Госы. Вопросы Промышленные технологии и (инновации (Малеткина). Промышленные лазерные технологии (Реймер И. В.)
 Скачать 0.79 Mb.
|
Левашка-милашка(нет)1. Методы расчета сложных электрических цепей. Метод эквивалентного генератора и метод эквивалентных преобразований. Опишите пошагово процедуру расчета данными методами.Общая задача расчета – определение токов во всех участках (ветвях) цепи при заданных параметрах элементов цепи и известной конфигурации. Метод эквивалентного генератора. Может быть применен если анализируемая схема может быть представлена как соединение активного двухполюсника с ветвью, ток в которой нужно определить Двухполюсник - цепь, которая соединяется с внешней относительно нее частью через 2 вывода (полюса). Активным называется двухполюсник, если он содержит источник энергии. Активный двухполюсник превращаем в пассивный. Собирая все резисторы в цепи пассивного двухполюсника сводим их всего-лишь к одному эквивалентному резистору, который назовем внутренним сопротивлением двухполюсника Ri. Силу тока выражаем по формуле I= Uxx/ (Ri + R) На практике можно применить: Отключаем нагрузочное сопротивление, получаем режим хх К выходным клеммам подключаем вольтметр и измеряем Uxx Замыкаем выход активного двухполюсника накоротко, через амперметр, мы получаем ток короткого замыкания Вычисляем Ri по закону Ома Считаем: I= Uxx/ (Ri + R) Метод эквивалентных преобразований Заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью. При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям. Анализируем схему на предмет наличия последовательных, параллельных соединений, соединений звездой и треугольником. Последовательно преобразуем схему, “собирая” все сопротивления в одно- эквивалентное. Рассчитываем I, U Последовательно разворачиваем схему. написано МГ 2. Операционный усилитель. Инвертирующая схема включения операционного усилителя. Электронные устройства, реализуемые на базе данной схемы.Операционный усилитель (ОУ) – это усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, большим входным и малым выходным сопротивлениями. Современные ОУ – интегральные полупроводниковые микросхемы и имеют два входа и один выход. Обозначаются большим треугольником. Вход, обозначенный «+», называют неинвертирующим (прямым), при подаче на него напряжения полярность (знак) выходного напряжения совпадает с полярностью входного. При подаче напряжения на другой вход ОУ выходное напряжение меняет полярность на обратную. Такой вход называют инвертирующим (обратным) и обозначают «–». Основными параметрами ОУ являются: коэффициент усиления, полоса рабочих частот, динамический диапазон, входное и выходное сопротивления. Характеристики: АЧХ (Коэф. усиления от частоты сигнала), АХ(Коэф. усиления от амплитуды входного сигнала), Передаточная хар-ка (выходное напряж. от входного). Участок пер. хар-ки где теряется линейность определяет максимально допустимую величину сигнала на входе – динамический диапазон усилителя. Схемы включения ОУ с обратной связью. Обратная связь (ОС) - когда часть напряжения с выхода подается на один из его входов. “+” ОС в ОУ используется для генерации электрических колебаний. “-” ОС позволяет создавать на основе ОУ устройства различного функционального назначения.  Инвертирующая схема – основа многих устройств Подключим два элемента ( я опишу на резисторах, а могут быть конденсаторы, катушки и тд…) так что первый резистор соединен с инвертирующим входом и выходом О, а второй между источником и инвертирующим входом. НЕинвертирующий вход заземлен, сигнал поступает на инвертирующий вход «–», поэтому такая схема называется инвертирующим включением ОУ. Введем понятие идеального операционного усилителя, у которого коэффициент усиления и входное сопротивление стремятся к бесконечности, а значит напряжение и ток на входе идеального операционного усилителя равны нулю. Для такого усилителя коэффициент усиления зависит только от величин сопротивлений резисторов и равен - Rвых/Rвх. Независимость Uвых от собственных параметров ОУ - важное свойство инвертирующей схемы. Это позволяет простым изменением элементов цепи ОС создавать устройства, выполняющие различные преобразования сигнала. Инвертирующий усилитель Схема выполняет операцию умножения сигнала на число K= - R2/R1 Если |K| больше 1, то сигнал усиливается и определяется только отношением резисторов ОС. Знак «минус» означает изменение полярности выходного сигнала по отношению к входному. Отсюда название – инвертирующий усилитель. Обратная связь отрицательная и приводит к уменьшению коэффициента усиления схемы на ОУ по сравнению с КОУ. Еще бывают: Суммирующий усилитель (на входе много сигналов) Аналоговый интегратор (резистор в начале, конденсатор в ОС) Аналоговый дифференциатор (конденсатор в начале, резистор в ОС) проверено МГ Собственными называются п/п, не содержащие примесных атомов. Концентрации электронов и дырок в собственных п/п одинаковы. Уровень Ферми находится в середине запрещенной зоны. В собственных п/п при отсутствии возбуждения кристалла валентная энергетическая зона полностью заполнена электронами, а зона проводимости является пустой. Примесными называются п/п, легированные определенными примесными атомами (донорами и акцепторами), создающие в запрещенной зоне мелкие примесные уровни. Бывает примесь донорная (n типа - больше электронов) и акцепторная (p типа - больше дырок). Тип проводимости в примесных п/п определяется доминирующим числом носителей заряда. При добавлении примеси, донорный уровень Ферми поднимается к зоне проводимости, а при добавлении акцепторной примеси уровень Ферми опускается к валентной зоне. Ур. Ферми - это уровень с такой энергии, вероятность заполнения которого при любой Т=½. В невырожденном донорном п/п уровень Ферми находится в запрещенной зоне близ дна зоны проводимости на расстоянии больше kt. Если уровень Ферми располагается близ дна зоны проводимости выше уровня энергии kt, то п/п донорный частично вырожденный. В невырожденном акцепторном п/п уровень Ферми находится в запрещенной зоне близ потолка валентной зоны на расстоянии больше kt. Если уровень Ферми располагается близ потолка валентной зоны ниже уровня энергии kt, то п/п акцепторный частично вырожденный. Когда уровень Ферми находится в разрешенной зоне, то п/п полностью вырожденный. проверено МГ. 4. Биполярный транзистор. Физика и режимы работы при включении транзистора по схеме с общим эмиттером. Какие устройства и в каких режимах работы используют транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером. Биполярный транзистор - полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности и предназначенный для усиления сигнала. В таких транзисторах ток определяется движением носителей заряда двух типов: электронов и дырок. Физика работы: Будем рассматривать транзистор p-n-p типа, в работе которого основную роль играют дырки. Левый p-n переход включен в прямом направлении. При этом через него течет большой ток основных носителей – дырок. Говорят, что левая p-область инжектирует дырки в соседнюю n-область. Эта p-область называется эмиттером. Попавшие в n-область, называемую базой, дырки с помощью диффузии перемещаются к правому p-n переходу, включенному в обратном направлении. Часть дырок в базе рекомбинирует с электронами. Оставшаяся часть достигает правого p-n перехода .Так как дырки в n-области являются неосновными носителями, а правый p-n переход включен в обратном направлении, то под действием ускоряющего поля правого p-n перехода дырки втягиваются в р-область. Эта р область, собирающая дырки, называется коллектором. Эмиттер - это область транзистора для инжекции носителей заряда в базу. Коллектор - область, которая извлекает носители заряда из базы. База- область, в которую инжектируются эмиттером неосновные для этой области носители заряда. Концентрация основных носителей заряда в эмиттере во много раз больше концентрации основных носителей заряда в базе, а в коллекторе несколько меньше концентрации в эмиттере. Поэтому проводимость эмиттера гораздо выше проводимости базы, а проводимость коллектора меньше проводимости эмиттера. В зависимости от того, какой из выводов является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора: ОЭ, ОБ, ОК. Схема с общим эмиттером Опирающее прямое напряжение подается на переход Э-Б, эмиттер инжектирует дырки. Слабый переменный сигнал подаем на вход - в цепь перехода Э-Б последовательно с источником напряжения смещения. Входной сигнал слабый и он проходит, т.к. мало сопротивление перехода Э-Б. Переход К-Б включен обратно, Rкб стремится к бесконечности. Увеличивается инжекция дырок из эмиттера в базу, растет Iэ, а следовательно растет и Iк. Дырки, попадая в объединяющую область обратно смещенного коллектора, уменьшают сопротивление Rк. Т.к. Rн>>Rк следовательно Uвых>>Uвх. При обратной полярности входного сигнала сопротивление коллекторного перехода увеличивается. Таким образом, схема с общим эмиттером дает значительное усиление и по току, и по напряжению, что приводит к большому коэффициенту усиления по мощности Kр=Pвых/Pвх. В этом преимущество схемы с ОЭ и эта схема чаще всего применяется. проверено МГ. |