Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki
Wykład 1 

(5.10.2007) 

„Materiały stosowane w elektronice, podstawowe 
elementy”

PWSZ

Leszno

Andrzej Rybarczyk

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – konsultacje -3

 

Andrzej Rybarczyk Katedra Inżynierii Komputerowej PP
Piątek

 

14:30-15:30 Konsultacje, pokój 415.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - Literatura 
przedmiotu - 4

Literatura podstawowa do przedmiotu: Podstawy 

Elektroniki i Energoelektroniki

 

Studium Dzienne – PWSZ – 3 Semestr - II Rok

 

WYKŁADY

 
[1]  Filipkowski A. – Układy elektroniczne analogowe i 

cyfrowe, 

Warszawa, 

WNT 

1993 

rok 

(lub 

późniejsze wydanie).

 
[2]  Kalisz  J.  –  Podstawy  techniki  cyfrowej,  WKiŁ, 

Warszawa 1998 (lub późniejsze wydanie).

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 5

Literatura uzupełniająca do przedmiotu: Podstawy 

Elektroniki i Energoelektroniki

Studium Dzienne – PWSZ – 3 Semestr - II Rok

 

WYKŁADY

[1] Tietze U., Schenk Ch.  – Układy półprzewodnikowe, 

WNT, Warszawa 1996 (lub późniejsze wydanie).

 
[2]   Horowitz  P.,  Hill  W.  –  Sztuka  elektroniki,  WKiŁ, 

Warszawa 1995 (lub późniejsze).

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 6

 

Półprzewodnikowe elementy układów elektronicznych



 Podstawowe materiały stosowane aktualnie w elektrotechnice – rodzaje, najważniejsze 

właściwości.



  Mechanizm  przewodzenia  w  półprzewodnikach  typu  n,  typu  p  i  złączu  p-n  spolaryzowanym 

napięciem zewnętrznym.



 Dioda warstwowa, działanie, schemat zastępczy, charakterystyka statyczna diody.



  Inne  typy  diod  i  ich  zastosowanie:  dioda  Zenera,  dioda  elektroluminescencyjna,  dioda 

pojemnościowa (warikap), dioda tunelowa, fotodioda.



Zasada  działania  tranzystora  warstwowego  i  podstawowe  parametry  –  współczynnik 

wzmocnienia  prądowego  w  układzie  wspólnej  bazy  -  WB  (α

0

)  i  współczynnik  wzmocnienia 

prądowego w układzie wspólnego emitera – WE (β

0

). 



Charakterystyki tranzystora na przykładzie układu WE (wejściowa  I

B

(U

BE

)

UCE=const

 , i I

C

(U

CE

)

IB=const

 - 

 wyjściowa).



Tyrystory:  zasada  działania,  konstrukcja,  charakterystyki,  układ  załączania  tyrystora,  tyrystory 

zastosowań specjalnych (triak, fototyrystor, dynistor, diak).



  Parametry  H  tranzystora  (na  przykładzie  układu  WE),  małosygnałowy  model  równoważny 

tranzystora na przykładzie układu WE wyznaczony z charakterystyk tranzystora.



Tranzystor unipolarny złączowy (polowy) FET.



Tranzystor unipolarny z izolowaną bramką - MOS, zasada działania, charakterystyki przejściowe i 

wyjściowe.



  Podstawowe  parametry  i  równania  opisujące  tranzystor  MOS:  napięcie  progowe  V

T

, 

współczynnik  modulacji  kanału  -  λ,  konduktancja  wyjściowa  -  g

ds

,  transkonduktancja 

małosygnałowa  –  g

m

,  mechanizm  wzmocnienia  w  tranzystorze  MOS,  uproszczony  czwórnikowy 

schemat zastępczy.  

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 7

 

 

Praca tranzystorów bipolarnych w podstawowych konfiguracjach (elementarne 

małosygnałowe stopnie wzmacniające tranzystorów bipolarnych)

 



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego 

emitera (WE).



Podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnej bazy (WB).



Schemat zastępczy i podstawowe własności pracy tranzystora bipolarnego w układzie wspólnego 

kolektora (WC) – wtórnik emiterowy.



Układ Darligtona (super alfa) – budowa i zastosowanie.

 

Praca tranzystorów unipolarnych MOS w podstawowych konfiguracjach (elementarne 

małosygnałowe stopnie wzmacniające tranzystorów MOS)

 



Schemat  zastępczy  i  podstawowe  własności  pracy  tranzystora  MOS  w  układzie  wspólnego  źródła 

(WZ–WS).



Schemat  zastępczy  i  podstawowe  własności  pracy  tranzystora  MOS  w  układzie  wspólnego  drenu 

(WD-WD).



Podstawowe własności pracy tranzystora MOS w układzie wspólnej bramki  (WB-WG).

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 8

Wzmacniacze – podstawowe rodzaje – dobór parametrów pracy



Podstawowe rodzaje wzmacniaczy - praca w klasie A, AB, B i C.



Rola ujemnego sprzężenia zwrotnego we wzmacniaczach, analiza układów ze 

sprzężeniem zwrotnym napięciowym i  prądowym (*).

 Wzmacniacze prądu stałego i sygnałów wolnozmiennych



Typy wzmacniaczy prądu stałego – specyfika pracy tych układów – problem 

niezrównoważenia napięć (*).



Analiza pracy wzmacniacza różnicowego.



Ogólna budowa wzmacniacza operacyjnego (wykorzystanie wzmacniacza różnicowego 

jako stopnia wstępnego we wzmacniaczu operacyjnym) (*).



Ogólny  opis wzmacniacza operacyjnego idealnego.



Analiza układów z idealnymi wzmacniaczami operacyjnymi zmodyfikowaną metodą 

potencjałów węzłowych (integrator, człon różniczkujący, wzmacniacz o skończonym 

wzmocnieniu, itp.).



Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza operacyjnego (charakterystyka 

częstotliwościowa Bodego.



Schemat zastępczy wynikający z charakterystyki Bodego dla wzmacniacza 

trzystopniowego, stabilność wzmacniacza, margines fazy.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 9

Wzmacniacze prądu stałego i sygnałów wolnozmiennych – cd.



Parametry określające jakość wzmacniacza operacyjnego.



Wybrane przykłady zastosowań wzmacniaczy operacyjnych, np: integrator, wtórnik napięciowy.



Wzmacniacz z przetwarzaniem, schemat blokowy, zalety i wady takiego rozwiązania wzmacniacza.

Podstawy filtracji sygnałów



Podstawowe rodzaje filtrów.



Podstawowe typy aproksymacji charakterystyk częstotliwościowych filtrów.



Zalety i wady filtrów aktywnych RC.



Znaczenie sekcji bikwadratowej w realizacji filtrów aktywnych.



Metoda zmiennych stanu konstrukcji filtrów aktywnych – znaczenie integratora w tej metodzie.



Technika SC w konstrukcji filtrów aktywnych przykład realizacji rezystora w technice SC.

Układy impulsowe regeneracyjne – przerzutniki



Dodatnie,  selektywne  sprzężenie  zwrotne  –  ogólne  warunki  generacji  drgań  w  układzie  ze 

sprzężeniem zwrotnym wykorzystane do zmiany stanu przerzutnika, klasyfikacja przerzutników.



Przerzutniki bistabilne – układy analogowe – realizacja przerzutnika na tranzystorach bipolarnych .

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 10

Układy impulsowe regeneracyjne – przerzutniki – cd.



Przerzutniki monostabilne – układy analogowe.



Przerzutnik Schmitta .



Przerzutniki  cyfrowe,  praca  przerzutników  jako  elementów  pamięci,  praca 

przerzutników w trybie synchronicznym i asynchronicznym (*).



Przerzutnik typu R-S (S-R) i J-K (*).



Przerzutnik typu D i typu T (*).

 

Przetworniki a/c i c/a



Podstawowe parametry i typowe błędy wprowadzane przez przetworniki c/a.



Najprostsze realizacje przetworników c/a – z przełączaniem prądowym i napięciowym. 

Przyczyny, dla których realizacje te nie mogą być zastosowane w układach scalonych.



Zalety przetwornika c/a z drabinką rezystorową.



Przykłady realizacji scalonych przetworników c/a (*).



Podstawowe parametry przetworników a/c.



Przykład całkującego przetwornika a/c.



Przetworniki a/c ze sprzężeniem zwrotnym (*).

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - program 
przedmiotu - 11

Elementy elektroniczne jako składniki bramek cyfrowych – układów logicznych

 



Elektroniczne układy logiczne kombinacyjne i sekwencyjne.



Praca  tranzystora  NMOS  z  obciążeniem  aktywnym  (drugim  tranzystorem  NMOS)  –  inwerter 

NMOS.



Budowa  układów  logicznych  opartych  na  inwerterach  NMOS  –  przyczyny  ograniczonego 

zastosowania takiego rozwiązania.



Zasada działania inwertera CMOS. Zalety i wady techniki układów komplementarnych CMOS.



Konstrukcja bramek logicznych w technice CMOS.



Bramka transmisyjna (TG) w technice CMOS – budowa, działanie i zastosowania.



Przykład prostego multipleksera (Wilkinson).



Programowalne PLA i reprogramowalne FPGA układy logiczne (*).



Układy z sumatorami cyfrowymi (*).



Układy scalone na zamówienie (ASIC) (*).

 

 
Uwaga! Przy pomocy oznaczenia (*) wyróżniono zagadnienia nie obowiązujące na egzaminie.
 

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

Materiały, własności 

półprzewodników -

 12

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 

Materiały, własności 

półprzewodników - 

13

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 14

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki 

- 

15

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 16

 

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 17

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 18

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 19

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 20

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

Zasada działania 

tranzystora bipolarnego

- 21

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 

Zasada działania 

tranzystora bipolarnego

 (cd.)- 22

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 23

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 24

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 25

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 26

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 27

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

konfiguracje pracy 

tranzystora bipolarnego - 

28

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

charakterystyki 

tranzystora bipolarnego -

 29

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 30

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 31

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

czwórnikowy 

schemat zastępczy tranzystora bipolarnego - 

32

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 33

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 34

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 35

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 36

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 37

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 38

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki – 

Podstawowe rodzaje 

elementów półprzewodnikowych - 

39

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki 

– dioda 

półprzewodnikowa -

 40

powyższe obrazy pochodzą z materiałów znajdujących się na stronie internetowej 

http://www.

 

 

Podstawy elektroniki i 
energoelektroniki - 41

Koniec wykładu 1 - Dziękuję za 

uwagę