Sylabus prednášky - Jadrová elektronika

 

Základy analýzy lineárnych obvodov

Aktívny a pasívny n-bran Théveninov a Nortonov náhradný obvod Ovládané (závislé, neautonómne) zdroje Signál Charakterizovanie prenosových vlastností pasívnych dvojbranov RC články s hľadiska prechodového javu RC články ako frekvenčné filtre  Parametre umožňujúce porovnať frekvenčnú a prechodovú charakteristiku Kontrola   tvarovania impulzov pomocou integračného článku  v praktikovej úlohe 2 Kontrola   tvarovania impulzov pomocou derivačného článku  v praktikovej úlohe 3 Kontrola   tvarovania impulzov pomocou impulzného transformátora  v praktikovej úlohe 4

Vedenia a káble

Transport  impulzov po vedeniach  a kábloch Využitie oneskorovacích úsekov  vedenia pri tvarovaní impulzov

 
 
 

Dióda - príklad nelineárneho prvku

Fyzikálny princíp  diódy

Polovodič typu P a N,  Polovodičový prechod P-N  Dióda a Zenerova dióda  Princíp stabilizátora, obmedzovala, usmerňovača a zdvojovača napätia

Náhradný obvod diódy

Statické parametre náhradného obvodu diódy Náhradný obvod diódy pre malý a veľký signál Aproximácia V-A charakteristiky diódy analytickým výrazom Dynamické parametre náhradného obvodu diódy  Diódový obmedzovač  Diódový spínač Príklady použitia diód - usmerňovač, stabilizátor, spínač, obmedzovač Kontrola   usmerňovača a stabilizátora v praktikovej úlohe 6  Kontrola  diódového spínača a obmedzovača v praktikovej úlohe 7

 
 

Tranzistor

Bipolárny tranzistor (BJT)

Fyzikálny princíp činnosti bipolárneho tranzistora Zaťažovacia priamka a nastavenie prúdov IB a IC v stave pokoja Nastavenie jednosmerných pracovných podmienok pre zosilňovací režim Oblasť nasýtenia a nevodivý stav tranzistora Tranzistorový spínač Realizácia stabilizovaného jednosmerného predpätia pre stav pokoja

Tranzistorový spínač

Pracovný režim spínača s bipolárnym tranzistorom Tranzistor pri veľkej amplitúde signálu v podmienkach saturácie Praktická realizácia spínača v praktikovej úlohe 8

Tranzistor v zapojení so spoločným emitorom

Voľba vhodnej kapacity väzobných kondenzátorov a vhodnej emitorovej kapacity Náhradný obvod napäťového zosilňovača z hľadiska jednosmerného napájania a z hľadiska striedavého signálu, ktorý sa zosilňuje Náhradný obvod tranzistora pre veľký signál Použitie náhradného obvodu pre veľký signál pri určení jednosmerných pracovných podmienok Rôzne spôsoby pre nastavenie jednosmerného predpätia v tranzistorovom obvode Náhradný obvod tranzistora pre malý signál  Základné vlastnosti napäťového zosilňovača s tranzistorom v zapojení so spoločným emitorom (napäťový a prúdový zisk, vstupný a výstupný odpor)  Úprava náhradného obvodu pre oblasť vysokých frekvencii (Millerov jav, tranzitná frekvencia)

Overenie vlastností zapojenia so spoločným emitorom

v praktikovej úlohe (SE)

Kontrola nastavenia jednosmerných pracovných podmienok pre režim zosilňovača Kontrola vhodnosti voľby väzobných kondenzátorov a kondenzátora v emitore na základe prenášaného pásma frekvencie signálu Kontrola vplyvu záťaže

Tranzistor v zapojení so spoločným kolektorom

Náhradný obvod zapojenia so spoločným kolektorom (emitorového sledovača) z hľadiska jednosmerného napájania a z hľadiska striedavého signálu, ktorý sa zosilňuje Použitie náhradného obvodu pre veľký signál pri určení jednosmerných pracovných podmienok Rôzne spôsoby pre nastavenie jednosmerného predpätia v obvode sledovača Základné vlastnosti emitorového sledovača (napäťový a prúdový zisk, vstupný a výstupný odpor)

Overenie vlastností zapojenia so spoločným kolektorom

v praktikovej úlohe (SK)

Kontrola nastavenia jednosmerných pracovných podmienok pre režim sledovača Kontrola vhodnosti voľby väzobných kondenzátorov na základe prenášaného pásma frekvencie signálu Kontrola spôsobu jednosmerného napájania na vstupný a výstupý odpor sledovača

Impulzný zosilňovač

Kontrola vplyvu rôznych korekčných kapacít a indukčností na prenos krátkeho trvania čela a tyla impulzu (v praktikovej úlohe 10)

Impulzný  sledovač

Kontrola vplyvu nastavenia jednosmerných pracovných podmienok na zosilňovanie rôznej polarity impulzov (v praktikovej úlohe 9) Kontrola vplyvu nastavenia jednosmerných pracovných podmienok pri kapacitnej záťaži (v praktikovej úlohe 9)

Unipolárny tranzistor (FET)

Fyzikálny princíp činnosti unipolárneho tranzistora (tranzistora ovládaného elektrickým poľom - FET) Základné charakteristiky unipolárneho tranzistora (JFET, MOSFET) Zaťažovacia priamka a nastavenie jednosmerných pracovných podmienok pre zosilňovací režim

 
 
 

Operačný zosilňovač

Zosilňovač s emitorovo viazanými tranzistormi

Zosilňovač s emitorovo viazanými tranzistormi ako základ diferenčného zosilňovacieho stupňa Nesymetria vstupov a potreba kompenzačného predpätia na vykompenzovanie posuvu (offsetu) na výstupe Napäťový zisk pre rozdielový a súčtový signál, CMRR Princíp spätnej vázby v invertujúcom a neivertujúcom zapojení

Základné poznatky o obvodoch s operačným zosilňovačom

Operačný zosilňovač (OZ) ako integrovaný obvod Invertujúce zapojenie OZ Neinvertujúce zapojenie OZ a  sledovač Prevodník prúd - napätie Rozdielový a sumujúci zosilňovač Integrátor a diferenciátor

Ideálny a reálny OZ

Odchýlky reálneho OZ od ideálneho modelu OZ

Komparátor a Schmittov preklápací obvod

Použitie OZ bez spätnej väzby a s kladnou spätnou väzbou

OZ so zápornou spätnou väzbou

Úprava napäťového zisku pomocou obvodu zápornej spätnej väzby Vplyv spätnej väzby na vstupnú a výstupnú impedanciu

Zmena frekvenčnej charakteristiky prenosu vplyvom spätnej väzby

Stabilita zosilnenia zapojenia OZ so spätnou väzbou Spôsoby kompenzácie fázovej a amplitúdovej  frekvenčnej charakteristiky prenosu OZ so spätnou väzbou

 

Šumy v elektronických obvodoch

Charakteristika šumu (tepelného, výstrelového, šumu tranzistora) Spôsoby na minimalizáciu šumu v jadrovo-fyzikálnom detektore Možnosti filtrácie šumu v lineárnom zosilňovači

Elektronika pre jadrovo - fyzikálny experiment

Detektor  Náhradný obvod detektora a vplyv zaťažovacieho odporu na amplitúdu Signál z detektora  Predzosilňovač  Šum na výstupe zosilňovača Hlavný alebo lineárny zosilňovač Zníženie úrovne šumu na základe úpravy  tvaru impulzov pomocou:  CR-RC tvarovania; aktívnych filtrov; skompenzovaného derivačného článku Úprava tvaru impulzov pri veľkých početnostiach:  Tvarovanie impulzov pomocou oneskorovacieho vedenia; Tvarovanie bipolárnych impulzov; Obnova základnej úrovne; Potlačenie vplyvu nasuperponovaných impulzov. Analýza amplitúdy impulzov: Amplitúdová selekcia impulzov pomocou  diskriminátorov; Lineárne hradlo; Prevodník D/A; Spôsoby digitalizácie amplitúdy impulzov; Časová analýza impulzov:   Tvarovanie impulzov pre časovú analýzu; Časová selekcia impulzov pomocou koincidenčných a antikoincidenčných obvodov; Meranie časových intervalov. Štandardizovaná aparatúra pre jadrovo - fyzikálny experiment