Curs: Componente şi circuite electronice în telecomunicaţii

Diodele semiconductoare sunt destinate unui spectru larg de aplicaţii. În funcţie de specificul acestor aplicaţii s-au dezvoltat numeroase tipuri de diode, distincte ca performanţe, principii de funcţionare, elemente constructive şi tehnologii de realizare. Diodele redresoare sunt destinate transformării curentului alternativ în curent continuu. Diodele detectoare sunt folosite la demodularea semnalelor radio, video, etc. având frecvenţe asemănătoare redresării, dar cu aplicaţii pentru semnale cu frecvenţe mari şi puteri reduse. Diodele de comutaţie sunt utilizate în circuitele de impulsuri. Comutaţia rapidă ( de unde şi denumirea de diode rapide ) între cele două regiuni de polarizare directă şi inversă, este asigurată prin reducerea timpului de viaţă al purtătorilor mobili de sarcină din semiconductor, în urma unor procese tehnologice de impurificare sau iradiere. Diodele stabilizatoare ( diode Zener ) funcţionează în regiunea de străpungere a caracteristicii inverse, în vederea stabilizării tensiunii continue. Diodele varicap sunt utilizate în polarizarea inversă, drept condensatoare cu capacitate variabilă pe cale electrică, în circuite acordate, oscilatoare, filtre, etc. Diodele Schotthy beneficiind de tensiuni reduse în conducţie şi viteze de comutaţie foarte mari utilizate de detectoare de frecvenţă foarte ridicate, redresoare de putere care lucrează la frecvenţe ridicate, etc. În domeniul microundelor se utilizează în afara diodelor Schotthy diode de frecvenţe foarte înalte specifice ( diode tunel, diode GUN, diode IMPATT, diode varicap, diode PIN ). Protecţiile de supratensiune se pot asigura cu ajutorul diodelor de avalanşă controlată, supresoare, sau cu patru straturi ( pnpn). În domeniul optoelectronicii sunt larg utilizate fotodiodele ( dispozitive optoelectronice realizate pe baza unor joncţiuni pn sau metal semiconductor polarizat invers şi sensibil la lumina incidentă ) precum şi diodele electroiluminiscente - LED ( diodele care emit flux luminos funcţionând în polarizare directă ). În mod convenţional se consideră că diodele pot fi de mică putere ( până la 5 W ) de medie putere ( între 5 – 100 W ) şi respectiv de mare putere ( peste 100 W ).

Caracteristica unei diode cu joncţiuneDacă se trasează grafic variaţia curentului ce se obţine printr-o joncţiune atunci când se variază tensiunea

aplicată la borne, se spune că se ridică o caracteristică de tip curent-tensiune. Alura tipică a acesteia pentru joncţiunea pn este reprezentată în figură. Curba este reprezentată la scări diferite pentru polarizarea directă şi cea inversă, din cauza ordinelor de mărime, foarte diferite, ale curenţilor şi tensiunilor.

a

b

Fig. Caracteristicile ale funcţionării pn.a. In regiunea polarizării directe (u>0);

La aplicarea tensiunii de polarizare directă nu se înregistrează curent în circuit până ce tensiunea nu atinge un prag, numit „de deschidere", având valori mici (0,2-0,4 V pentru Ge ; 0,4-0,8 V pentru Si).

Peste această valoare, curentul creşte foarte rapid cu tensiunea şi, exceptând zona iniţială, putem considera cu oarecare aproximaţie, că această dependenţă este liniară (cvasi-liniară).

Deoarece pentru tensiuni relativ mici (< 1V) se pot obţine curenţi mari (0,1-1 A), se spune că, în polarizarea directă dioda prezintă o rezistenţă foarte mică (fracţiuni sau unităţi de ohm).

1

b. In regiunea polarizării inverse (u<0); La aplicarea unor tensiuni de polarizare inversă, apar curenţi inverşi de valoare foarte mică. Pentru o mică zonă din alura caracteristicii se poate considera, cu oarecare aproximaţie, că valoarea curentului nu depinde de tensiunea aplicată, ci de temperatura mediului ambiant. La Ge el are o valoare de ordinul µA (10 -6 A), iar la Si este de ordinul nA (10-9) A, această diferenţă datorându-se lăţimii diferite a benzilor interzise ale celor două semiconductoare. Acest curent se dublează la fiecare creştere a temperaturii cu 7,5°C la Ge şi cu 6,5°C la Si.

Mărind în continuare valoarea tensiunii inverse aplicate, se observă că peste o anumită valoare, numită tensiune de străpungere, curentul invers, începe să crească brusc, nu mai poate fi limitat cu ajutorul tensiunii aplicate şi, dacă nu se modifică rezistenţa circuitului exterior poate, duce la distrugerea joncţiunii prin efect termic.

Explicaţia acestei creşteri o constituie două fenomene ce se desfăşoară în condiţiile unor tensiuni inverse mari: multiplicare în avalanşă a purtătorilor şi efectul Zener.

Multiplicarea în avalanşă a purtătorilor este un fenomen asemănător descărcării în avalanşă dintr-un tub cu gaz. Datorită tensiunii mari aplicate se creează un câmp electric intens, ceea ce face ca un electron din curentul de câmp să capete suficientă energie pentru a putea ioniza un atom prin ciocnire. In urma acestei acţiuni se obţine o pereche electron-gol, care, suferind acelaşi efect, ionizează la rândul său alţi atomi, curentul rezultat crescând rapid (în avalanşă).

Efectul Zener constă din acţiunea câmpului electric intens, dat de creşterea tensiunii de polarizare inversă, peste anumite valori limită asupra electronilor de valenţă, având drept consecinţă formarea de perechi electroni-goluri.

Pentru tensiuni inverse mai mici decât valoarea de străpungere, se observă că la tensiuni relativ mari (de ordinul volţilor), corespund curenţi extrem de mici (de ordinul microamperilor - 10-6 A). In aceste condiţii, se vede că dioda cu joncţiuni polarizată invers prezintă o rezistenţă de ordinul Ω, numită rezistenţă inversă.

Caracteristica unei joncţiuni pn depinde de temperatură. O dată cu creşterea temperaturii creşte atât curentul direct, cât şi cel invers.

Tipuri de diode semiconductoare realize pe baza joncţiunii pn

Constructiv, o diodă semiconductoare este un dispozitiv electronic, format dintr-o joncţiune pn, la extremităţile căreia sunt fixate conductoare de legătură, în contact metalic cu regiunile p, respectiv n . Reprezentarea convenţională a unei diode semiconductoare este arătată în figura 2 . Regiunea p se numeşte anod, regiunea n catod, trecerea curentului direct, de la anod la catod este redată prin sensul săgeţii din reprezentarea convenţională.

Diodele semiconductoare se execută într-o mare varietate de forme constructive, de la diode subminiatură de câteva miimi de mm2, până la diode de mare putere, cu aria joncţiunii de sute de mm2.

După utilizarea lor practică, diodele semiconductoare pot fi de următoarele tipuri : diode cu joncţiuni, utilizate ca redresoare ; diode cu contact punctiform, folosite la frecvenţe înalte ; diode Zener, stabilizatoare ; diode varicap ; diode tunel .

Dioda semiconductoare Dioda Zener

Fotodioda LED

Dioda varicap Dioda tunel

2

TRANZISTORUL BIPOLAR

STRUCTURA TRANZISTORULUI BIPOLAR

    Tranzistoarele bipolare (TB) sunt dispozitive semiconductoare alcătuite dintr-o succesiune de trei regiuni realizate prin impurificarea aceluiaşi cristal semiconductor, regiunea centrală fiind mult mai îngustă şi de tip diferit faţă de regiunile laterale (fig. 1.1.). Regiunea centrală este mult mai slab dotată cu impurităţi decât celelalte regiuni şi se numeşte bază (B). Una dintre regiunile laterale, puternic dotată cu impurităţi, se numeste emitor (E), iar cealaltă, mai săracă în impurităţi decât emitorul, se numeste colector (C). Regiunile TB formează cele două joncţiuni ale acestuia. În figură sunt reprezentate cele două structuri ale TB şi simbolurile acestora.

a) b)

Structura şi simbolul TB de tip: a) pnp; b) npn

Structurile din fig. ale celor două tipuri de TB reprezintă modelele structurale unidimensionale ale acestora. denumirile regiunilor extreme sunt corelate cu funcţiile lor. E este sursa de purtători, care determină în general curentul prin tranzistor, iar C colectează purtătorii ajunşi aici. B are rolul de a controla (modifica) intensitatea curentului prin tranzistor în funcţie de tensiunea dintre B şi E.     Tranzistorul transferă curentul din circuitul de intrare de rezistenţa mică în circuitul de ieşire de rezistenţa mare, de unde şi denumirea de tranzistor (TRANSISTOR = TRANSFER RESISTOR).     Cele două joncţiuni ale tranzistorului sunt:     – joncţiunea de emitor sau: – emitor-bază (EB) pentru TB pnp;     – bază-emitor (BE) pentru TB npn;     – joncţiunea de colector sau: – colector-bază (CB) pentru TB pnp;     – bază-colector (BC) pentru TB npn.    TB este un dispozitiv activ care are ca funcţie de bază pe cea de amplificare. Proprietatea de amplificare a TB se datoreşte aşa-numitului efect de tranzistor. Pentru TB se pot defini trei curenţi şi trei tensiuni aşa cum sunt prezentate în figură.

a) b)

Fig. Mărimile la borne ale TB: a) pnp; b) npn

3

E B

n p n

E B C

p n p

B

C E C

B

IC

IE

IBVEB

VCE

VCB

IC

IE

IBVEB

VCE

VCB

    Tensiunile sunt legate prin relaţia:     VCB = VCE + VEB, (1.1)     iar curenţii prin relaţia:     IE = IC + IB. (1.2)

Pentru a obţine relaţia (1.2), TB este asimilat cu un nod în care suma algebrică a curenţilor este zero. Ca urmare a relaţiilor (1.1) si (1.2) numai două tensiuni şi doi curenţi sunt mărimi independente. Alegerea mărimilor electrice care descriu comportarea tranzistorului se poate face în moduri diferite. Criteriul este următorul: se consideră tranzistorul ca un diport (un bloc cu două borne ce formează poarta de intrare şi alte două borne ce formează poarta de ieşire). Deoarece tranzistorul are doar trei borne (terminale), una dintre ele trebuie să fie comună intrării şi ieşirii. Borna comună defineşte conexiunea tranzistorului.

CONEXIUNI FUNDAMENTALE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR    Aşa cum am mai spus TB trebuie tratat ca un diport (cuadripol), dar având doar trei borne, una dintre ele va fi comună circuitelor de intrare şi ieşire. TB are trei noduri de conectare fundamentale:

    – conexiunea BC (cu baza comuna) (fig. a);     – conexiunea EC (cu emitorul comun) (fig.b);     – conexiunea CC (cu colectorul comun) (fig.c).

Fig. Conexiunile fundamentale ale TB:a) conexiunea BC; b) conexiunea EC; c) conexiunea CC

În cazul general, un amplificator reprezintă un cuadripol activ, prevăzut cu două borne de intrare şi două borne de ieşire, capabil să redea la ieşire semnale electrice de putere mult mai mare decât cele de la intrare. Pentru a îndeplini această funcţie, un amplificator trebuie prevăzut cu o sursă de energie electrică, pe seama căreia se obţine sporul de putere de la ieşire şi cu elemente active care să transforme o parte din

4

npn

VEB

VCB VCCVEE

ICIE

IB+

-+

-

pnp

VEB

VCB VCCVEE

ICIE

IB+- +

-

a)

npn

VBE

VCE

IC

IE

IB

VBBVCC

+

-+-

b)

pnp

VBE

VCE

IC

IE

IB

VBBVCC

+

-

+

-

VCC

VEE

VCCVCB

VCE

+

-

pnp IC

IB

VEE+

-VCB

VCE

+

-

npn IE

IB

+-

c)

energia absorbită de la sursa de alimentare în energie de curent alternativ, variabil în ritmul semnalului. În schemele care nu necesită detalii, amplificatoarele se reprezintă simbolic ca în figură.

Fig. Simbolul unui amplificator cu mai multe etaje

CLASIFICAREA SI PARAMETRII AMPLIFICATOARELOR

CLASIFICAREA AMPLIFICATOARELOR

Un amplificator constă din unul sau mai multe etaje amplificatoare. Ele se pot clasifica după următoarele criterii :

După natura semnalului cu preponderenţă amplificat, se întâlnesc :- amplificatoare de tensiune ;- amplificatoare de curent;- amplificatoare de putere.Primele două categorii au la intrare semnale electrice de amplitudini relativ mici, fiind numite „de semnal

mic". Cea de-a treia categorie de amplificatoare trebuie să furnizeze la ieşire puteri mari (cel puţin de ordinul waţilor), cu un randament acceptabil; ele lucrează aproape de posibilităţile lor maxime în privinţa puterii disipate, a curenţilor şi a tensiunilor, de aceea se numesc amplificatoare „de semnal mare" ;

După tipul elementelor active folosite se întâlnesc :- amplificatoare cu tuburi electronice;- amplificatoare cu semiconductoare;- amplificatoare cu circuite integrate (operaţionale) ;- amplificatoare magnetice.După valoarea benzii de frecvenţă a semnalelor amplificate, adică după valorile frecvenţelor semnalului de

intrare, amplificatoarele se pot clasifica astfel :- amplificatoare de curent continuu : amplifică frecvenţe începând cu f= 0 (curent continuu) ;- amplificatoare de audio frecventă (joasă frecvenţă) : amplifică semnale în bandă audibilă, între 20 Hz si

20 kHz ;- amplificatoare de radiofrecvenţă (înaltă frecvenţă) : pentru semnale cuprinse între 20 kHz si 30 MHz ;- amplificatoare de foarte înaltă frecvenţă : pentru frecvenţe cuprinse între 30 şi 300 MHz.Banda amplificatoarelor este cel puţin egală cu cea a semnalelor redate.După lăţimea benzii de frecventă amplificată, se întâlnesc :- amplificatoare de bandă îngustă (9—-30 kllz) ;- amplificatoare de bandă largă (amplificatoare de video frecventă), având o gamă de frecvenţe amplificate

cuprinse între câţiva herţi (teoretic 0 Hz), şi 5 MHz (teoretic 6 MHz).După tipul cuplajului folosit între etaje, se pot întâlni :- amplificatoare cu cuplaj RC ;- amplificatoare cu circuite acordat;- amplificatoare cu cuplaj prin transformator ;- amplificatoare cu cuplaj rezistiv (numite şi amplificatoare cu cuplaj galvanic sau de curent

continuu).De obicei un amplificator aparţine simultan mai multor categorii de clasificare. De exemplu, un

amplificator de tensiune dintr-un receptor de radio poate fi un amplificator cu tranzistoare, de audiofrecvenţă, de semnal mic, de bandă îngustă, cu cuplaj RC.

PARAMETRII AMPLIFICATOARELOR Performantele amplificatoarelor se exprimă prin anumite caracteristici sau parametri. Mărimile

fundamentale caracteristice pentru funcţionarea unui amplificator sunt :- coeficientul de amplificare (amplificarea, câştigul) ;- caracteristicile amplitudine-frecvenţă şi fază-frecvenţă ;- distorsiunile ;- raportul semnal/ zgomot;- gama dinamică ;- sensibilitatea. Banda de frecvenţă reprezintă intervalul de frecvenţe cuprins între frecvenţa maximă (superioară) şi

frecvenţa minimă (inferioară) ale semnalului ce se aplică la intrare.

5

~ Uintr > U2 > U3 > Uies Rs

Coeficientul de amplificare (amplificarea)Amplificarea este cea mai importantă mărime caracteristică a unui amplificator. Ea reprezintă raportul dintre o

mărime electrică de la ieşirea amplificatorului şi mărimea corespunzătoare de la intrare. În funcţie de natura acestei mărimi electrice, se pot defini :

- amplificarea în tensiune

- amplificarea în curent:

- amplificarea în putere :

Deoarece semnalul de ieşire poate fi defazat faţă de cel de intrare, în seamnă că amplificarea în tensiune şi cea în curent sunt numere complexe, având un modul şi o fază φ ; amplificarea în putere este un număr real, deoarece puterea este o mărime scalară.

La un amplificator cu mai multe etaje, amplificarea totală este egală cu produsul amplificărilor fiecărui etaj.

Caracteristica amplitudine-frecvenţăIn cazul unui amplificator ideal, un semnal de amplitudine constantă şi de diferite frecvenţe,

aplicat la intrare, este redat la ieşire tot cu ampli tudine constantă (mărită ca valoare), aceeaşi pentru toate frecvenţele, în cazul amplificatoarelor reale, amplitudinea semnalelor de diferite frecvente de la ieşire nu mai este constantă, fiind mai mică spre capetele benzii (la frecventele inferioare şi la cele superioare), datorită următoarelor cauze :

- elementele reactive din circuit (condensatoare, bobine) prezintă reactanţe ce variază cu frecvenţa ;

- factorii de amplificare ai tranzistoarelor depind de frecvenţă (peste o anumită valoare a frecvenţei) ;

Dependenţa amplificării de frecvenţă este caracterizată prin curbelede variaţie cu frecvenţa modulului şi, respectiv a fazei amplificării, deoarece amplificarea este un număr complex. Curba = A(f) se numeşte caracteristica amplitudine-frecvenţă. Se observă că amplificarea este independentă de frecvenţă (cu valori constante) într-o regiune numită a ,,frecvenţelor medii" şi scade atât la frecvenţe înalte, cât şi la frecvenţe joase.

0 f1 fs f φ a)

0 f b)

Fig. Dependenţa de frecvenţă a amplificării:a) caracteristica amplitudine-frecvenţă; b) caracteristica fază-frecvenţă.

DistorsiunileReproducerea inexactă a semnalului de ieşire faţă de cel de intrare, datorită fie variaţiei

amplitudinii cu frecventa, fie a unor frecvente noi introduse, poartă numele de distorsiuni. După tipul lor, ele pot fi:

- distorsiuni ale amplitudinii in funcţie de frecvenţă ;- distorsiuni ale fazei in funcţie de frecvenţă;

6

707,0)3(1)0(

(log)0

dBdB

AA

- distorsiuni armonice;- distorsiuni de intermodulaţie.Primele două categorii se numesc distorsiuni de frecvenţă sau liniare, iar ultimele două categorii se

numesc distorsiuni ne liniare.Distorsiunile de frecventă sunt foarte importante în etajele de semnal mic.Distorsiunile amplitudinii în funcţie de frecvenţă redau abaterile caracteristicii reale de la

caracteristica ideală; se evaluează cantitativ prin relaţia:

în care :M este factorul de distorsiuni de amplitudine ;A0 - amplificarea la frecvente medii ;\A(f)\ — amplificarea la anumită frecventă „f".Banda de frecventă a unui amplificator este domeniul de frecvente cuprinse intre o frecventă

limită superioară fs şi o frecvenţă limită inferioară fi a căror amplitudine reprezintă din amplitudinea frecvenţelor medii.

La aceste frecvenţe amplificarea scade cu 3 dB faţă de A0 (amplitudinea frecvenţelor medii).• Distorsiunile de bază. Abaterile caracteristicii fază-frecvenţă faţă de caracteristica unui

amplificator ideal (o dreaptă de ecuaţie φ= — kf) reprezintă distorsiunile de fază. Datorită neliniarităţii caracteristicii de percepţie auditivă umană, ele sunt mai puţin

importante în audiofrecvenţă, dar sunt foarte importante în amplificatoarele de videofrecvenţă.Distorsiunile neliniare armonice. Prin distorsiuni neliniare armonice se înţeleg acele deformări

ale semnalului de la ieşirea unui amplificator care sunt produse de caracteristicile elementelor neliniare: tuburi electronice, tranzistoare, miezuri magnetice.Distorsiunile neliniare sunt foarte importante în amplificatoarele de putere (de semnal mare).

Raportul semnal/zgomotReprezintă raportul între tensiunea de ieşire produsă de semnalul amplificat şi tensiunea de zgomot

propriu. Tensiunea de zgomot a unui amplificator este semnalul aleator (cu variaţia haotică în timp) produs de elementele componente ale amplificatorului: rezistoare, tranzistoare, datorită structurii discontinue a curentului electric. Ea se măsoară la ieşirea amplificatorului, scurtcircuitând bornele sale de intrare şi poate fi redată şi prin tensiunea echivalentă de zgomot de la intrarea amplificatorului. Aceasta reprezintă valoarea tensiunii de intrare care ar crea la ieşire tensiunea proprie de zgomot. Pentru ca semnalul de intrare să nu fie perturbat în mod supă rător de zgomot este necesar ca el să depăşească de un număr de ori nivelul zgomotului, deci să se realizeze un anumit raport semnal/zgomot.

La. un amplificator cu mai multe etaje zgomotul provine mai ales, din circuitul de intrare şi din primul etaj. Zgomotele provin din rezistoare, din elemente active şi se pot datora şi unor cauze constructive : filtrarea insuficientă a tensiunii de alimentare, ecranare necorespunzătoare a circuitelor etc.

Valoarea raportului semnal/ zgomot se redă sub forma:

Gama dinamicaReprezintă raportul intre semnalul de putere maximă şi cel de putere minimă pe care le poate reda

amplificatorul. Nivelul semnalului amplificat este limitat superior de către puterea etajului final şi inferior de raportul semnal/zgomot al amplificatorului. De reţinut că amplificatoarele la care nu se iau precauţii speciale, pot reduce gama dinamică a unui program.

SensibilitateaSensibilitatea unui amplificator reprezintă tensiunea necesară la intrarea acestuia pentru a obţine la ieşire

tensiunea sau puterea nominală. Cunoscând amplificarea şi puterea nominală se poate calcula sensibilitatea. Ea caracterizează mai ales etajele amplificatoare de putere si se exprimă în uni tăţi de tensiune (V, mV, μV).

ETAJE DE AMPLIFICARE

Amplificatoarele de audiofrecvenţă (de joasă frecventă) sunt destinate amplificării semnalelor cu frecvenţe cuprinse între zeci de herţi şi zeci de kiloherţi. Excitate cu semnale mici, ele trebuie de obicei să furnizeze puteri relativ mari pe impedanţe de sarcină, de obicei pur rezistive.

Amplificatoarele de audiofrecvenţă sunt constituite dintr-un număr de amplificatoare în tensiune şi dintr-un etaj final care amplifică în putere. Pentru puteri mari, chiar etajul care precede etajul final amplifică în putere.

Deoarece cele două tipuri de amplificatoare ridică probleme diferite, ele vor fi studiate separat, ca amplificatoare de tensiune şi amplificatoare de putere.

7

AMPLIFICATOARE DE TENSIUNEAceste amplificatoare au rolul de a amplifica semnalele de intrare — cu distorsiuni în limita celor

impuse până la nivelul cerut, fără a debita practic putere. Etajele sunt echipate cu tranzistoare în conexiune EC, cuplajul fiind de obicei făcut prin condensatoare, sau prin transformator. Din acest motiv va fi analizat ca tipic un amplificator cu EC, în cuplaj RC, studiindu-se comportarea sa cu frecventa.

Punctul de funcţionare al amplificatorului se află situat , aproximativ la jumătatea dreptei de sarcină. Cum semnalele de intrare sunt de obicei mici, se asigură o reproducere proporţională a sem-nalului de intrare de către semnalul de ieşire, deoarece întreaga plajă de variaţie vârf-vârf a semnalului poate fi încadrată în lungimea dreptei de sarcină. Plasarea punctului de funcţionare pe porţiunea centrală a dreptei de sarcină determină încadrarea amplificatoarelor de tensiune în clasa A de funcţionare.Amplificatoare de audiofrecvenţă Generalităţi

Amplificatoarele de audiofrecvenţă sunt circuite care amplifică semnalele în banda audibilă, între 20 Hz şi 20 KHz ;

Fig. Amplificator cu tranzistor în montaj EC, cu cuplaj RC

Fig. Caracteristica statică şi dinamică

Clase de funcţionare

8

+Ec

R1 Rc

Cc

Cb T

Ui R2 Uo

Re Ce

ic

dinamică

Ec/Rc

PSF

α statică

0 Ec Uce

În funcţie de poziţia punctului static de funcţionare şi de amplitudinea semnalului un tranzistor poate lucra într-unul din următoarele regimuri, numite clase de funcţionare: A, AB, B sau C. Presupunem că tranzistorul din figură este conectat ca în conexiune EC. La intrarea tranzistorului se aplică semnalul sinusoidal vbe = Vbesinω t. Folosind modelul liniarizat al caracteristicii de transfer IC = IC(VBE), în figură sunt reprezentate relaţiile grafice semnal – răspuns corespunzătoare celor patru clase de funcţionare.

– Funcţionarea în clasă A se caracterizează prin funcţionarea în ambele alternanţe. Punctul static de funcţionare se plasează pe caracteristica în porţiunea centrală liniară, iar semnalul trebuie să aibă o amplitudine relativ mică. Clasa A se distinge prin coeficient de distorsiuni neliniare redus, dar şi printr-un randament redus. Este specifică funcţionării tranzistorului bipolar în etaje AF de semnal mic.

– Funcţionarea în clasa AB se caracterizeaza printr-un unghi ω cuprins intre 90o şi 180o. Se trece din clasa A în clasa AB dacă se mareste semnalul sau/şi se deplasează punctul de funcţionare către cotul caracteristicii. Tranzistoarele din etajele AF de semnal mare simetrice (unde raspunsul nu conţine practic armonici pare) funcţioneaza de regulă în această clasă. – Funcţionarea în clasă B se obţine când MO se plasează chiar în cotul caracteristicii de transfer, deci când VBE = VBE(on). Rezulta ω = 90o.

– Funcţionarea în clasă C se caracterizează prin ω = 90o şi implică VBE < VBE(on). Clasele B şi C, furnizând un răspuns sub forma de impulsuri, deci cu spectru intens de armonici, nu sunt proprii funcţionării tranzistorului din amplificatoarele AF. Datorită randamentului ridicat (de până la 80%) şi posibilităţii de filtrare a armonicilor nedorite, în clasele B şi C lucrează tranzistoarele din circuitele de radiofrecventă, cum sunt amplificatoarele de putere şi multiplicatoarele de frecvenţă.

Amplificatoare operaţionale

9

ic clipping

t

CLASA A

CLASA B (AB)

CLASA C

În porţiunea haşurată nu circulă curent

Fig. . Funcţionarea unui amplificator în clasele A,B şi C

Amplificatoarele operaţionale sunt amplificatoare de curent continuu cu reacţie negativă interioară şi prevăzute cu o buclă de reacţie negativă externă, care iniţial puteau executa diferite operaţii ca adunare, scădere. În prezent domeniul lor de utilizare este mult mai extins. Prevăzute în bucla de reacţie cu reţele complexe, amplificatoarele operaţionale actuale pot realiza cele mai diverse funcţii, cu performanţe ridicate şi perfect controlabile.

Amplificatoarele operaţionale pot prezenta, în cazul general, două intrări şi două ieşiri, putând lucra în următoarele variante:

- cu o singură intrare şi două ieşiri;- cu două intrări şi două ieşiri;- cu două intrări şi o ieşire.Simbolul unui amplificator operaţional este reprezentat în figura 4.

Se observă că intrările sunt notate cu “+” şi “-“. Aplicând un semnal pe intrarea + la ieşire se obţine un semnal în fază cu cel de la intrare. Intrea + se numeşte neinversoare de fază. Aplicând un semnal pe borna – el se regăseşte la ieşire în opoziţie de fază. Această intrare se numeşte inversoare. După cum se aplică pe una sau cealaltă bornă, amplificatorul se numeşte neinversor sau inversor.

Parametrii principali ai amplificatorului operaţional şi conseţinţelelor cele mai importante sunt:- au o impedanţă de intrare teoretic infinită-practic foarte mare; în consecinţă, curentul de intrare în AO este

teoretic zero, practic foarte mic;- au o derivă a tensiunii nulă (nu apare semnal la ieşire în absenţa semnalelor de intrare); consecinţa este că

tensiunea de decalaj de intrare (care ar trebui aplicată pentru a nula deriva) este nulă;- au o impedanţă de ieşire teoretic zero, practic foarte mică; în consecinţă, valoarea tensiunii de ieşire nu

depinde de rezistenţa de sarcină;- amplificarea în buclă deschisă este teoretic infinită, practic extrem de mare, ceea ce duce la consecinţa că

diferenţa de tensiune între cele două intrări să fie nulă.

Amplificatorul operaţional inversor

Schema de principiu este reprezentată în figură. Semnalul se aplică pe borna notată – iar borna + este legată la masă. Aplicând teorema întâi a lui Kirchhoff în jurul nodului de la intrare se obţine relaţia:

I1+Ir=Ii

în care:I1 este curentul dat de tensiunea aplicată la intrarea - ;Ir este curentul de reacţie, ce apare prin bucla deschisă formată de rezistenţa R2;Ii este curentul prin intrarea amplificatorului operaţional.Deoarece Zi=, Ii = 0.

deci:I1= - Ir

dar

deoareceVA=VB=0

Se obţine astfel:

şi deci:

10

Se observă semnalul (-) indicând că tensiunea de ieşire este în opoziţie de fază de cea de intrare.

Amplificator operational neinversorÎn acest caz semnalul se aplică pe borna +. Schema amplificatorului este reprezentată în figură. În acest caz,

pentru a deduce valoarea amplificării, se observă că tensiunea între borna A şi masă se obţine din circuitul R 1,R2

alimentat de tensiunea de ieşire astfel:

Dar deoarece A=, atunci VA-VB=0, deci VA=VB=V1 (V1 reprezintă tensiunea de intrare). În acest caz:

Notând:

se observă că semnalul de ieşire este în fază cu cel de intrare.Proprietăţile acestui amplificator se pot deduce ca şi în cazul celui inversor, din formula amplificării. Se

observă că el nu se poate diviza, deoarece A+>1, decât în cazul când una din rezistenţe se înlocuieşte cu un dispozitiv ce prezintă rezistenţă negativă (diode tunel).

Concluzii Amplificatoarele operaţionale pot fi utilizate în foarte multe aplicaţii având avantajul că pot fi uşor folosite în diferite configuraţii.

OSCILATOAREParametrii oscilatoarelor:Ca generatoare de semnale, oscilatoarele trebuie să îndeplinească anumite condiţii privind principalii săi

parametri şi anume:- forma semnalului general;- domeniul de frecvenţă în care lucrează;- stabilitatea frecvenţei semnalului la ieşire;- coeficientul de distorsiuni neliniare impus. Clasificarea oscilatoarelor:Oscilatoarele se pot clasifica după următoarele criterii:După forma semnalului pe care îl generează:- oscilatoare sinusoidale;

11

- oscilatoare nesinusoidale;După domeniul de frecvenţă în care lucrează:- oscilatoare de joasă frecventa (de audiofrecvenţa);- oscilatoare de înalta frecvenţă (de radiofrecvenţă); - oscilatoare de foarte înaltă frecvenţă;După principiul de funcţionare:- oscilatoare cu rezistenţă negativă;- oscilatoare cu reacţie;După natura circuitelor care intervin în structura lor:- oscilatoare RC;- oscilatoare LC;- oscilatoare cu cuarţ. OSCILATOARE SINUSOIDALEAcest tip de oscilatoare se caracterizează prin faptul că semnalul generat conţine o singură frecvenţă, având

forma:u = Um sin cosωt.Valoarea frecvenţei dorite se poate obţine fie cu ajutorul unui circuit LC acordat (oscilatoare LC), fie prin

intermediul unei reacţii pozitive selective (oscilatoare RC).Oscilatoare cu circuite LCOscilatoarele LC sunt circuite ce folosesc proprietăţile selective ale circuitelor LC.Principiul de funcţionare a acestui tip de oscilatoare duce la obţinerea la ieşire a unor oscilaţii de amplitudine

constantă, forţat întreţinute.Ţinând seamă de faptul că într-un circuit LC cu elemente reale (r > 0), datorită pierderilor, amplitudinea

oscilaţiilor scade treptat până la zero (oscilaţiile se amortizează), realizarea unei amplitudini constante, în aceste condiţii, se poate face numai compensând pierderile cu ajutorul unei energii corespunzătoare, convenabil alese.

În vederea acestei compensări energetice, se pot folosi două metode : - introducerea in circuit a unui element cu rezistenţă negativă ;- aplicarea la intrarea amplificatorului, prin intermediul unui cuadripol, a unui semnal de fază, deci folosirea unei

reacţii pozitive.Oscilatoare eu rezistenţă negativă. Realizarea acestor oscilatoare are în bază compensarea pierderilor produse în

circuitul LC real, cu ajutorul unei rezistenţe negative, astfel încât, atunci când rezistenţa totală a circuitului devine zero, acesta să înceapă să oscileze pe frecvenţa sa de rezonanţă cu o amplitudine constantă a oscilaţiilor.

Un astfel de circuit (fig. 1) comportă în ramura inductivă, unde s-a reprezentat separat rezistenţa proprie a bobinei, un element de rezistenţă negativă.

Fig. 1Tipul oscilaţiilor generate depinde de valoarea totală a rezistenţei circuitului în care :r este rezistenta proprie a bobinei;r rezistenţa negativă introdusă în circuit.Rezistenţa totală rtot poate fi: rtot>0: circuitul având pierderi de energie prin căldură, oscilaţiile se amortizează până la zero ; rtot=0: energia introdusă de elementul exterior compensează pierderile, oscilaţiile îşi păstrează

amplitudinea constantă ;rtot<0: oscilaţiile cresc treptat, teoretic până la infinit, practic fiind limitate de caracteristicile neliniare ale

elementelor active din circuit, în ceea ce priveşte rezistenţa negativă introdusă, deoarece elementele fizice nu pot avea valori rezistive negative, se folosesc componente electronice care prezintă în anumite domenii rezistenţe negative, respectiv la care creşterea tensiunii la borne antrenează scăderea curentului în circuit. Dintre componentele electronice studiate, prezintă rezistenţă negativă dioda tunel, pe domeniul descrescător al caracteristicii de tip N. În figura 2 se redau scheme cu astfel de elemente ce prezintă rezistenţă negativă (notate în fig.2, a prin simbolul N), în figura 2.b, în circuit a fost inclusă o diodă tunel (DT).

12

a) b) Fig.2. Oscilatoare cu rezistenţă negativă

Deşi simple din punct de vedere constructiv, oscilatoarele cu rezistentă negativă se folosesc rar, datorită deficienţelor legate de găsirea unor elemente cu rezistenţă negativă având o bună stabilitate în funcţionare.

Oscilatoare LC cu reacţieOscilatoarele LC cu reacţie sunt amplificatoare cu reacţie pozitivă, având fie în componenta circuitului de

sarcină, fie în cuadripolul de reacţie un circuit oscilant alcătuit din bobine şi condensatoare.Aceste oscilatoare se bazează pe compensarea pierderilor din circuit prin intermediul unui semnal de reacţie

pozitivă, adus de la ieşirea la intrarea oscilatorului, prin intermediul cuadripolului de reacţie.S-a arătat în capitolul referitor la reacţia în amplificatoare că, un amplificator cu reacţie consta dintr-un

amplificator cu amplificarea A, având o buclă de reacţie, alcătuită dintr-un cuadripol, cu factorul de transfer β (fig. 3.).

Fig. 3. Schema de principiu a unui amplificator cu reacţie.

Prin intermediul acestuia, o parte din semnalul de la ieşire se readuce la intrarea amplificatorului.Valoarea amplificării cu reacţie este dată de relaţia:

(1)în care :

este amplificarea circuitului de reacţie ;β factorul de reacţie ;A amplificarea fără reacţie.Din relaţia de mai sus rezultă că dacă :

sau:

atunci amplificarea este infinită şi amplificatorul cu reacţie se transformă in oscilator.Această condiţie, de reacţie pozitivă, asigură apariţia unui semnai la ieşire, fără aplicarea unui semnal de intrare.

Explicaţia constă în faptul că semnalul dat de cuadripolul de reacţie, aplicat la intrarea amplificatorului, reprezintă chiar semnalul necesar pentru întreţinerea oscilaţiilor.

Deşi, teoretic, din relaţia stabilită rezultă infinit, neliniaritatea elementelor active folosite duce la limitarea oscilaţiei de ieşire, a cărei amplitudine este determinată de parametrii elementului reactiv şi ai cuadripolului de reacţie.

Deoarece atât amplificarea, cât şi factorul de transfer sunt redate prin numere complexe, relaţia (1), denumită şi relaţia lui Barkhausen, este echivalentă cu două condiţii reale, una referitoare la module, iar cealaltă referitoare la faze.

Se ştie că un număr complex se poate scrie :

în care : este modulul numărului complex;

φ — faza sa.

13

M

N

În aceste condiţii:

din care rezultă simultan:

şi adevărată pentru ,deci:

şi pentru :

Relaţiile arată că :- factorul de transfer al cuadripolului de reacţie trebuie să aibă modulul egal cu inversul modulului amplificării;- defazajul cuadripolului de reacţie trebuie să fie astfel ales încât oricare ar fi defazajul introdus de amplificator

în circuit, semnalul de reacţie aplicat să fie în fază cu semnalul de la intrarea amplificatorului.Prima condiţie se numeşte condiţie de amplitudine, iar a doua condiţie, referitoare la fază, poartă numele de

condiţie de fază.În cazul oscilatoarelor L C, frecvenţa de oscilaţie este dată de parametrii circuitului oscilant, având valoarea:

.Circuitul oscilant ce selectează frecvenţa de oscilaţie fiind montat fie ca circuit de sarcină a amplificatorului, fie

drept cuadripol de reacţie, rezultă că la acest tip de oscilatoare pot fi elemente selective atât amplificatorul (pentru primul caz), cât şi cuadripolul de reacţie (în cel de-al doilea caz).

Domeniul de lucru al acestor oscilatoare este cel al frecvenţelor înalte, pentru care se pot realiza relativ uşor bobine cu inductivitatea L mică. Circuitele folosesc de obicei ca amplificator un singur element activ.

După montajul folosit pentru asigurarea reacţiei, oscilatoarele se clasifică în :oscilatoare în trei puncte ;oscilatoare cu cuplaj magnetic ;oscilatoare cu cuarţ etc.

Fi 4.Schema de principiu a unui oscilator „în trei puncte" : a — cu cele „trei puncte" scoase în evidenţă ;

b — cu indicarea tensiunilor de ieşire şi de reacţie.

Oscilatoare în trei puncteLa acest tip de oscilatoare, cele trei impedanţe, ce constituie sarcina amplificatorului şi cuadripolului de reacţie,

se conectează la cei trei electrozi („cele trei puncte") ai elementului activ (tranzistor).Conectarea se face astfel încât unul din electrozi, comun la două din impedanţe, să fie în acelaşi timp conectat la

potenţialul masei, în multe scheme se leagă la masă emitorul tranzistorului respectiv (fig. 3.4, a), obţinându-se

tensiunile de ieşire şi de reacţie , indicate în figura 3.4, b (unde s-au prezentat numai schemele echivalente de curent alternativ).

14

Pentru oricare tip de oscilator aspectele cele mai importante sunt:- relaţia pe care trebuie s-o îndeplinească parametrii circuitului pentru a asigura intrarea în oscilaţie (amorsarea

oscilaţiilor) ; - valoarea frecvenţei de oscilaţie.Determinarea acestor probleme se face impunând elementelor etajului cele două condiţii ce rezultă din relaţia

Barkhausen: condiţia de amplitudine şi condiţia de fază.Oscilatoarele în trei puncte pot avea constructiv două variante :- Z1 si Z 3 de natură capacitivă, iar Z2 de natură inductivă: oscilator cu filtru trece-jos sau de tip Colpitts ;— Z1 şi Z3 de natură inductivă, iar Z2 de natură capacitivă : oscilator cu filtru trece-sus sau de tip Hartley.Oscilatoare cu cuplaj magnetic Oscilatoarele din această categorie au în componenţa lor un amplificator şi un cuadripol de reacţie, între care

semnalul de reacţie se transmite inductiv de la un circuit oscilant acordat la o bobină de reacţie sau invers.La această categorie de oscilatoare se pot astfel deosebi două tipuri :- un tip de oscilatoare cu cuplaj magnetic la care sarcina amplificatorului este circuitul oscilant acordat (CO) şi

cuadripolul este sub forma unei bobine de reacţie (fig. 5, a) ;- alt tip de oscilatoare având ca sarcină a amplificatorului o bobină şi drept cuadripol de reacţie un circuit acordat

CO (fig. 5, b).

Fig. 5. a) b)Oricare ar fi situaţia, frecvenţa de oscilaţie a oscilatorului este frecvenţa de rezonanţă a circuitului acordat,

determinată de valorile parametrilor săi L si C. Rezultă că proprietăţile selective ale oscilatorului în privinţa frecvenţei unice de lucru (la un montaj dat) se pot datora fie amplificatorului (dacă CO reprezintă sarcina sa), fie cuadripolului de reacţie (dacă acesta este constituit din CO respectiv).

Condiţia Barkhausen referitoare la fază, respectiv condiţia de reacţie pozitivă, se realizează practic printr-o conectare corectă a începuturilor de înfăşurare ale celor două bobine cuplate.

Oscilatoare cu cristal de cuarţ Anumite materiale cum sunt cuarţul, turmalina, sarea Seignette şi altele, tăiate în anumite moduri, prezintă

proprietăţi piezoelectrice. Aceste proprietăţi constau în aceea că, aplicând plăcuţei o tensiune electrică, ea îşi modifică dimensiunile, iar aplicând plăcuţei forţe mecanice apar sarcini electrice de anumit tip pe feţele solicitate mecanic. Se constată experimental că o plăcuţă de cuarţ, împreună cu electrozii respectivi, se comportă într-un montaj oarecare ca un circuit RLC de tipul reprezentat în figura 6.

Fig. 6.Elementele schemei echivalente au semnificaţiile :L - echivalentul electric al masei cristalului ;Cs - echivalentul electric al elasticităţii ;R - echivalentul electric al pierderilor prin frecare ;Cp - capacitatea monturii, capacitatea dintre electrozi.Circuitul are două frecvenţe de rezonanţă, din care una serie şi alta derivaţie. Aceste caracteristici explică marea stabilitate a oscilatoarelor cu cuarţ.Intre frecvenţa de rezonanţă serie (mai mică) şi frecvenţa de rezonanţă derivaţie, cristalul se comportă inductiv.

De aceea, se poate înlocui inductanţa dintr-un oscilator Colpitts, obţinându-se un oscilator de foarte mare stabilitate. În figura 7 se arată o schemă electrică de oscilator Colpitts cu cristal de cuarţ.

15

Fig. 7

Oscilatoare RC

In domeniul frecvenţelor de peste 100 KHz , oscilatoarele LC se pot realiza cu bobine si condensatoare de valori uşor de construit , cu rezistente de pierderi mult mai mici decât reactanţele respective, deci cu factori de calitate ridicaţi, asigurând o buna stabilitate a frecventei.

La frecvenţe de ordinul zecilor de kiloherţi apar dificultăţi în realizarea oscilatoarelor, impunându-se valori mari atât inductanţelor bobinelor, cât şi capacităţii condensatoarelor. In aceste condiţii nu mai pot fi folosite condensatoarele variabile, ci fixe, iar bobinele au un număr mare de spire, rezistenţa de pierderi mare şi deci un factor de calitate slab. La frecvenţe de ordinul kiloherţilor şi mai mici, practic nu se mai pot folosi oscilatoare RC.

In aceste condiţii, în domeniul frecvenţelor joase se utilizează oscilatoare cu reacţie pozitivă selectivă având cuadripolul de reacţie constituit din rezistenţe şi condensatoare. Aceste oscilatoare se numesc oscilatoare RC.

In cazul oscilatoarelor RC se pun aceleaşi probleme ca şi în cazul oscilatoarelor cu reacţie studiate anterior. Parametrii lor trebuie să îndeplinească condiţia Barkhausen.

Spre deosebire de oscilatoarele LC, la care frecvenţa de lucru este frecvenţa de rezonanţă a circuitului oscilant LC, în cazul oscilatoarelor RC frecvenţa semnalului generat este acea frecvenţă pentru care, datorita reacţiei pozitive, amplificarea circuitului devine infinită. Ea se află impunând relaţia:

K=0, A+B=0Deoarece defazajele introduse de diverse elemente din circuit depind de frecvenţa şi relaţia dintre aceste

defazaje este satisfăcută numai pentru o singură frecvenţă, egală cu frecvenţa de oscilaţie. Condiţia de amplitudine dă, ca şi în cazurile anterioare, relaţiile ce trebuie să existe intre mărimile caracteristice

amplificatorului şi cele ale cuadripolului de reacţie pentru a asigura amorsarea oscilaţiilor. Oscilatoarele RC se pot clasifica după următoarele criterii: - după numărul de tranzistoare folosite ca amplificatoare, oscilatoarele RC pot fi:- oscilatoare RC cu un singur tranzistor;- oscilatoare RC cu două tranzistoare;- după configuraţia cuadripolului de reacţie, oscilatoarele RC pot fi:- cu reţea de defazare trece-sus (fig. 8).

- cu reţea de defazare trece-jos (fig. 9)

16

Fig. 8

Fig. 9.

PORŢI LOGICE SAU-NU (NOR)

Pentru a realiza o poartă logică CMOS, este necesară câte o pereche complementară de tranzistoare pentru fiecare intrare, deci o structură de inversor.

Pentru poarta SAU-NU (NOR), tranzistoarele MOS cu canal p corespunzătoare intrărilor sunt legate în serie, iar tranzistoarele MOS cu canal n în paralel, cum sunt prezentate în figura următoare, pentru o poartă SAU-NU (NOR) cu două intrări.

A B Ieşire 0 0 10 1 01 0 01 1 0

Porţile tranzistoarelor Q1 si Q3 sunt legate împreună ca să formeze intrarea A corespunzătoare inversorului de bază. Porţile corespunzătoare tranzistoarelor Q2 si Q4 formează intrarea B.

O tensiune SUS (+VDD ) prezentă pe oricare dintre intrări (A sau B) va duce la blocarea tranzistorului MOS cu canal p şi deschiderea tranzistorului MOS cu canal n corespunzător intrării respective, ieşirea comutând JOS (VDD). Ambele semnale de intrare (A si B) , trebuie să fie JOS ca să deschidă ambele tranzistoare MOS cu canal p şi să le blocheze pe cele MOS cu canal n, astfel încât ieşirea să comute la o tensiune SUS (+VDD).

Tabela de adevăr a funcţiei SAU-NU este prezentată în figura (a ) de mai sus cu convenţia unei logici pozitive.Dacă la ieşirea funcţiei SAU-NU adăugăm un inversor, se obţine funcţia SAU pentru cele doua intrări A si B. Porţi SAU-NU cu mai multe intrări se obţin prin adăugare de perechi complementare de tranzistoare în mod

corespunzător, adică „m” tranzistoare MOS cu canal n în paralel şi „m” tranzistoare MOS cu canal p în serie formează o poartă SAU-NU cu „m” intrări.

In cadrul seriei de circuite CMOS 4000 , se fabrică mai multe tipuri de funcţii SAU-NU (NOR ) şi SAU (OR) cu 2, 3, 4 si 8 intrări.

PORŢI LOGICE SI-NU (NAND)

Poarta logică SI-NU (NAND ) se construieşte similar cu poarta logică SAU-NU (NOR ). Acum tranzistoarele MOS cu canal n sunt conectate în serie , iar cele MOS cu canal p în paralel.

Ieşirea stă la o tensiune JOS (Vss) numai în cazul când ambele tranzistoare MOS cu canal n ( Q3 si Q4 ) sunt deschise, deci când ambele intrări A si B , sunt la o tensiune SUS (Vpp) . Tabela de adevăr este prezentată în figura de mai jos.

17

ABBB

iesire

a1=+VDD; 0=VSS

b

Fig. Poarta logică SAU-NU (NOR): tabel de adevar (a), simbol (b), schema electrica (c)

VDD

Q1

Q2

A

B

A Q3

B

iesire

Q4

VSS

c

Funcţia SI (AND) se obţine inversând semnalul de ieşire al funcţiei SI-NU (NAND), deci folosind un inversor la ieşire .

Adăugând perechi complementare de tranzistoare, corespunzător, se fabrică porţi SI-NU (NAND) şi SI (AND) cu 2, 3, 4 si 8 intrări.

A B Ieşire0 0 10 1 11 0 11 1 0

1=+VDD; 0=VSS

18

A

B

ieşire

b

a

a

A

+VDD

Q1

BQ2

ieşire

A

B

Q3

Q4

VSS

c

Fig. Poartă logică SI-NU ( NAND): tabel de adevăr (a) , simbol (b), schemă electrică (c)

TEST 1

1. Diodele de detecţie sunt utilizate ca:a) diode redresoare la frecvenţe joase;b) diode stabilizatoare de tensiune;c) capacităţi variabile;d) diode redresoare la frecvenţe înalte.

2. Un tranzistor bipolar se compune din:a) 3 joncţiuni ( a emitorului, a bazei, a colectorului)b) 2 joncţiuni c) 1 joncţiuned) 4 joncţiuni

3. Regimul activ normal al unui tranzistor bipolar este caracterizat de:a) joncţiunea emitorului polarizată direct şi joncţiunea colectorului polarizată direct;b) joncţiunea emitorului polarizată direct şi joncţiunea colectorului polarizată invers;c) joncţiunea emitorului polarizată invers şi joncţiunea colectorului polarizată direct;d) joncţiunea emitorului polarizată invers şi joncţiunea colectorului polarizată invers.

4. Asociaţi litera corespunzătoare fiecărui enunţ (a, b,c) cu litera A pentru enunţ corect şi litera F pentru enunţ incorect:

a) Prima ecuaţie fundamentală a tranzistorului bipolar este: IB= IC +IE.b) Fotodioda este un dispozitiv optoelectronic constituit dintr-o joncţiune pn fotosensibilă şi

este utilizată întotdeauna în regim de polarizare inversă.c) Dioda varicap funcţionează în regim de polarizare directă.

5. Clasificaţi amplificatoarele.

19

TEST 2

1. Desenul alăturat reprezintă :a) o fotodiodăb) un fotocuplorc) un fotoelementd) un fototranzistor

2. Funcţionarea în regim de polarizare inversă este caracteristică:a) diodei redresoare;b) diodei Zener;c) diodei de detecţie;d) diodei electroluminiscente.

3. În cazul unui tranzistor bipolar în conexiune EC, mărimile electrice de intrare sunt:a) IE, IB;b) IE, UCE;c) IB, UBE; d) IC, UBE;

4. Asociaţi litera corespunzătoare fiecărui enunţ (a, b, c) cu litera A pentru enunţ corect şi litera F pentru enunţ incorect:

a)Tranzistoarele sunt utilizate pentru redresarea tensiunilor alternative.b) Dioda varicap funcţionează în regim de polarizare inversă.c) Dioda redresoare funcţionează în regim de polarizare directă.

5. Parametrii amplificatoarelor.

20

TEST 3

1. Un amplificator operaţional se caracterizează prin:a) au o impedanţă de intrare teoretic infinită-practic foarte mareb) au o impedanţă de intrare teoretic zero-practic foarte mică;c) au o impedanţă de ieşire teoretic infinită-practic foarte mare

2. Asociaţi litera corespunzătoare fiecărui enunţ (a, b, c) cu litera A pentru enunţ corect şi litera F pentru enunţ incorect:

a) Reţeaua selectivă în frecvenţă se utilizează pentru realizarea oscilatoarelor.b)Amplificatoarele pot amplifica numai tensiuni.c)Amplificatoarele operaţionale sunt amplificatoare de curent continuu cu reacţie negativă interioară.

3. Raportul semnal/zgomot

4. Poarta logică SAU-NU.

5. În desenul următor este prezentat un amplificator cu un tranzistor.

Răspundeţi la întrebările:a) Care este rolul tranzistorului T ?b) Care este rolul rezistoarelor R1, R2, RC, Re, ?c) Care este rolul condensatorului Ce ?d) Care este rolul condensatorului Cb ?

21

+Ec

R1 Rc

Cc

Cb T

Ui R2 Uo

Re Ce

TEST 4

1. Un oscilator tip Colpitts este un:d) oscilator cu filtru trece-jose) oscilator cu filtru trece-bandăf) oscilator cu filtru trece-sus

2. Asociaţi litera corespunzătoare fiecărui enunţ (a, b, c) cu litera A pentru enunţ corect şi litera F pentru enunţ incorect:

d) Reţeaua selectivă în frecvenţă se utilizează pentru realizarea amplificatoarelor.e) Amplificatoarele în clasă A amplifică ambele alternanţe.f) Oscilatoarele sunt amplificatoare cu reacţie.

3. Parametrii oscilatoarelor

4. Poarta logică ŞI-NU.

5. În desenul următor este prezentat un oscilator LC în trei puncte de tip Hartley.

Răspundeţi la întrebările:e) Care este rolul tranzistorului T ?f) Care este rolul rezistoarelor R1, R2, RC, RE, ?g) Ce rol îndeplinesc componentele L1, L1, şi C ?h) Care este rolul condensatorului CC ?

22

RC

CE

+E

RE

R1

R2

CC

C CB T

L1 L2