Witaj! Przygotowujesz się do egzaminu z Microelectronic Circuits Sedry Smitha, wydanie 8? Super! Ten przewodnik pomoże Ci uporządkować wiedzę.
Wzmacniacze
Zacznijmy od wzmacniaczy. To fundament elektroniki.
Wzmacniacz napięciowy
Wzmacniacz napięciowy zwiększa napięcie sygnału wejściowego. Ważny parametr to wzmocnienie napięciowe (Av). Obliczasz je jako stosunek napięcia wyjściowego do wejściowego.
Wzmacniacz prądowy
Wzmacniacz prądowy zwiększa prąd. Tutaj kluczowe jest wzmocnienie prądowe (Ai). To stosunek prądu wyjściowego do wejściowego.
Wzmacniacz transkonduktancyjny
Wzmacniacz transkonduktancyjny przekształca napięcie wejściowe w prąd wyjściowy. Parametr to transkonduktancja (gm). Mówi nam, jak bardzo zmienia się prąd wyjściowy przy zmianie napięcia wejściowego.
Wzmacniacz transrezystancyjny
Wzmacniacz transrezystancyjny przekształca prąd wejściowy w napięcie wyjściowe. Transrezystancja (Rm) jest tu istotna. Opisuje, jak bardzo zmienia się napięcie wyjściowe przy zmianie prądu wejściowego.
Tranzystory MOSFET
Teraz przejdźmy do tranzystorów MOSFET. To podstawa wielu układów scalonych.
Regiony pracy MOSFET
Obszar odcięcia (Cut-off): Tranzystor wyłączony. Brak prądu między drenem a źródłem.
Obszar liniowy (Trioda): Tranzystor działa jak rezystor sterowany napięciem. Małe napięcie dren-źródło (VDS).
Obszar nasycenia (Aktywny): Prąd drenu (ID) zależy głównie od napięcia bramka-źródło (VGS). Idealny do wzmacniania.
Równania MOSFET
Pamiętaj o równaniach! To podstawa analizy układów. Sprawdź obszar pracy, zanim zaczniesz obliczenia.
W obszarze nasycenia: ID = 1/2 * kn * (VGS - VTN)^2. Gdzie kn to współczynnik transkonduktancji, a VTN to napięcie progowe.
Wzmacniacze różnicowe
Wzmacniacze różnicowe wzmacniają różnicę między dwoma sygnałami wejściowymi. Używane w wielu aplikacjach, np. w układach pomiarowych.
Wzmocnienie różnicowe
Wzmocnienie różnicowe (Ad) to miara, jak bardzo wzmacniana jest różnica sygnałów wejściowych.
Wzmocnienie synfazowe
Wzmocnienie synfazowe (Acm) to miara, jak bardzo wzmacniany jest sygnał wspólny dla obu wejść. Idealnie powinno być jak najmniejsze.
CMRR
Współczynnik tłumienia sygnału wspólnego (CMRR) to stosunek wzmocnienia różnicowego do wzmocnienia synfazowego. Im wyższy CMRR, tym lepiej wzmacniacz tłumi zakłócenia.
Sprzężenie zwrotne
Sprzężenie zwrotne to technika, która polega na przekazywaniu części sygnału wyjściowego z powrotem na wejście. Może być ujemne (negatywne) lub dodatnie (pozytywne).
Ujemne sprzężenie zwrotne
Ujemne sprzężenie zwrotne stabilizuje wzmacniacz, zmniejsza zniekształcenia i poszerza pasmo przenoszenia. Zmniejsza wzmocnienie, ale poprawia stabilność.
Dodatnie sprzężenie zwrotne
Dodatnie sprzężenie zwrotne może prowadzić do oscylacji. Używane w oscylatorach.
Topologie sprzężenia zwrotnego
Rozróżniamy różne topologie: szeregowo-szeregowe, równolegle-równoległe, szeregowo-równoległe i równolegle-szeregowe. Każda ma inne właściwości.
Filtry
Filtry służą do przepuszczania sygnałów o określonych częstotliwościach i tłumienia pozostałych.
Filtr dolnoprzepustowy
Filtr dolnoprzepustowy przepuszcza sygnały o niskich częstotliwościach i tłumi wysokie.
Filtr górnoprzepustowy
Filtr górnoprzepustowy przepuszcza sygnały o wysokich częstotliwościach i tłumi niskie.
Filtr pasmowoprzepustowy
Filtr pasmowoprzepustowy przepuszcza sygnały w określonym paśmie częstotliwości.
Filtr pasmowozaporowy
Filtr pasmowozaporowy tłumi sygnały w określonym paśmie częstotliwości.
Źródła prądowe
Źródła prądowe dostarczają stały prąd, niezależny od napięcia obciążenia.
Proste źródło prądowe
Można zbudować proste źródło prądowe za pomocą tranzystora i rezystorów.
Źródło prądowe Widlara
Źródło prądowe Widlara pozwala na uzyskanie bardzo małych prądów.
Źródło prądowe Wilsona
Źródło prądowe Wilsona charakteryzuje się lepszą stabilnością i wyższą impedancją wyjściową niż proste źródła.
Podsumowanie
Gratulacje! Przeszliśmy przez najważniejsze zagadnienia z Microelectronic Circuits Sedry Smitha. Pamiętaj o:
- Wzmacniaczach i ich typach (napięciowy, prądowy, transkonduktancyjny, transrezystancyjny).
- Tranzystorach MOSFET: obszary pracy i równania.
- Wzmacniaczach różnicowych: Ad, Acm, CMRR.
- Sprzężeniu zwrotnym: ujemne (stabilizacja) i dodatnie (oscylacje).
- Filtrach: dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, pasmowoprzepustowe, pasmowozaporowe.
- Źródłach prądowych: Widlara, Wilsona.
Powodzenia na egzaminie! Pamiętaj o rozwiązywaniu zadań - to najlepszy sposób na utrwalenie wiedzy. Jesteś gotowy!
