Принцип действия

При напряжении на затворе относительно истока, равном нулю, и при наличии напряжения на стоке ток стока оказывается ничтожно малым. Он представляет собой обратный ток p-n перехода между подложкой и сильнолегированной областью стока. При отрицательном потенциале на затворе (для структуры, показанной на рис. 2) в результате проникновения электрического поля через диэлектрический слой в полупроводник при малых напряжениях на затворе (меньших UЗИпор) у поверхности полупроводника под затвором возникает обедненный основными носителями слой эффект поля и область объемного заряда, состоящая из ионизированных нескомпенсированных примесных атомов. При напряжениях на затворе, больших UЗИпор, у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсный слой, который и является каналом, соединяющим исток со стоком. Толщина и поперечное сечение канала будут изменяться с изменением напряжения на затворе, соответственно будет изменяться и ток стока, т. е. ток в цепи нагрузки и относительно мощного источника питания. Так происходит управление током стока в полевом транзисторе с изолированным затвором и с индуцированным каналом.

 стоко – затворная характеристика полевого транзистора со встроеным каналом n- типа.

Шифр 04     Задача 9    Вариант3

Полупроводниковые,газоразрядные индикаторы.Дать определение,принцип работы,условное графическое обозначение и область применения.Достоинства и недостатки.

Индикаторы газоразрядные, газонаполненные приборы для визуального воспроизведения информации. В И. г. используется главным образом свечение катодной области тлеющего разряда. Они имеют высокую надёжность, долговечность (до 10 000 ч), большую яркость (сотни - тысячи нит), малую потребляемую мощность. Различают И. г.: сигнальные, в которых информация представляется в виде точки или малой светящейся области (неоновые индикаторные лампы и индикаторы малых уровней напряжения); знаковые, в которых информация представляется в виде различных знаков, образуемых светящимися электродами, имеющими отдельные выводы; линейные (аналоговые и дискретные), в которых информация представляется в виде светящегося столбика (длина его пропорциональна силе тока, протекающего через прибор) или в виде светящейся точки (положение точки определяется числом импульсов, поданных на вход устройства, управляющего работой индикатора); матричные, в которых информация представляется в виде совокупности светящихся точек на плоском экране, состоящем из нескольких десятков тысяч газосветных ячеек, образующих матрицу из рядов и столбцов.

Условно-графическое изображение газоразрядного индикатора.

К недостаткам газоразрядных индикаторов, следует отнести высокие напряжения, низкую разрешающую способность, трудность получения всей цветовой палитры.

Полупроводниковые индикаторы являются одним из видов знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ), под которыми понима­ются приборы, где информация, предназначенная для зритель­ного восприятия, отображается с помощью одного или совокупности дискретных элементов (ГОСТ 25066-81).

ППИ являются активными знакосинтезирующими индикато­рами, в которых используется явление инжекционной электро­люминесценции. Явление электролюминесценции в полупровод­никовых материалах, т. е. излучение света р-n переходом, было впервые обнаружено и исследовано в 1923 г. О. В. Лосевым. Дальнейшие исследования отечественных и зарубежных ученых в 60 — 70-х годах позволили исследовать и определить перечень полупроводниковых материалов, обладающих высокой эффектив­ностью преобразования электрической энергии в световую. Полученные значения светотехнических параметров позволили создать ППИ, пригодные для практического применения.

Условно-графическое изображение полупроводникового индикатора.

Излучение генерируется либо внутри полупроводникового элемента в одноступенчатом процессе излучательной рекомбина­ции электронов и дырок, либо в результате более сложных двухступенчатых процессов генерации инфракрасного излучения внутри полупроводникового элемента с последующим возбуж­дением внешнего слоя антистоксового люминофора. Из-за малого КПД второй способ люминесценции не получил широкого распространения при проектировании полупроводниковых инди­каторов.

Преимущество перед другими видами ЗСИ. Основными из них являются: во-первых, полная конструктивная и технологическая совместимость с ин­тегральными микросхемами (т. е. совместимость управляющих напряжений ППИ с амплитудами логических уровней ИМС) и, во-вторых, возможность выпуска ППИ в виде ограниченного количества унифицированных модулей.

Шифр 04     Задача 10    Вариант6

Дано: R=1кОм, С=3мкФ, на вход цепи подаются положительные импульсы tи=15мс.

Определить тип фильтра и его граничную частоту, построить АЧХ, эпюру выходного напряжения.

Схема фильтра:

Форма входного сигнала:

1.Определяем тип фильтра и его граничную частоту.

ВЧ RC-фильтр

Граничная частота:

Гц

Амплитудно-частотная хар-ка ВЧ фильтра:

К=│Uвых/Uвх│=,

где τ = RC = c =3 мс постоянная времени цепи

ω=2πf

Выходное напряжение: Uвых= Uвх- Uс ;

Uс изменяется по экспоненциальному закону (заряд и разряд конденсатора),то Uвых имеет вид

Uвых.(0)= Uвх.(tи), длительность переходного процесса равна ≈3 τ < tи =15 мс, следовательно Uвых.(tи)=0.В момент спада входного напряжения от Uм до 0, выходное напряжение скачком изменяется от 0 до – Uм, т.к. Uвх= Uвых+ Uс=0, а Uс мгновенно изменится не может.

Шифр 04     Задача 11    Вариант2

Дано:

Схема усилительного каскада с общим эмиттером, тип тра-ра КТ912А,ВАХ транзистора,

Uп= 9В,

амплитуда Ег=15мВ,

Rк=680 Ом,

Rэ=180 Ом,

R1= 68кОм,

R2= 7,5 кОм.

Требуется определить рабочий участок нагрузочной прямой, макс. значение амплитуды входного сигнала, значение коэффициента усиления по току, наибольшее амплитудное значение тока входного сигнала, режим работы каскада, возможный диапазон КПД и нелинейных искажений, определить нормальность работы транзистора; нарисовать эпюру выходного напряжения, если входное напряжение-синусоидальное.

Схема усилительного каскада

Нагрузочная прямая проводится через току Uкэ=Uп=9В на оси ординат выходной ВАХ транзистора и через точку Iк= Uк/Rк=9/680=0,0132А=13,2мА на оси абсцисс. В этом случае транзистор постоянно находится в режиме отсечки. Для работы в линейном режиме изменим величину Rк. Принимаем Rк= 0,68 Ом,тогда Iк= Uк/Rк=9/0,68=13,2 А. Через точку Iк=13,2 А и точкуUкэ=9 В проводим нагрузочную прямую.

Рабочий участок нагрузочной прямой отрезок АВ.

 Максимальная амплитуда входного сигнала:

Uкэ m max=8,1-2,5/2=2,8В

Коэффициент усиления по току:

Β=h21э=│Uкэ=const=,определён при Uкэ=5,8В

Наибольшее амплитудное значение тока входного сигнала:

Iвх m max =

Режим работы транзистора определяется положением рабочей точки. Резисторы R1, R2 представляют собой делитель напряжения, создающий на базе транзистора Uб.0

 отсюда  В

По входной хар-ке находим Iбо=165 мА

По выходным хар-ам определяем Uкэ.о= 4,5 В, Iк.о=6,5 А

Амплитуда напряжения Б-Э: Uб.m=Ег=0,015 В

Усилительный каскад работает в режиме А, т.к. при синусоидальном входном напряжении выходной сигнал также имеет синусоидальную форму, нелинейных искажений практически не возникает. Ток коллектора протекает в течении всего периода изменения Uвх= Uб. На коллекторе рассеивается мощность Рк= Uэ.о *Iк.о=4,5*6,5=29,25 Вт. Предельно допустимые значения Рк равно Рк max= 30 Вт, т.е. режим работы транзистора считается нормальным,т.к. выполняется условие:

Рк ≤ Рк max

Мощность выходного сигнала:

Рвых.=0,1 Вт, где

Iк.m=0,5А ; Uкm=0,4 В, которые были определены по ВАХ для Uб.о.=0,015 В

КПД каскада в заданном режиме:

0,0034=0,34% -весьма незначительно.

КПД возможно увеличить, если уменьшить Uб.о., для этого нужно уменьшить сопротивление R2. Так как амплитуда входного напряжения маленькая, то коэффициент нелинейных искажений увеличится ненамного.

При Uб.о.=0,5 В значения остальных хар-ик составят:

Iк.о=50 мА, Uкэ.о= 6,8 В ,Iк.о=3 А ,Рк max= Uкэ.о* Iк.о= 6,8*3=20,4 Вт

При Uб.о.=0,3 В

Iк.о=25 мА, Uкэ.о= 7,6 В ,Iк.о=2 А ,Рк max=15,2 Вт

При увеличении амплитуды входного сигнала КПД увеличивается, коэффициент нелинейных искажений возрастает,т.к. при большом значении Uб.m. отрезок входной ВАХ от Uб.min до Uб.max  уже нельзя считать линейным.

Iб.о=165 мА, Uб.о.= 0,894 В ,Iк.о=6,5 А ,Uкэ.о= 4,5В максимальная величина Uб.m , при которой усилитель работает в классе А составляет примерно 0,5 В

Шифр 04     Задача 12    Вариант3

Дано:

Схема каскада, форма входного сигнала синусоидальная.

Как изменится сигнал на выходе усилительного каскада или его АЧХ при значительном изменении элемента С1.

Увеличение ёмкости С1 приведёт к уменьшению граничной частоты ВЧ-фильтра на входе усилительного каскада

Чем больше ёмкость С1, тем меньше f гр.

Шифр 04     Задача 13    Вариант8

Дано: Схема опыта, результаты опыта.

Определить показания вольтметра PV3, определить какую математическую операцию может выполнять схема.

Опыт №1

PV3=│ Uвых│=К*│U1-U2│=│1-3│*10³=│-2│*10³=2 В

Линейный режим усиления, т.к. Uп1>│U1-U2│, выполняется математическая операция -умножение:  Uвых=К*(U1-U2)

Опыт№2

К*│U1-U2│=│5-(-7)│*10³=│12│*10³=12 В

PV3= Uп1=10 В

Uп1<│U1-U2│

нелинейный режим усиления

Шифр 04     Задача 14    Вариант0

Дано: математическая функция интегрирование. Аргумент 1 cos(ωt) .

Нарисовать принципиальную электрическую схему на базе операционного усилителя и эпюры выходного напряжения.

Принимаем аргумент 1 cos(ωt)=U1, тогда схема имеет вид:

U1(t)=cos ωt, Uвых(t)=К*∫ U1(t) dt=К1 sin ωt , где К и К1 коэффициенты пропорциональности.

Шифр 04     Задача 15    Вариант1

Дано:

Структурная схема источника вторичного питания, типы элементов структурной схемы:

Трансформатор – ТР

Выпрямительная группа- ВГ (однополупериодный выпрямитель)

Сглаживающий фильтр-СФ (Г-образный RC-фильтр)

Стабилизатор-Ст (параметрический)

Нарисовать принципиальную электрическую схему источника питания, показать его работу с помощью эпюр напряжения. Проанализировать работу схемы при выходе из строя стабилитрона VD2.

Трансформатор преобразует (снижает или увеличивает) в зависимости от назначения входное напряжение. Однополупериодный выпрямитель преобразует переменный ток, в ток одного направления. RC-фильтр при включении конденсатора параллельно нагрузке сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Параметрический стабилизатор на основе стабилитрона, используя его нелинейный характер , не даёт напряжению возрасти выше напряжения стабилизации, которое зависит только от типа стабилитрона и не изменяется при изменении тока протекающего через стабилитрон. При выходе из строя, стабилитрон прекращает выполнять функцию ограничителя в источнике питания, пульсации сглаживаются только RC-фильтром.

Эпюры напряжения (входного ,U2)

Эпюры напряжения при исправном стабилитронеVD2

Эпюры напряжения при неисправном стабилитронеVD2

Шифр 04     Задача 16    Вариант6

Дано:

Математическая функция y=f(Z1;Z2)=

Операнды Z1;Z2- двухразрядные, двоичные

Разработать схему на логических элементах, которая решает эту функцию.

При других значениях Z1;Z2 переменная y принимает значение «ошибка».

Пусть y=10 – означает «любой», а y=11 – означает «ошибка». Тогда можно заполнить таблицу истинности для 16 комбинаций Z1;Z2

Таблица истинности

x1, x2- старший и младший разряды операунда Z1

x3, x4- старший и младший разряды операунда Z2

y1, y2- старший и младший разряды результата операции y

По таблице истинности записываем y1=f1 (x1, x2, x3, x4) и y2=f2 (x1, x2, x3, x4) в совершенной коньюктивной нормальной форме (СКНФ), затем минимизируем полученное выражение.

Схема реализующая заданную функцию.

Шифр 04     Задача 17    Вариант1

Дано: логическая функция – ЗИ

Нарисовать условно-графическое обозначение логического элемента, выполняющего логическую функцию. Выполнить данную лог. функцию на базе мультиплексора К155КП7.

Логическая функция: y=f (x1, x2, x3)= x1*x2*x3

условно-графическое обозначение

 логического элемента

ЗИ

Микросхема представляет собой селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от установленного на входах A,B,C кода разрешает прохождение сигнала на выходы Y1 и Y2 только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на входе стробирования V должно быть установлено напряжение низкого уровня. При высоком уровне напряжения на входе V выход Y1 устанавливается в состояние низкого ровня напряжения, а выход Y2 соответственно в состояние высокого уровня.

Таблица истинности логического элемента ЗИ

Шифр 04     Задача 18   Вариант4

Дано : тип микросхемы К155ИД1, уровни сигналов на входах микросхемы.

Нарисовать условно-графическое обозначение микросхемы, определить логические уровни на выходах.

Условно-графическое обозначение и функциональная схема микросхемы

К155ИД1

1 - выход V8;
2 - выход V9;
3 - вход X1;
4 - вход X4;
5 - напряжение питания (+Uп );
6 - вход X2;
7 - вход X3;
8 - выход V2;
9 - выход V3;
10 - выход V7;
11 - выход V5;
12 - общий;
13 - выход V4;
14 - выход V5;
15 - выход V1;
16 - выход V0;

Микросхема представляет собой высоковольтный дешифратор управления газоразрядными индикаторам. Предназначена для преобразования двоично-десятичного кода в десятичный. Дешифратор состоит из логических ТТЛ-схем и десяти высоковольтных транзисторов. На входы X1-X4 поступают числа от 0 до 9 в двоичном коде, при этом открывается соответствующий выходной транзистор. Номер выбранного выхода соответствует десятичному эквиваленту входного кода. Коды, эквивалентные числам от 10 до 15, дешифратором на выходе не отображаются. Содержит 83 интегральных элемента.

Уровни сигналов на входах дешифратора

На адресные входы дешифратора подана комбинация, соответствующая двоичному числу   0011;

0011(2)= =2+1=3(10)

На выходах дешифратора формируются сигналы:

Х0=*** = ***   =0

Х1= * * *= * * *1=0

Х2= * **  =**1*  =0

Х3= *** =  *  * 1*1=1

Х4=***  =   *0**=0

Х5=***= *0**1=0

Х6=***= *0*1*=0

Х7=***=*0*1*1  =0

Х8=***=0***=0

Х9=***=0***1=0

При заданных уровнях сигнала на входах микросхемы на всех выходах будут логические уровни «0», на выходе Х3 логический уровень «1»

Шифр 04     Задача 19   Вариант5

Дано: тип микросхемы КМ155ЛА8

Построить схему RC-триггера на элементах КМ155ЛА8, привести таблицу истинности.

Условно-графическое обозначение КМ155ЛА8

Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ

1 - выход Y1;
2,3,5,6,8,9,11,12 - входы X1-X8;
4 - выход Y2;
7 - общий;
10 - выход Y3;
13 - выход Y4;
14 - напряжение питания;

Схема триггера

Шифр 04     Задача 20   Вариант4

Дано: тип микросхемы К155ИЕ5, состояние счётчика и количество импульсов n= 10

Логические уровни на выводах счётчика

Привести схему включения К155ИЕ5 в качестве счётчика на 16 состояний. Какие логические уровни надо подать на входы R1 и R2 для обеспечения режимов установки нуля и счёта импульсов? Указать состояния выходов после подачи серии из n импульсов на счётный вход (построить эпюры напряжений).

Условное графическое обозначение

1 - вход счетный С2;
2 - вход установки 0 R0(1);

3 - вход установки 0 R0(2);
4,6,7,13 - свободные;

5 - напряжение питания +Uп;
8 - выход Q3; 9 - выход Q2;
10 - общий; 11 - выход Q4;
12 - выход Q1; 14 - вход счетный C1;

Микросхема представляет собой двоичный счетчик и состоит из четырех JK-триггеров .

Схема использования К155ИЕ5 в качестве 16-разрядного счётчика.

Для этого соединён выход Q1 с входом С2 трёхразрядного счётчика.

Для установки нуля нужно на входы R1 и R2 подать логическую «1».

Для обеспечения режима счёта импульсов на один из входов R1 и R2 или на оба входа подать логический «0».

Эпюры напряжений

Состояние выходов после подачи последнего импульса серии:

Q1=0; Q2=1; Q3=1; Q4=1;

Список используемых источников информации.

1.     Основы пром. электроники Г.Герасимов.М 1986г.

2.     Пром. электроника Г.Н.Горбачёв М 1988 г.

3.     #"#">#"#">#"#">#"#">http://ru.wikipedia.org Электронный энциклопедический

словарь-справочник  

Страницы: 1, 2