OPRACOWANIE ZAGADNIEŃ NA

UKŁADY ELEKTRONICZNE

Dobra, lecimy. Żeby nie było bałaganu, proponuję to robić w następującym porządku:

WYKŁAD X

PYTANIE Y:

odpowiedź

PYTANIE Z:

odpowiedź

Zapiszmy na górze w kolejności, które pytania już są opracowane, żeby można było zacząć przeglądać:

W9

WYKŁAD 1

Podstawowe elementy bierne w elektronice

1. Rezystor - rodzaje, podstawowe parametry, model zastępczy.

Rodzaje:

• -typu 1 tj. wysokostabilne i precyzyjne

• - typu 2 tj. powszechnego stosowania

• - wysokonapieciowe (>1kV)

• - wysokoomowe (>10Mohm)

• - duzej mocy (>2W)

• - wysokotemperaturowe (>175*C)

• - precyzyjne (< 1%)

Parametry:

• Rezystancja(0.1ohm-10Mohm)

• Moc(1/8 - 5W)

• Napiecie maksymalne (100V- 1000V)

• stabilnosc temiczna(np. 1%/1000h)

• indukcyjnosc pasozytnicza

• pojemnosc(0.1pF-5pF)

• nieliniowowsc(R=R(U))

2. Kondensator - podstawowe parametry, model zastępczy.

Parametry:

• Pojemnosc(0.1pF-5F)

• Napiecie przebicia(5V-10kV)

• Polaryzacja(dla elektrolitycznych!)

• Rezystancja upływu(0-10uA)

• Stabilnosc(rodzaj dielektryka i upływność)

• rezystancja szeregowa

• stabilnosc termiczna (rodzaj dielektryka)

• prad maksymalny(szczegolnie impulsowy)

• indukcyjnosc doprowadzen

3. Cewka - podstawowe parametry, model zastępczy.

Parametry:

• Indukcyjnosc

• A_L [nH/zw^2] - stala rdzenia (L = A_L * z ^2)

• rezystancja szeregowa - dobroc

• naskorkowosc

• nieliniowosc i histereza rdzenia, straty w rdzeniu

• maksymalny prad(nasycenie materialu rdzenia - Bmax = 0,2 - 1.6T)

• maksymalne napiecie pracy(przebicie międzyuzwojeniowe)

WYKŁAD 2

- Podstawy działania elementów półprzewodnikowych - diody

4. Energetyczny model pasmowy ciała stałego.

E.m.p.- przedstawia strukturę energetyczną ciała stałego i służy do opisu właściwości elektronu w przestrzeni sieci krystalicznej tego ciała. Na podstawie modelu wyjaśnia się istotę przewodnictwa.

*Model energetyczny:

a)Atomu:

EP - energia w stanie podstawowym (walencyjnym),

EW - energia w stanie wzbudzonym,

∆E - pasmo zabronione (przerwa energetyczna) - określa wartość energii potrzebną do uwolnienia elektronu

b)ciała stałego:

- Oba pasma: podstawowe i przewodnictwa obsadzone są przez elektrony walencyjne.

- Pozostałe elektrony są silnie związane z atomem i całkowicie wypełniają powłoki (orbity).

- Odłączenie ich od atomu powoduje jego zniszczenie!!!!!

- Wzajemne położenie pasm: podstawowego i przewodnictwa oraz liczba elektronów walencyjnych decydują o właściwościach elektrycznych ciała stałego.

5. Podział ciał stałych:

⇒ dielektryki (właściwości),

-duża rezystywność 10^12Ωm - 10^15Ωm,

-brak elektronów swobodnych (walencyjnych),

-pasmo podstawowe całkowicie obsadzone przez elektrony

-brak elektronów swobodnych (walencyjnych)

-elektrony nie występują w paśmie przewodnictwa

-duża szerokość pasma zabronionego 10eV

-niemożność przejścia elektronu w stan przewodnictwa,

-pod wpływem wysokiego U, dielektryk ulega przebiciu i zniszczeniu

⇒ przewodniki (właściwości),

-mała rezystywność 10^-9Ωm - 10^-6Ωm,

-brak pasma zabronionego - pasma podstawowe i przewodnictwa zachodzą na siebie

-w paśmie przewodnictwa znajduje się bardzo dużo elektronów swobodnych

-przyłożenie niewielkiego napięcia powoduje przepływ prądu

-wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji

Najlepszymi przewodnikami są metale - ciała stałe o budowie krystalicznej zawierające elektrony swobodne.

⇒ półprzewodniki (właściwości).

-rezystywność 10^4Ωm - 10^8Ωm,

-przerwa energetyczna 0.1 - 2 eV

-w temp. pokojowej występują elektrony w paśmie przewodnictwa

- wraz ze wzrostem temperatury rezystancja półprzewodnika maleje

- działając na półprzewodnik: ciepłem, promieniowaniem, polem elektrycznym lub magnetycznym łatwo jest przenieść elektron z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa

6. Złącze p-n (rodzaj półprzewodników, polaryzacja złącza, charakterystyka).

1.Rodzaje półprzewodników:

a) Samoistne - niedomieszkowane (koncentracja elektronów= koncentracji dziur).

b) Domieszkowane (obecność domieszki powoduje wystąpienie dodatkowych poziomów energetycznych:

-Poziomów donorowych - w pobliżu pasma przewodnictwa,

-Poziomów akceptorowych - w pobliżu pasma walencyjnego.)

2.Rodzaje domieszek:

- donorowa (pierwiastkiem pięciowartościowym) - typ n półprzewodnika (nadmiarowy - przewaga elektronów „ładunek -”)

- akceptorowa (pierwiastkiem trójwartościowym) - typ p półprzewodnika (niedomiarowy „dziurowy” - nośniki +)

3.Polaryzacja złącza:

-Polaryzacja w kierunku przewodzenia (a) U jest przeciwne do UD zatem bariera

potencjałów maleje o wartość U, zmniejsza się również szerokość warstwy zaporowej

(zaczyna się przechodzenie elektronów z N do P i dziur z P do N).

-Polaryzacja w kierunku zaporowym (b) wskutek zgodności U z UD bariera potencjałów

zwiększa się o U a warstwa zaporowa rozszerza się. Przez złącze płynie niewielki prąd

nośników mniejszościowych (wsteczny).

4.Charakterystyka:

7. Podstawowe parametry diody (typowe dane katalogowe i typowe zakresy wartości).

• IF - prąd przewodzenia

• F - forward - przewodzenia

• AV(M)- average -średni (maksymalny)

• RMS - real mean square - skuteczny

• SM - surge maximum - impulsowy maksymalny (niepowtawrzalny)

• UF - napięcie przewodzenia

• IR - prąd wsteczny

• R(M) - reverse (maximum) - wsteczny (maksymalny)

• UR - napięcie wsteczne

• RRM - repetitive reverse maximum

• SM - surge maximum - impulsowy maksymalny (niepowtawrzalny)

8. Główne różnice pomiędzy typami diod (prostownicza, stabilizacyjna, przełączająca itp.).

- Diody prostownicze

Przeznaczone do pracy w układach prostowniczych bloków zasilania różnych urządzeń elektr. i elektron. Zwykle stosowane do prostowania prądu przemiennego o częstotliwości 50Hz.

- Diody stabilizacyjne = Zenera

Stabilizują napięcie prądu stałego. Występuje w nich zjawisko przebicia Zenera lub lawinowe, przy czym nazwa dioda Zenera tradycyjnie obejmuje swym znaczeniem zarówno diody o przebiciu Zenera, jak i diody o przebiciu lawinowym. Produkowane na napięcia od kilku V - kilkuset V.

- Diody impulsowe = przełączające

Przeznaczone do pracy w ukl. impulsowych, wyróżniające się bardzo szybka reakcja na zmiany warunków polaryzacji.

- Diody pojemnościowe

Są to diody o konstrukcji specjalnie opracowanej do zastosowań, w których wykorzystuje się zjawisko zmian pojemności warstwy zaporowej złącza PN pod wpływem doprowadzonego z zewnątrz napięcia polaryzacji.

- Diody tunelowe

Dzięki cienkiej warstwie zaporowej możliwe jest tunelowe przejście nośników miedzy pasmami walencyjnymi i przewodnictwa.

W3 - prostowniki małej mocy

9. UKŁADY PROSTOWNICZE

- jednopołówkowy (1D)

(duże tętnienia napięcia wyjściowego, energia dostarczana przez źródło wykorzystywana jest tylko przez pół okresu - podczas drugiej połowy okresu napięcie jest po prostu blokowane i prąd w układzie nie płynie. Wprowadza to niesymetrię obciążenia układu prądu przemiennego, co jest niekorzystne dla sieci prądu przemiennego. Z powyższych powodów rozwiązanie stosowane tylko w układach niewielkiej mocy)

- dwupołówkowy (2D)

(mniejsze tętnienia napięcia wyjściowego, układ jest bardziej skomplikowany, 2 diody wymaga specjalnego zasilania - uzwojenie wtórne transformatora musi być podzielone na dwie jednakowe części. Obecnie układy takie stosuje się niezwykle rzadko, ponieważ koszt dzielonego uzwojenia jest znacznie większy niż koszt diod użytych w układzie mostkowym

- dwupołówkowy (4D) - Mostek Graetza

(mniejsze tętnienia napięcia wyjściowego, układ jest bardziej skomplikowany, 4 diody, pozwala na prostowanie napięcia z dowolnego źródła przemiennego)

10. PRACA PROSTOWNIKA Z OBCIĄŻENIEM REZYSTANCYJNYM

- jednopołówkowy

Średnie napięcie obciążenia U0AV=(√2/π)U2RMS

Skuteczne napięcie obciążenia U0RMS = U2RMS / 2

Średni prąd obciążenia I0AV = U0AV /R0

- dwupołówkowy

Średnie napięcie obciążenia U0AV=(2√2/π)U2RMS

Skuteczne napięcie obciążenia U0RMS = U2RMS

Średni prąd obciążenia I0AV = U0AV /R0

11. PROSTOWNIKI Z OBCIĄŻENIEM POJEMNOŚCIOWYM

- jednopołówkowe

- C zostaje naładowany do U20MAX - UD, URPM = 2 U20MAX

- po załączeniu R0 - C rozładowuje się

- gdy U2 > U0 +UD to C znowu zostaje doładowany do U0 zależnego od Rs

Średnie napięcie wyjściowe biegu jałowego (prostownik bez obciążenia): U00AV =U20MAX -UD

Średnie napięcie wyjściowe przy obciążeniu R0 : U0AV = U00AV *(1- √(Rs/R0))

Międzyszczytowe napięcie tętnień: U0RIP(PP) = (I0AV/Cf)*(1-√(4-o stopnia)(RS/R0)

Minimalne napięcie wyjściowe: U0MIN = U0AV - 2/3 U0RIP(PP)

Max napięcie wsteczne diody: URRM = 2U20MAX

Średni prąd przewodzenia diody prostowniczej: IDAV = I0AV

Powtarzalna wartość szczytowa prądu diod: IDMAX = U00AV/√(RS*R0)

Max prąd diody przy załączaniu (inrush or input surge current): IDSURAGE = U00AV/ RS

- Dwópołówkowe

- Prostowanie jednopołówkowe dwu napięć o przeciwnych fazach

- Prąd ID płynie zawsze przez jedną D (strata napięcia tylko na 1D)

- Podwójna RS - większy spadek napięcia na Tr

- Układ korzystny przy małych U0 przy większych mostek.

- Średnie napięcie wyjściowe biegu jałowego (prostownik bez obciążenia):

Dla 2D - U00AV =U20MAX -UD , Dla 4D - U00AV =U20MAX -2UD ,

- Średnie napięcie wyjściowe przy obciążeniu R0 : U0AV = U00AV *(1- √(Rs/2R0))

- Międzyszczytowe napięcie tętnień: U0RIP(PP) = (I0AV/2Cf)*(1-√(4-o stopnia)(RS/2R0)

- Minimalne napięcie wyjściowe: U0MIN = U0AV - 2/3 U0RIP(PP)

- Max napięcie wsteczne diody:

Dla 2D URRM = 2U20MAX dla4D URRM =U20MAX

- Średni prąd przewodzenia diody prostowniczej: IDAV = 1/2 I0AV

- Powtarzalna wartość szczytowa prądu diod: IDMAX = U00AV/√(2RS*R0)

- Max prąd diody przy załączaniu (inrush or input surge current): IDSURAGE = U00AV/ RS

Gdy C rośnie

•Maleją tętnienia ~1/fCR0 !!!!

•Maleje czas przewodzenia D

•Rośnie prąd szczytowy diody

•Rośnie prąd skuteczny diody i transformatora (grzeje się)

12. POWIELACZE NAPIĘCIA

Na wikipedi natomiast zostało to opisane tak: Najczęściej spotykane powielacze mają budowę kaskady Villarda, której schemat przedstawiony został na zamieszczonym obok rysunku. Przy założeniu, że Us jest napięciem szczytowym źródła, to znaczy napięcie źródła zmienia się od +Us do -Us, pracę powielacza podzielić można na następujące etapy:

1. źródło przyjmuje napięcie -Us, kondensator C1 ładuje się poprzez diodę D1 do napięcia Us,

2. źródło przyjmuje napięcie +Us, napięcie źródła sumuje się z napięciem kondensatora C1 do wielkości 2Us, kondensator C2 ładuje się poprzez diodę D2 do napięcia 2Us

3. źródło przyjmuje napięcie -Us, napięcie na kondensatorze C1 spada do 0V, kondensator C3 ładuje się poprzez diodę D3 do napięcia 2Us

4. źródło przyjmuje napięcie +Us, napięcie na kondensatorze C1 wzrasta do 2Us, napięcie na kondensatorze C3 sumuje się z napięciem na C1 do wielkości 4Us, ładując w ten sposób kondensator C4.

Dołączając kolejne segmenty analogiczne do układu C1-D1-C2-D2 można teoretycznie uzyskać napięcie wyjściowe będące dowolną wielokrotnością napięcia wejściowego, jednak w praktyce spotyka się układy powielające od dwóch do dwudziestu razy.

rysunek do wikipediowego opisu - da rade coś zrozumieć z tego mi sie wydaje :)

WYKŁAD 4 - Stabilizatory o pracy ciągłej

13. Główne parametry stabilizatorów

Napięcia:

• Napięcie wyjściowe

• Zakres napięć wejściowych

• Prąd wyjściowy maksymalny i znamionowy

• Prąd zwarcia

• Zakres temperatury pracy

• Sprawność energetyczna...

Prądu:

• Prąd wyjściowy

• Dopuszczalny spadek napięcia(maks i min)

• Napięcie rozwarcia

• Zakres temperatury pracy

• Sprawność energetyczna

14. Współczynniki stabilizacji

Współczynnik stabilizacji napięciowej jest wyrażony jako stosunek zmiany napięcia wyjściowego do zmiany napięcia wejściowego:

Współczynnik stabilizacji prądowej jest wyrażony jako stosunek zmiany prądu wyjściowego do zmiany prądu wejściowego (wzór analogiczny do powyższego). Im mniejsza jego wartość, tym lepiej.

15. Charakterystyki stabilizatorów

Ro - rezystancja wyjściowa

16. Stabilizator parametryczny z diodą Zenera

Schemat elektryczny:

Charakterystyka napięciowo-prądowa diody:

17. Stabilizator wtórnikowy (budowa, zasada działania)

Przez tranzystor (wtórnik napięciowy) płynie cały prąd obciążenia (przez RS płynie niewielki prąd porównywalny z IB) .

U0 = UZ - UBE

Ponieważ UBE zależy od I0 stabilizacja napięcia jest nieco gorsza.

RS może przyjmować duże wartości.

18. Stabilizator kompensacyjny (budowa, zasada działania, typowe zabezpieczenia)

Budowa:

Zasada działania:

Stabilizatory te zawierają element regulacyjny, którego działanie zależy od sygnału doprowadzonego z układu sterującego. Jakakolwiek zmiana wielkości wyjściowej jest kompensowana przez układ sterujący - w wyniku wyjście utrzymywane na stałym poziomie.

Podział:

- stabilizatory o pracy ciągłej - najlepsza stabilizacja wielkości wyjściowej;

- stabilizatory o pracy impulsowej - największa sprawność.

Układ porównuje stabilizowane napięcie (U0) - zwykle jako jego części (UR2) z wzorcowym napięciem odniesienia (np. UZ) i wysterowaniu elementu regulacyjnego w taki sposób by zmiana napięcia na nim (wskutek zmiany rezystancji) przeciwdziała zmianom U0.

Typowe zabezpieczenia:

• Zab.przed ujemnym napięciem

• Zab.termiczne

• Zab.przed wstecznym napięciem na wyjściu

• polaryzacji Zab.przepięciowe i przeciwnej na wyjściu

19. Stabilizatory monolityczne (rodzaje, cechy charakterystyczne)

Monolityczne stabilizatory o nastawnym napięciu LM317

Monolityczne stabilizatory o nastawnym napięciu LM337

Monolityczne stabilizatory o nastawnym napięciu i prądzie maksymalnym L200

WYKŁAD 6 - Układy zasilania tranzystorów

21. Punkt pracy tranzystora bipolarnego - zasada doboru, SOA.

22. Punkt pracy tranzystora unipolarnego - zasada doboru, SOA.

23. Statyczna i dynamiczna prosta pracy - wyznaczanie równań prostych, położenie prostych na charakterystykach tranzystora.

24. Stabilność punktu pracy tranzystora - wpływ zmian temperatury, współczynniki stabilizacji.

25. Układ ze stałym prądem bazy - właściwości, równania opisujące układ.

26. Układ ze stałym prądem emitera - właściwości, równania opisujące układ.

27. Układ ze sprzężeniem kolektorowym - właściwości, równania opisujące układ, zasada działania sprzężenia.

28. Układ potencjometryczny ze sprzężeniem emiterowym - właściwości, równania opisujące układ, zasada działania sprzężenia.

29. Układ zasilania tranzystora unipolarnego z dwoma źródłami zasilania - równania opisujące, właściwości.

30. Układ zasilania tranzystora unipolarnego z automatyczną polaryzacją bramki - równania opisujące, właściwości.

31. Układ zasilania tranzystora unipolarnego - potencjometryczny - równania opisujące, właściwości.

WYKŁAD 7 - Podstawowe konfiguracje wzmacniaczy tranzystorowych

32. Klasyfikacja wzmacniaczy.

Ogólna klasyfikacja:

- lampowe

- tranzystorowe

Ze względu na zakres częstotliwości wzmacnianych sygnałów:

- prądu stałego

- małej częstotliwości

- wielkiej częstotliwości

- selektywne

- szerokopasmowe

Ze względu na rodzaj sprzężenia między wzmacniaczem, a obciążeniem:

- o sprzężaniu pojemnościowym (RC)

- o sprzężaniu transformatorowym

- o sprzężaniu bezpośrednim.

33. Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza (wpływ parametrów wzmacniacza na jej kształt).

Wpływ na kształt charakterystki wzmacniacza mają:

• przy małych f - spadek ku na skutek wzrostu reaktancji kondensatorów u układzie wzmacniacza,

• przy dużych f - spadek ku na skutek spadku wzmocnienia samego tranzystora (wpływ pojemności międzyelektrodowych) oraz wpływ pojemności pasożytniczych wzmacniacza,

• przy średnich f - ku = const, elementy reaktancyjne nie mają wpływu na wartość wzmocnienia, a schemat wzmacniacza opisywany jest jedynie parametrami rzeczywistymi.

34. Częstotliwości średnie - parametry robocze konfiguracji WE

Rezystancja wej. i wyj.:

• r_weT = u_be/i_b

• r_wyj = u_ce/i_c

Skuteczne wzmocnienie napięciowe:

• k_usk = u_wy/e_g

Skuteczne zmocnienie prądowe:

• k_isk = i_l/i_g

35. Porównanie parametrów roboczych wzmacniaczy w konfiguracjach WE, WK, WB.

Parametr	WE	WK	WB
Wzmocnienie napięciowe ku	duże -gmRobc	=< 1	duże gmRobc
Max. wzmocnienie prądowe ki	- B duże	(B+1) duże	=<1
Rezystancja wejściowa rwe	rbe średnie	RB||BRobc duże, zależy od RL	reb = 1/gm małe
Rezystancja wyjściowa rwyj	Rc duże	RE||(1/gm + RG/B) małe, zależy od RG	Rc duże

36. Górna częstotliwość graniczna wzmacniacza - efekt Millera.

Zjawisko w elektronice powodowane pojemnością wejściową układu wzmacniacza, wraz ze wzrostem częstotliwości wzmacnianego sygnału, wskutek czego zmniejsza się wzmocnienie prądowe wzmacniacza. Chociaż Efekt Millera odnosi się do pojemności, każda impedancja włączona pomiędzy wejście a inny węzeł może ulec zwielokrotnieniu.

Pojemność wejściową wzmacniacza określa wzór:

C = Cbc * (1 − Ku) + Cbe,

gdzie:

• Cbc - pojemność złącza baza-kolektor

• Cbe - Pojemność złącza baza-emiter

• Ku - wzmocnienie napięciowe wzmacniacza

Źródło: wiki. W wykładzie nic sensownego nie było.

37. Dolna częstotliwość graniczna wzmacniacza - wpływ pojemności na jej wartość.

Spadek wzmocnienia przy niskich częstotliwościach jest skutkiem wzrostu reaktancji kondensatorów C₁,C₂,C₃.

WYKŁAD 8 - Wzmacniacze tranzystorowe prądu stałego i szerokopasmowe

WYKŁAD 9 - Wzmacniacze Operacyjne

44. Podstawowe parametry i charakterystyki WO.

• Wzmocnienie różnicowe:

• Wejściowe napięcie niezrównoważenia - określa się napięcie między wejściami wzmacniacza, gdy na wyjściu panuje napięcie równe 0.

• Wzmocnienie sumacyjne (Wzmocnienie sygnału współbieżnego). W uproszczeniu, gdy napięcia na obu wejściach są równe, wzmocnienie sygnału współbieżnego określa wzór:

• Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego:

• Wejściowy prąd polaryzacji

• Rezystancja wejściowa (rzędu mega omów i więcej)

• Rezystancja wyjściowa (od kilku do kilkudziesięciu omów)

45. Model idealnego WO.

odpowiedź

Model ten jest bardzo często używanych przy wyznaczaniu parametrów układów, w których pracują wzmacniacze operacyjne. Idealny wzmacniacz charakteryzuje się(symbolami u góry):

• nieskończenie dużym różnicowym wzmocnieniem napięciowym

• zerowym wejściowym napięciem niezrównoważenia

• nieskończenie dużą impedancją wejściową,

• zerową impedancją wyjściową,

• nieskończenie szerokim pasmem przenoszonych częstotliwości,

• nieskończenie dużym zakresem dynamicznym sygnału.

46. Szybkość zmian napięcia wyjściowego WO.

odpowiedź

Szybkość narastania UWY - SR (slew rate)

Dla wzmacniacza bipolarnego:

Dla wzmacniacza z wejściem zbudowanym z tranzystorów unipolarnych:

47. Rodzaje WO.

W10 - Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie liniowe i nieliniowe

48. Wzmacniacz odwracający. Masa pozorna.

Wzmaczniacz odwracający jest wyjściową konfiguracją dla wielu innych układów:

Ponieważ wzmacniacz operacyjny nie pobiera prądu, toteż jednakowy prąd I płynie przez obydwa rezystory.

Z kolei potencjały obu wejść są jednakowe (bo U + = U − ), skąd wynika, że oba wejścia wzmacniacza operacyjnego są na potencjale masy. Dlatego napięcie na rezystorze R1 jest równe U + − uwe = − uwe, skąd
. Podobnie napięcie na rezystorze R2 jest równe uwy i tutaj również prąd
. Przyrównując prądy:

-R2/R1 = Uwy/Uwe = ku << wzmocnienie napięciowe wzmaczniacza odwracającego

Masa pozorna - to jest taki punkt w obwodzie wzmacniacza operacyjnego pracującego z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, którego potencjał jest równy (przyjęty za zerowy) i utrzymywany jest poprzez owe sprzężenie zwrotne, potecjałowi odniesienia (masy), czyli punktowi środkowemu symetrycznego zasilacza tego wzmacniacza operacyjnego, mimo, iż nie istnieje połączenie galwaniczne (omowe) z owym punktem. [sorry za sucha definicje ale nie mam tego w ksiazce ani na wykladach]

Masa pozorna

49. Wzmacniacz nieodwracający i wtórnik napięcia.

W konfiguracji wzmacniacza nieodwracającego sytuacja ma się podobnie jak w przypadku wzmacniacze odwracającego: jednakowy prąd I płynie przez oba rezystory. Napięcia na wejściach wzmacniacza jest równe uwe.

Prąd płynący przez R1 dany jest wzorem
, a dla R2 wzór ma postać
. Po przyrównaniu otrzymujemy:

R2uwe = R1uwy − R1uwe

uwe(R1 + R2) = R1uwy

Wzmocnienie wzmacniacza nieodwracającego dane jest wzorem

Wtórnik napięcia:

Wtórnik napięciowy jest specjalnym przypadkiem wzmacniacza nieodwracającego, w którym
, co powoduje, że wzmocnienie napięciowe układu jest równe 1. Ponieważ rezystancja wejściowa wtórnika jest bardzo duża, to układy te są stosowane w celu odseparowania źródła sygnału od odbiornika.

50. Kompensacja wejściowych: prądu i napięcia niezrównoważenia

Rys. 20 Charakterystyka przenoszenia wzmacniacza operacyjnego.

Po przekroczeniu zakresu liniowości wzmacniacz operacyjny przechodzi do stanu nasycenia. Napięcie wyjściowe wzmacniacza powinno być równe zeru przy zerowej różnicy napięć wejściowych (UWE=0). W rzeczywistości występuje w tej sytuacji pewne napięcie, nazywane wyjściowym napięciem niezrównoważenia.

Na rys. 20 linią przerywaną przedstawiono charakterystykę przenoszenia dla przypadku, gdy wyjściowe napięcie niezrównoważenia jest większe od zera (D UWY > 0). Nowoczesne wzmacniacze operacyjne posiadają możliwość prostej kompensacji wyjściowego napięcia niezrównoważenia poprzez doprowadzenie do wejścia różnicowego odpowiedniej wartości napięcia - takiej, aby uzyskać zerową wartość napięcia na wyjściu. W praktyce, kompensacja ta odbywa się za pomocą potencjometru P dołączonego do specjalnie wyprowadzonych końcówek wzmacniacza, jak to pokazano na rys. 21.

Rys. 21 Kompensacja (równoważenie, zerowanie) napięcia niezrównoważenia wzmacniacza operacyjnego m A 741 a) i rozmieszczenie jego końcówek b)

51. Komparator

Zadaniem analogowego komparatora napięcia jest wytworzenie sygnału logicznego 0 lub 1 na wyjściu w zależności od znaku różnicy napięć wejściowych

Komparator analogowy porównuje napięcia (lub prądy) przyłożone do wejść, a na wyjściu podaje sygnał zależny od tego, który z sygnałów wejściowych jest większy. Komparatory wykonuje się w oparciu o wzmacniacze operacyjne.

Przykładem komparatora analogowego jest układ scalony LM339.

52. Sumatory zbudowane w oparciu o WO.

Wzmacniacz sumujący wyznacza ważoną sumę napięć wejściowych (wejść może być więcej niż 2). Jest to wariant wzmacniacza odwracającego.

Prąd I jest sumą prądów wejściowych I = I1 + I2; napięcia na wejściach wzmacniacza operacyjnego są równe zero. Stąd napięcie wyjściowe:

I = I1 + I2

Jeśli R1 = R2 = R' wówczas wzór upraszcza się do postaci:

53. Wzmacniacze różnicowe zbudowane w oparciu o WO. Wzmacniacz pomiarowy

Wzmacniacz odejmujący jest często zwany również różnicowym. Realizuje on odejmowanie napięć wejściowych w odpowiednim stosunku zależnym od wartości rezystorów znajdujących się w układzie.

dalej jakieś tam przekształcenia:

Jak widać napięcie wyjściowe jest równe różnicy napięć wejściowych. Jeśli dodatkowo R4 = R2 oraz R3 = R1, to wyrażenie uprości się do postaci:

Wpływ wejściowego prądu polaryzacji jest zminimalizowany gdy: R1 || R2 ; R3 || R4

Wzmacniacz pomiarowy jest układem z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego, symetrycznym

(różnicowym) wejściem i niesymetrycznym (względem końcówki odniesienia)

wyjściem. Najczęściej impedancje obu końcówek wejściowych są jednakowe

i mają duże wartości, typowo 109 Ω lub więcej. Wejściowy prąd polaryzacji

powinien być mały, typowo 1...50 nA. Impedancja wyjściowa jest, podobnie jak we

wzmacniaczu operacyjnym, bardzo mała, zwykle tylko kilka dziesiątek miliomów

w zakresie małych częstotliwości.

Przeciwnie niż we wzmacniaczu operacyjnym, w którym wzmocnienie z zamkniętą

pętlą sprzężenia zwrotnego zależy od rezystorów zewnętrznych podłączonych do

wejścia odwracającego i wyjścia, we wzmacniaczu pomiarowym stosuje się wewnętrzną

sieć rezystorów sprzężenia zwrotnego odizolowaną od końcówek wejściowych.

Sygnał wejściowy podłącza się do dwóch wejść różnicowych, a wzmocnienie

jest ustalone albo wewnętrznie, albo przez użytkownika (za pomocą dedykowanych

wyprowadzeń) wewnętrznym lub zewnętrznym rezystorem, który także jest odizolowany

od wejść sygnałowych.

60. Ograniczniki napięcia

Układ elektroniczny nieliniowy, służący do ograniczania maksymalnych wartości przebiegów elektrycznych, stosowany m.in. w układach modulacji częstotliwości, w układach wybierania impulsów. Zbudowany w postaci dwóch szeregowo połączonych diod krzemowych D1 i D2, skierowanych w przeciwnych kierunkach przewodzenia prądu i polaryzowanych napięciem ustawianym potencjometrycznie. W przypadku, gdy chwilowa ujemna wartość sygnału modulującego przekracza próg przewodzenia diody D1 lub dodatnia wartość tego napięcia przekracza próg przewodzenia diody D2, ogranicznik przestaje przewodzić.

Ograniczniki amplitudy napięcia spełniają zależność

*

Ograniczenie uwy do wartości UZ+UD (UD - napięcie progowe diody w kierunku

przewodzenia)

61.Precyzyjny prostownik dwupołówkowy

Precyzyjne prostowniki dwupołówkowe są układami realizującymi wartość

bezwzględną funkcji wejściowej:

a) a = 1 b) a = -1

Wyeliminowany wpływ spadku napięcia na diodach ma wartość napięcia wyjściowego - diody wpięte w pętlę sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. Wada - uwy nie ma pkt wspólnego z masą układu

W13. Generatory impulsowe - przerzutniki

74,75. Przerzutnik bistabilny: charakteryzuje się dwoma stanami stabilnymi, w których może

pozostawać nieskończenie długo. Przejście pomiędzy stanami następuje pod wpływem impulsu zewnętrznego.

Symetryczny:

Schmitta:

Z bramkami logicznymi:

RS-NAND

Schmitta NAND

76. Przerzutnik monostabilny (uniwibrator): charakteryzuje się jednym stanem stabilnym. Drugi

stan trwa tylko przez określony czas, zależny od wartości elementów układu. Po upływie tego stanu

samoczynnie wraca do stanu stabilnego. Przejście układu do stanu quasi-stabilnego inicjowane

sygnałem zewnętrznym.

W stanie ustalonym T2 przewodzi a T1 zatkany.

Dodatni impuls UWE powoduje przejście T1 do

stanu przewodzenia. Wskutek tego UC1 skokowo

od wartości UCC zmienia się do 0. Skok ten

przeniesiony zostaje przez RC na bazę T2.

UB2 zmienia się od 0,6V do -UCC + 0,6V -UCC

i T2 zostaje zatkany.

R1 w SZ podtrzymuje przewodzenie T1 nawet po

powrocie UWE do 0.

C ładuje się przez R

Układ wraca do stanu stabilnego nawet, gdy czas

trwania impulsu UWE jest dłuższy od T

(T1 przewodzi do chwili zaniku UWE i +SZ nie

działa.

Po procesie przełączania C musi naładować się

przez RC. Jeśli nie zdąży całkowicie się naładować

do chwili nowego impulsu UWE, czas trwania

następnego impulsu ulega skróceniu.

Monostabliny z bramkami logicznymi NAND

77. Przerzutnik astabilny (multiwibrator): nie ma stanu stabilnego lecz dwa stany quasi-stabilne.

Stale zmienia swój stan pod wpływem pobudzenia zewnętrznego. Okresowe samoczynne

przechodzenie z jednego stanu w drugi wyznaczają czasy przeładowania elementów reaktancyjnych.

Multiwibrator tego typu znajduje bardzo szerokie zastosowanie w praktyce. Stosowany

jest głównie w układach z fazową pętlą sprzężenia zwrotnego (PLL). Jako układ

generacyjny przestrajany w dużym zakresie wolnozmiennym napięciem sterującym

(generatory VCO - voltage controlled oscilator).

Astabilny z bramkami logicznymi NAND

78. Układ 555

Uniwersalny i szeroko stosowany układ regeneracyjnego formowania impulsów - układ scalony 555.

Układ 555 charakteryzuje się:

- małą wrażliwością na zmiany napięcia zasilającego,

- dużą stałością temperaturową,

- generowania impulsów o czasie trwania od mikrosekund do kilku minut,

- możliwością regulowania wypełnienia impulsów przy pracy astabilnej,

- małym poborem prądu,

- duża obciążalnością (do 200mA),

- dużą odpornością na zakłócenia.

Stosując układ 555 można zrealizować:

- przerzutnik monostabilny,

- przerzutnik astabilny,

- dyskryminator szerokości impulsów,

- analogowy dzielnik częstotliwości,

- modulator szerokości impulsów,

- przetwornik napięcie - częstotliwo

---