Характеристики эквивалентного двухполюсника. Передача энергии от эквивалентного двухполюсника нагрузке. Режим согласованной нагрузки

Ток в цепи: I = E / Rг + Rн

Напряжение на зажимах двухполюсника: Uн = Eг - RгI

Если уменьшать сопротивление нагрузки, ток двухполюсника будет увеличиваться, а напряжение на внешних зажимах — уменьшаться. В пределе, когда сопротивление R_н станет равным нулю, напряжение двухполюсника упадет до нуля, а ток достигнет максимального значения. Такой режим работы двухполюсника называют режимом короткого замыкания. Ток двухполюсника в этом режиме называют током короткого замыкания. Его величина ограничена только сопротивлением двухполюсника: Iкз = Eг / Rг

Если увеличивать сопротивление нагрузки, ток двухполюсника будет уменьшаться. В пределе при Rn->0 ток I = 0 . Такой режим двухполюсника называют режимом холостого хода. В этом режиме напряжение на внешних зажимах двухполюсника равно напряжению источника:

Режим работы эквивалентного двухполюсника, при котором сопротивления двухполюсника и нагрузки равны, и двухполюсник отдает во внешнюю цепь максимальную мощность, называют режимом согласованной нагрузки. В режиме согласованной нагрузки КПД 50%, т.е. половина мощности теряется в двухполюснике.

12) Индуктивный и емкостный элементы. Их основные свойства.
Индуктивным называют идеализированный двухполюсный элемент, поведение которого определяется зависимостью между током и потокосцеплением — вебер-амперной характеристикой. В идеальном индуктивном элементе происходит запасание магнитной энергии, связанное с прохождением тока, потери и запасание электрической энергии отсутствуют.

Емкостным называют двухполюсный элемент, поведение которого определяется зависимостью между напряжением Uc и зарядом Q — кулонвольтной характеристикой. В идеальном емкостном элементе происходит запасание электрической энергии, связанное с прохождением тока, потери и запасание магнитной энергии отсутствуют.

13) Переходные процессы в RC-цепях первого порядка. Постоянная времени RC-цепи. Реакция при нулевом входе и нулевом начальном состоянии. Порядок расчета.
Обозначим = RэC. Величину называют постоянной времени.
Уравнение будет содержать только первое слагаемое, если в цепи отсутствуют независимые источники. По этой причине первое слагаемое в называют реакцией при нулевом входном сигнале(реакцией при нулевом входе). Если начальные условия нулевые (т. е. = 0), то формула содержит только второе слагаемое, которое называют реакцией при нулевом начальном состоянии.
Порядок:
1) Анализируем цепь в момент, предшествующий коммутации (т. е. при t = 0-), и определяем независимые начальные условия — напряжение U_c(0) или ток I_L(0).
2) Анализируем цепь при t = 0+ и находим начальные значения искомых токов и напряжений. Индуктивный элемент при этом заменяем источником тока I_L(0)., а емкостный – источником напряжения U_c(0) .
3) Рассчитываем установившиеся значения искомых токов и напряжений, анализируя цепь в момент времени t->inf. Если в цепи действуют источники постоянного напряжения и тока, зажимы, к которым подключен емкостный элемент, размыкаем, а зажимы индуктивного элемента закорачиваем.
4) Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к которым подключены индуктивный или емкостный элемент. Рассчитываем постоянную времени цепи по формуле
5) Решение записываем в виде

14) Переходные процессы в RL-цепях первого порядка. Постоянная времени RL –цепи. Порядок расчета переходных процессов в RL-цепях первого порядка.

= L/Rвх Порядок:
1) Анализируем цепь в момент, предшествующий коммутации (т. е. при t = 0-), и определяем независимые начальные условия — напряжение U_c(0) или ток I_L(0).
2) Анализируем цепь при t = 0+ и находим начальные значения искомых токов и напряжений. Индуктивный элемент при этом заменяем источником тока I_L(0)., а емкостный – источником напряжения U_c(0) .
3) Рассчитываем установившиеся значения искомых токов и напряжений, анализируя цепь в момент времени t->inf. Если в цепи действуют источники постоянного напряжения и тока, зажимы, к которым подключен емкостный элемент, размыкаем, а зажимы индуктивного элемента закорачиваем.
4) Определяем входное сопротивление резистивной цепи со стороны зажимов, к которым подключены индуктивный или емкостный элемент. Рассчитываем постоянную времени цепи по формуле = L/Rвх
5) Решение записываем в виде

15) Интегрирующие и дифференцирующие цепи.
Интегрирующими называют цепи, напряжение на выходе которых пропорционально интегралу входного напряжения. Соответственно напряжение на выходе дифференцирующей цепи пропорционально производной входного напряжения. Такие цепи находят широкое применение в электронике, системах автоматического управления, при аналого-цифровом преобразовании и генерации периодических колебаний. В качестве простейших интегрирующих и дифференцирующих устройств можно использовать последовательную RC-цепь.

Простейшая дифференцирующая цепь получается заменой С элемента в RC-цепи на резистор.

16) Синусоидальные электрические величины. Среднее и действующее значения переменного тока.
Синусоидальная функция является простейшей периодической функцией. Ее мгновенное значение характеризуется тремя параметрами: амплитудой, частотой и начальной фазой.
Среднее значение периодической функции равно высоте прямоугольника с основанием Т, площадь которого равна площади, ограниченной графиком f(t) и осью времени.
Действующее значение синусоидального тока равно такому постоянному току, при котором в резисторе за период выделяется такое же количество тепла, что и при переменном. Действующее значение синусоидального тока I=Im / -sqrt(2).

17) Двухполюсные элементы электрической цепи в установившемся синусоидальном режиме.
-Амплитуды напряжения и тока резистивного элемента связаны законом Ома: U=RI. Фазовый сдвиг между напряжением и током резистивного элемента равен нулю.
-Амплитуды напряжения и тока индуктивного элемента связаны соотношением U=XL * I. Величину XL=wL, имеющую размерность сопротивления, называют индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление является линейной функцией частоты. Напряжение индуктивного элемента опережает ток на угол, равный pi/2.
- Амплитуды напряжения и тока емкостного элемента связаны соотношением U=XC * I. Величину XC=1/wC, имеющую размерность сопротивления, называют емкостным сопротивлением. Напряжение емкостного элемента отстает от тока на угол, равный pi/2.

18) Резонанс в электрических цепях. Резонанс напряжений. Частотные характеристики последовательного резонансного контура.
Резонанс — режим цепи синусоидального тока, содержащей индуктивные и емкостные элементы, при котором реактивное сопротивление и проводимость равны нулю. При резонансе приложенное напряжение и входной ток совпадают по фазе. Цепи, в которых возникает явление резонанса, называют резонансными цепями или колебательными контурами.
Резонанс напряжений наблюдается в цепях с последовательным соединением ветвей, содержащих L и C элементы. Простейшей цепью, в которой наблюдается резонанс напряжений, является последовательный колебательный контур.
Резонанс напряжений наступает, когда реактивное сопротивление обращается в нуль, т. е X = (wL- 1/wC) = 0 w=1/sqrt(LC)
характеристическое сопротивление контура P=sqrt(L/C)=XL=XC=w0L
Величину Q=P/R называют добротностью колебательного контура.
Зависимости UL,UC,I от частоты w называют частотными или резонансными характеристиками.
19) Резонанс токов. Параллельный колебательный контур.
При резонансе приложенное напряжение и входной ток совпадают по фазе.
Резонанс токов наблюдается в цепях с параллельным соединением ветвей, содержащих L и C элементы. Простейшей цепью, в которой может возникать резонанс токов, является параллельный колебательный контур. Резонанс токов наступает, когда реактивная проводимость обращается в нуль: B = (1/wL- wC) = 0
w=1/sqrt(LC)

20) Комплексные передаточные функции (Комплексные частотные характеристики). Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики.
Комплексной передаточной функцией электрической цепи называют отношение комплексной амплитуды реакции к комплексной амплитуде входного воздействия.

Частотную зависимость отношений амплитуд реакции и входного воздействия называют амплитудно-частотной характеристикой. |H(jw)|=1/sqrt(wCR)²+1

Зависимость разности начальных фаз реакции и входного воздействия от частоты называют фазочастотной характеристикой. ф(w)=-arctgwCR

Амплитудно-частотная характеристика RC-цепи монотонно убывает с ростом частоты и стремится к нулю при w->inf. Фазочастотная характеристика также монотонно убывает, изменяясь от 0 при w=0 до –pi/2 при w->inf.

21) Трехфазные цепи. Технико-экономические преимущества трехфазных цепей. Способы соединения генератора и нагрузки в трехфазной цепи.
Трехфазной называют совокупность трех однофазных цепей (фаз), в каждой из которых действует ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга на одинаковый угол, равный 120^°.
Передача и распределение электрической энергии осуществляются с помощью трехфазных цепей. Это объясняется следующими причинами:
- трехфазные цепи обеспечивают эффективную передачу электрической энергии на большие расстояния;
- мгновенная мощность симметричной трехфазной цепи постоянна;
- с помощью трехфазной цепи легко создать вращающееся магнитное поле, используемое в асинхронных двигателях.

Существуют два способа соединения обмоток генератора и сопротивлений нагрузки: звездой и треугольником.
При соединении звездой концы обмоток всех трех фаз объединяют в одну общую точку, называемую нейтральной.
При соединении треугольником начало одной фазной обмотки соединяют с концом следующей так, чтобы три обмотки образовали замкнутый треугольник.

22) Общие сведения о полупроводниках. Характеристики p-n перехода.
Полупроводниками называют вещества, удельная проводимость которых имеет промежуточное значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков.
В полупроводниках электропроводность осуществляется двумя различными видами движения электронов. Проводимость полупроводников можно менять в широких пределах, добавляя ничтожно малые количества примесей.
В полупроводнике имеются два типа носителей заряда – электроны и дырки, а общая проводимость полупроводника является суммой электронной проводимости (n-типа) и дырочной проводимости (р-типа). Для увеличения проводимости чистых полупроводниковых материалов применяют легирование – добавление небольших количеств посторонних элементов, называемых примесями. Контакт двух полупроводников с различными типами проводимости называется р–n-переходом. Сопротивление р–n-перехода зависит от направления тока через него.

23) Полупроводниковые диоды. Принцип действия, характеристики.
Полупроводниковый диод – двухполюсный прибор, имеющий один p–n-переход. Электрод диода, подключенный к p-области, называют анодом (А), а электрод, подключенный к n-области – катодом (К). Область с высокой концентрацией примеси называют эмиттером. Функции эмиттера может выполнять как катод, так и анод. Область с низкой концентрацией примесей называют базой. База имеет значительно большее объемное сопротивление, чем эмиттер. U=0, I>0; I=0, U<0

24) Специальные типы диодов. Стабилитрон. Диод Шотки.
Стабилитроном назывют полупроводниковый диод, работающий в режиме управляемого лавинного пробоя.
В диодах этого типа используется переход металл – полупроводник. Этот переход ведет себя как диод; проводит электрический ток в одном направлении (от металлического анода к полупроводниковому катоду) и действует как разомкнутая цепь в другом направлении. У диодов Шоттки отсутствует накопление зарядов в базе и время переключения значительно меньше, чем кремниевого диода. Другая важная особенность барьера Шоттки – меньшее прямое напряжение, чем прямое напряжение кремниевого p–n-перехода.
Фотодиоды, светодиоды.

25) Двухполупериодные выпрямители. Сглаживающие фильтры.
Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды.
Для уменьшения пульсаций используют специальные устройства – сглаживающие фильтры. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора С (когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки.

26) Биполярные транзисторы. Режимы работы транзистора. Схемы включения биполярного транзистора.
Биполярный транзистор – трехполюсный полупроводниковый прибор с двумя p–n-переходами. Он состоит из чередующихся областей полупроводника, имеющих электропроводность различных типов. В зависимости от последовательности чередования n- и p-областей различают транзисторы n–p–n- и p–n–p-типов. Основными носителями заряда в транзисторе n–p–n-типа являются электроны, а в p–n–p-транзисторе – дырки.
Каждый из p–n-переходов транзистора может быть смещён либо в прямом, либо в обратном направлениях. В зависимости от этого различают четыре режима работы транзистора: 1) активный (усиления). Эмиттерный - прямой, коллекторный – обратном;
2) отсечки. Оба перехода в обратном; 3) насыщения. Оба перехода в прямом;
4) инверсный. Эмиттерный переход обратном, коллекторный – в прямом.

27) Вольтамперные характеристики биполярных транзисторов.
Входной характеристикой биполярного транзистора называют зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при фиксированном значении напряжения коллектор-эмиттер.
Выходной характеристикой называют зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при фиксированном токе базы.

28) Простейшие модели биполярных транзисторов.
Активный режим.
Режим насыщения.
29) Усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току.

Конденсаторы С1 и С2 – разделительные; Делитель напряжения R1-R2 определяет положение рабочей точки эмиттерного перехода. Rэ-Cэ – цепь отрицательной обратной связи. Резистор Rк преобразует изменение тока коллектора в выходное напряжение.

30) Эмиттерный повторитель.

В транзисторных усилителях часто используется схема с общим коллектором или эмиттерный повторитель. Название «схема с общим коллектором» объясняется тем, что при исключении источника питания Eк электрод коллектора становится общим для входа и выхода схемы. Выходное напряжение снимается с резистора Rэ в цепи эмиттера. Сопротивление Rб учитывает сопротивление резистивной подсхемы в цепи базы.
Если транзистор находится в активном режиме, напряжение эмиттера повторяет входной сигнал. Отсюда происходит название схемы – эмиттерный повторитель. В эмиттерном повторителе отсутствует усиление напряжения, но в то же время наблюдается значительное усиление тока.

Другим типом транзистора с изолированным затвором является МОП-транзистор с индуцированным каналом. От МОП-транзистора с встроенным каналом он отличается тем, что канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности. При нулевом напряжении канал отсутствует. При этом между стоком и истоком включены два обратно смещенных p–n-перехода. Один p–n-переход образуется на границе между подложкой и стоком, а другой – между подложкой и истоком. Таким образом, при нулевом напряжении на затворе сопротивление между стоком и истоком очень велико, ток стока ничтожно мал и транзистор находится в состоянии отсечки.

Если между затвором и истоком включен источник напряжения, то электрическое поле затвора выталкивает дырки из приповерхностного слоя подложки и притягивает в этот слой электроны. В результате в области подложки, примыкающей к диэлектрику, образуется проводящий канал n-типа. Такой канал называют индуцированным.
Если между стоком и истоком приложено положительное напряжение, в индуцированном канале возникает ток стока. Чем больше напряжение затвор-исток превышает пороговое, тем большее количество электронов втягивается в канал, увеличивая его проводимость.
Если напряжение сток-исток превышает напряжение насыщения, транзистор переходит в режим насыщения и рост тока прекращается.
32) МОП-транзистор с встроенным каналом. Принцип действия и характеристики.
Структура МОП-транзистора с встроенным каналом n-типа показана на рис. а. На рис. б приведено его условное графическое обозначение.
При подаче отрицательного напряжения на затвор металлический электрод затвора заряжается отрицательно. У прилегающей к диэлектрику поверхности канала образуется обедненный слой. Ширина обедненного слоя зависит от напряжения Uзи . Такой режим работы МОП-транзистора, когда концентрация носителей в канале меньше равновесной, называют режимом обеднения. При некоторой величине отрицательного напряжения Uзи канал полностью перекрывается обедненным слоем и ток прекращается. Это напряжение называют напряжением отсечки МОП-транзистора с встроенным каналом и обозначают Uотс. Ток МОП-транзистора с встроенным каналом при нулевом напряжении на затворе имеет ненулевое значение, называемое начальным снач I . Если 0 Uзи  , число электронов в канале увеличивается. Это приводит к увеличению проводимости канала. Такой режим работы транзистора с встроенным каналом, при котором концентрация носителей в канале больше равновесной, называют режимом обогащения. Таким образом, МОП-транзистор с встроенным каналом может работать как в режиме обеднения, так и в режиме обогащения, при положительном напряжении Uзи .

33) Усилители. Основные определения и характеристики.
Усилителем называют устройство, предназначенное для усиления мощности электрических сигналов. Усилители классифицируют по диапазону усиливаемых частот, функциональному назначению, характеру сигнала. Основным количественным параметром усилителя является его коэффициент усиления (коэффициент передачи). Различают коэффициенты усиления напряжения, тока или мощности.
Важной характеристикой усилителя является его передаточная (амплитудная) характеристика – зависимость амплитуды входного сигнала от амплитуды входного. Передаточная характеристика определяется при подаче на вход усилителя гармонического сигнала с частотой, лежащей в полосе пропускания усилителя.

34) Обратные связи в усилителях. Классификация обратных связей. Влияние отрицательной обратной связи на характеристики усилителя.
Обратной связью называют процесс передачи сигнала из выходной цепи во входную. Цепь, обеспечивающую эту передачу, называют цепью обратной связи. Контур обратной связи состоит из прямого пути, образуемого активным элементом, и обратного пути, образуемого цепью обратной связи. Цепь обратной связи – делитель напряжения, образованный резисторами R1,2.
Классификация обратных связей. Существуют четыре вида обратных связей. Различают обратные связи по напряжению (сигнал обратной связи пропорционален выходному напряжению) и по току (сигнал обратной связи пропорционален выходному току). В зависимости от способа подключения цепи обратной связи к входу усилителя различают последовательную и параллельную обратные связи.
Таким образом, можно выделить четыре вида обратных связей: последовательную ОС по напряжению (рис. 17.5, а) и току. Параллельная обратная связь по напряжению и по току показана на рис. г соответственно.
Отрицательная обратная связь стабилизирует работу цепи, уменьшает искажения сигнала, вызванные нелинейностью характеристик усилителя. Повышается стабильность коэффициента усиления, расширяется диапазон рабочих частот. Кроме того, использование ООС приводит к изменению входного и выходного сопротивлений усилителя.
35) Дифференциальные усилители. Принцип действия и характеристики дифференциальных усилителей на биполярных и МОП-транзисторах.
Дифференциальный усилитель (ДУ) представляет симметричную схему с двумя входами и двумя выходами. Основными параметрами дифференциального усилителя является коэффициенты усиления дифференциального и синфазного сигналов, а также коэффициент ослабления синфазного сигнала.
Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах:

36) Операционные усилители. Структура и характеристики ОУ на биполярных и МОП-транзисторах.
Операционный усилитель (ОУ) представляет многокаскадный усилитель напряжения, обладающий большим коэффициентом усиления, высоким входным и малым выходным сопротивлением.На входе ОУ включается дифференциальный усилитель. Это обеспечивает подавление синфазных составляющих во входном сигнале.
В зависимости от назначения ОУ разделяют на следующие группы:
1) ОУ общего назначения, предназначенные для использования в аппаратуре, где к параметрам усилителей не предъявляют жестких требований.
2) Прецизионные ОУ, имеющие малый уровень собственных шумов, а также высокий коэффициент усиления.
3) Быстродействующие ОУ, имеющие высокую скорость изменения выходного напряжения (200–500 В/мкс). Такие ОУ используются для построения импульсных и широкополосных устройств.
4) Микромощные ОУ, потребляющие малые токи от источника питания (менее 1 мА). Такие усилители используют в портативной аппаратуре.
ОУ на биполярных транзисторах:
Отметим особенности схемотехники ОУ, диктуемые технологией производства интегральных схем.
1. Входной каскад ОУ всегда является дифференциальным усилителем. Это обеспечивает подавление синфазных составляющих во входном сигнале. Кроме того, дифференциальный каскад не требует включения развязывающих конденсаторов.
2. Смещение транзисторов устанавливается с помощью источников тока, реализуемых на основе отражателей тока.
3. Для увеличения коэффициентов усиления первого и второго каскадов в качестве нагрузки используются транзисторные источники тока. Это позволяет избавиться от резисторов большого номинала и за счет этого сэкономить площадь кристалла.
4. Схема ОУ содержит дополнительные цепи, обеспечивающие защиту от короткого замыкания на выходе.
ОУ на МОП-транзисторах:
Операционные усилители часто изготавливают на одном кристалле с другими функциональными узлами, предназначенными для аналоговой или цифровой обработки сигналов. Поскольку доминирующими элементами больших интегральных схем (БИС) являются МОП-транзисторы, то ОУ, входящие в состав БИС, реализуют по КМОП-технологиям. Использование транзисторов с каналами разной проводимости дает возможность реализовать источники тока с большим внутренним сопротивлением. Распространенная схема двухкаскадного операционного усилителя на МОП-транзисторах показана на рис. 19.5. Первый каскад ОУ образован дифференциальной парой VT1–VT2 и отражателем тока VT3 – VT4. Вторым каскадом является усилитель с общим истоком на транзисторе VT6. Нагрузкой в цепи стока VT6 является транзистор VT7. Конденсатор С является цепью отрицательной обратной связи между первым и вторым каскадами. Цепью смещения для обоих каскадов служит отражатель тока на канальных транзисторах VT8, VT5 и VT7. В качестве источника тока J можно использовать внешний резистор, подключенный к источнику Eи, либо дополнительное токовое зеркало.

37) Базовые логические элементы. Логический инвертор. Передаточная характеристика инвертора.
Основные логические функции могут быть реализованы с помощью электронных схем, называемых логическими элементами. Эти схемы имеют один или несколько входов и, как правило, один выход. Уровень напряжения на выходе логической схемы определяется уровнями напряжения на входах и характером реализуемой логической функции. С помощью базовых логических элементов, реализующих функции И, ИЛИ, НЕ можно создать цифровую схему, осуществляющую сколь угодно сложную логическую операцию.
Наиболее важные параметры логических элементов:
напряжение источника питания; уровни напряжений, соответствующие логическим нулю и единице; помехоустойчивость; потребляемая мощность; нагрузочная способность; быстродействие.
Логический инвертор реализует функцию НЕ и является простейшим базовым логическим элементом.Высокий уровень напряжения соответствует логической единице, а низкий – логическому нулю.

38) Инвертор на биполярном транзисторе. Анализ работы инвертора в статическом и динамическом режимах.
Резистор R_Б служит для задания необходимого тока базы. Резистор R_K – внутренней нагрузкой инвертора. Резистор R_H – внешняя нагрузка. При R_H = inf – режим холостого хода. R_K = R_H – предельная нагрузка.

Передаточная характеристика инвертора
В статическом режиме логический инвертор может быть закрыт (транзистор находится в режиме отсечки) либо открыт (транзистор находится в режиме насыщения). Инвертор закрыт, когда напряжение на входе меньше напряжения логического нуля. Транзистор должен входить в режим насыщения, когда входное напряжение превышает напряжение логической единицы.
Динамический режим работы инвертора. Переходные процессы в инверторе на биполярном транзисторе определяются следующими причинами.
1. Наличием емкостей эмиттерного и коллекторного переходов. При переключениях происходит заряд и разряд этих емкостей.
2. Накоплением и рассасыванием неосновных носителей в базе при переходе транзистора в режимы насыщения и отсечки.
39) КМОП инвертор. Анализ в статическом и динамическом режимах.
КМОП-инвертор является практически идеальным логическим инвертором. Его быстродействие оказывается значительно выше, чем у других типов инверторов.
В обоих состояниях инвертора один из транзисторов заперт, поэтому ток в цепи между источником и землей ничтожно мал, и в статическом режиме схема практически не потребляет мощность от источника питания. Выходное напряжение равно нулю или напряжению питания и почти не зависит от параметров транзисторов. Это обеспечивает высокую помехоустойчивость схемы. КМОП-инверторы обладают значительно большей нагрузочной способностью, чем инверторы на биполярных транзисторах. Входное сопротивление МОП-транзистора бесконечно велико. Поэтому к его выходу можно подключить большое число аналогичных инверторов. При этом уровень выходного напряжения практически не изменится.

Статический режим работы КМОП-инвертора.
Если входное напряжение равно нулю, то транзистор VT2 находится в состоянии отсечки.

Если входное напряжение имеет высокий уровень то транзистор VT2 находится в состоянии насыщения, а VT1 – отсечки.
Динамический режим работы КМОП-инвертора. Заряд емкости происходит через открытый транзистор VT1 при закрытом VT2, а разряд – через VT2 при закрытом VT1. Если транзисторы согласованы, т. е. их удельные проводимости одинаковы, длительность переходных процессов в обоих случаях примерно равна.

40) Элементы ТТЛ. Особенности выходных каскадов цифровых микросхем.
Схема простейшего ТТЛ-элемента, реализующего операцию И-НЕ, показана на рис. Основная особенность схем ТТЛ заключается в том, что во входной цепи используется много эмиттерный транзистор, осуществляющий операцию И. Число эмиттеров определяет число входов элемента.
Микросхемы ТТЛ с повышенной нагрузочной способностью. Одним из важных параметров цифровых ИС является нагрузочная способность. Она характеризуется коэффициентом разветвления Кразв , равным числу микросхем той же серии, которые можно подключить к выходу рассматриваемого элемента. Одним из способов объединения выходов является использование в выходных каскадах транзисторов, один из выводов которых никуда не подключен. Такой вывод называют открытым. Открытые выводы логических элементов можно объединять. При этом обеспечивается реализация дополнительной логической функции. Логическая функция, реализуемая путем соединения выходов отдельных микросхем, называется монтажной логикой.

41) КМОП логика. Принципы построения КМОП элементов.
Общая закономерность построения элементов КМОП-логики заключается в том, что параллельное соединение транзисторов с каналами p-типа сопровождается последовательным соединением транзисторов с каналами n-типа, и наоборот.
В настоящее время КМОП-технологии являются доминирующими при производстве цифровых интегральных схем и практически вытеснили логику на основе биполярных транзисторов. Это обусловлено следующими причинами: 1. Логические элементы, изготовленные по КМОП-технологии, потребляют значительно меньшую мощность, чем логические элементы на основе биполярных транзисторов как в статическом, так и в динамическом режимах. 2. Поскольку входы схем являются изолированными затворами

МОП-транзисторов, то входные токи очень малы. 3. МОП-транзистор занимает на кристалле значительно меньшую площадь, чем биполярный.

42) Основные параметры цифровых микросхем.
Наиболее важными параметрами являются:
-напряжение источника питания; зависит от типа ИМС (интегральной микросхемы)
-уровни напряжений, соответствующие логическим нулю и единице; также зависят от типа микросхем.
-помехоустойчивость; В реальных условиях логический элемент находится под воздействием помех, поэтому важно, чтобы ЛЭ не изменял своего состояния под их воздействием.
-потребляемая мощность; Она равна сумме статической Рст и динамической Рдин составляющих
-нагрузочная способность; цифровых ИС характеризуется коэффициентом разветвления Кразв . Он равен наибольшему числу ИМС той же серии, которые можно подключить к выходу рассматриваемой схемы, не нарушая ее правильного функционирования.
-быстродействие. принято оценивать средним временем задержки распространения сигнала при переключении из 0 в 1 и наоборот(t = (t01+t10)/2)
-энергия переключения. Очень важным параметром цифровых микросхем является энергия переключения, равная произведению потребляемой мощности на среднее время задержки распространения: потр зад DP = P*t .

43) Цифро-аналоговые преобразователи. (ЦАП)
ЦАП – преобразовывает дискретный сигнал в непрерывную аналоговую форму. Каждому значению сигнала в двоичной форме должно соответствовать аналоговое. Цифровой – дискретный, аналоговый – ступенчатый. Число ступенек зависит от разрядности ЦАП.
Хар-ка ЦАП:
1) Разрешение ЦАП – число ступеней которые укладываются в его макс выходном сигнале. Разрешение зависит от числа разрядов
2) Точность ЦАП – смещение аналоговых U от идеальных значений.
3) Быстродействие ЦАП – промежуток t от поступления цифрового U и получения аналогово.

44) Аналого-цифровые преобразователи. (АЦП)
АЦП– преобразовывает непрерывный аналоговый сигнал в дискретный.
Происходит в 2 этапа:
1) Дискретизация непрерывного сигнала во времени.
2) Значение передается на вход АЦП который представляется в 2-ом коде.
АЦП основано на сравнении с идеальным напряжением.
Виды АЦП:
-последовательное
-параллельное