Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника (стр. 5 из 6)
Поясните принцип стабилизации параметров устройств на ОУ с помощью введения цепи отрицательной обратной связи.
Почему ОУ называют многофункциональной аналоговой ИС?
Перечислите простейшие логические функции, напишите их таблицы истинности. Какие логические функции выполняют интегральные логические элементы?
Перечислите и поясните основные параметры интегральных логических элементов.
Поясните увеличение быстродействия в логических элементах и на переключателях тока.
Изобразите схемы ТТЛ и ТТЛШ и поясните принцип действия.
Изобразите схемы ЭСЛ и И2Л и поясните принцип действия.
Изобразите схемы МДПЛ и КМДПЛ и поясните принцип действия.
Сравните основные типы интегральных логических элементов по быстродействию и потреблению.
Дайте определение понятию "большая интегральная схема (БИC)".
В чем заключаются принципиальные преимущества БИС?
Перечислите основные проблемы, возникающие при повышении степени интеграции ИМС.
Перечислите основные виды универсальных БИС.
Дайте определение понятия "микропроцессор", поясните, из каких основных узлов он состоит.
Поясните назначение БИС цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.
Дайте определение понятию "функциональная микроэлектроника".
Какие физические явления используются в функциональной микроэлектронике?
Перечислите типы оптоэлектронных ИМС, поясните устройство и принцип действия.
Дайте определение понятию "акустоэлектроника"; поясните, какие приборы реализуются средствами акустоэлектроники.
Что такое "хемотроника", каковы основные направления ее развития?
Что такое "биоэлектроника", каковы перспективы ее развития?
Контрольное задание
Общие указания по выполнению контрольных заданий
1. Перед выполнением контрольной работы необходимо проработать соответствующий теоретический материал и ознакомиться с методическими указаниями к соответствующей контрольной работы.
2. В случае затруднения, возникшего при решении задач, студент может обратиться на кафедру за устной или письменной консультацией.
3. Письменные ответы на контрольные вопросы должны быть четкими и ясными, по возможности краткими.
4. Контрольные работы должны быть аккуратно оформлены: пронумерованы страницы, указаны номера рисунков и таблиц, оставлены поля, для заметок преподавателя.
Небрежно оформленная работа может быть возвращена без рецензирования.
5. Все графические построения выполняются аккуратно карандашом на миллиметровой бумаге с указанием масштаба и размерностей по осям согласно ГОСТ.
Если графическому построению предшествуют расчет, то расчетные данные сводятся в таблицу.
Все величины, определяемые из графика, должны быть отмечены на графике.
6. В конце работы следует привести список использованной литературы и расписаться, указав дату выполнения.
7. Исправления не зачтенной работы производятся на чистых листах не зачтенной работы или новая тетрадь подшивается к старой и совместно с рецензией высылается на повторную рецензию.
Контрольное задание состоит из двух задач.
Ответить на два (по разделу II – один) контрольных вопроса из каждого раздела курса. Выбор вариантов осуществляются согласно первой букве фамилии студента и последней цифре номера зачетной книжки по таблице 1.
Рассчитать режим по постоянному и переменному току транзистора с общим эмиттером (ОЭ), работающего на активную нагрузку и управляемого от генератора синусоидального тока.
Задано:
1) семейства статических входных и выходных характеристик транзистора, по табл. 2 (соответствующие характеристики находятся по справочной литературе, например, по [10,11]);
Таблица 2
| Параметр | Первая буква фамилий студента | |||||||||
| А, Д | Б, Е | В, Г, Я | Ж, З, И | Л, К | М, О | Н, П | С, Ч, Ф | Р, Т, У | Х, Ц, Ш, Щ, Э, Ю | |
| Тип транзистора | ГТ308 | МП25 | КТ 361 | КТ 312А | МП 118 | КТ 315 | КТ 375А | КТ 312Б | КТ 361Д | КТ 201А |
2) напряжение коллекторного питания – ЕК,
3) сопротивление коллекторной нагрузки – RK,
4) амплитуда переменной составляющей базового тока – IБМ. .
Значения ЕК, RK, IБМ – выбираются согласно шифра студента по таблицам 3, 4.
Требуется:
1. Перерисовать статические характеристики транзистора и построить на них динамические (нагрузочные) характеристики.
Таблица 3
| Параметр | Последняя цифра номера зачетной книжки | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| ЕК, ВRK, кОм | 10 0,5 | 12 0,6 | 15 0,75 | 18 1,0 | 20 1,0 | 10 1,0 | 12 1,2 | 15 1,5 | 18 1,8 | 20 2,0 |
Таблица 4
| Параметр | Предпоследняя цифра номера зачетной книжки | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| IБМ,мкА | 50 | 75 | 100 | 50 | 75 | 100 | 50 | 75 | 100 | 150 |
2. Исходя из условия оптимального (неискаженного) усиления выбрать рабочую точку на входной и выходной характеристиках.
3. Указать пределы изменения входных и выходных токов и напряжений, соответствующих IБМ.
4. Определить в рабочей точке параметры h11, h12, h21, h22, ki, ku.
Методические указания по выполнению контрольного задания
Письменные ответы на контрольные вопросы следует давать после изучения соответствующей темы курса.
Расчетную часть контрольного задания (задачи 2,3) необходимо выполнять после изучения тем 4 I-раздела и 1 III-раздела курса. Построение рабочих (нагрузочных) характеристик и определение параметров по характеристикам показано в [1] (стр.148-155). Следует обратить внимание на то, что статистические входные характеристики, снятые при разных значениях VК, располагаются близко друг другу. Это позволяет, с достаточной степенью точности, принимать одну из статистических входных характеристик за рабочую динамическую входную характеристику.
Ниже на примере показано последовательность расчетов и построений для задачи № 2.
Пусть исходными данными для расчета будут: ЕК = 20 В; RК = 1 кОм; IБМ= 50 мкА. Тип транзистора – КТ312Б.
Расчет начнем с выбора рабочей точки на выходной динамической характеристике или нагрузочной линии (НЛ). Уравнение НЛ описывается выражением:
ЕК = VК + IК RК или IК = (ЕК -VК )/ RК,
где VК, IК – напряжение и ток коллектора.
Срисовывая из справочника [10] семейство выходных статистических характеристик транзистора КТ312Б, строим на нем нагрузочную линию, ордината которой при VК = ЕК (см.рис.3). Поскольку нагрузка RК является чисто активной, то соединение прямой этих двух точек и дает НЛ.
На полученной НЛ необходимо выбрать положение рабочей точки (РТ), что практически сводится к определению тока и напряжения коллектора при отсутствии входного переменного сигнала. Для этого предварительно отметим все точки пересечения НЛ со статическими выходными характеристиками (1¸5), построенными для различных значений базового тока (0¸0,4 мА). Как видно из построений, заданную амплитуду (по условиями задачи) базового тока IБМ= 0,05 мА (с двойным размахом в 0,1 мА) можно разместить в промежутке между любыми из соседних характеристик, поскольку они как раз и отличаются на 0,1 мА. Чаще всего выбирают такое значение базового
Рис. 3
тока, которые соответствует середине НЛ, т.е. в точке 3 с IБ =0,2 мА. Так можно поступить и студентам, выполняющим данное контрольное задание. Однако мы здесь рассмотрим более обобщенный случай, когда реализуется более эффективный режим усиления с наименьшими искажениями и рассеиваемой мощностью. Например, если учесть что, во-первых, верхние характеристики располагаются более близко, чем нижние (сравните промежутки между точками 1-2 и 4-5), а во-вторых, верхние толчки (3¸5) соответствуют сравнительно большим значениям коллекторного и базового токов, следовательно, большей рассеиваемой мощности, то желательно находиться между точками 1-2.
Однако указанные точки, в особенности, точка 1, соответствующая IБ = 0, находится на самом нижнем нелинейном участке входной характеристики (рис. 4, перерисовано со справочника), в связи с чем, пределы изменения базового тока необходимо сместить несколько выше, к примеру, к окрестности точки 2. Однако в справочнике характеристики приведены с дискретностью IБ =0,1 мА и отсутствуют характеристики, соответствующие к изменению IБ = 0,05 мА. Это положение можно легко подправить, если считать, что одинаковым их изменениям IБ соответствуют одинаковые изменения IК. Практически это сводится к тому, что в промежутке между выходными характеристиками для IБ = 0,1 мА и IБ = 0,2 мА, а также для IБ = 0 и IБ = 0,1 мА, по середине, проводим характеристики для IБ = 0,15 мА и IБ = 0,05 мА (см. штриховые линии).
Точки пересечения этих линии с НЛ отметим точками 1' и 2', что и будет показывать пределы изменения рабочей точки.
По построенным характеристикам рабочая точка будет находиться в точке 2, как на выходной, так и на входной характеристиках*. Их координаты по выходной характеристике (рис. 3):
VК0 = 12,2 » 12 В;
IК0 = 7,5 мА;
по входной характеристике (рис. 3):
VБ0 = 0,75 В;