Типы ацп и принципы работы(Аналого-цифровой преобразователь)

Большинство АЦП считаются линейными, хотя аналого-цифровое преобразование по сути является нелинейным процессом (поскольку операция отображения непрерывного пространства в дискретное — операция нелинейная).

Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика (в указанном выше смысле) отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки.

• Последовательные прямого перебора

• Последовательного приближения

• Последовательные с сигма-дельта-модуляцией

• Параллельные одноступенчатые

• Параллельные двух- и более ступенчатые (конвейерные)

Как уменьшить частоту импульсов на выходе мультивибратора

F=100/C нужно увеличить емкость конденсатора

С какой целью в цифровых микросхемах диоды Шоттки

Чтобы увеличить быстродействиеб это достигнается исключением режима погложения транзисторов ИЭ

Из чего состоит ТТЛ. Достоинства, недостатки

ТТЛ состоит из многоэмитерного транзистора и сложного инвертора, построенного на транзисторах, благодаря которому обеспечивется высокая нагрузочная способность и быстродействие.

Достоинства ТТЛ хорошие временные параметры, простота изготовления и использования. Недостатки ТТЛ большой сквозной ток – зависимость потребляемой мощности от частоты.

Недостатки RS триггера неопределенное состояние на выходе при подаче на оба входа 1б затрудняет использование в цифровых устройствах

Зачем в импульсных устройствах используется положительная обратная связь (положительная ос)

Для быстрого переключения из одного состоянияв другое

Почему быстродействие ЛЭ зависит от потребляемой мощности

Больше мощности-больше ток-за меньшее время переходит из одного состояния в другое

Как выбрать R в цепи ОС ОУ в ЦАП на матрице R2R

Чтобы на выходе было не больше Uвых макс

Разница между микропроцессорами и микроконтроллерами

Мп-универсальное применение в вычислительных машинахб требует наличия ОЗУ. Мк специализир вычислит устройство для выпоолнениея спец задач, включена внутренняя память.

Триггер схема +какие функции

Устройство последовательного типа с 2 устойчивыми состояниями (и одним неустойчивым), предназначенное для записи и хранения информации

Мультиплексор

Получает от многих, передает в один канал устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход.

демультиплексор это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору.

Одновибратор в устойчиворсти пока не придёт импульс превышающий пороговое напряжение

мультивибратор. Что на выходе мультивибратора.

Что вызывает уменьшение усилительных каскадов на полевых транзисторах на высоких частотах

Какие причины вызывают уменьшение усиления усилительных каскадов на полевых транзисторах на высоких частотах

Паразитные емкости полевого транзистора

Какой должна быть емкость С чтобы пульсации с частотой 50 Гц подавлялись в 100 раз

Как подавать пульсации напряжения после выпрямителя переменного напряжения

Поставить фильтр

Какую функцию выполняет схема. Её достоинства Фильтр нижних частот

Почему любую ОС можно считать комплексной потому что в петле ос возникают фазовые токи

Недостаток аналоговых устройств подвержены воздействию шумов и помех

Недостаток цифровых микросхем помехоустойчивость будобство визуализации сигналов, шифрование, медленно работает, сложность, высокая стоимость

Параметры реального ОУ

R~10^5 Rвх~10^6 h~1 мгц Iвх~10мФ дельтаIвх~0.5Iвх

В каком режиме работает биполярный транзистор в транзисторном ключе, если он замкнут

В режиме насыщения

Из каких узлов состоит ацп следящего уравновешивания

Компоратор, ЦАП, устройство управления, счётчик реверсивный

Какие преимущества имеют МДП транзисторы по отношению к биполярным при их интегр. изготовлении

Могут работать как при положительных так и при отрицатенльных напряжениях на затворе МДП удобен и прост визготовлении, занимает малую площадь на поверхности провдоника, имеет большее входное сопротивление и малый уровень собственных шумов

Идеальный ОУ

K=беск Rвх=беск Rвых=0 линейный режим работы??

Отрицательная обратная связь что обеспечивает

Обеспечивает работу ОУ в линейно режиме. Делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Положительная обратная связь усиливает изменение и система становится неустойчивой. Нужно для более резких регирований.

Шумы

Флуктуации тока или напряжения обусловленное хаотичным движением носителей заряда

Простейшая схема «НЕ» (схема не на транзисторе)

Сигнал на выходе схемы (диодный мост)

Сколько выходов и входов у одноразрядного сумматора таблица истинности одноразрядного сумматора

Два входа

A	B	Pi	C	d	B	S	Pi+1
0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	0	0	1	0
1	0	0	1	0	0	1	0
1	1	0	0	1	0	0	1
0	0	1	0	0	0	1	0
0	1	1	1	0	1	0	1
1	0	1	1	0	1	0	1
1	1	1	0		0	1	1

DSC00071

Что нарисовано? Как называются выводы

От каких причин зависит ширина канала в полевом транзисторе с p-n переходом?

Определяется конструкцией полевого транзистора и шириной p-n перехода, зависящей от приложенного к нему напряжения

Чему равны K,Rвх, Rвых идеального ОУ

K=беск Rвх=беск Rвых=0 линейный режим работы??

Чем отличается положительная и отрицательная обратная связь (ОС)

Uвх=Uг+U обр св

Uвх=Uг-U обр св

Отрицательная уменьшает воздействие входнонго сигнала, причина введения – стабильноть системы.

Положительная усиливает изменение входного сигнала системы, система имеет тенденцию к неусойчивости (т.е либо становится генератором, либо просто не усиливает сигнал)

DSC00072

Счётчик последовательный счетчик асинхронный счетчик

3х разрядный срабатывает по заднему фронту (когда импульс заканчивается) время задержки= сумма задержки каждого

Схема выпрямителя выпрямитель

Где применяются полевые транзисторы

Полевые транзисторы с p-n переходом используются при создании малощумящих усилителей

На основе МДП транзисторов делвбтся основные узлы и блоки современного компьютера, применяются в цифровых микросхемах

Напряжение смещения для ОУ

Uсм –такое напряжение, которое нужно подать между входами + и – чтобы напряженипе на выходе = 0

В идеальном ОУ при присоединение входов 1 и 2 к общей шине напряжение на выходе должно быть 0, но изза небольшой нессиметрии дифференциального каскада на выходе появляется постоянное напряжение чтобы уменьшить его до 0, нужно подать на вход напряжение смещения Uсм порядка мВ

Выходная характеристика транзистора

Iс ток стока Uс напряжение на стоке. Напряжение U сн соответсвует смыканию перехода p-n, рост тока резко замедляется, т.к происходит насыщение

DSC00073

Чем триггер отличается от мультивибратора

тем, что триггер имеет два устойчивых состояния,и одно неустойчивое, а мультивибратор два временно устойчивых состояния и одно неустойчивое (триггер – бистабильный ультивибратор) (одновибратор 1 устойчивое, 1 временно уст, 1 неуст)

Какие логические устройства наиболее быстродействующие

ЭСЛ (эмитерно связанная логика) потоу что там переключение токов в не напряжений, когда переключнние напряжений, необходимо перезаряжать паразитные емкости. Избегают режим насыщения (у ЭСЛ низкая помехоустойчивости)

ТТЛШ транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки контакт получается с металлом, диод смешен на 0.3В транзистор не попадает в режим насыщения (быстродействие достигается исключением режима насыщения транзисторов ЛЭ)

Наиболее экономичные КМОП транзисторы коплиматорная логика на транзисторах

КМОП транзисторы наиболее экономичные они имеют большое входное сопротивление, занимают малую площать потребляют мощность тольо при переключении, в статическом режиме не потребляют (Ещё плюс?)

В каких случаях используют микропроцессоры а в каким микроконтроллеры

Микропроцессор для использования в универсальных вычислительных машинах. Требует использования ОЗУ, большее количество возможеностей, потому память команд и память данных выносятся во внешние блоки,

В микроконтроллерах память данных и память команд, инферфейс, включены внутрь имеют более узконаправленное назначение

Напряжение отсечки для полевого транзистора

Напряжение, при котором ток между истоко и стоком становится близким к 0

DSC00074

Истоковый повторитель

K=бRист/(1+ бRист)

У истокового повторителя вхолноеое сопротивление больше, выходное меньше, полоса пропускания шире, чем у каскада с общим истоком Используется для согласования усилительных каскадов, не шумит.

Коэффициент обратной связи

Kос= K/(1-гамма K) где гамма- коэфициент обратной связи, показывает какая часть вых напряжения приходит на вход (гамма < 1)

Это формула для коэффициента усиления системы с введением положительной обратной свзи

1-гамма K фактор обратной связи

Достоинства и недостатки синхронного и асинхронного счетчиков (!!)

Синхронный (последовательные счетчики) отличаются простотой постороения, но их быстродействие зависит от разрядов и с увеличеним количества разрядов уменьшается синхронное параллельное быстродействие

Таблица истинности «и-не»

Что называется инвертируемым и неинвертируемым входом ОУ

У ОУ два входа при подаче сигнала положительной пролярности на инвертируемый вход на выходе -, а неинвертируемы, на выходе +

Порядок величины коэффициента усиления стандартной микросхемы

K~10^5 Rвх>10^6 Rвых<10^3

DSC00075

Дискретизация сигнала по времени

Квантование по уровню - это процесс замены непрерывной функции ее отдельными значениями, отстоящими друг от друга на конечный интервал (уровень). При квантовании значение функции в произвольный момент времени заменяется ее ближайшим значением, называемым уровнем квантования. Интервал между двумя дискретными значениями уровней называется шагом квантования (q).

Напряжение насыщения для полевого транзистора при котором канал приобретает форму шнура

Uвых если на неинвертирующий выход +1.5, а инвертирующий заземлить

На выходе E питания

Принцип Мнимой земли

ОУ идеальный, охвачен обратной отрицательной связью, работает в линейном режиме

Идеальный значит то, что K=беск, Rвх=беск, Rвых=0

Т.к U вых=Uвх*К и K=беск, а Uвых конечно, то Uвх=0

Почему шумы МДП транзисторов больше шумов полевых транзисторов

т.к канал в МДП транзисторах расположен вблизи поверхности полупроводника, рядом с диэлектриком, который загрязнен примесями. Примеси вызывают флуктуации тока, т.е шумы

Как измерить частоту единичного усиления ОУ

Частота, при котрой коэффициент усиления =1

Исключающее или

DSC00076

Источники питания

Понижающий трансформатор (понижает напряжение) выпарямитель, фильтр нижних частот (убирает пульсации), стабилизатор (избавляется от скачков напряжения)

Чем характеризуется область поглощения транзистора

Оба перехода смещены в прямом направлении

Внутренняя структур биполярного транзистора

Как отрицательная ОС влияет на АЧХ ОУ

Уеньшается коэффициент усиления, но увеличивается fвос – верхняя граничная частота. Округлые края АЧХ при введении ОС

Какую функцию выполняет АЦП

Преобразует аналоговый сигнал в цифровой

Параметры логических элементов

Выходные напряжения 0 и 1, входные токи I0, I1. Пороговое напряжение Uпор, число входов (коэффициент объединения по входу Kоб) коэф разветвления по входу Kразв, помехоустойчивость, задержка сигнала при включении и выключении, потребляемая мощность, Rвых1, Rвых0

Особенности МОП логики Достоинства МОП логики

В статическо режиме не потребляет энергию, имеют очень большое входное сопротивление и малое выходное, посокая поехозащищенность, большая нагрузочная способность, высокое быстродействие (менее быстрые, нежели ТТЛ), температурная стабильность

Какими параметрами характеризуется транзистор в активной области

Как узнать, что в 4х разрядный счетчик поступило 5 импульсов

М=16 M=2^M

Что такое ОЗУ и ПЗУ

Оперативное запоминающее устройство, предназначено для временного хранения данных и команд необходиых процессору для выполнения операций. Достоинства ОЗУ скорость

ПЗУ постоянное запоминающее устройство – энергоНЕзависимая память, используетс я для хранения данных

Комбинационные устройства

Устройства, состояние выхода которых определяется набором входных данных (сумматор)

Последовательные устройства

Устройства, состояние уоторых на выходе определяется не только комбинацией входных сигналов, но и последовательностью их поступления (триггеры, регистры)

DSC00077

Что такое регистр из чего состоит регистр из каких узлов состоит регистр виды регистров классификация регистров

Регистр устройство предназначенное для хранения и преобразования цифровог кода (например, двоичного числа)

Регистры делятся на : накопительные и сдвигающие, сдвигающие делятся на

По способу ввода – параллельные и последовательные, комбинарованные

По направлению сдвига – однонаправленные, реверсивные

Определение параметров транзистора a и b

Альфа –коэффициент передачи эмитерного тока из цепи эмиттера в цепь коллектора (альфа меньше 1)

Бета= альфа/(1-альфа) коэффициент усиления базового тока, при альфа>0.5 бетта>1

Почему АЧХ усилителя уменьшается на высоких частотах

Это обусловлено свойствами транзистора и емкостью нагрузки и возникает из-за того, что на высоких частотах транзистор теряет свои усилительные свойства, а реактивное сопротивление емкости нагрузки уменьшается

Какие выводы полевого транзистора, почему так называются

Сток и исток потому, что между ними течет ток Исток – откуда текут носители, сток –куда текут. Затвор – регулировка этого потока

Пороговое напряжение

Напряжение на затворе, при котором возникает ток стока

Какой размер у кристалла микросхемы на ОУ

2*2 мм

Что такое АЛУ? Какие функции выполняет этот блок

Арифметико-логическое устройство блок процессора, который служит для выполнения логических в том числе и арифметических преобразований и операций над битами

Амплитудные характеристики ОУ

DSC00078

Кольцевой счётчик

Замкнутые в кольцо регистры сдвига, состояния триггеров в которых изменяется под возденйствием выходных импульсов

K неинвертируемого усилителя на ОУ

Uвх=Uвых/k Uвх=0 Uвых=kUвх

I= Uг/R1=-Uвых/R2 K=Uвых/Uг=-R2/r1

Как увеличить частоту повторителя импульсов на выходе мультивибратора

Увеличить величину сопротивлений R1 R2 и емкостей C1 и C2

АЦП следящего преобразования

АЦП приращений элемента И, элемента И-НЕ, реверс счетч, сумматор, блок аналоговых ключей

Чем вызвана разность входных токов ОУ

Неидентичностью транзисторов

Амплитудная характеристика идеального ОУ

Как установить транзистор в область отсечки

Подать на базу <0.7 В

Какие функции выполняет АЦП и ЦАП

АЦП –аналогово цифровой преобразователь устройство, пробразующее входной аналоговый сигнал (непрерывный) в дискретный код (цифровой сигнал)

(цифровой сигнал – дискретный сигнал, квантованный по амплитуде)

Обратное образование осуществляется при поощи ЦАП (ЦИФРО-аналоговый приобразователь)

И-или

Минимальная частота мультивибратора

Мультивибратор

Автоколебательное устройство, имеющее два временно устойчивфых состояния, выходным сигналом которого является последовательность импульсов прямоугольной формы

С мультивибратором на ОУ получается очень низкая частота выходных импульсов.

Виды связей

По способу подключения цепей О. с. ко входу и выходу устройства различают последовательную и параллельную О. с., если выход цепи О. с. подключен последовательно (рис. 1, а, б)или параллельно (рис. 1, б, г) источнику сигнала, и смешанную (комбинированную) по входу, если подключение цепей О. с. к источнику сигнала последовательно-параллельное. Различают также О. с. по напряжению и по току, если напряжение или ток на входе цепи О. с. пропорциональны соответственно напряжению на нагрузочном сопротивлении (рис. 1, б, г) или току в нём (рис. 1, а, в), и О. с. смешанную (комбинированную) по выходу, если подключение цепей О. с. к нагрузочному (выходному) сопротивлению последовательно-параллельное. О. с., при которой с выхода на вход устройства передаются только помехи и искажения сигнала, возникающие в устройстве, наз. балансной.

АНТИМАСЛЕННИКОВ

Электроника. Краткое содержание курса Масленникова В.В. составлено с учётом лекций, доп. вопросов на лабах и данных о зачётных тестах. Соответствует уровню знаний на четыре. Не освещена тема фильтры, не полностью микропроцессоры. Лето 2003.

Линейный элемент- элемент, который имеет линейную вольт-амперную характеристику.

Резистивный делитель- схема: земля- E(эдс)- R₁-(U_вых)- R₂- земля, U_вых =E R2 / R1+R2

Интегрирующая цепь- схема: земля- Генератор(U_{генератора}) - R-(U_вых)- С- земля;

k=1/√ (1+²²); = - arctg - фаза на выходе отстаёт; =RC- постоянная времени; f_{верхнее}= /2 = 1 / 2

Дифференцирующая цепь- схема: земля- Генератор(U_{генератора}) - С-(U_вых)- R- земля;

k=/√ (1+²²); =arctg - фаза на выходе опережает; =RC- постоянная времени; f_нижнее=/2 = 1/2

Импульсные характеристики.

Фронт нарастания импульса- время от 0,1U до 0,9U(передний фронт, задний фронт)

Спад плоской вершины ∆U/U при  >>T

Коэффициент передачи(для синусоидального сигнала)-

k= U_вых/U_{генератора} (делятся комплексы амплитуд)

Амплитудно-частотная характеристика- зависимость модуля коэффициента передачи от частоты.

Металлы, диэлектрики и полупроводники.

Энергетические зоны: валентная- запрещённая- проводимости.

Металл- всегда есть электроны в зоне проводимости.

Диэлектрики- очень низкая проводимость.

Полупроводники занимают по проводимости среднее положение.

Полупроводники и диэлектрики- при T=0 в зоне проводимости электронов нет.

У диэлектриков запрещённая зона шире чем у полупроводников.

При увеличении T- часть электронов уходит из валентной зоны в зону проводимости, в валентной зоне образуются дырки. Дырка- атом, потерявший электрон, способен забирать электрон у соседнего атома. При увеличении Т проводимость п/п и диэл. увеличивается за счёт увеличения числа носителей, а у металлов уменьшается за счёт колебаний ионов кристаллической решётки. Рекомбинация носителей- взаимоуничитожение свободного электрона и дырки при столкновении. Генерация носителей- рождение пар электрон дырка. Количество электронов и дырок в чистом полупроводника равны.

Примесные полупроводники.

n-тип. Основные носители- электроны. Донорная примесь создаёт дополнительные энергетические уровни вблизи потолка запрещённой зоны. Электроны из этого дополнительного уровня переходят в зону проводимости. При введении донорной примеси уровень Ферми понижается. У донорной примеси валентность больше, чем у основного полупроводника.

p- тип. Основные носители- дырки. Акцепторная примесь создаёт дополнительные энергетические уровни вблизи пола запрещённой зоны. Электроны из валентной зоны переходят на дополнительный уровень. В валентной зоне образуются дырки. При введении акцепторной примеси уровень Ферми повышается.

У акцепторной примеси валентность меньше, чем у п/п.

p-n переход. Свободные электроны, которые вблизи перехода диффундируют в область р, а дырки в область n. Диффузионный ток- обусловлен диффузией. Затем возникнет поле, которое будет мешать таким переходам. Рекомбинация носителей- переход е из зоны проводимости, взаимоуничитожение свободного электрона и дырки при столкновении. Генерация- переход е в зону проводимости, рождение пар электрон дырка.

В p- нескомпенсированные отрицательные ионы примеси. В n положительные. Дрейфовый ток на встречу диффузионному. При равновесии дрейфовый ток равен диффузионному. Если приложить к p+ к n- е из n будут притягиваться +, а дырки к -. Область перехода сужается, потенциальный барьер снижается, через p-n течёт ток. Такое смещение называется прямым. Полярность на p-n перехода считается положительной.

Диод. Диод- нелинейный элемент. Стыкуется n и p и n полупроводники. Если к n- а к р плюс, то ток пойдёт.

Вольт амперная характеристика. U=(0;0.7- для кремневого)- малый ток. U достигает 0,7В- ток резко увеличивается. При большем увеличении U- слишком большой ток и перегрев. Диод надо выбрасывать. U<0 и уменьшаем далее. Сначала ток утечки (не основные носители, Когда экспонента велика и U<0- все не основные носители, попавшие не p-n проходят.). Затем управляемый пробой (применяется в стабилатронах, основанных на управляемом пробое, так как U_вых мало меняется при изменении E и соответственно тока через этот диод)

или возникает слишком большое число пар электрон-дырка и лавинообразный пробой (диоду капут).

I_диода=I₀(e^{Uдиода/m φt}-1)

Варикапы- изменяют ёмкость в зависимости от напряжения. Используются для настройки контуров. Чем больше управляющее напряжение, тем меньше ёмкость.

Подстройка колебательного контура

Биполярный транзистор. Используются носители как одного, так и другого знака. n(коллектор)-p(база, тонкая)-n(эмиттер). На практике используется n-p-n, так как подвижность электронов больше. I_э=I_к+I_б; Некоторая часть электронов рекомбинируют в базе. I_к=α I_э, α- чуть меньше 1, I_к≈I_э;

β =I_k/I_б=α/1-α – коэффициент усиления базового тока. Малосигнальные параметры транзистора- β, r_э- сопротивление эмиттерного перехода, смещённого в прямом направлении, r_б- сопротивление базового слоя транзистора.

U_э=U_б-0,7В; U_к=E-I_кR_к. Рабочая точка- напряжение между коллектором и базой и ток коллектора при отсутствии входного сигнала. Рабочая точка должна находиться в области, где сохраняется пропорциональность между I_б и I_к и быть стабильной по отношению к изменении температуры. Активная область работы транзистора- переход эмитер-база смещён в прямом направлении, коллекторный переход- в обратном направлении. U_кэ=E- I_kR_k- I_эR_э≈E-I_k(R_k+R_э)>0.

В режиме насыщения U_кэ=0; I_k≈ E/(R_k+R_э).

Каскад с общим эмиттером.

Резистивный делитель R₁-R₂ создаёт U_б. U_к=E-I_kR_k. C₁ и С₂ препятствуют прохождению постоянного тока в генератор и нагрузку. С_э- исключает отрицательную ОС в диапазоне рабочих частот.

Рабочая точка должна находиться в области, где сохраняется пропорциональность между I_б и I_к.

Чем больше R_э, R_э / R₁||R₂- тем стабильнее рабочая точка.

Основными характеристиками усилительных каскадов являются

коэффициенты усиления по напряжению и току, входное и выходное сопротивление, верхние и нижние частоты.

R_вх=(r_б+r_э(1+ β))||R₁||R₂

k_u=R_k||R_н/r_э при β>>1, r_б<< βr_э, R_вх>>R_г.

Эмиттерный повторитель(с общим коллектором).

∆I_э≈(1+β)∆I_б. Усиления по напряжению нет. U_б<U_к- коллекторный переход закрыт. Эмиттерный переход открыт. Оптимальное напряжение на эмиттере=E/2

У эмиттерного повторителя входное сопротивление больше, выходное сопротивление меньше, полоса пропускания шире, чем у каскада с общим эмиттером.

Дифференцирующий усилитель.

усиливает разность напряжений. T₁=T₂, R_k1=R_k2. Эмиттерный переход Т₃ смещён в прямом направлении, коллекторный в обратном. U_б3→U_э3→I_э3- можно найти и они не зависят от входов U₁ и U₂. Если U₁>U₂ то большая часть тока потечёт через T1. И уменьшится разность Uk₁-Uk₂=U_вых.

Операционный усилитель.

U_вых=k(U_неинв-U_{инвертир}), но не может превосходить напряжения питания. k=10⁵(в идеальном ∞).

R_вых=∆U_вых/∆I_вых=100 ом(в идеальном 0).

R_вх=U_вх1-U_вх2 / I_вх=100 Мом(в идеальном ∞).

Также ОУ характеризуется напряжением смещения, максимально допустимым напряжением, которое можно подать на его входы, скоростью нарастания выходного напряжения, шумовыми токами и напряжениями, потребляемой мощностью от источников питания.

Если на оба выхода реального усилителя подать 0, то на выходе может быть –E<U_вых<E_{питания}, а на идеальном будет 0.

Принцип мнимой земли. Рассмотрим идеальный ОУ. k=∞. U_вых- конечно(не может превосходить напряжения питания). →Если на не инвертирующем входе земля, то на инвертирующем входе- мнимая земля(потенциал равен 0, но ток в неё не течёт).

Динамический диапазон усилителя- отношения максимальной амплитуды, при которых ещё нет искажений к уровню шумов.

Схема с мостом Вина (избирательный усилитель).

ώ_рез=1/RC, Q=1 / (2- R₂/R₁) ;

R₂=2R₁- генерация сигнала(самовозбуждение).

Инвертирующий усилитель и сумматор.

Источник напряжения, управляемый напряжением (неинвертирующий усилитель).

Источник тока, управляемый напряжением.

Источник напряжения, управляемый источником тока

Интегратор и дифференциатор.

Компаратор

Логарифматор и антилогарифматор.

Полевые транзисторы (канальные, униполярные). Электрическое поле управляет толщиной канала→током через канал. Ток определяется только одним видом носителя(p- канал- дырки, n- электроны).

Полевой транзистор с p-n переходом. n канал между двумя p- затворами. При уменьшении напряжения на затворах электроны идут в n(канал) а дырки в p(затвор). Канал сужается. Ток уменьшается. Если к затвору приложить +, то p-n переход откроется и от этого пользы нет. U_{затвора}<U_истока<U_стока. У истока канал шире, чем у стока.

Крутизна S=∆I_стока/∆U_{затвора}[1/кОм].

r_к=dU_стока/dI_стока -сопротивление канала;

коэффициент усиления по напряжению μ=Sr_к.

МОП- металл-окисел-полупроводник и

МДП- металл-диэлектрик полупроводник

Без подачи положительного напряжения ток не потечёт. При воздействии положительного напряжения, начиная с некоторого порогового значения U_порог образуется n канал. При наличие встроенного канала можно подать некоторое отрицательное U_{отсечки.}

Обозначение, выходная и передаточная характеристика.

Пунктир означает отсутствие канала. Если канал встроенный, то линия сплошная. Если канал n- то стрелка внутрь.

КМОП транзисторы имеют большое входное сопротивление, занимают малую площадь. Потребляют мощность только при переключении, в статическом режиме не потребляют.

Обратная связь- передача части выходного сигнала на вход.

γ=U_ос/U_вых- показывает, какая часть выходного сигнала подаётся на вход; k=U_вых/U_вх- коэффициент усиления усилителя; k_ос=U_генер/U_вх=k/F- коэффициент усиления с обратной связью; фактор обратной связи F=1 γk=k₀/k_ос , + для отрицательной обратной связи, - для положительной. При γk>>1 k_ос≈1/γ→отрицательная ОС повышает стабильность схемы (по отношению к изменению параметров усилителя), уменьшает I_вх→увеличивает r_вх в F раз; увеличивает полосу пропускания.

Положительная связь понижает стабильность, при γk1 вызывает самовозбуждение усилителя и по этому не используется. Последовательная О.С.- эдс ос подключено последов. с генератором.

Искажения. Линейные- связаны с наличием реактивных элементов и изменении сигнала во времени. Нелинейные- наличие элементов с нелинейными вольт амперными характеристиками, чем больше амплитуда сигнала, тем сильнее они проявляются.

Импульсные устройства.- делаются на основе усилителей с положительной обратной связью.

Триггер. имеет 2 устойчивых состояния- один из транзисторов открыт и насыщен. Состояние, когда оба транзистора работают в активном режиме является неустойчивым из за положительной обратной связи: увеличение U_б1→увеличение тока через базу и коллектор→более сильное уменьшение U_б2→насыщение первого транзистора и закрытие второго.

Мультивибратор.

Не имеет входов. Имеет два временно устойчивых состояния, и неустойчивое(переход между устойчивыми) состояние. Когда оба транзистора открыты, то + на базе первого порождает – на базе второго(С₁ мгновенно разрядиться не может) и + на выходе, С₁- начинает разряжаться до тех пор, пока U_б2 не достигнет 0,7В, затем мультивибратор переходит в другое устойчивое состояние. Мультивибратор на ОУ может работать на более низких частотах.

На логических элементах.

На выходе 1 единица, на выходе 2- ноль. Конденсатор С₁- перезаряжается.

Одновибратор. Устойчивое состояние, может переходить во временно устойчивое состояние, когда на вход подаётся напряжение, превышающее U_{пороговое}. В этом случае на базу второго транзистора подаётся – и он закрывается, U_вых становится равным напряжению питания. Затем конденсатор заряжается и одновибратор переходит в устойчивое состояние: U_вых=0,

Т₁- закрыт, Т₂- открыт и насыщен.

Одновибратор на ОУ. Чтобы снизить время перехода в устойчивое состояние надо подключить диод параллельно сопротивлению. Для того, чтобы ограничить перепады напряжения на входе к выходу подключают стабилизатор.

Компаратор. На выходе +E, если

U₂>U₁+U_смещ+E/k;

-E, если U₁>U₂+U_смещ+E/k

Триггер Шмидта. Имеет два устойчивых состояния U_вых=E. Для перехода из одного устойчивого состояния в другое необходимо подать на вход напряжение превышающее

ER₂ /R₁+R₂.

Фильтры. Обеспечивают преимущественное прохождение сигналов одних частот и непрохождение других частот. Фильтры низких чатот(пропускают только низкие частоты, например интегрирующая R-C цепь). Фильтры высоких частот. Полосо-пропускающие и полосо-заграждающие фильтры.

Логические элементы.

Характерезуются: потребляемой мощностью, выходные напряжения 0 и 1, пороговые напряжения и входные токи, входные и выходные сопротивления, рабочие температуры, быстродействие(время переключения и задержки), нагрузочная способность.

Сигнал на выходе однозначно определяется сигналом на входе.

Операции: не, и, или, исключающее или, или-не, и-не

X1	0	0	1	1
X2	0	1	0	1
и &	0	0	0	1
X1	0	0	1	1
X2	0	1	0	1
или 1	0	1	1	1
исключ. или =1	0	1	1	0

ТТЛ и ТТЛ(Ш)

ТТЛШ используют диоды Шоттки и имеют большее быстродействие чем ТТЛ и КМОП.

Входная, выходные и передаточная характеристика ТТЛ.

КМОП- построены на комплиментарных, т е взаимодополняющих МОП транзистерах. При подачи 1 на оба входа 1 и 2 закрываются, а 3 и 4 открываются→на выходе 0. Если Х2=0, то 1 откроется, 3 -закроется→на выходе 1. Достоинства: малая мощность, помехозащищённость, большое входное сопротивление, малое выходное, большая нагрузочная способность, температурная стабильность, малые размеры и малую энергию, затрачиваемую на одну операцию.

Триггеры. Являются последовательными устройствами. Асинхронные- запись осуществляется сразу после поступления сигнала. Синхронные- в момент подачи синхронизирующего импульса. Асинхронный и синхронный R-S триггер.

Комбинационные и последовательные устройства.

Комбинационные- сигнал на выходе зависит только от сигналов на входе, например любой логический элемент и сумматор.

Последовательные- сигнал на выходе зависит от сигналов на входе и предыдущего состояния, например R-S триггер и счётчик.

Сумматор и полусумматор. сумматор из двух полусуммат.

Полусумматор имеет два входа и два выхода-

“ВЗАИМОИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ”(младший разряд суммы) и “И”. Реализует сложение одноразрядных чисел. При сложении многоразрядных чисел они используются только для младшего разряда.

Сумматор должен иметь ещё один вход для переноса из более младшего разряда. Его можно реализовать с помощью двух полусумматоров.

Регистры. Предназначены для хранения и преобразования информации. Состоят из R-S- триггеров. Операции: приём и хранение информации в виде n разрядного двоичного числа. Передача числа в прямом и обратном порядке, сдвиг.

По способу приёма и выдачи информации делятся на параллельные последовательные(сдвиговые), параллельно-последовательные и универсальные. Сдвиг информации осуществляется путём подачи синхронизирующих импульсов.

Счётчик.

Последовательное устройство с одним информационным входом, и могут иметь приспособления сброса и установки начального значения. Характеризуются модулем счёта и быстродействием.

Бывают синхронные

(параллельные, нижний рисунок ) и асинхронные(последовательные) счётчики.

Каждый следующий разряд асинхронного меняет своё значение при поступлении заднего фронта с предыдущего. Их быстродействие падает при увеличении числа разрядов.

Каждый разряд параллельного счётчика срабатывает только тогда, когда все младшие разряды перебрасываются с 1 на 0. Реализуется из J K триггеров. Переброс триггера происходит при подаче импульса на вход С при условии, что на все входы J и K подана 1.

Мультиплексор- прибор для подключения многих датчиков к одной линии. Если на управляющий вход a подать 1 то на выходе будет X₁, а если 0, то X₂.

Цифро-аналоговые преобразователи.

Схема R-2R. Может содержать большее число разрядов. Сопротивление всех верхних узлов на землю “слева” равно сопротивлению на землю и вход ОУ “справа” и равно 2R. Предполагается, что сопротивление источника U=0. Поэтому ток от каждого регистра в каждом узле раздваиваивается и ко входу ОУ продолжает идти только половина тока.

Аналогово- цифровые преобразователи.

Также есть следующий метод. Сигнал (отрицательный или –U_c) подаётся на интегрирующую цепочку на время определённого количества импульсов генератора импульсов. Затем счётчик сбрасывается и на интегрирующую цепочку подаётся постоянное напряжение до тех пор, пока компаратор не покажет , что напряжение на выходе стало меньше 0. Счётчик в это время считает импульсы. Затем компаратор отключает счётчик и со счётчика считывается полученный сигнал.

Микропроцессор

X-ПП-Аналоговый тракт-Аналогово цифровой преобразователь- Каналовая связь- ЭВМ-Регистрационное устройство

Тактовый генератор	Регистры памяти данных	Регистры памяти команд
	Арифметико- логические устроуства
	Сверх оперативнная память
	Регистры внешних устройств

Производительность(частота) микропроцессоров постоянно возрастает из за конкурентной борьбы и уменьшения размеров и мощностей логических элементов(6 мкм- 1974г до 0,18 мкм- 2001)

Примечание. У Масленникова В. В. немереное количество задач на темы с участием диодов, операционных усилителей,

биполярных транзисторов, сопротивлений и конденсаторов. Для успешной сдачи нельзя забывать правила Кирхгофа и

надо зазубрить:

1)По закрытому диоду(если напряжение <0.7 В) ток не течёт.

2)Если по диоду ток течёт, то U_диода =0,7В

3)Рисуя АЧХ R-C цепей знать, что при 0 частоте

R конденсатора=∞, а при бесконечной=0

4)Для любого усилителя |U_выхода|<E_{питания}

5)Условие открытости транзистора- U_{эмиттер}>0,7; U_{эмиттер-база}=0,7;

6)Условие насыщения транзистора- βI_базы=E/ R_к+R_э или

U_б > 0.7 + R_э E / R_к+R_э(одно является следствием другого)

7)Режим отсечки: U_{эмиттер}<0,7В (токи не текут, p-n переход закрыт)

8)Рабочий режим(открыт, но не насыщен): β =I_k/I_б>>1, U_к=E-R_эI_к, U_б=0,7+R_э I_э , I_к≈I_э

9)Понимать резистивный делитель, принцип суперпозиции и мнимой земли (требовать, чтобы объяснял, пока не поймёте).

При отсутствии ответа- переписывать соответствующий раздел.