PYTANIA PRZYGOTOWUJĄCE DO EGZAMINU Z ELEKTRONIKI (z Energoelektroniką) ( Automatyka i Robotyka, II/IV sem, 2008 )

Transkrypt

1 PYTANIA PRZYGOTOWUJĄCE DO EGZAMINU Z ELEKTRONIKI (z Energoelektroniką) ( Automatyka i Robotyka, II/IV sem, 2008 ) Wprowadzenie 1. Wyjaśnij różnice między elektroniką analogową i cyfrową 2. Czym różnią się czynne elementy elektroniczne od biernych? 3. Narysuj i objaśnij symbole biernych elementów elektronicznych. 4. Wymień rodzaje rezystorów, ich parametry i charakterystyki 5. Jak dzielą się mikroelektroniczne układy scalone? 6. Naszkicuj diodę z żarzoną katodą i wyjaśnij jej działanie 7. Po co w triodzie stosuje się siatkę? 8. Dlaczego w lampach elektronopromieniowych stosuje się wysokie napięcie? 9. Objaśnij dlaczego w kineskopach stosuje się magnetyczne odchylanie wiązki, a w oscyloskopach - elektrostatyczne. 10. Jak nazywa się materiał pokrywający przednią część lampy elektronopromieniowej? 11. Jaka jest różnica między podzespołem biernym i czynnym? 12. Rezystory 10 kω i 5,6 kω są połączone szeregowo. Przyjmując, że rezystory mają tolerancje fabryczne ±10%, proszę określić jaka może być (w przybliżeniu) maksymalna i minimalna zmierzona rezystancja sumaryczna? 13. Co to jest wartość znormalizowana? 14. Na czym polega tzw. płaski montaż elementów elektronicznych? 15. Elektrony grupują się w powłokach". Z czym są związane poszczególne powłoki? Jak się nazywają przestrzenie między powłokami? 16. Wyjaśnij, co jest przedstawione na wykresach poziomów energetycznych. 17. Czym są półprzewodniki samoistne i niesamoistne? 18. Które powłoki w atomie uczestniczą w przepływie prądu elektronowego w materiale przewodzącym? 19. Czym różni się struktura atomowa materiału będącego przewodnikiem od struktury izolatora? 20. Co to jest nośnik ładunku w materiale półprzewodnikowym? 21. Wymień i scharakteryzuj materiały półprzewodnikowe 22. Opisz proces uzyskiwania i oczyszczania monokryształu Diody, tranzystory 23. Co to jest złącze pn? Opisz jego działanie. 24. Jakie modele stosuje się do opisu złącza pn? 25. Co to są złącza MS i jakie są ich rodzaje? 26. Wymień i opisz rodzaje diod półprzewodnikowych

2 27. Jakie są cechy charakterystyczne diod prostowniczych? 28. Jak działa dioda stabilizacyjna? 29. Narysuj i objaśnij charakterystyki diod różnych typów 30. Narysuj symbole diod różnych typów 31. Narysuj schemat i objaśnij przebiegi napięć i prądów w jednofazowym prostowniku mostkowym, obciążonym obwodem: a) indukcyjnym, b) pojemnościowym 32. Narysuj schemat i charakterystyki prostego stabilizatora napięcia z diodą Zenera 33. Jaki jest spadek napięcia w kierunku przewodzenia na diodzie: a-germanowej, b-krzemowej, c) LED? 34. Proszę wyjaśnić, jak się oblicza moc wydzielaną w diodzie, przez którą płynie prąd. 35. Jeżeli w diodzie spolaryzowanej zaporowo stopniowo zwiększa się napięcie, to najpierw płynie bardzo mały prąd, a potem gwałtownie wzrasta. Jaka jest tego przyczyna? 36. Co to jest dioda Zenera? 37. Wymień kilka zastosowań diod elektroluminescencyjnych (LED). 38. Co to jest tranzystor? 39. Wymień rodzaje tranzystorów i narysuj ich symbole 40. Jak zbudowane są tranzystory bipolarne? 41. Charakterystyki i parametry tranzystorów bipolarnych 42. Budowa i zasada działania tranzystorów polowych 43. Rodzaje i symbole tranzystorów polowych 44. Charakterystyki i parametry tranzystorów polowych 45. Opisz modele tranzystorów i zakres ich użyteczności 46. Narysuj i objaśnij działanie następujących układów: wtórnik emiterowy (źródłowy), układ Darlingtona, źródło prądowe z tranzystorem bi(uni)polarnym, para różnicowa tranzystorów bipolarnych (unipolarnych), wzmacniacz w układzie WE (bez sprzężeń, ze sprzężeniem emiterowym, ze sprzężeniem kolektorowym), bramka NOT (CMOS) 47. Skąd pochodzi określenie tranzystor"? 48. Naszkicuj schemat prostego wzmacniacza tranzystorowego, oznaczając trzy końcówki tranzystora i polaryzację zasilania a- dla tranzystora n-p-n, b- dla tranzystora p-n-p. 49. Proszę wymienić kilka najważniejszych parametrów tranzystora. 50. Dlaczego do tranzystorów stosuje się czasem radiatory? 51. Jaki materiał półprzewodnikowy jest stosowany do wytwarzania współczesnych tranzystorów? 52. Co jest oznaczane jako IC? 53. Jakie są podstawowe rodzaje tranzystorów polowych (unipolarnych)? Czym się różnią od siebie? 54. Narysuj symbole tranzystorów złączowych polowych: p- i n- kanałowego, z oznaczeniami końcówek. 55. Co to znaczy, że tranzystory polowe FET są unipolarne? 56. Jaka jest różnica między tranzystorami MOSFET: z kanałem wzbogacanym i z kanałem zubażanym? 57. Narysuj symbole tranzystorów MOSFET z kanałem typu n: a-wzbogacanym, b-zubażanym

3 58. Jak producenci MOSFET'ów zabezpieczają je przed zbyt dużymi napięciami? 59. Jakie w praktyce są główne różnice między tranzystorami bipolarnymi a polowymi? Wzmacniacze i generatory tranzystorowe. 60. Do czego służy wzmacniacz? 61. Wzmacniacz tranzystorowy składa się z trzech stopni o wzmocnieniach 10, 20 i 5. Jaki będzie sygnał wyjściowy wzmacniacza, jeśli wejściowy jest równy 500 µv? 62. Jaką funkcję pełni generator? 63. Co to jest: a - przerzutnik bistabilny, b - multiwibrator astabilny 64. Od czego zależy częstotliwość w generatorze LC? 65. Jaki poziom dokładności osiąga się w generatorach stabilizowanych kwarcem? Wzmacniacze operacyjne i ich zastosowania 66. Narysuj symbol w.op. (wzmacniacza operacyjnego), objaśnij znaczenie poszczególnych końcówek, sposób podłączenia do źródła zasilania, źródła sygnału wejściowego i obciążenia 67. Narysuj charakterystyki statyczne w.op. bez sprzężeń zwrotnych 68. Napisz i objaśnij wzory opisujące działanie wzmacniacza idealnego. 69. Narysuj schemat i objaśnij właściwości wtórnika napięcia z w.op. 70. Narysuj schematy i charakterystyki oraz podaj wzory opisujące działanie podstawowych (liniowych) układów z w.op.: a) wzmacniacza nieodwracającego, b) wzmacniacza odwracającego, c) sumatora, d) wzmacniacza różnicowego, e) filtru DP 1 rzędu, f) filtru DP 2 rzędu, g) integratora, h) układu proporcjonalno- całkującego, i) układu proporcjonalno- różniczkującego, j) przesuwnika fazowego 71. Porównaj cechy wzmacniacza odwracającego i nieodwracającego 72. Wymień i objaśnij parametry rzeczywistego w.op. Które z nich mają największe znaczenie? 73. Opisz wpływ napięcia niezrównoważenia i prądów polaryzacji na charakterystyki statyczne wzmacniacza odwracającego. 74. Opisz wpływ pasma przenoszenia w.op. i skończonej szybkości narastania napięcia wyjściowego na pracę wzmacniacza odwracającego przy sinusoidalnych sygnałach wejsciowych. 75. Które parametry rzeczywistego w.op. są ważne dla konfiguracji wzmacniacza nieodwracającego, a mało istotne dla konfiguracji wzmacniacza odwracającego? 76. Co to jest wzmacniacz pomiarowy? Opisz jego działanie. 77. Co to jest wzmacniacz izolacyjny? Opisz jego działanie. 78. Podaj przykładowe schematy źródeł prądowych z w.op. 79. Podaj przykładowe schematy wzmacniaczy o nastawianym wzmocnieniu 80. Co to jest prostownik idealny? Narysuj i objaśnij schemat(y). 81. Objaśnij działanie następujących układów: detektor wartości szczytowej, układ próbkująco-pamiętający, komparator. 82. Jakie są pożądane wartości: a-rezystancji wyjściowej, b- rezystancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego?

4 83. Jak bliskie wartości idealnych mogą być praktyczne parametry wzmacniacza operacyjnego? 84. Jakiego rzędu wielkości napięcie występuje między końcówkami wejściowymi wzmacniacza operacyjnego? 85. Do czego służy wtórnik napięcia? Narysuj schemat jego połączeń. 86. Naszkicuj schemat wzmacniacza odwracającego ze wzmacniaczem operacyjnym i zaproponuj wartości rezystorów dające wzmocnienie Naszkicuj schemat dolnoprzepustowego filtru z wzmacniaczem operacyjnym. Do czego może być wykorzystany taki filtr? 88. Wymień i objaśnij podstawowe pojęcia dotyczące filtrów 89. Objaśnij kryteria klasyfikacji i opisz krótko poszczególne rodzaje filtrów 90. Objaśnij wpływ rzędu filtru na charakterystyki częstotliwościowe 91. Objaśnij wpływ dobroci Q na charakterystyki sekcji filtru 2 rzędu 92. Porównaj charakterystyki częstotliwościowe i czasowe filtrów dolnoprzepustowych: Butterwortha, Bessela, Czebyszewa 93. Porównaj rozmieszczenie biegunów transmitancji filtrów 3 rzędu: Bessela, Butterwortha, Czebyszewa 94. Narysuj schematy realizacji sekcji 2 rzędu filtru aktywnego dolnoprzepustowego: a) o wzmocnieniu jednostkowym, b) z wielokrotnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym. 95. Porównaj właściwości filtrów a) i b) z poprzedniego pytania 96. Narysuj schematy filtrów aktywnych górnoprzepustowych 2 rzędu 97. Narysuj schematy filtrów biernych dolno- i górnoprzepustowych 1-go i 2-go rzędu 98. Objaśnij poszczególne etapy projektowania filtru aktywnego 99. Czym różnią się transmitancje filtrów górnoprzepustowych od filtrów dolnoprzepustowych tego samego rzędu i typu? 100.Naszkicuj schemat przerzutnika bistabilnego ze wzmacniaczem operacyjnym. 101.Naszkicuj schemat generatora fali prostokątnej ze wzmacniaczem operacyjnym. 102.Wyjaśnij na przykładzie wzmacniacza pojęcia sprzężenia zwrotnego dodatniego i ujemnego". 103.Narysuj schematy i objaśnij działanie wybranych przykładów generatorów przebiegów prostokątnych, trójkątnych i sinusoidalnych. Przetworniki c/a i a/c, optoelektronika 104. Opisz proces próbkowania, kwantowania i kodowania sygnału analogowego Objaśnij zjawisko aliasingu (przeinaczeń) 106. Jakimi parametrami charakteryzują się układy próbkujące? 107. Jaką charakterystykę maja przetworniki c/a? 108.Jaką charakterystykę maja przetworniki a/c? 109. Jak zbudowane są przetworniki c/a? 110. Jakie są rodzaje przetworników c/a? 111. Jak działają przetworniki a/c o przetwarzaniu równoległym? 112. Na czym polega przetwarzanie metodą kolejnych przybliżeń?

5 113. Na czym polega przetwarzanie metoda wielokrotnego całkowania? 114. Jakie znasz inne metody przetwarzania a/c? 115.Dlaczego wyświetlacze LED nie są stosowane w zegarkach na rękę? 116.Dlaczego do diody elektroluminescencyjnej zwykle dołącza się szeregowo rezystor? 117.Proszę narysować symbol fotodarlingtona. 118.Proszę opisać, ilustrując rysunkami, zasadę działania łącza światłowodowego. Pytania z Energoelektroniki 1. Z jakich elementów (podzespołów) składa się urządzenie energoelektroniczne? 2. Podaj klasyfikację urządzeń energoelektronicznych. 3. Jakie korzyści dla gospodarki wynikają ze stosowania urządzeń energoelektronicznych? 4. Wymień zalety i wady urządzeń energoelektronicznych. 5. Jaką funkcję spełniają półprzewodnikowe przyrządy mocy (PPM) w układach przekształtnikowych? 6. Podaj kryteria podziału półprzewodnikowych przyrządów mocy (PPM). 7. Jakie są podstawowe parametry elektryczne diod spolaryzowanych w kierunku wstecznym, a jakie dla diod spolaryzowanych w kierunku przewodzenia? 8. Jakie parametry charakteryzują proces odzyskiwania właściwości zaworowych diody? 9. Kiedy tranzystor znajduje się w stanie blokowania, a kiedy w stanie nasycenia? 10. Co to jest obszar bezpiecznej pracy tranzystora bipolarnego? 11. Omów procesy załączania i wyłączania tranzystora: a) przy obciążeniu rezystancyjnym, b) przy obciążeniu indukcyjnym zbocznikowanym diodą 12. Podaj podstawowe właściwości tranzystora polowego 13. Czym charakteryzuje sie tranzystor z izolowaną bramką (IGBT)? 14. Jakie parametry określają właściwości dynamiczne tyrystora? 15. W jakich stanach pracy może znajdować się tyrystor? 16. Jakimi właściwościami charakteryzuje się tyrystor wyłączalny GTO? 17. Dlaczego temperatura struktury półprzewodnikowej odgrywa tak ważną rolę w PPM? 18. Porównaj właściwości różnych typów PPM. 19. Omów modele stosowane do opisu właściwości PPM 20. Narysuj charakterystyki różnych typów PPM. 21. W jaki sposób wyznacza się straty mocy w PPM? 22. Jakie są źródła ciepła wydzielanego w PPM? 23. Omów zasadę pracy prostownika niesterowanego 1-fazowego. 24. Narysuj i opisz przebiegi napięć i prądów w 1-fazowym prostowniku diodowym obciążonym: a) pojemnościowo, b) indukcyjnie. 25. Na czym polega negatywne oddziaływanie prostowników diodowych obecnych w zasilaczach urządzeń elektronicznych na sieć zasilającą? 26. Wymień rodzaje przekształtników sterowanych fazowo. 27. W jaki sposób zmienia się napięcie wyprostowane w prostownikach sterowanych?

6 28. Na czym polega proces komutacji sieciowej tyrystorów? 29. W jaki sposób indukcyjność źródła zasilającego wpływa na pracę prostowników diodowych i prostowników tyrystorowych? 30. W jaki sposób indukcyjność po stronie obciążenia wpływa na pracę prostowników komutowanych siecią? 31. Dlaczego podczas pracy przekształtnika następuje odkształcenie napięcia zasilającego? 32. Od czego zależą tętnienia prądu w obwodzie wyjściowym prostownika tyrystorowego? 33. Od czego zależy spadek napięcia wyjściowego prostownika tyrystorowego? 34. Jaki kształt ma prąd pobierany przez prostowniki tyrystorowe? Od czego ten kształt zależy? 35. Jakiego rzędu harmoniczne występują w prądach i napięciach prostownika po stronie wyjściowej oraz po stronie zasilania? 36. Od czego zależy współczynnik mocy prostownika sterowanego? 37. Jaka jest różnica między pracą prostownikową a pracą falownikową przekształtnika tyrystorowego? 38. Na czym polega przewrót falownika komutowanego siecią? 39. Wymień i objaśnij kąty charakteryzujące pracę prostownika komutowanego siecią 40. Jak jest formowany impuls sterujący pracą tyrystorów? 41. Dlaczego przekształtnik nawrotny ma dwie sekcje odwrotnie spolaryzowane? 42. Narysuj i objaśnij schemat blokowy prostownika tyrystorowego. 43. Na czym polega praca przekształtników impulsowych prądu stałego? 44. Podaj rodzaje bezpośrednich przekształtników prądu stałego? 45. Narysuj schematy podstawowych typów przekształtników impulsowych dc/dc. 46. Podaj wzory na napięcie wyjściowe i prąd wejściowy przekształtników dc/dc (przy przewodzeniu ciągłym) 47. Jak zmieniają się charakterystyki przekształtników dc/dc przy przewodzeniu przerywanym? 48. Jak przebiegają i od czego zależą granice między przewodzeniem przerywanym i ciągłym? 49. W jaki sposób zmienia się średnie napięcie wyjściowe przekształtnika prądu stałego? 50. Na czym polega MSI (modulacja szerokości impulsów)? 51. Podaj przykłady przekształtników dc/dc zdolnych do pracy jedno-, dwu- i czterokwadrantowej. 52. Objaśnij różnice w modulacji unipolarnej i bipolarnej w mostkowym przekształtniku dc/dc. 53. Na czym polega praca falownika napięcia i falownika prądu? 54. Dlaczego w układzie sterującym falownika stosuje się modulację szerokości impulsów? 55. Jakimi parametrami charakteryzuje się pracę falownika napięcia z MSI? 56. W jaki sposób generuje się sygnały sterujące tranzystorami falownika napięcia z MSI? 57. Od czego zależy częstotliwość i amplituda składowej podstawowej napięcia wyjściowego falownika? 58. Harmoniczne jakich rzędów występują w napięciu wyjściowym falownika 1-fazowego, a jakie w napięciu falownika 3-fazowego? 59. Jak dobiera się częstotliwość fali nośnej w modulatorze MSI?

7 60. Na czym polega synchroniczna MSI, a na czym asynchroniczna? 61. Co to jest nadmodulacja i do czego można ją wykorzystać? 62. Jakie składowe występują w prądzie pobieranym przez falownik 1-fazowy z filtru zasilacza? 63. Porównaj kształty prądów wejściowych przy modulacji unipolarnej i bipolarnej. 64. Porównaj kształty napięcia wyjściowego falownika 1-fazowego przy modulacji unipolarnej, modulacji bipolarnej i przy braku modulacji. 65. Jak można inaczej niż przez MSI regulować napięcie wyjściowe falownika 1-fazowego? 66. Jakie poziomy napięcia faz odbiornika połączonego w gwiazdę wystąpią po przyłączeniu do 3- fazowego falownika napięcia? Co się zmieni, gdy odbiornik połączymy w trójkąt? 67. Co to jest czas martwy w falowniku i jakie są jego skutki? 68. Wymień i objaśnij metody sterowania falownikami napięcia. 69. Jakie warunki muszą być spełnione, aby falownik przeszedł do pracy prostownikowej? 70. Co dzieje się z energią kinetyczną silnika zasilanego falownikowo podczas hamowania? Czy energię tę można odzyskać i zwrócić do sieci zasilającej? Pod jakimi warunkami? 71. W jakim celu stosuje się przekształtniki rezonansowe? 72. Objaśnij różne trajektorie przełączeń PPM 73. Objaśnij znaczenie skrótów ZVS, ZCS. 74. Od czego zależą straty w tranzystorach przełączanych z wysoka częstotliwością? 75. Wymień różne rodzaje przekształtników rezonansowych 76. Wymień zalety i wady zasilaczy impulsowych; porównaj z zasilaczami o działaniu ciągłym. 77. Wymień podstawowe bloki i narysuj ogólny schemat ideowy zasilacza impulsowego. 78. Wymień różne rodzaje zasilaczy impulsowych 79. Od czego zależą gabaryty transformatora w zasilaczu impulsowym? 80. W jaki sposób stabilizuje się napięcie wyjściowe w zasilaczach impulsowych? 81. Narysuj schemat blokowy układu regulacji napięcia w zasilaczu impulsowym. 82. Jakie dodatkowe (poza stabilizacją napięcia) funkcje wykonują scalone układy sterujące zasilaczami impulsowymi? 83. W jaki sposób realizuje się izolację w torze sprzężenia zwrotnego zasilaczy impulsowych? 84. W jaki sposób można poprawić kształt prądu pobieranego z sieci przez zasilacze? 85. Jakie wady i jakie zalety mają filtry aktywne do poprawy współczynnika mocy w porównaniu z filtrami biernymi? 86. W jaki sposób poprawia się kompatybilność elektromagnetyczną (EMI) zasilaczy, w zakresie większych częstotliwości? 87. Co to są zakłócenia przewodzone, jak się dzielą i jak zmniejszamy ich wpływ? 88. Jakie przekształtniki mogą być użyte do regulacji prędkości silnika indukcyjnego? 89. Objaśnij ogólne zasady regulacji częstotliwościowej silników indukcyjnych. 90. Od czego zależy amplituda składowej podstawowej napięcia wyjściowego falownika zasilającego

8 silnik indukcyjny? 91. Jakie zalety i jakie wady ma zasilanie silników poprzez falownik napięcia? 92. Co to jest układ łagodnego rozruchu (soft-start) silnika indukcyjnego? Jaki przekształtnik i jaka zasada sterowania jest w nim zastosowana? 93. Dlaczego układ łagodnego rozruchu nie może być wykorzystany do ciągłej regulacji prędkości silnika? 94. Podaj przykłady napędowych układów energoelektronicznych innych niż falownikowe.