lukasz.proszek.info

1. Co rozumiemy pod pojęciem układu rozgałęzionego? Układy rozgałęzione to układy, w których występuje pewna liczba punktów (węzłów), wktórych schodzą się jego gałęzie. Prąd może płynąć jedynie w gałęziach. Przewody w nich występujące mają zerowy opór. Prąd płynący w gałęzi ma w danej chwili, w dowolnym jej punkcie, taką samą wartość (takie przybliżenie jest dobre, gdy rozmiary układu są małe w porównaniu z długością fal opisujących sygnały zmienne – należy z nim dlatego uważać przy wysokich częstotliwościach ∼ 10² MHz. Podejście takie umożliwia zastosowanie do opisu praw Kirchoffa.
2. Co to jest układ liniowy? Układy analogowe, w których występujące sygnały mogą zmieniać się w sposób ciągły. Jeżeli zmiany te powiązane są poprzez związki liniowe (operatory F_kl wiążące napięcia między węzłami k i l z prądami płynącymi w odpowiednich gałęziach są liniowe) to taki układ nazywamy układem liniowym.
3. Czym charakteryzuje się układ liniowy? W układach liniowych obowiązuje zasada superpozycji. Pozwala nam to na przedstawienie sygnału w postaci sumy sygnałów składowych, dla których zachowanie układu może być nam znane. W szczególności dotyczy to sygnałów wejściowych, które można przedstawić w postaci szeregu lub transformaty Fouriera) W układach liniowych nie występuje generacje wyższych harmonicznych.
4. Czy układ liniowy może generować wyższe harmoniczne? Nie
5. Jakich elementów możemy użyć do budowy układu liniowego? Impedancji (admitancji), (R,L,C); sterowanych źródeł prądu; sterowanych źródeł napięcia.
6. Co rozumiemy pod pojęciem sterowanego źródła prądu? Prąd płynący w danej gałęzi nie zależu od panującego w niej napięcia ale liniowo zależy od pozostałych napięć w rozważanym obwodzie.
7. Co rozumiemy pod pojęciem sterowanego źródła napięcia? Napięcie na elemencie nie zależy od płynącego w gałęzi prądu, a zależy liniowo od co najmniej jednego z pradów płynących w pozostałych gałęziach.
8. Przy pomocy jakich elementów realizujemy w układzie liniowym sterowane źródło prądu i sterowane źródło napięcia? Rolę sterowanego źródła prądu może spełniać tranzystor.
   Nie zbudowano prostego urzadzenia elektornicznego ralizującego funkcję sterowanego źródła napięcia. Złożonym układem ralizującym tę funkcję jest wzmacniacz operacyjny
   
   
9. Kiedy dwójnik nazywamy biernym? Elementy umieszczone w gałęziach posiadają dwie końcówki i dlatego nazywamy je dwójnikami. Dwójnik bierny: Jeżeli dwójnik nie stanowi źródła energii generującej określony sygnał to przez taki element może płynąć prąd tylko w wyniku przyłożenia do jego zacisków napięcia. Przykłady dwójników biernych to : opornik, cewka, kondensator
10. Jak definiujemy impedancję dwójnika? Impedancja dwójnika to liczba zespolona Z charakterysująca dwójnik, w którym płynący prąd jest jednoznacznie określony przez występujące na nim napięcie. Aby określić prąd I(t) płynący przez dwójnik w wyniku przyłożonego napięcia U(t) wystarczy przyporządkować wektorowi U_A wektor I_A. U_A=I_A ⋅ Z. Liczba Z musi być więc okreslona jako Z = (U_A / I_A) exp(j(ϕ_U−ϕ_I)). Wektory U_A oraz I_A reprezentują wektory napięcia i prądu na płaszczyźnie zespolonej. Rzuty tych wektorów na oś rzeczywistą określają mierzone przebiegi. Użycie liczb zespolonych pozwala określić za pomocą jednej wielkości relacji pomiędzy amplitudami oraz przesunięciami fazowymi.
11. Określ stosunki amplitudowe i fazowe dla elementów R,L,C.
    Dla opornika o rezystancji R napięciowy sygnał sinusoidalny jest zgodny w fazie z odpowiedzią prądową. Ompedancja opornika idealnego jest liczbą rzeczywistą równą jego oporności R, Z = R+ j0. Inaczej mówiąc różnica faz ϕ_U − ϕ_I we wzorze Z= |Z| exp(jϕ_U−ϕ_I) wynosi 0.
    Dla opornika o oporności C maksimum prądu wyprzedza o π/2 maksimum napięcia. Takie przesunięcie fazowe powoduje, że przez połowę czasu prąd płynie w kierunku wyznaczonym przez kierunek napięcia, a przez drugą połowę w kierunku przeciwnym. W wyniku tego faktu przez połowę czasu kondensator pobiera z układu zasilającego energię, a przez drugą połowę zwraca do niego taką samą energię. Impedancja kondensatora to Z = −j / ω C. Stosunek amplitudy dla kondensatora to U_A / I_A = 1/ ω C
    Dla cewki o indukcyjnosci L maksimum napięcia wyprzedza maksimum prądowe o π /2. Impedancja cewki to Z= j ω L. Wobec tego stosunek amplitudy U_A / I_A = ω L
12. Co to jest punkt pracy układu? Często w układach elektronicznych napięcia i prądy zmieniają się wokół ustalonych wartości. Zbiór składowych stałych płynących prądów i występujących wukładzie napięć określa punkt pracy układu. Ustalenie takich stałych napięć i stałych prądów jest w układzie często wymagane dla zapewnienia poprawności pracy niektórych urządzeń elektronicznych, takich jak np. tranzystory, diody Zenera, diody tunelowe, itp.
13. Co rozumiemy pod pojęciem sygnału prądowego i napięciowego? Na dwójniku panuje napiecie U(t) posiadające stałą składową U₀ (dobór punktu pracu) i składową zmienną u(t) (sygnał napięciowy): U(t) = U₀ + u(t). Przez dwójnik płynie prąd dający się zapisać w postaci I(t) = I₀ + i(t) . Prąd ten posiada składową stałą I₀ (dobór punktu pracy) i składową zmienną i(t) (sygnał pradowy)
14. Czy rezystancja ujemna jest dwójnikiem biernym? Nie.
15. Skąd się bierze energia dostarczana do układu przed dwójnik aktywny? Aktywne elementy liniowe, realizujące przybliżony opis elementów nieliniowych w otoczeniu punktu pracy, dostarczają energii do układu po jej pobraniu ze źródła energii prądu stałego (zasilacza). W ten sposób stają się niejako konwerterami energii stałoprądowej na energię zmiennopradową.
    
    
16. Co rozumiemy pod pojęciem czwórnika? Często ukłąd elektroniczny pełni finkcję operatora przyporządkowującego sygnałowi wejściowemu opdpowiedni sygnał wyjśniowy. Ponieważ taki układ posiada w sumie 4 zaciski przyjęto go nazywać czwórnikiem. Taki układ możemy traktować jako ,,czarne pudełko” posiadające dwa zaciski wejściowe i dwa zaciski, z których odbieramy sygnał odpowiednio zmodyfikowany przez układ. Jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących czwórnik jest funkcja przenoszenia T
17. Jak definiujemy charakterystyki częstotliwościowe układu? Czwórnik. Na wejście napięcie sinusoidalne opisywane liczbą zespoloną U₁ Operator T (funkcja przenoszenia) dany jest przez opisującą stosunki amplitudowe i fazowe, liczbę zespoloną. Liczbę tę określa stosunek T=U₁/U₂. Funkcja przenoszenia zwykle przedstawiona jest wpostaci wykładniczej: T=|T|exp(j ϕ). W tym wzorze moduł |T| jest równy modułowi stosunku |U₂/U₁| a ϕ stanowi przesunięci fazowe pomiędzy napięciem wejściowym a wyjściowym. Zarówno |T| jaki i ϕ mogą zależeć od czestotliwośi napięcia U₁. Funkcję określającą zależność |T| od częstotliwości nazywamy charalkterystyką amplitudową, natomiast funkję określającą zależność przesunięcia fazowego ϕ od częstotliwości nazywamy charakterystyką fazową. Obie te charakterystyki składają się na charakterystykę częstotliowściową układu (opisującą w całości operator T. Przy zastosowaniu analizy harmonicznej można na podstawie charakterystyki częstotliwościowej określić odpowiedź układu na dowolne napięcie.
18. W jaki sposób możemy opisać sygnał przechodzący przez filtr liniowy? Za pomocą analizy fourierowskiej. Sygnał podany na wejście filtru można przedstawić w postaci superpozycji prostych sygnałów harmonicznych z różnymi amplitudami a₁. Współczynniki te mówią o zawartości poszczególnych harmonicznych w rozważanym sygnale – zależność tych wspoółczynników od częstotliowści charakteryzuje sygnał wejściowy. Charakterystyka amplitudowa filtru określa sposób przenoszenia amplitud a₁ (czyli składowych sygnału) przez czwórnik realizujący filtr, a więc jednopznacznie opisuje sposób działania filtru. Działanie filtru liniowego składającego się z dwóch impedancji mopżna również opisać przez podanie jego funkcji przenoszenia w postaci: T = Z₂ /(Z₁ + Z₂). W takim przypadku należy podać również charakterystykę okreslającą zmiany impedancji Z₁ i Z₂ od częstotliwości. Dla pełnego scharakteryzowania czwórników podaje się również jego impedancję wejściową i wyjściową.
    
    
19. Od czego zależy opóźnienie i opór falowy linii długiej? Linię długą (falowód) możemy w przybliżeniu rozważać jako połączenie skupionych pojemności i indukcyjności. Opóźnienie wprowadzane przez jednostkę długości linii oraz jej opór falowy dane są wzorami: T= √(LC), R₁ = √(L / C)
20. Jakiemu odbiciu ulega sygnał na końcu linii długiej? Gdy ρ₁ > ρ₀ (dla falowodu R₁>R₀) następuje odbicie impulsu z zachowaniem fazy. Gdy ρ₁ < ρ₀ (dla falowodu R₁<R₀) następuje odbicie impulsu w przeciwfazie. ρ₁ - gęstośc materiału linii, ρ₀ - gęstość ośrodka, do którego zamocowana jest linia.
21. Co to jest terminator linii? Gdy odbiorniki podłączone są do linii długiej za pomocą układu dopassowującego, to odłączenie któregoś z odbiorników powoduje brak dopasowania układu. Sytuacje taką można rozwiązać podłączając zamiast odłączonego odbiornika odpowiedni końcowy opornik o oporze równym oporze odbiornika. Opornik taki nazywa się terminatorem linii.
22. Co to jest dzielnik napięcia? Jakie ma on zastosowania? Najprostszym czwórnikiem biernym jest dzielnik napięcia. Jest to układ, który redukuje napięcie wejściowe o wybrany czynnik k. Składa się on z dwóch oporników R₁ i R₂ (= ⌝ =). Pojawienie się na wejściu czwórnika napięcia U₁ powoduje, ze na jego wyjściu, niezależnie od cześtotliwości, uzyskamy napięcie U₂ = U₁ ⋅ R₂/(R₁+R₂) = k ⋅ U₁
    Dzielniki napięć znajdują często zastosowanie dla ustalenia odpowiednich stałych potencjałów (punktu pracy) w bardziej złożonych układach.
23. Co rozumiemy pod pojęciem filtra częstotliwości? Jak działa filtr czestotliwości? Filtrem nazywać będziemy czwórnik, dla którego funkcja przenoszenia ma określoną zależność od częstotliwości. Tzn. filtr jest to urządzenie, które przepuszcza sygnały w sposób zależny od ich częstotliwości. Ponieważ sygnał wejściowy można traktować jako superpozycję prostych sygnałów harmonicznych o różnych częstotliwościach, to w filtrze następuje separacja (,,filtrowane”) sygnałów o określonych częstotliwościach. W zależności od zakresu przepuszczających częstotliwości filtry dzielimy na filtry dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, filtry pasmowe, filtry środkowozaporowe, itp.
24. Kiedy w układach filtrujących zachodzi różniczkowanie lub całkowanie?
    W najprostszym filtrze dolnoprzepustowym składajacym się z opornika i kondensatora, gdy przebieg wejściowy jest szybko zmienny lub gdy jest funkcją okresową o odpowiednio dużej częstości, to przy odpowiednio dużej stałej czasowej układu, na jego wyjściu pojawi się przebieg określony przez całkę z przebiegu wejściowego (filtr dolnoprzepustowy często nazywamy układem całkującym).
    Jeśli w układzie filtru górnoprzepustowego w najprostszej realizacjiza pomocą kondensatora i opornika podany sygnał wejściowy jest odpowiednio wolnozmienny w stosunku do stałej czasowej układu (stała czasowa jest odpowiednio mała) to w równaniu U(t) = Σa_i sin( ω_i t + ϕ_i ) możemy pominąć pochodną dU₂ / dt w porównaniu z U₂(t) / τ wówczas sygnał wyjściowy określony jest przez pochodną sygnału wejściowego (filtr górnoprzepustowy - układ różniczkujący).
25. Jak definiujemy i co oznacza stała czasowa dla układu różniczkowego i całkującego? τ jest stałą czasową układu τ = RC. Stała czasowa okresla czas, po którym napięcie na kondensatorze osiągnełoby wartość U₀ gdyby kondensator cały czas ładował się ze stałą prędkością równą prędkości ładowania w chwili t₀. Znajomość τ pozwala często przeprowadzić uproszczoną analizę zachowania się układu dla określonych szybkości zmian sygnału.
    
    
26. W jaki sposób sterujemy przepływem prądu w tranzystorze bipolarnym? Prądem sterowanego źródła jest prąd kolektora I_C. Wielkością sterującą bezpośrednio tym prądem jest napięcie baza-emiter U_BE. Związek pomiędzy I_C i U_BE określa równanie Ebersa-Mola. (patrz dalej)
27. Jaki mechanizm odpowiedzialny jest za transport ładunku w obszarze bazy? Mechanizm dyfuzji
28. Dlaczego prąd bazy maleje przy wzroście napięcia kolektor-baza? Odpowiedzialny jest za to efekt Early'ego, nazywany inaczej efektem modulacji szerokości bazy. Polega on na poszerzaniu spolaryzowanego w kierunku zaporowym złącza baza-kolektor wraz ze wzrostem napięcia, co powoduje zwężanie obszaru bazy. W takiej sytuacji maleje prawdopodobieństwo rekombinacji. Oznacza to, że prąd kolektora nieznacznie rośnie przy wzroście napiecia kolektor-emiter, przy utrzymywaniu stałego prądu bazy.
29. Co to znaczy i jak oznaczamy współczynnik wzmocnienia prądowego β? Prąd bazy jest na ogół znacznie mniejszy od prądu emitera. Między prądami występuje związek I_E = I_C + I_B; I_C=β ⋅ I_B. Współczynnik wzmocnienia prądowego β jest używany do opisu właściwości tranzystora.
30. Jaki związek określa równania Ebersa - Mola? Związek pomiędzi I_C i napięciem sterującym U_BE określa równanie Ebersa-Mola I_C = I₀ (exp( q U_BE / kT ) −1 ) . I₀ zalezy od temperatury oraz współczynników dyfuzji dla elektronów i dziur w użytym do konstrukcji tranzystora materiale półprzewodnikowym.
31. Jaki proces odpowiedzialny jest za powstanie prądu bazy? Proces rekombinacji.
32. Scharakteryzuj model tranzystora: hybryd π Standardowy model tranzystora jako sterowane źródło prądu stanowi pewną idelaizacją. Mówi on jakie parametry mają wpływ na prąd kolektora, ale nie określa parametrów jego wejścia (np. nie informuje o impedancji napotykanej po przyłożeniu napięcia sterującego). Ponieważ tranzystor reprezentuje sobą rzeczywiste źródło prądu (nieidelane), a oprócz tego należy uwzględnić występujące w tranzystorze pojemności, to powstały bardziej złożone modele tranzystora. Najpopularniejszym jest model hybrydu π
    Prąd kolektora można zapisać (korzystając z faktu iż zachowanie elementu nieliniowego takiego jakim jest tranzystor można przybliżyć, dla małych sygnałów, w okolicahc punktu pracy przez element liniowy) korzystając z rozwinięcia w szereg w otoczeniach punktów pracy: I_C(t) = I_C0 + (U_CE(t) / r_c) + g_m u_BE(t) .
    Dynamiczna opornośc tranzystora R_c jest zdefiniowana jako: r_c = (∂ U_CE / ∂ I_C) |_UBE.
    Natomiast konduktancja wzajemna g_m jest równa: g_m = (∂ I_C / ∂ U_BE) |_UCE.
    W modelu hybrydu π dla układu ze wspólnym emiterem wyróżnione są dwa punkty bazowe B (styk tranzystora) oraz B' (rzeczywisty punkt bazowy). Nap[ięcie pomiędzy rzeczywistym punktem bazowym B' oraz emiterem jest efektywnym napięciem sterującum, które steruje prądem kolektora dodatkowo określonym przez rezystancją dnamiczną r_c przedstawianą w modelu jako opornik włączony równolegle razem ze sterowanym źródłem prądu w obwodzie kolektora. Sterowane źródło prądu jest okreslone zgodni z wcześnijszym wzorem przez g_m U_BE(t). Dodatkowo pomiędzy końcówką tranzystora B i rzeczywisty puynkt bazowy B' wstawiony jest opornik reprezentujący oporność doprowadzeń. Dodatkowo uwzględniona jest jeszcze oporność r_π reprezentująca oporność dynamiczną pomiędzy rzeczywistym punktem bazowym B' i emiterem E. Dla wyższych częstotliwości uwzględnia się dodatkowo pojemność C_μ (związaną z pojemnościami złącz) pomiędzy punktami B i B'. Efekty z nią związane są potęgowane przez efekt Mullera.
    
    
33. W jaki sposób polaryzujemy tranzystor? We właściwie spolaryzowanym, w układzie liniowym, tranzystorze złącze baza-emiter spolaryzowane jest w kierunku przewodzenia a złącze baza-kolektor spolaryzowane jest w kierunku zaporowym.
    
    
34. Jaka rola w układach liniowych jest pełniona przez tranzystor? Proces wzmocnienia polega na sterowaniu przepływem mocy mającej swe źródło w zasilaczu do jej odbiornika zwanego często obciążeniem. Tranzystor umożliwia bezośrednio sterowaniem wielkości pobieranego z zasilacza prądu (a przez to pobieranej mocy)
35. Jakimi parametrami charakteryzują się układy OE, OC, OB?
    OE - układ ze wspólnym emiterem. Daje duże wzmocnienie prądowe(∼ 10²) i napięciowe(∼10²), a więc także mocy. Napięcie wyjściowe odwrócone w fazie o 180^o w stosunku do napięcia wejściowego. Zwiększenie rezystancji. Stosunkowo mały opór wejściowy układu (r_π ∼ 10³ Ω). Opór wyjściowy ∼ 10³ Ω Odwraca fazę sygnału
    OB - układ ze wspólną bazą. Duże zwiększenie rezystancji. (we ∼ 10¹ Ω, wy ∼ 10³ Ω). Praktycznie brak wzmocnienia prądowego (∼ 0,99…). Duże wzmocnienie napięciowe (∼10²) Używane przy bardzo dużych częstotliwościach granicznych.
    OC - układ ze wspólnym kolektorem. Daje małe wzmocnienie mocy. Brak wzmocnienia napięciowego (∼ 0,99…). Duże wzmocnienie pradowe (∼ 10²). Duży opór wejściowy (∼ 10⁷⁻⁸Ω). Opór wyjściowy ∼ 10¹⁻²Ω. Zmniejszenie rezystancji.
36. Która z konfiguracji (OB, OC, OE) odwraca fazę sygnału? OE.
37. Który ze wzmacniaczy posiada dużą oporność wejściową? OC.
38. Dlaczego układ OC nazywamy inaczej wtórnikiem napięciowym lub transformatorem oporności? Ponieważ wzmocnienie ukłądu będzie liczbą bardzo bliską jedności. Możemy więc powiedzieć, że napięcie na emiterze wtóruje napięciu wejściowemu.
39. Jaki sygnał steruje wzmacniaczem róznicowym? wzmacniaczem operacyjnym steruje sygnał napięciowy, który jest różnica potencjałów na jego wejściach
40. Dlaczego oporność wejściowa wzmacniacza operacyjnego jest bardzo duża? Emitery tranzystorów T1 i T2 połączone są z zasilaczem przez źródło stałoprądowe. W analizie małosygnałowej zastępujemy takie źródło przez obw, rozwarty
41. Jak zbudowany jest wzmacniacz operacyjny? Wzmacniacz różnicowy (dwa wejścia: odwracające -, nieodwracające -; bardzo duża oporność wejściowa; duże wzmocnienie), Stopnie wzmacniające (zwiększenie wzmocnienia układu), wtórnik napięciowy (bardzo mała oporność wyjściowa)
    ±=∥wzm.róż∥−∥st.wzm∥−∥wtór. nap∥=u₂
42. Dlaczego wzmacniacz operacyjny możemy uważać za sterowane źródło napięcia? Bardzo mała oporność wyjściowa pozwala traktować wyjście układu jako źródło napięcia. Ponieważ wielkość tego napięcia może być sterowana poprzez różnicowe napięcie ϵ, to układ możemy traktować jako sterowane źródło napięcia.
    
    
43. Na czym polega sprzężenie zwrotne w układzie? Poprzez sprzężenie zwrotne ogólnie rozumiemy oddziaływanie skutku na przyczynę.
    
    
44. Jak zmieniają się parametry wzmacniacza po podłączeniu sprzężenia zwrotnego? |1−Kβ| < 1 → dodatnie sprzężenie zwrotne (wzrost wzmocnienia sygnału)
    |1−Kβ| > 1 → ujemne sprzężenie zwrotne (spadek wzmocnienia sygnału, wzrost oporności wejsciowej)
    |1−Kβ| = 1 → generacja drgań (warunek Barkhausena)
45. Co może spowodować w układzie zapięcie dodatniego sprzężenia zwrotnego? Stosując dodatnie sprzężenie zwrotne zwiększamy wzmocnienie układu (psując niestety inne parametry). Należy pamiętać, że dodatnie sprzężenie zwrotne może spowodować niestabilność układu. O warunkach niestabilności układu mówi kryterium Nyquista
46. Na czym polega i co opisuje warunek Barkhausena? Warunek K(ω) β (ω) = 1 nazywa się kryterium Barkhausena dla drgań harmonicznych.
47. Jaki układ określamy mianem idelanego wzmacniacza operacyjnego? Idelany wzmacniacz: nieskończenie duże wzmocnienie K → ∞; nieskończenia duża oporność wejściowa R_in → ∞; zerowa oporność R_out = 0; nieograniczone pasmo częstotliwości; zerowe napięcie niezrównoważenia ϵ = 0 ⇒ u₂ = 0
48. Jakie warunki określają wzmacniacz operacyjny w układach liniowych?
    lub Jakie warunki pozwalają na szybką analizę układu liniowego zbudowanego na bazie wzmacniacza operacyjnego? Wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego dąży do nieskończoności to aby mógł on pracować jako układ liniowy jego napięcie wejściowe musi dążyć do zera. Wzmacniacz operacyjny pracujący w układzie liniowym musi mieć zapięte ujemne sprzężenie zwrotne dla składowej stałej.
49. Wyprowadź wzory dla układów zbudowanych na bazie wzmacniacza operacyjnego Układ wzmacniacza odwracającego fazę - ujemne sprzężenie zwrotne jest realizowane ty poprzez oporniki R₁ i R₂. Jest tak ponieważ sygnał wejściowy U₂ jest podawany na odwracające wejście układu poprzez dzielnik realizowane w ww. oporników: I₁ = U₁ / R₁ (ϵ = 0), I₂ = −U₂ / R₂, K_U = U₂ / U₁ = −R₂/ R₁; R₁ - opór wejściowy.
    Układ wzmacniacza nieodwracającego fazy - sprzężenie zwrotne realizowane jest przez dzielnik zbudowany z oporników R₁ i R₂. I₁ = U₁ / R₁ (ϵ = 0), I₂ = (U₂ − U₁) / R₂, K_U = U₂ / U₁ = 1+ R₂ / R₁. Opór wejściowy wzmacniacza jest nieskończenie duży.
    
    
50. Na czym polega efekt Mullera? Pojawienie się na wejściu wzmacniacza dodatkowej pojemności C_F (K+1) wynikiem zastosowanego sprzężenia pojemnościowego nazywa się efektem Mullera.
51. Jak ,,wykorzystujemy” efekt Mullera przy detekcji cząstek? W przypadku integratora przy przeniesieniu ładunku generowanego w detektorze na pojemnośći wzorcową efekt odgrywa decydującą a zarazem pozytywną rolę. Detektor ten ,,widzi” dołączoną do niego równolegle olbrzymią pojemność C_F (K+1). Mechanizm efektu Mullera powoduje, że zebrany ładunek gromadzi się na pojemności sprzężenia zwrotnego C_F, która w tym przypadku pełni rolę pojemności wzorcowej. W przypadku odpowiednio dużego wzmocnienia K na wyjściu przedwzmacniacza ładunkowego otrzymujemy impuls napięciowy dU dQ / C_F. Wielkość tego impulsu jest niezależna od pojemności detektora.
52. Podaj definicję czasu narastania impulsu. Czas, po którym wysokość impulsu zmienia się od 10% do 90% swej wartości.
53. Co to jest komparator? Jest to wzmacniacz operacyjny gdzie na wyjściu będzie panowało napięcie +E lub −E zależne od różnicy ϵ napieć wejściowych.
54. Czy na wyjściu komparatora napięcie musi dążyć do zera? Nie
55. Dlaczego przy pomiarach czasu dyskryminacja poziomu napięcia nie jest najlepszym rozwiązaniem? Wadą układu jest to, że pomiędzy czasem przejścia cząstki t, a czasem generacji impulsu logicznego istnieje opóźnienie zależne od wysokości
56. Jak działa dyskryminator stało-frakcyjny? Idea działania polega na przporządkowaniu danemu impulsowi napięciowemu przechodzącego przez zero liniowo zależnego od niego impulsu.
    
    
57. Jakie zjawiska zachodzą w momencie kontaktu półprzewodników typu p i n? Dyfuzja elektronów, dyfuzja dziur, powstaje różnica potencjałów U_D i pojawia się pole elektryczne.
    
    
58. Jak szerokość warstwy zaporowej zależy od sposobu domieszkowania? d ∼ 1 / √(N) , N - koncentracja domieszek. chyba nie powinno być pierwiastka, nie jestem pewien
    
    
59. Jak szerokość warstwy zaporowej zależy od panującego na niej napięcia? d ∼ √(U)
    
    
60. Wymień podstawowe typy tranzystorów. NMOS, CMOS, PMOS lub bipolarne, unipolarne (FET, MOSFET)
    
    
61. Od jakich parametrów zależy częstotliwość drgań multiwibratora? f = 1 / (T₁ + T₂), f ∼ 1 / RC
    
    
62. Jaką funkcją opisujemy prawdopodobieństwo obsadzenia poziomu w krysztale? n_Q = 1/(1+exp(β(ϵ(Q)−μ)))
    
    
63. Omów zasadę działania przerzutnika bistabilnego oraz multiwibratora. Przerzutnik bistabilny (układ Schmitta): dodatnie sprzężenie zwrotne powoduje przejście układu do okreslonego stanu narzuconego i podtrzymywanego przez układ sprzężenia dodatniego (niewielka zmiana wprowadza układ w stan skrajny E lub −E).
    
    Przerzutnik ten chcrakteryzuje się petla histerezy napiecia, której szerokość U_p = U R₂/R₁ + R₂ gdzie R₁ opornik zwierający wyjście i wejście nieodwracające wzmacniacza a R₂ to drugi opornik dzielnika napięć.
    
    Multiwibrator moze zostać zbudowany w oparciu o przerzutnik Schmidta z dodatkowym oporem w układzie ujemnego sprzeżenia zwrotnego i wejściowym kondensatorem, co pobudza generator do wytwarzania fali prostokatnej (kondensator w trakcie się cyklicznie ładuje i rozładowuje a gdy jego napięcie przekracza α E nastepuje przełączenie przerzutnika).
    
    
64. Jak polaryzujemy różne rodzaje diod? Diody stabilizacyjne (wykorzystujące zjawisko Zenera lub przebicie lawinowe), diody pojemnosciowe, tunelowe i fotodiody pracują przy polaryzacji w kierunku zaporowym. W kierunku przewodzenia włączamy diody prostownicze, LED, laserowe, Shottky'ego
    
    
65. Podaj postać równania diody. I=I₀(exp(U/kT)−1), k - stała Boltzmana, T - temperatura
    
    
66. Czym powinna charakteryzować się baza tranzystora bipolarnego? Wąska i małodomieszkowana.
    
    
67. Co to jest i od czego zależy potencjał dyfuzyjny? Na skutek ubytku dziur (elektronów) w strefie złącza w obszarze typu p (n) następuje ujemne (dodatnie) naładowanie strefy przejściowej między obszarami p i n, powstaje pewien potencjał dyfuzyjny, który powoduje powstanie prądu unoszenia w polu elektrycznym równoważącego prąd dyfuzji. Na skutek zubożenia ładunku strefy przejściowej następuje wzrost jej rezystancji.
    
    
68. Jak wyglądają charakterystyki tranzystorów? Charakterystyka WYjściowa I_C=f(U_CE). Podaje zależność prądu kolektora I_C od napięcia kolektor-emiter U_CE dla różnych prądów bazy I_B przy różnych napięciach bazy U_BE. Z charakterystyki tej można wyznaczyć wzmocnienie prądowe β = Δ I_C / Δ I_B oraz rezystancję wyjściową tranzystora r_wy = Δ U_CE / Δ I_C
    Charakterystyka PRZEjściowa I_C=f(I_B). Przedstawia zależność pomiędzy prądem kolektora I_C a prądem bazy I_B. Za jej pomocą można obliczyć współczynnik wzmocnienia prądowego, który w tym przypadku będzie tangensem kąta nachylenia tg β = Δ I_C / Δ I_B
    Charakterystyka WEjściowa I_B = f(U_BE). Z charakterystyki tej można wyznaczyć rezystancję wejściową tranzystora tj. rezystancję emiter-baza dla określonego punktu pracy r_we= Δ U_BE / Δ I_B
    
    
69. Jaki jest mechanizm działania diody LED? W diodzie LED mamy do czynienia z tzw. elektroluminescencją. Mechanizm zjawiska opiera się rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista) która zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pęd. Diodę polaryzujemy w kierunku przewodzenia.
    
    
70. Czym się różni przebicie Zenera od lawinowego? Przebicie Zenera występuje w złączach silnie domieszkowanych przy napięciach do 5V, natomiast lawinowe w słabo domieszkowanych przy napięciach ponad 7V. Przebicie Zenera i lawinowe występują w złączach o średniej koncentracji domieszek przy napięciach 5 do 7V. Temperaturowy współczynnik napięcia przy przebiciu Zenera ma znak ujemny a przy przebiciu lawinowym dodatni.
    
    
71. Co to jest dioda tunelowa? Dioda tunelowa, inaczej Esakiego, to dioda wykonana z materiału silnie domieszkowanego wykazująca przewodnictwo w kierunku zaporowym dzieki zachodzącym w niej zjawiskom kwantowym. Pozwala to na uzyskanie elementu o ujemnej rezystancji dynamicznej (ze wzrostem napiecia maleje prąd).
    
    
72. Jak powiązane są koncentracje dziur i elektronów w stanie równowagi? n⋅ p = n_i² gdzie n_i - stała, niezależna od rodzaju domieszkowania.
    
    
73. Jakie bramki wystarczą do zbudowania dowolnego układu kombinacyjnego? NAND lub NOR.
    
    
74. W jakich układach pojawia się pamięć? nieliniowych z dodatnim sprzężeniem zwrotnym
    
    
75. Jakie są różnice pomiędzy układami kombinacyjnym a sekwencyjnymi? Układy kombinacyjne dla określonego stanu wejść zawsze produkują taki sam wynik, układy sekwencyjne posiadaja pamięć i ich stan zależy od stanów poprzednich.
    
    
76. Czym się różnią tranzystory FET i MOSFET? W obu przypadkach źródło (S) i dren (D) są spolaryzowane w kierunku przewodzenia. W tranzystorze JFET (Junction Field Effect Transistor) złącze bramka (G) kanał polaryzowane jest zaporowo, co powoduje zamykanie kanału DS aż do zupełnego odcięcia i nasycenia tranzystora. W tranzystorach MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) przy zwartym źródle i podłożu jeżeli do bramki zostanie przyłożone napięcie dodatnie, to powstanie kanał wzbogacony, a jeśli ujemne, to powstanie kanał zubożony. Tranzystor w zależności od typu półprzewodnika uzytego do jego budowy może być normalnie (bez polaryzacji) włączony lub normalnie wyłączony.
    
    

    ---

    Š 2004- 2005 Łukasz Proszek, Łukasz Zosiak (wto lut 1 11:20:59 CET 2005)

This document was translated from L^AT_EX by H ^EV^EA.