OPRACOWANIE ELEKTRONIKA1 (PDF)

1. Wyjaśnij różnice między elektroniką analogową i cyfrową
Elektronika analogowa zajmuje się sygnałami ciągłymi w czasie o amplitudzie, która
zmieniać się może w sposób ciągły. Elektronika cyfrowa zajmuje się sygnałami
reprezentowanymi przez wysokie i niskie stany.
2. Czym różnią się elementy elektroniczne czynne od biernych
Elementy czynne to elementy aktywnie uczestniczące w tworzeniu i przetwarzaniu
sygnałów, czyli źródła prądu lub napięcia. Elementy bierne to rezystory, kondensatory,
cewki, transformatory (cewki sprzężone magnetycznie) - charakteryzuje je to, że wyłącznie
pobierają energię elektryczną.
3. Narysuj i objaśnij symbole biernych elementów elektronicznych.
R – rezystor, C – kondensator, L – cewka

4. Wymień rodzaje rezystorów, ich parametry i charakterystyki
Rodzaje:
- zmienne:
- nastawne (potencjometry)
-półprzewodnikowe (termistory,
magnetorezystory, fotorezystory)
- stałe:

- tlenkowe
-cermetowe
Parametry
-rezystancja znamionowa [Ω]
-tolerancja % - niedokładność, różnica między
rez. znamionową a rzeczywistą

- drutowe

-moc znamionowa P [W]

- niedrutowe:

-wymiary

- objętościowe
- warstwowe:

-stałość rezystancji w czasie – temperaturowy
współczynnik rezystancji

- węglowe

-napięcie graniczne Ugr [V] (maksymalne)

- metalowe

-siła elektromotoryczna szumów

Charakterystyki (termistorów)
NTC – o ujemnym współczynniku temperaturowym, PTC – dodatni współczynnik temperaturowy
CTR – skokowa zmiana rezystancji

5. Jak dzielą się mikroelektroniczne układy scalone?
-analogowe, cyfrowe, mieszane
-półprzewodnikowe (bipolarne, unipolarne), hybrydowe (warstwowe)
-stopień scalenia: SSI (<100), MSI(<1000), LSI(<100000),VLSI, ULSI(>106) (elementów)
-standardowe, programowalne
6. Naszkicuj diodę z żarzoną katodą i wyjaśnij jej działanie
Z rozgrzanej katody, na skutek zjawiska termoemisji, możliwa jest emisja elektronów. Przy
dodatniej polaryzacji anody względem katody pole elektryczne między elektrodami
przyspiesza elektrony, które docierają do anody - w ten sposób możliwy jest przepływ
prądu elektrycznego. Przy polaryzacji odwrotnej pole elektryczne hamuje ruch elektronów
nie dopuszczając do ich przepływu. Prąd więc płynie przez diodę tylko w jednym kierunku
od anody do katody (elektrony poruszają się w kierunku przeciwnym) - wtedy, gdy anoda
ma potencjał wyższy niż katoda.

7. Po co w triodzie stosuje się siatkę?
Służy ona do sterowania, podobnie jak bramka w tyrystorze. Zmiana napięcia na siatce
umożliwia sterowanie przepływem elektronów z katody do anody
8. Dlaczego w lampach elektronopromieniowych stosuje się wysokie napięcie?
Aby móc odpowiednio przyśpieszyć elektrony i zrealizować odchylenie wiązki elektronów
oraz uformowanie tej wiązki
9. Objaśnij dlaczego w kineskopach stosuje się magnetyczne odchylanie wiązki, a w
oscyloskopach – elektrostatyczne?
Magnetyczne odchylanie wiązki powoduje zwiększenie kąta odchylenia (może on wynosić
prawie 90 stopni), w porównaniu do odchylenia elektrostatycznego oraz zmniejszenie
długości lampy, w ten sposób można stworzyć bardzo krótkie lampy o bardzo dużej
powierzchni ekranu co jest wymagane w tworzeniu kineskopów. Ekrany oscyloskopów
mają bardzo małą powierzchnie( więc nie potrzebują długiej lampy) dlatego też stosuje się
tam odchylanie elektrostatyczne które zapewnia małe odchylenie wiązki.
10. Jak nazywa się materiał pokrywający przednią część lampy elektronopromieniowej
Luminofor
11. Jaka jest różnica między podzespołem biernym i czynnym?
Podzespół czynny (aktywny) dostarcza lub wprowadza moc do układu dla elementów
biernych (pasywnych). Elementy bierne to rezystory, kondensatory, cewki, transformatory.
Elementy te wyłącznie pobierają energię elektryczną.
12. Rezystory 10 kΩ i 5,6 kΩ są połączone szeregowo. Przyjmując, że rezystory mają
tolerancje fabryczne ±10%, proszę określić jaka może być (w przybliżeniu)
maksymalna i minimalna zmierzona rezystancja sumaryczna?
Rmax = 110%*10kΩ + 110%*5,6kΩ =11kΩ + 6,16kΩ = 17,16kΩ
Rmin = 90%*10kΩ + 90%*5,6kΩ =9kΩ + 5,04kΩ = 14,04kΩ

13. Co to jest wartość znormalizowana?
Odpowiednia wartość/parametr podawana w odpowiedniej normie.
Międzynarodowo uzgodniony szereg wartości np. rezystancji. Wynika to z faktu, że nie jest
możliwe produkowanie rezystorów o wszystkich wartościach. Są dwie grupy rezystancji
znormalizowanych :
a) szereg E12 - według tego szeregu produkowane są wszystkie rodzaje rezystorów
b) szereg E24 - rezystor tej grupy są na ogół dostępne tylko z tolerancją ±5% lub lepszą
Rezystory z wartością inną niż znormalizowane nie są dostępne ale można je uzyskać
poprzez odpowiednie połączenie rezystorów istniejących na rynku.
14. Na czym polega tzw. płaski montaż elementów elektronicznych?
Elementy kładziemy płasko na płytce montażowej (bez przewlekania) i lutujmy do
odpowiednich ścieżek.
15. Elektrony grupują się w „powłokach". Z czym są związane poszczególne powłoki? Jak
się nazywają przestrzenie między powłokami?
Przedstawiony jest rozkład dziur i elektronów; powłoki (pasma) związane są z poziomem
energetycznym na orbitach w atomie; mamy pasma walencyjne, zabronione (tutaj elektrony
nie mogą się znajdować, ale mogą to pasmo przeskoczyć), przewodnictwa.
16. Wyjaśnij, co jest przedstawione na wykresach poziomów energetycznych.
Pokazują jaka jest odległość pomiędzy pasmem przewodnictwa a walencyjnym. Brak
przerwy- elektrony mogą przechodzić z pasma do pasm (niewielki wzrost energii może
przenieść elektron do pasma przewodnictwa) W paśmie przewodnictwa elektrony nie są
związane z żadnym atomem i mogą dryfować jako prąd elektryczny. Jest to wykres
poziomów energetycznych jakiegoś obszaru materiału półprzewodnikowego jako całości.
Górne pasmo – przewodnictwo (może być wolne lub mieć wolne elektrony). Elektrony z
pasma przewodnictwa mogą swobodnie poruszać się w materiale, a każdy z nich jest
nośnikiem jednostkowego elementarnego ładunku jednostkowego. Gęstość zacienienia
odpowiada prawdopodobieństwu znalezienia wolnych elektronów na każdym z poziomów
pasma.
Dolne pasmo- pasmo walencyjne ( z dziurami- dryfują w paśmie i są nośnikami
pojedynczych elementarnych ładunków dodatnich) Gęstość zacienienia odpowiada
prawdopodobieństwu znalezienia dziur na każdym z poziomów pasma walencyjnego.
17. Czym są półprzewodniki samoistne i niesamoistne?
Samoistne: wąskie pasmo zabronione
działanie: Wystarczy b. niewiele dodatkowej energii, np. cieplej, aby spowodować przejście
kilku elektronów do pasma przewodnictwa
przykład: German- przewodzi prąd ale słabo
Niesamoistne: celowe wprowadzanie do półprzewodnika nadmiaru dziur lub elektronów
decydujących o charakterze mechanizmu przepływu prądu w tym materiale.
Produkt wyjściowy- krzem.
Typy:
n- dodatkowe ładunki ujemne
p- dodatkowe ładunki dodatnie
18. Które powłoki w atomie uczestniczą w przepływie prądu elektronowego w materiale
przewodzącym?
Pasmo przewodzenia i pasmo walencyjne.

19. Czym różni się struktura atomowa materiału będącego przewodnikiem od struktury
izolatora?
Przewodnik – znikome pasmo zabronione, duża liczba elektronów walencyjnych;
Izolator – szerokie pasmo zabronione, znikoma liczba elektronów walencyjnych.
20. Co to jest nośnik ładunku w materiale półprzewodnikowym?
Elektrony swobodne i dziury.
21. Wymień i scharakteryzuj materiały półprzewodnikowe.
German (Ge) – spadek napięcia=0,3V; Krzem (Si) – spadek napięcia=0,7V.
22. Opisz proces uzyskiwania i oczyszczania monokryształu.
Zarodek kryształu zanurzamy w roztopionym materiale, następnie wyciągamy z
odpowiednią prędkością. Aby oczyścić monokryształ z zanieczyszczeń jest on stopniowo i
warstwami podgrzewany.
23. Co to jest złącze pn? Opisz jego działanie.
Złącze PN jest połączeniem dwóch półprzewodników. P – dziury, N – elektrony. Na granicy
połączenia dyfundują ładunki, czyli elektrony łączą się z dziurami.
Rysunek przedstawia złącze niespolaryzowane.

Jeśli spolaryzujemy złącze w kierunku przewodzenia to warstwa zaporowa zaniknie. Jeśli
spolaryzujemy złącze w kierunku zaporowym, to warstwa zaporowa rozszerzy się
uniemożliwiając przepływ prądu.

24. Jakie modele stosuje się do opisu złącza pn ?

25. Co to są złącza MS i jakie są ich rodzaje ?
Złącze m-s (metal-półprzewodnik) - złącze metalu z półprzewodnikiem powstałe poprzez
pokrycie metalem płytki z półprzewodnika. Złącze m-s może mieć jedną z 2 charakterystyk
prądowo – napięciowych:
-liniową - złącze o charakterze omowym (opornościowym)
-nieliniową - złącze prostujące, tzw. "złącze Schottky'ego"
rodzaj charakterystyki jest zależny od relacji pracy wyjścia elektronu z metalu do
półprzewodnika i na odwrót, oraz od koncentracji stanów powierzchniowych
półprzewodnika.

26. Wymień i opisz rodzaje diod półprzewodnikowych.
- diody warstwowe/prostownicze, posiadają duże napięcie przebicia, napięcie przewodzenia
ok. 0.7V
-stabilizacyjne/Zenera, małe napięcie przebicia ok.5V, występuje gwałtowny wzrost prądu,
nie uszkadza złącza.
-elektroluminescencyjny/LED, wykorzystywane jest zjawisko przechodzenia energii
elektrycznej w energię świetlną

-pojemnościowa, pojemność zależy od powierzchni granicznej PN oraz grubości warstwy
zaporowej. Zmianę pojemności można dokonać za pomocą zmiany grubości warstwy.
Dioda ta, ma największą pojemność przy Up=0V
-tunelowa, dla pewnego zakresu napięć polaryzujących charakteryzuje się ujemną
rezystancją dynamiczną

-szybkie/Shottky’ego krótki czas trr, mniejszy zakres mocy (2.5kV, 1.5kA) (złącze metal –
połprzewodnik), bardzo mały spadek napięcia (≈0.3V); do zastosowań niskonapięciowych,
niskie napięcie wsteczne (50-100V)
27. Jakie są cechy charakterystyczne diod prostowniczych ?

Głównymi parametrami diod prostowniczych jest maksymalne dopuszczalne napięcie
wsteczne (napięcie pomiędzy anodą i katodą w stanie zatkania) i maksymalny prąd
przewodzenia, parametry te określają możliwość użycia diody w konkretnym zastosowaniu.
Innymi parametrami ważnymi w tego rodzaju zastosowaniach jest maksymalny prąd
chwilowy (określający odporność na przeciążenia), maksymalna moc tracona na diodzie,
czas odzyskiwania zdolności zaworowej (wyznacza maksymalną częstotliwość prądu
prostowanego). Napięcie przewodzenia wynosi ok. 0.7V.
28. Jak działa dioda stabilizacyjna ?
Diody stabilizacyjne (Zenera) są to diody przeznaczone do stabilizacji lub ograniczania
napięć. Istnieją diody stabilizujące prąd i są nazywane polowymi ogranicznikami prądu
(działają na innej zasadzie). Diody stabilizacyjne pracują przy polaryzacji w kierunku
zaporowym, charakteryzując się niewielkimi zmianami napięcia pod wpływem dużych
zmian prądu. Wykorzystują one zjawisko Zenera bądź lawinowe. Diody te zbudowane są z
krzemu. Typowy obszar pracy tych diod znajduje się na odcinku charakterystyki
prądowonapięciowej, odpowiadającym gwałtownemu wzrostowi prądu wstecznego
wskutek zjawiska przebicia Zenera lub (i) przebicia lawinowego. Oba wymienione
mechanizmy przebicia charakteryzują się następującymi właściwościami:
-przebicie Zenera występuje w złączach silnie domieszkowanych przy napięciach do 5V
-przebicie lawinowe występuje w złączach słabo domieszkowanych przy napięciach ponad
7V

-przebicie Zenera i lawinowe występują w złączach o średniej koncentracji domieszek przy
napięciach 5-7V
-temperaturowy współczynnik napięcia przy przebiciu Zenera ma znak ujemny
-temperaturowy współczynnik napięcia przy przebiciu lawinowym ma znak dodatni.
29. Narysuj i objaśnij charakterystyki diod różnych typów.

30. Narysuj symbole diod różnych typów.

31. Narysuj schemat i objaśnij przebiegi napięć i prądów w jednofazowym prostowniku
mostkowym, obciążonym obwodem: a) indukcyjnym, b) pojemnościowym.

W chwili przewodzenia diod D1 i D2, gdy napięcie osiąga wartość szczytową, następuje
ładowanie kondensatora wygładzającego. Na każdej z diod występuje spadek napięcia 0,6
V. Aby uzyskać rzeczywistą wartość napięcia musimy V sk = 17 V pomniejszyć o 1,2 V.
Napięcie wynosi więc 15,8 V. W chwili przewodzenia diod D3 i D4 jest podobnie.
Kondensator jest cały czas ładowany do napięcia 15,8 V. Kondensator w tym układzie
wygładza charakterystykę napięciową. W rzeczywistych układach zasilaczy stosuje się
jeszcze drugi kondensator filtrujący oraz rezystor, a niekiedy cewkę z redzeniem (dławik).
Bardzo często układ zasilacza wzbogaca się o stabilizator napięcia.
32. Narysuj schemat i charakterystyki prostego stabilizatora napięcia z diodą Zenera.

33. Jaki jest spadek napięcia w kierunku przewodzenia na diodzie:
a) germanowej, b) krzemowej , c) LED?
-germanova Up=0,8V
-krzemowa Up=0,7V
-LED Up=
34. Proszę wyjaśnić, jak się oblicza moc wydzielaną w diodzie, przez którą płynie prąd.
P=I*Up
35. Jeżeli w diodzie spolaryzowanej zaporowo stopniowo zwiększa się napięcie, to
najpierw płynie bardzo mały prąd, a potem gwałtownie wzrasta. Jaka jest tego
przyczyna?
Przyczyną jest zjawisko przebicia. Przy U>UZ następuje przebicie diody.
36. Co to jest dioda Zenera?
Dioda Zenera jest diodą krzemową, bardziej domieszkowaną. Wykorzystuje ona tę
właściwość złącz p-n, która w przypadku zwykłych diod jest zgubna, a mianowicie
przekroczenie maksymalnego napięcia wstecznego, przy którym prąd bardzo szybko
wzrasta. W przypadku diod Zenera napięcie to jest dokładnie określone i nazywane jest
napięciem Zenera UZ które jest stosunkowo niskie. Charakterystyka Diody Zenera jest
przedstawina w pkt. 32, przy omawianiu stabilizatora napięcia. Diody Zenera stosuje się
właśnie do stabilizacji napięć stałych. Produkuje się diody na napięcia Zenera od 1,5V do
200V, ale trzeba pamiętać, że im mniejsze jest to napięcie tym gorsza stabilizacja.
37. Wymień kilka zastosowań diod elektroluminescencyjnych (LED).
-oświetlenie
-zdalne sterowanie urządzeń (np. TV, brama wjazdowa)
-przesyłanie danych (np. IrDA)
38. Co to jest tranzystor?
Tranzystor jest elementem półprzewodnikowym trój końcówkowym wzmacniającym
sygnały elektryczne. Tranzystor jest elementem czynnym pełniącym podstawową rolę w
elektronicznych układach analogowych i cyfrowych, jako wzmacniacz, detektor,
przełącznik, itd. Tranzystor może być elementem indywidualnym (dyskretnym) lub częścią
monolitycznego układu scalonego. Tranzystory indywidualne montowane są w różnych
obudowach dostosowanych w szczególności do mocy rozpraszanej i częstotliwości pracy.

39. Wymień rodzaje tranzystorów i narysuj ich symbole

40. Jak zbudowane są tranzystory bipolarne?
Elementarna struktura tranzystora bipolarnego składa się z trzech wytworzonych w płytce
monokrystalicznego półprzewodnika warstw(zbudowana z 2 par złączy PN połączonych
szeregowo), kolejno NPN (tranzystor typu N) lub PNP (tranzystor typu P). Warstwy te są
nazywane zgodnie z ich funkcjami: emiter (E) – dostarcza nośniki mniejszościowe do bazy,
baza (B) – stanowi podstawę dla obu złączy, kolektor (C) – zbiera nośniki wstrzykiwane z
emitera do bazy. Zjawiska w pierwszym złączu PN oddziałują na drugie złącze. Zmieniając
prąd bazy możemy zwielokrotnić tym samym prąd kolektora.

41. Charakterystyki i parametry tranzystorów bipolarnych
Charakterystyki statyczne napięciowo-prądowe wyrażają związki między wartościami
prądów i napięć na jego końcówkach. Znaczenie mają charakterystyki wejściowe, zwrotne
(napięciowe), przejściowe (prądowe) i wyjściowe. Charakterystyki dla tranzystora NPN w
układzie o wspólnej bazie i wspólnym emiterze:
Wspólna baza

Wspólny emiter

Ogólnie:

Statyczne parametry graniczne:
- maksymalne wartości napięć polaryzacji UCB0, UCE0, UEB0;
- maksymalny prąd kolektora IC
- moc całkowita Ptot
- maksymalna temperatura pracy złącza Tj
- współczynnik wzmocnienia prądowego αN
Parametry częstotliwościowe (właściwości dynamiczne tranzystora bipolarnego)

wyznaczają pasmo częstotliwości, w którym tranzystor może pracować.
Parametry przełączania (czasy przełączeń): opóźnienia, narastania, magazynowania,
opadania, wyłączania.
42. Budowa i zasada działania tranzystorów polowych
a) złączowe JFET –wytwarzane z półprzewodników monokrystalicznych
b) z izolowaną bramką IGFET – złożone z warstw metal-dielektryk-półprzewodnik
(MISFET, lub gdy dielektrykiem jest tlenek krzemu – MOSFET) wytwarzane zarówno z
półprzewodników monokrystalicznych, jak i polikrystalicznych.
Tranzystory polowe mogą mieć kanał typu P lub N (częściej – większa szybkość działania).
Zasada działania tranzystora polowego – JFET z
kanałem typu N.
a) brak polaryzacji,
b) rozszerzenie się warstwy zaporowej w wyniku
przyłożonego napięcia UDS.,
c) odcięcie kanału (Y),
d) nasycenie tranzystora. Up = Ugsoff – napięcie
odcięcia kanału.
S – źródło
D – dren (S i D wynikają z polaryzacji)
G – bramka

Źródło i dren tranzystora polowego są
spolaryzowane tak, aby umożliwić przepływ nośników większościowych przez kanał w kierunku od
źródła do drenu. W tranzystorze z kanałem typu P od źródła do drenu przepływają dziury, a w
tranzystorze z kanałem typu N od źródła do drenu przepływają elektrony. Złącze bramka-kanał w
obu tranzystorach powinny być spolaryzowane w kierunku zaporowym.
Zasada działania tranzystora polowego JFET pokazana jest na rysunku. Jeżeli napięcie UGS = 0 i
UDS ma małą wartość (rys.a), to prąd zmienia się liniowo w funkcji przykładnego napięcia –
tranzystor zachowuje się jak rezystor. Podczas narastania napięcia UDS złącze kanał-bramka (PN)
jest coraz silniej polaryzowane zaporowo, przy czym polaryzacja ta jest silniejsza w pobliżu drenu
(rys.7.2b). Przy pewnej wartości napięcia UDS. = UDssat = Up, następuje zamknięcie (odcięcie)
kanału (rys.c) przy drenie.
Dalszy wzrost napięcia powoduje, że kanał jest zamykany coraz bliżej źródła (punkt Y – Y’).
Przyrost napięcia rozkłada się na warstwie zaporowej, nie powodując dalszego wzrostu prądu.
Rozszerza się warstwa zaporowa, czyli zwiększa głębokość jej wnikania w kanał. Tranzystor
wchodzi w stan nasycenia, a prąd przez niego płynący jest prądem nasycenia.
Ze wzrostem napięcia UGS:
·
·

maleje wartość płynącego przez tranzystor prądu;
przy mniejszych wartościach napięcia UDS następuje zamknięcie kanału, czemu
odpowiada mniejsza wartość prądu nasycenia (rys.c)

Zasada działania tranzystora z izolowaną
bramką.
a) zakres liniowy,
b) odcięcie kanału,
c) nasycenie tranzystora.
B – podłoże.

Jeżeli do bramki zostanie przyłożone napięcie dodatnie, to powstanie kanał wzbogacony, a jeśli
ujemne, to powstanie kanał zubożony. W tranzystorze z kanałem wzbogaconym, wzrost napięcia
UGS powyżej wartości napięcia progowego UT powoduje powstanie kanału.
Napięcie progowe UT jest to napięcie, jakie należy przyłożyć do bramki, aby powstała warstwa
inwersyjna. Każdy następny przyrost napięcia UGS powoduje przyrost ładunku wprowadzanego
przez bramkę, który jest kompensowany ładunkiem nośników powstającego kanału. W tranzystorze
z kanałem zubożonym, wzrost napięcia UGS powoduje silniejsze zubożenie kanału, aż wreszcie
przy pewnej jego wartości, równej tzw. napięciu odcięcia UGsoff, kanał zanika. Jeżeli napięcia
UDS i UGS będą porównywalne, to prąd drenu będzie zależny liniowo od napięcia UDS – kanał
pełni wówczas funkcję rezystora liniowego (rys. a). Dalszy wzrost napięcia UDS powoduje, tak jak
w tranzystorze złączowym, spadek napięcia na rezystancji kanału. W okolicy drenu następuje
zmniejszanie inwersji, aż do całkowitego jej zaniku. Mówimy wtedy o odcięciu kanału. Wartość
napięcia UDS, przy której następuje odcięcie kanału nazywamy napięciem nasycenia (rys. b).
;
Dalszy wzrost napięcia UDS nie powoduje już wzrostu prądu drenu, ale wpływa na odcięcie kanału
bliżej źródła. Mówimy wówczas, że tranzystor pracuje w stanie nasycenia (rys. c).
43. Rodzaje i symbole tranzystorów polowych.

44. Charakterystyki i parametry tranzystorów polowych.
Charakterystyki punkt wyżej. Parametry:

45. Opisz modele tranzystorów i zakres ich użyteczności
Model z Dwiema diodami gdy prąd bazy jest równy 0.
Model Przełącznika, gdy tranzystor pracuje jako łącznik prądowy(klucz).
Model zmiennej rezystancji gdy w obwodzie chcemy zmieniać rezystancję sterując prądem.
Model mało-sygnałowy.

46. Narysuj i objaśnij działanie następujących układów: wtórnik emiterowy (źródłowy),
układ Darlingtona, źródło prądowe z tranzystorem bi(uni)polarnym, para różnicowa
tranzystorów bipolarnych (unipolarnych), wzmacniacz w układzie WE (bez sprzężeń,
ze sprzężeniem emiterowym, ze sprzężeniem kolektorowym), bramka NOT (CMOS).
Wtórnik emiterowy
Układ Darlingtona

Wzmacniacz różnicowy z tranzystorami npn

Inwerter CMOS (NOT)

Źr. prądowe z tranzystorem bipolarnym n-p-n

Wzmacniacz w układzie WE

WE ze sprzężeniem emiterowym

WE ze sprzężeniem kolektorowym

47. Skąd pochodzi określenie „tranzystor”?
Od słów TRANSFER RESISTOR – element transformujący rezystancję.
48. Naszkicuj schemat prostego wzmacniacza tranzystorowego oznaczając trzy końcówki
tranzystora i polaryzację zasilania a- dla tranzystora n-p-n, b- dla tranzystora p-n-p.

49. Proszę wymienić kilka najważniejszych parametrów tranzystora.
Parametry graniczne, których przekroczenie może spowodować uszkodzenie.
Parametry maksymalne, których przekroczenie może pogorszyć pracę tranzystora.
Parametry charakterystyczne takie jak prądy, napięcia, współczynnik wzmocnienia
prądowego, rezystancje bazy, pojemności złączone.
50. Dlaczego do tranzystorów stosuje się czasem radiatory?
Radiator służy do odprowadzenia ciepła wydzielonego na tranzystorze. Maksymalna moc
wydzielona na tranzystorze w postaci ciepła, która nie powoduje jego zniszczenia to jeden z
parametrów.
51. Jaki materiał półprzewodnikowy jest stosowany do wytwarzania współczesnych
tranzystorów?
Krzem, a dla dużych częstotliwości arsenek galu.
52. Co jest oznaczane jako IC?
Prąd kolektora
53. Jakie są podstawowe rodzaje tranzystorów polowych(unipolarnych)? Czym się różnią
od siebie?

54. Narysuj symbole tranzystorów złączowych polowych p- i n- kanałowego, z
oznaczeniem końcówek
Zobacz 39 i 43.
55. Co to znaczy, że tranzystory polowe FET są unipolarne?
W tranzystorach unipolarnych w przewodnictwie prądu udział bierze jeden rodzaj nośnika elektrony lub dziury, natomiast w bipolarnych oba rodzaje.
56. Jaka jest różnica między tranzystorami MOSFET z kanałem wzbogacanym i z
kanałem zubażanym?
Typ z kanałem wzbogacanym nie przewodzi prądu dopóki nie zostanie przyłożone napięcie
na bramkę(przewodzi dla UGS>0). Typ zubożający przewodzi prąd dopóki napięcie bramki
wynosi zero(przewodzi dla UGS <0). Żeby zmienić ten stan należy przyłożyć napięcie
dodatnie, jeżeli tranzystor polowy jest tranzystorem typu p lub ujemne, jeżeli jest typu n.

57. Narysuj symbole tranzystorów MOSFET z kanałem typu n: a- wzbogacanym, bzubażanym.
zobacz 39 i 43.
58. Jak producenci MOSFET’ów zabezpieczają je przed zbyt dużymi napięciami
Stosowanie podłączonych równolegle diod . Na każdej z końców tranzystora zamieszcza
się diody(najczęściej 4), oraz rezystor, które odprowadzają zbyt duże napięcie.
59. Jakie w praktyce są główne różnice między tranzystorami bipolarnymi a polowymi?
Bipolarne są sterowane prądem, polowe napięciem. Polowe mają mniejszy prąd wsteczny, a
także przewodzą tylko jeden rodzaj ładunków(dziura lub elektron).
PYTAN 60-65 BRAK
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66. Narysuj symbol w.op. (wzmacniacza operacyjnego), objaśnij znaczenie poszczególnych
końcówek, sposób podłączenia do źródła
zasilania, źródła sygnału wejściowego i
obciążenia
U+ - wejście nieodwracające (powtarzające)
U- - wejście odwracające (inwertujące)
U0 – wyjście wzmacniacza
UCC – zasilanie napięciem dodatnim (+15 V)
UEE – zasilanie napięciem ujemnym (-15 V)
Do końcówki dodatniego zasilania podłączamy
napięcie dodatnie a do ujemnego ujemne. Warto
zadbać o symetrię zasilania, czyli o to, by
napięcia te wynosiły odpowiednio +U i -U, np
+15 V i -15 V. Sygnał wejściowy różnicowy Ur
podłączamy między wejścia „+“ i „-“.
Obciążenie podłączamy do wyjścia wzmacniacza operacyjnego oraz do poziomu zerowego
napięcia. Poniższy rysunek pokazuje sposób podłączenia zasilania, napięcia różnicowego
oraz obciążenia.

67. Narysuj charakterystyki statyczne w.op. bez sprzężeń zwrotnych

68. Napisz i objaśnij wzory opisujące działanie wzmacniacza idealnego.
Napięcie różnicowe: Ur = 0
Prądy polaryzacyjne obu wejść: Ip+ = Ip- = 0.
69. Narysuj schemat i objaśnij właściwości wtórnika napięcia z w.op.
Wtórnik napięciowy jest szczególnym przypadkiem
wzmacniacza nieodwracającego. Do wejścia
nieodwracającego podłączamy źródło sygnału
wejściowego. Wartość rezystancji R należy dobrać tak, aby
była ona równa wartości rezystancji źródła sygnału.
Wzmocnienie takiego układu jest równe jedności. Taki
układ charakteryzuje się bardzo dużą rezystancją
wejściową i małą rezystancja wyjściową. Działanie polega
na tym, że wraz ze wzrostem napięcia wejściowego rośnie
napięcie wyjściowe. Wtórnik napięcia nie pobiera
praktycznie żadnego prądu ze źródła. Jego zadaniem jest powtarzanie napięcia wejściowego
na zaciskach wyjściowych bez względu na dołączone do niego obciążenie. Układ zatem
pełni rolę bufora/separatora oddzielającego układy dołączone do jego zacisków po obu
stronach.
UWAGA: Gdyby zrezygnowano z rezystora R w torze sprzężenia zwrotnego, to wtórnik
bylby nieprzydatny, ponieważ ciągle wpadałby w jeden ze stanów nasycenia (tak zwane
zatrzaskiwanie).

70. Narysuj schematy i charakterystyki oraz podaj wzory opisujące działanie
podstawowych (liniowych) układów z w.op.: a) wzmacniacza nieodwracającego, b)
wzmacniacza odwracającego, c) sumatora, d) wzmacniacza różnicowego, e) filtru DP 1
rzędu, f) filtru DP 2 rzędu , g) integratora, h) układu proporcjonalno- całkującego, i)
układu proporcjonalno- różniczkującego, j) przesuwnika fazowego
Schemat

Charakterystyka

Wzmacniacz nieodwracający: wzmacnia wprowadzony sygnał zachowując jego znak. Zakres
R2
wzmocnień: od 1 do nieskończoności. Wzór: k =1
R1

Wzmacniacz odwracający: wzmacnia sygnał i odwraca jego znak. Wzmocnienia
R2
od minus nieskończoności do zera. Wzór: k =−
.
R1

Sumator: sumuje sygnały podane na wejścia od 1 do n. Suma na wyjściu jest liczbą ujemną.
Rezystory odpowiadające wejściom odpowiadają wadze danego napięcia. Dla zwykłego
U1 U2
Un
dodawania ich wartości są równe. Wzór ogólny: U wy=−R  ...  .
R1 R 2
Rn

Wzmacniacz różnicowy: przedstawia na wyjściu różnicę napięć doprowadzonych do wejść. Wzór:
R
U wy= 3 U 2−U 1 .
R1

Filtr DP 1 rzędu:

Filtr DP 2 rzędu

Charakterystyka podobna jak w DP1, ale
nachylenie wynosi -40 dB/dek.

Integrator

Układ proporcjonalno - całkujący

Układ proporcjonalno - różniczkujący
Brak

Przesuwnik fazowy

71. Porównaj cechy wzmacniacza odwracającego i nieodwracającego
Odwracający

k =−

Nieodwracający

R2
R1

k =1

R2
R1

k =∞÷0

k =1÷∞

Odwraca znak sygnału

Pozostawia znak sygnału

Rezystancja wejściowa równa R1

Duża rezystancja wejściowa

72. Wymień i objaśnij parametry rzeczywistego w.op. Które z nich mają największe
znaczenie?
Parametry:
•

Wzmocnienie napięciowe w układzie otwartym (różnicowe) – wyrażane w V/V lub dB. Jej
wartość jest równa nachyleniu charakterystyki U = f(Ur)

•

Wejsciowe napięcie niezrównoważenia – jest równe napięciu różnicowemu, które nalezy
dostarczyć do wejść, aby wyzerować wejścia wzmacniacza. Wystąpienie tego napięcia
powoduje, że rzeczywista charakterystyka nie przechodzi przez zero, jest przesunięta.
Typowa wartość to kilka mV. Wzmacniacze są wyposażane w specjalne końcówki do
kompensacji tego napięcia.

•

Wejsciowy prąd polaryzacji -

•

Wejściowy prąd niezrównoważenia -

•

Współczynnik temperaturowy wejsciowego napięcia/pradu niezrównoważenia – stosunek
zmiany wejsciowego napięcia/prądu niezrównoważenia do wywołującej ją zmiany
temperatury.

•

Rezystancja wejściowa - dwa rodzaje
r we r - rezystancja mierzona między wejściami stopnia różnicowego
r we z - rezystancja mierzona między jednym z wejść a masą
Zachodzi zależność, że r we z ≫r we r , zatem można przyjąć, że rezystancja wejściowa

1
I B =  I we- −I we+ 
2

I n=∣I we- −I we+∣

r we=r we z . Typowe wartości od M  do T  .
•

Rezystancja wyjściowa – rezystancja mierzona na wyjściu wzmacniacza z otwarta petlą
przy zwartych do masy obu wejściach.

•

Współczynnik tłumienia stgnału zgodnego CMRR – stosunek wzmocnienia sygnału
różnicowego do wzmocnienia sygnału zgodnego. Wartość zawiera się w granicach
90÷130 dB .

•

Współczynnik tłumienia zmian napięcia zasilania SVRR – stosunek zmiany wejściowego
napięcia niezrównoważenia do wywołującej je zmiany napięcia zasilającego.

•

Maksymalny prad wyjściowy – maksymalny prąd pozwalający na normalna pracę
wzmacniacza.

•

Pobór mocy – określany przy napięciu i pradzie wyjściowym równym zeru. Zalezy od
napięcia zasilającego i temperatury.

•

Odpowiedź impulsowa – określa parametry dynamiczne: czas narastania, przeregulowanie
przy skoku jednostkowym.

•

Szybkość zmian napięcia wyjściowego – określa maksymalną zmianę napięcia
wyjściowego w czasie.

73. Opisz wpływ napięcia niezrównoważenia i prądów polaryzacji na charakterystyki
statyczne wzmacniacza odwracającego.
Wejściowe napięcie niezrównoważenia – wpływa na przesunięcie charakterystyki statycznej
w poziomie (linia przyrywana). Wynika z niesymetrii parametrów wejściowego stopnia
różnjcowego wzmacniacza. Dla wyzerowania wejścia wzmacniacza w układzie otwartym
należy na jego wejście przyłożyć niewielkie napięcie różnicowe. Zjawisko to zostalo
przedstawione na poniższym rysunku:

Warto prześledzić skutki napięcia niezrównoważenia:
Wejściowy prąd polaryzujący powoduje w tej konfiguracji wystąpienie napięcia pomiędzy
masą a wejściem nieodwracającym (które normalnie powinno wynosić zero), co powoduje
przekłamania w oczekiwanych wartościach. Wtedy na wejściu odwracającym nie można
przyjąć występowania „pozornej masy“. Zjawisko to ilustrują poniższe rysunki:

74. Opisz wpływ pasma przenoszenia w.op. i skończonej szybkości narastania napięcia
wyjściowego na pracę wzmacniacza odwracającego przy sinusoidalnych sygnałach
wejściowych.
Pasmo przenoszenia decyduje o tym, jakie częstotliwości będą przepuszczane na wyjście
wzmacniacza. Skończona szybkość narastania napięcia wyjściowego może spowodować
zniekształcenie przebiegu, zwłaszcza w przedziałach, gdy sygnał bardzo szybko zmienia
swoją wartość.
75. Które parametry rzeczywistego w.op. są ważne dla konfiguracji wzmacniacza
nieodwracającego, a mało istotne dla konfiguracji wzmacniacza odwracającego?
Dla konfiguracji nieodwracającej znaczenia mają wejściowe napięcie niezrównoważenia,
prądy polaryzacyjne oraz CMRR, dla odwracającego maja one mniejsze znaczenie.
76. Co to jest wzmacniacz pomiarowy? Opisz jego działanie.
Przedstawiony schemat jest
zazwyczaj zawarty w jednym
układzie scalonym. Układ składa
się w trzech wzmacniaczy
operacyjnych. Dwa z nich, U1 i U2
są połączone w konfiguracji
odwracającej, co zapewnia dużą
rezystancję wejściową. Trzeci
wzmacniacz U3 pracuje jako
wzmacniacz różnicowy. Oprócz
charakterystycznych dla zwyklego
wzmacniacza operacyjnego ma on
dwa dodatkowe wyprowadzenia, do
których dołącza się rezystancję
R s . Jej wartość decyduje o wartości wzmocnienia układu. Wzmacniacz ten służy do
wzmocnienia sygnałów, które maja być mierzone.
77. Co to jest wzmacniacz izolacyjny? Opisz jego działanie.
Wzmacniacz izolacyjny pozwala na galwaniczne odizolowanie obwodu wejściowego od
wyjściowego. Osiąga się to poprzez osobne ich zasilanie oraz wysoko impedancyjne
sprzężenie zwrotne.

78. Podaj przykładowe schematy źródeł prądowych z w.op.

Układ Howlanda

79. Podaj przykładowe schematy wzmacniaczy o nastawianym wzmocnieniu

80. Co to jest „prostownik idealny” ? Narysuj i objaśnij schemat(y).
Wejście odwracające jest podłączone do
masy, czyli potencjału odniesienia.
Wystąpienie na wejściu A, czyli też na
wejściu nieodwracającym dodatniego
sygnału skutkuje powstaniem
dodatniego napięcia różnicowego, co
powoduje wymuszenie wypływu prądu
w wyjścia wzmacniacza operacyjnego.
Przepływ ten oznaczony został
wypełnionymi strzałkami.
Analogicznie, ujemna połówka sinusa
powoduje powstanie ujemnego napięcia
różnicowego i wskutek tego do wyjścia
wzmacniacza wpływa prąd. Został on
oznaczony pustymi strzałkami

81. .Objaśnij działanie następujących układów: detektor wartości szczytowej, układ
próbkująco-pamiętający, komparator.
Detektor wartości szczytowej:zapamiętuje
największą dotychczas występującą
wartość wprowadzonego sygnału. Jego
działanie ilustruje poniższy przebieg
czasowy:

Układ próbkująco – pamiętający:Układ ten zapamiętuje wartość występującą w danej chwili
w badanym przebiegu. Wartość ta odpowiada wystąpieniu narastającego zbocza sterującego
sygnału prostokątnego. Za pamięć tą odpowiada kondensator. Działanie ilustruje poniższy
przebieg (Na dole widać przebieg sygnału sterującego, wymuszającego zapamiętanie danej
wartości.):

Komparator:

Komparator porównuje wartość potencjału przyłożonego na wejście nieodwracające do
potencjału odniesienia. W przypadku napięcia dodatniego na wejściu na wyjściu
otrzymujemy napięcie dodatnie a w przypadku ujemnego – ujemne. Powyższy przypadek
jest przypadkiem szczególnym wykorzystującym jako potencjał odniesienia potencjał masy.
Inne konfiguracje zostały przedstawione poniżej ( a) ogólna konfiguracja nieodwracająca,
b)ogólna konfiguracja odwracająca):

82. Jakie są pożądane wartości: a-rezystancji wyjściowej, b- rezystancji wejściowej
wzmacniacza operacyjnego?
Rezystancja wyjściowa – mała.
Rezystancja wejściowa – duża.
83. Jak bliskie wartości idealnych mogą być praktyczne parametry wzmacniacza
operacyjnego?
Prądy polaryzacyjne rzędu pA i nA.
Napięcie niezrównoważenia rzędu częsci dziesiętnych mV.
Rwy rzędu setek  .

84. Jakiego rzędu wielkości napięcie występuje między końcówkami wejściowymi
wzmacniacza operacyjnego?
Napięcie to jest rzędu  V .
85. Do czego służy wtórnik napięcia? Narysuj schemat jego połączeń.
Wtórnik napięcia służy do „powtórzenia“ danego napięcia.
Stosuje się go w celu galwanicznego oddzielenia dwóch
obwodów.

86. Naszkicuj schemat wzmacniacza odwracającego ze wzmacniaczem operacyjnym i
zaproponuj wartości rezystorów dające wzmocnienie 100.
Wzmocnienie wyraża się ze wzorem:
R
k =− 2 . W treści chodzi zapewne o
R1
wzmocnienie -100, ponieważ w
konfiguracji odwracającej wzmocnienie
jest ujemne, zatem przykładowo można
wybrać rezystory: R1=1k  oraz
R2=10 i uzyskujemy wzmocnienie
1000
k =−
=−100 .
10
87. Naszkicuj schemat dolnoprzepustowego filtru z wzmacniaczem operacyjnym. Do czego
może być wykorzystany taki filtr ?
Filtr ten może być wykorzystany do
przepuszczania składowych sygnału o
częstotliwościach mniejszych od pewnej
częstotliwości granicznej przy jednoczesnym
blokowaniu składowych o wyższych
częstotliwościach.

88. Wymień i objaśnij podstawowe pojęcia dotyczące filtrów
Charakterystyki czestotliwościowe:
amplitudowa – zależność pokazująca jak układ wzmacnia lub tłumi określone składowe
widmowe sygnału w zależności od ich częstotliwości.
fazowa – zalezność pokazująca jak układ zmienia fazę poszczególnych składowych
widmowych sygnału w zależności od ich częstotliwości.
Pasmo przepustowe, zaporowe – zakresy częstotliwosci przepuszczanych i blokowanych.

Strefa przejściowa – strefa występująca na granicy przejścia między pasmami zaporowym i
przepustowym.
Odpowiedzi skowowa i impulsowa:
Czas narastania - czas, w ciągu którego sygnał wyjściowy układu osiąga
(najczęściej) od 10% do 90% wartości tego sygnału w stanie ustalonym. Jest miarą jakości
dynamicznej odpowiedzi skokowej otwartego lub zamkniętego układu automatyki.
Czas odpowiedzi – zwany również czasem reakcji. Czas, po którym układ reaguje na
sygnał zadany, najczęsciej jest to czas, po którym wielkość osiąnie 10% swojej docelowej
wartości.
Czas ustalania – czas, po którym wartość na wyjściu znajduje się w dopuszczalnym
przedziale.
Okres drgań - czas, po jakim układ drgający znajduje się ponownie w takiej samej
fazie
Maksimum odpowiedzi impulsowej – maksymalna wartość sygnału wyjściowego po
zadaniu na wejściu układu impulsu Diraca.
Przerzut - wartość amplitudy ponad wartość zadaną.
Transmitancja operatorowa:
Zera transmitancji – takie wartości zmiennej zespolonej s, dla których wartość
licznika transmitancji wynosi zero.
Bieguny transmitancji – takie wartości zmiennej zespolonej s, dla których wartość
mianownika transmitancji wynosi zero.
Rząd - liczba biegunów (zer mianownika) transmitancji zespolonej filtru. Im większy
rzą, tym większa stromość charakterystyki przy przejsciu pomiędzy pasmami. Dla filtru
pierwszego rzędu stromość wynosi +/-20 dB, dla filtru drugiego rzędu +/- 40 dB itd.
Współczynnik wzmocnienia k – parametr transmitancji operatorowej, będący
stosunkiem wartości zmiany sygnału wyjściowego do wartości zmiany sygnału
wejściowego.
Stała czasowa - w układzie automatyki, miara osiągania stanu ustalonego przez
sygnał wyjściowy, związana z czasem trwania stanu nieustalonego następującego po
zmianie sygnału wejściowego.
89. Objaśnij kryteria klasyfikacji i opisz krótko poszczególne rodzaje filtrów
Podział filtrów analogowych:
A. Ze względu na rodzaj elementów:
bierne (pasywne) z elementów skupionych R,C,L
bierne (pasywne) z odcinków linii długich
kwarcowe, z rezonatorem piezoelektycznym
aktywne , z elementów RC i wzmacniaczy operacyjnych
aktywne z przełączanymi kondensatorami ( SC – switched capacitor )
B. Ze wzgl. na kształt charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych:
dolnoprzepustowe (DP), ( LP - low pass )
górnoprzepustowe (GP), ( HP - high pass )
środkowoprzepustowe (SP), ( BP- band pass )
środkowo-zaporowe (SZ), ( BS - band stop , N-notch )
wszechprzepustowe (przesuwniki fazowe) ( AP – all pass )
C. Ze względu na sposób doboru biegunów i zer transmitancji H(s)
Czebyszewa, Butterwortha, Bessela, Gaussa
Czebyszewa 2 rodzaju(odwrocone), eliptyczne

90. Objaśnij wpływ rzędu filtru na charakterystyki częstotliwościowe
Im większy rząd filtru, tym bardziej stromą można uzyskać charakterystykę podczas
przechodzenia z pasma przepustowego do pasma przewodzenia.
Na przykładzie filtru Butterwortha:

Na przykładzie filtru Bessela:

91. Objaśnij wpływ dobroci Q na charakterystyki sekcji filtru 2 rzędu
Dobroć – stosunek częstotliwości środkowej filtru do szerokości pasma filtru

Pasmowo-przepustowy oraz pasmowo-zaporowy: większa dobroć zawęża pasmo
przenoszenia, zaostrza charakterystykę. Mała dobroć daje łagodniejszą charakterystykę
kosztem słabszego tłumienia poza pasmem przenoszenia.
Dolnoprzepustowy , górno przepustowy – mała dobroć wygładza charakterystykę, duża
dobroć zwiększa tłumienie poza pasmem przenoszenia kosztem większych zafalowań w
paśmie przenoszenia
92. Porównaj charakterystyki częstotliwościowe i czasowe filtrów dolnoprzepustowych:
Butterworth – maksymalnie płaska charakterystyka amplitudowa w paśmie przepustowym
Bessel – maksymalnie płaska charakterystyka fazowa, dobre charakterystyki czasowe
Czebyszew – duże falowania charakterystyki w paśmie przenoszenia (z zadanymi maks.
poziomami), największe załamanie charakterystyki amplitudowej (częstotliwościowej) w
obszarze przejściowym

93. Porównaj rozmieszczenie biegunów transmitancji filtrów 3 rzędu: Bessela,
Butterwortha, Czebyszewa
Generalna zasada jest taka: bieguny transmitancji leżą na obwodzie odpowiedniej figury w
odstępach równych π/n. Dla filtru Butterwortha figurą jest koło o promieniu ω0, dla
Czebyszewa elipsa o półosiach sinh ω0 oraz cosh ω0. Poniżej rysunki dla rzędu 3-go
Czebyszewa oraz rzędów 1-3 Butterwortha. Oczywiście bierzemy pod uwagę te pierwiastki,
które leżą w lewej półpłaszczyźnie.

Poniżej materiały z wykładów tylko że 4 rząd filtra ale zasada jest taka sama (Butterworth
na okręgu, Czebyszew bliżej osi Im, Bessel dalej od osi Im, z zachowaniem odstępu
kątowego π/n (plus pierwiastki w prawej półpłaszczyźnie, dlatego de facto kąt między
biegunami to π/2n.)

94. Narysuj schematy realizacji sekcji 2 rzędu filtru aktywnego dolnoprzepustowego: a) o
wzmocnieniu jednostkowym, b) z wielokrotnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym.
a)

b)

95. Porównaj właściwości filtrów a) i b) z poprzedniego pytania
filtr a – zrealizowany w topologii Sallen-Key’a (z dodatnim sprzężeniem zwrotnym), o
wzmocnieniu równym jedności
filtr b – zrealizowany w topologii MFB (z wielokrotnym, ujemnym sprzężeniem zwrotnym).
Dobroć mniejsza lub równa 1, zależna od wartości rezystancji R1 i R2.
96. Narysuj schematy filtrów aktywnych górnoprzepustowych 2 rzędu
MFB
Sallen – Key (bez wartości tylko symbole)

97. Narysuj schematy filtrów biernych dolno- i górnoprzepustowych 1-go i 2-go rzędu
DP I rząd
GP I rząd

DP II rząd

GP II rząd

98. Objaśnij poszczególne etapy projektowania filtru aktywnego
- zaczynamy od filtra prototypowego FDP (R=1¶,
ƒ C=1F)
-dobieramy wartości elementów z tablic
-skalowanie częstotliwościowe (każdą. pojemność dzielimy przez f)
-skalowanie amplitudowe

99. Czym różnią się transmitancje filtrów górnoprzepustowych od filtrów
dolnoprzepustowych tego samego rzędu i typu?
W filtrze dolnoprzepustowym rząd mianownika transmitancji oznacza rząd filtru, a licznik
ma rząd zerowy (wartość stała). W filtrze górnoprzepustowym sytuacja jest odwrotna, rząd
licznika oznacza rząd filtru a w mianowniku jest wartość stała.
100.

Naszkicuj schemat przerzutnika bistabilnego ze wzmacniaczem operacyjnym.

101.

Naszkicuj schemat generatora fali prostokątnej ze wzmacniaczem operacyjnym.

102. Wyjaśnij na przykładzie wzmacniacza pojęcia „sprzężenia zwrotnego dodatniego i
ujemnego".
Sprzężenie zwrotne ujemne:
- polega na podaniu wyjścia układu na jego wejście (odejmując go od sygnału zadanego
otrzymując w rezultacie błąd regulacji, uchyb)
-służy do regulacji sygnału wejściowego w odniesieniu do wejścia
Sprzężenie zwrotne dodatnie:
-sygnał wyjściowy układu jest podawany na wejście i sumowany z sygnałem zadanym,
prowadzi do stanu nasycenia (np w przerzutnikach lub generatorach)
-uzyskuje się dzięki niemu szybkie przejście z jednego stanu nasycenia do drugiego

103. Narysuj schematy i objaśnij działanie wybranych przykładów generatorów
przebiegów prostokątnych, trójkątnych i sinusoidalnych.
Prostokątny patrz pytanie 101,

104.
Opisz proces próbkowania, kwantowania i kodowania sygnału analogowego.
Proces próbkowania polega na generowaniu impulsów próbkujących, a w momencie
wygenerowania takiego impulsu zapamiętanie wartości chwilowej sygnału, który jest
poddawany próbkowaniu
Kwantowanie – w etap przetwarzania sygnału. Polega na
przypisaniu spróbkowanej wartości do najbliższego poziomu (ponieważ sygnał cyfrowy
musi być przedstawiony w postaci skończonego kodu bitowego). W zależności od ilości
bitów kodu wyjściowego i napięcia odniesienia mogą być różne kwanty
Kodowanie – 3 etap przetwarzania sygnału. Polega na przypisaniu każdemu
poziomowi określonej liczby. Napięcie odniesienia jest dzielone na 2n przedziałów. W
środku każdego przedziału występuje granica przypisania badanego sygnału do danego kodu
105.
Objaśnij zjawisko aliasingu (przeinaczeń)
Sygnał próbkujący powinien mieć ponad 2 razy większą częstotliwość od sygnału
próbkowanego. Jeżeli spróbkujemy sygnał ze zbyt małą częstotliwością sygnał cyfrowy
będzie odbiegał w znacznej mierze od sygnału analogowego np. Dla sinus f_sygnału =
f_próbkowania otrzymamy linię prostą. Dla otrzymania poprawnych wyników częstotliwość
powinna być wiele wyższa.
106.

Jakimi parametrami charakteryzują się układy próbkujące?
-częstotliwość próbkowania
-liczba poziomów ( rozdzielczość przetwornika)
-impulsy teoretycznie bardzo wąskie, praktycznie ich długość taka aby kondensator się
naładował

107.

Jaką charakterystykę mają przetworniki c/a ?

108.

Jaką charakterystykę maja przetworniki a/c ?

109.
Jak zbudowane są przetworniki c/a ?
Są to zazwyczaj zbudowane na wzmacniaczach operacyjnych sumatory o wejściach
wagowych z przełącznikami w każdej składowej sumy. Ustawienie odpowiedniego kodu
binarnego powoduje, że są dodane odpowiednie wagi i na wyjściu uzyskuje się napięcie
odpowiadające danemu kodowi.

110.
Jakie są rodzaje przetworników c/a ?
-z rezystorami ważonymi dwójkowo
-z drabinką rezystancyjną
-delta – sigma
111.
Jak działają przetworniki a/c o przetwarzaniu równoległym ?
Są to przetworniki Flash. Są bardzo szybkie. Jeśli chcemy na wyjściu mieć kod n-bitowy to
potrzebujemy n komparatorów. Na wszystkie z nich podawane są napięcia odniesienia
poprzez szeregowe rezystory – dla każdego przypada jedno napięcie z pomiędzy rezystorów.
W ten sposób każdy komparator reaguje na inne napięcie Uref. Na wszystkie komparatory
jednocześnie jest podany sygnał analogowy poddawany przetwarzaniu. Część
komparatorów ustawi się w "1" część w "0", pracują one jednak równolegle, a ich wyjścia
podawane są na koder, na którego wyjściu mamy kod.
112.
Na czym polega przetwarzanie metodą kolejnych przybliżeń?
Jeśli mamy n-bitowy kod to każdemu możliwemu kodowi odpowiada jakieś napięcie.
Wykonując kolejno operacje na bitach od najstarszego do najmłodszego postępuje się
następująco : zapala się bit (w "1") gdy odpowiadające temu kodowi napięcie jest niższe od
badanego to bit się pozostawia. Jeśli nie to zeruje i przechodzi do kolejnego bitu
zapamiętując bity poprzednie. W nowym bicie ponownie ustawiamy 1 i badamy
odpowiadające temu kodowi napięcie. Dokonuje się podobnych decyzji i przechodzi do
najmłodszego bitu. Jest to metoda wymagająca czasu, tym większa im większe jest n.
Na czym polega przetwarzanie metoda wielokrotnego całkowania ?
W układzie mamy 2 całkowania. Pierwsze całkowanie odbywa się w stałym czasie t0.
Powoduje to, że w zależności od wartości napięcia analogowego na wejściu uzyskujemy po
tym samym czasie to odpowiednie napięcie na wyjściu integratora. Następnie odłączany jest
sygnał analogowy, a podłączane napięcie referencyjne ujemne. Rozpoczyna się drugie
całkowanie w trakcie którego kondensator w integratorze musi się rozładować. Czas
rozładowania jest proporcjonalny do napięcia, do którego był naładowany. T1 = const, T2 =
var. W trakcie drugiego całkowania zliczane są impulsy z generatora, im dłużej tym więcej i
na liczniku uzyskujemy kod.

113.

114.
Jakie znasz inne metody przetwarzania a/c?
delta – sigma
115.
Dlaczego wyświetlacze LED nie są stosowane w zegarkach na rękę?
Bardzo niska sprawność diod w paśmie widzialnym.
116.
Dlaczego do diody elektroluminescencyjnej zwykle dołącza się szeregowo
rezystor?
W celu zabezpieczenia przed przekroczeniem prądu znamionowego ( dioda może ulec
spaleniu).
117.

Proszę narysować symbol fotodarlingtona.

118.

Proszę opisać, ilustrując rysunkami, zasadę działania łącza światłowodowego.