1. Właściwości fizyczne i elektryczne izolatorów półprzewodnikowych i przewodnikowych. rys.1a,b. Podstawowy podział: materiałów ze względu na ich własności jest tzw układ pasmowy w którym wyróżnia się trzy pasma przewodzenia (zakres energii który posiadają elektrony swobodne), podstawowe (zakres energii który posiadają elektrony na ostatniej powłoce), zabronione (zakres energii który nie mogą posiadać elektrony. W zależności od wielkości pasma wzbronionego wszystkie materiały dzieli się na: przewodniki nie tego pasma, izolatory (pasmo te jest dużo >2eV), półprzewodniki (pasmo <=2eV). Główne cechy materiałów półprzewodnikowych jest ich zależność od różnych warunków fizycznych: temperatura, światło, pole elektr i magnetyczne.

2. Zjawisko generacji i rekombinacji nośników półprzewodnikowych. Generacja- przechodzenie z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa. Aby ją wywołać trzeba dostarczyć energię. Rekombinacja- oddawanie energii przez elektrony przy przechodzeniu z wyższego poziomu na niższy. Rys 2.

3. Otrzymywanie półprzewodników typu ,,p”, własności. Rys.3. Jeżeli do przewodnika IV wartościowego doprowadzi się pierwiastek III wartościowy to w sieci krystalicznej zabraknie jednego elektronu do wytwarzania czterech wiązań. Powstaje w ten sposób niekompletne wiązanie- powstanie dziura. Nośnikiem większościowym są dziury. Nośnikiem mniejszościowym są elektrony którego ilość zależy od temp. Ilość nośników większościowych zależy od koncentracji domieszki.

4. Otrzymywanie półprzewodnika ,,n”. Rys.4. Jeżeli do czystego kryształu Germanu lub Krzemu wprowadzi się pierwiastek pięcio-wartościowy (Arsen) to 4 spośród 5 elektronów utworzy wiązania. Pozostały elektron będzie poruszał się swobodnie.

5. Podstawowe etapy otrzymywania półprzewodników domieszkowych. -uzyskanie czystego Si w postaci laski, -cięcie diamentem na plasterki, -proces szlifowania, -domieszkowanie za pomocą działka elektronowego lub metoda implantacyjną, -dołączenie końcówek (ze złota)

6. Omów warystor i termistor. Warystor to rezystor którego rezystancja zależy od napięcia. Jest zbudowany ze związków krzemu, połączony lepiszczem. Rys 6a. Gdzie R- rezystancja (charakterystyka logarytmiczna), J-(ch-ka potęgowa) J=(1/c)*u^1/β gdzie c-stała, βwspółczynnik nieliniowości (0.2-1). Rodzaje warystorów: dyskowe WD, walcowe WN. Warystory znalazły zastosowanie w układach stabilizacji napięć, zabezpieczenia zasilaczy i generatorów, jako ograniczniki w energetyce, w miernictwie do kompensacji nieliniowości, w układzie zabezpieczenia tranzystora lub diody. Termistory -rezystory półprzewodnikowe których rezystancja zależy od temperatury. Zmiana wartości rezystancji może nastąpić na wskutek wzrostu temp otoczenia termistora lub wydzielonego w nim ciepła. W zależności od charakteru tej zmiany rozróżniamy termistory o ujemnym(NTC) i dodatnim (PTC) współczynniku temperaturowym rezystancji oraz skokowej zmiany rezystancji (CRT). Rys 6b. Wykorzystywane są z sproszkowanych tlenków :kobaltu, miedzi, aluminium, manganu, żelaza. Stosuje się je do pomiarów: temp metodą oporową, mocy w zakresie mikrofal, ciśnienia gazów, poziomu cieczy. Stosuje się je też w układzie sygnalizacji, regulacji i stabilizacji temperatury oraz do kompensacji temperaturowej układów elektronicznych.

7. Piezorezystory i fotorezystory. Piezorezystor -rezystor półprzewodnikowy którego rezystancja zależy od sił działających na niego. K- współczynnik tensometryczny=(ΔR/R)/(ΔL/L). Stosowane są do: pomiaru sił w wagach sklepowych, skręt wału na statku. Rys.7a. Fotorezystor- rezystor półprzewodnikowy, rezystancja jego zależy od natężenia strumienia świetlnego. Rys 7b. S=ΔR/ΔE -czułość. Zastosowanie- pomiar strumienia świetlnego, filtry elektroniczne w elektronice.

8. Gausotron, hallotron. Gausotron- półprzewodnikowy rezystor którego rezystancja zależy od indukcji magnetycznej B. Rys 8a. M- współczynnik mocy. Służą do pomiaru indukcji. Hallotron- jest to przyrząd półprzewodnikowy wykorzystujący zjawisko galwaniczne Halla. Rys.8b. Wykonane są w postaci mono lub poli kryształu półprzewodnikowego. UH=kH*J_X*B. Dzielimy je na :sygnałowe-duża czułość, niezbyt liniowe charakterystyki, pomiarowe- duża liniowość charakterystyk. Zastosowanie- pomiar ind magnetycznej, pomiar prądu jako układy mnożące, w automatyce jako przekaźniki bezstykowe.

9. Zjawiska w złączu pn bez i z polaryzacją zewnętrzną. Złącze pn to warstwa przejściowa istniejąca w obszarze stykania się półprzewodnika typu n-p. W obszarze tym dziury półprzewodników typu ,,p” będą przenikały do półprzewodników typu `'n”, a elektrony odwrotnie. Między jonami dodatnimi półprzewodnika typu `'p” powstaje pole elektryczne, które przeciwdziała dalszemu przechodzeniu dziur i elektronów. Tworzy się tzw bariera potencjałów. Rys 9a. U_BP- napięcie bariery potencjału. Do półprzewodnika typu ,,n” dołącza się biegun (+) a do ,,p.” ujemny. Od złączy warstwa zaporowa rozszerza się, złącze pn staje się izolatorem polaryzacji w kierunku przewodzenia. Elektrony i dziury oddalają się. Rys 9b. Biegun (+) dołącza się do przewodnika typu p. , biegun (-) do przewodnika typu n. Elektrony z półprzewodnika typu n będą odpychane w kierunku złącza, podobnie dziury w półprzewodniku p. Następuje kondensacja nośników w obszarze warstwy zaporowej. W efekcie przez złącze pn zaczyna płynąć prąd

10. Klasyfikacja diod , dioda prostownicza. Diody półprzewodnikowe dzielimy na prostownicze (energetyczne, impulsowe, detekcyjne), specjalne (LED, Zenera, tunelowe, pojemnościowe, fotodiody). Dioda prostownicza- służy do prostowania prądu zmiennego w zależności od częstotliwości sygnału i kształtu. Rys 10. U_RRM- max przetwarzalna wartość napięcia w kierunku zaporowym. J_f-max dopuszczalna wartość średnia J. Dla diod stosowanych dla prądów >10A stosujemy radiator który odprowadza wydzielone ciepło do otoczenia.

12. Łączenie szeregowe i równoległe diod prostowniczych. Stosujemy je w celu zwiększenia dopuszczalnych obciążeń. Połączenie równoległe stosuje się w celu zwiększenia obciążalności prądowej. W tym celu łączy się równolegle diody mające identyczne charakterystyki w kierunku przewodzenia. Wskazane jest aby te diody były obciążone najwyżej w 80%. Połączenia szeregowe stosuje się w celu zwiększenia obciążenia dopuszczalnych napięć w kierunku zaporowym. W celu uniknięcia nierównomiernego rozkładu napięć przy jednakowych rezystancjach diod w kierunku zaporowym do każdej diody dołącza się równoległe rezystory R<Rd. Rzeczywiste spadki napięć na diodach nie mogą przekraczać wartości dopuszczalnej tych diod.

13. Dioda Zenera- Pracuje ona w kierunku zaporowym. P_ad-moc admisyjna,U_znapiecie zenera, P_ad=U_z*I_max.zastosowanie- stabilizacja lub ograniczanie napięć

14. Fotodioda. Działa na zasadzie fotoemisji. Przy polaryzacji złącza w kierunku zaporowym prąd wsteczny zależy od natężenia strumienia świetlnego. Nośniki generowane są przez światło wpływając do obwodu zwiększając prąd wsteczny. Rys 14a,b. Fotodiody wykonuje się głównie z krzemu.

15. Diody świecące LED. Długość fali świetlnej zależy od pasma zaporowego. Napięcie do tych diod doprowadza się w kierunku przewodzenia.. Promieniowanie przez nie emitowane jest efektem świetlnej rekombinacji elektronów i dziur p.-n. Barwa emitowanego światła zależy od materiału użytego do budowy diody LED. Rys 15a,b. W praktyce stosuje się diody o wspólnej obudowie tzw. Wskaźnik hybrydowy.

17. Tranzystor npn, właściwości jego wzmocnienia. Rys.17. Z tą polaryzacją mamy do czynienia wówczas gdy złącze E-B jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia a złącze B-C zaporowo. Istnieje wtedy przepływ elektronów z E do B, część elektronów rekombinuje się z dziurami, a pozostałe przechodzą do kolektora na skutek strumienia pola elektrycznego-polaryzacja dodatnia kolektora. β-wsp wzmocnienia= J_C/J_B (5-1000).

18. Określ wzmocnienie prądowe α i β. Stosunek ilości nośników przechodzących do kolektora, do nośników wstrzykiwanych z emitera do bazy nazywamy współczynnikiem wzmocnienia prądowego α. Stosunek ilości nośników wstrzykiwanych do kolektora do ilości nośników w bazie nazywamy współczynnikiem wzmocnienia prądowego β. β=J_C/I_B ; α= J_C/I_E ; J_E=I_C+I_B ; J_E=I_c/α ; J_C/α=I_B+I_C ; I_C/I_B=1/((1/α)-1)=α/(1-α)=β.

19. Podstawowe układy pracy tranzystorów. Układ wspólnego emitera OE Rys 19a rez. wej.- średnia ,rez. wyj.- duża ,wzmocnienie mocy-duże ,częstot. graniczna-mała ,wzmocnienie prądowe-duże ,wzmocnienie napięciowe-duże. Odwraca fazę napięcia wyj. do napięcia wej. Układ wspólnej bazy OB Rys 19b rez. wej.-mała ,rez. wyj.-bardzo duża , wzmocnienie prądowe-małe, wzmocnienie napięciowe-duże, częstot. graniczna- duża. Nie odwraca fazy. Układ wspólnego kolektora OC Rys 19c. Rez. wej. - duża, rez. wyj. - mała. Wzmocnienie prądowe duże, wzmocnienie małe, częstotl graniczna mała. Nie odwraca fazy.

21. Parametry katalogowe tranzystorów małej mocy. Parametry statyczne B- współ wzmocnienia prądowego B=I_c/I_b I_co- zerowy prąd kolektora, I_E0- zerowy prąd emitera, U_CEST- spadek napięcia na tranzystorze nasyconym, F_T- max częstotl pracy, C_Z- pojemność pasożytnicza. Parametry graniczne - napięcia i prądy niszczące tranzystor P_ad- moc admisyjna, I_cm- max prąd C, U_CEM- max napięcie między C a E, P_max, T_jmax- temp pracy. Parametry dynamiczne - określają parametry przy szybkich zmianach.

22. Parametry małosygnałowe tranzystora ,,n”-Jeżeli tranzystor potraktujemy jako czwórnik to możemy go opisać Rys 22. U_BE=h₁₁I_B+h₁₂U_CE; I_C=h₂₁I_B+h₂₂U_CE; przyczym h₁₁=U_BE/I_B(przy U_CE=0)-impedancja wejściowa; h₁₂=U_EB/U_CE (przy I_B=0)-współczynnik przenoszenia wstecznego; h₂₁=I_C/I_B (przy U_CE=0)-współczynnik przenoszenia prądowego; h₂₂=I_C/U_CE (przy I_B=0)-admitancja wyjściowa.

23. Budowa JFET. Rys 23a. Gdzie g-bramka, S-źródło, D-dren. Zasada działania: Jeżeli napięcie U_GS=0 i U_DS ma bardzo małą wartość to tranzystor zachowuję się jak rezystor. Przy narastaniu U_DS złącze kanał-bramka jest coraz silniej polaryzowane zaporowo, przy czym polaryzacja ta jest silniejsza w pobliżu drenu. Przy pewnej wartości U_DS=U_DSsat -nastepuje zamknięcie kanału przy drenie. Dalszy wzrost napięcia powoduje, że kanał jest zamykany coraz bliżej źródła. Przyrost napięcia rozkłada się na warstwie zaporowej, nie powodując dalszego wzrostu prądu. Tranzystor wchodzi w stan nasycenia, a prąd przez niego płynący jest prądem nasycenia. Rys 23b.

24. Zjawiska w strukturze MOS w zależności od polaryzacji bramki.Gdy Rys 24a. U_GB>0- pole elektryczne wnika w strukturę dielektryka przez izolator. Elektrony gromadzą się przy izolatorze tworząc warstwę wzbogaconą A^o za warstwą wzbogaconą powstaje warstwa zubożona B^o. Linie sił wnikają do wewnątrz struktury przez co elektrony są spychane w dół. Rys 24b. Przy dość dużym napięciu powstaje warstwa inercyjna z warstwy zubozonej o przeciwnym rodzaju przewodnictwa (dziury)- powstaje półprzewodnik typu ,,p” . D powinien mieć potencjał ujemny- co rozszerza kanał i wpływa na prąd SD. Jest to kanał implantowany.

26. Porównaj tranzystory bipolarne i polowe. Tranzystory unipolarne mają rezyst wej większą niż tranzyst bipolarne. Dlatego coraz częściej stosowane są unipolarne (wypierają bipolarne). W tranzyst bipolarnych sterowanie tranzyst odbywa się prądem. Natomiast w unipolarnych sterowanie jest napięciem. Rys.26a, 26b.

27. Podaj budowę, transoptorów. Zadaniem ich jest separowanie obwodów elektrycznych. Rodzaje: diodowy Rys 27a(wsp transmisji α_J=I₀/J_F*100% (10%-50%)), tranzystorowy Rys 27b (α_J-100-150%), układ Darlingtona Rys 27c (α_J-300-500%). Jako fotodekoder stosuję się diody, tranzystory lub ich konfigurację

28. Podaj definicję wzmacniacza oraz ich konfigurację.Wzmacniacz- jest to urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest proporcjonalne zwiększanie amplitudy wszystkich składowych widma sygnału wejściowego bez zmiany ich wzajemnych proporcji. Podział wzmacniaczy: wg poziomu częstotliwości:średniej, dużej, b.dużej, małej; wg polaryzacji tranzystora: A,B,AB,C,D; wg sygnału wchodzącego na wejście: małych sygnałó, wzmacniacz mocy; wg współczynnika wzmocnienia: prądu stałego, szerokopasmowe, selektywne.

29. Schemat blokowy wzmacniacza-parametryRys 29.(wzmacniacz→(Źródło sygnału U_I Obciążenie U_O Źródfło zasilania U_ZZ) Parametry: impedancja wejsciowa- z_i=U_i/I_i ;impedancja wyjsciowa- z₀=U₀/J₀ ;współczynnik wzmocnienia mocowego k_p=P₀/P_i=U₀I₀/U_iI_i=k_uk_i ; sprawność energetyczna η_en=P₀/(P₁+P₂)<1

30.Zniekształcenia we wzmacniaczach Zniekształcenia wzmacniacza: liniowe- wynikające z niedopasowania ch-ki do szerokości pasma sygnału wzmocnioneggo; nieliniowe- wynikające z nieliniowosci ch-ki dynamicznej wzmacniacza.

31. Omów zniekształcenia nieliniowe i zdefiniuj współczynnik harmonicznych ha. Przyczyną powstania zniekształceń nieliniowych są nieliniowe ch-ki prądowo napięciowe elementów (diod, tranzyst, lamp). Sygnał na nich ulega zniekształceniu np. obcięcie części wierzchołków sinusoid. rys.31a,b.(U_Om=f(U_im)→narasta pierwiastkowo, U_O(t)→f. sin. U_O=f(t) opis j.w. ) One powodują, że widmo sygnału wyj zawiera oprócz wszystkich częstotl harmonicznych, jeszcze dodatkowo częstotl, których nie ma w sygnale wej. Na wyj otrzymujemy tym większe zniekształcenie napięcia im większe są amplitudy poszczególnych harmonicznych. Wartość tych zniekształceń określa współ zawartości harmonicznych: h_%=√(∑(U_oi)²/U_o1n²)*100%, gdzie U_oi to amplitudy poszczególnych harm. sygnału wyjściowego h_%- powinno być mniejsze od 1% (dobry wzmacniacz).

32. Szumy występujące we wzmacniaczach. Szumy mają charakter przypadkowy. Powstają zarówno w źródle sygnału jak i w samym wzmacniaczu. Wynikają z ruchu cieplnego elektronów i dziur w tranzystorach i innych elementach: -szumy cieplne (termiczne), powstają przez cieplne pobudzenie elektronów (szumy wewn), -szumy kontaktowe, niedokładności złącz, -szumy śrutowe, wiążą się z fluktancją wartości prądu wokół średniej wartości, spowodowane przypadkową dyfuzją nośników przez bazę tranzystora, -szumy wybuchowe, ch-ka tranzystorów, -szumy zewn, powstają z generowanych sygnałów z zewnątrz.

33. Uniwersalny wzmacniacz wielostopniowy1.przedwzmacniacz (duża rezystancja wejsciowa, mała wrazliwość zakłucenia); 2-stopnie pośrednie (duży współczynnik wzmocnienia, szerokie pasmo. 3-wzmacniacz mocy(mała rez wyjsciowa małe h%)

35. Od czego zależy położenie pkt pracy tranzystora. -od temp, -od ch-ki obciążenia, -od doboru R_b i R_c, -od zasilania, -od stabilnoścci napięcia polaryzującego, -od klasy wzmocnienia, -od czasu.

37. Dwa wybrane sposoby stabilizacji pkt pracy tranzystora. Rys.37a. C_E- duża pojemność, I_C rośnie⇒ I_E rośnie⇒U_RE rośnie zakładając spadek napięcia na R₂=const to musi zmaleć U_EB⇒automatycznie zmaleje J_B⇒zmaleje I_C. Rys.37b.I_EE=I_E1+I_E2 założenie, że tranzystory są identyczne. U_i-U_EB1+U_EB2=0 dla temp T T+ΔT⇒U_i-U_EB1+ΔU_EB+U_EB2-ΔU_EB=0. Spadek napięcia zostaje skompensowany.

38. Wzmacniacz m.s, m.cz, RC Rys 38. U_BB-U_EB-R_BBI_B=0; Dolna częstotliwość pasma przenoszenia zależy od pojemności zewnętrznych układu wzmacniacza. Górna cz. Pasma przenoszenia zależy od pojemności pasożytniczych tranzystora.

39. Sprzężenie zwornego Rys 39.gdzie k_u-wsp wzmocnienia wzmacniacza, k_u'-wsp wzmocn wzmac ze spżężeniem zwrotnym, B(jω)- transmitancja ukł sprzężenia zwrotnego. K_u'(jω)=k_u(jω)/(1+k_u(jω)B(jω). Sprzężenie jest ujemne gdy warość bezwzględna mianownika jest>1. Następuje poszerzenie pasma częstotliwości, zmniejsza wsp wzmocnienia tyle ile poszerzyło się pasmo. Gdy jest <1 to sprzężenie dodatnie-zmniejszenie pasma częstotliwości. Wzrost wsp wzmocnienia tyle razy ile zmniejszyło się pasmo. Gdy =0 -sprzężenie generacyjne- wzmacniacz staje się generatorem. 41. Wzmacniacz różnicowy-dryf temperatury. Rys 41.Wzmacniacz ten stosujemy w celu kompensacji dryfu temperaturowego. Warunkiem kompensacji jest pełna symetria układu, Zmiana temp powoduje taką samą zmianę napiecia na obu tranzystorach. Następuje zmiana prądu ale napięcie U_0(2-1) nie zmiania się.

43.Określ parametry wzmacniacza różnicowego.1)współcz. wzmocnienia różnicowego -na wyjść.1 K_i1=ΔU₀₁/ΔU_r , -na wyjść.(2-1) K_{i (2-1)} =ΔU_0(2-1) /ΔU₂ , -na wyjść.2 K_{R 2}=ΔU₀₂/ΔU₀;2)współcz. wzmocnienia dla napięcia wspólnego -K_w1=ΔU₀₁/ΔU_w; -K_w2=ΔU₀₂/ΔU_w ;-K_w(2-1)=ΔU_0(2-1) /ΔU_w gdzie : napięcie różnicowe U_R=U_i2-U_i1, napięcie wspólne U_w=U_i1-U_i2/2;3)współcz. tłumienia składowej wspólnej →powinien być duży WTSW (CTMR)=K_R(2-1)/K_W(2-1) , w katalogach 20 Log K_R(2-1)/K_w(2-1) [dB]-dobry wzmacniacz ≈120 dB

44. Wzmacniacz prądu stałego. Rys 44. Jednostopniowy wzmacniacz róznicowy WR zapewnia mały dryf całego wzmacniacza. Jeżeli wzmocnienie zapewnione przez pierwszy stpopień jest zbyt małe stosuję się drugi stopień. W drugim stopniu korzystamy przewaznie z wyjścia niesymetrycznego, musimy kompensować bardzo duże napięcie nierównoważenia jakie na tym wyj istnieje. Robimy to za pomocą UPP (układ przesunięcia poziomego, obniża ch-kę w dół), który nie powoduje większych zmian wzmocnienia. Na wyj umieszczamy stopień o małej rez wyjściowej.

46. Symbol i parametry idealnego wzmacniacza operacyjnego. Rys.46.a)idealny wzmacniacz -K_r→∝, -WTSW→∝, -I_N=0, -U_N=0, -f_T=∝, -R_i(2-1)=∝; b)wzmacniacz rzeczywisty: -K_R=10³-10¹², -WTSW=80-120 dB, -I_N=1μA-100nA, -U_N=1μV-10nV, -f_T=1-5Hz, -R_i(2-1)=10⁵-10¹⁰Ω.

47. Elementy korekcyjne. Rys 47a. C₁,R₁-elementy korekcyjne częstotliwosciowe. Następuje korekta częstotliwości, wygaszanie częstotliwości pasożytniczych.Rys 47b- korekta nastepuje przez zrównoważenie wzmacniacza. U_N-napięcie niezrównoważenia.

48. Napięcie niezrównoważenia. Rys 48. Napięciem niezrównoważenia nazywamy napięcie pojawiające się na wyj wzmacniacza po zwarciu jego wejść. Należy tak dobrać wartość potencjometru R by U_N=0.

49. W.O, zabezpieczenia. Rys 49a. Wielkości charakteryzujące W.O. U_1max=U_2max, U_rmax, I_0max, ±U_zzw, T_Wmax. Rys 49b.Dioda 1 i 2 zabezpiecza przed przekroczeniem U_1max, U_2max, dioda 3 i 4 zabezpiecza przed przekroczeniem U_rmax 50. Wzór na wzmocnienie W.O ze sprzężenaim zwrotnym.Rys 50. U₀/U_i=G(s)=k_u, U₁-J_z1=0 ,U₀=I_z2=0 →U₀/U_i=-z₂I/z₁I→k_u=-z₂/z₁.

51. Wzór na wsp wzmocnienia napięciowego dla W nieodwracającego. Rys 51. U₀/U_i=G(s)=k_u; U_i=R₁I₁;m. U₀=-R₂I₂, t tego U₀=-R₂U₁/R₁, k_u=dU₀/dU_i=-R₂/R₁.

52. Transmitancja sumatora i integratora. Rys 52a.Sumator I₁=U₁/R₁ , I₂=U₂/R₂ , I_u=U_u/R_u, I=∑I_i =∑U_i/R_i; U₀+R_fI=0; U₀=-R_f∑U_i/R_i. Rys 52b. Integrator U₀/U₁=-z₂/z₁=-1/sCR=1/Tis=-1/RC₀∫^tU_i(τ)dτ, gdzie RC- określa szybkość całkowania.

53. Definicja wzmacniacza mocy i klasyfikacja. Wzmacniacz mocy (ukł elektroniczny) to wzmacniacz, którego zadaniem jest przekazanie jak największej mocy do obciążenia przy możliwie dużej sprawności energetycznej i małych zniekształceniach sygnału . Własności: -małe zniekształcenie liniowe, -duże wzmocnienie mocowe, -mała rezyst. Rodzaje wzmacniaczy mocy - stałoprądowe: stosowane w zasilaczach, regulatorach wzbudzenia prądnic, stabilizatorach, -pasmowe: urządzenia elektroakustyczne, -selektywne: stacje nadawcze, hartowanie punktowe, -impulsowe.

54. Parametry charakteryzujące tranzystor mocy P_c>0,5W; I_c-duże; U_CEmax-duże ;P_strat-duże, T_j-temp złącza; b=I_c/I_b-b.mały ; t_ON, t_OFF- czas złącza, U_CEsat- napięcie nasycone.

55.Schemat analogowy rozchodzenia się ciepła w tranzystorze mocy rys.55. R_th- wsp proporcjonalności, rezyst cieplna; T_j- temp krzemu; T_a- temp obudowy; T_c- temp radiatora; T_r- temp otoczenia. R_{th wyp}=R_th(c-j)+R_th(r-c)+R_th(a-r) R_th(c-j)- wartość katalogowa, R_th(r-c)- wartość szacowana ≈15%R_th(c-j), R_th(a-r)- rezyst dobierana. I↑ to R_th(a-r)↓.

56. Schemat wzmacniacza mocy prądu stałego w ukł przeciwsobnym. Działanie i własności. Wzmacniacz prądu stałego w układzie przeciwsobnym bez prądu spoczynkowego. Rys.56a,56b. Rzeczywista ch-ka po uwzględnieniu strefy martwej. Rys.56c. Na wyj otrzymuje się wzmocnienie równe sumie wzmocnień T₁+T₂. T₁ i T₂ powinny być identyczne. W ukł praktycznych strefa martwa jest kompensowana. Stosuje się diody. Występuje tzw prąd spoczynkowy.

57. Podaj w jakich klasach pracują tranzystory mocy w zależności od położenia pkt pracy. -klasa A pkt pracy jest tak dobrany, że prąd płynie przez tranzystor przez cały czas występowania sygnału, -klasa AB prąd płynie okresowo, w czasie przepływu impulsu jest większy od połowy okresu sygnału, -klasa C prąd płynie okresowo, jest mniejszy od połowy okresu, -klasa D pracuje impulsowo (działa jak klucz), -klasa B prąd płynie okresowo a czas przepływu impulsu wynosi połowę okresu.

58. Nieliniowość-eliminowanie Rys 58. D1 i D2 odkładają napięcie wstępnej polaryzacji aby zlikwidować strefę martwą. Przez rezystory płynie prąd spoczynkowy wstępnej polaryzacji. Po przekroczeniu 0,7V prąd płynie przez diody D3, D4 aby ograniczyć straty mocy na rezystorach.

59.Działanie wzmacniacza przeciwsobnego zasilanego z jednego źródła zasilania, rys.59. T₁,T₂- identyczne tranzystory, ale jeden npn, a drugi pnp. Powoduje to, że sygnał dodatni przewodzi jeden tranzystor, a sygnał ujemny drugi tranzystor. Te sygnały są sumowane na wyj. Źródłem polaryzacji jest energia zgromadzona w kondensatorze, dlatego można zastosować jeden zasilacz.

60. Określ i omów straty tranzystora pracującego w klasie D. Wielkość strat zależy od częstotliwości połączenia (wył. włącz.) f<1kHz -dominują straty nasycenia, f>1kHz -dominują straty przełączania. Tranzystory pracujące w klasie D pracują impulsowo i osiągają największą sprawność do 95%.

61. Schemat blokowy wzmacniacza w kl D Rys 61. Modulator PWM- modulator szerokosci impulsów. Przetwarza sygnał wej U_i na ciąg impulsów o stałej częstotliwości f₀, znacznie większej od górnej częstotliwosci widma sygnału U_i. Częstotliwość f₀ narzuca generator impulsów GI. Szerokość zmodulowanych impulsów zmienia się w czasie tak jak zmienia się sygnał U_i .Ciąg impulsów steruje właściwy wzmacniacz mocy W. Dla otrzymywania sygnału U₀ na podstawie wzmocnionych impulsów stosujemy odpowiednia filtrację.

62.Definicja stabilizatora, klasyfikacja oraz parametry opisujące jego własności. Stabilizator to układ elektroniczny zapewniający stabilną wartość napięcia wyj (prądu) niezależnie od zmian napięcia wej U_i , od zmian prądu wyj (obciążenia) I₀ ,od innych parametrów zewnętrznych (temp, wilgotn. , starzenia się elementów­). Klasyfikacja: 1)wg budowy-parametryczne (oparte na diodach Zenera)-ze sprzężeniem zwrotnym 2)wg łączenia obciążenia z elementem stabilizacyjnym Rys.62a. -szeregowy -równoległy (lepszy dla dużych prądów 3)stabilizatory scalone dzieli się na ogólnego przeznaczenia (trójkońcówkowe, precyzyjne (wilokońcówkowe) , specjalne. Parametry stabilizatorów: a)współcz Stabilizacji; b)sprawność energetyczna σ_u=ΔU₀/ΔU_i , σ_i=ΔI₀/ΔI_i , η=U₀*I₀/(U_i* I_i); c)rezystancja wyj R₀=ΔU₀/ΔI₀; d)parametr dynamiczny Rys.62b.

63. Schemat ideowy stabilizatora szeregowego napiecia. Rys 63. U₀+U_EB-U_S=0 ; U_s=(U_N-U₀)k ; U₀=(U_N-k-U_EB)/(1+k); U₀=-U_EB/(1+k)+U_Nk/(1+k). U₀ będzie stabilne jeśli U₀→U_N; dla k→∞ U₀→U_N. O jakości stabilizatora decyduje k(k rośnie to stabilizator dobry).η= (I₀-U₀)/U_iI_i ; I₀≈I_i to η=U₀/U_i ( nie zalezy od pradu obciążenia)

64. Schemat stabilizatora równoległego. Rys 64. η=I₀U₀/I_iU_i=I₀U₀/(I₀+I_t)U_i ; η=U₀/U_i(1+I_t/I₀). W stanie jalowym gdy I₀=0 sprawność energetyczna η=0.

65. Rodzaje stabilizatorów scalonych. -stabilizatory o działaniu ciągłym (liniowe), stabilizatory o działaniu impulsowym. Modulator zamienia sygnał na ciąg impulsów, tranzystor działa w stanie D, sprawność stabilizatora większa o 30%. Polskie stabilizatory: UL7505, UL7512, UL7523N (precyzyjny).

67. Zabezpieczenie stabilizatora przed zwarciem na wyj. rys.67a,b. I₀*R_b+U_EB-1,3V=0. Gdy prąd będzie większy to przekroczy spadek napięcia 1,3V na diodach i diody zaczną przewodzić prąd, prąd nie będzie sterował tranzystora i spadek napięcia na ch-ce.

68. Poszerzanie zakresu napięciowego stabilizatora 3-końcówkowego. Rys 68. Zakres zmieniamy poprzez zmiane wartości R.

70. Schemat blokowy scalonego wzmacniacza mocy m.c. Rys 70. TZP- zabezpiecza wzmacniacz przed przegrzaniem. Przekroczenie temp dopuszczalnej to ZTP zwiera sygnał wej do masy. R_fw- sprzężenie korektywne- modyfkuje ch-kę wzmacniacza.

71. Temperaturowy blok zabezpieczenia w scalonym wzmacniaczu mocy. rys.71. Po przekroczeniu temp tranzystora T_c uaktywnia się i prąd płynie do masy a nie do bloku wzmocnienia prądowego. Przy temp normalnej tranzystor T_c jest zatkany. W miarę wzrostu temp obniża się napięcie zaporowe (3,5mV/°C). Po przekroczeniu 350mV tranzystor przewodzi i zwiera sygnał do masy.

72. Definicja generatora i ich klasyfikacja. Generator to ukł elektroniczny, który energię zasilania zamienia na dowolny sygnał przemienny. Klasyfikacja: a)wg kształtu sygnału: sinusoidalne, prostokątne, schodkowe, piłokształtne, trapezowe; b)wg mocy sygnału wyj: -sygnałowe (małej mocy), -mocy; c)wg rodzaju elementów biernych zastosowanych do budowy: -LC, -RC, -kwarcowe, -atomowe; d)wg zakresu częstotl: małej i wysokiej częstotliwości; e)generatory na stałą częstotl: generatory przestrajalne, z możliwością zmiany częstotl; f) -samowzbudne, -obcowzbudne (wymagają startowego sygnału).

73. Określ i omów parametry charakterystyczne generatorów. -amplituda sygnału wyj, -rezyst wyj równa ΔU₀/ΔI₀, -sprawność energetyczna P₀/P_z=(U₀*I₀)/(U_z*I_z), -stabilność częstotliwości Δf/f₀- współ dewiacji. Gen RC⇒Δf/f₀=10^-1-10^-3 najgorsze, gen LC⇒Δf/f₀=10^-3-10^-6, gen kwarc⇒Δf/f₀=10^-6-10^-12 najlepsze, gen atomowe ⇒Δf/f₀>10^-20 są to wzorce czasu.

75. Warunek gen z ujemną rez, generator z diodą tunelową Rys 75. Generator ma b. dużą częstotliwość prądu R=ΔU/ΔI. Gdy będzie rezonans to C₀ zewrze. Warunek generacji obwodu rezonansowego. ξ=(R+R^(-))/2ω₀L=0 →R=R^(-76. Warunek generacji drgań w układzie ze sprzężeniem zwrotnym Rys 76a 1.k(jω)=U₀(jω)/ε(jω); 2. ε(jω)=U_i(jω)-U_β(jω); 3. β(jω)=U_β(jω)/U₀(jω). Transmitancja zastepcza .Rys 76b. k_z- k zastępcza; k_z(jω)=U₀(jω)/U_i(jω)=k(jω)/(1-β(jω)k(jω); warunek ogólny 1-β(jω)k(jω)=0 - wtedy wzmacniacz będzie generatorem, β(ω)e^jϕB*k(jω)e^jϕk=1; 1. Warunek amplitudy β(jω)*k(jω)=1; 2 warunek fazy e^j(ϕB+ϕk)=1→ϕ_B+ϕ_k=2kπ gdzie k=0,1,2..

77. Stabilność częstotliwości drgań gen. Rys 77. Zależy od :zmian temp, drgań mech, starzenia elementu, dobroci obwodu, wachania U_zas. ϕ_k=f(ω,T₀,U_zas)→Δϕ_k=δf₁Δω/δω+δf₁ΔT₀/δT₀+δf₁ΔU_z/δU_z; ϕ_B=f(ω,T₀)→Δϕ_B=δf₂Δω/δω+δf₂ΔT₀/δT₀

78. Rodzaje filtrów stosowanych do budowy gen RC Rys 78a Generator Colpittsa 9filtr z symetrycznie dzieloną pojemnością) jωL-j(1/ωC₁+1/ωC₂)=0; ωL=1/ωC₁+ωC₂; ω²=(1/C₁+1/C₂)1/L→ω_r=√[(1/C₁+1/C₂)1/L].Rys 78b Filtr Hartleya( symetryczny z dzieloną indukcyjniścią).jωL₂+1/jωC+jωL₁=0; ωL₂+ωL₁=1/ωC; ω²=1/C(L₁+L₂); ω_r=1/√(C(L₁+L₂)).Rys 78c Filtr Maisnera jωL=j/ωC; ω²L=1/C; ω_r=1/√LC;

79. Od czego zależy częstotl drgań generatora RC. ω₀=1/RC, częstotl drgań generatora RC zależy od rezyst R i pojemności C.

81. Schemat zastępczy płytki kwarcowej i jej własności elektryczne rys.81. Wymiary decydują o częstotl rezonansowej, C_o- pojemność montażowa (C_o≈10pF). Wykorzystujemy zjawisko piezoelektryczne wtórne polegające na odkształceniu płytki kwarcu po doprowadzeniu do niej napięcia zmiennego. Częstotl rezonansowa =100Hz-200MHz.

82. Wady generatorów LC, RC, porównaj je z zaletami. Wady: -mniejsza stabilność częstotl generatora RC w stosunku do LC, -gorsza stabilność generatora RC 10^-2-10^-4, a generatora LC 10^-4-10^-6, -generatorów LC nie buduje się na małe częstotl bo dobroć tych generatorów jest niewielka. Zalety: -małe gabaryty generatora RC w stosunku do LC, -generator RC, możliwość uzyskania małych częstotl, -generator RC, szeroki zakres przestrajania.

84. Rodzaje przerzutników - scharakteryzować własności. a)astabilne: -nie wymagają sterowania, -słaba dokładność i stabilność, -przerzut na progach ηU_w lub ηU_L ; b)monostabilne: -czas trwania wygenerowanego sygnału zależy tylko od RC, -w czasie generowania ukł nie reaguje na zmiany wymuszenia, -zastosowanie: standaryzacja impulsów; c)bistabilne: -zmiana stanu za pomocą sygnału sterującego.

89. Jakie znasz scalone przerzutniki monostabilne. a)UCY 74121, UCY 74123; b)scalony generator uniwersalny firmy Jutersil nr 8038

90. Przykłady realizacji kluczy. Rys 90a. Gdy U_GS=0 klucz zwarty. Napięcie U_GS może się pojawić w wyniku spadku napięcia na R. U_SH-max wartość wysterowania. U_SH-U_imax>0 stąd U_SH>U_imax warunek aby U_GS=0. Natomiast gdy U_GS>U_GOFF Zeby klucz zamknąć trzeba dodać napięcie U_GS.Rys 90b.Klucz wykonany w technice scalonej (w oparciu o MOSFET + JFET). Dla U_SH=15V tranzystor T2 jest nasycony a T3 jest otwarty wówczas U_GS≈0-klucz zamkniety. Jeżeli pojawi się napięcie 20V to T3-stan zamknięty, T2 stan przewodzenia więc U_GS=-5V. Zastosowanie: w układach małej mocy klucze sa stosowane w multiplekserach oraz w demultiplekserach.

91. O jakie tranzystory realizujemy klucze. Rys 91a. Tranzystor bipolarny Rzadko stosowany ,duża rezystancja R_OF, sterowany prądowo, mała częstotliwość przeąłczania, R_OFF≈10⁸Ω. Rys 91b.Tranzystor MOSFET duży spadek napięcia przy załączonym kluczu. R_ON-dużo większa niż w t. Bipolarnym.Rys 91c. JEFET-najlepszy, R_ON≈(poniżej 1Ω- rzędu mΩ).

92. Przetworniki funkcyjne. Przetworniki funkcyjne (generatory funkcji nieliniowych) do grupy tych funkcji zaliczamy:y=x²; z=xy; y=sinx; y=cosx; y=e^x; y=x; y=lnx, z=y/x. Niektóre z tych funkcji jak(y=x²) można wykonać na przetworniku diodowym.Rys 92a. Funkcję lnx, e^x są realizowane na naturalnych elementach.Rys 92.b -(lnx); Rys 92c-(e^x).

93.Realzacja układów mnożarek. 1.z wykorzystaniem przetworników nieliniowych: U₁U₂=1/4[(u₁+U₂)²-(U₁-U₂)²].Rys 93a 2.z wykorzystaniem układu mnożącego rozdzielczego (scalonego)RC 4200. I₁I₂=I₃I₄. Rys 93b. 3.mnożarka (czteroćwiartkowa). Rys 93c. U₀₌(R₀R₂U_xU_y)/(R₁²U_R). 4.dzielnik (spełnia funkcję tylko w 1 ćwiartce) Rys 93d. U₀=[(u_RR₀R_U)/(R₁R₂)]U_XU_Y.5. realizujący pierwiastkowanie Rys 93e. U₀=√[(R₀R₄U_RU_X)/(R₁R₂).

94. Przykłady wykorzystywania uniwersalnych układów wielofunkcyjnych.1. mnożarka Rys 94a: m= 1+0/R₂=1; U₀=U_XU_y; 2.długość wektora Rys 94b U₀=√(U₁²+U₂²).

3

1

---