1. Podaj właściwości idealnego wzmacniacza operacyjnego, narysuj wzmacniacz w konfiguracji odwacającej/ nieodwacającej fazę i wyznacz wzmocnienie.

2. Podaj twierdzenie Thevenina/Nortona (dla źródła zatępczego).

3. Podaj wzór opisujący charakterystykę statyczną diody.

4. Narysuj schemat opisz działanie prostownika mostkowego.****

5. Opisz zasadę działania tranzystora bipolarnego.

6. Narysuj schemat wzmacniacza różnicowego i opisz jego działanie.

7. Podaj podstawowe parametry charakterystyczne wzmacniaczy.

8. Podaj zalety i wady ujemnego sprzężenia zwrotnego.

9. Podaj wymagania oraz klasyfikację wzmacniaczy mocy.

10. Jak zabezpieczyć tranzystory mocy przed zwarciem na wyjściu?

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ODPOWIEDZ .2

Twierdzenie Thevenina (inaczej: twierdzenie o zastępczym źródle napięcia) dotyczy obwodów elektrycznych.

Treść twierdzenia:

Dowolny aktywny obwód liniowy można od strony wybranych zacisków ab zastąpić obwodem równoważnym, złożonym z szeregowego połączonego jednego idealnego źródła napięcia, równego napięciu pomiędzy zaciskami ab w stanie jałowym oraz jednej impedancji równej impedancji zastępczej obwodu pasywnego, widzianego od strony zacisków ab.

Do pełnego rozpatrywania tego twierdzenia używa się układów SLS rozpatrywanych w ujęciu symbolicznym:

gdzie:

• Ez - źródło napięcia elektrycznego o SEM równej napięciu na rozwartych zaciskach AB układu

• Zo - impedancja

• Zz - impedancja źródła, równa impedancji układu (z wyłączonymi źródłami autonomicznymi) widzianej z zacisków AB

• Io - prąd

• A, B - dwa dowolne zaciski układu

Wartość źródła zastępczego oblicza się na podstawie analizy obwodu oryginalnego jako napięcie panujące na zaciskach AB po odłączeniu gałęzi AB. Impedancja zastępcza widziana z zacisków AB dotyczy obwodu po wyłączeniu gałęzi AB i po zwarciu wszystkich źródeł napięcia oraz rozwarciu źródeł prądu.

Twierdzenie Nortona (inaczej: twierdzenie o zastępczym źródle prądu) dotyczy obwodów elektrycznych.

Treść twierdzenia:

Każdy liniowy dwójnik aktywny można przedstawić w postaci źródła prądu elektrycznego. Natężenie prądu źródłowego równe jest prądowi płynącemu w bezoporowym przewodzie, zwierającym zaciski dwójnika aktywnego, zaś rezystancja wewnętrzna tego źródła jest równa rezystancji tego dwójnika po usunięciu wszystkich źródeł energii.

Twierdzenie Nortona jest uzupełnieniem twierdzenia Thevenina, pozwala ono rozpatrywać dwójnik jako źródło prądowe, a nie napięciowe, choć zależności matematyczne są podobne.

Twierdzenie mówi o tym, że dowolny układ złożony z mieszaniny źródeł prądowych i rezystorów można zastąpić jednym źródłem prądowym i jednym rezystorem połączonym równolegle, przy czym prąd wypadkowy I_w będzie równy prądowi płynącemu w pierwotnym układzie, a rezystancja wypadkowa R_w będzie to rezystancja widoczna od rozwartych zacisków, przy zwartym źródle napięciowym i rozwartym prądowym.

ODPOWIEDZ .3

Na rys. 2 przedstawiona jest charakterystyka diody I_D=I_D(U_AK). Jak widać na rysunku już przy bardzo małych napięciach U_AK (jest to napięcie na diodzie) prąd płynący przez diodę I_D (prąd przewodzenia) bardzo mocno wzrasta do dużych wartości. Tak jak każdy element dioda ma również swoje parametry graniczne, których nie można przekroczyć bez jej uszkodzenia. Dlatego prąd przewodzenia diody nie może przekroczyć jej prądu maksymalnego I_Fmax. Napięcie przewodzenia diody U_F określa się przy prądzie przewodzenia I_F=0,1·I_Fmax. Dla diody germanowej Ge (diody mogą być zbudowane z różnych półprzewodników) napięcie to zawiera się w zakresie od 0,2V do 0,4V, a dla diody krzemowej Si - od 0,5V do 0,8V.
   Wzór na teoretyczną charakterystykę diody: rys. 1 rys. 2

ODPOWIEDZ .4

Prostownik jest to element lub zestaw elementów elektronicznych służący do zamiany napięcia przemiennego na napięcie jednego znaku, które po dalszym odfiltrowaniu może być zmienione na napięcie stałe.

ODPOWIEDZ .5

Tranzystor bipolarny - tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw półprzewodników o różnym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa złącza PN; sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora.

Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane:

• emiter (ozn. E),

• baza (ozn. B),

• kolektor (ozn. C).

Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w tranzystorach bipolarnych nośnikami prądu są elektrony i dziury.

Zasada działania tranzystora bipolarnego od strony 'użytkowej' polega na sterowaniu wartości prądu kolektora za pomocą prądu bazy. (Prąd emitera jest zawsze sumą prądu kolektora i prądu bazy). Prąd kolektora jest wprost proporcjonalny do prądu bazy, współczynnik proporcjonalności nazywamy wzmocnieniem tranzystora i oznaczamy symbolem h21^E lub grecką literą β

Napięcie przyłożone do złącza baza-emiter w kierunku przewodzenia wymusza przepływ prądu przez to złącze - nośniki większościowe (elektrony w tranzystorach NPN lub dziury w tranzystorach PNP) przechodzą do obszaru bazy (stąd nazwa elektrody: emiter, bo emituje nośniki). Nośniki wprowadzone do obszaru bazy przechodzą bezpośrednio do kolektora - jest to możliwe dzięki niewielkiej grubości obszaru bazy - znacznie mniejszej niż droga swobodnej dyfuzji nośników ładunku w tym obszarze (ok. 0,01-0,1 mm), co pozwala na łatwy przepływ nośników przechodzących przez jedno ze złącz do obszaru drugiego złącza - nośniki wstrzyknięte do bazy niejako 'siłą rozpędu' dochodzą do złącza kolektor baza. Ponieważ złącze to jest spolaryzowane w kierunku zaporowym to nośniki mniejszościowe są 'wsysane' do kolektora.

Prąd bazy składa się z dwóch głównych składników: prądu rekombinacji i prądu wstrzykiwania. Prąd rekombinacji to prąd powstały z rekombinowania wstrzykniętych do bazy nośników mniejszościowych z nośnikami większościowymi w bazie. Jest tym mniejszy im cieńsza jest baza. Prąd wstrzykiwania jest to prąd złożony z nośników wstrzykniętych z bazy do emitera, jego wartość zależy od stosunku koncentracji domieszek w obszarze bazy i emitera.

Podstawowe znaczenie dla działania tego urządzenia mają zjawiska zachodzące w cienkim obszarze, zwanym bazą, pomiędzy dwoma złączami półprzewodnikowymi.

Zasada
obowiązuje tylko dla stanu aktywnego, w stanie nasycenia prąd kolektora jest mniejszy niż by wynikał z tego wzoru, bo układ do którego podłączony jest kolektor nie jest w stanie dostarczyć odpowiednio dużego prądu, a w stanie zatkania płyną tylko resztkowe prądy elektrod wynikające z niedoskonałości technologii.

ODPOWIEDZ .8

Tak jest tylko przy idealnym źródle i zwartym/rozwartym obciążeniu (impedancje włączone do A)Sprzężenie zwrotne występuje, gdy część sygnału wyjściowego układu jest podawana zwrotnie (lubprzedostaje się) na jego wejście (skutek oddziałuje zwrotnie na przyczynę). Jeśli sygnał zwrotny xfma fazę przeciwną niż wejściowy xSto efektywny sygnał wejściowy xi= xS-xfjest zmniejszany, < jest sygnał wyjściowy xo, a więc < jest wzmocnienie: Af= xo/ xS=xo/(xi+ xf)=Axi/(xi+Aβxi) ~1/β(tzn. że wzmocnienie jest określone wyłącznie przez czwórnik β −tak jest gdy wzm.pętli Aβ>>1).

Zalety:•układ jest mniej wrażliwy np.. na wahania napięć zasilających, zmianę A czy temperatury•zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe)•rozszerza się pasmo (tj. zwiększa górna i zmniejsza dolna częstotl.graniczna, ale GB=AfB3dBf=cons•możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej (w górę lub w dół wg. typu F)

Wady:•zmniejszenie wzmocnienia tyle razy ile wynosi różnica zwrotna (mianownik)Af= A/(1+Aβ) = A/F•mogą wystąpić tendencje do wzbudzenia się układu (gdy ϕ>180' tj. co najmniej 3 bieguny)xSi xo-prąd lub napięcie.

Tak jest tylko przy idealnym źródle i zwartym/rozwartym obciążeniu (impedancje włączone do A)

Dioda

---