- •Iпр.Макс – макс. Допустимый прямой постоянный ток
- •Идеализированная выходная характеристикя в активном режиме имеет вид:. Рабочий участок – прямая хар-ка. По вых. Хар-кам можно определить вых. Проводимость по пост. И перемен. Току.
- •Iвых.Макс – максимальный выходной ток
- •Условие работы бт в обл. Отс.
- •Преимущество синх-го rs-триггера:
-
Классификация и маркировка полупроводниковых приборов, области их применения. Принцип действия p-n перехода.
-
Выпрямительные диоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные и предельные параметры. Условия выбора диода.
-
Фотодиоды. Назначение, вольтамперные характеристики, основные параметры, режимы работы, схемы включения, применение.
-
Светодиоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные параметры, режимы работы, схема включения, применение.
-
Стабилитроны. Вольтамперная характеристика, основные параметры, схема включения, точность стабилизации.
-
Биполярные транзисторы. Принцип действия, основные свойства, схемы включения.
-
Биполярные транзисторы. Статические характеристики БТ в схеме ОЭ, определение входного сопротивления и выходной проводимости.
-
биполярные транзисторы. Система h-параметров. Основные и предельные параметры.
-
Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Принцип действия, статические характеристики, основные и предельные параметры.
-
Полевые транзисторы с изолированным затвором. Принцип действия, статические характеристики, особенности применения.
-
Тиристоры / тринисторы. Вольтамперные характеристики, режимы работы, схема включения, основные и предельные параметры, условия выбора тринистора.
-
Усилительные устройства. Разновидности, применение, принцип действия усилительного каскада.
-
Многокаскадные усилители. Основные показатели и виды межкаскадных связей. Определение общего коэффициента усиления.
-
Обратные связи в усилителях. Виды и типы ОС, их влияние на показатели усилителя.
-
Обратные связи в усилителях. Определение параметров Kу, Rвх, Rвых в усилителе с последовательно-параллельной ОС.
-
Усилительный каскад ОЭ. Графический анализ работы каскада. Выбор рабочей точки, причины нелинейных искажений выходного сигнала.
-
Усилительный каскад с эмиттерной стабилизацией режима работы. Схема, принцип действия, определение параметров Kу, Rвх, Rвых, область применения.
-
Усилительный каскад ОК. Схема, принцип действия, определение параметров Kу, Rвх, Rвых, область применения.
-
Усилители мощности. Схема УМ на комплиментарных транзисторах. Принцип действия, условия выбора транзисторов, причины нелинейных искажений выходного сигнала.
-
Усилители мощности. Сравнительный анализ работы и энергетические показатели каскада классов А и В. Определение КПД.
-
Операционные усилители на ИС. Назначение и области применения. Структура и основные параметры ОУ на ИС.
-
Инвертирующий масштабный ОУ. Схема включения, определение параметров Kу, Rвх.
-
Неинвертирующий масштабный ОУ. Схема включения, определение параметров Kу, Rвх.
-
Суммирующий и вычитающий ОУ. Схемы включения и уравнения передачи.
-
Интегрирующий и дифференцирующий ОУ. Схемы включения, уравнения передачи, реакция на ступенчатое и импульсное воздействие.
-
Цифровые устройства, основные типы, отличия цифровых и аналоговых сигналов. Логическая функция и таблица состояний. Закон Де-Моргана.
-
Импульсный режим работы БТ. Режим насыщения и условия его обеспечения. Определение рассеиваемой мощности в режиме насыщения.
-
Импульсный режим работы БТ. Режим отсечки и условия его обеспечения. Определение рассеиваемой мощности в режиме отсечки.
-
Импульсный режим работы БТ. Область переключения, время включения и выключения транзистора. Мощность, рассеиваемая на транзисторе при переключении.
-
Импульсный режим работы БТ. Характеристики импульсного сигнала. Схема импульсного каскада. Определение полной мощности, выделяемой транзистором, условия его выбора.
-
Логические элементы. Классификация. Элементы «И» и «ИЛИ» на ДРЛ-логике. Схемы, принцип действия, логическая функция, таблица состояний.
-
Логические элементы ТТЛ. Базовый элемент «И-НЕ». Принцип действия. Входная и передаточная характеристики.
-
Логические элементы ТТЛ. Основные достоинства и недостатки, условия согласования с источником сигнала и нагрузкой.
-
Логические элементы на КМОП-транзисторах. Основные параметры, достоинства и недостатки. Элемент «НЕ», схема, принцип действия.
-
Логический элемент «И-НЕ» на КМОП-транзисторах. Схема, принцип действия.
-
Логический элемент «ИЛИ-НЕ» на КМОП-транзисторах. Схема, принцип действия.
-
Триггеры. Основные типы, применение. Структура асинхронных и синхронных RS-тригеров. Принцип действия, таблица состояний.
-
D-триггер. Структура, принцип действия, обеспечение счетного режима, применение.
-
JK-триггер. Структура, принцип действия, таблица состояний.
-
Двоичные счетчики импульсов с последовательным переносом. Схема, принцип действия, диаграмма работы, таблица состояний, недостатки.
-
Двоичные счетчики импульсов с параллельным переносом. Принцип построения. Универсальный реверсивный счетчик импульсов на ИС, обозначение, режимы работы.
-
Делители частоты. Способы построения. Структура делителя частоты с заданным коэффициентом деления на основе суммирующего счетчика и логического элемента.
-
Делители частоты на основе вычитающего счетчика со входами предустановки. Схема включения, режимы работы. Первичная запись коэффициента деления.
-
Регистр памяти с параллельным вводом. Схема, принцип действия.
-
Регистр сдвига. Схема, принцип последовательного ввода чисел.
-
Мультиплексор. Обозначение, принцип действия, логическая функция, связь между числом информационных и адресных входов.
-
Демультиплексор. Обозначение, принцип действия, логическая функция, связь между числом входов и выходов.
-
Сумматоры. Принцип суммирования одноразрядных двоичных чисел. Схема, обозначение, логическая функция полусумматора.
-
Сумматоры. Принцип суммирования многоразрядных двоичных чисел. Схема и принцип действия n-разрядного параллельного сумматора с последовательным переносом.
-
Формирователи импульсов. Назначение. Типовые ФИ с запуском по фронту и по срезу. Триггер Шмидта. ФИ с защитой от дребезга электромеханических контактов.
№1. Классификация и маркировка полупроводниковых приборов, области их применения. Принцип действия p-n перехода.
Полупроводниковые приборы (пп):
-
Диоды p-n: (Выпрямительные; Импульсные; Стабилитроны; Фотодиоды; Светодиоды; Светодиоды; Варикапы)
-
Транзисторы: (Биполярные p-n-p, n-p-n; Полевые (униполярные); Фототранзисторы)
-
Тиристоры p-n-p-n: (Динисторы; Симисторы; Тринисторы; Запираемые тиристоры; Фототиристоры)
Маркировка:
КТ3102A
K – Материал полупроводника
(Г,К,А – приборы широкого применения с приемкой ОТК затвора производителя)
(1,2,3 – приборы спец. Применения с приемкой заказчика)
Т – структура и принцип :
Д – диод выпрямительный, или импульс
С – стабилитрон
А – светодиод
Т – биполярный транзистор
П – полевой транзистор
Н – динистор
У – тиристор
3102 – номер серии (разработки) – основные электрические параметры
31 – характеризует мощность и рабочую частоту
123 – маломощные приборы
456 – средней мощности
789 – большой мощности
147 – низкой частоты
258 – средних частот
369 – высоких частот
A – характеризует доп. Электрические параметры: мах напряжение диода или коэф. Усиления транзистора.
Пп приборы находят широкое применение в эл. технике. По конструктивному исполнению делятся на: дискретные и интегральные микросхемы.
По характеру обрабат. сигналов интегральная схема делится на: аналоговые непрерывные во времени сигналы и цифровые дискретности.
p-n переход образуется на границе 2-х пп p-типа и n-типа при их соприкосновении.
При соприкосновении пп n-типа и p-типа на границе раздела происходит взаимное уничтожение подвижных носителей и образуется запирающий слой, лишенный подвижных носителей зарядов. Толщина слоя – 2-3 мкм. Дальнейшему уничтожению препятствуют неподвижные ионы. В р-те у границы образуется двойной слой ионов, из-за чего образуется собственное запирающее электрич. поле.
Если к p-n переходу подвести внешнее электрич. поле от источника питания, совпадающего по направлению с запирающим слоем, то зона, лишенная носителей расширяется и через p-n переход ток не протекает.
Если внешнее эл. поле направлено против собственного, а его величина больше контактной разности потенциалов, то запирающий слой исчезает, сопротивление на границе p-n резко падает и появляется прямой ток, величина которого может быть значительна и определяться собственным сопротивлением пп.
Т.о. p-n переход обладает несимметричной проводимостью.
№2. Выпрямительные диоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные и предельные параметры. Условия выбора диода.
Основные материалы для производства 2-х проводниковых приборов Ge и Si (валентность IV)
Выпрямительные диоды строятся на одном p-n переходе и применяются для преобразования переменного тока в постоянный. Кроме того, диод может использоваться как элемент сравнения уровней 2-х напряжений (логических элементов ТТЛ, ДРЛ, ДТЛ)
Вольтамперная характеристика:
Основные параметры:
-
Iпр.макс – максимально допустимый постоянный прямой ток, обеспечивающий длительную работу диода без разрушения. *
-
Uпр. – прямое падение напряжения.
-
Uобр.макс – max допустимое постоянное обратное напряжение
-
Iобр. – обратный ток
-
Tмакс – максимально допустимая рабочая температура
Условия выбора диода:
По току диод выбирается, исходя из среднего значения рабочего тока.
Iпр.ср.макс. >= 1,2 – 1,3 Iпр.ср.раб.
По напряжению диод выбирается в соответствии с амплитудным значением напряжения амплитудного питания.
Uобр.макс >= 1,2 – 1,3 Uмакс.пит
Целесообразно выбирать диоды с наименьшими значениями Iобр. и Uпр.
№3. Фотодиоды. Назначение, вольтамперные характеристики, основные параметры, режимы работы, схемы включения, применение.
В фотодиодах используются свойства p-n перехода изменять обратное сопротивление под действием падающего на p-n переход светового потока, вследствие увеличения числа носителей заряда.
Фотодиод имеет оптический вход (окно). Фотодиоды предназначены для преобразования светового потока в электрический ток.
Имеет 2 режима работы:
III – фотодиодный режим – требует подключения к источнику питания, нужен для измерения обратного сопротивления от силового потока
IV – фотогенераторный режим – сам фотодиод является источником фотоЭДС и не требует дополнительного источника питания.
Схема включения фотодиода для режима III:
Под действием светового потока уменьшается обратное сопротивление VD1, увеличивается ток в контуре, а также увеличивается падение напряжения на Rн, Uвых – возрастает.
Параметры:
-
Uраб. – рабочее напряжение
-
Iт – темновой ток при Ф=0
-
Si = ∆Iф/∆Ф – интегральная токовая чувствительность
-
Спектральная характеристика S = f(λ) – зависимость чувствительности ФД от длины волны
-
λmax – длина волны максимума спектральной чувствительности
Uвых = Iф*Rн
Применение:
В бесконтактных импульсных датчиках угловой скорости; в бесконтактных путевых выключателях, в цикловых системах, в аналоговых датчиках перемещения.
№4. Светодиоды. Назначение, вольтамперная характеристика, основные параметры, режимы работы, схема включения, применение.
Принцип действия основан на генерации электромагнитных колебаний (света) специально сформированным p-n переходом при прохождении через него прямого тока.
ВАХ светодиода аналогичен х-ке выпрямительного диода.
Светодиод имеет оптическое окно для выхода потока излучения.
Основные параметры:
F[kδ] – сила света (канделла)
Iпр.Макс – макс. Допустимый прямой постоянный ток
Uпр – прямое падение напряжения на светодиоде
F = f(λ) – спектральная характеристика – зависимость силы света от длины волны.
Схема включения:
Включается через балансный резистор, который задает номинальный прямой ток.
R1=(Uпит – Uпр )/ Iпр.ном
Применение:
Как элемент индикации включенного состояния приборов и электрооборудования; матричные и сегментные светодиоды используются для буквенной и цифровой индикации различных параметров.
Совместно с фотодиодом светодиод образует фотоэлектронную пару (оптрон), который используется как датчик различных математических параметров.
№5. Стабилитроны. Вольтамперная характеристика, основные параметры, схема включения, точность стабилизации.
В этих приборах используется обратимый пробой p-n при обратном напряжении.
ВАХ:
Uст – напряжение стабилизации. Нормируется при токе стабилизации Iст.ном.
rдиф. = ∆Uст / ∆Iст = tgγ – дифференциальное сопротивление
Оценивается при номинальном токе и характеризует точность стабилизации напряжения. Для идеального стабилитрона rдиф. = 0. Стабилитроны выбирают с наименьшим значением rдиф.
ТКН = (∆Uст / ∆T*Uст.)*100% - температурный коэффициент напряжения. Показывает, как изменяется Uст. при изменении температуры.
Iст.мин – начало рабочего участка ВАХ
Iст.макс. – обеспечивает исправную работу стабилитрона
Схема включения:
Включается через балансный резистор Rб, который задает режим работы стабилитрона на рабочем участке ВАХ.
Rб = (Uвх – Uст) / (Iст.мин + Iн)
Rн – резистор нагрузки
В схеме действуют два дестабилизирующих фактора - ∆Uвх и ∆Iн
Точность стабилизации данной схемы определяется параметром Rдиф, а также величиной возмущающего воздействия.
∆Uвых = rдиф.* ∆Iст.
Применение:
В параметрических стабилизаторах напряжения (рис.1 – простейший из них), в компенсационных стабилизаторах в качестве источника эталонного напряжения.
№6. Биполярные транзисторы. Принцип действия, основные свойства, схемы включения.
Б
Стрелка
на выводе эмиттера показывает направление
Э. тока в активном
режиме.
Основным режимом является активный режим, при котором эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный - в закрытом. Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного , выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный - открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.
Условия работы БТ: 1) Переход Э-Б подключается к источнику напряжения в прямом направлении, а К-Б в обратном 2) Величина напряжения Uэб мала 0-2 В, а напряжение Uкб может быть большим 10-1000В, т.к. этот переход включен в обратном направлении.
Принцип действия (на примере ОЭ): Если напряжение Uбэ на базе отсутствует, то также нет и входного эмиттероного тока, а в коллекторной цепи идет незначительный обратный ток Iко. При подаче на переход Б-Э напряжения Uбэ, создается достаточно большой ток эмиттера. Происходит непрерывная рекомбинация носителей на границе р-n перехода. За счет этого образуется ток базы Iб. Однако, большая часть носителей проходит слой базы и попадает в слой коллектора под действием его отрицательного потенциала. Этому способствует конструктивное исполнение слоя базы, который выполняется тонким, с большим удельным сопротивлением. При изменении входного напряжения Uбэ на малую величину, возникают большие изменения эмиттерного и коллекторного токов, которые и образуют в коллекторной цепи (на нагрузке) большие перепады токов, а следовательно, и большие перепады напряжений.
С
с общей
базой (ОБ),
общим эмиттером
(ОЭ) и общим
коллектором(ОК).
В схеме с общей базой
(а) входной цепью является
цепь эмиттера, а выходной - цепь
коллектора. Ku=ΔUкб/ΔUэб
>1 – коэф. Передачи по U.
Ki=ΔIк/ΔIэ=α
<1 – коэф. Усилен. По току. Kp=
ΔPк/ΔPэ=1
- коэф. Усилен. По мощн. Rвх.об.-мало
В схеме с ОЭ б) входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь коллектора. Ku>1, Kp>1, Ki>>1, Rвх.оэ>Rвх.об. В схеме с ОК в) входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь эмиттера. Ku<1, Ki>>1, Kp>1, Rвх.ок>Rвх.оэ. Наилучшая схема – с ОЭ, находит наиб. Применение в усил. каскадах.
№7. Статические характеристики БТ в схеме ОЭ, определение входного сопротивления и выходной пр-ти.
В
Входная характеристика в схеме ОЭ
представляет собой зависимость
.
Семейство входных характеристик
кремниевого n-p-n-транзистора приведено
на рис. 3.22. Выражение для идеализированной
входной характеристики в активном
режиме имеет вид:
Рабочий участок – наиболее прямолинейная
часть хар-ки. По входным хар-кам можно
определить входное сопротивление БТ,
кот может оцениваться как по постоянному
(rвх-) току так и по
переменному(rвх~).
ПОСТОЯННЫЙ ток:
А – рабочая точка, определяет режим
работы.
Входное сопротивление БТ по пост. току
ПЕРЕМЕНЫЙ ток:
Видно, что Rвх- >Rвх~.
Rвх- постоянная зависит
от: выбора раб. точки, от Uкэ
– напряж. К-Э и от матер-ол п/ков (Ge,
Si). Rвх~
переменная и не зависит от выбора раб.
точки (на лин. Уч-ке хар-ки) и в некоторой
степени зависит от Uкэ.