lUKŁADY ELEKTRONICZNE:

• układy analogowe ciągłe

• - liniowe (filtry, wzmacniacze, generatory)

• nieliniowe (generatory, modulatory, demodulatory, przemienniki, prostowniki, układy kształtowania impulsów)

• układy analogowe dyskretne

• S.C. (switched capacitor) do przetwarzania sygnałów dyskretnych (próbkowalnych). Potrzebną dyskretyzację uzyskuje się za pomocą włączanych w odpowiednich chwilach przełączników, przez które ładują się pojemności, utrzymujące potem wartość sygnału w postaci ładunku do następnej dyskretnej chwili czasowej

• - są to głownie filtry i przetworniki

• Układy próbkująco -pamiętające (sample-and-hold) - zamiana sygnałów ciągłych (analogowych) na dyskretne i odwrotnie

• CCD (charge coupled devices) - elementy ze sprzężeniem ładunkowym

układy cyfrowe (logiczne)

• Układy kombinacyjne

Bramki

Dekodery

Kodery

ALU

ROM

• Układy sekwencyjne

Przerzutniki

Rejestry

Liczniki

RAM

UKŁADY SCALONE:

• analogowe

• cyfrowe

• standardowe

• specjalizowane (ASIC)

• półprzewodnikowe (monolityczne):
  bipolarne i unipolarne

• warstwowe (hybrydowe)
  cienkowarstwowe

grubowarstwowe

ASIC:

• full custom

• semicustom
  (matrycowe, komórkowe, o programowalnej logice (PLD)

Złożoność układów scalonych:

SSI - 10 do 1000 elementów mały stopień scalenia

(STANDARD SCALE INTEGRATION)

MSI - 1000 do 10 000 - średni stopień scalenia

(MEDIUM SCALE INTEGRATION)

LSI -10 000 do 100 000 - duży stopień scalenia

(LARGE SCALE INTEGRATON)

VLSI - powyżej 100 000 bardzo duży stopień scalenia

(VERY LSI) ( SLSI - SUPER LSI, ULSI - ULTRA LSI

TECHNOLOGIE MONTAŻU UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH:

THT - montaż przewlekany

SMT - montaż powierzchniowy

SMD - elementy do montażu powierzchniowego

OBWODY DRUKOWANE:

• jednowarstwowe

• dwuwarstwowe

• wielowarstwowe

TYP PODŁOŻA:

• sztywne (laminat epoksydowo-szklany lub fenolowo - papierowy)
  grubość 0.8÷6 mm

• giętkie (folia poliestrowa, poliamidowa lub teflonowa)
  grubość 25 ÷ 125 μm

• grubość folii miedzianej 5 ÷105 μm

TECHNOLOGIA TWORZENIA ŚCIEŻEK:

• substraktywna - wytrawianie (usuwanie) miedzi

• addytywna - selektywne osadzanie miedzi na niefoliowanym podłożu

WPROWADZENIE DO OPISU UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Definicje skali (jednostek) logarytmicznej:

Poziom sygnału napięciowego:

• B -bel dB decybel napięcie odniesienia
  

Poziom mocy:

P_ref = 0.001 W

Wzmocnienie napięciowe:

Zakres dynamiki sygnału:

Kilka wartości:

oznacza, że 6dB to 2-krotna zmiana sygnału

• 3dB to zmiana sygnału do 0.707 jego wartości wejściowej (
  )

WYBRANE POJĘCIA Z ZAKRESU ANALIZ UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH:

• transformacja Laplace'a:

• transformacje Fouriera (w tym DFT i FFT)

• przekształcenie Z (dla układów dyskretnych)

• opis w postaci zmiennych stanu (równania różniczkowe)

• opis układów impulsowych - równania różnicowe

Czwórniki opisuje się zwykle za pomocą transmitancji

(opisu matematycznego układu liniowego uwzględniającego zachowanie się układu w stanach przejściowych)

Dla potrzeb analizy i opisu układów elektronicznych bardzo często opisuje się działanie układu przy zmianach częstotliwości sygnału wejściowego co jest równoznaczne z analizą transmitancji dla zmiennej s-jω. W praktyce oznacza to analizę wzmocnienia układu (oraz przesunięcia fazowego) przy zmianach częstotliwości od zera do nieskończoności

WZMACNIACZE:

charakterystyki częstotliwościowe

(wykresy Bodego):

są to zmiany wzmocnienia (oraz przesunięcia fazowego) wzmacniacza (układu elektronicznego) w funkcji częstotliwości

Klasyfikacja:

• wzmacniacze prądu stałego (stałoprądowe)

• wzmacniacze małej częstotliwości (10 Hz ÷100 kHz)

• wzmacniacze wielkiej częstotliwości (100 kHz ÷ 1GHz)

• Symbole graficzne wzmacniacza:

Sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach

Sprzężenie zwrotne polega na połączeniu wyjścia z wejściem w węźle sumacyjnym.

Rozróżnia się sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne (rysunek)

Mając daną transmitancję układu (czwórnika, wzmacniacza) równania tegoż czwórnika po zamknięciu sprzężenia zwrotnego można opisać w sposób następujący:

Transmitancja dla układu zamkniętego

przy sprzężeniu ujemnym:

przy sprzężeniu dodatnim:

Cele stosowania ujemnych sprzężeń zwrotnych:

• poprawa stabilności wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy na wahania napięć zasilających i zmianę temperatury)

• zmniejszenie szumów i zniekształceń

• zwiększenie górnej częstotliwości granicznej

• możliwość kształtowania charakterystyk częstotliwościowych

• możliwość modyfikacji impedancji wejściowej i wyjściowej

Klasyfikacja ujemnych sprzężeń zwrotnych

• napięciowe-szeregowe

• napięciowe-równoległe

• prądowe napięciowe

• prądowe równoległe

Sprzężenie napięciowo - szeregowe:

• sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do napięcia wyjściowego i doprowadzony na wejście szeregowo z sygnałem wejściowym

• - sygnałem wejściowym jest napięcie (U₁)
  (układ sterowany napięciowo)

• - sygnałem wyjściowym jest napięcie (U₀)

Przykład zastosowania:

Sprzężenie napięciowo - równoległe:

• sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do napięcia wyjściowego i doprowadzony na wejście równolegle z sygnałem wejściowym

• - sygnałem wejściowym jest prąd (I₁)
  (układ sterowany prądowo)

• - sygnałem wyjściowym jest napięcie (U₀)

Przykład zastosowania:

Sprzężenie prądowo - równoległe:

• sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do prądu wyjściowego i doprowadzony na wejście równolegle z sygnałem wejściowym

• - sygnałem wejściowym jest prąd (I₁)
  (układ sterowany prądowo)

• - sygnałem wyjściowym jest prąd (I₀)

Przykład zastosowania:

Sprzężenie prądowo - szeregowe:

• sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do prądu wyjściowego i doprowadzony na wejście szeregowo z sygnałem wejściowym

• - sygnałem wejściowym jest napięcie (U₁)
  (układ sterowany napięciowo)

• - sygnałem wyjściowym jest prąd (I₀)

Przykład zastosowania:

Układ Darlingtona (super - β)

• jest to połączenie dwóch tranzystorów bipolarnych wyróżniające się bardzo dużym wzmocnieniem prądowym I bardzo dużą rezystancją wejściową

Najprostsze wzmacniacze:

Układ polaryzacji wzmacniacza

Układ wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym

prądowo-szeregowym

PRZYKŁADOWY WZMACNIACZ MAŁOSYGNAŁOWY
(JEDNOSTOPNIOWY)

R₁, R₂- rezystory polaryzujące punkt pracy wzmacniacza

C_1,C₂ - pojemności przenoszące tylko składowe zmienne sygnałów

C_s,R_s - rezystancja I pojemność sprzężenia zwrotnego

U_we - sygnał napięciowy wejściowy

U_wy - sygnał napięciowy wyjściowy

Wzmacniacz dwustopniowy:

Przyczyny zniekształceń sygnału we wzmacniaczach:

Zniekształcenia liniowe

• częstotliwościowe (zależność modułu wzmocnienia od częstotliwości)

• fazowe (zależność przesunięcia fazowego od częstotliwości)

Zniekształcenia nieliniowe:

• amplitudowe (zależność wzmocnienia od amplitudy sygnału)

• intermodulacyjne (modulacja na charakterystyce nieliniowej)

Wzmacniacze mocy dzielą się na klasy wyznaczone przez punkt pracy na charakterystykach tranzystorów mocy:

Klasa A (na liniowej części charakterystyki)

Klasa - B pojedynczy tranzystor wzmacnia sygnał jedynie dla jednej połówki sygnału wejściowego

Klasa AB - pośrednia pomiędzy A I B

Klasa C- sygnał wejściowy wzmacniany jest jedynie przez część połówki okresu

---