1)

Równanie Schockley'a.

2)

Wymienić 5 diód i wypisać ich zastosowania.

3)

Narysować symbol diody prostowniczej i jej charakterystykę statyczną oraz symbol

tranzystora npn i jego charakterystykę.

4)

Narysować i podpisać 3 typy podstawowych bramek.

5)

Wymienić maksymalne graniczne sprawności energetyczne wzmacniacza mocy typu A i B.

6)

Charakterystyki filtrów i zaznaczyć znaczące punkty na nich.

7)

Narysować podstawowy schemat wzmacniacza operacyjnego.

8)

Wymienic dwa rodzaje pamęci

9)

Wymienić po 2 przykłady bloków funkcjonalnych sekwencyjnych i kombinacyjnych.

10)

Przebieg sygnału licznika 3 bitowego modulo 2 (albo jakoś tak).

Ad 1)
Równanie Schockley’a odnosi się do wartości prądu dyfuzyjnego płynącego przez złącze p-n diody
spolaryzowanej w kierunku przewodzenia. Równanie to ma postać:

1

Gdzie:

•

I

sat

– wielkość prądu nasycenia, zależna od budowy diody, rodzaju półprzewodnika.

•

U

T

– potencjał termodynamiczny. Dany jest wzorem:

gdzie k – stała Boltzmana, T –

temperatura złącza, q – ładunek elektronu.

Na podstawie tego równania możemy określić jaki prąd będzie płynął przez diodę podłączoną do
danego napięcia.

Ad 2)
Dioda jest najprostszym elementem półprzewodnikowym. Zbudowana jest z dwóch warstw
półprzewodnika (lub warstwy metalu i półprzewodnika) i posiada jedno złącze p-n (lub złącze metal –
półprzewodnik). Istotnym parametrem diody jest napięcie dyfuzyjne, które (w zależności od rodzaju
materiału) wynosi od ok. 0,3 do 0,7 V. Jeżeli napięcie przyłożone do diody będzie mniejsze od tego
napięcia (nazywanego też progowym) to dioda nie będzie przewodzić.
Podstawowe diody to:

•

Dioda prostownicza – stosowana w prostych generatorach funkcyjnych, ogranicznikach
napięć, układach prostowniczych;

•

Dioda impulsowa – szybsza od prostowniczej – stosowana w szybkich ogranicznikach napięć,
szybkich układach prostowniczych i układach przekształtnikowych.

•

Dioda Schottky’ego – szybka dioda stosowana w szybkich ogranicznikach napięć, szybkich
układach prostowniczych i szybkich układach przekształtnikowych. Cecha charakterystyczna –
nie posiada złącza p-n lecz złącze metal – półprzewodnik = ma małą pojemność złączową.

•

Dioda Zenera – stosowana w zabezpieczeniach nadnapięciowych, ogranicznikach napięć,
generatorach napięć odniesienia. Włączamy ją do obwodu zawsze „odwrotnie” w stosunku
do innych diod. Pracuje ona zawsze na zaporowej części charakterystyki statycznej
wykorzystując specyficzny rodzaj przebicia (przebicie Zenera).

•

Dioda elektroluminescencyjna (LED) – stosowana w optoelektronice, układach sprzęgaczy
optycznych, w oświetleniu, w układach sygnalizacyjnych, w komunikacji (światłowody), …

Pozostałe rodzaje diod to diody: pojemnościowa (tzw. varicap) oraz fotodioda.

Ad 3)
Dioda prostownicza jest najprostszym

Charakterystyka statyczna diody:

W odróżnieniu od diody, tranzystor jest elementem trójelektrodowym (elektrody: baza, emiter,
kolektor) i posiada 3 warstwy półprzewodnika oraz 2 z

Symbol tranzystora npn:

prostszym elementem półprzewodnikowym. Symbol diody prostowniczej:

Charakterystyka statyczna diody:

W odróżnieniu od diody, tranzystor jest elementem trójelektrodowym (elektrody: baza, emiter,
kolektor) i posiada 3 warstwy półprzewodnika oraz 2 złącza p-n.

elementem półprzewodnikowym. Symbol diody prostowniczej:

W odróżnieniu od diody, tranzystor jest elementem trójelektrodowym (elektrody: baza, emiter,

Charakterystyka statyczna tranzystora:

Ewentualnie można narysować charakterystykę tranzystora pracującego w układzie WE:

Ad 4)
Bramki logiczne służą do wykonywania podstawowych operacji logicznych w systemach cyfrowych.
Bramki połączone w układy są zdolne do wykonywania nawet najbardziej złożonych operacji
logicznych. Dąży się jednak do tego, żeby ilość bramek w układzie była jak najniższa.
Ogólnie najbardziej rozpowszechnionymi bramkami są brami NOR i NAND, ponieważ te dwie bramki
potrafią razem wykonać każdą operację logiczną.

Podstawowymi typami bramek są:

•

OR

•

AND

•

NOT

•

NOR

•

NAND

•

XOR

•

XNOR

Symbol bramki OR:

Bramka AND:

Bramka NOT:

Ad 5)
Wzmacniacz mocy jest układem, którego zadaniem jest dostarczenie maksymalnej mocy do
obciążenia. Wzmacniacz nie powinien jednak wpływać na istotne parametry sygnału (np.
częstotliwość).
Istotnym parametrem wzmacniacza jest jego sprawność energetyczna. Jest to stosunek mocy sygnału
wyjściowego do mocy sygnału wejściowego.
Maksymalna graniczna sprawność wzmacniacza typu A wynosi 50%, typu B - ~78%.

Ad 6)
Wyróżniamy następujące rodzaje filtrów:

•

Dolnoprzepustowy;

•

Górnoprzepustowy;

•

Pasmowo – przepustowy;

•

Pasmowo – zaporowy.

Charakterystyki częstotliwościowe:

Ad 7)
Wzmacniacz operacyjny jest najczęściej stosowanym monolitycznym układem elektronicznym. Jego
zadanie polega na wzmacnianiu różnicy napięć na wejściach wzmacniacza. Z tego powodu jego
najistotniejszym parametrem jest wzmocnienie napięciowe k.
Symbol prostego wzmacniacza operacyjnego:

Ad 8)
Pamięć półprzewodnikowa służy do przechowywania informacji w postaci cyfrowej. Zbudowana jest z
tzw. komórek pamięci. Jedna komórka pamięci potrafi zapamiętać jeden bit. Dane w pamięci
organizowane są w N-bitowe słowa.
Rozróżniamy 2 rodzaje pamięci: ROM (Read Only Memory) i RAM (Random Access Memory).
Typy pamięci RAM:

•

SRAM – jest to pamięć ulotna, statyczna – informacje są kasowane w momencie odłączenia
zasilania lub gdy na bieżące dane zostaną nadpisane inne dane. Komórki pamięci zbudowane
są z przerzutników bistabilnych. Maksymalna pojemność obecnie produkowanych pamięci
SRAM = kilkadziesiąt megabitów.

•

DRAM – pamięć dynamiczna – rolę przerzutników bistabilnych pełnią tutaj kondensatory. Z
tego powodu pamięć DRAM musi być systematycznie odświeżana (kondensatory się
rozładowują). W pamięci DRAM przechowywane są dane aktualnie wykonywanych przez
urządzenie zadań. Pojemności produkowanych obecnie pamięci DRAM – do kilkudziesięciu
gigabitów.

Typy pamięci ROM (pamięci nieulotnych, zawarte w nich informacje są niezbędne do poprawnego
działania urządzenia):

•

PROM – pamięć jednokrotnie programowalna, często jeszcze na terenie fabryki. W
pierwszych tego typu konstrukcjach programowanie odbywało się przez przepalanie cienkich
ścieżek miedzianych.

•

EPROM – pamięć reprogramowalna, programowana elektrycznie. Może być skasowana
poprzez naświetlenie pamięci promieniowaniem UV. Dlatego właśnie pamięci EPROM
posiadają małe przeźroczyste okienko w obudowie.

•

EEPROM – pamięć programowalna i kasowalna elektrycznie.

•

FLASH

Ad 9)
Bloki funkcjonalne kombinacyjne:

•

Układy liczące – sumatory, układy odejmujące, komparatory;

•

Układy komutacyjne – multipleksery, demultipleksery.

Bloki funkcjonalne sekwencyjne:

•

Rejestry

•

Liczniki

Ad 10)
Liczniki są układami, których zadaniem jest zliczanie impulsów na ich wejściu i zapamiętują ilość tych
impulsów. Posiadają zwykle wyjścia równoległe umożliwiające odczyt zliczonych impulsów. To, że
licznik liczy np. modulo 5 impulsów to znaczy, że gdy ilość impulsów przekroczy 5 układ się przepełnia
i zaczyna liczyć od początku. Przykładem licznika liczącego modulo 24 jest zegarek elektroniczny.
Licznik potrafi zliczyć modulo P impulsów, gdzie P=< 2

N

, N = ilość przerzutników w liczniku.

Schemat licznika 3 bitowego (tzn. ma 3 przerzutniki):

Tablica licznika modulo 5 (licznik 3 bitowy modulo 2 trochę nie ma sensu):

Q

0

Q

1

Q

2

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

RESET

0

0

0

1

0

0

itd