S. Amon

Ljubljana, 21-1-2003

DIGITALNA  TEHNIKA

( Okvirna vsebina  predavanj )

I. Elektronski elementi

1. Vrste elektronskih elementov (dvopoli, četveropoli, aktivni, pasivni)

2. Električne karakteristike osnovnih elektronskih elementov (generator, upor, kondenzator, tuljava)

3. Električni tok, napetost in moč na elementu (smer toka, polariteta napetosti, moč)

4. Resnični elektronski elementi (generator, upor, kondenzator, tuljava)

II. Analiza linearnih vezij

1. Linearna vezja pri enosmernih signalih

1. Osnovne zakonitosti (Kirchhoffovi zakoni, serijska in paralelna    redukcija, princip superpozicije, Theveninov teorem, Nortonov teorem, maksimalni prenos moči)

2. Metode reševanja vezij (metoda z vejami, zančna metoda, vozliščna metoda)

2. Prehodni pojavi

1. Reševanje v časovnem prostoru

3. Linearna vezja pri harmoničnih signalih

1. Opis harmoničnih signalov (časovna odvisnostjo, kompleksorji)

2. Odziv elektronskih elementov (časovni prostor, frekvenčni prostor, impedanca)

3. Odziv vezij (reševanje v časovnem prostoru, reševanje v frekvenčnem prostoru, ekvivalentna impedanca in admitanca, frekvenčni odziv vezij)

4. Linearna vezja pri periodičnih nesinusnih signalih

1. Razvoj signalov v Fourierove vrste (trigonometrična, cosinusna, sinusna, eksponentna, sinteza signala, črtni spekter, poenostavitve pri izračunu Fourierovih koeficientov)

2. Analiza vezij z razvojem v Fourierovo vrsto

3. Fourierov integral (limita, analiza enkratnega impulza)

5. Analiza linearnih vezij s kompleksno frekvenco

1. Opis signalov s kompleksno frekvenco

2. Analiza vezij v s-prostoru

6. Analiza linearnih vezij z Laplaceovo transformacijo

1. Definicija in lastnosti Laplaceove transformacije

2. Analiza vezij z Laplaceovo transformacijo

3. Reševanje linearnih diferencialnih enačb z Laplaceovo transformacijo

III. Linearni opis nelinearnih elementov

1. Linearizacija dvopola (veliki signali, majhni signali, grafična metoda, matematična izpeljava, določanje parametrov)

2. Linearizacija četveropola (veliki signali, majhni signali, grafična metoda, matematična izpeljava, g-parametri, y-parametri, z-parametri, h-parametri, četveropolne enačbe, nadomestna vezja, ojačevalnik majhnih signalov)

IV. Polprevodniški elementi in vezja

1. Polprevodnik

1. Čisti polprevodnik (zgradba silicija, prosti nosilci naboja, gostota energijskih stanj, Fermi-Diracova verjetnost zasedenosti, koncentracije prostih nosilcev

2. Polprevodnik s primesmi ( n-tip, p-tip, koncentracija prostih nosilcev, pn produkt, prostorski naboj, električna nevtralnost, določitev koncentracije prostih nosilcev)

3. Osnovne enačbe v polprevodniku ( tokovni, kontinuitetni, Poissonova)

2. Polprevodniške diode

1. PN dioda brez priključene napetosti(koncentracije, potenciali, difuzijska napetost, osiromašeno področje

2. PN dioda s priključeno napetostjo (koncentracije, potenciali, toki, i/u karakteristika, temperaturne lastnosti, širina osiromašenega področja, kapacitivnosti)

3. Dioda pri majhnih signalih (nizke frekvence, visoke frekvence)

4. Stikalni časi diode (dioda kot stikalo, stikalni časi, razlaga zakasnitev)

5. Maksimalna moč diode

6. Preboj diode (tunelski preboj, plazoviti preboj)

7. Oznake polprevodniških elementov

8. Vrste diod (fotodiode, fotocelice, LED diode, optospojnik, Schottky diode, tunelske diode)

9. Poenostavljene karakteristike diod

10. Aplikacije diod (usmernik, omejevalnik, izvor napetosti, stikalo)

3. Bipolarni tranzistorji in vezja

1. Uvod (npn in pnp tranzistor, področja delovanja, orientacije)
2. Tranzistor v orientaciji s skupno bazo (opis delovanja, toki, razlike npn/pnp tranzistor, nf in vf nadomestna vezja, karakteristike, ojačevalnik, napetostna prenosna funkcija)
3. Tranzistor v orientaciji s skupnim emitorjem (nf in vf nadomestna vezja, karakteristike, ojačevalnik, napetostna prenosna funkcija, emitorska upornost, stabilizacija delovne točke, kolektorska kapacitivnost)
4. Tranzistor v orientaciji s skupnim kolektorjem/Emitorski sledilnik/ (nadomestna vezja, napetostna prenosna funkcija, ojačevalne lastnosti)
5.  Povezovanje ojačevalnikov (neobremenjeni ojačevalnik, obremenjeni ojačevalnik, uporaba emitorskega sledilnika)
6. Izhodna stopnja v protistiku (push-pull)
7. Bipolarni inverter (analiza delovanja, prenosna karakteristika)
8. Dinamične lastnosti bipolarnih tranzistorjev in vezij (zakasnitve, stikalni časi, razlaga zakasnitev)
9. Digitalna logična vezja (TTL, Schottky TTL)

4. Unipolarni tranzistorji in vezja

1.Uvod ( pregled JFET-ov in MOSFET-ov, strukture, princip delovanja, električni simboli)
2. NMOS tranzistor z induciranim kanalom (opis delovanja, karakteristike, področja delovanja, osnovni parametri)
3. Karakteristike drugih MOS tranzistorjev (vgrajeni n-kanal, inducirani p-kanal, vgrajeni p-kanal)
4. MOS tranzistor v orientaciji s skupnim izvorom (nf in vf nadomestna vezja, ojačevalnik, napetostna        prenosna funkcija, analiza ojačevalnika pri majhnih signalih)
5. MOS tranzistor v orientaciji s skupnim ponorom/Izvorovni sledilnik/ (nadomestna vezja, ojačevalnik, napetostna prenosna funkcija, analiza ojačevalnika pri majhnih signalih)
6. NMOS inverter  (analiza delovanja, prenosna karakteristika)
7. Bremena v MOS vezjih (tranzistor z induciranim kanalom, tranzistor z induciranim    kanalom in posebnim izvorom, tranzistor z vgrajenim kanalom)
8. CMOS inverter  (analiza delovanja, prenosna karakteristika)
9. Dinamične lastnosti MOS tranzistorjev (parazitne kapacitivnosti, nadomestno vezje, zakasnitve)
10 MOS digitalna logična vezja (NMOS, CMOS)
11. Polprevodniški pomnilniki (RAM: DRAM, SRAM, ROM: PROM, EPROM, UV-EPROM, EEPROM, FEPROM)

5. Operacijski ojačevalniki in vezja

6. Mikroelektronske tehnologije (pregled osnovnih korakov, primer izdelave enostavne strukture) 

V. Prenos hitrih signalov po linijah

Zakasnitve, odboji, povezovanje električnih naprav, karakteristična impedanca, izvedbe kablov, prilagoditve, preprečevanje motenj, povezave v hitrih tiskanih vezjih.