ЭКЗАМЕН ЭЛЕКТРОНИКА ver2206

Вычитающий усилитель Uвых = Uвх2 - Uвх1

Преобразователь тока в напряжение

6.7 Отличия характеристик реального ОУ от идеального ОУ. Влияние характеристик реального ОУ на работу схемы. Разновидности операционных усилителей

Характеристики реального ОУ:

-Входы имею конечный импеданс, могут потреблять и влиять на входной сигнал

-Выход имеет ненулевое сопротивление и обеспечивает ограниченный диапазон напряжений в зависимости от тока нагрузки

-Диапазон напряжений лежит в рамках напряжения питания

-Коэффициент передачи с разомкнутой ООС 104-106 и меньше с ростом частоты

-Время задержки распространения сигнала не ноль и фаза выходного сигнала отстает от фазы входного

Для снижения влияния сопротивления входов и выхода на параметры цепи ООС нужно правильно подбирать резисторы: Rвх должно быть больше чем сопротивление выхода ОУ, а Rос быть меньше чем входное споротивление ОУ.На открытый вход также ставят R3 = R1+R2 для компенсации тока смещения. Также необходимо учитывать частотный диапазон, который сужается с увеличением коэффициента передачи.

Реальный ОУ подвержен влиянию температурного дрейфа, источника питания, ограничений по тепловыделению и т.п.

Что значит разновидности???? Схемы подключения см выше, а так я хз

7 ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМОТЕХНИКА

7.1 ЛИНЕЙНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Внутренняя структура. Назначение и принцип работы. Основные характеристики. Разновидности. LDO. Вывод формулы выходного напряжения

Интегральные линейные стабилизаторы – специализированные микросхемы, предназначенные для стабилизации выходного напряжения на заданном уровне. В них избыток напряжения падает на самом

стабилизаторе, т.е. стабилизатор изменяется свое сопротивление в зависимости от входного напряжения

электроника Стр.41

и тока нагрузки.

Опорное напряжение задается маломощным параметрическим стабилизатором на стабилитроне. Выходное напряжение на делителе R1-R2 сравнивается с опорным. Разность усиливается ОУ, который управляет ключом-транзистором. Если напряжения не хватает – транзистор приоткрывается и наоборот. Нестабильность выходного напряжения определятся нестабильностью опорного параметрического стабилизатора.

КПД линейных стабилизаторов вычисляется как Pнагр/(Pнагр + Pстаб). Потери энергии происходят во

время преобразования, связанного с тепловыделением. Оптимально 70-90%.

Линейные стабилизаторы делятся на:

-Параметрические, они используют элементы в которых напряжение остается неизменным при

изменении протекающего через них тока, типа стабилитронов. Используются как правило в качестве источников опорного напряжения

-Компенсационные, они основаны на сравнении опорного напряжения и нагрузки.

Основная характеристика линейных стабилизаторов – минимальное падение напряжения на них. Для малых напряжений существует отдельный класс стабилизаторов – low-drop-out regulator. LDO стабилизаторы могут работать с напряжениями очень близкими к входным.

Vout = Vref x (1+R2/R1) + Iadj x R2 (????) загадка загадка

7.2 ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ. Внутренняя структура. Назначение и принцип работы (понижение, повышение, инвертирование). Основные характеристики. Разновидности. SEPIC

Если нужно делать большое падение (с чем линейные стабилизаторы справляются плохо) или вообще, сделать вывод выше чем напряжение питания, то нужно использовать импульсные стабилизаторы.

Вообще они делятся на 2 вида: с промежуточным накоплением и без, но мы будем говорить только о первых. Для них характерна работа в 2 такта, в одном из которых энергия накапливается в дросселе или

конденсаторе, а во втором происходит передача ее в нагрузку. Понижающий:

Когда транзистор открыт, ток от источника через дроссель попадает в нагрузку, при том в дросселе происходит накопление тока. Когда транзистор закрыт, ток из дросселя протекает через диод, продолжая питать нагрузку. Соотношение открытого и закрытого состояний ключа определяет величину выходного напряжения.

Устройство управления осуществляет сравнение выходного напряжения с опорным и по необходимости регулирует степень открытости транзистора.

электроника Стр.42

Повышающий:

Когда транзистор открыт к дросселю приложено напряжение и он накапливает энергию. К диоду будет приложено запирающее напряжение и ток нагрузки будет поддерживаться за счет разряда конденсатора. Когда транзистор заперт потенциал на его коллектора поднимается до величины, превышающей выходное напряжение из-за ЭДС дросселя. Диод откроется и энергия с дросселя будет питать нагрузку.

Инвертирующий:

Регулирующий транзистор включен последовательно с источником (как у понижающего), а диод, через который ток течет при запертом транзисторе, последовательно с нагрузкой (как у повышающего). Когда транзистор открыт, диод закрыт, дроссель накапливает энергию. Нагрузка питается из конденсатора.

Когда транзистор закрыт, ток течет через дроссель и открывшийся диод заряжает конденсатор противоположно по полярности входному напряжению. Так, на выходе напряжение имеет другую полярность, а также может быть больше или меньше входного.

Классификация импульсных источников: из серии напиши на экзамене че вспомнишь

SEPIC single-ended primary inductor converter – тип импульсного преобразователя, который может и понижать и повышать напряжение.

электроника Стр.43

Схема SEPIC основана на повышающем преобразователе, в котором выходное напряжение может быть только выше входного, т.к. ток через катушку создает на ней падение положительное относительно входного напряжения.

Это ограничение устраняется за счет конденсатора Cs, он блокирует постоянную составляющую напряжения между входом и выходом. Но анод диода должен быть подключен к определенному потенциалу, для чего нужна вторая индуктивность, через которую диод соединен с землей. Так, SEPIC может работать в режиме понижения.

8 ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА

8.1 Карта передаточных характеристик полевых транзисторов. Схемы логических вентилей NOT, NAND, NOR, AND, OR, XOR на полевых транзисторах. Таблицы истинности и принцип работы. Расчёт параметров вентиля. Мощность, потребляемая вентилем. Fan-Out логических вентилей, связанные понятия, расчёты и возможные ошибки

Карта передаточных характеристик полевых транзисторов:

Схемы логических вентилей: ну курс схемоты у всех был да все понятно да идем дальше

электроника Стр.44

Таблицы истинности я думаю все тоже знают скип

Вообще, емкость затвора транзистора вместе с сопротивлением источника образуют ФНЧ, частота на которой коэффициент усиления падает до 1 становится обратно пропорциональна емкости затвора.

Для переключения транзистора нужно зарядить/разрядить его входную емкость, откуда и берется задержка. А еще может появится эффект Миллера.

Расчет вентиля: Я не знаю ничего кроме мощности помогите, надо дописать будет Потребляемая мощность = статическая мощность + динамическая мощность + мощность переключения транзистора.

Статическая мощность связана с токами утечки и, в принципе, не велика Idd*Vdd

Динамическая мощность тратиться на подзарядку конденсаторов и определяет основной вклад в потребление. Если напряжение на конденсаторе переключается с частотой f, то конденсатор заряжается f/2 раза в секунду. Потому динамическая мощность равна 1/2CVdd2f.

Fan-out логического вентиля – коэффициент разветвления по выходу, т.е. максимальное количество логических вентилей которое можно подключить к одному его выводу. Его необходимо контролировать в обоих случаях: при высоком и при низком уровне

Fan-out = min(IOL/IIL, IOH/IIH)

Где IOL ток в 0, IOH ток в 1, IIL нагрузка в 0, IIH нагрузка в 1. Возможны вычислительные ошибки)))

8.2 Лелелелеле … Упрощённый расчёт переходных процессов в логических вентилях

ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ НУ ЧТО ЭТО ЗНАЧИТ ОТКУДА МНЕ ЭТО ВЗЯТЬ ( ˙ ˙)

9ПАМЯТЬ

9.1Классификация по способу хранения. ОЗУ и ПЗУ. Преимущества и недостатки. Схемотехника ячеек

электроника Стр.45

памяти ОЗУ и ПЗУ. Бистабильные ячейки. 6Т ячейка. Метастабильное состояние

Классификация по способу хранения:

ОЗУ оперативные запоминающие устройства RAM random access memory – устройство, реализующее функции оперативной памяти. Энергозависимая. Делится на динамические и статические устройства.

Динамическое ОЗУ DRAM состоит из ячеек в виде емкости. Заряженная или разряженная ячейка хранит 1 бит данных. Она имеет свойство разряжаться, потому их надо постоянно подзаряжать. Транзистор

является ключом, подключающим емкость к линии чтение/запись или отключить его. Чтение удаляет данные в емкости, потому после чтения нужно снова подзаряжать.

Статическое ОЗУ не имеет необходимости регенерации данных. Они хранятся в бистабильной ячейке, состоящей из 2 перекрестно соединенных инверторов, имеет 2 выхода. Когда линия слов активна, открываются оба транзистора и данные можно записывать и читать.

Задержки в DRAM больше чем в SRAM, т.к. линия записи/чтения не управляется транзистором. Задержка DRAM ограничивается относительно медленной передачей заряда на линию, а из-за постоянной

дозарядки имеет меньшую пропускную способность. Как правило, чем больше память, тем больше задержка.

ПЗУ постоянное запоминающее устройство ROM read only memory 2 энергонезависимая память. Битовым значениям соответствует наличие или отсутствие транзистора.

Впрограммируемых ПЗУ транзисторы размещены во всех элементах, но в них есть возможность однократно управлять соединениями через плавкие перемычки, переплавляя их высоким напряжением.

ВEPROM есть механизм обратимого соединения-разъединения транзисторов с землей. Вместо перемычек транзисторы с плавающим затвором, где затвор никуда не подключен и выполняет функцию емкости.

Программирование осуществляется облучением ультрафиолетом

EEPROM и flash память используют аналогичный принцип, но без ультрафиолета, там есть специальная

электроника Стр.46

схема стирания.

Бистабильная ячейка – элемент с 2 устойчивыми состояниями. У этой схемы нет входов, зато есть 2 выхода. Рассмотрим 2 случая … все же сдали схемат? Скип У такой схемы есть третье метастабильное состояние, когда оба выхода между 0 и 1. Оно приводит к

непредсказуемым результатам, чтобы его избежать используют синхронизаторы. Напрямую бистабильные ячейки не используют потому что у них нет входов лол.

6Т ячейка статической памяти состоит из перекрестно включенных инверторов и ключевых транзисторов для досутпа к ячейке. WL управляет двумя транзисторами доступа, битовые линии используются для записи и чтения. При подаче 0 на биты транзисторные пары в инверторах образуют 2ИЛИ и подача 1 на WL записывается. При подаче 1 на WL транзисторы выстраиваются на линию битов и подают сигнал на чтение. Ячейка обязательно содержит в себе ОС, которая позволяет хранить и не терять информацию.

9.2 Синтез классического D-триггера на транзисторном уровне: бистабильная ячейка, RS-защёлка, D-

защёлка, D-триггер. Метастабильное состояние

И так, вы хотите стать пилотом собрали бистабильную ячейку. Добавим к ней входы что ли.

RS-триггер состоит из 2 перекрестно включенный элементов ИЛИ-НЕ (это зависит от базиса). Имеет 2 входа R, S и два выхода Q, не Q. Постройте самостоятельно его таблицу истинности и рассмотрите случаи на входах.

D-защелка круче RS защелки потому что у нее хуй только один вход. А также еще есть тактовый сигнал clk. Снова делаем таблицу истинности да. Условно по clk она пропускает на вход значения, иначе там то, что было ранее.

D-триггер синхронизируется фронтом тактового сигнала, а не его значением. Делается из 2 последовательных D-защелок. Когда clk = 0 ведущая открыта, а ведомая закрыта. Когда clk = 1 наоборот. Другими словами, триггер копируется значение с D на Q по переднему фронту clk и помнит это состояние все остальное время. Перечитайте это определение несколько раз пока не запомните.

электроника Стр.47

Метастабильное состояние см 9.1

9.3 FLASH-память, структура, особенности, разновидности. Структуры и их различия NOR и NAND.

Особенности QLC, MLC, TLC, QLC

Отличительная особенность флэш возможность перепрограммирования при подключении к системной шине МК, число циклов велико но ограничено, т.к. стирание приводит к износу схемы.

Уменьшение толщины диэлектрика позволило уйти от ультрафиолета к электрическому стиранию. Устранить медленность работы решили тем, что стирание будет производится группой (огонь по

блядскому хутору). Потому она и flash – вспышка.

Ячейки можно соединять последовательно – будет NAND, а можно параллельно – NOR. См картинку. Однако память NOR позволяет исполнять записанный код, а программы из NAND перед исполнением всегда приходится перегружать в оперативную память.

Ячейки в NAND бывают разные по уровням заряда:

электроника Стр.48

9.4 Иерархия памяти. Назначение и особенности каждого из уровней иерархии. SRAM, DRAM, SDRAM, DDR (все поколения), HDD, SSD. LUTRAM и BRAM (в FPGA)

Регистры – высокоскоростные блоки памяти, расположенные в процессоре. Они хранят часто используемые данные, у них быстрый доступ но малый объем.

Кэш – небольшой, быстрый блок рядом с процессором. Он может временно сохранять копии информации из оперативной памяти и быстро к ним возвращаться. Для его быстрой работы есть специальные алгоритмы доступа.

Основная или оперативная память хранит в себе данные и инструкции, который процессор использует в моменте. Вместительная но медленная. Бывает SRAM и DRAM.

Третичное хранилище имеет большую емкость и может хранить данные без энергии.

Магнитный диск. Это круглые пластинки, изготовленные из металла, пластика или какого-либо другого намагниченного материала. Эти диски обеспечивают оптимальное соотношение скорости доступа и емкости.

Магнитная лента. Это магнитное записывающее устройство, покрытое пластиковой пленкой. За счет ее большой емкость ее часто используют для резервного копирования данных.

Оптический диск (CD и DVD-диски, диски Blu-ray). Этот тип хранилища использует лазерную технологию

для того, чтобы читать и записывать данные. Диски имеют разные емкости, но уже изживают себя.

DDR double data rate – DRAM с удвоенной скоростью обмена. Передача данных происходит как по переднему, так и по заднему фронту тактового сигнала. Следующие поколения увеличивали частоту своей работы и к 2012 она превысила 1 ГГц.

HDD (Hard Disk Drive) — это жёсткий диск, устройство для хранения данных, использующее магнитный метод записи. HDD состоит из магнитных пластин которые вращаются с большой скоростью. На пластины нанесен ферромагнитный слой, который хранит информацию. Головки для чтения и записи намагничивают пластины и так записывают данные. Т.к. используется намагничивание, жесткий диск – энерго независимое устройство.

SSD (Solid State Drive — твердотельный накопитель) — это компьютерное энергонезависимое запоминающее устройство, которое хранит данные в микросхемах памяти. Состоит из NAND флэш памяти, DRAM кэш и контроллера.

LUTRAM – память на блоках LUT, вход используется как адрес, а значение выхода как данные. Получается ячейка оперативной памяти

BRAM (Block Random Access Memory) – специализированные аппаратные блоки памяти в ПЛИС. BRAM это выделенные аппаратные блоки, заданные внутри структуры. Все операции чтения и записи синхронизированы с фронтом тактового сигнала ПЛИС.

электроника Стр.49