1. Schemat blokowy i parametry oscyloskopów cyfrowych

Parametry: częstotliwość próbkowania (liczba sampli na sek.), pasmo przenoszenia, rozdzielczość przetwornika, długość bufora danych, max nap. wejść, zakresy pomiarowe, impedancja wejściowa, czułość.

2. Kiedy w analizie układów elektronicznych nie wolno pominąć zjawisk falowych ?

Zjawisk falowych nie można pominąć, jeżeli największy wymiar długości układu elektronicznego jest porównywalny z długością fali elektromagnetycznej λ - mamy do czynienia z układami o parametrach rozłożonych. $\ \lambda = \frac{c_{0}}{f\ }$. 50 Hz - 6000km, 1 MHz - 300m.

3. Jakie są zalety korzystania przy pracy z oscyloskopem - sondy oscyloskopowej - wyjaśnić na podstawie schematu zastępczego.

Sonda umożliwia pomiary oscyloskopowe przy dołączeniu stosunkowo niewielkiej pojemności oraz pomiary sygnałów nawet o dużej amplitudzie poprzez zastosowanie dzielnika napięciowego 1:10

4. Do czego służą sondy z wejściem różnicowym.

Sondy takie służą do pomiarów sygnałów nie odniesionych do potencjału zerowego - nieuziemionych. Mierzenie tego typu sygnałów zwykłą sondą wymuszałoby użycie dwóch kanałów oscyloskopu i odjęcia od siebie potencjałów.

5. Rezystory warstwowe węglowe i metalowe: parametry, właściwości.

Węglowe: tanie w produkcji, wysoki współczynnik temperaturowy (TWR: +- 500 mmp/^oC), zła stabilność długotrwała, dosyć wysoki poziom szumów, dość wysoka wytrzymałość na przeciążenia impulsowe. Metalowe: dobrze pracują dla wysokich częstotliwości, niski współczynnik temperaturowy (TWR: +- 50ppm/^oC), dobra stabilność długotrwała, niski poziom szumów, niska wytrzymałość na przeciążenia impulsowe.

7. Kiedy stosuje się kondensator jako element sprzęgający a kiedy jako odprzęgający.

Jako element sprzęgający stosujemy, gdy chcemy zablokować napięcie stałe i przepuścić tylko napięcie zmienne. Natomiast kondensatory odprzęgające jako odfiltrowujące tętnienia zasilania przenoszone na układ - niwelują napięcie zmienne, które występuje razem z napięciem stałym. Najczęściej stosuje się dwa kondensatory jeden dla mniejszych częstotliwości, drugi rzędu 100nF dla wysokich częstotliwości.

8. Jak wyznacza się tg kąta strat kondensatorów.

Kąt δ stanowi dopełnienie do 90 kąta między napięciem a prądem płynącym przez kondensator przy określonej częstotliwości. Wyznacza sie go na podstawie wykresu fazorowego $\text{tg}\text{δ\ } = \ \frac{U_{R}}{U_{C}} = \ \frac{\frac{IR_{S}}{I}}{2\text{πfC}} = 2\text{πf}R_{S}C = \ \omega R_{S}C$

9. Jakie są charakterystyki częstotliwościowe idealnego kondensatora i cewki.

Kondensator to samo tylko ma -20dB/dek i ch-ka spada liniowo.

10. Model pasmowy półprzewodników.

Żeby w danym materiale mógł płynąć prąd muszą zaistnieć swobodne nośniki - pojawiają się one gdy elektrony z pasma walencyjnego, pokonując pasmo zabronione, do pasma przewodnictwa. Aby nośniki przeszły przez pasmo zabronione musi być dostarczona energia z zewnątrz co najmniej tak duża jak przerwa zabroniona, z reguły Wg < 2 eV. Generacji swobodnych elektronów towarzyszy generacja dziur nośnika ładunku +. Proces odwrotny to rekombinacja par.

15. Jak definiujemy czas odzyskiwania zdolności zaworowej t_rr diody?

Jeżeli dioda pracująca w stanie przewodzenia nagle zostanie wprowadzona w stan polaryzacji wstecznej (nagłym zmniejszeniem napięcia zasilania do zera i odwróceniu jego polaryzacji) obserwować się będzie krótkotrwały przepływ prądu wstecznego kilkakrotnie większej dane wynikające z charakterystyki statycznej. W stanie przewodzenia pojawia się duży ładunek dyfuzyjny. Czas t_rr to czas w trakcie trwania którego wyprowadzane są nośniki z obszaru złącza w celu uzyskania polaryzacji wstecznej. Czas ten można określić jako czas w którym trwa rozładowanie pojemności dyfuzyjnej diody oraz naładowanie pojemności warstwy zaporowej złącza.

16. Jaki jest rząd wielkości trr dla diody prostowniczej, szybkiej, Schottky’ego?

Dioda prostownicza: t_rr wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu mikrosekund. Diody Schottky'ego na prądy do 300 A kilkaset nanosekund, dla diod na mniejsze prądy kilka nanosekund. Szybka do kilkuset nanosekund.

17. Dioda Schottky'ego charakteryzuje się:

zawiera złącze metal - półprzewodnik, zerową pojemnością dyfuzyjną, znacznie lepszymi właściwościami dynamicznymi od diod pn, Czasem nawrotu zdolności zaworowych od kilku do kilkuset nanosekund, niższym niż w diodach pn spadkiem napięcia w stanie przewodzenia, stosunkowo niską wytrzymałością na przebicie w kierunku wstecznym zwykle 30 do 50 V.

18. Jakie elementy umożliwiają zdalny bezkontaktowy pomiar temperatury ?

termistor, termoelement (termopara), element fotoelektryczny (np. detektory podczerwieni)

20. Fototranzystor i fotodioda - porównanie.

Fotodioda - promieniowanie świetlne padające na złącze p-n powoduje wytworzenie nośników, praca przy polaryzacji zaporowej, złożona z 2 obszarów: n-p lub p-n Fototranzystor – promieniowanie świetlne padające na obszar bazy powoduje wytworzenie nośników, spolaryzowany jak zwykły tranzystor, złożony z 3 obszarów: n-p-n lub p-n-p

- czułość fototranzystora jest kilkadziesiąt razy większa niż czułość fotodiody

- szybkość zmian fotoprądu w tranzystorach jest znacznie mniejsza niż w fotodiodach

- szumy w fotodiodach są znacznie mniejsze niż w fototranzystorach.

21. Na charakterystykach fotodiody zaznaczyć obszar fotowoltaiczny oraz przykładowy punkt pracy w tym obszarze.

Obszarem pracy fotodiody jest IV ćwiartka układu współrzędnych. Przy obciążeniu fotodiody rezystorem R punkt pracy wyznacza przecięcie prostej obciążenia z charakterystyką ogniwa. Ubj - napięcie biegu jałowego, Iz - prąd zwarcia. III - obszar fotoprzewdonictwa.

22. Diody laserowe wykorzystują promieniowanie wymuszone, powstające w warunkach inwersji obsadzenia stanów, tzn. że w paśmie przewodnictwa znajduje się więcej elektronów niż w paśmie walencyjnym. Jakimi metodami uzyskuje się w złączu p-n warunki inwersji obsadzenia stanów ?

Należy dostarczyć dostatecznie duże natężenie prądu, aby więcej elektronów znajdowało się na wyższej powłoce walencyjnej niż na niższej.

26. Tranzystor z izolowaną bramką IGBT – schemat zastępczy.

28. Jakie są podstawowe rodzaje wzmacniaczy ze sprzężeniem zwrotnym ?

napięciowo-szeregowe, napięciowo-równoległe, prądowo-szeregowe prądowo-równoległe.

29. Do czego służy analiza małosygnałowa wzmacniaczy tranzystorowych ?

Analiza małosygnałowa pozwala wyznaczyć podstawowe parametry wzmacniacza takie jak:

wzmocnienie napięciowe w środku pasma przenoszenia, pasmo przenoszenia, rezystancja wejściowa, rezystancja wyjściowa.

30. Jaki jest wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na pasmo przenoszenia wzmacniacza dolnoprzepustowego ?

Ujemne sprzężenie zwrotne zwiększa pasmo przenoszenia wzmacniacza.

31. Co określa współczynnik CMRR we wzmacniaczu różnicowym?

Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (Common Mode Rejection Ratio) - to stosunek współczynnika wzmocnienia napięciowego wejściowego sygnału różnicowego K_udiff do współczynnika wzmocnienia napięciowego wejściowego wspólnego K_ucom. CMRR = Kudiff/Kucom. Im większy tym lepszy. Praktycznie stosowanym sposobem zwiększenia CMRR jest zastąpienie rezystora emiterowego źródłem prądowym.

32. Charakterystyka przenoszenia wzmacniacza operacyjnego w układzie otwartym.

U_o - sygnał wejściowy. Uidiff - napięcie wejściowe różnicowe, Uee - najbardziej ujemne napięcie zasilające układ, Ucc - najbardziej dodatnie. Dwa skrajne odcinki charakterystyki przebiegjace prawie pionowo odpowiadają stanom nasycenia wzmaka - nie wzmacnia sygnałów. W stanie nasyconym napięcie wyjściowe różni sie zwykle o ok 1V od zasilania.

36. Wzmacniacze mocy: podstawowe parametry, klasyfikacja.

paramerty: wzmocnienie mocy, moc wyjściowa, moc strat, sprawność , pasmo przenoszenia częstotliwości, kąt przepływu prądu wymuszony punktem pracy, współczynnik zawartości harmonicznych. klasy: A (oznacza pracę tranzystora wyłącznie w stanie aktywnym) λ = 360 st., B (jeden tr jest w stanie aktywnym przy jednej biegunowości Ui a drugi jest aktywny przy innej biegun.) <360, C =180 (przewodzi prąd w postaci różnie odkształconych impulsów), D <180 (wzmacniacze impulsowe), Klasa AB.

39. Generatory z rezonatorem kwarcowym : schemat zastępczy, właściwości.

Charakteryzuje się bardzo dobrą stabilizacją częstotliwości zwłaszcza w zależności od temperatury. Przy rezonansie mechanicznym prąd opóźnia się względem napięcia - dla tej częstotliwości rezonator zachowuje się jak indukcyjność a nie jak kondensator. Zastosowanie rezonatora kwarcowego zapewnia utrzymanie stałej częstotliwości generatora z uchybem rzędu promila.

40. Schematy blokowe zasilaczy: -ze stabilizatorem szeregowym liniowym, - oraz impulsowych.

41. Wyjaśnić działanie stabilizatora równoległego z diodą Zenera, jakimi parametrami można opisać taki stabilizator ?

Dioda Zenera w tym układzie pracuje poniżej napięcia przebicia. Napięcie na diodzie praktycznie nie zależy od napięcia zasilania E i zmienia się minimalnie przy znacznych zmianach prądu. Warunkiem pracy tego układu jest wymuszenie odpowiedniego prądu diody Iz z przedziału (Izmin; Izmax). Przy dużych wahaniach źródła E lub zmiennym obciążeniu RL napięcie jest stabilizowane. Parametry: dopuszczalne straty mocy, zakres dopuszczalnych napięć zasilających zakres prądów Iz (dla poprawnej pracy), współczynnik temperaturowy diody Zenera.

42. Wyjaśnić działanie układu regulacji automatycznej w stabilizatorze szeregowym ?

Gdy następuje zmniejszenie napięcia Uo, to proporcjonalnie spada spada napięcie αUo, ponieważ napięcie Un jest w przybliżeniu stałe, to między wejściami wzmacniacza powstaje napięcie sygnału błędu, które jest wzmacniane. Następuje zmniejszenie rezystancji statycznej tranzystora TM (dzięki lepszemu wysterowaniu). W konsekwencji zwiększa się prąd i napięcie U_o utrzymuje się na stałym poziomie.

43. Przetwornica napięcia DC/DC typu Flyback, zasada działania.

a) pierwszy etap: włączony tranzystor i wyłączona dioda

Strumień magnetyczny jest związany tylko z prądem uzwojenia pierwotnego który jest coraz większy co określa zależność:

$i_{1}\left( t \right) = \frac{E}{L_{1}}t + I_{o}$

b) drugi etap: wyłączony tranzystor, włączona dioda Strumień magnetyczny jest związany tylko z prądem uzwojenia wtórnego który jest coraz mniejszy co określa zależność: $i_{2}\left( t \right) = \ \frac{- U_{0}}{L_{2}}t + I_{2m}$

44. Przetwornice beztransformatorowe DC/DC podwyższające i obniżające napięcie.

D – wspołczynnik wypełnienia sygnału kluczującego

45.

46. Objaśnić, jaki jest sens wprowadzenia stanu wysokiej impedancji w układach cyfrowych ?

Stan wysokiej impedancji został wprowadzony dla sytuacji, gdy podłączone jest kilka urządzeń, ale jednocześnie może pracować tylko jedno z nich (przykładowo z powodu obecności iloczynu na drucie). Wtedy wszystkie niepracujące urządzenia są w stanie wysokiej impedancji, co się cechuje brakiem poboru prądu (brakiem obciążalności) z linii.

47. Jak definiuje się w układach cyfrowych czas propagacji tp ?

czas upływający od chwili zmiany stanu wejścia układu logicznego lub elementu logicznego do chwili ustalenia stanu wyjść, będącej reakcją na tę zmianę wejścia. Czas propagacji jest podstawowym parametrem charakteryzującym szybkość działania elementów i układów logicznych. W zależności od charakteru zmiany stanu wyjścia wyróżnia się dwa czasy propagacji: dla przejścia ze stanu wysokiego do niskiego t_pHL i z nieskiego do wysokiego t_pLH.. t_p to uśredniony czas propagacji; $t_{p} = \ \frac{t_{\text{pLH}} + \ t_{\text{pHL}}}{2}$.

49. Jakie są podstawowe technologie realizacji układów cyfrowych.

Układy w technologii TTL wymagające stałego przepływu prądu oraz napięcia zasilającego 5V. W tej technologii buduje się wiele ukłądów logicznych takich jak bramki NAND. Układy CMOS - wolniejsze od TTL ale najbardziej podatne na dużą skale scalenia - oparte na tranzystorach MOS, pobierająca prąd impulsowo tylko podczas przełączania tranzystorów, pracuje w zakresie napięcia zasilania od 3 do 18 V, buduje się z nich np pamięci RAM. Układy ECL najszybsze lecz zajmujące najwięcej miejsca i najwięcej mocy.