимаемого сигнала в колебания промежуточной часто­ты, на которой осуществляется основное усиление сигнала. Преобра­зователь частоты Пр приемника (рис. 120) состоит из маломощного генератора (гетеродина Гт, вырабатывающего вспомогательные ВЧ колебания fr и смесителя См, выполняющего функции нелинейного элемента. При одновременном воздействии на смеситель частот сиг­нала fс и гетеродина fr в токе, смесителя кроме составляющих с частотами fс и fr возникнут составляющие с разностной fг — fс и суммарной fг+fс частотами и другие частоты высших порядков ви­да mfr;tnfc, где т и n — любые целые числа. Из всех этих комби­национных частот, представляющих со­бой сочетания частот fr и fс и их гармо­ник, в качестве полезного колебания вы­деляют с помощью колебательного кон­тура, включаемого на выходе преобразо­вателя, промежуточную частоту fnp — =fг-fс.

Рис. 120. Структурная схема преобразователя частоты приемника

Преобразовательные кас­кады на транзисторах выполня­ют как с совмещенным, так и с отдель­ным гетеродином.

Преобразователь частоты с совме­щенным гетеродином (рис. 121, а) обыч­но применяют в простых приемниках с ДВ- и СВ-диапазонами. Контур гетеро­дина образован катушкой индуктивнос­ти L3 и конденсаторами: настройки С2, подстроечным С4 и сопрягающим СЗ. С контуром индуктивно связана катушка L4 (обратной связи) гетеродина, частично включенная в эмиттерную цепь транзистора V. Импульс тока, возникающий в катушке L4 при включении питания, возбуждает колебания в контуре, которые через катушки L4, L2 и конденсатор С5 поступают на базу транзистора.

Одновременно на базу транзистора с входного контура L1C1 магнитной антенны AM через катушку связи L2 и конденсатор С5 поступают ВЧ-колебания принимаемого сигналау Смешиваясь с ко­лебаниями гетеродина, они преобразуются в колебания ПЧ, которые выделяются контуром L6C7, индуктивно связанным через катушку L5 с коллекторной цепью транзистора.
С контура L6C7 выделенный сигнал ПЧ через фильтр ФСС подается к УПЧ.

Транзистор обладает сравнительно большой проходной ем­костью, что снижает устойчивость преобразователя и избиратель­ность приемника. Для нейтрализации этой связи через проходную емкость в схему преобразователя вводят дополнительные элементы: нейтрализующий конденсатор С8 и сложный фильтр ПЧ (фильтр сосредоточенной селекции ФСС), состоящий из трех колебательных контуров L6C7, L7C10 и L8C12 со слабой емкостной связью, осу­ществляемой через конденсаторы С9 и СП.

Рис. 121. Схемы преобразователя частоты с гетероди­ном: а — совмещенным, б — отдельным

Преобразователь частоты с отдельным гетеродином (рис. 121,6) применяют в приемниках с КВ-двапазоном. Гетеродин собран по автотрансформаторной схеме на транзисторе V2, включенном в схе­му с общей базой. Колебательный контур гетеродина, включенный в коллекторной цепи, образован катушкой L4 и конденсаторами на­стройки С7 — подстроечным С9 и сопрягающим С8.

На транзисторе V1 собран смеситель. Напряжение принятого сигнала подается на базу транзистора VI, а сигнал гетеродина — с катушки связи L3 на эмиттер. Колебания промежуточной частоты выделяются контуром L1C2C3 в коллекторной цепи и с катушки связи L2 подаются к УПЧ.

В преобразовательных каскадах применяют маломощные тран­зисторы, предельная частота усиления которых f a превышает мак­симальную частоту принимаемого ВЧ сигнала по крайней мере в 2 раза. Чаще всего используют транзисторы П401 — П403, П422 — П423, ГТ309Г. Преимуществами таких преобразователей час­тоты являются независимость режимов транзисторов смесителя и гетеродина, относительная простота налаживания.

Типовой УК В-блок транзисторных радиове­щательных приемников рассчитан на прием ЧМ-сигналов станций, работающих в диапазоне 65,8 — 73 МГц. Сигнал принимает­ся на симметричный диполь и через индуктивный элемент связи Li (рис. 122) подается во входной широкополосный резонансный усили­тель L2C1C2, постоянно настроенный на среднюю частоту УКВ диа­пазона.


С емкостного делителя С1С2 входного контура ЧМ УКВ сигнал поступает в эмиттерную цепь транзистора VI, на котором собран каскад УРЧ, Выходной контур УРЧ L3C4 настраивается на частоту принимаемого сигнала подвижным магнитным сердечником катушки L3. С выходного контура УРЧ усиленный сигнал через кон­денсатор С5 поступает в преобразователь.



Рис. 122. Типовой УКВ-блок приемника

Преобразователь частоты выполнен по совмещенной схеме сме­сителя и гетеродина на одном транзисторе V2. Настройка колеба­тельного контура L5C10 гетеродина производится перемещением магнитного сердечника катушки L5, механически связанного с сер­дечником катушки L3. Емкостная обратная связь в гетеродине осуществлена с помощью конденсаторов С8 и СР. Катушка L4 в цепи обратной связи обеспечивает компенсацию фазового сдвига, возни­кающего в транзисторе V2 на частотах УКВ-диапазона. В коллек­торной цепи транзистора V2 включен резонансный контур L5L6, С9, С 10, индуктивно связанный с контуром L7C11. Эти контуры на­строены на ПЧ 8,4 МГц и образуют полосовой фильтр ПЧ. Пара­метры L5C10 невелики, поэтому их влияние на резонансную частоту контура несущественно. С помощью катушки связи L8 ЧМ-сигнал подается в дальнейший тракт усиления промежуточной частоты.

 

Проводниковые материалы

Твердыми проводниками электрического тока являются метал­лы, металлические сплавы и некоторые модификации углерода. Среди металлических проводников различают: материалы, обладаю­щие высокой проводимостью, которые используют для изготовления проводов, кабелей; проводящих соединений в микросхемах, обмоток трансформаторов, волноводов и т. д.; металлы и сплавы, обладаю­щие высоким сопротивлением, которые применяют для изготовления электронагревательных приборов, резисторов, реостатов ламп на­каливания и т. д.

Свойства проводниковых материалов. Основными электрически­ми параметрами проводниковых материалов являются удельная проводимость (или обратная ей величина — удельное сопротивле­ние) и температурный коэффициент удельного сопротивления. Ме­ханические свойства проводников характеризуются пределом проч­ности при растяжении и относительным удлинением при разрыве. Общеизвестны такие физические параметры, как плотность, темпе­ратура плавления и т. д.

Удельное сопротивление р проводника, имеющего постоянное поперечное сечение S к длину l, определяют по формуле p=RS/l и выражают в омах на метр (Ом-м). Для измерения удельного сопротивления проводников пользуются внесистемной единицей Ом-мм2/м (S измерено в мм2, l — в м); 1 Ом-м=106 Ом-мм2/м. Дольная от системной единицы 1 мкОм-м = 1 Ом-мм2/м. Будем .вы­ражать удельное сопротивление проводников в мкОм-м, при этом сохранятся привычные численные значения р.

Температурный коэффициент удельного сопротивления показы­вает, как изменяется сопротивление, равное 1 Ом, при изменении температуры на один градус. В .конце температурного диапазона удельное сопротивление рг=ро[1+ар (Г2 — Т1,)], где р7 и р0 — удель­ное сопротивление проводника соответственно при температурах Т2 и Ti; ap — средний температурный коэффициент удельного сопро­тивления, К-1, в данном диапазоне температуры aft = (рт — р )/ /Ро(T2-T1).

Физические параметры полупроводниковых материалов приве­дены в табл. 1.

Удельное сопротивление тонких металлических пленок (толщина которых соизмерима с длиной свободного пробега электрона) больше удельного сопротивления исходного металла и зависит от толщины и способа получения пленок. Оценивают проводящие свой­ства тонких пленок по удельному поверхностному сопротивлению (сопротивлению квадрата R1П), равному сопротивлению участка пленки, длина которого равна его ширине при прохождении тока через две его противоположные грани параллельно поверхности подложки Rп =рб/б,где Рб — удельное (объемное) сопротивление пленки толщиной 6.

Удельное сопротивление сплавов больше удельного сопротив­ления исходных компонентов. Увеличение р происходит при введе­нии в металл неметаллических примесей, а также при сплавлении двух металлов, образующих твердый раствор, в котором атомы од­ного металла входят в кристаллическую решетку другого.

Таблица 1

Металл	Плот­ность, Мг/м3	Темпера, тура плавле- ния, °С	Удельное сопротив-ление, мкОм-м	Температур- ный коэффи­циент удель­ного сопро- тивления.	Работа выхода, эВ
Алюминий	2,7	660	0,0265	4,1	4,25
Вольфрам	19,3	3400	0,055	5,0	4,54
Железо	7,87	1540	0,097	6,25	4,31
Золото	19,3	1063	0,0225	3,95	4,3
Кобальт	8,85	1500	0,064	6,0	4,41
Медь	8,92	1083	0,0168	4,3	4,4
МолибдеЕ!	10,2	2620	0,05	4,33	4,3
Никель	8,96	1453	0,068	6,7	4,5
Олово	7,29	232	0,113	4,5	4,38
Платина	21,45	1770	0,098	3,9	5,32
Ртуть	13,5	— 39	0,958	0,9	4,52
Свинец	11,34	327	0,190	4,2	4,0
Серебро	10,49	961	0,016	4,1	4,3
Хром	7,19	1900	0,13	2,4	4,58
Цинк	7,14	419	0,059	4,1	4,25

Технические проводниковые материалы подразделяют на ма­териалы высокой проводимости, металлы и сплавы различного наз­начения, сплавы высокого сопротивления, проводящие модификации углерода и материалы на их основе.



Материалы высокой электрической проводимости. К наиболее распространенным материалам высокой электрической проводимо­сти относят медь и алюминий (см. табл. 1).

Медь обладает малым удельным сопротивлением, высокой ме­ханической прочностью, удовлетворительной стойкостью к коррозии, легко паяется, сваривается и хорошо обрабатывается, что позволяет прокатывать ее в листы, ленту и вытягивать в проволоку.

В качестве проводникового материала используется медь ма­рок Ml и МО. В марке Ml содержится 99,9 % чистой меди, а в об­щем количестве примесей (0,1 %) кислород составляет до 0,08 %« Лучшими механическими свойствами обладает вторая марка, в ко­торой содержится 99,95% меди, а в составе примесей (0,05%) имеется до 0,02 % кислорода. Лучшая бескислородная медь содер­жит 99,97 % чистого вещества, а вакуумная (выплавленная в ва­куумных индукционных печах) — 99,99. %. Твердотянутую медь, по­лученную методом холодной протяжки, используют, когда необхо­дима высокая механическая прочность, а мягкую (отожженную) — когда важна гибкость, например для изготовления монтажных про­водов и шнуров. Электровакуумная медь идет на изготовление де­талей электронных приборов. Медь используется также для изго­товления фольгированного гетинакса, а в микроэлектронике — для получения токопроводящих пленок на подложках, обеспечивающих соединение между функциональными элементами схемы. Наиболее употребительные марки обмоточных проводов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Марка провода	Характеристика изоляции	Диаметр провода, мм
ПЭЛ	Эмалевая лакостойкая	0,02 — 2,44
ПЭВ-1	Эмалевая с одинарным и двойным винифлексовым покрытием	0,06 — 2,44
ПЭЛБО	Эмалевая лакостойкая с одним сло-	0,2-2,1
	ем хлопчатобумажной обмотки
П-ЭЛБД	То же, но с двумя слоями хлопчато­бумажной обмотки	0,72 — 2,1
пэлшо	То же, но с одним слоем шелковой обмотки	0,05-2,1
пэлшд	Эмалевая лакостойкая с двумя слоя­ми шелковой обмотки	0,86
ПЭЛШКО	Эмалевая лакостойкая с одним сло­ем обмотки из капрона	0,05-2,1
пэлшкд	Эмалевая лакостойкая с двумя слоя­ми обмотки из капрона	0,86
ПЭЛБВ	Эмалевая лакостойкая с обмоткой из длинноволокнистой бумаги	0,51 — 1,45
ПВО	Один слой хлопчатобумажной обмот­ки	0,2 — 2,1
ПБД	Два слоя хлопчатобумажной обмот­ки	0,2 — 5,2

Бронза — сплав меди с небольшим количеством олова, крем­ния, фосфора, хрома, кадмия или других материалов, обладающий более высокими механическими свойствами, чем медь. Широко при­меняется для изготовления токопроводящих пружин.

Латунь — сплав меди с цинком и другими добавками, об­ладающий большим относительным удлинением, что важно при обработке штамповкой и глубокой вытяжке. Применяется для из­готовления различных токопроводящих деталей.

Состав и свойства некоторых медных электротехнических спла­вов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Сплав	Удельная проводимость, % к меди	Предел прочности, МПа	Относитель­ное удлине­ние при разрыве, %
Кадмиевая бронза (0,9 % Cd)	95	До 310	50
Бронза (0,8 % Cd; 0,6 % Sn)	55 — 60 50—55	290 До 730	55 4
Фосфористая бронза (7 % Sn; 0,1 % Р)	10 — 15	До 400	60
Латунь (70 % Си; 30 % Zn)	25	320 — 350	70

Алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Для элект­ротехнических целей используют алюминий технической чистоты АЕ, содержащий до 0,5 % примесей. Проволока, изготовленная из алю« миния АЕ и отожженная при температуре 350 °С, обладает удель­ным сопротивлением 0,028 мкОм*м. Алюминий высокой чистоты А97 (примесей до 0,03 %) используется для изготовления тонкой (до 6 мкм) фольги, электродов и корпусов электролитических кон­денсаторов.

Альдрей — сплав алюминия с магнием (0,3 — 0,5 %), крем­нием (0,4 — 0,7%). и железом (0,2 — 0,3 %). Сохраняет легкость чис­того алюминия (плотность 2,7 Мг/м3), обладает близким к нему удельным сопротивлением (0,0317 мкОм-м) и высокой (близкой к твердотянутой меди) механической прочностью.

Металлы и сплавы различного назначения. Ниже рассматривая ются металлы и сплавы, применяющиеся в электротехнике и радио­электронике. Исходя из температуры плавления, общности характе­ристик и области применения, различают тугоплавкие и благородные металлы, металлы со средней и низкой температурой плавления, припои и флюсы.



Тугоплавкие металлы обладают температурой плавления выше 1700 °С, химически устойчивы при низких и активны при высоких температурах, поэтому при повышенных температурах эксплуатиру­ются в вакууме или атмосфере инертных газов.

Тугоплавкими являются такие металлы, как вольфрам, молиб­ден, тантал, ниобий, хром, ванадий, титан, цирконий. Основные фи­зические свойства некоторых из них были приведены в табл. 1. Тугоплавкие металлы используются для изготовления нитей ламп накаливания, электродо в электронных ламп, пленочных резисторов в микросхемах, контактов, обладающих высокой устойчивостью к эрозии (электроизносу) и образованию электрической дуги.

Помимо чистых тугоплавких металлов в электровакуумной тех­нике для арматуры приборов применяют сплавы W+Mo, Mo+Re, Ta+Nb, Ta+W и др., обладающие требуемыми пластичностью, электрическими и термическими свойствами.

К благородным металлам относят наиболее химически стойкие металлы (золото, серебро, платину).

Золото обладает высокой пластичностью (предел прочности при растяжении 150 МПа, относительное удлинение при разрыве около 40%) и используется в электронной технике для нанесения коррозионно-устойчивых покрытий на резонаторы СВЧ, внутренние поверхности волноводов, электроды ламп и др. Основные парамет­ры золота были приведены в табл. 1.

Серебро — стойкий против окисления металл (при нормаль­ной температуре), обладающий наименьшим удельным сопротивле­нием (см. табл. 1). Используется для изготовления электродов и контактов на небольшие токи, для непосредственного нанесения на диэлектрики, внутренние поверхности волноводов, а также в произ­водстве керамических и слюдяных конденсаторов.

Платина — очень стойкий к химическим реагентам металл, хо­рошо поддается механический обработке, пластичен. Основные па­раметры плагины были приведены в табл. 1. Применяется для изго­товления термопар, подвесок, подвижных систем электрометров и контактных сплавов.

Металлы со средним значением температуры плавления (желе­зо, никель, кобальт), обладающие повышенным температурным



коэффициентом удельного сопротивления (в 1,5 раза выше меди), ферромагнитны.

Железо (сталь) — наиболее дешевый металл, обладающий высокой механической прочностью и относительно высоким (по сравнению с медью) удельным сопротивлением (около 0,1 мкОм-м). Удельное сопротивление стали, содержащей примеси углерода и других элементов, возрастает (рис. 1).



Рис. 1. График зависимости удельного сопротивления от содержания примесей

В качестве проводникового материала используется мягкая сталь, содержащая- 0,1 — 0,15 % углерода, имеющая предел прочности при растяжении 700 — 750 МПа, относительное удлинение при раз­рыве 5 — 8 % и удельную проводимость в 6 — 7 раз меньшую, чем меди. Основные параметры железа были приведены в табл. 1. Же­лезо используют для изготовления корпусов электронных приборов, работающих при температуре до 500°С, при которой газовыделение невелико. Из алюминированного железа (покрытого тонкой пленкой алюминия) изготовляют аноды, экраны и другие детали электронных ламп.

Никель обладает плотностью, равной плотности меди, легко поддается механической обработке, устойчив к окислению. Основ­ные свойства никеля были приведены в табл. 1. Применяется для изготовления арматуры электронных ламп, нагревательных элемен­тов, в качестве компонента магнитных и проводниковых сплавов и защитных покрытий изделий из железа.

Сплавы для электровакуумных приборов созданы на основе ме­таллов со средними значениями температуры плавления. Обладают такими температурными коэффициентами линейного расширения а1, при которых возможно сопряжение стекла с металлическими конст­рукциями электронных приборов.

Инвар Н-36 — сплав железа с 36 % никеля, обладает очень малым аг~10-6К-1 в диапазоне температуры от — 100 до + 100 °С,

Платинит Н-47 — сплав железа с 47% никеля. Имеет а?, близкий к ai платины и стекла.

Ковар — сплав железа с 29% никеля и 17% кобальта, об­ладает малым аi=4,8*10-6К-1 и примерно в 2 раза меньшим, чем инвар, удельным сопротивлением. Температура плавления 1450°С.



Рассмотренные сплавы применяются для изготовления токоот­водов электронных ламп, проходящих через стеклянные элементы.

Металлы с низкой (менее 500 °С) температурой плавления. Свинец — мягкий, пластичный металл, обладающий невысокой прочностью (предел прочности при растяжении 16 МПа, относитель­ное удлинение при разрыве 55 %), не стоек к вибрации; устойчив к действию воды, серной и соляной кислот и других реагентов; под­вержен действию азотной и уксусной кислот, извести и гниющих ор­ганических веществ. Основные свойства свинца были приведены в табл. 1. Свинец и его сплавы используют для изготовления защит­ных (от влаги) оболочек кабелей, плавких вставок предохраните­лей, пластин кислотных аккумуляторов и в качестве материала, по­глощающего рентгеновское излучение. Свинец и его соединения ядо­виты.

Олово — мягкий, тягучий металл, не подвержен влиянию вла­ги, не окисляется на воздухе, разведенные кислоты действуют на него очень медленно. Основные свойства олова были приведены в табл. 1. Применяется в качестве защитных покрытий металлов (лу­жение), с примесью 15% свинца и 1% сурьмы — для получения оловянной фольги в производстве конденсаторов, входит в состав бронз и сплавов для пайки,

Ртуть — жидкий, химически стойкий металл, слабо взаимо­действует с водородом и. азотом. Платина, серебро, золото, щелоч­ные и щелочноземельные металлы, цинк, олово и алюминий раст­воряются в ртути, образуя амальгамы. Нерастворимы в ртути воль­фрам, железо, тантал; слабо растворимы медь и никель. Ртуть и ее соединения очень ядовиты. Основные свойства ртути были при­ведены в табл. 1. Ртуть применяется в качестве жидкого катода в ртутных выпрямителях, газоразрядных приборах, лампах днев­ного света и др.

Припои представляют собой специальные сплавы, используемые при пайке. Обычно припой имеет более низкую температуру плав­ления, чем соединяемые металлы. Различают мягкие и твердые при­пои с температурой плавления ТПЛ соответственно до 300 и более 300 °С.



Мягкими припоями являются оловянно-свйнцовые сплавы (ПОС) с содержанием олова от 10 (ПОС 10) до 90 % (ПОС 90), ос­тальное — свинец. Некоторые оловянно-свйнцовые припои содержат небольшой процент сурьмы (например, ПОС 61-05). Твердыми являются медно-цинковые (ПМЦ) и серебряные (ПСР) припои с раз« личным» легирующими добавками. Свойства некоторых марок мяг­ких припоев приведены в табл. 4.

Таблица 4

Припой	Марка и состав	Температура плавления, cc	Удельное сопро. тивление, мкОм*М	Удельная тепло-прово дность, Вт/(м-К)	Предел прочно­сти при растяже­нии, МПа
Оловянно-свинцовый	ПОС 61 (61 % Sn; 39% Pb) ПОС 40 (40 % Sn; 60 % Pb)	183 — 190 183 — 238	0,14 0,16	50  42	43 38
Оловянно-свинцово-кад-миевый	ПОСК 50-18 (50 % Sn; 18 % Cd; 32 % Pb)	142 — 145	0,13	54	40
Оловянно-свин-црво-сурьмя-нистый	ПОССу 40-2 (40 % Sn; 2% Sb; 58% Pb)	185 — 299	0,17	42	43

Флюсы, используемые для получения надежной пайки, должны растворять и удалять окислы и загрязнения с поверхности спаивае­мых металлов и защищать их от окисления. Бескислотными флю­сами являются канифоль, а также флюсы на ее основе с добавле­нием неактивных веществ (спирта, глицерина). Кислотные (актив­ные) флюсы приготавливают на основе соляной кислоты, хлористых и фтористых металлов, активно растворяющих оксидные пленки на поверхности металлов, благодаря чему обеспечиваются хорошая адгезия и высокая механическая прочность соединения. Пайка электроприборов с использованием активных флюсов не допуска­ется.

Сплавы высокого сопротивления. Сплавы, с высоким удельным сопротивлением применяются для изготовления образцовых резисто­ров, реостатов, электроплиток, паяльников, электроизмерительных и электронагревательных приборов и должны длительно выдержи­вать температуры около 1000 °С. Наибольшее распространение по­лучили сплавы на медной основе (манганин, константен), хромо-никелевые и железохромоалюминиевые, основные свойства которых приведены в табл. 5.



Таблица 5

Сплав	Плотность, Мг/м»	Удельное сопротив­ление, мкОм м	Температурный коэффициент сопро­тивления а -10е, . к-1	Рабочая температу­ра, °С	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное уд­линение при разры­ве, %
Манганин	8,4	0.42 — 0,48	5 — 30	100 — 200	450 — 600	15 — 30
Константан	8.9	0.48 — 0,52	— (5 — 25)	450 — 500	400 — 500	20 — 40
Нихром Х15Н60	8,2	1-1,2	100 — 200	1000	650 — 700	25 — 30
Фехраль и хро-ыаль:
Х13Ю4	7,1-7,5	1.2 — 1,35	100 — 200	900	700	20
Х23Ю5	6,9-7,3	1.3-1,5	65	1200	800	10-15

Манганин — сплав на медной основе (86% Си, 12% Мп, 2 % Ni) используется для изготовления образцовых резисторов и электроизмерительных приборов. Хорошо вытягивается в проволоку диаметром до 0,02 мм или прокатывается в ленту толщиной 0,01 — 1 мм и шириной 10 — 300 мм.

Константан — сплав меди (60%) и никеля (40%). Хоро­шо поддается обработке (протягивается в проволоку и прокатыва­ется в ленту тех же размеров, что и манганин). Электронагрева­тельные элементы из константана допускают работу при темпера­туре до 450° С. При нагреве проволока покрывается оксидной пленкой, обладающей электроизоляционными свойствами, В паре с медью или железом константан дает большую термо-эдс, что за­трудняет использование резисторов из него в измерительных схемах, но позволяет изготовление термопары для измерения температуры до нескольких сотен градусов.

Нихром — сплав никеля (55 — 80%), хрома (15 — 20 %), мар­ганца (1,5 %). Термоустойчив на воздухе. Срок службы нихромовых нагревательных элементов возрастает, если их поместить в твердую инертную среду, затрудняющую доступ кислорода (например, в глину — шамот). Нанесенные на подложки пленки нихрома обес­печивают сопротивление квадрата Rо =50-300 Ом и мощность рассеивания Рдоп=1 Вт/см2 и применяются в качестве резисторов в микросхемах.



Железохромоникелевые сплавы (фехраль, хромаль) по сравнению с нихромом обладают большей твердостью и хруп­костью, с трудом вытягиваются в проволоку и ленту, имеют меньшую стоимость и используются в мощных электронагревательных устрой­ствах. .

Резистивный сплав РС-37-10 содержит 36,5% Сг, 8 — 11 % Ni, остальное — кремний, a PC30-01 — 32% Сг, 0,7 — 1,8%.Fe, остальное — кремний. Эти сплавы соответственно применяют для изготовления тонкопленочных и прецизионных тонкопленочных ре­зисторов. «

Многокомпонентные резистивные спла вы МЛТ для тонкопленочных резисторов, содержащие Si, Fe, Cr, Ni, Al, W, устойчивы к окислению и воздействию химически активных сред. Основные свойства резистивных сплавов приведены в табл. 6.

Таблица 6

Сплав	Плотность, Мг/м	Температура плав-ления, °С	Удельное сопротив­ление, мкОм-м	Температурный ко­эффициент сопро­тивления а*10-4, к-1	Со противление квад­рата пленки, Ом	Толщина аленки, нм
РC-37-10	4,5 — 5	1250	5 — 7	15 — 25	50 — 2000	15 — 300
РС-30-01	3,7 — 4	1350	25 — 35	5 — 15	800 — 3000	20 — 100
МЛТ	—	—	100 — 300	От — 2,5 до + 4	100 — 20 000	—

Двух компонентные материалы для тонкопле-ночных резисторов интегральных схем (дислициды молиб­дена и хрома и сплавы кремния и хрома) имеют следующие пара­метры:

	MoSiz	CrSi2	Si57Cr43	Si73Cr27
R0, Ом	200	1300	2000	20000
ар 10-4, К-1	— 1,25	+2	— 1,5	-14

Сплавы — копель (56 % Си, 44 % Ni); алюмёль (95 % Ni, остальное Al, Si, Mg), хромель (90 % Ni, 10 % Сг), платинородий (90% Pt, 10% Rh) — используют для изготовления термопар. Для измерения температуры до 1600°С применяются платинородий-платиновые термопары, до 900 — 1000 °С — хромель-алюмелевые, до 600 °С — железо-копелевые, хромель-копелевые и железо-константа-новые, а до 350 °С — медь-константановые и медь-копелевые.

Проводящие модификации углерода. Природный графит, пиро­литический углерод и углеродистые пленки применяют в качестве проводящих материалов при изготовлении непроволочных линейных резисторов, микрофонов и различных деталей разрядников теле­фонных сетей, электровакуумных приборов и др.



Природный графит — модификация чистого углерода; Мелко­ дисперсной разновидностью углерода является сажа. Пиролитичес­кий углерод получают термическим разложением без доступа кис­лорода (пиролиз) газообразных углеводородов (метана, бензина) в камере.

Боруглеродистые пленки с малым коэффициентом удельного сопротивления (порядка 10 мкОм-м) и температурным коэффици­ентом — 1*10-4К-1 получают пиролизом борорганических соедине­ний, например (С3Н7)зВ и др. Основные параметры графита и пиро-литического углерода приведены в табл. 7.

Таблица 7

Параметры	Поликри­сталли­ческий графит	Монокристалл графита		Пироли-тический
		вдоль	поперек
		базисных плоскостей
Плотность, Мг/м3	2,3	2,2		2,1
Температурный коэффи­циент линейного рас­ширения аi106, К-1	7,5	6,6	26	6,5 — 7
Удельное сопротивление, мкОм-м	8	0,4	100	10 — 50
Температурный коэффи­циент удельного сопро­тивления, К-1	— 1*10-3	+9-1 0-4	-4- 10-2	-2-10-4

 

Рабочие режимы усилительных элементов

Активными элементами усилителей являются транзисторы и электронные лампы, включаемые между входным и выходным уст­ройствами. Энергетические и качественные показатели усилительных элементов определяются их режимом работы. Режим ламп и тран­зисторов выбирают по нагрузочным характеристикам, которые стро­ят в соответствующих семействах статических характеристик.

В зависимости от выбора исходного режима работы усилитель­ного элемента и амплитуды сигнала различают три основных рабо­чих режима — А, В и С; Рассмотрим их применительно к транзисто­рам.

В режиме А начальное положение рабочей точки на нагрузоч­ной прямой и амплитуду входного (управляющего) тока выбирают так, чтобы рабочая точка располагалась посередине рабочего уча­стка MN нагрузочной прямой (рис. 80,а), где изменения тока Iк прямо пропорциональны изменениям управляющего тока (тока Iэ в схеме с ОБ, см. рис. 54, а, б и тока 1б в схеме с ОЭ, см. рис. 55, а, б).

В этих условиях работы нелинейные искажения будут минимальны­ми. При усилении малых сигналов начальное положение рабочей точ­ки выбирают так, чтобы потребление мощности от источника было минимальным, а коэффициент передачи тока наибольшим. При уси­лении сигналов с большой амплитудой рабочую точку О выбирают посередине рабочего участка MN при управляющем токе покоя IСб =Iбз (рис. 80,6).

Для обеспечения выбранного режима работы во входной цепи за­дают начальный постоянный ток базы (ток покоя) IОб=Iбз, при этом амплитуда тока базы не должна выходить за пределы рабочей об­ласти, т. е. превышать Iбm<Iб5 — Iбз. По выбранной рабочей точке определяют начальные значения тока Iок (см. рис. 80, а) и напря­жения Uок, а также их амплитудные значения 1кт и UKm, по которым рассчитывают: мощность, рассеиваемую коллектором в режиме по­коя Р0к=IокUок; полезную мощность в нагрузке Рк= 1/2 IктUкm; ко­эффициент передачи по току Kт=Iкт/Iбm.

Рис. 80. Выходные (а, в) и входная (б) характеристики усилитель­ных элементов

Затем по входной нагрузочной или усредненной (типовой) ста­тической характеристике (см. рис. 80, б) находят амплитуду пере­менного напряжения на входе Uбm. Обычно для усилителей режима А по этой характеристике определяют двойную амплитуду входного тока 21бт и напряжения 2Uбт, после чего рассчитывают: входную мощность РВК = 1/2 IбmUбm; коэффициенты усиления по напряжению Kn = UKm/Uбm и мощности Км=Рк/Рвх, входное сопротивление rвх = Uбm/Iбm.

Нелинейность входной характеристики может вызвать искаже­ния сигнала. Для уменьшения искажений целесообразно снизить ам­плитуду входного сигнала.

В режиме А ток Iк через транзистор проходит как при сигнале, так и без него, поэтому кпд усилителя мал. Режим А предпочтите­лен, когда нужны минимальные нелинейные искажения, а выходная мощность и кпд не имеют решающего значения. Обычно в этом ре­жиме работают каскады усилителей напряжения и маломощные вы­ходные каскады.

В режиме В начальное положение рабочей точки выбирают в области небольших токов коллектора, близких к IКбо (рис. 80, в). Транзистор открыт лишь в течение половины периода, т. е. работает с отсечкой тока, угол которой 9=90°. Большой ток позволяет увеличить выходную мощность. В режиме В уровень нелинейных ис. кажений высок, поэтому этот режим используется в двухтактных схемах, компенсирующих указанный недостаток и позволяющих по­лучить большую выходную мощность.

Промежуточное положение между режимами А и В занимает режим АВ, более экономичный, чем А, и характеризуемый меньши­ми нелинейными искажениями, чем В. Применяется этот режим в основном в двухтактных схемах.

В режиме С начальное смещение соответствует режиму отсечки. При отсутствии сигнала транзистор тока не пропускает и начинает работать лишь после того, как входной сигнал превышает порого­вое значение, поэтому угол отсечки 0<90°. Режим С используется, когда нелинейными искажениями можно пренебречь, но необходима большая выходная мощность усилителя.

Резисторы

Общие сведения Резисторы, составляющие до 35 % общего ко­личества элементов в схемах современной радиоэлектронной аппа­ратуры РЭА, разнообразны по конструктивным и электрическим характеристикам. Различают резисторы постоянного и переменного сопротивления, проволочные и непроволочные. Непроволочные рези­сторы наиболее распространены в РЭА, поскольку обладают мень­шими размерами, незначительной индуктивностью, относительной стабильностью активного сопротивления в широком диапазоне час­тот, просты в производстве.

Параметры. Основными параметрами резисторов являются сле­дующие. Номинальная мощность рассеивания Яном, которую резис­тор может рассеивать при непрерывной нагрузке, нормальном дав­лении и температуре. В РЭА чаще всего используют непроволочные резисторы на номинальные мощности 0,125; 0,25; 0,5; 1 и 2 Вт. Вы­бор резистора по мощности (Вт) производится по формуле Р=U2/R, где V — напряжение на резисторе, В; R — сопротивление резистора, Ом. С учетом возможного повышения температуры ре­зисторы выбирают с номинальной мощностью на 20 — 30 % больше расчетной. Численное значение мощности обычно входит в обозна­чение резистора, например МЛТ-2, где Рном=2 Вт. Обычно на кор­пусах непроволочных резисторов приводится мощность при РНом>2 Вт, а на корпусах резисторов меньшей мощности — в таблицах.

Максимальное напряжение Uмакс — наибольшее напряжение (постоянное или действующее переменное), которое можно прило­жить к токоотводам резистора с сопротивлением Кном>U2макс/Рном.

Температурный коэффициент сопротивления ТКС характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 °С. Если сопротивление резистора с увеличением температуры возрастает, а с понижением уменьшается, то ТКС положительный, если же с повышением (уменьшением) температуры сопротивление снижается (увеличивается) — ТКС отрицательный. Температурный коэффициент сопротивления непроволочных постоянных резисторов 0,03-0,1 %/°С, а резисторов повышенной точности — на порядок меньше.

Шумы резистора оценивают по величине их переменной эдс, возникающей да его зажимах и отнесенной к 1 В приложенного к резистору напряжения постоянного тока. Измеряют эдс шумов в полосе частотой- 50 Гц — 5 кГц при рассеиваниии резистором но­минальной мощности.

Номинальное сопротивление резистора Rн0м обычно обозначено на его корпусе. Действительное сопротивление резистора может от­личаться от номинального, но не более допустимого значения.

Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечест­венной промышленностью и зарубежными фирмами, стандартизова­ны. В СССР установлено шесть рядов (Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192), а по СТ СЭВ 1076 — 78 кроме этих рядов допускается исполь­зовать ЕЗ. Ряды Е представляют собой десятичные ряды геометрической прогрессии с ее знаменателем qm — V 10 Для ряда Ет. Циф­ра После буквы Е указывает число номинальных величин в каждом десятичном интервале. Например, ряд Еб содержит шесть значений номинальных сопротивлений в каждой декаде, которые должны со­ответствовать числам 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным путем умножения либо деления этих чисел на 10я, где n — целое положительное или отрицательное число.

Номинальное сопротивление повышенной точности резисторов (Cl-8, C2-8 и др.) можно определить по формуле Rном = \m/ 10n, где m = 48; 96; 192 (номер ряда); n — целое положительное число от 1 до т. Значения, вычисленные по формуле, деляг или умножают на 10, 100, 1000 и т.д., округляя результат до третьей значащей цифры (если их получилось более трех), и продлевают таким об­разом ряды в сторону как больших, так и меньших значений. Ряды номинальных сопротивлений резисторов широкого применения при­ведены в табл. 41.

Таблица 41 Ряды номинальных сопротивлений, Ом, кОм, мОм,

Е6	Е12	Е24	Е6	Е12	Е24	E6	Е12	Е24
1,0	1,0	1,0	10	10	10	100	100	100
		1,1			11			110
		1,2		12	12		120	120
1,5	1.2	1,3			13	150	150	150
		1,5	15	15	15			160
		1,6			16		180	180
	1,8	1,8		18	18			200
		2,0			20	220	220	220
2,2	2,2	2,2	22	22	22			240
		2,4			24		270	270
	2,7	2,7		27	27			300
		3,0			30	330	330	330
3,3	3,3	3,3	33	33	33			360
		3,6			36		390	390
	3,9	3,9		39	39			430
		4,3			43	470	470	470
4,7	4,7	4,7	47	47	47			510
		5,1			51		560	560
	5,6	5,6		56	56			620
		6,2			62	680	680	680
6,8	6,8	6,8	68	68	68			750
		7,5			75		820	820
	8,2	8,2		82	82			910
		9,1			91
Допускаемые отклонения от номинального сопротивления, %
±20	±10	±5	±20	±10	-	±20	±10	±5

Кодированные обозначения резисторов. Кодированные обозначе­ния сопротивлений и допустимых отклонений введены для малога­баритных резисторов Сокращенное обозначение состоит из цифры, указывающей номинальное сопротивление резистора, и двух букв, одна из которых означает единицу измерения сопротивления, а дру­гая — его допустимое отклонение от номинального.

Единицу Ом обозначают буквой Е, килоом — К, мегаом — М, гигаом — Г, тераом — Т, при этом сопротивления от 100 до 910 Ом выражают в сотых долях килоома, а от 100 до 910 кОм — в сотых долях мегаома.

Если номинальное сопротивление выражается целым числом, обозначение единицы измерения ставят после него (например, 68Е — 68 Ом; 68 К — 68 кОм; 68 М — 68 МОм), если целым числом с десятичной дробью, то вместо запятой после целого числа ставят обозначение единицы измерения, а дробь — после буквы (например, ЗКЗ — 3,3 кОм, 4М7 — 4,7 МОм), если десятичной дробью, меньшей единицы, то вместо нуля целых и запятой впереди цифры ставят буквенное обозначение единицы измерения (например, К47— 0,47 кОм, М47 — 0,47 МОм).

Допустимые отклонения сопротивления (% от номинального) Обозначают буквами Ж — ±0,1; У — ±0,2; Д — ±0,5; Р — ±1; Л — ±2; И — ±5; С — ±1-0; В — ±20 Кодированное обозначение резистора, например сопротивлением 560 Ом и допустимым откло­нением ±0,5 %., записывается К56Д.

Обозначение резисторов на схемах. Резисторы сопротивлением от 1 до 1000 Ом обозначают на схемах в омах целыми числами без указания единицы измерения (например, R470 означает, что резис­тор R имеет сопротивление 470 Ом) Сопротивление, составляющее долю или число с долями ом, Обозначают в омах с указанием еди­ницы измерения (например, 0,47 Ом или 4,7 Ом).

Резисторы сопротивлением от 1 до 910 кОм обозначают числом килоом с прибавлением буквы К. (например, R910К), сопротивле­нием от i МОм и выше — в мегаомях без указания единицы изме­рения, причем если сопротивление равно целому числу, то после его численного значения ставят запятую и нуль (например, сопротив­ление 2 МОм означают 2,0).



Постоянные непроволочные резисторы. В зависимости от мате­ риалов проводящих элементов непроволочные резисторы постоянно­го сопротивления делят на группы, углеродистые, металлопленочные и металлооксидные, а также композиционные

В углеродистых резисторах С1 проводящий элемент выполнен в виде пленки углерода, наклеенной на изоляционное (обычно керамическое) основание Эти резисторы обладают хорошей стабильностью сопротивления, малой его зависимостью от напряже­ния и частоты, низким уровнем собственных шумов и устойчивостью к кратковременным (импульсным) перегрузкам, имеют небольшой отрицательный температурный коэффициент.

Поскольку для получения высокоомных резисторов наносят очень тонкий проводящий слой, при котором снижается стабильность сопротивления, их предельные номинальные сопротивления ограничи­вают: 1 МОм для резисторов мощностью 0,125 Вт; 5,1 МОм для ре­зисторов 0,25 Вт и 10 МОм для резисторов от 0,5 до 10 Вт.

В металлопленочных и металлооксидных рези, сторах С2 проводящий элемент выполняют в виде пленки сплава или его оксида, нанесенного на изоляционное (керамическое, пластико­вое) основание. По сравнению с углеродистыми металлопленочные резисторы имеют в 2 — 3 раза меньшие объем и массу при одинако­вой мощности. Они обладают повышенной термостойкостью, хоро­шими частотными характеристиками, малым уровнем собственных шумов. Недостаток этих резисторов — в малой устойчивости к им­пульсным нагрузкам.

Композиционные резисторы СЗ, С4 с проводящим эле­ментом из полупроводникового материала (смеси графита с диэлек­триком) могут быть любой формы в виде массивного объема (С4) или пленки на любой поверхности (СЗ) различных номинальных со­противлений. Эти резисторы недороги.

Недостатками композиционных резисторов являются значитель­ная зависимость сопротивления от приложенного напряжения и час­тоты и повышенный уровень собственных шумов, что не позволяет использовать их в точных и высокочастотных устройствах РЭА.





Рис. 17. Непроволочные постоянные резисторы (а-е)

Наиболее распространены постоянные непроволочные резисторы общего применения МЛТ (металлизированные лакированные термо­стойкие), С1-8, С2-1, С2-8, С2-10, С2-13, С2-14, С2-15, С2-17, С2-18, С2-19, С2-22, С2-23 и др., предназначенные для работы в цепях по-стоянного и переменного токов и в импульсных режимах. Резисторы С2-22 можно использовать лишь в бытовой аппаратуре. В :РЭА с более высокими требованиями к.параметрам резисторов преимущест­венно применяют прецизионные резисторы повышенной стабильно­сти и точности. Основные параметры некоторых резисторов и экс­плуатационные характеристики приведены в табл. 42, а общий вид резисторов — на рис. 17, а — е.

Таблица 42

Условное обозначе-ние резистора			Номинальная мощность, Вт		Пределы номинальных сопротивлений, Ом		Рабочее напряжение, В				Размеры, мм
группа	тип						постоянного и переменного то-ков		импу льсного тока с Рс = 0,1 Рном		длина		диаметр		Диапазон частот, Гц
С2	МЛТ		0,125		51 — 22*105		200		350		6		2
			0,25		51 — 3*106		250		450		7		3		5 — 600
			0,5		100 — 51*105		350		750		10,8		4,2
			1		100 — 107		500		1000		13,0		6,6
			2		100 — 107		750		1200		18,5		8,6
С2.	С2 — 22		0,125		24 — 22*106		200		350		7		3
			0,25		24 — 51*106		250		450		10,8		4,2		— 80.1
С2	С2 — 23		0,125		24 — 2*106		200		350		6		2
			0,25		24 — 3- 106		250		450		7		3
			0,5		24 — 51* 106		350		750		10,8		4,2		5-3000
			1		24 — 107		500		1000		13		6,6
			2		24 — 107		750		1200		18,5		8,6.		V
СЗ	КИМ		0,05 0,125		10 — 56*105. 27 — 108		100 200		—		3,8 8		1,8 2,5		10-1000
					Прецизионные резисторы
С1	.;С1 — 8		0,25						500 ч		.18		6,3
				0,5		10 — 10000		U=\/RнPн		700 1000		17,5 300		6,3 11		5-2006
С2		С2 — 8		0,25 0,5		Ю2.102 — 51ЫО* 102.103 — 51 ыо«		250 350		500 700		13 17,5		6,3 6,3		5 — 2000
						102-102 — МО8		500		1000		30		11
С2		С2 — 13		0,25		1 — 106		350		750		15,5		9
				0,5				500		1000		21		И		5 — 600
								100		1200		30		11
С2		С2 — 14		0,25				350		750		13		6,6
				0,5		1 — 106		500		1000		18,5		8,6		5 — 600
								700		1200		27,5		8,6
С2		С2 — 15		0,15				250		500		16		9,2
				0,5		10000 — 106		350		700		21		11,2		5 — 600
								500		1000		30		11,2
С2		С2 — 1		0,25		1 — 5,1		350		700		13,2		7
						5,1 — 51*104						16,1		5,4
				0,5		1 — 51*104		500		1000		18		7		5 — 2500
				1		1 — 106		700		1400		28		9
				2		1 — 5,1		1000		2000		35		10,5
						5,1-51*106						50		9

Продолжение табл 42

Условное ободначе-ние резистора		Номинальная мощность, Вт	Пределы номинальных сопротивлений, Ом	Рабочее напряжение, В		Размеры, мм		Диапазон частот, Гц
группа	тип			постоянного и переменного токов	импульсного тока с Р - 0,1 Pном	длина	диаметр
			Высокочастотные резисторы				-
С2	С2 — 10	0,125 0,25 0,5 1 2	10 — 1000 1 — 3000	200 200 350 500 750	400 400 750 1000 1200	7 8 10,2 13 18,5	2 2,7 3,8 6,2 8,2	5 — 600
С2	С2 — 17	0,5 1,0 2,0	1 — 3000	350 500 750	.750 1000 1200	10 12,6 18	3,8 6,2 8,2	5 — 2500
С2	С2 — 18 С2 — 19	0,5		-		10	4
	С2 — 18 С2 — 19	1	0,51 — 51	и=Укярв	—	13	1 6	5-600
	С2 — 18 С2 — 19	2				18	8	—

Таблица 43

Ре зистор	Номинальное сопротивление	Макси­мальное напряже­ние, В	Габаритные размеры (диаметр и длина) мм	Резистор	Номинальное сопротивление	Макси­мальное напряже­ние, В	Габаритные размеры (диаметр и длина), мм
ВС-0,25	27 Ом- 2 МОм	350	5,5X17	УЛИ-0,25	1 — 9,76 Ом	1,5	7,2X16
ВС-0,5	27 » — 10 »	500	5,5X17	УЛИ-0,5	0,75 — 9,76 »	2,2	10X17
ВС-1	27 » — 10 »	700	7,6X30	УЛИ-1	1 — 9,76 »	3	12X26
ВС-2	27 » — 10 »	1000	10X48	БЛП-0,5	1 — 20 »	30	10X17
МОН-0,5	1 — 100 Ом	7	4X10	БЛП-1	1 — 20 »	4,5	12X2,5
МОН-1	1 — 100 »	10	6,5X13	БЛП-1	20,3 Ом — 100 кОм	300	10X47
МОН-2	1 — 100 »	15	8,5X18	МГП-0,5	100кОм — 5,1 МОм	400	14X30
МТ-0,25	100 Ом — 2 МОм	200	2,7X8	МУН-0,5	24 — 200 Ом	10	4,2X11
МТ-0,5	100 » — 5,1 »	350	4,2X11	МУН-1	24 — 200 »	14	6,6X13
МТ-1	100 » — 10 »	500	6,6X18	МУН-2	24 — 200 »	20	8,6X18
МТ-2	100 » — 10 »	700	8,6X28

Таблица 44

Резистор	Номинальное сопротивление	Размеры, мм	Резистор	Номинальное сопротивление	Размеры, мм
ПЭ-7,5*	3 Ом — 5,1 кОм	14X32	ПЭВТ-10	10 Ом — 3 кОм	16X43
ПЭ-15	3 » — 5,1 »	.16X52	ПЭВТ-25	15 » — 7,5 »	23X52
ПЭ-20	2,4 » — 5,1 »	20X52	ПВЭТ-50	20 » — 20 »	32X93
ПЭ-50	1 » — 16 »	25X93	ПЭВР-10	3 — 220 Ом	16X43
ПЭВ-7,5	1 » — 3,3 »	16X37	ПЭВР-20	1,0 — 430 Ом	19X52
ПЭВ-10	1,8 » — 10 »	16X43	ПЭВР-50	22 Ом — 1,5 кОм	32X93
ПЭВ-20	4,7 » — 20 »	19X52	МВС-0,5	10 кОм~10 МОм	7X28
ПЭВ-50	18 »--51 »	32X93	МВС-1	50 » — 10 »	9X46

* Цифры после букв означают номинальную мощность.

Наряду с указанными выше в эксплуатации находятся резисто­ры с обозначением, установленным до 1966 г: МТ (металлизирован­ные теплостойкие), ВС (влагостойкие углеро­дистые), МОИ- (металлооксидные низкоомные), КИМ (композиционные изолированные мало­габаритные). В измерительной аппаратуре при­меняют резисторы повышенной стабильности и точности (прецизионные): УЛИ (углероди­стые лакированные измерительные); БЛП (бо-роуглеродистые лакированные прецизионные), МЛП (металлизированные лакированные пре-зиционные). Параметры некоторых из этих постоянных резисторов приведены в табл. 43.



Рис. 18. Проволоч­ные постоянные ре­зисторы

Постоянные проволочные резисторы. Их применяют в РЭА для получения очень точно­го сопротивления или для рассеивания боль­шой мощности. При изготовлении таких рези­сторов проволоку из высокоомного сплава на­матывают на каркас из изоляционного мате­риала (гетинакса, фарфора). Проволочные ре­зисторы обладают значительной емкостью и индуктивностью, для снижения последней производят бифилярную намотку.

В аппаратуре используют проволочные резисторы ПЭ (эмали­рованные остеклованные с гибкими выводами), ПЭВ (влагостойкие с жесткими выводами), ПЭВР (с передвижным хомутиком для ре-гулировки и жесткими выводами), МВС (микропроволочные высо-ковольтные в стеклянной изоляции), МВСГ (герметизированные), ПКВ (влагостойкие).


Параметры некоторых типов постоянных про­волочных резисторов приведены в табл. 44, а их общий вид — на рис. 18.

Переменные непроволочные резисторы. Различают регулировоч­ные и подстроечные переменные резисторы. Регулировочные резис­торы используют для изменения напряжения, тока и других пара­метров РЭА (например, для регулирования громкости, тембра зву­чания), а подстроечиые — для установки режимов аппаратуры при ее производстве и налаживании.

Промышленностью выпускаются различные типы переменных резисторов. Наиболее распространены композиционные переменные резисторы СП, которые состоят из изолирующего основания, токо-проводящего элемента, скользящего контакта и подвижной системы с осью (рис. 19,а — в). Регулировочные резисторы с одним или двумя отводами от токопроводящего элемента применяют в тонком-пенсированных регуляторах громкости, а с двухполюсным выключа­телем и регулировкой сопротивления в начале поворота оси — для включения питания РЭА. Подстроечные резисторы снабжены сто­пором оси, что исключает случайное изменение установленного со­противления резистора в период эксплуатации.



Рис. 19. Непроволочные переменные резисторы (а — в)

Сдвоенные переменные резисторы содержат два переменных ре­зистора с общей осью или двумя концентрически расположенными осями. Эти резисторы могут соединяться с выключателем питания. Функциональная зависимость введенного сопротивления переменного резистора от положения его подвижной части показана на рис. 20, где Рп и aп — соответственно полное активное сопротивление токо-проводящего элемента и полный угол поворота оси резистора (от 220 до 295°); R и а — сопротивление между средним и левым вы­водами резистора и соответствующий ему угол поворота.

Переменные резисторы имеют различную зависимость изменения сопротивления от угла поворота подвижного контакта: группа А — линейную (см. рис. 20), Б — логарифмическую, В — экспоненциаль­ную, группы Е и И — симметрично обратную функциональную (за­висимость сопротивления изменяется с первой или второй половины угла поворота подвижного контакта).



Регулировочные резисторы могут иметь характеристику любого вида, а подстроечные — обычно вида А. Функциональные характе­ристики Е и И присущи4 компози­ционным сдвоенным регулировоч­ным резисторам с общей осью, один резистор которых имеет ха­рактеристику вида Е, а другой — вида И. Эти резисторы используют в качестве регуляторов стереоба-ланса двухканальных стереофони­ческих усилителей, в один канал которых включается резистор с ха­рактеристикой Е, а в другой — с характеристикой И.



Рис. 20. Функциональные ха­рактеристики переменных ре­зисторов

Допустимые отклонения со­противлений на переменных рези­сторах не обозначают. Допусти­мое отклонение сопротивления от номинального для резисторов до 220 кОм составляет ±20 %, для резисторов более 220 кОм — ±30%. Основные параметры непрово­лочных переменных резисторов приведены в табл. 45.

Таблица 45

Тип	Диапазон рабочих температур, °С	Фу нкциональная характеристика	Номи­нальная мощность Вт	Пределы номинальных сопротивлений	Макси­мальное рабочее напряже­ние, В
СП-1 СП-2	От — 65 до	А	2	470 Ом — 4,7 МОм	500
СП-3 СП-4	+ 125	Б, В	1; 0,5	4,7 кОм — 2 МОм	400
СП3-1a СП3-1б	ОТ — 60 до -1-70	А	0,25*	470 Ом — 1 МОм	2SO
СП3-2а	От — 60 до	А	0,5*	470 Ом — 4,7 МОм	300
СП3-2б	+70	Б, В	0,25*	4,7 кОм — 2,2 МОм	200
СП3-За		А	0,5*	1 кОм — 1 МОм	50
СП3-Зб	От — 60 до +55	В	0,025*	4,7 кОм — 1 МОм	30
СП3-4а	От — 40 до	А	0,25	220 Ом — 470 кОм	150
СП3-46	+70	Б, В	0,125	4,7 — 470 кОм	100
		А	0,25	2,2 кОм — 2,2 МОм	—
СП3-12	От — 20 до +70	В, Б	0,125	4,7 кОм — 2,2 МОм	—
		Е, И	0,125	100 кОм — 2,2 МОм	—
		А	0,125; 0,25; 0,5	220 Ом — 4,7 МОм	100; 150; 200; 250
СПЗ-23	От — 45 до + 75	Б, В С	0,05; 01 ОС.	1 кОм — 2,2 МОм	50; 100
		Е, И	0,25	22 кОм — 2,2 МОм
СП3-30а		А	0,25	2,2 кОм — 6,8 МОм
СП3-30б	UT — 40 ДО + 70	Б, В	0,125	4,7 кОм — 2,2 МОм	200

Продолжение табл. 45

Тип	Диапазон рабочих температур, ?С	Функциональная характеристика	Номи­нальная мощность, Вт	Пределы номинальных сопротивлений	Макси­мальное рабочее напряже-ние, В
СП-ЗОв	От — 45 до +70	В.	0,125	4,7 кОм — 2,2 МОм	200
СПО-1	От — 60 до		1	47 Ом —	350
СПО-2	+ 125		2	4,7 МОм	600
СП4-1а	От — 60 до	А	0,5	100 Ом — 4,7 МОм	250
СП4-16	+ 125	Б,В	0,25	1 кОм — 2,2 МОм	200

* При температуре окружающей среды 40 °С.

 

Схемы автогенераторов

 Кроме рассмотренных ранее схем с трансформаторной связью широко распространены трехточечные схемы с индуктивной авто­трансформаторной (рис. 104, а) и емкостной (рис. 104,6) ОС, в которых колебательный контур подключается к электродам транзисто­ра (по переменному току высокой частоты) тремя точками Э, Б, К (на рис. 104, а отвод Э от контурной катушки подключен к эмит­теру через малое внутреннее сопротивление источника Ек), а также схемы RС-генераторов. Элементы контура к электродам транзисто­ра должны подключаться так, чтобы выполнялось фазовое условие самовозбуждения генератора.

В автотрансформаторной схеме с индуктивной ОС (см. рис. 104, а) напряжение ОС снимается с части витков Lc контурной ка­тушки LK, которые заключены между эмиттером и базой транзис­тора, и через конденсатор С1 подается на его базу. Мгновенные зна­чения напряжений на катушках Lc и LK относительно средней точки противоположны (сдвинуты по фазе на 180°) и усилительный каскад дополнительно сдвигает фазу на 180°, в результате чего в схеме ус­танавливается положительная ОС и обеспечивается баланс фаз. Ам­плитудное условие самовозбуждения удовлетворяется подбором ве­личины ОС (числа витков катушки связи).

В схеме с емкостной ОС (рис. 104,6) резонансный колебатель­ный контур образован конденсаторами Cl, C2 и катушкой LK. На­пряжение ОС снимается с конденсатора С2. Фазовое условие само­возбуждения в схеме удовлетворяется, поскольку мгновенные зна­чения напряжения на конденсаторах противоположны. Условие баланса амплитуд обеспечивается выбором емкости конденсатора С2. При ее увеличении ОС уменьшается. Настройку контура генератора удобно производить конденсатором переменной емкости СК| включаемым параллельно катушке контура. При включении конденсатора СЗ в контур последовательно с катушкой LK обеспечивается повы­шение стабильности частоты генератора при изменениях температу­ры и напряжения источника питания. Рабочий режим транзистора по постоянному току и его термостабилизация устанавливаются в приведенных схемах с помощью делителя R1R2 и резистора R3.

Рис. 104. Трехточечный схемы автогенераторов: а — с индуктивной автотрансформаторной связью, б — с емкостной связью

RC- генераторы формируют гармонические колебания низких частот. На низких частотах затруднительно использование частотно-избирательных LC-цепей вследствие значительного увеличения размеров элементов контура, снижения его добротности, невозможности плавной перестройки контура в широком диапазоне частот. Поэтому для генераторов низких частот применяют частотно-избирательные (фазирующие) RС-цепи.



Рис. 105. Схемы генераторов:

а — структурная, б — с трехзвенкой фазирующей цепью, в — с Г-образной фа­зирующей цепью; Rи. Rc — резисторы истока и стока, Ср — разделительный конденсатор

Структурная схема генератора (рис. 105, а) с частотно-избира­тельной ЯС-цепью содержит широкополосный усилитель ШУ и фа­зирующую цепь частотно-избирательной обратной связи ЦОС. В ка­честве фазирующей цепи используют, одно- или многозвенные ЯС-фильтры, обеспечивающие требуемый фазовый сДвиг на частоте генерируемых колебаний. Чтобы чаетота колебаний в генераторе в основном определялась параметрами звеньев фазирующей цепи, а их амплитуда оставалась стабильной в заданном диапазоне частот, усилитель должен иметь большой коэффициент усиления по току и обладать высоким входным и относительно малым выходным со­противлениями.

Схема RС-генератора с трехзвенной фазирующей RС-цепью по­казана на рис. 105, б. Напряжение на выходе резисторного усилителя сдвинуто по фазе на 180° относительно напряжения на входе. Чтобы получить положительную *ОС в генераторе, трехзвенная фазирующая цепь должна обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг сигнала на 180°. Фазирующая цепь вызывает затухание сигнала, поэтому для выполнения условия баланса амплитуд в схеме используют транзистор с относительно большим коэффициентом передачи тока (А21э>45).

Схема RС-генератора с Г-образной фазирующей цепью показана на рис. 105, в. Генератор представляет собой двухкаскадный широкополосный резисторный усилитель с положительной ОС.


Каждый из резисторных каскадов изменяет фазу колебании на 180°, поэтому баланс фаз в схеме обеспечивается автоматически. Чтобы генератор работал на одной частоте, условие баланса фаз должно выполняться лишь на рабочей частоте генератора. Для выполнения этого условия в цепь ОС включена фазирующая Г-образная цепь с последовательно соединенными элементами C1R1 и параллельно соединенными C2R2. Цепь C1R1 создает положительный фазовый сдвиг, a C2R2 — отри­цательный. На определенной частоте фазовый сдвиг сигнала будет скомпенсирован (окажется равным нулю). На этой частоте и будет осуществляться баланс фаз, т.е. наступит самовозбуждение генера­тора. Частота генератора to = 1/\/C1RlC2R2 , а при R1=R2=R и С1=С2=С, w=1/RС. Коэффициент передачи фазосдвигающей цепи

, а при R1=R2=R и С1=С2=С ­Kос=1/3.

Очевидно, условие баланса амплитуд в схеме выполняется лишь при коэффициенте усиления двухкаскадного усилителя K>3.

Свойства фазосдвигающей цепи реализуются при высоком вход-ном сопротивлении первого каскада и малом выходном сопротивлении второго каскада. Для этой цели первый каскад выполняют на полевом транзисторе. Для стабилизации амплитуды колебаний в генератор введена ООС на нелинейных элементах (терморезисторах, лампах накаливания), сопротивление которых зависит от проходящего тока. Регулирование рабочей частоты осуществляется изменением параметров двух элементов фазирующей цепи, поэтому в схеме используют сдвоенные переменные резисторы или сдвоенные конденсаторы переменной емкости.

Способы обеспечения рабочего режима транзистора

Электропитание цепей коллектора обычно осуществляется от об­щего источника постоянного тока (гальванической батареи или вып­рямителя переменного напряжения сети). Для устранения межкае-кадных связей применяют развязывающие RС-фильтры. Нужный рабочий режим (рабочую. точку) транзистора в усилительном каскаде устанавливают подачей на базу относительно эмиттера фиксирован­ного напряжения смещения, которое можно получить от коллектор­ного источника питания через делитель напряжения или гасящее со­противление.

Рис. 81. Схемы подачи фиксированного смещения

а — с помощью делителя, б — через гасящий резистор, в — фиксированным током

Способы подачи смещения. Фиксированное смещение можно осуществлять фиксированным током или напряжением. Смещение фиксированным напряжением база — эмиттер создается от общего источника Ек делителем R1R2 (рис. 81, а). Ток делителя Iд созда­ет на резисторе R2 падение напряжения, которое действует в про­водящем направлении к эмиттерному p-n-переходу. Чтобы смеще­ние оставалось неизменным при колебаниях температуры или смене транзистора, сопротивление резистора R2 желательно выбирать небольшим. Однако при этом снижается входное сопротивление уси­лителя. В зависимости от выходной мощности и режима работы кас­када ток делителя Iд= (2- 5)Iоб. С увеличением тока Iд возрастает потребление энергии и снижается кпд каскада. Этот способ смеще­ния применяется в усилителях режима В при малых колебаниях тем­пературы.

В схеме с ОЭ смещение фиксированным током базы от общего источника осуществляется через большое гасящее сопротивление ре­зистора R1 (рис. 81,6). Начальный ток базы 10б = (ЕК — U06)/R1. Ес­ли не учитывать напряжение U0б из-за его незначительности (Iоб=Ex/R1), следует, .что ток базы зависит только от внешних пара­метров. В схеме с ОЭ ток базы IОб характеризуется коэффициентом передачи Р=Iк/Iб, который различен у однотипных транзисторов, по­этому схема с фиксированным током базы малопригодна для серий­ной аппаратуры, а также чувствительна к температурным колебани­ям.
В схеме с ОБ режим смещения задается фиксированным током (рис. 81,0), проходящим через эмиттерный переход и резистор R1. Конденсатор Сб разделяет постоянную и переменную составляющие тока. Через этот конденсатор по переменной составляющей база по­лучает нулевой потенциал, поскольку для этой составляющей со­противление конденсатора Xc<Rl, потенциал базы близок к нулю. В приведенных схемах смещение на транзистор подается как парал­лельно источнику сигнала (см. рис. 81, а), так и последовательно с ним (см. рис. 81,6, в). Для отделения (по постоянному току) вы­хода источника сигнала от управляющего электрода транзистора в схемы включают разделительный конденсатор С1 (см. рис. 81, а, б).

Термостабилизация рабочей точки. Температурная стабилизация режима работы усилителя достигается введением в схему отрица­тельной обратной связи по току, напряжению или комбинированной. Для стабилизации рабочей тонки при изменениях температурного ре­жима работы транзистора схемы усилителей дополняют элементами эмиттерной и коллекторной стабилизации.

Эмиттерная стабилизация режима осуществляется с помощью ООС по постоянному току через эмиттерный резистор Rэ (рис. 82, а). При прохождении через резистор Ra тока Iэ значительно уменьшается напряжение, которое действует в противофазе с фиксированным на­пряжением смещения, снимаемым с резистора R2 делителя R1R2, С повышением температуры возрастает ток Iэ, что вызывает уве­личение тока Iб и Iк. При этом возрастает напряжение Uлэ=IэRэ на резисторе Ra, вследствие чего автоматически повышается резуль­тирующий потенциал на базе Eбэ= — UR2+UR9, что вызывает умень­шение токов Iэ, Iб и Iк. Емкость Сэ блокирует по переменному току резистор R9, благодаря чему устраняется падение напряжения сиг­нала на резисторе, исключается ООС по переменному току и сохра­няется постоянство коэффициента усиления каскада.

Коллекторная стабилизация осуществляется с помощью ООС по напряжению, которая достигается подключением резистора R1 не­посредственно к коллектору транзистора (рис. 82, б). При повыше­нии температуры и возрастании тока Iк (от исходного значения IОк) увеличивается падение напряжения на резисторе RK и соответствен­но уменьшается (по абсолютному значению) напряжение на коллек­торе икэ=Ек — IKRK и базе, что вызывает снижение тока базы Iб, а следовательно, и тока Iк, который стремится возвратиться к своему исходному значению Iок,

Рис. 82. Схемы температурной стабилизации режима транзистора:

а — эмиттерная с помощью ООС по току, б — коллекторная с ООС по на­пряжению, в — комбинированная с ООС по току и напряжению

Более высокую стабильность работы обеспечивают схемы с ком­бинированной ООС потоку и напряжению (рис. 82, б). Обычно комбинированная обратная связь вводится лишь для постоянного тока. Чтобы исключить обратную связь по переменному току, резис­тор Лэ (элемент ООС по току) шунтируют конденсатором Сэ боль­шой емкости.

Термокомпенсация рабочей точки. Температурная компенсация режима предусматривает в схемах использование нелинейных элементов, параметры которых зависят от температуры. В качестве не­линейных (температурно-зависимых) элементов служат терморезис­торы, диоды, транзисторы.



Рис. 83. Схемы температурной компенсации:

а — с терморезистором, б — с терморезистором и линейными резисторами, в — с диодом

В делитель, подключенный к базе (рис. 83, а), вместо резистора R2 включают терморезистор, который при нормальной температуре имеет сопротивление, необходимое для установления начального ра­бочего режима. При этом через коллектор проходит требуемый ток покоя. При повышении температуры сопротивление терморезистора уменьшается, напряжение между базой и эмиттером снижается, вследствие чего ток покоя коллектора остается постоянным. Для компенсации разброса параметров транзисторов и получения требуе­мой характеристики термочувствительного элемента включают линей-ные- (лучше переменные) резисторы R2, R3 (рис. 83, б) последова­тельно с терморезистором и параллельно ему.

Терморезисторы обладают неодинаковой с транзистором темпе­ратурной инерционностью. Лучшие результаты при компенсации по­лучают при включении диода в качестве термочувствительного эле­мента (рис. 83, s). Температурные коэффициенты напряжения ТКН эмиттерно-базового перехода транзистора и диода, включенного в прямом направлении, одинаковы. Можно подобрать приборы с од­ним и тем же температурным изменением обратных токов, что обес­печит более полную компенсацию.



Диод V2 в схеме компенсирует температурный сдвиг входной характеристики транзистора. С повышением температуры уменьша­ется падение напряжения на диоде в проводящем направлении, сле­довательно, уменьшается напряжение смещения во входной цепи транзистора. Обратный ток коллекторного перехода Iк.обр транзис­тора компенсируется диодом V2, обратный ток которого противопо­ложен обратному току транзистора.

§ 44. Сравнение схем включения транзисторов

Схемы включения биполярных транзисторов. Сравнительные данные свойств транзисторов в схемах с ОБ, ОК и ОЭ (см. рис. 54) приведены в табл. 132. В схеме с общей базой эмиттерный переход включен в прямом направлении, поэтому при незначительных изме­нениях напряжения ДUэ сильно меняется ток ДIэ, вследствие чего входное сопротивление транзистора rвх = ДUэ/ДIэ при UK=const мало (десятки омов). Коллекторный переход включен в обратном направлении, поэтому изменения напряжения на этом переходе ДUк незначительно влияют на изменения тока ДIк, вследствие чего вы­ходное сопротивление гвых = ДUк/ДIк при Iэ=const велико (до не­скольких мегаомов). Большое различие входных и выходных сопро­тивлений затрудняет согласование каскадов в многокаскадных уси­лителях.

Таблица 132

Параметры	Сравнительные показатели свойств транзисторов в схемах
	с общей базой	с,общим эмитте­ром	с общим коллек­тором
Коэффициенты;
передачи по току	0,6 — 0,95	Десятки — сотни	Больше, чем в схеме с ОЭ
усиления	Тысячи	Меньше, чем в	0,7 — 0,99
по напря- жению		схеме с ОБ
усиления	Менее чем а	Большое (ты-	Меньше, чем в
по мощности	схеме с ОЭ	сячи)	схеме с ОЭ
Сопротивление:
входное	Малое (едини- цы — десятки омов)	Большое (де- сятки — ты- сячи омов)	Большое (сот- ни килоомов)
выходное	Большое (ты- сячи омов - единицы мегаомов)	Сотни омов, — десятки ки лоомов	Единицы омов — десятки килоомов
Сдвиг фаз	0°	180°	0°

В схеме с ОБ входным (управляющим) является ток Iэ, а выходным — ток Iк. Последний всегда меньше тока эмиттера, так как часть инжектируемых носителей заряда рекомбинирует в базе, по­этому а=ДIк/ДIэ<1. Коэффициент усиления по напряжению Kн в схеме велик, поскольку изменения токов на входе ДIэ и выходе ДIк почти одинаковы, а rВЫх>rвх. Коэффициент усиления по мощности также велик (Kм=аKн=1000). Эмиттерный переход включается в проводящем направлении, поэтому изменения тока 13, а следователь­но, и тока Iк происходят без фазового сдвига (Ф=0°).

В схеме с общим эмиттером управляющим служит ток базы Is — Is — Iк. Поскольку большинство носителей зарядов, инжектиру­емых эмиттером, достигает коллекторной области [Iк= (0,9 ч-0,99) Iэ] и лишь незначительная часть рекомбинирует в базе, ток базы мал: Iб=(0,01-0,1) Iэ. При этих условиях Kтэ = ДIк/ДIб>Kтб=ДIк/ДIэ и составляет 10 — 150. Усиление по напряжению примерно такое же, как и в схеме с ОБ. Благодаря высокому коэффициенту передачи тока эта схема обеспечивает большое (Kм до 10000) уси­ление по мощности.

Напряжение в схеме с ОЭ на входе U3 и выходе UK одного по­рядка, поэтому гВх=ДUэ/ДIэ здесь больше, чем в схеме с ОБ, и до­стигает десятков — тысяч омов. В этой схеме напряжение коллектор­ного источника Ек частично приложено к эмиттерному переходу, по­этому изменения ДUк вызывают большие изменения тока ДIк, вслед­ствие чего rвых=ДUк/ДIк при Iб=const меньше, чем в схеме с ОБ, что облегчает согласование каскадов в многокаскадных усилителях.

В схеме с ОЭ положительные полуволны подводимого напряже­ния сигнала действуют в противофазе с напряжением смещения, по­этому ток Iэ, а следовательно, и Iк уменьшаются; отрицательные полуволны сигнала действуют согласованно с напряжением смеще­ния, и токи 1д и Iк возрастают. В результате напряжение сигнала, снимаемое с нагрузки в выходной цепи, будет (по отношению к об­щей точке схемы) противофазным с напряжением подводимого сиг­нала (т.


е. ф=180°).

В схеме с общим коллектором входным является ток Iб, а вы­ходным Iэ. Так как во входной цепи проходит малый ток базы, входное сопротивление rВX=ДUвх/ДIвх достигает десятков килоомов, Выходное напряжение в схеме приложено к эмиттерному переходу, поэтому малые изменения этого напряжения вызывают большие изменения Iэ, вследствие чего rВых=ДUвых/ДIвых мало (десятки омов).

Напряжение подводимого сигнала Uвх и выходное напряжение Uвых в схеме действуют встречно, т. е. U36 = Uвx — Uвых. Для полу­чения на эмиттерном переходе требуемого напряжения необходимо скомпенсировать выходное напряжение, что достигается при Uвх>Uвых. В этих условиях схема с ОК не дает усиления по напря­жению (Kн<1). Коэффициент передачи по току Kт=ДIэ/ДIб =ДIэ/(ДIэ — ДIк) = 1/(1 — а) здесь несколько больше, чем в схеме с ОЭ. Отсутствие усиления по напряжению приводит к снижению усиления по мощности против схем с ОБ и ОЭ.

В схеме отрицательные полуволны подводимого напряжения сигнала Uвх действуют встречно напряжению смещения, поэтому результирующее прямое напряжение на эмиттерном переходе и ток Iэ=Iб+Iк уменьшаются. При этом напряжение сигнала, снимаемое с нагрузки в цепи эмиттера, повторяет фазу напряжения подводи­мого сигнала, т. е. Ф=0 (эмиттерный повторитель).



Рис. 84. Схемы включения полевого транзистора: а — с общим истоком, б — с общим затвором, в — с общим стоком

Схемы включения полевых транзисторов. Полевые транзисторы с p-n-переходом включаются с общими истоком ОИ (рис. 84, а), затвором ОЗ (рис. 84, б) и стоком ОС (рис. 84, в).

Схема с ОИ является инвертирующим усилителем, способным усиливать сигналы по напряжению и току и обладает сравнительно небольшими междуэлектродными емкостями, (Сзи=1-20 пФ; Сзс=0,5-8 пФ; Сси<Сзи). Входная емкость СВх.и = Сзи+СэС, проход­ная Спр.и = Сзс, выходная СВых.и=Сзс+ССи. Крутизна S характе­ристики Iс=Ф(Uз) представляет собой внешнюю проводимость пря­мой передачи и для транзисторов малой мощности составляет 0,5 — 10 мСм.


Выходное сопротивление сравнительно велико (обычно многократно превышает сопротивление нагрузки), поэтому коэф­фициент усиления каскада &»5Rн достигает десятков единиц. Вход­ное сопротивление ( если пренебречь областями очень низких и вы­соких частот) .носит емкостной характер; входная емкость Свх= — Сэя+SRнСзс. Поскольку междуэлектродные емкости малы, на па­раметры схемы существенно влияют емкости монтажа См= 1-5-3 пФ. Общая шунтирующая емкость С0=СЕ1+См определяет частоту верхнего среза fв.ср=1/(2пС0Rн).

Схема с ОЗ подобно схеме с ОБ не изменяет полярности сиг­нала и обеспечивает его-усиление по напряжению аналогично уси­лению сигнала в схеме с ОИ. Входное сопротивление гвх= U3m/Iит вследствие потребления от источника сигнала сравнительно боль­шого тока Iст=Iит=SUзот оказывается незначительным. Выходное сопротивление rвых~rси(1+SRи) из-за влияния отрицательной об­ратной связи по току (элементом которой является внутреннее со­противление источника сигнала RИ) велико. Влияние емкостной составляющей входной проводимости мало (так как она шунтиро­вана сравнительно большой активной проводимостью gВх=1/rвх=S), поэтому каскад с ОЗ более широкополосен, чем схема с ОИ.

Схема с ОС не меняет фазу входного сигнала на выходе (истоковый повторитель), значительно усиливает ток (но не может усиливать напряжение), обладает высоким активным входным со­противлением, малой входной емкостью СВх = Сзс+С3и(1 — K), где K. = Ucm/UC3m=SRн/(1+SRн), и небольшим выходным сопротивле­нием r=l/S (близким к входному сопротивлению схемы с, ОЗ), большой широкополосностью благодаря малой входной емкости.



Рис. 85. Соединения составных транзисторов по схемам:

а — сдвоенного эмиттерного повторителя, б — усилителя на разноструктурных транзисторах, в — каскодной

Схемы составных транзисторов. Составной транзистор пред­ставляет собой комбинацию двух (и более) транзисторов, соеди­ненных таким образом, что число внешних выводов этой комбинированной схемы равно числу выводов одиночного транзистора.


Составной транзистор, выполненный по схеме сдвоенного эмиттер-ного повторителя, (рис. 85, а), не изменяет полярности сигнала, об­ладает большим коэффициентом передачи тока hzi=hziVihziVz, име­ет большое входное и малое выходное сопротивления.

Составной транзистор в виде усилителя на разноструктурных (р-n-р и n-р-n) транзисторах (рис. 85, б) содержит два каскада с ОЭ с глубокой последовательной ООС по напряжению. Поскольку каждый каскад изменяет полярность сигнала, в целом схема пред­ставляет собой неинвертирующий усилитель. С выхода схемы напряжение подается на вход (эмиттер первого транзистора) в про-тивофазе с входным сигналом, подводимым к цепи базы. Приве­денный составной транзистор обладает свойствами эмиттерного повторителя. Его коэффициент усиления меньше единицы, а из-за ОС входное сопротивление велико, выходное мало. Точкой малого выходного сопротивления является коллектор транзистора V2, так как от него начинается цепь ОС по напряжению, поэтому вывод коллектора транзистора V2 играет роль эмиттера составного тран­зистора, а вывод эмиттера V2 — роль его коллектора. При выбранных структурах транзисторов, VI и V2 схема обладает свой­ствами р-n-р-транзистора.

Составной транзистор, выполненный по каскодной схеме (рис. 85, в), представляет собой усилитель, в котором транзистор VI включен по схеме с ОЭ, a V2 — по схеме с ОБ. Схема эквивалент­на одиночному транзистору, включенному по схеме с ОЭ с пара* метрами, близкими к параметрам транзистора VI. Последний обла­дает высоким выходным сопротивлением, что обеспечивает транзи« стору V2 получение широкой полосы частот,

 

Стабилитроны

Стабилитроны применяют в качестве стабилизаторов или опорных элементов электрических цепей. Их работа основана на электрическом (лавинном или туннельном) пробое р-n-перехода под действием обратного напряжения. В этих диодах для работы ис-, пользуется обратная пробойная ветвь ВАХ p-n-перехода (рис. 44, участок а). В пределах рабочего участка АВ этой ветви характери­стики значительное изменение тока через диод от Iст.мин До Iст.мако сопровождается лишь небольшим увеличением напряжения AUCТ. Как правило, стабилитроны изготовляют из кремния, обладающего незначительным тепловым током Iо и устойчивыми характеристи­ками в широком диапазоне температур. Стабилитроны характери­зуются следующими параметрами.

Номинальное напряжение стабилизации Uст, измеряемое при не­котором среднем (номинальном) токе.

Минимальный Iст.мин и максимальный Iст.макс токи стабилизации. При токах, меньших Iст.мин, растет rДИф и пробой становится неус­тойчивым. При токах, больших Iст.макс, увеличивается мощность рас­сеивания и разогрев диода, возрастает опасность теплового пробоя и повреждения диода.

Температурный уход напряжения стабилизации ДUСт.т, опреде­ляемый как разность номинальных- напряжений стабилизации UСт1, Uст2 при двух температурах окружающей среды.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации, равный отношению относительного изменения напряжения к абсолютному изменению температуры окружающей среды (%/°С): ч

Дифференциальное сопротивление пробивной ветви характерис­тики

Рис. 44. Вольтамперные характе­ристики стабилитронов (а) и ста-бисторов (б)

Несимметричность, напряжения стабилизации Uсе симметричных приборов, состоящих из двух (соединенных встречно) р-л-переходов.

Такие стабилитроны вклю­чаются в схему любой по­лярности и за счет эффекта компенсации (прямая и об­ратная ветви имеют разные знаки ТКU) обладают мень­шим TKUcT.

В стабисторах ис­пользуются свойства прямой ветви ВАХ (рис. 44, учас­ток б). Параметры стабис-торов аналогичны парамет­рам стабилитронов, а их максимальные токи, мощно­сти и тепловые „параметры те же, что и у выпрямитель­ных диодов.

Кремниевые сплавные стабилитроны Д815 (А — И) выпускают в металлическом герметичном корпусе (рис. 45, а) с винтом, массой 6 г, с диапазоном рабочих тем­ператур от — 60 до +100 °С.



Рис. 45. Общий вид и габаритные размеры стабилитро­нов:

а — Д815А — И, б — КС175А (KCI82A. K.CI91A, КЦ210Б, КС2ГЗБ). Й-КС211Б-Д, 3-КС482А (KC51SA, КС618А, КС522А, КС527А)

Корпус у стабилитронов является положительным электродом. Если в их обозначение введена дополнительно буква П, например Д815АП, они имеют обратную полярность. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл. 86.

Таблица 86

Параметры	Типы стабилитронов
	Д815А	Д815Б	Д815В 1 Д815Г		Д815Д	Д815Е	Д815Ж	Д815И
Напряжение стабилизации, В	5,6	6,8	8,2	10	12	15	18	4,7
Дифференциальное сопротивление, Ом, при токе стабилизации	0,9	1,2	1,5	2,7	3	3,8	4,5	0,9
Ток стабилизации, А: при котором измеряется на-	1	1	1	0,5	0,5	0,5	0,5	1
пряжение стабилизации максимальный при температу- ре от — 60 до +70°С	1,4	1,15	0,95	0,8	0,65	0,55	0,45	1,4
минимальный при температуре от — 60 до +100°С	0,05	0,05	0/,05	0,025	0,025	0,025	0,025	0,05
Температурный коэффициент на пряжения, %/°С	0,056	0,062	0,088	0,1	0,11	0,13	0,14	0,56
Мощность рассеивания, Вт, при температуре от — 60 до +70°С	8	8	8	8	8	8	8	8
Прямой ток, А, при температуре корпуса до 100°С	1	1	1	1	1	1	1	1
Прямое напряжение, В, при токе 0,5 А в	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5

Кремниевые сплавные двуханодные стабилитроны КС175А, КС182А, КС191А, КС210Б, КС213Б выпускают в пластмассовом кор­пусе (рис. 45,6) массой 0,35 г, с диапазоном рабочих температур от — 50 до +100°С.


Электрические параметры стабилитронов при­ведены в табл. 87.

Таблица 87

Параметры	Типы стабилитронов
	КС175А	КС182А	КС191А	КС210Б	КС213Б
Напряжение ста­билизации, В, при номиналь­ном токе	7,5	8,2	9,1	10	10
Дифференциальное сопротивление, Ом, при номиналь­ном токе и тем­пературе, °С:
20	16	14	18	22	25
100	—	30	35	40	50
Той стабилизации, мА
номинальный	5	5	5	5	5
максимальный	18	17	15	14	10
минимальный	3	3	3	3	3
Температурный ко­эффициент на­пряжения, %/°С		0,05	0,06	0,07	0,08
Мощность рассеи­вания, мВт, при температуре от — 55 до +50°С	150	150	150	150	150
Несимметричность напряжения ста­билизации, %	±2	±2	±2	±2 ,	±2

Кремниевые сплавные термокомпенсированные стабилитроны КС211 (Б — Д) применяют для работы в качестве источников опорно­го напряжения и выпускают в пластмассовом корпусе (рис. 45, в) массой 13 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до 125°С. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл. 88.

Кремниевые стабилитроны КС482А, КС515А, КС518А, КС522А, КС527А выпускают в металлическом корпусе (рис 45, г) с гибкими выводами, массой 1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до -ИОО°С. Электрические параметры стабилитронов приведены в табл 89.

Кремниевые стабилитроны КС620А, КС630А, КС650А, КС680А выпускают в металлическом корпусе (см. рис 45, а) массой 6 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +100°С Корпус у ста­билитронов является положительным электродом. Если в их обозначение введена дополнительная буква П, например КС620АП, они имеют обратную полярность. Электрические параметры приведены в табл. 90.

Таблица 88

Параметры	Типы стабилитронов
	КС211В	КС211В	КС211Г	КС2ПД
Напряжение стабилиза­ции, В, при токе 10 мА	11 — 13,2	8,8 — 11	9,3 — 12,6	9,3 — 12,6
Дифференциальное со­противление, Ом, при токе 1,0 мА	15	15	15	15
Ток стабилизации, мА, при температуре, °С:				-
минимальный в диа­пазоне от — 60 до - +125	5	5	5	5
максимальный при 25	33	33	33	33
Температурный коэффи­циент напряжения, %/°с	0,02	— 0,02	±0,01	±0,05
Мощность рассеивания, мВт, при температуре 50 °С	280	280	280	280

Таблица 89

Параметры	Типы стабилитронов
	КС482А	КС515А	КС518А	КС522А	КС527А
Напряжение ста­билизации, В, нри токе 5 мА	7,4 — 9	13,5 — 16,5	16,2 — 19,8	19,8 — 24,2	24,3 — 29,7
Д ифференци альное сопротивление, Ом, при токе 5 мА	25	25	25	25	40
Ток табилизации, мА: номинальный	50	50	50	50	50
минимальный	1	1	1	1	1
максимальный при темпера­туре от — 60 до +35°С	96	53	45	37	30
Температурный ко­эффициент на­пряжения, %/°С	0,08	. 0,1	0,1	0,1	0,1
Мощность рассеи­вания, Вт, при температуре от — 60 до +35°С	1	1	1	1	1

Таблица 90

Параметры	Типы стабилитронов
	КС620А	КС630А	КС650А	КС680А
Напряжение стабилизации, В	120	130	150	180
Дифференциальное сопро-	150	180	255	330
тивление, Ом, при номи-
нальном токе стабилиза-
ции
Ток стабилизации, мА:
номинальный	50	50	25 .	25
минимальный	5	5	2,5	2,5
максимальный при тем-	42	38	33	28
пературе от — 60 до
Температурный коэффици-	0,2	0,2	0,2	. 0,2
ент напряжения, %/°С
Мощность рассеивания, Вт	5	5	5	5

---

---