1.Светодиоды. Принцип действия, основные параметры и характеристики.

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД; англ. light-emitting diode, LED) — полупроводниковый прибор сэлектронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

2.Усилительный каскад на биполярном транзисторе с об.

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронных усилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току (коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления по напряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления по мощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входное сопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей «паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схема с общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизи верхней границы рабочего диапазона частот транзистора.

Достоинствами схемы являются стабильные температурные и частотные свойства, то есть параметры схемы(коэффициент усиления напряжения, тока и входное сопротивление) остаются неизменными при изменении температуры окружающей среды.

Недостатками схемы являются малое входное сопротивление и отсутствие усиления по току.

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов (для мощных - ещё меньше), так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

3.Импульсные устройства на оу,компоратор.

Операционным усилителем (ОУ) называют усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и несимметричным

выходом, имеющий весьма высокие коэффициент усиления и входное сопротивление, а также малое выходное сопротивление.

Питание ОУ осуществляется от разнополярного источника напряжения ±Uпит. В схемах, построенных на ОУ, для простоты цепи

питания обычно не показывают.При построении импульсных устройств часто применяют специализированные микросхемы – компараторы, которые предназначены для сравнения аналоговых сигналов, имеют высокие коэффициент усиления и скорость переключения. На рис. 1 показано условное обозначение компаратора LM311 и используемая в данной

лабораторной работе схема его включения.

Билет №22

Фототранзи́стор — оптоэлектронный полупроводниковый прибор, вариант биполярного транзистора. Отличается от классического варианта тем, что область базы доступна для светового облучения, за счёт чего появляется возможность управлять усилением электрического тока с помощью оптического излучения.

Фототранзистор имеет структуру n-p-n или p-n-p транзистора и может усиливать ток. Дырки электронно-дырочных пар, рождённых излучением, находятся в базе, а электроны переходят в эмиттер или коллектор. При увеличении положительного потенциала базы происходит усиление фототока за счёт инжекции электронов из эмиттера в базу.

Фототранзистор можно включать по схемам со свободным коллектором, со свободной базой и со свободным эмиттером. На фототранзистор можно подавать оптические и электрические сигналы. Без входного электрического сигнала, который обычно необходим для смещения, компенсирующего наводки, фототранзистор работает как фотодиод с высокой интегральной чувствительностью, небольшой граничной частотой и большим темновым током. Фототранзисторы целесообразно использовать для регистрации больших световых сигналов; при регистрации малых световых сигналов следует подать положительное смещение на базу. Применяют два варианта включения фототранзисторов: диодное — с использованием только двух выводов (эмиттера и коллектора) и транзисторное — с использованием трех выводов, когда на вход подают не только световой, но и электрический сигналы. Фототранзисторы используются в качестве фотоприемников и транзисторных оптопарах.

Недостатком фототранзисторов является большая инерционность, что ограничивает их применение в качестве быстродействующих выключателей.

Биполярный фототранзистор — полупроводниковый прибор с двумя p-n переходами — предназначен для преобразования светового потока в электрический ток. При освещении фототранзистора в его базе генерируется электронно-дырочные пары. Неосновные носители зарядов переходят в область коллектора и частично в область эмиттера. При этом потенциалы эмиттера и коллектора относительно базы изменяются. Эмиттерный переход смещается в прямом направлении, и даже небольшое изменение его потенциала вызывает большое изменение тока коллектора, то есть фототранзистор является усилителем. Ток коллектора освещенного фототранзистора оказывается достаточно большим — отношение светового потока к темновому велико (несколько сотен). Фототранзисторы обладают значительной большей, чем фотодиоды, чувствительностью — порядка сотни миллиампер на люмен. Биполярный фототранзистор подобен обычному биполярному транзистору, между выводами коллектора и базы которого включен фотодиод. Таким образом, ток фотодиода оказывается током фототранзистора и создает усиленный в n раз ток в цепи коллектора. Если на фототранзистор подается только электрический сигнал, его параметры почти не отличаются от параметров обычного транзистора.

Усилительный каскад с общей базой (ОБ) — одна из трёх типовых схем построения электронныхусилителей на основе биполярного транзистора. Характеризуется отсутствием усиления по току(коэффициент передачи близок к единице, но меньше единицы), высоким коэффициентом усиления понапряжению и умеренным (по сравнению со схемой с общим эмиттером) коэффициентом усиления помощности. Входной сигнал подаётся на эмиттер, а выходной снимается с коллектора. При этом входноесопротивление очень мало, а выходное — велико. Фазы входного и выходного сигнала совпадают.

Особенностью схемы с общей базой является минимальная среди трёх типовых схем усилителей«паразитная» обратная связь с выхода на вход через конструктивные элементы транзистора. Поэтому схемас общей базой наиболее часто используется для построения высокочастотных усилителей, особенно вблизиверхней границы рабочего диапазона частот транзистора. Достоинствами схемы являются стабильныетемпературные и частотные свойства, то есть параметры схемы(коэффициент усиления напряжения, тока ивходное сопротивление) остаются неизменными при изменении температуры окружающей среды.Недостатками схемы являются малое входное сопротивление и отсутствие усиления по току.

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощныхтранзисторов (для мощных - ещё меньше), так как входная цепь транзистора при этом представляет собойоткрытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

Синхронные (или параллельные) счетчики представляют собой наиболее быстродействующую разновидность счетчиков. Наращивание их разрядности при соблюдении определенных условий не приводит к увеличению полной задержки срабатывания. То есть можно считать, что именно синхронные счетчики работают как идеальные счетчики, все разряды которых срабатывают одновременно, параллельно. Задержка срабатывания счетчика в этом случае примерно равна задержке срабатывания одного триггера. Достигается такое быстродействие существенным усложнением внутренней структуры микросхемы. Вместе с тем недостатком синхронных счетчиков является более сложное управление их работой по сравнению с асинхронными счетчиками и с синхронными счетчиками с асинхронным переносом. Поэтому синхронные счетчики целесообразно применять только в тех случаях, когда действительно требуется очень высокое быстродействие, очень высокая скорость переключения разрядов. Иначе усложнение схемы управления может быть не оправдано.

Временная диаграмма работы синхронного счетчика (рис. 10.1) отличается от временной диаграммы синхронного счетчика с асинхронным переносом способом формирования сигнала переноса, используемого при каскадировании счетчиков для увеличения разрядности. Сигнал переноса CR (от английского "Carry") вырабатывается в данном случае тогда, когда все выходы счетчика устанавливаются в единицу (при прямом счете) или в нуль (при обратном, инверсном счете). Входной тактовый сигнал в образовании сигнала переноса при этом не участвует.

При каскадировании (совместном включении для увеличения разрядности), например, двух счетчиков тактовые входы С обоих счетчиков объединяются, а сигнал переноса первого счетчика подается на вход разрешения счета (ECT) второго счетчика. В результате второй счетчик будет считать каждый шестнадцатый входной тактовый импульс (так как он будет срабатывать только при переносе от первого счетчика). Выходные сигналы второго счетчика будут переключаться по фронту общего тактового сигналаодновременно с выходными сигналами первого счетчика. Условием правильной работы будет в данном случае следующее: за период тактового сигнала должен успеть выработаться сигнал переноса первого счетчика.

Билет №23

1. Фототири́стор -Тиристор, включение которого осуществляется воздействием светового потока. При освещенииФототиристора в ПП генерируются носители заряда обоих знаков (электроны и дырки), что приводит к увеличению тока через тиристорную структуру на величину фототока. Фототиристор, как и обычный тиристор, может быть представлен в виде комбинации двух транзисторов, между которыми имеется положительная обратная связь по току. Переход Фототиристора под действием светового управляющего сигнала из закрытого состояния (с низкой проводимостью) в открытое состояние (с высокой проводимостью) происходит скачком при увеличении суммарного коэффициента передачи тока составляющих транзисторов до 1.  Конструктивно Фототиристор представляет собой полупроводниковый (обычно кремниевый) монокристалл с р—п—р—п или п—р—п—р структурой, расположенный на металлическом основании и закрытый герметичной крышкой с прозрачным для света окном. Наибольшее распространение получили теристоры с освещаемым п эмиттером и с освещаемой р базой.

Для управления Фототиристором используются различные источники света: лампы накаливания, импульсные газоразрядные лампы, светоизлучающие диоды, квантовые генераторы и другое. Величина светового потока, необходимого для включения Фототиристора, характеризует чувствительность прибора; она определяется спектральным составом излучения, коэффициентом отражения и поглощения монокристалла, а также значениями электрических параметров теристора (напряжением переключения, скоростью нарастания прямого напряжения и т. д.).

Современные Фототиристоры изготовляют на токи от нескольких мА до 500 А и напряжения от нескольких десятков В до нескольких кВ. Мощность управляющего светового излучения (при длине волны 0,9 мкм) составляет 1—10 мВт. Фототиристоры широко применяются в различных устройствах автоматического управления и защиты, вычислительной техники (фотореле, системах обработки данных и т. п.), а также в мощных высоковольтных преобразователях.