Podstawy elektroniki i
energoelektroniki
Wykład 1

(5.10.2007)

„Materiały stosowane w elektronice, podstawowe
elementy”

PWSZ

Leszno

Andrzej Rybarczyk

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki – konsultacje -3

 

Andrzej Rybarczyk Katedra Inżynierii Komputerowej PP
Piątek

 

14:30-15:30 Konsultacje, pokój 415.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - Literatura
przedmiotu - 4

Literatura podstawowa do przedmiotu: Podstawy

Elektroniki i Energoelektroniki

 

Studium Dzienne – PWSZ – 3 Semestr - II Rok

 

WYKŁADY

 
[1]  Filipkowski A. – Układy elektroniczne analogowe i

cyfrowe,

Warszawa,

WNT

1993

rok

(lub

późniejsze wydanie).

 
[2]  Kalisz J. – Podstawy techniki cyfrowej, WKiŁ,

Warszawa 1998 (lub późniejsze wydanie).

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 5

Literatura uzupełniająca do przedmiotu: Podstawy

Elektroniki i Energoelektroniki

Studium Dzienne – PWSZ – 3 Semestr - II Rok

 

WYKŁADY

[1] Tietze U., Schenk Ch. – Układy półprzewodnikowe,

WNT, Warszawa 1996 (lub późniejsze wydanie).

 
[2]  Horowitz P., Hill W. – Sztuka elektroniki, WKiŁ,

Warszawa 1995 (lub późniejsze).

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 6

 

Półprzewodnikowe elementy układów elektronicznych



 Podstawowe materiały stosowane aktualnie w elektrotechnice – rodzaje, najważniejsze

właściwości.



Mechanizm przewodzenia w półprzewodnikach typu n, typu p i złączu p-n spolaryzowanym

napięciem zewnętrznym.



Dioda warstwowa, działanie, schemat zastępczy, charakterystyka statyczna diody.



Inne typy diod i ich zastosowanie: dioda Zenera, dioda elektroluminescencyjna, dioda

pojemnościowa (warikap), dioda tunelowa, fotodioda.



Zasada działania tranzystora warstwowego i podstawowe parametry – współczynnik

wzmocnienia prądowego w układzie wspólnej bazy - WB (α

0

) i współczynnik wzmocnienia

prądowego w układzie wspólnego emitera – WE (β

0

).



Charakterystyki tranzystora na przykładzie układu WE (wejściowa I

B

(U

BE

)

UCE=const

, i I

C

(U

CE

)

IB=const

-

wyjściowa).



Tyrystory: zasada działania, konstrukcja, charakterystyki, układ załączania tyrystora, tyrystory

zastosowań specjalnych (triak, fototyrystor, dynistor, diak).



Parametry H tranzystora (na przykładzie układu WE), małosygnałowy model równoważny

tranzystora na przykładzie układu WE wyznaczony z charakterystyk tranzystora.



Tranzystor unipolarny złączowy (polowy) FET.



Tranzystor unipolarny z izolowaną bramką - MOS, zasada działania, charakterystyki przejściowe i

wyjściowe.



Podstawowe parametry i równania opisujące tranzystor MOS: napięcie progowe V

T

,

współczynnik modulacji kanału - λ, konduktancja wyjściowa - g

ds

, transkonduktancja

małosygnałowa – g

m

, mechanizm wzmocnienia w tranzystorze MOS, uproszczony czwórnikowy

schemat zastępczy.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 7

 

 

Praca tranzystorów bipolarnych w podstawowych konfiguracjach (elementarne

małosygnałowe stopnie wzmacniające tranzystorów bipolarnych)

 



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego

emitera (WE).



Podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnej bazy (WB).



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego

kolektora (WC) – wtórnik emiterowy.



Układ Darligtona (super alfa) – budowa i zastosowanie.

 

Praca tranzystorów unipolarnych MOS w podstawowych konfiguracjach (elementarne

małosygnałowe stopnie wzmacniające tranzystorów MOS)

 



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora MOS w układzie wspólnego źródła

(WZ–WS).



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora MOS w układzie wspólnego drenu

(WD-WD).



Podstawowe własności pracy tranzystora MOS w układzie wspólnej bramki (WB-WG).

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 8

Wzmacniacze – podstawowe rodzaje – dobór parametrów pracy



Podstawowe rodzaje wzmacniaczy - praca w klasie A, AB, B i C.



Rola ujemnego sprzężenia zwrotnego we wzmacniaczach, analiza układów ze

sprzężeniem zwrotnym napięciowym i prądowym (*).

 Wzmacniacze prądu stałego i sygnałów wolnozmiennych



Typy wzmacniaczy prądu stałego – specyfika pracy tych układów – problem

niezrównoważenia napięć (*).



Analiza pracy wzmacniacza różnicowego.



Ogólna budowa wzmacniacza operacyjnego (wykorzystanie wzmacniacza różnicowego

jako stopnia wstępnego we wzmacniaczu operacyjnym) (*).



Ogólny opis wzmacniacza operacyjnego idealnego.



Analiza układów z idealnymi wzmacniaczami operacyjnymi zmodyfikowaną metodą

potencjałów węzłowych (integrator, człon różniczkujący, wzmacniacz o skończonym

wzmocnieniu, itp.).



Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza operacyjnego (charakterystyka

częstotliwościowa Bodego.



Schemat zastępczy wynikający z charakterystyki Bodego dla wzmacniacza

trzystopniowego, stabilność wzmacniacza, margines fazy.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 9

Wzmacniacze prądu stałego i sygnałów wolnozmiennych – cd.



Parametry określające jakość wzmacniacza operacyjnego.



Wybrane przykłady zastosowań wzmacniaczy operacyjnych, np: integrator, wtórnik napięciowy.



Wzmacniacz z przetwarzaniem, schemat blokowy, zalety i wady takiego rozwiązania wzmacniacza.

Podstawy filtracji sygnałów



Podstawowe rodzaje filtrów.



Podstawowe typy aproksymacji charakterystyk częstotliwościowych filtrów.



Zalety i wady filtrów aktywnych RC.



Znaczenie sekcji bikwadratowej w realizacji filtrów aktywnych.



Metoda zmiennych stanu konstrukcji filtrów aktywnych – znaczenie integratora w tej metodzie.



Technika SC w konstrukcji filtrów aktywnych przykład realizacji rezystora w technice SC.

Układy impulsowe regeneracyjne – przerzutniki



Dodatnie, selektywne sprzężenie zwrotne – ogólne warunki generacji drgań w układzie ze

sprzężeniem zwrotnym wykorzystane do zmiany stanu przerzutnika, klasyfikacja przerzutników.



Przerzutniki bistabilne – układy analogowe – realizacja przerzutnika na tranzystorach bipolarnych .

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 10

Układy impulsowe regeneracyjne – przerzutniki – cd.



Przerzutniki monostabilne – układy analogowe.



Przerzutnik Schmitta .



Przerzutniki cyfrowe, praca przerzutników jako elementów pamięci, praca

przerzutników w trybie synchronicznym i asynchronicznym (*).



Przerzutnik typu R-S (S-R) i J-K (*).



Przerzutnik typu D i typu T (*).

 

Przetworniki a/c i c/a



Podstawowe parametry i typowe błędy wprowadzane przez przetworniki c/a.



Najprostsze realizacje przetworników c/a – z przełączaniem prądowym i napięciowym.

Przyczyny, dla których realizacje te nie mogą być zastosowane w układach scalonych.



Zalety przetwornika c/a z drabinką rezystorową.



Przykłady realizacji scalonych przetworników c/a (*).



Podstawowe parametry przetworników a/c.



Przykład całkującego przetwornika a/c.



Przetworniki a/c ze sprzężeniem zwrotnym (*).

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - program
przedmiotu - 11

Elementy elektroniczne jako składniki bramek cyfrowych – układów logicznych

 



Elektroniczne układy logiczne kombinacyjne i sekwencyjne.



Praca tranzystora NMOS z obciążeniem aktywnym (drugim tranzystorem NMOS) – inwerter

NMOS.



Budowa układów logicznych opartych na inwerterach NMOS – przyczyny ograniczonego

zastosowania takiego rozwiązania.



Zasada działania inwertera CMOS. Zalety i wady techniki układów komplementarnych CMOS.



Konstrukcja bramek logicznych w technice CMOS.



Bramka transmisyjna (TG) w technice CMOS – budowa, działanie i zastosowania.



Przykład prostego multipleksera (Wilkinson).



Programowalne PLA i reprogramowalne FPGA układy logiczne (*).



Układy z sumatorami cyfrowymi (*).



Układy scalone na zamówienie (ASIC) (*).

 

 
Uwaga! Przy pomocy oznaczenia (*) wyróżniono zagadnienia nie obowiązujące na egzaminie.
 

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

Materiały, własności

półprzewodników -

12

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki -

Materiały, własności

półprzewodników -

13

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki – 14

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki

-

15

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 16

 

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 17

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 18

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 19

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 20

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

Zasada działania

tranzystora bipolarnego

- 21

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki -

Zasada działania

tranzystora bipolarnego

(cd.)- 22

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 23

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 24

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 25

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 26

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 27

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

konfiguracje pracy

tranzystora bipolarnego -

28

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

charakterystyki

tranzystora bipolarnego -

29

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 30

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 31

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

czwórnikowy

schemat zastępczy tranzystora bipolarnego -

32

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 33

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 34

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 35

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 36

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 37

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 38

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki –

Podstawowe rodzaje

elementów półprzewodnikowych -

39

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki

– dioda

półprzewodnikowa -

40

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej

http://www.

Podstawy elektroniki i
energoelektroniki - 41

Koniec wykładu 1 - Dziękuję za

uwagę