Индуктивный сглаживающий фильтр
Индуктивный
фильтр состоит из дросселя, включенного
последовательно с нагрузкой. Под
дросселем подразумевается обычная
катушка, характеризующаяся определённой
индуктивностью.[5] Сглаживающее
действие такого фильтра основано на
возникновении в дросселе ЭДС
самоиндукции,
препятствующей изменению выпрямленного
тока. Дроссель выбирается
так, чтобы индуктивное сопротивление
его обмотки(
)было
больше сопротивления нагрузки 
.
При выполнении этого условия большая
часть переменной составляющей падает
на обмотке дросселя. На сопротивлении
нагрузки выделяется в основном постоянная
составляющая выпрямленного напряжения 
и
переменная составляющая, величина
которой намного меньше переменной
составляющей напряжения, падающего на
обмотке дросселя.
Коэффициент
сглаживания такого фильтра равен 
где у нас
— сопротивление нагрузки
—
индуктивность
обмотки дросселя
— угловая
частота
—
коэффициент
зависящий от схемы выпрямителя и
показывающий, во сколько раз частота
основной гармоники выпрямленного
напряжения больше частоты тока сети.
Емкостной сглаживающий фильтр
Емкостной
фильтр рассматривают не отдельно, а
всегда совместно с таким прибором,
как выпрямитель.Его
действие основано на накоплении
электрической энергии в электрическом
поле конденсатора[6] и
его разряде при отсутствии тока
через вентиль на
сопротивление нагрузки 
.
Причём конденсатор подключается
параллельно к нагрузке. Конденсатор
имеет следующее реактивное
сопротивление 
,
где 
это
ёмкость конденсатора. Коэффициент
сглаживания такого фильтра будет
следующим:
(
)
(
)
где
К(1)-коэффициент пульсаций на входе выпрямителя при отсутствии ёмкости
К(2)-коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии ёмкости.
При увеличении m коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а емкостного уменьшается. Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при выпрямлении однофазных[7], а индуктивный при выпрямлении многофазных токов.При увеличении сглаживающее действие емкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается. Поэтому емкостной фильтр выгодно применять при малых, а индуктивный при больших токах нагрузки.
Lc фильтр
Наиболее широко используют Г-образный индуктивно-емкостной фильтр. Для сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо, чтобы емкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты пульсации было много меньше сопротивления нагрузки, а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.
При выполнении этих условий, пренебрегая активным сопротивлением дросселя, коэффициент сглаживания такого Г-образного фильтра будет равен
Так
как 
-собственная
частота фильтра, то
Одним из основных условий выбора и является обеспечение индуктивной реакции фильтра. Такая реакция необходима для большей стабильности внешней характеристики выпрямителя, а также в случаях использования в выпрямителях германиевых, кремниевых[8] или ионных вентилей.
Для обеспечения индуктивной реакции необходимо выполнение неравенства
При проектировании фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора, при которых не мог бы возникнуть резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки.
П-образный 
фильтр
можно представить в виде двухзвенного,
состоящего из емкостного фильтра с
ёмкостью 
и
Г-образного с
и 
.
Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:
В
П-образном фильтре наибольшей величины
коэффициент сглаживания достигает при
равенстве емкостей 
При необходимости обеспечения большого коэффициента сглаживания целесообразно применение многозвенного фильтра. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен :
то
есть общий коэффициент сглаживания
будет равен произведению коэффициентов
сглаживания всех соединённых фильтров.
Если
все звенья фильтра состоят из одиннаковых
элементов (
;
),
что наиболее целесообразно, то
и 
где 
—
коэффициент сглаживания каждого
звена; 
,
—
соответственно индуктивность и емкость
каждого звена; n — число звеньев.
RC-фильтры
В
выпрямителях[9] малой
мощности в некоторых случаях применяют
фильтры, в состав которого входит активное
сопротивление и
ёмкость. В таком фильтре относительно
велико падение напряжения и потери
энергии на резисторе 
,
но габариты и стоимость такого фильтра
меньше, чем индуктивно-емкостного.
Коэффициент сглаживания такого фильтра
будет равен:
Значение
сопротивления фильтра 
определяется
исходя из оптимальной величины его
коэффициента полезного действия.
Оптимальное значение КПД лежит
в пределах от 0.6 до 0.8. Расчёт П-образного
активно-емкостного фильтра производится
так, как и в случае П-образного LC —
фильтра, путём разделения этого фильтра
на емкостной и Г-образный RC-фильтры.
3.Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.
Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.
Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры.
Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора (эффект Hot carrier injection (англ.)).
Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения.
Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.
Разрез транзистора с плавающим затвором
Программирование флеш-памяти
Стирание флеш-памяти
NOR- и NAND-приборы
Различаются методом соединения ячеек в массив и алгоритмами чтения-записи.
Конструкция NOR использует классическую двумерную матрицу проводников, в которой на пересечении строк и столбцов установлено по одной ячейке. При этом проводник строк подключался к стоку транзистора, а столбцов — ко второму затвору. Исток подключался к общей для всех подложке. В такой конструкции было легко считать состояние конкретного транзистора, подав положительное напряжение на один столбец и одну строку.
Конструкция NAND — трёхмерный массив. В основе та же самая матрица, что и в NOR, но вместо одного транзистора в каждом пересечении устанавливается столбец из последовательно включенных ячеек. В такой конструкции получается много затворных цепей в одном пересечении. Плотность компоновки можно резко увеличить (ведь к одной ячейке в столбце подходит только один проводник затвора), однако алгоритм доступа к ячейкам для чтения и записи заметно усложняется.
Технология NOR позволяет получить быстрый доступ индивидуально к каждой ячейке, однако площадь ячейки велика. Наоборот, NAND имеют малую площадь ячейки, но относительно длительный доступ сразу к большой группе ячеек. Соответственно, различается область применения: NOR используется как непосредственнаяпамять программ микропроцессоров и для хранения небольших вспомогательных данных.
Названия NOR и NAND произошли от ассоциации схемы включения ячеек в массив со схемотехникой микросхем КМОП-логики.
Существовали и другие варианты объединения ячеек в массив, но они не прижились.
Компоновка шести ячеек NOR flash
Структура одного столбца NAND flash
SLC- и MLC-приборы
Различают приборы, в которых элементарная ячейка хранит один бит информации и несколько бит. В однобитовых ячейках различают только два уровня заряда на плавающем затворе. Такие ячейки называют одноуровневыми (single-level cell, SLC). В многобитовых ячейках различают больше уровней заряда; их называют многоуровневыми (multi-level cell, MLC[4][5]). MLC-приборы дешевле и более ёмкие, чем SLC-приборы, однако с большим временем доступа и меньшим максимальным количеством перезаписей.
Обычно под MLC понимают память с 4 уровнями заряда (2 бита) на каждую ячейку. Память с 8 уровнями (3 бита) иногда называют TLC (Triple Level Cell)[4][5] или 3bit MLC[6], с 16 уровнями (4 бита) — 16LC.[7]
Аудиопамять
Естественным развитием идеи MLC ячеек была мысль записать в ячейку аналоговый сигнал. Наибольшее применение такие аналоговые флеш-микросхемы получили в воспроизведении звука. Такие микросхемы получили широкое распространение во всевозможных игрушках, звуковых открытках и т. д.[8]
Многокристальные микросхемы
Часто[источник не указан 280 дней] в одну микросхему флеш-памяти упаковывается несколько полупроводниковых пластин (кристаллов), до 8-16 штук.[9]
Технологические ограничения
Запись и чтение ячеек различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют большой ток при записи для формирования высоких напряжений, тогда как при чтении затраты энергии относительно малы.
Ресурс записи
Изменение заряда сопряжено с накоплением необратимых изменений в структуре и потому количество записей для ячейки флеш-памяти ограничено (обычно до 10 тыс. раз для MLC-устройств и до 100 тыс. раз для SLC-устройств).
Одна из причин деградации — невозможность индивидуально контролировать заряд плавающего затвора в каждой ячейке. Дело в том, что запись и стирание производятся над множеством ячеек одновременно — это неотъемлемое свойство технологии флеш-памяти. Автомат записи контролирует достаточность инжекции заряда по референсной ячейке или по средней величине. Постепенно заряд отдельных ячеек рассогласовывается и в некоторый момент выходит за допустимые границы, которые может скомпенсировать инжекцией автомат записи и воспринять устройство чтения. Понятно, что на ресурс влияет степень идентичности ячеек. Одно из следствий этого — с уменьшением топологических норм полупроводниковой технологии создавать идентичные элементы все труднее, поэтому вопрос ресурса записи становится все острее.
Другая причина — взаимная диффузия атомов изолирующих и проводящих областей полупроводниковой структуры, ускоренная градиентом электрического поля в области кармана и периодическими электрическими пробоями изолятора при записи и стирании. Это приводит к размыванию границ и ухудшению качества изолятора, уменьшению времени хранения заряда.
Идут исследования технологии восстановления ячейки флеш-памяти путём локального нагрева изолятора затвора до 800°С в течение нескольких миллисекунд.