Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Ответы на экзаменационные билеты - файл 1.doc


Ответы на экзаменационные билеты
скачать (158.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc159kb.12.12.2011 21:29скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

  1. Элементы электронных устройств. Закон Ома.

Простейшие элементы электронных устройств, это:

1) Конденсатор – устройство, способное накапливать энергию в электрическом поле.

Ток протекающий через конденсатор, пропорционален изменению напряжения в единицу времени.

2) Дроссель или катушка индуктивности – дроссель обладает так же способностью накапливать энергию, но не в электрическом, а в магнитном поле. Ведёт себя подобно конденсатору, за исключением того, что рассматривать нужно не напряжение, а ток.

Если подключить параллельно дроссель и конденсатор то получится колебательный контур.

3) Диод (p-n переход) – двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока

P имеет электронную проводимость (лидирована донорной примесью)

N имеет дырочную проводимость (лидирована акценнторной примесью)

Различают несколько разновидностей диодов:

    • стабилитрон

    • варикап

    • фото и светодиоды

4) Резистор — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома.

Закон Ома гласит, что сила тока равна отношению напряжения к сопротивлению (I=U/R)

а) Напряжение – это разность потенциалов.

б) Сопротивление – величина обратно пропорциональная проводимости.

Напряжение измеряется в Вольтах, сопротивление – в Омах.


  1. ^ Пассивные схемы. Резистивный делитель.

Делитель напряжения — устройство для деления постоянного или переменного напряжения.

Строится на основе активных, реактивных или нелинейных сопротивлений.

1) Делитель. В делителе сопротивления включаются последовательно.

Выходным напряжением является напряжение на отдельном участке цепи делителя.

2) ^ Плечо. Участки, расположенные между напряжением питания и точкой снятия выходного напряжения называют плечами делителя.

а) Плечо нижнее. Плечо между выходом и нулевым потенциалом питания обычно называют нижним.

б) Плечо верхнее. Другое при этом называют верхним. В любом делителе два плеча.

3) ^ Резисторный делитель. Делитель напряжения, построенный исключительно на активных сопротивлениях, называется резистивным делителем напряжения. Коэффициент деления таких делителей не зависит от частоты приложенного напряжения.

Делители, содержащие хотя бы одно реактивное сопротивление, делят напряжение в зависимости от частоты.


^ Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U.

  1. ^ Пассивные фильтры. ФНЧ.

1) Пассивный фильтр — электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио- и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.




^ 3) Фильтр нижних частот (ФНЧ) — электронный или любой другой фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты.

Степень подавления каждой частоты зависит от вида фильтра.
3) ^ Отличие от ФВЧ. В отличие от него, фильтр высоких частот пропускает частоты сигнала выше частоты среза, подавляя низкие частоты.

4) Термины «высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

^ 5) Идеальный фильтр нижних частот полностью подавляет все частоты входного сигнала выше частоты среза и пропускает без изменений все частоты ниже частоты среза. Переходной зоны между частотами полосы подавления и полосы пропускания не существует. Идеальный фильтр нижних частот может быть реализован лишь теоретически


  1. ^ Пассивные фильтры. ФВЧ.

1) Пассивный фильтр — электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.

^ 2) Фильтр верхних частот (ФВЧ) — электронный или любой другой фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала меньше, чем частота среза. Степень подавления зависит от конкретного типа фильтра.

3) Отличие от ФНЧ. В отличие от ФВЧ, фильтр низких частот пропускает частоты ниже частоты среза, подавляя высокие частоты.

4) Термины «высокие частоты» и «низкие частоты» в применении к фильтрам относительны и зависят от выбранной структуры и параметров фильтра.

^ 5) Простейший электронный фильтр верхних частот состоит из одного резистора и конденсатора. Произведение сопротивления на ёмкость (R×C) является постоянной времени для такого фильтра, которая обратно пропорциональна частоте среза в герцах.



  1. ^ Пассивные фильтры. Полосовой и режекторный фильтр.

1) Пассивный фильтр — электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонент, таких как, к примеру, конденсаторы и резисторы.

Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования.

В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности. Практически всегда пассивные фильтры являются линейными.

2) Использование. Пассивные фильтры используются повсеместно в радио- и электронной аппаратуре, например в акустических системах, источниках бесперебойного питания и т. д.

3) Полосно-пропускающий фильтр (полосовой) — электронный или любой другой фильтр, который пропускает частоты, находящиеся в нужном диапазоне и вырезает все остальные частоты.

4) Полосно-заграждающий фильтр (режекторный) — электронный или любой другой фильтр, не пропускающий колебания некоторой определённой полосы частот, и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы.

5) Узкополосный. Заграждающий фильтр, предназначенный для подавления одной определённой частоты, называется узкополосным заграждающим фильтром или фильтром-пробкой.


  1. ^ Диод. Основные параметры и характеристики.

1) Диод - двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока.

- Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

2) Диоды бывают

  • электровакуумными (кенотроны),

  • газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны),

  • полупроводниковыми и др.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

3) ^ Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом (Диод Шоттки)

4) ^ Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается нитью накала. Благодаря этому, часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду.

5) Различают несколько разновидностей диодов:

    • стабилитрон (используется для стабилизации)

    • варикап

    • фото и светодиоды (у фотодиода при освещении pn перехода на электронах возникает разность потенциалов. Светодиод при пропускании тока испускает фотоны.)




  1. Однополупериодный выпрямитель.

1) Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода).

На выходе — пульсирующий постоянный ток.

2) ^ На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя.

3) ^ Широкое применение. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 КГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости.

4) Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.


  1. ^ Мостовой выпрямитель.



U2 - Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.
Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.
Преимущества: По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.
Недостатки: Увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.


  1. ^ Стабилитроны. Основные параметры и характеристики.

1) Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания.

2) Основные параметры:

  • Напряжение стабилизации – падение напряжения на контактах прибора в раб. реж.

  • Минимальный ток стабилизации – ток, при котором начин. пробой у стабилитрон

  • Максимальный ток стабилизации – ток, при котором начинается тепловой пробой.

  • Номинальный ток стабилизации.

Даже для диодов из одной партии напряжения стабилизации могут отличаться.

3)

  • По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока.

  • Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. Поэтому, при относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает сильное электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, в данном случае являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

4) В основе работы стабилитрона лежат два механизма:

  • Лавинный пробой p-n перехода

  • Туннельный пробой p-n перехода




  1. Параметрический стабилизатор напряжения.

1) Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных РТУ, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменения напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки.

В сетях переменного тока наблюдаются изменения напряжения двух видов: медленные, происходящие в течение от нескольких минут до нескольких часов, и быстрые, длительностью доли секунды. Как те, так и другие изменения отрицательно сказываются на работе аппаратуры. Для обеспечения заданной точности измерительных приборов (электронных вольтметров, осциллографов и др.) также необходима стабилизация напряжения.

2)

  • ^ Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.

  • ^ Стабилизатором тока называется устройство, поддерживающее ток в нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.

Стабилизатор одновременно со своими основными функциями осуществляет и подавление пульсаций.

Качество работы стабилизатора оценивается коэффициентом стабилизации

3) Существуют два основных метода стабилизации:

      • параметрический

      • компенсационный.

Параметрический метод основан на использовании нелинейных элементов, за счёт которых происходит перераспределение токов и напряжений между отдельными элементами схемы, что ведёт к стабилизации.

Структурная схема параметрического стабилизатора состоит из двух элементов - линейного и нелинейного.

Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе кремниевых стабилитронов. В кремниевом стабилитроне при определённом Uст развивается лавинный пробой p-n перехода. Обычно рабочую ветвь изображают при ином расположении осей.


  1. ^ Повышение мощности параметрического стабилизатора напряжения.

1) Недостатки стабилитрона. Стабилитрон может появляться при токах 20-30 мА. Его недостатками является потеря напряжения на балластном резисторе, низкий коэффициент стабилизации и большое выходное сопротивление.

2) Транзисторный стабилизатор. Поэтому чаще всего используют транзисторные фильтры с обратной связью, которая меняет сопротивление в транзисторах так, что выходные напряжения остаются постоянными.

  • ^ Нагрузкой стабилизатора является базовая цепь транзистора и сопротивление. За счёт того, что эмиторный ток больше базового в десятки раз, в нагрузке протекают токи в сотни мА.

  • Если напряжение на входе растёт, оно начинает расти и на нагрузке. Увеличивается ток нагрузки. При этом уменьшается напряжение базы – эмитор.

  • Транзистор и нагрузка образуют делитель напряжений. В итоге выходное сопротивление составляет несколько Ом, а коэффициент стабилизации такой же.

3) Повышение мощности. Для повышения мощности можно использовать составной транзистор.

При этом ток стабилизации начинает измеряться в амперах. В схему добавляется переменный резистор с движка которого берётся опорное напряжение. Если ток базы регулирующего транзистора велик, то в схему вводят дополнительный усилитель постоянного тока..


  1. ^ Биполярный транзистор (БТ). Основные параметры и характеристики.

1) Принцип действия биполярного транзистора заключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

  • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

  • База – слой с дырочной проводимостью

  • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.

К слоям приматывают внешнее напряжение так, что эмиторный переход в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

Но так как пн переход расположен близко, ток переходов попавший из эмитора в базу доходит и до коллекторного перехода. У хороших транзисторов потери тока составляют доли процентов.

3) Токи в БТ.

  • Верхний ток – ток электронов из эмитора в коллектор. В эмиторе электронов много, поэтому ток большой. Попав в базу электроны продолжают движение за счёт диффузии. Но их концентрация около коллекторноо перехода будет мала, потому что там электроны сразу втягиваются в коллектор.

  • Дрейфовый – он вызывается тем, что напряжение к базе прикладывается сбоку => размер базы больше.

  • Электроны, которые встретились в базе с дырками и рекомбинировали. (это малый ток)

  • Диффузионный – ток дырок и базы в эмиторе.

4) Управляют транзистором, прикладывая некоторое напряжение к эмиторному переходу.

Выходной ток не зависит от напряжения на коллекторе, если оно больше нуля.


  1. ^ БТ. Схема с общим эммитером.

1) Принцип действия биполярного транзистора заключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

  • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

  • База – слой с дырочной проводимостью

  • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.


3) Схема с общим эмитором. Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы, и напряжение на коллекторе, а выходными характеристиками будут ток коллектора и напряжение на эмиттере.


  1. ^ БТ. Схема с общим коллектором.

1) Принцип действия биполярного транзистора заключается в том, что пн переход расположен настолько близко друг к другу, что происходит их взяимное смещение.

2) В биполярном транзисторе имеется три слоя:

  • Эмитор – слой с сильной электронной проводимостью

  • База – слой с дырочной проводимостью

  • Коллектор – слой со слабой электронной проводимостью.


3) Схема с общим коллектором.

Схема называется эмитерным повторителем, так как напряжение на эмиттере по полярности совподает с напряжением на входе и близко к нему по значению.

Выходное сопротивление эмиттерного повторителя зависит от сопротивления генератора и мало, когда сопротивление генератора мало. Малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя является его, в действительности, ценным свойством. Благодаря этому свойству его выходное сопротивление эквивалентно генератору напряжения, которое мало изменяется при изменении сопротивления нагрузки.


  1. ^ Транзисторный усилитель с ООС.

  2. Дифференциальный транзисторный усилитель.

1) Дифференциальный усилитель - это широко известная схема, используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов.

  • В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого из входных сигналов, а определяется только их разностью.

  • Синфазный входной сигнал. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным.

  • Дифференциальный или разностный входной сигнал называют еще нормальным или полезным.

  • Хороший дифференциальный усилитель обладает высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС), который представляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу, при условии что полезный и синфазный входные сигналы имеют одинаковую амплитуду.

2) Применение. Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые сигналы можно потерять на фоне шумов.

Примерами таких сигналов являются цифровые сигналы, передаваемые по длинным кабелям, звуковые сигналы, радиочастотные сигналы, напряжения электрокардиограмм, сигналы считывания информации из магнитной памяти и многие другие. Дифференциальный усилитель на приемном конце восстанавливает первоначальный сигнал, если синфазные помехи не очень велики. Дифференциальные каскады широко используют при построении операционных усилителей


  1. Полевой транзистор.

Полевой транзистор состоит из трёх основных элементов:

  • Сток

  • Исток

  • Затвор


Между стоком и истоком прикладывается такое напряжение, что заряды выхода из истока попадают в сток. Из за наличия пн переходов область канала сужается. В основном через область объёмного заряда (ООЗ). К затвору прикладывается положительное напряжение, так что пн переходы смещены в обратном направлении. ООЗ расширяется, а канал сужается. Это приводит к уменьшению тока в канале. Входное сопротивление полевого транзистора очень велико в отличии от биполярного. Полевой транзистор управляется не током, а напряжением. При увеличении на затворе напряжения проходящий от истока в сток ток падает. И при некотором напряжении становится равным нулю. Это напряжение называется напряжением отсечки.


  1. ^ Операционный усилитель (ОУ). Основные параметры и характеристики.

Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.

Отличия реальных ОУ от идеального

Параметры по постоянному току

  • Ограниченное усиление

  • Ненулевой входной ток.

  • Ненулевое выходное сопротивление.

  • Ненулевое напряжение смещения

  • Ненулевое усиление синфазного сигнала

Параметры по переменному току

  • Ограниченная полоса пропускания.

  • Ненулевая входная ёмкость.

  • Ненулевая задержка сигнала.

  • Ненулевое время восстановления после насыщения

Нелинейные эффекты

    1. Насыщение — ограничение диапазона возможных значений выходного напряжения. Обычно выходное напряжение не может выйти за пределы напряжения питания. Насыщение имеет место в случае, когда выходное напряжение «должно быть» больше максимального или меньше минимального выходного напряжения. ОУ не может выйти за пределы, и выступающие части выходного сигнала «срезаются» (то есть ограничиваются).

    2. ^ Искажение входного П-образного сигнала при ограниченной скорости нарастания выходного сигнала ОУ.

    3. Ограниченная скорость нарастания. Выходное напряжение ОУ не может измениться мгновенно. Скорость изменения выходного напряжения измеряется в вольтах за микросекунду, типичные значения 1÷100 В/мкс. Параметр обусловлен временем, необходимым для перезаряда внутренних ёмкостей.

  1. ^ ОУ. Инвертирующий усилитель.

1) ОУ. Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

- ^ Применение ОУ.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.
2) ^ Инвертирующий усилитель.

За счет резистора в схеме обеспечивается глубокая отрицательная обратная связь. Обратная связь создает особый режим точки Асхемы. Операционный усилитель всегда усиливает дифференциальное напряжении, которое приложено непосредственно между инвертирующим и неинвертирующим входами

Учитывая большой дифференциальный коэффициент усиления ОУ и свойства усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связью, можно предположить, что коэффициент усиления инвертирующего усилителя будет определяться только параметрами цепи обратной связи.

Входные токи смещения ОУ чрезвычайно малы, однако при усилении сигналов низкого уровня, к которым относятся и биомедицинские сигналы, токи смещения могут привести к появлению погрешности усиления. Для повышения точности усилителя целесообразно в цепь неинвертирующего входа включать резистор

Наличие резисторов одинаковой величины на инвертирующем и неинвертирующем входах при протекании токов смещения вызывает одинаковое падение напряжения, т.е. дифференциальный входной сигнал будет равен нулю.


  1. ^ ОУ. Неинвертирующий усилитель.

1) ОУ. Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

- ^ Применение ОУ.
В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.
2) ^ Неинвертирующий усилитель.

В отличие от инвертирующего усилителя входное сопротивление неинвертирующего усилителя определяется входным дифференциальным сопротивлением ОУ.

Выходное сопротивление составляет несколько десятков-сотен Ом. Сумма сопротивлений (R1 +R2) должна быть такой, чтобы общий максимальный ток нагрузки ОУ с учетом этого сопротивления не превышал допустимого значения.


  1. ^ ОУ. Дифференциальный усилитель.

1) ОУ Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

- ^ Применение ОУ.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.
2) ^ Дифференциальный усилитель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.

Дифференциальный усилитель необходим в случаях, когда информацию несёт не абсолютное значение напряжения в некоторой точке (относительно «земли»), а разность напряжений между двумя точками. Характерным примером является резистивный датчик тока, включенный последовательно с исследуемой цепью.
Следует использовать дифференциальные усилители всегда, когда возможно наличие синфазных помех в сигнале. Например, при измерении электрических потенциалов, снимаемых с определённых точек живого организма: при снятии электрокардиограммы, электроэнцефалографии и подобных методах исследования.


  1. ^ ОУ. Компаратор.

1) ОУ Операционный усилитель (ОУ) — усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. ОУ почти всегда используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.

- ^ Применение ОУ.

В настоящее время ОУ получили широкое применение как в виде отдельных чипов, так и в виде функциональных блоков в составе более сложных интегральных схем. Такая популярность обусловлена тем, что ОУ является универсальным блоком с характеристиками, близкими к идеальным, на основе которого можно построить множество различных электронных узлов.
2) Компаратор (аналоговых сигналов) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логический «0» или «1», в зависимости от того, какой из сигналов больше.
Простейший компаратор представляет собой дифференциальный усилитель. Компаратор отличается от линейного операционного усилителя (ОУ) устройством и входного, и выходного каскадов:

Входной каскад компаратора должен выдерживать широкий диапазон входных напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами, вплоть до размаха питающих напряжений, и быстро восстанавливаться при изменении знака этого напряжения. В ОУ, охваченном обратной связью, это требование некритично, так как дифференциальное входное напряжение измеряется милливольтами и микровольтами.

Выходной каскад компаратора выполняется совместимым по уровням и токам с конкретным типом логических схем (ТТЛ, ЭСЛ и т. п.). Возможны выходные каскады на одиночном транзисторе с открытым коллектором (совместимость с ТТЛ и КМОП логикой).


  1. ^ Компенсационный стабилизатор напряжения.

Стабилизатор напряжения — электрическое устройство, получающее питание от внешнего источника питания и выдающее на своём выходе напряжение, не зависящее от напряжения питания (при условии, что ток нагрузки и напряжение питания не выходят за допустимые пределы ).

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило, тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения.

Стабилизаторы постоянного тока бывают:

  1. ^ Линейный стабилизатор - делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя.

  2. ^ Импульсный стабилизатор - В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на индуктивность короткими импульсами; при этом в индуктивности запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но уже с другим напряжением. В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

    • Понижающий стабилизатор: выходное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.

    • Повышающий стабилизатор: выходное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность

    • Инвертирующий стабилизатор: выходное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

  3. ^ Феррорезонансные стабилизаторы - Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения, предназначенные для продления срока службы ламп в телевизионных приемниках. Устройство выглядело как коробка размером и массой примерно с автомобильный аккумулятор, в пластмассовом корпусе с вентиляционными решетками. Внутреннее устройство — трансформаторы и дроссели. Вышли из употребления с отказом от ламп в телевизорах серий УПИМЦТ и ЗУСЦТ.




  1. ^ Повышение мощности усилителей на ОУ.

  2. Цифровые логические устройства.

1) Вся схемотехника делится на аналоговую и цифровую. В аналоговой величины изменяются на уровнях и во времени, а в цифровой технике уровня всего два условно названных 0 и 1.

2) Преимущества. Среди преимуществ цифровой электроники можно выделить большую степень интеграции, очень высокую точность, независящую от внешних условий. Любую аналоговую величину можно представить в виде цифрового кода. Теоретическую основу для такого перехода представляет теорема Котельникова.

Логический ноль – сигнал, с напряжением близким к напряжению питания.

3) Коды. 0 и 1 компануются код (для нас более приычен 10тичный). И тем и другим можно записать любое число. Двоичные числа читаются с права налево. Правая цифра – младший разряд, левая – младший. Чем выше степень весового коэффициента, тем выше разрядность числа.

В цифровой технике счёт ведётся с нуля.
Для записи восьмеричных чисел используют 9 разрядов. Но такой код используется редко.
Гораздо чаще используется двоично-десятичный код, особенно там, где присутствует индикация. Смыл его в том, что каждая 10ичная цифра заканчивается тетрадой и принцип похож на 16ный код, для такого кода комбинации цифр с А по F являются запрещёнными.
Сами цифровые устройства коды не воспринимают, в устройствах используются лишь перепады напряжений, а коды нужны для удобства восприятия.
Семисигментные индикаторы представляют собой 8 разрядов и имеют 7 сегментов.


  1. ^ Особенности микросхем ТТЛ.

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резисторно-транзисторной и диодно-транзисторной логики).
Простейший базовый элемент ТТЛ выполняет логическую операцию И-НЕ, в принципе повторяет структуру ДТЛ микросхем и в то же время за счёт использования многоэмиттерного транзистора, объединяет свойства диода и транзисторного усилителя что позволяет увеличить быстродействие, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхемы.
ТТЛ получила широкое распространение в компьютерах, электронных музыкальных инструментах, а также в контрольно-измерительной аппаратуре. Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ.


  1. ^ Особенности микросхем КМОП.


КМОП (К-МОП; комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; технология построения электронных схем.

В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости.

Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний).

Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОП, P-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; как следствие, КМОП-схемы обладают более высоким быстродействием и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки.

Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе, процессоров, используют схемотехнику КМОП.



  1. ^ Асинхронный триггер.

1) Триггер. Триггерами или, точнее, триггерными системами называют большой класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находится в одном из двух или более устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам - их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.
2) ^ Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за "1", а другое за "0", можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.
3) ^ Динамические и статические триггера. Триггеры подразделяются на две большие группы - динамические и статические. Названы они так по способу представления выходной информации.

Динамический триггер представляет собой систему, одно из состояний которой (единичное) характеризуется наличием на выходе непрерывной последовательности импульсов определённой частоты, а другое - отсутствием выходных импульсов (нулевое). Смена состояний производится внешними импульсами.

Динамические триггеры в настоящее время используются редко.
4) Статические. К статическим триггерам относят устройства, каждое состояние которых характеризуется неизменными уровнями выходного напряжения (выходными потенциалами): высоким - близким к напряжению питания и низким - около нуля. Статические триггеры по способу представления выходной информации часто называют потенциальными.

Асинхронный триггер изменяет своё состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.


  1. ^ Синхронный триггер.

2) Триггер. Триггерами или, точнее, триггерными системами называют большой класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находится в одном из двух или более устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам - их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.
2) Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за "1", а другое за "0", можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.
3) ^ Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт». Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим (статические) и динамическим (динамические) управлением по входу синхронизации С. Если триггер синхронный, то существует также дополнительный вход синхронизации. Для того, чтобы такой триггер учёл информацию на синхронных входах, на входе синхронизации необходимо сформировать активный фронт (обычно положительный фронт).



  1. ^ Счётчики на триггерах.

Счётчик числа импульсов — устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на T-триггерах. Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ (от англ. counter).
Счётчики классифицируют:

  • по числу устойчивых состояний триггеров

    • на двоичных триггерах

    • на троичных триггерах

    • на n-ичных триггерах

  • по модулю счёта:

    • двоично-десятичные (декада);

    • двоичные;

    • с произвольным постоянным модулем счёта;

    • с переменным модулем счёта;

  • по направлению счёта:

    • суммирующие;

    • вычитающие;

    • реверсивные;

  • по способу формирования внутренних связей:

    • с последовательным переносом;

    • с параллельным переносом;

    • с комбинированным переносом;

    • кольцевые;

  • по способу переключения триггера:

    • синхронные;

    • асинхронные;

    • Счётчик Джонсона




  1. Счетчики интегрального исполнения.



Скачать файл (158.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации