Готовые шпоры по электронике

СОДЕРЖАНИЕ

1. Активные и пассивные фильтры. 3

2. Логические основы цифровых устройств и ЭВМ. Двоичные переменные и переключательные функции, основные логические функции, основные законы алгебры логики, формы представления и минимизация переключательных функций. 4

3. Фильтры высоких частот (ФВЧ) и низких частот (ФНЧ). 6

4. Элементарная база цифровых микросхем. Логические элементы И, ИЛИ, НЕ на диодах, биполярных и полевых транзисторах. Базовые логические элементы диодно-транзисторной, транзисторно-транзисторной, эмиттерно-связанной логики. Логические элементы на однотипных и комплементарных МДП-транзисторах. 7

5. Полоса пропускания, полоса заграждения фильтров. Добротность, затухание, крутизна спада на переходном участке. 9

6. Базовые логические элементы диодно-транзисторной логики. 10

7. LC и RC-фильтры. Достоинства и недостатки. 11

8. Базовые логические элементы транзисторно-транзисторной логики. 12

9. Фильтр Баттерворта. Достоинства и недостатки. 13

10. Базовые логические элементы эмиттерно-связанной логики. 14

11. Фильтры Бесселя. Достоинства и недостатки. 15

12. Базовые логические элементы комплиментарной МОП-логики. 16

13. Фильтры Чебышева. Достоинства и недостатки. 17

14. Логические элементы с тремя выходными состояниями, микросхемы с открытым коллектором на выходе. 18

Логические элементы с тремя выходными состояниями. 19

15. Фильр Салена и Кея. 20

16. Триггер Шмитта, элемент «исключающее» ИЛИ. 21

17. Фильтр с параллельной обратной связью.. 22

18. Совместное применение микросхем разных серий и разных типов логики. 23

19. Универсальный триггер. 24

20. Интегральные триггеры. Асинхронные и синхронные триггеры. 25

21. Биквадратный фильтр. Гиратор. 26

22. RS-, R-, S-, E-, JK-триггеры. Особенности функционирования и применения. 27

23. Модуляция. Виды модуляции. 28

Структурная схема импульсного блока питания. 29

24. D-, DV-, T-, TV-триггеры. Принцип действия. Временные диаграммы работ. 30

25. Амплитудная модуляция. Достоинства, недостатки. 32

26. Счётчики импульсов. Двоичные счётчики и делители на триггерах. Принцип действия, принципиальные схемы, временные диаграммы работы, разновидности, параметры. 33

27. Частотная, фазовая виды модуляции. Достоинство, недостатки. 34

28. Счётчики импульсов. Двоично-десятичные счётчики и счётчики с произвольным коэффициентом счёта. Принцип действия, принципиальные схемы, временные диаграммы работы, разновидности, параметры. 35

29. Импульсные виды модуляции. Амплитудно-импульсная, кодо-импульсная, широтно-импульсная, фазо-импульсная. Области применения. 36

30. Способы увеличения разрядности счётчиков с последовательным и параллельным переносом. 37

31. Функциональная схема импульсного блока питания. 38

32. Параллельные регистры. Структурные схемы, основные параметры. 39

33. Ключевые преобразователи напряжения. Прямоугольные и резонансные. 41

34. Последовательные и параллельно-последовательные регистры. Структурные схемы и основные параметры. 42

35. Однотактные и двухтактные преобразователи напряжения. 44

36. Кольцевые счётчики (Джонсона) на основе сдвигающих регистров. 45

37. Однотактные преобразователи напряжения с прямым и обратным включением диода. 46

38. Использование двоичных сумматоров для выполнения операций умножения и деления. 47

39. Двухтактные мостовые, полумостовые преобразователи напряжения. 48

40. Двоичные сумматоры. Одноразрядные и многоразрядные. Полусумматоры. Структурные схемы. Основные параметры. 49

41. Двухтактные мостовые, полумостовые преобразователи напряжения. 50

42. Дешифраторы. Принцип действия. Структурные схемы и особенности функционирования. 51

43. Транзисторные и тиристорные преобразователи напряжения. Области применения. 52

44. Шифраторы. Принцип действия. Структурные схемы и особенности функционирования. 53

45. Одновибраторы. Однотактные и многотактные. 54

46. Демультиплексоры. Принцип действия. Структурные схемы и особенности функционирования. 55

47. Одновибраторы на микросхеме 1006ВИ1. 56

48. Цифровые компараторы. Принцип действия. Структурные схемы и особенности функционирования. 58

49. Мультивибраторы на микросхеме 1006ВИ1. Принцип действия и обеспечиваемые параметры. 59

50. Схемы контроля чётности. Принцип действия, принципиальные схемы и особенности функционирования. 60

51. Мультивибраторы на микросхеме 1006ВИ1 с независимой регулировкой частоты и скважности. 61

52. Формирователи импульсов на логических элементах. Достоинства, недостатки. 62

53. Генераторы меандра на микросхеме 1006ВИ1. 63

54. Генераторы импульсов на логических элементах. Достоинства, недостатки. 64

55. Шумы усилителя (тепловой, дробовой, фликкер-шум). Шумы тока и напряжения. 65

56. Формирователи импульсов на специализированных микросхемах одновибраторов. 67

57. Помехи. Индустриальные, атмосферные, внутренние. Способы ослабления. Экранирование. 68

58. Генераторы импульсов на специализированных микросхемах генераторов и одновибраторах. 70

59. Преобразователи напряжения с независимым возбуждением и самовозбуждением. 71

60. Мультиплексоры. Принцип действия. Структурные схемы и особенности функционирования. 72

1. Активные и пассивные фильтры. LC и RC фильтры

Пассивные фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов. Используемые в пассивных фильтрах катушки индуктивности обладают активным сопротивлением, межвитковой емкостью и потерями в сердечнике, что делает их свойства далекими от идеальных. Активные фильтры построены из сопротивлений, конденсато­ров и усилителей (обычно операционных) и предназначены для того, чтобы из всех подаваемых на их вход сигналов пропускать на выход сигналы лишь некоторых заранее заданных частот. Эти обладающие частотной избирательностью схемы исполь­зуются для усиления или ослабления определенных частот в звуковой аппаратуре, в генераторах электромузыкальных ин­струментов, в сейсмических приборах, в линиях связи, а также в исследовательской практике для изучения частотного состава самых разнообразных сигналов, таких, например, как биотоки мозга или механические вибрации. Активные фильтры находят применение почти в любой области электроники. Активные фильтры содержат в своей конструкции усилитель.

Достоинства активных фильтров: в них используются только R и C, свойства которых ближе к идеальным, чем у L;

• относительно дешевы;
• могут обеспечивать усиление в полосе пропускания;
• обеспечивают развязку входа от выхода (высокое входное и низкое выходное сопротивление), следовательно, легко сделать многокаскадными;
• легко настраиваются;
• фильтры для очень низких частот могут быть построены из компонентов с умеренными значениями параметров.

Недостатки:

• нуждаются в источнике питания;
• рабочий диапазон частот ограничен максимальной рабочей частотой ОУ и не превышает несколько МГц.

Фильтры характеризуются порядком или количеством полюсов. Каждый полюс дает ослабление ~ 6 дБ/окт или 20 дБ/дек (в зависимости от типа частотной характеристики фильтра может быть > или < 6 дБ/окт).   

2. Логические основы цифровых устройств и ЭВМ. Двоичные переменные и переключательные функции, основные логические функции, основные законы алгебры логики, формы представления и минимизация переключательных функций

Элементы булевой алгебры: Булевы константы («0» и «1»); Булевы переменные (Х1,Х2,…,Хn)Є{0,1}; Булевы функции y=f(x1,x2,…,xn) принимают значения 0 и 1

В отличие от переменной в обычной ал­гебре логическая переменная имеет только два значения, которые обычно называются логическим нулем и логической единицей. В качестве обзначений используются «О» и «1» или просто 0 и 1. 

Существуют три основные операции между логическими переменными: конъюнкция (логическое умножение), дизъюнкция (логическое сложение) и ин­версия (логическое отрицание). По анало­гии с алгеброй чисел в алгебре логики ис­пользуются следующие обозначения опера­ций.

В цифровой технике задача, как правило, формулируется в форме таблицы переключений, которая называется также таблицей истинности. Прежде всего требуется найти такую логическую функцию, которая соответствовала бы этой таблице. На следующем этапе эту функцию преобразуют в простейшую форму, которую потом реализуют с помощью   соответствующей комбинации базовых логических схем. Логические функции записывают, как правило,   в   дизъюнктивной  совершенной нормальной   форме (ДСНФ). При этом поступают следующим образом.

1. В    таблице   истинности    выделяют строки,  в  которых выходная  переменная у имеет значение 1.
2. Для каждой такой строки составляют конъюнкцию всех входных переменно причем записывают сомножитель , если рассматриваемая переменная принимает значение 1, в противном  случае  записывают  . Таким  образом, составляется столько произведений,  сколько имеется строк с у = 1.
3. Наконец, записывая логическую сумму   всех   найденных  произведений,   получают искомую функцию.

3. Фильтры высоких частот (ФВЧ) и низких частот (ФНЧ)

ФНЧ пропускают на выход все частоты, начиная от нулевой  (постоянный ток) и до некоторой заданной частоты среза , и ослабляют все частоты, превышающие .  Диапазон частот от 0 до  называется полосой пропускания, а диапазон частот, превышающих  - полосой подавления. Частота среза – это та частота, при которой напряжение на выходе фильтра падает до уровня 0,707 от напряжения в полосе пропускания (т.е. падает на 3 дБ),  - частота, при которой выходное напряжение на 3 дБ выше, чем выходное напряжение в полосе подавления. Фильтры высоких частот (ФВЧ) ослабляют все частоты, начиная от нулевой и до частоты , и пропускают все частоты, начиная от   и до верхнего частотного предела схемы.  Полосовой фильтр Режекторный полосовой фильтр (заграждения) . Полосовой фильтр пропускает все частоты в полосе между нижней частотой среза и верхней . Все частоты ниже  и выше  ослабляются. Диапазоны частот от  до  и от  до  являются переходными участками. Геометрическое среднее частотина­зывают средней центральной частотой, т. е. 

Режекторный полосовой фильтр (заграждения) ослабляет все частоты между  и   и пропускает все остальные частоты. Заграждающий полосовой фильтр с узкой полосой ослабляемых частот называют фильтром-пробкой. Полосовые фильтры заграждения используются для подавления нежела­тельных частот, например частоты 60-Гц8, в звуковой аппа­ратуре.

4. Элементарная база цифровых микросхем. Логические элементы И, ИЛИ, НЕ на диодах, биполярных и полевых транзисторах. Базовые логические элементы диодно-транзисторной, транзисторно-транзисторной, эмиттерно-связанной логики. Логические элементы на однотипных и комплементарных МДП-транзисторах

Эволюция цифровой логики:

1. РТЛ – резисторно-транзисторная логика.
2. ДТЛ – диодно-транзисторная логика.
3. ТТЛ –транзисторно-транзисторная логика.

Элемент три «И-НЕ» на ДТЛ.

Напряжение <0.4B считается логическим нулем, при U>2.4 – логическая единица. U0=0.4B(0.8), U1=2.4B(2.8). 

Элементы на основе ТТЛ.

В основе – многоэммитерный транзистор. Серия 155.

Если на всех входах «1» , то на коллекторе  эмиттерный переход закрыт, а коллекторный открыт и напряжение на базе VT1=1.8 В. VT2 и VT5 открыты, VD4 –предназначен для надежного запирания VT4.  R3, R4 и VT3 действуют как резистор и предназначены для увеличения помехоустойчивости.

Если на любом из входов «0», то VT1 переключается из инверсного в активный режим и отпирается. В этом случае напряжение на его коллекторе (0,8В) уже недостаточно для отпирания VT4 и VT5. VT4 при этом открыт и на выходе появляется логическая единица. 

R5 предназначен для защиты выходов при кратковременном замыкании на землю.

Серия повышенного быстродействия. VT1, VT2 – VT5 – используются транзисторы Шотке.

Следующим шагом к повышению быстродействия стало использование транзистора Шотке.

Если на базу подать большое напряжение, то транзистор может войти в режим насыщения и его быстродействие уменьшается. У диода Шотке напряжение отпирания 0,3-0,4 В. Напряжение на базе транзистора Шотке не может превышать напряжение на его коллекторе более, чем на 0,4 В, т.е. коллекторный переход никогда полностью не открывается   транзистор не заходит в режим насыщения, что резко увеличивает его быстродействие. 

5. Полоса пропускания, полоса заграждения фильтров. Добротность, затухание, крутизна спада на переходном участке

Коэффициент затухания α определяет форму характеристики на переходном участке и вид выброса характеристики в полосе пропускания вблизи переходного участка.

Одна и та же схема в зависимости от выбора значений ее компонентов может действовать как фильтр Бесселя, Баттерворта или Чебышева и форма ЧХ фильтра определяется коэффициентом затухания.

Добротность Q связывает среднюю частоту полосы пропускания и ее ширину на уровне 3дБ. 

Для активных фильтров . 

Коэффициент усиления (передачи) в полосе пропускания

Чувствительностью одного из параметров фильтра по отношению к другому его параметру называется отношение величины изменения первого параметра к величине изменения второго, если изменение 2-го параметра вызывает изменение 1-го.  значит, что ωо уменьшилось на 0,5%, при увеличении R1 на 1%.

6. Базовые логические элементы диодно-транзисторной логики

Эволюция цифровой логики:

1. РТЛ – резисторно-транзисторная логика.
2. ДТЛ – диодно-транзисторная логика.
3. ТТЛ –транзисторно-транзисторная логика.

Элемент три «И-НЕ» на ДТЛ.

Напряжение <0.4B считается логическим нулем, при U>2.4 – логическая единица. U0=0.4B(0.8), U1=2.4B(2.8). 

Элементы на основе ТТЛ.

В основе – многоэммитерный транзистор. Серия 155.

Если на всех входах «1» , то на коллекторе  эмиттерный переход закрыт, а коллекторный открыт и напряжение на базе VT1=1.8 В. VT2 и VT5 открыты, VD4 –предназначен для надежного запирания VT4.  R3, R4 и VT3 действуют как резистор и предназначены для увеличения помехоустойчивости.

Если на любом из входов «0», то VT1 переключается из инверсного в активный режим и отпирается. В этом случае напряжение на его коллекторе (0,8В) уже недостаточно для отпирания VT4 и VT5. VT4 при этом открыт и на выходе появляется логическая единица. 

R5 предназначен для защиты выходов при кратковременном замыкании на землю.

Серия повышенного быстродействия. VT1, VT2 – VT5 – используются транзисторы Шотке.

Следующим шагом к повышению быстродействия стало использование транзистора Шотке.

Если на базу подать большое напряжение, то транзистор может войти в режим насыщения и его быстродействие уменьшается. У диода Шотке напряжение отпирания 0,3-0,4 В. Напряжение на базе транзистора Шотке не может превышать напряжение на его коллекторе более, чем на 0,4 В, т.е. коллекторный переход никогда полностью не открывается   транзистор не заходит в режим насыщения, что резко увеличивает его быстродействие. 

          7. LC и RC-фильтры. Достоинства и недостатки

 Пассивные фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов. Используемые в пассивных фильтрах катушки индуктивности обладают активным сопротивлением, межвитковой емкостью и потерями в сердечнике, что делает их свойства далекими от идеальных. Активные фильтры построены из сопротивлений, конденсато­ров и усилителей (обычно операционных) и предназначены для того, чтобы из всех подаваемых на их вход сигналов пропускать на выход сигналы лишь некоторых заранее заданных частот. Эти обладающие частотной избирательностью схемы исполь­зуются для усиления или ослабления определенных частот в звуковой аппаратуре, в генераторах электромузыкальных ин­струментов, в сейсмических приборах, в линиях связи, а также в исследовательской практике для изучения частотного состава самых разнообразных сигналов, таких, например, как биотоки мозга или механические вибрации. Активные фильтры находят применение почти в любой области электроники. Активные фильтры содержат в своей конструкции усилитель.

Достоинства активных фильтров: в них используются только R и C, свойства которых ближе к идеальным, чем у L;

• относительно дешевы;
• могут обеспечивать усиление в полосе пропускания;
• обеспечивают развязку входа от выхода (высокое входное и низкое выходное сопротивление), следовательно, легко сделать многокаскадными;
• легко настраиваются;
• фильтры для очень низких частот могут быть построены из компонентов с умеренными значениями параметров.

Недостатки:

• нуждаются в источнике питания;
• рабочий диапазон частот ограничен максимальной рабочей частотой ОУ и не превышает несколько МГц.

Фильтры характеризуются порядком или количеством полюсов. Каждый полюс дает ослабление ~ 6 дБ/окт или 20 дБ/дек (в зависимости от типа частотной характеристики фильтра может быть > или < 6 дБ/окт).