Как прозвонить транзистор npn

Обычной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер традиционно имеет умеренные свойства в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Массивные моторы либо сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотки миллиампер. При подключении таковых нагрузок впрямую чип может быстро выйти из строя. Не считая того для работоспособности неких компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять огромным током. Допустим, нам необходимо подключить длинноватую светодиодную ленту, которая просит 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Сейчас при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резисторR. Он нужен, чтоб при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля.

Основное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, потому необходимо применять резистор номиналом не менее:

тут Ud — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от из которого он сделан и традиционно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совсем не непременно держать ток на пределе допустимого. Нужно только, чтоб показатель gain транзистора дозволил управлять нужным током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора hfe = 100, тогда нам будет довольно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм.

Для устойчивой работы с одной стороны и маленький перегрузки на чип с иной, 2.2 кОм — неплохой выбор.

Ежели заместо биполярного транзистора применять полевой, можно обойтись без резистора:

это соединено с тем, что затвор в таковых транзисторах управляется только напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высочайшим чертам схема с юзанием MOSFET дозволяет управлять чрезвычайно сильными компонентами.

Лекция 4 (2012-11-03)

Подключение реле.

Re: Подключение реле.

Andrew S » 07 июн 2014 5:07 Сб

Если белоснежный подключить к черному включается?


Ежели не понятно где база, а где эмиттер и коллектор. Цоколевка транзистора?

У транзисторов средней и большой мощности вывод коллектора постоянно на корпусе который переиначенный для закрепления на радиатора, так что с сиим заморочек не будит. А уже зная размещение коллектора, отыскать базу и эмиттер будит намного проще.
Ну а ежели транзистор малой мощности в пластмассовом корпусе где все выводы схожи будим использовать таковой способ:
Все что нам необходимо — попеременно замерить все композиции переходов прикасаясь щупами попеременно к различным выводам транзистора.

Нам необходимо отыскать два перехода которые покажут бесконечность «1».

Как прозвонить транзистор npn

Например: мы отыскали бесконечность меж правим-левим и правим-среднем, то есть по сущности мы отыскали и измеряли обратное сопротивления 2-ух p-n переходов (как диодов) из этого размещение базы стает естественным — база справа.
Далее ищем где коллектор а где эмиттер, для этого от базы уже измеряем прямое сопротивление переходов и тут все стает ясно так как сопротивление перехода база-Коллектор постоянно меньше по сопоставлению с переходом база-Эмиттер.

Re: Подключение реле.

gppsoft » 09 июн 2014 5:50 Пн

Andrew S писал(а):Транзистор наверно издавна дохлый, вы его проверить можете?
Лучше собрать на NPN транзисторе, не поверю, что в наше время негде взять транзистор…
[img]http://www.eletronica.com/img/Acionando-Rele-a-partir-de-saída-Lógica-do-Arduino.gif[/img]

Нашел вот таковой NPN транзистор.

Не могу осознать как посчитать номинал резистора в базу. Подскажите пожалуйста. С 3к резистором слышно как еле-еле щелкает реле. Боюсь сжечь ногу МК. Спасибо!

P.S: Решено. Просто направление тока на резисторе перепутал.


Re: Подключение реле.

Radist » 06 июн 2014 16:25 Пт

Схема верная, работать должна. Инспектируйте монтаж.


Проверка полевых транзисторов

Тут есть один отличительный момент при проверке таковых транзисторов — они чрезвычайно чувствительны к статическому электричеству которое способно вывести из строя транзистор ежели не соблюдать способы сохранности при проверке а также выпайке и перемещению.

И в большей мере подвержены статике конкретно маломощные и компактные полевые транзисторы.

Какие способы безопасности?
Транзисторы должны находится на столе на железном листе который подключен к заземлению. Для того чтоб снять с человека предельный статический заряд — используют антистатический браслет который надевают на запястье.
Не считая того хранение и транспортировка особо чувствительных полевиков обязана быть з закорочеными выводами, как правило выводы просто обкручивают узкой медной проволкой.

Полевой транзистор в отличие от биполярного управляется напряжением, а не током как у биполярного, потому прикладывая напряжение к его затвору мы его либо открываем (для N-канального) либо закрываем (для P-канального).

Проверить полевой транзистор можно как стрелочным тестером так и цифровым мультиметром.
Все выводы полевого транзистора должны демонстрировать нескончаемое сопротивление, независимо от полярности и напряжения на щупах.

Но ежели поставить положительный щуп тестера к затвору (G) транзистора N-типа, а отрицательный — к истоку (S), зарядится емкость затвора и транзистор раскроется.

И уже измеряя сопротивления меж стоком (D) и истоком (S) устройство покажет некое значение сопротивления, которое зависит от ряда причин, к примеру емкости затвора и сопротивления перехода.

Для P-канального типа транзистора полярность щупов обратная. Также для чистоты опыта, перед каждой проверкой нужно закорачивать выводы транзистора пинцетом чтоб снять заряд с затвора опосля чего же сопротивление сток-исток обязано опять стать «бесконечным» («1») — ежели это не так то транзистор быстрее всего неисправен.

Индивидуальностью современных массивных полевых транзисторов (MOSFET’ов) есть то что канал сток-исток прозванивается как диод, интегрированный диод в канале полевого транзистора есть индивидуальностью массивных полевиков (явление производственного процесса).
Чтоб не посчитать такую «прозвонку» канала за неисправность просто следует держать в голове о диоде.

В исправном состояние переход сток-исток MOSFETа должен в одну сторону звониться как диод а в другую демонстрировать бесконечность (в закрытом состояние — опосля закорачивания выводов) Ежели переход прозваниваеться в обе стороны с «нулевым» сопротивлением то таковой транзистор «пробит» и неисправен

Re: Подключение реле.

Andrew S » 09 июн 2014 6:41 Пн

Когда с катушки реле находящейся под напряжение снимается питание пост.

тока, возникает ЭДС (напряжение), с противоположным знаком и огромным значением, в 10-ки раз превосходящем питающее. Чтоб эти броски напряжения не влияли на схему предугадывают диод, так огласить — "гасятся" о него.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
phpBB SEO

Как проверить транзистор

Нередко в ремонте разной электронной техники возникает подозрение в неисправности биполярных либо полевых (Mosfet) транзисторов.

Как прозвонить транзистор npn

Кроме специализированных устройств и пробников для проверки транзисторов, есть методы доступные всем, из минимума нам подойдет самый обычный тестер либо мультиметр.

Как мы знаем транзисторы, в основном, бывают 2-ух разновидностей: биполярные и полевые, принцип работы их похож но методы проверки значительно различаются, потому мы разглядим различные способы проверки для каждых транзисторов по отдельности.

Re: Подключение реле.

Andrew S » 08 июн 2014 5:47 Вс

Транзистор наверно издавна дохлый, вы его проверить можете?
Лучше собрать на NPN транзисторе, не поверю, что в наше время негде взять транзистор…
[img]http://www.eletronica.com/img/Acionando-Rele-a-partir-de-saída-Lógica-do-Arduino.gif[/img]


Re: Подключение реле.

Root » 06 июн 2014 13:16 Пт

Протестировать схему просто: Вывод резистора отключаем от ноги контроллера — реле НЕ обязано врубаться.

Замыкаем резистор на землю (не базу транзистора, резистор) — и реле включается.


Re: Подключение реле.

Radist » 07 июн 2014 9:32 Сб

Вот и симптом. Открытый транзистор дозволяет через себя пропускать ток 10-ки мА. Светодиод ярко светится уже от 10 мА. Этого нет, означает транзистор полудохлый. Предполагаю, что он был выпаян из чего-то? Он мог и там испортиться, и при выпаивании. Обычный транзистор в главном режиме постоянно работает как ключ.


Re: Подключение реле.

Andrew S » 07 июн 2014 16:11 Сб

Скорее транзистор не вошел в режим насыщения, необходимо подбирать ток базы.

Попытайтесь уменьшить сопротивление в два раза. Да и в обще мне схема не нравится на PNP транзисторе, там при логическом нуле на выходе МК будет открытый транзистор, а при 1 полуоткрытый, поэтому что на выходе 3.2-3.7В а транзистору нужно 0.3-0.6В


Как проверить составной транзистор

Чтоб проверить таковой транзистор его нужно «запустить» то есть он должен как бы работать, для сотворения такового условия есть обычной но увлекательный способ.
Стрелочным тестером, выставленным в режим проверки сопротивления (предел *1000?) подключаем щупы, плюсовой на коллектор, минусовой на эмиттер — для n-p-n (для p-n-p наоборот) — стрелка тестера не двинется сместа оставаясь в начале шкалы «бесконечность» (для цифрового мультиметра «1»)
Сейчас ежели послюнявить палиц и замкнуть им прикоснувшысь к выводам базы и коллектора то стрелка двинется с места от того что транзистор незначительно приоткроется.
Таковым же методом можно проверить хоть какой транзистор даже не выпаивая з схемы.
Но следует держать в голове что некие составные транзисторы имеют в собственном составе защитные диоды в переходе эмиттер-коллектор что дает им преимущество в работе с индукционной перегрузкой, к примеру с электромагнитным реле.

Re: Подключение реле.

Radist » 07 июн 2014 4:51 Сб

Чтобы каноничная схема не заработала — это волшебство.

Я за свою практику чудес еще не лицезрел. Инспектируйте установка. Ежели глядеть транзистору на плоскую спину, держа его ногами вниз, то слева направо: эмиттер, база, коллектор. На рисунке эмиттер — со стрелкой, к базе подключен резистор. Где у диода анод, а где катод — можно выяснить ежели на диоде нарисован диод, либо прозвонкой мультиметром. Стоит включить некорректно — реле один раз включится/выключится, потом транзистор умрет, без видимых конфигураций. Отыскать обмотку реле можно тем же мультиметром — обязано быть 70 Ом, а не обрыв либо короткое замыкание.

Вас восхищает, к чему такие подробности? Меня же восхищает почему у вас не работает. Ну и при правильном монтаже, но дохлых деталях тоже не заработает. Транзистор проверить мультиметром (h21), резистор тоже. И управление: на резистор землю — реле врубается, +5В — выключается. Ну и помните, что радиотехника — наука о контактах. Инспектируйте как и что контачит. Лучше спаять макет. Макетные платы могут не контачить (пайка, кстати, тоже).


Re: Подключение реле.

Andrew S » 09 июн 2014 6:33 Пн

Микроконтроллер может расслабленно работать при токе ноги до 20 мА, т.е.

сопротивление можно уменьшать до 250 Ом. R=U/I
Но сопротивление транзистора база-эмиттер около 100 Ом, так что уменьшать можно до 150 Ом, но я бы не рекомендовал. Насыщение этого транзистора произойдет по ссылке при 1-1.2 В, но он высоковольтный, там до 0.8 В даже нет графика и меньше 100мА тока базы тоже нет данных, но я думаю 10мА на ток базы хватит. Так что: (3,7В(выход мк при лог.1)-1,2В(напряжение база-эмиттер)/0.01А =250 Ом
Можно уменьшить в два раза ваше сопротивление 3кОм пару раз без последствий, но верно было бы высадить миллиамперметр через базу и подстроечным резистором уменьшать сопротивление, контролируя ток через МК.


Обычной пробник

В данной схеме транзистор будет работать как ключ, схема чрезвычайно обычная и комфортная ежели необходимо нередко и много инспектировать транзисторы.

Ежели транзистор рабочий — при нажатие клавиши светодиод светится, при отпускание гаснет.
Схема представлена для n-p-n транзисторов, но она всепригодна, все что необходимо сделать, это поставить параллельно к светодиоду еще один светодиод в обратной полярности, а при проверке p-n-p транзистора — просто поменять полярность питания.

Ежели по данной методике что то идет не так, подумайте, а транзистор ли перед вами и случаем быть может он не биполярный, а полевой либо составной.
Нередко бывает путают при проверке составные транзисторы пытаясь их проверить обычным методом, но необходимо в первую очередь глядеть справочник либо «даташит» со всем описанием транзистора.

Проверка транзистора стрелочным тестером

Принцип проверки все тот же, мы проверяем переходы (как диоды)
Отличие только в том что такие «омметры» не имеют режима прозвонки диодов и «бесконечное» сопротивление у них находится в исходном состояние стрелки, а наибольшее отклонение стрелки будит уже говорить о «нулевом» сопротивление.

К этому необходимо просто привыкнуть и держать в голове о таковой индивидуальности при проверке.
Измерения лучше всего создавать в режиме «1Ом» (можно пробовать и до *1000Ом пределе).

Для проверки в схеме (не выпаивая) стрелочным тестером можно даже наиболее точно найти сопротивление перехода ежели он в схеме зашунтирован низкоомным резистором, к примеру показания сопротивления в 20 Ом будет уже указывать о том что сопротивление перехода не «нулевое» а означает крупная возможность что переход исправен. С мультиметром же в режиме прозвонки диодов будит такаякартина что он просто будет демонстрировать «кз» и пищать (тоже естественно зависит от точности прибора).

Re: Подключение реле.

gppsoft » 08 июн 2014 0:36 Вс

avr123.nm.ru писал(а):резистор в базу гораздо меньше надо

Без различия.

Даже без резистора.


Re: Подключение реле.

gppsoft » 09 июн 2014 6:38 Пн

Andrew S писал(а):Микроконтроллер может тихо работать при токе ноги до 20 мА, т.е. сопротивление можно уменьшать до 250 Ом. R=U/I
Но сопротивление транзистора база-эмиттер около 100 Ом, так что уменьшать можно до 150 Ом, но я бы не рекомендовал. Насыщение этого транзистора произойдет по ссылке при 1-1.2 В, но он высоковольтный, там до 0.8 В даже нет графика и меньше 100мА тока базы тоже нет данных, но я думаю 10мА на ток базы хватит. Так что: (3,7В(выход мк при лог.1)-1,2В(напряжение база-эмиттер)/0.01А =250 Ом
Можно уменьшить в два раза ваше сопротивление 3кОм пару раз без последствий, но верно было бы высадить миллиамперметр через базу и подстроечным резистором уменьшать сопротивление, контролируя ток через МК.

Спасибо.

А вы сможете мне популярно разъяснить для чего в схеме диод?


Re: Подключение реле.

avr123.nm.ru » 07 июн 2014 22:37 Сб

резистор в базу гораздо меньше надо


Re: Подключение реле.

gppsoft » 07 июн 2014 0:55 Сб

Radist писал(а):Схема верная, работать должна. Инспектируйте монтаж.

Все верно вроде. Но не работает!

Белый — нога МК либо впрямую 5в(через резистор 3к).
Красный — +5в(эммитер)
Оранжевый — коллектор
Черный — земля

P.S: На фото транзистор некорректно установлен(смещены ноги). На самом деле он установлен нормально.

У вас нет нужных прав для просмотра вложений в этом сообщении.


Проверка биполярных транзисторов

Методы проверки биполярных транзисторов довольно просты и для удобства необходимо держать в голове что биполярный транзистор условно представляет из себя два диода с точкой по середине, по сущности из 2-ух p-n переходов.

Биполярные транзисторы есть 2-ух типов проводимости: p-n-p и n-p-n что нужно держать в голове и учесть при проверке.

А диод как мы знаем, пропускает ток лишь в одну сторону, что мы и будем проверять.
Ежели так получится что ток проходит в обе стороны перехода то это очевидно показывает на то что транзистор «пробит» но это все условности, в действительности же при замере сопротивления ни в какой из позиций проверяемых переходов не обязано быть «нулевого» сопротивления — потому это и есть самый обычной метод выявления поломки транзистора.
Ну а сейчас разглядим наиболее достоверные методы проверки и поподробней.

И так выставляем тестер либо мультиметр в режим прозвонки (проверка диодов), далее необходимо удостоверится в том что щупы вставлены в правильные разъемы (красный и черный), а на мониторе нет значка «разряжен».

На мониторе обязана быть единица а при замыкание щупов должны высветится нули (или близкие к нулям значения), также должен прозвучать звуковой сигнал. И так мы удостоверились в выборе правильного режима мультиметра, можем приступать к проверке.

И так попеременно проверяем все переходы транзистора:

  1. База — Эмиттер — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток лишь в одном направление.
  1. База — Коллектор — исправный переход будит вести себя как диод, то есть проводить ток лишь в одном направление.
  1. Эмиттер — Коллектор — в исправном состояние сопротивление перехода обязано быть «бесконечное», то есть переход не должен пропускать ток либо прозваниватmся ни в одном из положений полярности.

В зависимости от полярности транзистора (p-n-p либо n-p-n) будит зависить только направление «прозвонки» переходов база-эмиттер и база-коллектор, с разной полярностью транзисторов направление будет противоположное.

Как определяется «пробитый» переход?
Ежели мультиметр увидит что какой ли бо из переходов (Б-К либо Б-Э) в обоих из включений полярности имеет «нулевое» сопротивление и пищит звуковая индикация то таковой переход пробит и транзистор неисправен.

Как найти обрыв p-n перехода?
Ежели один из переходов в обрыве — он не будит пропускать ток и прозваниватся ни в одну из сторон полярности как бы вы не меняли при этом полярность щупов.

Думаю всем понятно как инспектировать переходы транзистора, сущность проверки таковая же как у диодов, темный (минусовой) щуп ставим к примеру на коллектор, а красноватый щуп (плюсовой) на базу и смотрим показания на мониторе.

Потом меняем щупы тестера местами и смотрим показания опять. В исправного транзистора в одном случае обязано быть какое то значение, как правило больше 100, в другом случае на мониторе обязана быть единица «1» что говорит о «бесконечном» сопротивление.

Re: Подключение реле.

gppsoft » 07 июн 2014 5:15 Сб

Andrew S писал(а):Если белоснежный подключить к черному включается?

Нет.

Добавлено спустя 1 минутку 32 секунды:

Radist писал(а):Чтобы каноничная схема не заработала — это чудо.

Возможно чуда нет.

Ошибочно просто сдох транзистор. Но напряжение же есть на коллекторе. А при подключении перегрузки напряжение падает. Ежели подключить заместо реле светодиод, то он светится тускло, но схема работает. Т.е при подаче +5 на базу светодиод тухнет и наоборот.


Приятный метод (экспресс проверка)

  1. Необходимо замкнуть выводы транзистора

  1. Тестером в режиме прозвонки (диод) ставим плюсовой щуп к истоку, а минусовой к стоку (исправный покажет 0.5 — 0.7 вольта)

  1. Теперь меняем щупыместами (исправный покажет «1» либо по другому говоря нескончаемое сопротивление)
  1. Минусовой щуп ставим к истоку, а плюсовой на затвор (открываем транзистор)

  1. Минусовой щуп оставляем на истоке, а плюсовой сходу ставим на сток, исправный транзистор будет открыт и покажет 0 — 800 милливольт

  1. Теперь можем поменять плюсовой и минусовой щупы местами, в обратной полярности переход сток-исток должен иметь такое же сопротивление.

  1. Плюсовой щуп ставим к истоку, а минусовой на затвор — транзистор закроется

  1. Можем опять проверить переход сток-исток, он должен демонстрировать опять «бесконечное» сопротивление так как транзистор уже закрыт (но помним про диод в обратной полярности)

Крупная емкость затвора неких полевых транзисторов (особенно мощных) дозволяет некое длительное время сохранять транзистор открытим, что дозволяет нам открыв его инспектировать сопротивление сток-исток уже убрав плюсовой щуп с затвора.

Но у транзисторов с малой емкостью затвора нужно чрезвычайно быстро перемещать щупы что бы зафиксировать правильную работу транзистора.

Примечание: для проверки P-канального полевого транзистора, процесс смотрится также но щупы мультиметра должны быть противоположной полярности. Для удобства можно перекинуть их местами (красный на минус, а темный на плюс) и употреблять все туже описану выше инструкцию.

Проверяя транзистор по таковой методике канал сток-исток можно открывать и закрывать даже пальцем, к примеру чтоб открыть довольно прикоснутся пальцем к затвору держась при этом 2-ой рукою за плюс, а чтоб закрыть необходимо все также прикоснутся к затвору но уже держась остальным пальцем либо 2-ой рукою за минус.

Увлекательный опыт который дает осознание того что транзистор управляется не током (как у биполярных) а напряжением.

Стремительная четкая проверка транзистора

Ежели под руками есть мультиметр с функцией тестирования коэффициента усиления транзисторов — замечательно, проверка займет несколько секунд, тут только надобудет найти правильную цоколевку (если естественно она не известна).
У таковых мультиметров проверочные гнезда состоят из 2-ух отделов p-n-p и n-p-n, а не считая того каждый отдел имеет три композиции как можно вставить туда транзистор, то есть совместно не наиболее 6 композиций, и лишь только одна верная которая обязана показать коэффициент усиления транзистора, за критерий что он исправен.

Обычная схема пробника для проверки полевых транзисторов

Можно собрать простую и эффективную схему проверки полевиков которая довольно ясно даст осознать о состояние транзистора, к тому же довольно быстро можно перекидать транзисторы ежели их предстоит инспектировать нередко и много.

В неких схемах можно проверить транзистор даже на сто процентов не выпаивая его с платы.

Схема всепригодна как для P-канальных так и для N-канальных полевых транзисторов в ней находится два светодиода включенных в обратной полярности друг к другу (каждый для собственного типа) и все что остается при смене типа проверяемого полевого транзистора — просто поменять полярность питания.

Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем различаются биполярные и полевые

Транзистор — повсеместный и принципиальный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он дозволяет с помощью слабенького сигнала управлять еще наиболее мощным.

В частноти, его можно употреблять как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» перекрыть течение тока, подачей — разрешать. Другими словами: это клавиша, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение более всераспространено.

Транзисторы выпускаются в разных корпусах: один и тот же транзистор может снаружи смотреться совсем по различному. В прототипировании почаще других встречаются корпусы:

  1. TO-92 — малогабаритный, для маленьких нагрузок

  2. TO-220AB — мощный, отлично рассеивающий тепло, для огромных нагрузок

Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и эталона обозначений, который употреблялся при составлении.

Но вне зависимости от варианты, его знак остаётся известным.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но различаются внутренним устройством. Личным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они разрешают оперировать еще большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется только при помощи напряжения: ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.

Полевые транзисторы владеют 3-мя контактами:

  1. Сток (drain) — на него подаётся высочайшее напряжение, которым охото управлять

  2. Затвор (gate) — на него подаётся напряжение, чтоб разрешить течение тока; затвор заземляется, чтоб заблокировать ток.

  3. Исток (source) — через него проходит ток со стока, когда транзистор «открыт»

N-Channel и P-Channel

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью.

Выше был описан N-Channel транзистор. Они более всераспространены.

P-Channel при обозначении различается направлением стрелки и, снова же, владеет «перевёрнутым» поведением.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

  1. Коллектор (collector) — на него подаётся высочайшее напряжение, которым охото управлять

  2. База (base) — через неё подаётся маленькой ток, чтоб разблокировать большой; база заземляется, чтоб заблокировать его

  3. Эмиттер (emitter) — через него проходит ток с коллектора и базы, когда транзистор «открыт»

Основной чертой биполярного транзистора является показатель hfe также узнаваемый, как gain.

Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

К примеру, ежели hfe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Ежели в этом случае на участке с огромным током находится компонент, который потребляет, к примеру 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора остается «запас». Ежели же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены лишь наибольшие 10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны очень допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к лишнему нагреву и сокращению службы, а мощное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так именуемый NPN-транзистор. Именуется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, владеющий излишком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с излишком положительных (p-doped).

NPN наиболее эффективны и всераспространены в индустрии.

PNP-транзисторы при обозначении различаются направлением стрелки.

Как прозвонить транзистор npn

Стрелка постоянно показывает от P к N. PNP-транзисторы различаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Устройство памяти

Сегодняшняя лекция будет про устройство памяти и взаимодействие процессора с ней. Начиная с видов яччеек памяти, какая бывает память.

Под памятью в первую очередь имеется в виду нечто с произвольным доступ и относительно низкой задержкой, сиим она различается от систем хранения данных — твердых дисков,м агнитных лент.

Память можно классифицировать последующим образом:

  1. volatile. Энергозависимая. Просит неизменного питания чтоб хранить данные.

  2. Non-volatile. Не энергозависимая. Но звезды сложились так, что у нее есть некие недочеты — или долгие задержки, или ридонли, или еще что-нибудь не чрезвычайно не плохое. Одна из самых огромных заморочек — сложность в производтсве по сопоставлению с volatile. Энергозависимая же память строится просто и быстро.

В предстоящем будем в большей степени разглядывать энергозависимую память, а конкретно два вида — SRAM и DRAM. Static random Access Memory, Dynamic Random access memory.

Как прозвонить транзистор npn

Начнем с SRAM, поэтому что она нам по большому счету знакома. Ежели намдать триггер с некими ограничениями.

Так вышло, что на данный момент все устроено на транзисторах. npn, pnp.

Как прозвонить транзистор npn

Принцип тот же самый.Управляя наличием дырок в перемычке вы управляете прохождением тока. Полевой транзистор. Полевые транзисторы малогабаритные, потому они вытеснили все другие. В отличие от биполярных транзисторов управляются напряжением, а биполярный транзистор устройство чрезвычайно хитрецкий и нестабильный.

Вход и выход объединены. чтоб записать поначалу поднимаем и опускаем отрицание BL, а позже поднимаем write enable. Фактически как в защёлке по фронту, но объединили вход и выход.

В чем плюшки статической памяти

  1. она стремительная, как это может быть.

  2. интерфейс обычной
  3. состояние дифференциально — можно удвоить напряжение и применять наиболее маленькие транзисторы.

SRAM просто кусочек логики, точно так же как и триггер. Хотя это достаточно удачный и стремительный метод хранения данных, он имеет недочеты. Долго рисовали, но и в чипе это не так просто — 6 транзисторов сделать, да еще и их соединить. статическая память считается дорогой, располагать её труднее, она занимает больше места потому её нельзя делать много.

Есть варианты статической памяти с 1-3-4-8-10 транзисторами разными. Увелечиние количества транзисторов для стабилизации питания, поэтому что когда вы открываете гейты происходит довольно мощный скачок питания.

Как прозвонить транзистор npn

Уменьшение тоже имеет ряд недочетов — вы начинаете терять достоинства, которые предоставляет статическая память.

Есть наиболее экономичные методы хранения данных. К примеру, динамическая память.

Динамическая память это конденсатор, который гейтится с транзистором.

Штамповать такие ячейки память существенно проще. Динамическая память всем хороша, но жутко неудобна, поэтому что для хранения юзает просто разность потенциалов на конденсаторе. Ежели открываете гейт и течет ток — есть что-то, не течёт — нет.

Ежели конденсатор очень небольшой, то ток он дает недолго, небыстро, и вообщем дает его чрезвычайно не достаточно. В связи с сиим для использования DRAM нужно применять усилители, опосля многократного чтения необходимо обновлять ее состояние, не считая того конденсаторы малеханькой емкости имеют свойство разряжать со временем и к ячейкам DRAM нужно использовать такую операцию как рефреш — обновление. Чтение DRAM также выходит небыстрой операцией.

В битве статической и динамической памяти одолевают обе. DRAM там где размер нужен больше чем скорость, SRAM там где скорость нужна больше чем размер. SRAM юзается на чипе, DRAM — как основная память, в которой хранятся данные, к оторым не нужен довольно горячий доступ — каждый так, 10, 100.

Динамическая память организуется достаточно определенным образом. вы наверно слышали про DDR SDRAM с какой нибудь циферкой — 1,2,3,4. S — synchronous, double data rate.

Как устроена SDRAM? Практически оно скооперировано приблизительно так, как рассматривалось ранее — мультиплексор и демультиплексор, лишь чуток труднее. Современные чипы это уже несколько гигабит, потому организована она в виде набора двумерных массивов.

В Row подается адресок. Массив традиционно приблизительно квадратный. На пересечении стеик изображены ячейки памяти DRAM.

Идея в последующем. В виду того, что городить селектор и мультиплексор из 30 бит адреса в млрд ячеек это нехорошая затея, юзают такую конструкцию, снижающую разрядность адреса в два раза, и выбор строчки и столбца происходит раздельно. Мы экономим на интерфейсе чипа и всего модуля памяти, мы экономим на размере мультиплексоров и демультиплексоров. Работает она последующим образом. Делается Row Adress Select.

Есть Addr, RAS (Raw Adress Strobe)и CAS(Column Adress Strobe).

На спадающем фронте RAS считываем CAS и защелкивается как адресок, позже мы мигаем CAS и берем столбец, а далее мы используем ещё один строб, из которого уже получаем данные свои.

Дальше для них последовал ряд оптимизаций, в частности Past Page Switch. Ежели мы читаем несколько столбцов, мы можем не делать поновой выбор строчки — Fast Page Mode (FPM) DRAM. EDO DRAM умела подавать последующую команду пока ещё идут данные. Схема.

Ras 2 CAS latency, CAS latency, precharge, command rate, actively precharge— свойства чипа.

Следующим принципиальным шагом было Burst EDO RAM. Позволяла получать данные бёрстами — происходил автоинкремент адреса и получали до 4 блоков данных. Почему блоков? Ширина этого набор сигналов она в принципе 4-8-16 бит, почаще всего 4 либо 8. Таковых матриц не одна, а несколько и читаете вы с них практически параллельно.

Дальше возникла SDRAM, которая начала нормально тактироваться. Асинхронный DRAM в чем неувязка была — рефреш был асинхронный.

А у синхронной DRAM команды рефреша шли общим потоком.

СDRAM. Частота от 100 до 200 мгц, то есть можно было 8-1600 мб, хотя реально на 200 мгц не раскачивали, традиционно 100-133.

Дальше возникло то самое DDR. Мысль в том, что у нас возникает некоторый буфер. А далее вы отдаете данные по двум направлениям.

В DDR2 удвоили количество бит которые в буффере и удвоили частоту. В DDR3 ещё тоже самое — буффер на 8 бит и отдают на увеличенной частоте по двум направлениям.

Частота работы конструкции за 10-15 лет не сильно поменялась — там все равно конденсаторы и заместо того, чтоб его разогнать его просто уменьшают — мы сохраняем частотоу но запихиваем большее количество ячеек, а с больше ячеек мы можем отдавать их больше за раз за счет параллелизма.

Проблема в том, что шина тактируется по прежнему. И, чем выше частота, тем выше задержки в такт, что не наилучшим образом влияет на производительность DRAM. Потому на данный момент активно начинают применять многоканальную память.

Precharge чтоб для вас поменять строчку тоже необходимо сделать некоторую операцию — рас пречардж, практически сказать новое сотояние чобы ячейка выбралась. Это занимает неокторое время и его можно сгладить за счет посыла пречердж пока ещё идет берст данных, который к слову на данный момент уже не 4, а больше, часто.

Так устроен интерфейс самого чипа DRAM.

В модуле DRAM этих чипов находитс несколько. Ширина интерфейса 64 бита либо 72. На модуле может быть несколько так именуемых ранков, которые могут выбираться сигналом чипселект. Может быть один ранк, может больше. n ranks, m chips, each of them w bits wide. Magic formula w*m = n*64. мысль в том, что у вас есть н ранков, каждый из которых может отдавать 64 бита, таковым образом они собраны в м чипов, каждый из которых дает по в битов. Сермяжная сущность данной нам формулы в том, что она дозволяет осознать как вы сможете вообщем ра??шивать доступ памяти применительно к определенным модулям.

w = 4/8/16. 4 for ECC (9 чипов, 8 данные, в 9 error correction code).

По поводу контроллера. Контроллер можно делать многоканальным что дозволяет прирастить количество считываемых ранков. 1-ые реализации многоканальных контроллеров делали такую штуку как ganging. Делали постоянно подборку по строке и столбцу. Дозволяло делать проще логику контроллера, применять наименьшее колиичество дорожек, но потом от этого отказались и каналы сейчас работают независимо.

По поводу DDR3. Начиная с него сняли ограничения на сброс. Тяжесть DDR2 была в том,что вначале синхроноус DRAM подразумевает что все сигналы призжають наиболее наименее сразу. На 100 мгц разбегание дорожек ещё можно выдержать, оно окло милимметра.

На DDR2 стало понятно, что количество доржек растет, а требования к разводке все также усугубляются. Разбегание доржки становится дефакто в 2 раза меньше. В DDR3 сняли ограничение и сихронизация ушла отчасти на последующий уровень потому в том числе там были наиболее высочайшие задержки, но разводить стало челоевечней.

JEDEC

На сейчас уже сотки гб в секунду.

Далее, про кэширование. В принципе, кэширование было в каокй-то мере рассмотрено на предшествующей лекции. Кэширование инструкций и кэширование данных идеологически ничем не различаются.

Как прозвонить транзистор npn

Кэширование L1, L2, L3.

L1 идет на ядро, имеет размер на данный момент порядка 32 кб, 4-8 ассоциативны. Все ли помнят что такое ассоциативность? Кэшировать отдельный байты чрезвычайно плохо, потому в кэше хранятся традиционно строчки по 32/64 б За счет того, что они выровнены — младшие 6 бит адреса для вас молвят где брать ячейку в строке. Но нужно ещё отыскать строчку. Можно было бы находить по всем оставшимся битам адреса (назвав их тег) и за одно сопоставление быстренько отыскивать подходящую линейку кэша.

Но возникает загвоздка — параллельное сопоставление просит количество транзисторов и проводов чрезвычайно огромное при росте уровня кэша. Развести 20 000 дорожек и расположить 20000 транзисторов это логически не чрезвычайно обычная задачка, которая чрезвычайно плохо ршается. Это будет полная ассоциативность.

Есть подход с точностью до противоположного. Проверяем совпали биты либо нет, ежели не совпали загружаем из памяти.

Эффективность такового решения не чрезвычайно высочайшая, поэтому что вы начинаете выкидывать строки,которые отстоят на 2^(s+6) б что может быть плохо с точки зренияя кэшмиссов ежели атомы наших данных толще. Потому строчки объединяются в блоки по 4-8. Таковым образом будут поначалу индексироваться блок, а позже в нем полноассоциативно находить подходящий адресок, но делать это уже посреди 4-8 строк.

4-ассоциативного кэша довольно, чтоб сгладить нехорошие эффекты алиасинга и уменшить кэш миссы в 2.5-3 раза.

В L1 виртуальная адресация. L2 кэш 1-4 мб, ассоциативность 4-16, физическая адресация. с виртуальной адресацией при смене контекста кэш пропадает. В L2 может влезать несколько конетксов, к тому же он медленный — 10-20 тактов и это полностью сглаживает преобразование виртуального адреса в физический. L2 кэш шарится меж маленьким количеством ядер, к примеру 2-мя. L2 это просто большой кэш, но все так же у ядра.

L3 на данный момент уже у всех. В x86 возник первым у амд, до этого был у поверов и спарков. У итаниумов он был одним из способв компенсации недочетов архитектуры — ядер было всего ничего, но зато они толстые. L3 per chip.

Инфраструктура кэшей дозволяет сглаживать доступ в память.

Переходим к адресации.

В подавляющем большинстве современных архитектру юзается странично-сегоментная адресация памяти.

Есть виртуал адресок и физикал адресок. Отображение меж ними для организации всех этих современных плюшек — многопроцессорность, защищенный режим, должен выполняться, и он выполняется но снекотрой гранулярностью.

Размер гранулки — страничка. Не считая того, это отображение выполняется аппаратно. Занимается сиим блок memory management unit. Ему задется некая информация о том, что у нас есть неокторое отображение и далее он может по данной нам инфы делать преобразование. Как оно происходит.

Есть виртуальный адресок, он разбиивается на две части — адресок снутри странички и индекс. И есть некоторая таблица в памяти,на которую показывает некий внутренний регистр. Смотрим в ней по индексу, получили указатель на физический адресок. Размер данной нам таблицы будет экспонентой от количества бит. Таковая обычная схема юзается лишь для чрезвычайно огромных страничек — 4 мб, к примеру, тогда для 32-бит адресов там будет 10 бит.Но далековато не постоянно комфортно оперировать таковыми страничками.

Традиционно юзаются таблицы 4 кб. Тогда для 32 разрядной архитектуры на индекс остается 20 бит. Тогда вы разбиваете адресок на несколько частей и делаете косвенную адресацию. Работает так — вы берете старшие несколько бит адреса, индесируете таблицу первымнабором битов, там адресок последующей таблицы, которая индексируется последующим набором битов и так дальше, и на 4ой итерации вы находите префикс который так долго ожидали. Все отлично, но получаются 4 поочередных операций.

Сейчас юзается 4 уровня, ищется по 34 битам.

размеры наборов битов по 9 бит. Любая таблица 512 записей, общей мощностью 4 кб.

4 поочередных поиска — штука не чрезвычайно не плохая. Чтоб её сгладить есть таковая штука как тлб, которая кэширует результаты этих преобразований. Она тоже многоуровневая, как кэши. по последней мере у интела она полносвязная. Там 128 либо 256 записей, и разводится она чрезвычайно тяжко, поэтому что там реально нужна полная ассоциативность. Есть тлб 2 уровня, у которой уже есть какая-то ассоцитивность 4 либо 8. Длина строчки 32 бита, там напиханы индексы и флаги.

Пае увеличло размер записи в 32 бит до 64. когда это возникло это был 96, когда возник пентиум про.

Казалось, выгоды никаккой нету. 20 бит чудесно укладывались в три уровня. Пае добавил 4 уровень и сделал размеры записей в два раза больше. Тогда 8-64 гб памяти на серверах было не чрезвычайно всераспространено на x86.

Вообще говоря, разные регионы памяти могут юзаться разными методами. Время от времени они показываются на чипы DRAM как есть, а время от времени нет, а отображаться на памятьвидео устройства, либо PCI експресс устройства, либо просто как то мапится могут. Все эти индивидуальности конфигурируются через memory type range reisters, там же конфигурируется метод использования данного региона.

К примеру, можно сккзать, что операции записи можно кэшировать и послыать наиболее хорошим методом (выровненными лингецками по 64 байта).

Как прозвонить транзистор npn

В основном нужен для PCI експресс устройств чтоб указать индивидуальности семантики — можно ли кэшировать чтение, делать чтение без побочных эффектов, либо противоположную штуку, что кэшировать операции с данной для нас памятью вообщем нельзя, к примеру ежели туда выведены какие-то условные ио порты(хотя они вообщем отдельно) ну либо какому-то устройству нужно сходу и точно получать те операции.

Кэши бывают 2-ух типов write-through и write-back. Это режи мработы кэша. Сквозная запись — у вас есть линейка в кэше, вы ее обновляете — в память сходу идет запись. райт бэк просто отмечает линейку, что он грязная, и при выбрасывании из кэша она записывается.

Райт бэк лучше с точки зрения производительности но порождает доп задачи с когерентностью. Чтоб их решать есть механизм MESI Modified Exclusive Shares Invariant — стейт машинка которая описывает как происходит переход меж этими 4 состояниями кэша — модифайд, эксклюзив, шаред, инвэлид. И деяния — лоад, стор и ещё два. Ежели разрисовывать там грустная таблица переходов. Мысль в том, что это прописывается и жизнь сходу становится проще и понятней.

Начиная с нехалемов юзается MESIF, когда нужна полная свзяность меж кэшами — ежели модифицируете шаред ячейку, то ее нужно сходу писать, а Forward говорит что она уже изменена и не вызывает доп пересылок. Request for ownership нужно делать ежели для шаред вы желаете модифицировать. Рфо станет инвэлид посл еэтого вы ее делаете модифайд.

DMA —direct memory access, когда устройства могут работать с памятью впрямую, как ядра. Будем говорить далее, когда говорить про переферию.

IOMMU.

Как прозвонить транзистор npn

как можно было увидеть мму — чатсь процессора. А переферийные устройства ею нея влются и ничего не знают про отображение виртуальных адресов в физические.

Как прозвонить транзистор npn

Потому для устройств не работают все механизмы защиты памяти. Берете файрвайр и пишете/читаете в хоть какое место памяти. И ничего с сиим не сделаешь. кроме файрвайр таковыми чертами владеет PCI Express. Хотя на данный момент наконец-то в x86 возник иомму, когда у вас есть доп чип перед мемори контроллером который занимается отображением тех адресов, которые юзает железка в адреса физической памяти. У интела это именуется чрезвычайно прекрасно VTd, но в действительности это все попытка воплотить IOMMU. Реалищуется как и мму,только конфигурировать его труднее поэтому тчо находится он далее от процессора.

e820 эт оназвание таковой микросхемы, было. На данный момент это просто некоторый интерфейс который дозволяет конфигурировать те регионы которые доступны/или недосягаемы.

Full buffer. Это метод переложить часть работы мемори контроллера на модуль памяти. он практически сам выдает команды чтения записи и выдает уже просто данные. таковым образом вы забарываете делему что вы не сможете повесить много модулей памяти на одну шину. DDR2 240 дорожек. 480 ног это дофига.

У современных x86 их всего чуток больше 2000.

У IBM z10 было 8765 ног, они собиралось в MCM по 5 + 2 storage контроллера, и ящики чипов памяти. стоило это 10 миллионов баксов, было совместимо с систем 360 и было майнфреймом. Вот это настоящая архитектура не то что инетл, который уже дропнул настоящий режим, который всего-то 30 лет назад возник.

Поскольку часть мозга на чипе работает скорее, все становится лучше, но чипы стают дороже и труднее в производстве и потому отстают от тупых чипов.

COntent Addressable Memory. cam и tcam нередко юзаются в чипах роутеров, когда у вас стоит задачка по IP адресу установить кому посылать пакет. Т она вообщем от троичности. — расширение когда у вас нужно длеать поиск по маске — кроме ключа ещё указывается маска по которой нужно ассоциировать. dest ip, prefix+mask. То есть не столько для поиска сколько уже для применеия правил. Соответственно различается оно тем что сверяютс ятольк те Destination IP биты, у которых маска единица.

У роутеров приор иттет имеют те префиксы, которые длиннее. В случае с памятью ценность имеют те записи,к оторые лежат ранее в памяти соответственно роутеры просто упорядочивают эти префиксы по длине.

LecturesCMC/ComputerArchitecture2012/Conspects/03 (последним исправлял юзер Allena 2012-12-20 23:26:26)

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: