Контрольная работа по "Физике"

2 - группа ИМС по  функциональному назначению:

У - усилители Г - генераторы А - формирователи  сигналов Е - вторичные источники  питания (ВИП)

X - многофункциональные схемы JI - логические схемы Т - триггеры

И - схемы цифровых устройств В - схемы вычислительных устройств  и микро ЭВМ Р - элементы памяти

3  - подгруппа, уточняющая функциональный признак. В ней обозначения могут записываться так: УН, УВ, УН, УТ, УД. УН, например, обозначает «усилитель низкочастотный».

4  - вид ИМС по своим электрическим параметрам (для аналоговых ИМС) или же дальнейшее уточнение функций (для цифровых ИМС).

К155ЛАЗ - 4 элемента 2И-НЕ. КР, КМ - разновидность  корпуса, из чего сделан.

2) Элементы и компоненты ГИС.  Одним из основных элементов  ГИС является подложка из стеклокерамического  материала. Форма всегда прямоугольная. К подложке предъявляются высокие требования по чистоте обработки поверхности, по химической стойкости и электрической прочности.

7.1. Электронный ключ - назначение и условное обозначение

Аппаратное средство, предназначенное для защиты программного обеспечения (ПО) и данных от копирования, нелегального использования и несанкционированного распространения.

Основой данной технологии является специализированная микросхема, либо защищённый от считываниями кроконтроллер, имеющие уникальные для каждого ключа алгоритмы работы. Донглы также имеют защищённую энергонезависимую память небольшого объёма, более сложные устройства могут иметь встроенный криптопроцессор (для аппаратной реализации шифрующих алгоритмов), часы реального времени. Аппаратные ключи могут иметь различные форм-факторы, но чаще всего они подключаются к компьютеру через USB. Также встречаются с LPT- или PCMCIA-интерфейсами.

Принцип действия электронных  ключей. Ключ присоединяется к определённому интерфейсу компьютера. Далее защищённая программа через специальный драйвер отправляет ему информацию, которая обрабатывается в соответствии с заданным алгоритмом и возвращается обратно. Если ответ ключа правильный, то программа продолжает свою работу. В противном случае она может выполнять определенные разработчиками действия, например, переключаться в демонстрационный режим, блокируя доступ к определённым функциям.

Существуют специальные  ключи, способные осуществлять лицензирования (ограничения числа работающих в сети копий программы) защищенного приложения по сети. В этом случае достаточно одного ключа на всю локальную сеть. Ключ устанавливается на любой рабочей станции или сервересети. Защищенные приложения обращаются к ключу по локальной сети. Преимущество в том, что для работы с приложением в пределах локальной сети им не нужно носить с собой электронный ключ.

На российском рынке наиболее известны следующие линейки продуктов (в алфавитном порядке): CodeMeter от WIBU-SYSTEMS, Guardant от компании «Актив», HASP от SafeNet, LOCK от Astroma Ltd., Rockey от Feitian, SenseLock от Seculab и д

9.10. Как определяется  коэффициент усиления многокаскадных  усилителей?

В большинстве случаев  одиночные каскады не обеспечивают необходимое усиление и заданные параметры усилителей. Поэтому усилители, которые применяют в аппаратуре связи и измерительной технике, многокаскадные. При анализе и расчете многокаскадного усилителя необходимо определить общий коэффициент усиления усилителя, искажения, вносимые им, распределять их по каскадам, определить требование к источникам, решить вопросы введения обратных связей и т.д.

 рис.1

Коэффициент усиления усилителя  можно определить, исходя из структурной  схемы (рис.1):

Кобщ = Uвых/Uвх = (Uвых/Un-1) … (U 3 /U 2 )(U 2 /Uвх)=KnKn-1…K 2 K 1 или

Kобщ = K 1 K 2 …Kn e f( j 1+ j 2+…+ j n)

где K 1 ,…, Kn – коэффициенты усиления каскадов, j 1,…, j n – фазовые сдвиги, вносимые каждым усилительным каскадом.

Таким образом, для многокаскадного  усилителя общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого каскада. Суммарный фазовый сдвиг, вносимый усилителем, равен сумме фазовых сдвигов каждого каскада. Сквозной коэффициент усиления

Kобщ = k вх K общ

где k вх =Zвх/(Zг + Zвх) – коэффициент передачи входной цепи. Если коэффициент усиления отдельных каскадов выразить в логарифмических единицах, то общий коэффициент усиления многокаскадного усилителя будет равен сумме коэффициентов

K общ[дб] = K 1[дб] + … + K n[дб]

В аппаратуре связи для  компенсации потери мощности на отдельных участках (затухания) необходимо, чтобы усилитель работал на согласованную нагрузку, т.е. его входное сопротивление должно быть равно сопротивлению источника (выходного сопротивления предыдущего тракта аппаратуры или линии), а выходное сопротивление должно равняться сопротивлению нагрузки. Для согласования усилителей по входу и выходу используют усилители с обратной связью и согласующие трансформаторы. 

10.1. Показать способы  классификации электронных генераторов

Генератор, или автогенератор – это самовозбуждающаяся система, в которой энергия источника питания постоянного тока преобразуется в энергию переменного сигнала нужной формы и частоты. Без сомнения, генераторы являются весьма важным элементом электроники.

Генераторы бывают:

низкочастотные (НЧ) –  до 100 кГц

высокочастотные (ВЧ) –  от 0,1 до 100 МГц

сверхвысокочастотные (СВЧ) – выше 100 МГц

По форме колебаний  генераторы делятся на гармонические (синусоидальные) и негармонические (импульсные). По способу возбуждения – с внешним возбуждением и с самовозбуждением (автогенераторы).

В чём же суть генерации  колебаний? Ненадолго обратимся  к физике. Из этой самой физики известно, что если к цепи, состоящей из параллельно соединенных кондера  и катушки индуктивности, кратковременно подключить источник постоянного тока (рис. 1), то будет происходить следующий процесс. Кондер зарядится до некоторого значения и после этого начнет разряжаться через катушку. Катушка в этот момент по сути будет накапливать энергию.

 

Рис. 1 – Создание колебаний в контуре

После того, как кондер разрядится (а катушка, соответственно, накопит энергию), процесс пойдет в обратном порядке, т.е. накопленная  в катушке энергия будет заряжать кондер и т.д. Другими словами, в этой цепи, которая называется параллельный колебательный контур, будут происходить колебания. В идеальном контуре эти колебания будут незатухающими, т.е. во времени будут продолжаться бесконечно. Но поскольку катушка имеет некое конечное сопротивление, да и кондер не подарок, в контуре будут потери энергии, и колебания, соответственно, будут постепенно затухать. На рис. 2 показана картина в реальном контуре.

 

Рис. 2 – Затухающие колебания в контуре

 

Рис. 3 – Структура автогенератора

Здесь мы видим какой-то треугольник и прямоугольник. УЭ – это усилительный элемент с коэффициентом передачи К, а ПОС – это положительная обратная связь с коэффициентом передачи β. Колебания в этой системе возникнут только при соблюдении двух условий. Их надо запомнить:

Условие баланса амплитуд:

 

βK≥1

 
Условие баланса фаз:

 

φ1 + φ2 = 2πn,

 

где n – 0, ±1, ±2,…

И ещё раз, генерация  колебаний происходит при выполнении двух условий: условия баланса фаз  и условия баланса амплитуд.

LC-генератор так называется, потому что в нём используется LC-контур. Это, в принципе, понятно.

В момент включения питания  в коллекторной цепи транзистора VT появляется коллекторный ток, заряжающий емкость С2 контура L2С2. В следующий  момент времени заряженный кондер разряжается  на катушку индуктивности. В контуре  возникают свободные затухающие колебания частотой f0 = 1 / 2π√L2C2.

Переменный ток контура, проходя через катушку L2, создает  вокруг неё переменное магнитное  поле, а это поле в свою очередь  наводит в катушке L1 переменное напряжение, которое вызывает пульсации тока коллектора транзистора VT. Переменная составляющая коллекторного тока восполняет потери энергии в контуре, создавая на нём усиленное переменное напряжение.

Рис. 2 – Индуктивная трехточечная схема

Элементы R1, R2, R3C3, обеспечивают режим работы по постоянному току транзистора VT, в коллекторную цепь которого включен колебательный  контур L'L «C2. Выходной сигнал снимается  с коллектора транзистора VT (или  с L»), сигнал ПОС – с катушки L'. Поскольку напряжения этих сигналов противофазны, то автоматически выполняется условие баланса фаз. Сигнал ПОС подается на базу транзистора через разделительный кондер, сопротивление которого на частоте генерации мало. Этот кондер предотвращает попадание постоянной составляющей в базовую цепь (через катушку). Общая точка L' и L'' подключена к источнику питания, сопротивление которого переменному току незначительно. Условие баланса амплитуд выполняют подбором числа витков L'L''.

Частота генерации определяется по формуле:

Трехточечные схемы  называются трехточечными, поскольку, если внимательно посмотреть на схему, контур подключается к трех выводам  транзистора (или другого усилительного прибора). Первая точка – это коллектор транзистора – нижний (по схеме) вывод контура, вторая – база – верхний вывод контура через кондер С1 и третья точка подключена к эмиттеру через источник питания, а точнее средний вывод контура через кондер С5, общий провод, цепь R3C3 подключен к эмиттеру.

Емкостная трехточечная схема

Емкостная трехточка  показана на рисунке 3.

Рис. 3 – Емкостная трехточечная схема

В этой схеме, аналогично предыдущей, режим по постоянному току определяют элементы R1, R2, R3, R4C2. В коллекторную цепь транзистора включен контур L1C3C4. Сигнал ПОС снимается с кондера С4 и через кондер С1 поступает в базовую цепь. С1 не пропускает высокое коллекторное напряжение на базу транзистора. Общую точку кондеров С3, С4 можно считать подключенной к источнику питания, поскольку его сопротивление переменному току незначительно.

Частота генерации определяется по формуле:

Очень важным требованием, предъявляемым к генераторам, является стабильность частоты генерируемых колебаний. Нестабильность частоты  зависит от многих факторов, а именно:

Изменение окружающей температуры

Изменение напряжения источника  питания

Механическая вибрация и деформация деталей

Шумы активных элементов

Нестабильность частоты  оценивается коэффициентом относительной  нестабильности:

 

 

Существует два способа  стабилизации частоты:

Параметрический способ стабилизации

Кварцевый способ стабилизации

При первом способе используется изготовление деталей из материалов, мало изменяющих свои свойства при  изменении температуры и других факторов. Используется экранирование и герметизация контуров, высокая стабильность источника питания, рациональность монтажа и прочее. Однако этим методом нельзя обеспечить высокую стабильность частоты. Относительный коэффициент нестабильности частоты колеблется в пределах 10-4 – 10-5.

Значительно большей  стабильности можно достичь, если применить  способ кварцевой стабилизации, основанный на применении кварцевого резонатора. Кварцевые пластины резонатора обладают пьезоэлектрическим эффектом, который, если кто забыл, бывает двух видов:

Прямой пьезоэффект  – при растяжении или сжатии кварцевой  пластины на её противоположных гранях возникают равные по величине, но противоположные  по знаку электрические заряды, величина которых пропорциональна давлению, а знаки зависят от направления силы давления

Обратный пьезоэффект  – если к граням кварцевой пластины приложить электрическое напряжение, то пластина будет сжиматься или  расжиматься в зависимости от полярности приложенного напряжения.

Эквивалентная схема  кварцевого резонатора показана на рис. 4, а зависимость реактивного сопротивления от частоты – на рис. 5.

 

Рис. 4 – Эквивалентная схема кварцевого резонатора

 

Рис. 5 – Зависимость характера сопротивления от частоты

из рисунка 4 видно, что  кварц может быть эквивалентом как  последовательного колебательного контура, так и параллельного. Это также видно из рисунка 5. На частоте f01 происходит резонанс напряжений. Эта частота определяется по формуле:

 

 

На частоте f02 происходит резонанс токов, и эта частота определяется по формуле:

 

Таким образом, кварцевый  резонатор можно включать вместо кондера, либо вместо катушки в контуре. При использовании кварцевого способа  стабилизации коэффициент относительной нестабильности достигает 10-7 – 10-10.