Инвертирующие и неинвертирующие усилители. Повторитель на ОУ
Транзистор
Для начала рассмотрим основные понятия и PN проводимость. (переход)
Полупроводник без примесей - диэлектрик.
граница раздела между p и n слоями обладающими свойствами односторонней проводимости называется электронно-дырочным переходом (p-n)
n проводник
p проводник
Iпр - ток проводимости
Iдиф - ток диффузии
Если мы образуем pn переход, то за счет диффузии(обусловленного тепловым движением) у нас появляется проникновение одних зарядов в соседние области и наблюдается пространственный заряд, обусловленный неподвижными зарядами примесного вещества. Расположенные близко к плоскости раздела дырки 1 ого кристалла перейдут во второй а на их месте возникают простространственный заряд обусловленный неподвижностью отрицательно заряженными атомами примесного вещества.
Этот заряд отталкивает прилегающие к плоскости контакта свободные электроны второго кристалла, препятствуя их перемещению к первому.
Во втором кристалле возникает положительный пространственный заряд, который отталкивает дырки первого кристалла.
Сфера действия электрического поля, созаваемого пространственным зарядом ограничена только самим переходным слоем и поэтому то поле, взаимодействует лишь с теми носителями, которые перемещаются по законам диффузии на основной носитель.Ж это поле оказывает тормозящее действие и потому называется потенциальным барьером.
i=Iдиф-Iпр и при U=0 (внешнее напряжение) Iдиф=Iпр
Вольт-амперная характеристика диода
Если напряжение падает, то при U=-0,2 -0,3 B дифференциальная составляющая =0 Iдиода (I0) называется тепловым током и возникает за счет неосновных носителей, которые совершают хаотическое тепловое движение.
Оказывает вблизи границы раздела и под действием ускоряющего поля проходят через нее. i = I0= -Iпр
основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.
Если полярность прикладываемого напряжения положительна, то дифф составляющая становиться преобладающей над током проводимости, тк Iдиф увеличивается с увеличением напряжения, а вторая составляющая практически не зависит от полярности.
Потенциальный барьер для германиевых диодов - 0.18 В
для кремниевых - 0.38 В
назначение диодов
1. в качестве выпрямитеей и стабилитронов
2. имеет стабильное падение напряжения
3. логика на диодах.
Транзистор - устройство, которое может усиливать входной сигнал по мощности.
снабжен 3мя электродами и имеет вид
 | p-n-p |  | канал p-типа |
 | n-p-n |  | канал n-типа |
| Биполярные | Полевые |
Обозначение транзисторов разных типов.
Условные обозначения:
Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база;
З — затвор, И — исток, С — сток.
В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P. Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером VКЭ (VCE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, мешает толстая прослойка полупроводника коллектора и базы.
Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером VBE, но значительно ниже чем VCE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое VBE - 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет "дотянуться" своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Почему в области базы не рекомбинируют носители? Потому что база узкая,лишь часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать).
Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.
В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.
В итоге мы получаем два тока: маленький - от базы к эмиттеру IBE, и большой - от коллектора к эмиттеру ICE.
Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. Таким образом,при небольшом изменении тока базы IB, сильно меняется ток коллектора IС. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.
β = IC / IB(коэффициентом усиления по току)
IE= IC + IB
Принцип работы транзистора PNP аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.
ВАХ Транзистора (если вдруг понадобиться и основные зоны)
ЦАП
Осуществляет преобразование аналогового сигнала (напряжения или тока) в цифровой код. Ну соответственно, в зависимости от кол-ва включеннх ключей идет различный суммарный ток. Вот он суммируется, подаётся на выход и там уже происходит магия преобразования напряжения в цифровой код.
Синтез комбинационных цепей
Проводится в следующей последовательности:
1. Составление таблицы истинностей
2. Записывается логическая функция
3. Логическая функция минимизируется и преобразуется к виду, удобному для реализации на логических элементах в данном типе.
Пример:
Пусть необходимо построить можеритарную систему на три входа, то есть такую ячейку, у которой сигнал на выходе равен единице, тогда, когда большинство входных сигналов равно единице. Можеритарная система – решение принимается по большинству.
Для написания функции F, её нужно записать в виде суммы логических произведений соответствующие тем строкам, для которых F=1. При записи логических произведений следует брать соответствующие элементы с инверсией, если равно нулю, и без неё, если равно единице.
Для минимизации F можно применить булевую алгебру (алгебру логики). Также используется диаграмма Вейра или карта Карно, при которой F необходимо приводить к дизьнктивной нормальной форме (ДНФ)
При реализации на элементах И-НЕ:
. 
RS-триггер
Рассмотрим работу на базе элементов “2ИЛИ-НЕ” и “2И-НЕ”. Для этого используем графическое изображение этих элементов.
Разберем принцип работы RS-триггера на базе элементов “2ИЛИ-НЕ”
В начальном положении, когда на R и S отсутствуют сигналы (логический “0”), на выходе “Q” присутствует также “0” или “1”.Далее подадим на “S” логическую единицу и получим на выходе “Q” также единицу. Далее подадим логическую единицу на “R” и уже на “Q” получим “0”
Транзистор
Для начала рассмотрим основные понятия и PN проводимость. (переход)
Полупроводник без примесей - диэлектрик.
граница раздела между p и n слоями обладающими свойствами односторонней проводимости называется электронно-дырочным переходом (p-n)
n проводник
p проводник
Iпр - ток проводимости
Iдиф - ток диффузии
Если мы образуем pn переход, то за счет диффузии(обусловленного тепловым движением) у нас появляется проникновение одних зарядов в соседние области и наблюдается пространственный заряд, обусловленный неподвижными зарядами примесного вещества. Расположенные близко к плоскости раздела дырки 1 ого кристалла перейдут во второй а на их месте возникают простространственный заряд обусловленный неподвижностью отрицательно заряженными атомами примесного вещества.
Этот заряд отталкивает прилегающие к плоскости контакта свободные электроны второго кристалла, препятствуя их перемещению к первому.
Во втором кристалле возникает положительный пространственный заряд, который отталкивает дырки первого кристалла.
Сфера действия электрического поля, созаваемого пространственным зарядом ограничена только самим переходным слоем и поэтому то поле, взаимодействует лишь с теми носителями, которые перемещаются по законам диффузии на основной носитель.Ж это поле оказывает тормозящее действие и потому называется потенциальным барьером.
i=Iдиф-Iпр и при U=0 (внешнее напряжение) Iдиф=Iпр
Вольт-амперная характеристика диода
Если напряжение падает, то при U=-0,2 -0,3 B дифференциальная составляющая =0 Iдиода (I0) называется тепловым током и возникает за счет неосновных носителей, которые совершают хаотическое тепловое движение.
Оказывает вблизи границы раздела и под действием ускоряющего поля проходят через нее. i = I0= -Iпр
основными являются транзисторы на основе кремния, германия, арсенида галлия.
Если полярность прикладываемого напряжения положительна, то дифф составляющая становиться преобладающей над током проводимости, тк Iдиф увеличивается с увеличением напряжения, а вторая составляющая практически не зависит от полярности.
Потенциальный барьер для германиевых диодов - 0.18 В
для кремниевых - 0.38 В
назначение диодов
1. в качестве выпрямитеей и стабилитронов
2. имеет стабильное падение напряжения
3. логика на диодах.
Транзистор - устройство, которое может усиливать входной сигнал по мощности.
снабжен 3мя электродами и имеет вид
| | p-n-p | | канал p-типа |
| | n-p-n | | канал n-типа |
| Биполярные | Полевые |
Обозначение транзисторов разных типов.
Условные обозначения:
Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база;
З — затвор, И — исток, С — сток.
В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P. Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером VКЭ (VCE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, мешает толстая прослойка полупроводника коллектора и базы.
Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером VBE, но значительно ниже чем VCE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое VBE - 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет "дотянуться" своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Почему в области базы не рекомбинируют носители? Потому что база узкая,лишь часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать).
Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.
В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.
В итоге мы получаем два тока: маленький - от базы к эмиттеру IBE, и большой - от коллектора к эмиттеру ICE.
Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. Таким образом,при небольшом изменении тока базы IB, сильно меняется ток коллектора IС. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе.
β = IC / IB(коэффициентом усиления по току)
IE= IC + IB
Принцип работы транзистора PNP аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.
ВАХ Транзистора (если вдруг понадобиться и основные зоны)
Инвертирующие и неинвертирующие усилители. Повторитель на ОУ
Инвертирующий:
Неинвертируюший:
β=R1/R1+R2 -коэф. обратной связи.
ϻ=R2/R1+R2
– коэф. усиления или ПФ для системы с обратной связью.
повторитель для согласования имепеданса
Кн=-Z2(Р)/Z1(P) для инвертирующего.
Р -оператор Лапласса.
Кн(Р)=[Z2(P)/Z1(P)+1]
Диф.звено:
W(p)= -PRC
W(p)= -R/1/pC=-PRC=-PT
Ток опережает напряжение на емкости.
Для улучшения фазовой хар-ки:
Rвелико - на низких частотах - дифф. звено после частоты 1/Т, коэф. постоянен, С-мало и из дифф. звена превращается в проходную.
Интегратор:
Uст= сonst
вых.инт.=врем.
W(p)= -1/pT
Усилитель заряда:
W(p)= -C1/C2
C= 1/pC
От частоты не зависит.
Используется: пьезоэлектрические образователи ( на входе заряд, а на выходе напряжение).
Повторитель:
Обладает изолирующими свойствами (большим входным импедансом и малым выходным).
Коэфф.передачи =1.
Используется для согласования по импедансом.
ЦАП
Осуществляет преобразование аналогового сигнала (напряжения или тока) в цифровой код. Ну соответственно, в зависимости от кол-ва включеннх ключей идет различный суммарный ток. Вот он суммируется, подаётся на выход и там уже происходит магия преобразования напряжения в цифровой код.
Синтез комбинационных цепей
Проводится в следующей последовательности:
1. Составление таблицы истинностей
2. Записывается логическая функция
3. Логическая функция минимизируется и преобразуется к виду, удобному для реализации на логических элементах в данном типе.
Пример:
Пусть необходимо построить можеритарную систему на три входа, то есть такую ячейку, у которой сигнал на выходе равен единице, тогда, когда большинство входных сигналов равно единице. Можеритарная система – решение принимается по большинству.
Для написания функции F, её нужно записать в виде суммы логических произведений соответствующие тем строкам, для которых F=1. При записи логических произведений следует брать соответствующие элементы с инверсией, если равно нулю, и без неё, если равно единице.
Для минимизации F можно применить булевую алгебру (алгебру логики). Также используется диаграмма Вейра или карта Карно, при которой F необходимо приводить к дизьнктивной нормальной форме (ДНФ)
При реализации на элементах И-НЕ:
.