יום שבת, 6 בספטמבר 2014

תקבילית הנדסאי אלקטרוניקה ומחשבים כל מה שצריך לדעת הסברים פתרונות מלאים שאלות תשובות



אומרים שזה המקצוע הכי קשה באלקטרוניקה בשנה הראשונה, אני מקווה שההסברים שלי ומה שאני כותב ועושה יועילו לכם.. אני בעצמי לא יודע כמה זה קשה אם זה קשה.. אני מקווה שאני אצליח להכניס את כל החומר בזמן ואני אעבוד על זה קשה.. זה צפוי להתעדכן מידי שבוע בהמון חומר אני מקווה שאני אספיק... שיהיה לנו בהצלחה

תקבילית הנדסאי אלקטרוניקה ומחשבים כל מה שצריך לדעת הסברים פתרונות מלאים שאלות תשובות


משמעות
שם
זמן מחזור אחד
T  
תדר = מספר מחזורים בשנייה אחת
F = 1/T

יחידות של זמן (שניות – sec) t
יחידות של תדר (הרצים – HZ) f
שם: mily
סימון: m
ערך מספרי: 10^(-3)
שם: kilo
סימון: K
ערך מספרי: 10^(3)
שם: mirco
סימון: µ
ערך מספרי: 10^(-6)
שם: mega
סימון: M
ערך מספרי: 10^(6)
שם: nano
סימון: n
ערך מספרי: 10^(-9)
שם: Giga
סימון: G
ערך מספרי: 10^(9)



מתח ישר:

Direct Current
DC
מתח ישר

לא משתנה עם הזמן





Alternate Current
AC
מתח חילופי

משתנה עם הזמן







תחנות הרדיו שאנחנו מאזינים להם בארץ עובדות על תדרים.
למשל תחנת 90 FM בעצם משדרת בתדר: 90MHz.
על פי הטבלה השנייה:
90*10^6=90,000,000
זאת אומרת שבתדר הזה יש תשעים מיליון מחזורים בשנייה.



ביטוי מתמטי של sin

Umaxsinωt
Amaxsinωt
פירוש:

A=amplitude  = משרעת = הגובה המקסימלי של הפונקציה = Umax
ω = 2πf

f-  תדר היחידות הם בהרצים
π - 3.14 מהירות זוויתית ברדיאן









תרגיל מספר אחד



חשב את הזרם שעובר דרך הנקודות A ו B?

תשובה לתרגיל

בין הנקודות A ו-B אנחנו שמים לב שיש לנו שני נגדים שמחוברים בקשר מקבילי, ניתן לצמצם אותם לנגד אחד, על פי הנוסחה הבאה:

(R1*R2)/(R1+R2)

(10*10)/(10+10) = 100/20 = 5Ω.




נחשב את מחלק המתח (מי שלא יודע איך לחשב את מפל המתח שיקליק כאן)

V(AB) = (5*20)/12 = 8.33 v.



 DIODE דיודה

כך נראית דיודה





זהו רכיב חשמלי שאמור להזרים זרם. לדיודה שני חלקים.
דיודה תזרים זרם כאשר פוטנציאל (=מתח) באנודה יותר מהפוטנציאל בקתודה בלפחות (0.7v או 0.6v).
הזרם יזרום בדיודה תמיד מאנודה לקתודה, כאשר דיודה מוליכה נוכל להמיר אותה במעגל על ידי מעגל תמורה:



לדיודה מסוג זה קוראים דיודה מעשית.

אם דיודה מעשית לא מוליכה, היא נתק וההתנגדות שלה היא אינסופית: ∞ (בקיטעון)




דיודה אידיאלית
אם דיודה היא דיודה אידאלית מספיק שהאנודה חיובית יותר מהקתודה כדי שהיא תוליך, וכאשר היא מוליכה מעגל התמורה שלה הוא חוט קצר שההתנגדות שלו היא אפס.





כאשר דיודה אידאלית לא מוליכה היא בקיטעון וההתנגדות שלה היא אינסוף ∞.


חיבור וחיסור מקורות מתח אשר נמצאים בטור:
כאשר יש שני מקורות מתח שמחוברים בצורה של: מינוס פלוס או פלוס מינוס - אנחנו מחברים את שני מקורות המתח.
(קו קצר: מינוס, קו ארוך: פלוס)


כאשר יש: מינוס מינוס או פלוס פלוס - אנחנו מבצעים חיסור בין שני מקורות מתח.
(קו קצר: מינוס, קו ארוך: פלוס)










תרגיל


חשב את המתח על הנגד R2.


כפי שאנחנו רואים, העשרה וולט החיוביים פוגשים את הצד של האנודה, והעשרה וולט השליליים פוגשים את הקתודה, מה שהופך את את הדיודה הזאת לדיודה מוליכה. (ההפרש הוא לא פחות מ 0.6v)
זאת דיודה מעשית מפני שנתון לנו:
VD = 0.6v.
RD = 10Ω.


נהפוך את הדיודה הזאת לנגד ולמקור מתח על פי הנתונים:
VD = 0.6v.
RD = 10Ω.

מכיוון שיש לנו חיבור טורי, אנחנו יכולים לסכום, אנחנו יכולים לשנות את הספר של כל הנגדים וכל מקורות המתח, לא משנה האם נכתוב קודם את הנגד או קודם את מקור המתח.




אנחנו שמים לב שיש לנו שני מקורות מתח אשר מחוברים בטור (אפילו אם מרוחקים, ניתן לשים אותם אחד ליד השני), אנחנו עדים שיש לנו חיבור של + ליד + , לכן אנחנו נבצע חיסור של שני מקורות המתח. 
10-.0.6=9.4v.




כעת אנחנו יכולים לעשות מפל מתח על הנגד R2.
מתח של נגד= (סה"כ מתח המקור כפול התנגדות אותו נגד) חלקי סה"כ סכום ההתנגדויות של הנגדים.
VR2 = (9.4*60)/120



תרגיל 2



א. נתון המעגל המשורטט. הדיודה אידאלית, חשב את המתח על הנגד R1.
ב. הפוכים את הדיודה, יהיה המתח על R1.


תשובה מלאה לתרגיל מספר 2
פתרון מלא איך פותרים דרך מלאה

סעיף א':
כפי שאנחנו רואים בשרטוט, העשרה וולט החיוביים פוגשים את הצד של הקתודה, והעשרה וולט השליליים פוגשים את האנודה, כלומר הכלל של הדיודה האידאלית לא עובד פה: האנודה לא יותר חיובית מהקתודה, מה שהופך את את הדיודה האידאלית הזאת לדיודה שלא תוליך זרם, כלומר בקיטעון. 

וכך זה נראה:

כמו שאמרנו בקיטעון ההנגדות היא אין סופית, לכן אין להתייחס לקטע של הקיטעון, כאילו שלא קיים:


נבצע מפל מתחים על מנת למצוא את המתח נגד אחד.

VR1 = (3*(-10))/5 = -6v.


סעיף ב'
נשרטט את השרטוט מחדש, לפי סעיף ב'
הופכים את הדיודה: 

כפי שאנחנו רואים בשרטוט, העשרה וולט החיוביים פוגשים את האנודה, והעשרה וולט השליליים פוגשים את הקתודה, כלומר הכלל של הדיודה האידאלית עובד פה: האנודה חיובית יותר מהקתודה, מה שהופך את את הדיודה האידאלית הזאת לדיודה שמוליכה זרם, וכפי שציינתי לעיל: היא הופכת לחוט. I

השרטוט החדש שלנו נראה כך:



מכיוון שההתנגדות של החוט הזה היא אפס, כל המתח נופל על החוט ולא נופל מתח כלל וכלל על הנגד (האמת היא שנופל על עד כדי רמה אפסית אבל נתייחס לזה כאל אפס).
לכן המתח על הנגד R1 הוא אפס.

נוכל להוכיח את זה בדרך מתמטית:
נבצע חיבור של שני נגדים במקביל:
R1=3KΩ.
R4 = 0Ω.

(3*0)/(3+0)=0Ω.

V=R*I 
V=0*I
V=0v.

לסיכום הסעיף:

כאשר הופכים את הדיודה, והדיודה מוליכה, היות והיא אידאלית היא נהפכת לקצר, והמתח על R1 שווה אפס.





תרגיל מספר 3


מצא את ההתנגדות על הנגד R. 


כפי שאמרנו מקודם, נתונים לנו שני הנתונים הבאים:
VD=0.6v.
RD = 8Ω.
לכן ניתן להסיק כי מדובר בדיודה מעשית.

כל הדיודות הופכות לנגד של 8Ω, ולמקור מתח של 0.6v.
מדובר בחיבור טורי לכן אפשר לסכום אותם, כלומר לחבר את כל הנגדים, ואת כל מקורות המתח, בצורה הבאה:
0.6*3=1.8V. (9/5)v.
8*3= 24Ω.
כך זה נראה בשרטוט:

אנחנו שמים לב שיש לנו שני מקורות מתח אשר מחוברים בטור (אפילו אם מרוחקים, ניתן לשים אותם אחד ליד השני), אנחנו עדים שיש לנו חיבור של + ליד + , לכן אנחנו נבצע חיסור של שני מקורות המתח. 
8-1.8=6.2

כך זה נראה בשרטוט:


ניתן לבצע עכשיו נפל מתח
VR= (200*6.2)/224 = 5.53v


תרגיל מספר 4



מצא את המתח בין הנקודות A ל B.


פתרון מלא לתרגיל מספר שלוש


דרך אחת:
צריכים לחבר את כל המתחים הקיימים בין הנקודה A ל-B.
יש לנו את המתח 1.8v.
אנחנו צריכים למצוא את מפל המתח על הנגד R2 ואז לחבר אותו עם המתח 1.8.
יש לנו טור לכן אנחנו מסוכלים למצוא את המתח כך:
מפל המתח על נגד מסוים = (סה"כ מקורות המתח כפול ההתנגדות של אותו נגד) חלקי סה"כ הנגדים.

סה"כ מקורות המתח 
8-1.8=6.2v.

סכום סה"כ כל הנגדים:
200+24=224Ω

ההתנהגות של אותו נגד:
24Ω.

VR2 = (24*6.2)/224 = 0.66v.

0.66+1.8 = 2.46v.






דיודת זנר

כך היא נראית:




לדיודת זנר יש שלושה מצבים:
1. כאשר האנודה חיובית יותר מהקתודה, דיודת הזנר  מתנהגת כמו דיודה רגילה, היא מוליכה זרם מהאנודה לקתודה.
2.  כאשר הקתודה חיובית יותר מהאנודה יכולים להיות שני מצבים:
א. אם ההפרש בין האנודה לקתודה הוא קטן מ-Vz (הוא נתון) אז דיודת הזנר בקיטעון.
ב. אם ההפרש בין הקתודה לאנודה שווה או גדול ל vz דיודת הזנר נפרצת, והיא נהפכת למקור מתח שגודלו Vz.



מגברים

amplifier- הגברה

מגבר מתח



A =Vin/Vou
A - פי כמה המתח גדל


כך נראה מגבר:



מגבר אמור להגדיל את מתח הכניסה. לכל מגבר יש הגבר שמסומן באות A, שאמור להגיד פי כמה גדולה היציאה מהכניסה ולכן נוכל לכתוב  A =Vin/Vou. לפי הביטוי רואים של A אין יחידות, זהו מספר סתמי.

לכל מקור מתח יש התנגדות פנימית שתסומן ב- Rp.
לכל מגבר יש התנגדות כניסה שתסומן ב RIn ורואים לפי האיור Rin מחוברת בטור ל Rp ולכן VRIn יהיה שווה ל:

VRIn= (Vin*RIn)/(RIn+Rp)

(מחלק מתח)

VRIn הוא המתח הנכנס למגבר והוא מוגבר על ידו, לכן המתח שיכנס למגבר אחרי ההגברה הוא AV*VRIn כאשר AV הוא ההגבר של המגבר בזמן קנייתו.

לכל מגבר יש התנגדות יציאה Rout ולמגבר יש עומס RL שעליו ייפול מתח היציאה, RL מחובר בטור ל Rout, לכן

VRL= (AV*VRIn)/(RL+Rout)
ועל מנת לחשב את ההגברה הכללית של המעגל שמסומן באות A:
A=RL/Rout

לפי הביטוי של VRin רואים שאם רוצים שרוב מתח הכניסה ייפול על RIN אנו צריכים לדאוג לכך ש RIN יהיה כמה שיותר גדול. (שיישאף לאינסוף).

אם אנחנו רוצים שרוב המתח המוגבר ייפול על העומס אנחנו צריכים לדרוש ש Rout יהיה כמה שיותר קטן (שואף לאפס.




כל תרגיל אנחנו נפתור בדרך הבאה:

1. המרה של db ל A (דציבל ל-פי כמה הגברנו את המתח/הזרם) או ההיפך - יכול להיות ראשון או אחרון
מ-A לדציבל:
20log(A)=__db

מדציבל ל-A:

10^(__db/20)=A

2.
כאשר מדובר בהגברת מתח
VRIn = (Vin*RIn)/(Rp+RIn)

כאשר מדובר בהגברת זרם
IRin =(Iin*Rp)/(Rp+RIn)

3.
כאשר מדובר בהגברת מתח
AV*VRIn

כאשר מדובר בהגברת זרם

AI*IRIn

4.

כאשר מדובר בהגברת מתח
VRL = (AV*VRIn*RL)/(RL+Rout)

כאשר מדובר בהגברת זרם
IRL =(AI*IRIn*Rout)/(RL+Rout)

5.
כאשר מדובר בהגברת מתח
A=VRL/Vin

כאשר מדובר בהגברת זרם
A=IRL/Iin


תרגיל מספר אחד:

נתון מתח מסוים בעל הנתונים הבאים:
AV = 50.
RIn = 20 kΩ.
Ro = 1kΩ.
במבוא (בכניסה) מחברים מקור מתח sin בעל התנגדות פנימית
Rp = 5kΩ.

ובמוצא המגבר מחברים עומס של 
RL = 500Ω.



א. שרטט מעגל תמורה של המעגל.
ב. חשב את ההגבר של המעגל.

תשובה מלאה לשאלה מספר אחד:

א. כך נראה מעגל התמורה של המעגל הזה:


ב.

נתחיל בשלבים:

VRin = (VIn*RIn)/(Rp+Rin)
VRin = (VIn*20)/(5+20)=0.8 Vin.

AV*VRin = 50*0.8 Vin = 40 Vin 

VRL = (AV*VRIn*RL)/(RL+Rout)=(40 Vin*0.5)/(0.5+1) = 13.33 Vin


A= VRL/VIn =  13.33 Vin / Vin = 13.33




תרגיל מספר שניים

נתון מדבר זרם בעל התנגדות פנימית של 10k ועומס של התנגדות 10Ω.
נתוני מגבר הזרם הם:
         Rin=500Ω.
         Rout= 2kΩ
         AI=30
    

     

א. שרטט סכמת תמורה של המעגל
ב. חשב את הגבר הזרם

כך נראה סכמת תמורה / מעגל תמורה של הגבר זרם

הכל מחבור במקביל זה לזה, אנחנו צריכים לעשות מחלק זרם על מנח להגיע בסופו של דבר להגבר.


נרשום עתה את הנתונים כפי שהם מובאים לנו בסכמת מגבר הזרם בשאלה ונתחיל לפתור:




IRin = (Iin*Rp)/(Rp+Rin)

IRin = (Iin*10)/(10+0.5) = 0.95Iin.


AI*IRin=....
AI*IRin=30*0.95Iin=28.5 Iin.

IRL=(AI*IRin*Rout)/(Rout+RL)

IRL=(28.5 Iin*2)/(2+0.01)=28.35*Iin

A= Iout /Iin = IRL/Iin = 28.35*Iin /Iin = 28.35






I








טרנזיסטורים


כך נראה טרנזיסטור בצורה סכמתית:







חוק הזרמים: סכום הזרמים הנכנסים לצומת שווה לסכום הזרמים היוצאים מהצומת


IE=Ic+IB


לטרנזיסטור יש שלושה צמתים



טרנזיסטור הוא מגבר זרם והוא בעל שלושה מצבי עבודה: רוויה, קיטעון והולכה.
טרנזיסטור מורכב משני דיודות, הוא בעל שלושה צמתים: BE, BC, CE.



β-הגבר הזרם
הגבר שווה יציאה חלקי כניסה (מתח/זרם יציאה חלקי מתח/זרם כניסה)
במקרה שלנו הכניסה שלנו נהיה בבסיס (B) והיציאה שלנו תהיה בקולטור (C).


β=Ic/Ib
סכום הזרמים שנכנסים אל הצומת שווה לסכום הזרמים שיוצא מהצומת

IE=Ic+Ib
מכאן
Ic=βIb

IE=βIb+Ib
IE=Ib(β+1)

טרנזיסטור יכול להיות בשלושה מצבים:
שני מצבים קיצוניים: קטעון ורוויה. כאשר בקיטעון ההתנגדות של הטרנזיסטור היא אינסופית ולא זורם דרכו זרם, ורוויה הזרם דרכו מקסימלי וההתנגדות שלו שואפת לאפס.
על מנת שהטרנזיסטור יתפקד כמגבר זרם, עליו להיות בהולכה.

חישוב נקודת עבודה של טרנזיסטור
כשאשר אתם מתבקשים למצוא נקודת עבודה של טרנזיסטור הם מבקשים אתכם למצוא:
1. Ib - זרם הבסיס
2. VCE מתח קולקטור אמיטר.

אנו נמצא את זה בעזרת שני חוגים: בעזרת החוג הראשון אנחנו נמצא את Ib ובעזרת החוג השני אנחנו נמצא את VCE.
נשתמש בכלל של החוגים: סכום המתח היוצא ממתח המקור שווה לסכום מפל המתחים הנופל על כל נגד ונגד בחוג.

כך נראה טרנזיסטור:


 RE Rc Rb VBE β - יהיו נתונים לנו תמיד.

חוג ראשון בשביל למצוא את Ib:
Vcc =  Rb*Ib+VBE+RE*IE
IE=Ib(β+1)  הוכחנו לעיל

Vcc =  Rb*Ib+VBE+RE*Ib(β+1)


כעת נותרנו עם משוואה עם נעלם אחד שהוא Ib


חוג שני בשביל למצוא את VCE:
Vcc = Rc*Ic+VCE+RE*IE
IE=Ib(β+1)
Ic=βIb

Vcc = Rc*βIb+VCE+RE*Ib(β+1)
כעת נותרנו עם משוואה עם נעלם אחד שהוא VCE.



חשב לדעת את חלוקת הזרמים על מנת שנוכל להבין את התרגילים הבאים:


לא נותר לנו, אלא לעבור על מקרים שונים שבהם נקבל את הטרנזיסטור שלנו ושבהם נתבקש למצוא את נקודת העבודה:






בתרגיל מה שנתון לנו על הדיודות הוא אך ורק VD, לכן במקרה הזה הדיודות נפרצות והם הופכות למקור מתח. נהפוך את הדיודות למקור מתח, נסמן את הזרמים במעגל.

ניקח לדוגמה את הזרם Iw (סתם שם שרירותי, ללא כל משמעות חשמלית) כדי להמחיש מה קורה עם הזרם. Iw מתפצל לשני זרמים: Ib שהוא הזרם בבסיס, ולזרם Ig (סתם שם שרירותי) שאין אנו צריכים לדעת מהו על מנת למצוא את נקודת העבודה.









חוג ראשון למציאת Ib:
2*VD=VBE+IE*RE
IE=Ib(β+1)
Ic=βIb

חוג שני למציאת VCE

Vcc=Ic*RC+VCE+IE*RE



נבחן לפרטי פרטים את המקרה הבא:

נפרט גם פה לפרטי פרטים את הזרמים ונרשום את שני החוגים על מנת למצוא את נקודת העבודה.



חוג ראשון על מנת למצוא את Ib:
VCC=Rc(Ib+Ic)+Ib*Rb+VBE+IE*RE
IE=Ib(β+1)
Ic=βIb



חוג שני על מנת למצוא את VCE:
Vcc=Rc(Ib+Ic)+VCE+IE*RE



מקרה נוסף, שהוא יהיה המקרה העיקרי שלנו (90% מהמקרים):


במצב הזה הנגדים R1 ו R2 לא מחוברים במקביל: אין שני הדקים משותפים, ולא מחוברים בטור: יש הדק אחד משותף אך לא זורם על שניהם אותו זרם.

כדי להתגבר על הבעיה, אנחנו נבצע טבנין:

אנחנו נקצר את המתח Vcc, זאת אומרת נחבר אותו לאדמה.
כעת ל R1 ול R2 יש שני הדקים משותפים: אדמה והנקודה ביניהם.
נחשב אותם כמחוברים במקביל, וזה יהיה RTh (אר טבנין). R1||R2

נחזיר את מקור המתח שלנו, למרות והם לא באמת מחוברים בטור, נבצע מחלק מתח על הנגד שמחובר לאדמה:
VTh= (Vcc*R2)/(R1+R2)

נבנה מעגל תמורה שאיתו נעבוד על מנת למצוא את נקודת העבודה:



חוג ראשון על מנת לחשב את Ib
VTh=Ib*RTh+VBE+IE*RE
IE=Ib(β+1)
Ic=βIb

חוג שני על מנת לחשב את VCE

Vcc = Ic*Rc+VCE+IE*RE


כך נראה טרנזיסטור:



כך נראה טרנזיסטור כאשר יש למקור המתח התנגדות פנימית:





חישוב נקודת עבודה:

(השרטוט יותר מלא מהפעם הקודמת שבה תיארתי לכם בשרטוט איך נראה טרנזיסטור, אבל אל תתרגשו יותר מידי - זה לא קשה ומציאת נקודת עבודה זה בידיוק כמה שעשינו פעם קודמת)

(*אין זה משנה האם יש התנגדות פנימית לטרנזיסטור או האם אין התנגדות פנימית) נקודת עבודה אנחנו מחשבים בתנאי DC, אנחנו מנתקים את כל הקבלים
ושוב אנחנו מקבלים את אותו טרנזיסטור שמצריך טבנין על מנת לחשב את נקודת העבודה (בדיוק כמו לעיל)

חישוב הגבר (כאשר היציאה בקולקטור C):
הגבר אנחנו מחשבים במצב AC, במצב זה לטרנזיסטור יש התנגדות פנימית hie שדרכה זורם זרם Ib. על מנת להגיע למצב AC אנחנו מקצרים את כל הקבלים, ואת מקור המתח Vcc מקצרים לאדמה - ללא יוצא מן הכלל.
מתח היציאה בקולטור תמיד יהיה שלילי, לכן ההגבר גם יהיה שלילי.

כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר אין התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא Vo/Vin:


כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר יש התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא
 Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)    

כאשר יש קבל בלבד במקביל לנגד אמיטר , RE מתבטל כי יש לנו קצר:

לכן מתח הכניסה Vin נמצא במקביל לR2 (שני הדקים - ניתן לראות זאת בקלות בשרטוט), R1 במקביל ל R2 (הדק אחד משותף ניתן לראות בברור וההדק השני המשותף הוא בזכות זה שקיצרנו את ה-Vcc), יש לנו את hie במקביל ל R1 (מחובר  לאדמה ונקודה משותפת מובהקת ל R1).
אחרי זה את הטרנזיסטור עצמו:
מהרגל C יש לנו מקור מתח שהוא מורכב מ IC, ששווה ל βIb ב DC ובמקרה שלנו ל hfe*Ib, בקביל אליו יש לנו Rc ובמקביל ל Rc יש לנו את RL.

כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר אין התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא Vo/Vin:

















A=Vo/Vin= (-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib)=(-hfe*RC||RL)/(hie)


כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר יש התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא
 Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)    

















Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)
(Vo/Vin)=(-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib)=(-hfe*RC||RL)/(hie)
(Vin/Vs)= (Vs*(R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin)/Vs=(R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin).

Rin = hie+RE(hfe+1)

A=(-hfe*RC||RL)/(hie) * (R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin)



כאשר אין קבל במקביל לנגד אמיטר:

לכן מתח הכניסה Vin נמצא במקביל לR2 (שני הדקים - ניתן לראות זאת בקלות בשרטוט), R1 במקביל ל R2 (הדק אחד משותף ניתן לראות בברור וההדק השני המשותף הוא בזכות זה שקיצרנו את ה-Vcc), יש לנו את hie שמחובר לרגל בטרנזיסטור של האמיטר שמחובר ל RE שכל זה מחובר במקביל ל R1 (מחובר  לאדמה ונקודה משותפת מובהקת ל R1).
מהרגל C של הטרנזיסטור יש לנו מקור מתח שהוא מורכב מ IC, ששווה ל βIb ב DC ובמקרה שלנו ל hfe*Ib, בקביל אליו יש לנו Rc ובמקביל ל Rc יש לנו את RL.

כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר אין התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא Vo/Vin:












A=Vo/Vin= (-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+IE*RE)=
IE= Ib(hfe+1)
(-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+IE*RE)=(-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+Ib(hfe+1)*RE)
=(-hfe*RC||RL)/(hie+(hfe+1)*RE)


כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר יש התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא
 Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)    




















A=Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)

Vo/Vin= (-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+IE*RE)=
IE= Ib(hfe+1)
(-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+IE*RE)=(-hfe*Ib*RC||RL)/(hie*Ib+Ib(hfe+1)*RE)
=(-hfe*RC||RL)/(hie+(hfe+1)*RE)


(Vin/Vs)= ((Vs*R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin))/Vs)=
= (R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin)


A=(-hfe*RC||RL)/(hie+(hfe+1)*RE)*(R1||R2||Rin)/(Rs+R1||R2||Rin)








כאשר קבל ונגד Rw במקביל ל RE:

לכן מתח הכניסה Vin נמצא במקביל לR2 (שני הדקים - ניתן לראות זאת בקלות בשרטוט), R1 במקביל ל R2 (הדק אחד משותף ניתן לראות בברור וההדק השני המשותף הוא בזכות זה שקיצרנו את ה-Vcc), יש לנו את hie שמחובר לרגל בטרנזיסטור של האמיטר שמחובר ל RE||Rw שכל זה מחובר במקביל ל R1 (מחובר  לאדמה ונקודה משותפת מובהקת ל R1).
מהרגל C של הטרנזיסטור יש לנו מקור מתח שהוא מורכב מ IC, ששווה ל βIb ב DC ובמקרה שלנו ל hfe*Ib, בקביל אליו יש לנו Rc ובמקביל ל Rc יש לנו את RL.

אנחנו פשוט מחשבים RE||Rw והופכים אותו לנגד אחר במקום RE.

כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר אין התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא Vo/Vin:













A=Vo/Vin=(-hfe*Ib*Rc||RL)/(hie*Ib+IE*RE||Rw)
IE=Ib(hfe+1)
=(-hfe*Ib*Rc||RL)/(hie*Ib+Ib(hfe+1)*RE||Rw)
=(-hfe*Rc||RL)/(hie+(hfe+1)*RE||Rw)



כך זה נראה כאשר מבקשים אותנו למצוא הגבר, כאשר יש התנגדות פנימית (Rs), אנו צריכים למצוא

 Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)    


























 A=Vo/Vs=(Vo/Vin)*(Vin/Vs) 

(Vo/Vin)=(-hfe*Ib*Rc||RL)/(hie*Ib+IE*RE||Rw)
IE=Ib(hfe+1)
=(-hfe*Ib*Rc||RL)/(hie*Ib+Ib(hfe+1)*RE||Rw)
=(-hfe*Rc||RL)/(hie+(hfe+1)*RE||Rw)



(Vin/Vs)= (Vs*R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rin)/Vs)=
= (R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rin))

Rin = hie+RE(hfe+1)

A=(-hfe*Rc||RL)/(hie+(hfe+1)*RE||Rw)*(R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rin))

מושגים חדשים
A= הגבר הטרנזיסטור
Rs - התנגדות פנימית למתח הכניסה
Rin - מופיע רק כאשר יש התנגדות פנימית
Rin = hie+RE(hfe+1)
hie - התנגדות פנימית של הטרנזיסטור; מחובר בין הבסיס לאמיטר, האמיטר מחובר לנגד אמיטר, והנגד אמיטר מחובר לאדמה
hfe = AC ההגבר בתנאי , β= DC ההגבר בתנאי;  hfe =β.
Vs - מתח הכניסה כאשר יש התנגדות פנימית לטרנזיסטור
Vin - מתח הכניסה כאשר אין התנגדות פנימית לטרנזיסטור


חישוב הגבר (כאשר היציאה באמיטר E):

(אין שוני בחישוב נקודת העבודה)

כך נראה הטרנזיסטור:
































מעגל תמורה ב- AC:



חישוב ההגבר:
A=(Vo/Vin)*(Vin/Vs)

Vo/Vin = RE*Ib(hfe+1)/(hie*Ib+RE*Ib(hfe+1))=
=RE(hfe+1)/(hie+RE(hfe+1)).

Vin/Vs= (Vs*R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rs))Vs=
(R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rs).

Rin= hie+RE(hfe+1)

A= RE(hfe+1)/(hie+RE(hfe+1)) * (R1||R2||Rin/(Rs+R1||R2||Rs).


עוד דגשים לגבי הטרנסיטור:

כאשר מבקשים את היחס בין שני ההגברים בדציבל אנחנו מבצים חיסור בין שני ההגברם בדציבל, זאת עקב החוק של חיסור לוגים בעלי אותו בסיס 
log(a/b)=log a- log b,

נזכיר שוב, להעביר הגבר ליחידות של דציבל db:
20log(A)= __ db

להעביר יחידות של דציבל db להגבר
A=10^(__db/20)= __

תפקידי הקבלים
C1 - קבל כניסה ו C2 קבל יציאה הם קבלי צימוד שתפקידם לחסום DC, קבלים אלו חייבים להיות גדולים על מנת שגם בתדרים נמוכים ובתדרים גבוהים ההתנגדות שלהם תשאף לאפס.

CE זהו קבל אמיטר שתפקידו לקצר את נגד אמיטר ב AC וזאת על מנת שההגבר יהיה גדול, לכן גם קבל זה חייב להיות גדול שב-AC יהיה קצר מוחלט.





F.E.T = Filed Effect Transistor מגבר מתח


במגבר מתח המטרה שלנו היא להגביר מתח, לשם כך אנחנו נדאג שבכניסה ייכנס כמה שיותר מתח ושעל נגד העומס שלנו ייפול כמה שיותר מתח.

כך נראה FET:


IS=IG+ID
Rin→      זאת אומרת שיש קיטעון ואין זרם
IG=0    לכן

IS=ID


FET הוא מגבר מתח. התנגדות הכניסה שלו היא אינסופית, לכן IG תמיד שווה אפס, וכתוצאה מכך IS=ID.


נקודת עבודה ב FET:

נקודת העבודה של ה-FET מחושבת בתנאי DC.
כאשר אנחנו מתבקשים למצוא נקודת עבודה אנחנו צריכים למצוא: ID, VDS.


תמיד יהיה נתון: VP, IDSS
הנוסחה:
ID=IDSS(1-(VGS/VP))^2
התנאי הבא צריך להתקיים
|VGS|<|Vp|



בחוג ראשון אנחנו נמצא את ID, ובחוג שני אנחנו נמצא את VSD.

איך למצוא את נקודת העבודה בטרנזיסטור הבא:


חוג ראשון:
0=IG*RG+VGS+IS*RS
IG=0  IS=ID  תמיד

0=VGS+ID*RS
VGS=-RS*ID.

נציב בנוסחה את הנתונים:
ID=IDSS(1-(VGS/VP))^2
IDSS
VGS
VP

נעזר ב:
(a-b)^2 = a^2-2ab+b^2
נפתור משוואה ריבועית, יש לנו שני תוצאות ל ID, נבחר את ה-IDשיקיים את התנאי הבא:
|VGS|<|Vp|


חוג שני על מנת למצוא את VSD:
Vcc= ID*RE+VDS+IS*RS
IS=ID
Vcc= ID*RE+VDS+ID*RS
מציבים את  Vcc, ID את ערכי הנגדים ויש לנו את VDS.







איך למצוא את נקודת העבודה בטרנזיסטור הבא:


טבנין:
RTh= R1||R2 = R1*R2/(R1+R2)
Vth = Vcc*R2/(R1+R2)




מכאן יש לנו את אותו תהליך כמו לעיל למעט השורה הבאה:
בחוג הראשון:
0=IG*RG+VGS+IS*RS
במקום זה נרשום:
VTh=IG*RTh+VGS+IS*RS


מציאת הגבר כאשר היציאה היא בDRAIN בשפך.



תמיד יהיה נתון: gm, rd



מעגל תמורה של FET ב AC:



מושגים:
rd - התנגדות התנגדות יציאה נמצאת בין השפך למקור


כאשר יש VS
A= Vo/VS = Vo/Vin * Vin/VS     



כאשר אין Vs
A=Vo/Vin

Rx - ההתנגדות הפנימית של מקור המתח

c1, c2 - הם קבלי צימוד שמטרם לחסום מתח ישר, לכן הם צריכים לשאוף לאינסוף על מנת שיוכלו לחסות מתח ישר בתדרים גבוהים או נמוכים

Vgs - המתח בין השער למקור  the volage between G (gate) and S (source)

gm*Vgs - הזרם שזורם ביציאה


gm - מוליכות נמדד במילי מואו  mmh= mily mho


FET כאשר נגד RS מתבטל כי יש במקביל אליו קבל שהוא קצר ב AC, ו rd לא שווה אינסוף.




כאשר אנו מתבקשים למצוא הגבר, אנחנו מוצאים אותו בתנאי AC כלומר כל הקבלים הופכים לקצר (c1,c2,c3 שואפים לאינסוף) ואת ה VDD אנחנו מקצרים לאדמה.

ניתן לראות כי Vs נימצא בטור ל Rx שנימצא במקביל לR1 ו- R2 (נקודת משותפת ואדמה משותפת) משם יש לנו את הכניסה לטרנסיטור: G gate, נתון לנו IG בקיטעון לכן יש נתק בינו לבין הD וה-S. לאחריו יש את המתח VGS, שמתחבר בין נקודה G לנגד RS שמחובר לאדמה, במקרה שלנו RS מתבטל לכן Vgs מתחבר ישר לאדמה. משם אנחנו נמשיך אל מקור הזרם: gm*Vgs שהיה זורם על RS אילו היה קיים, וזורם על הנגדים rd, RD, RL.
נבנה מעגל תמורה:



A=(Vo/Vin) * (Vin/Vs)


Vo/Vin = (-gm*Vgs*rd||RD||RL)/Vgs)=-gm*rd||RD||RL.

Vin/Vs = (Vs*R1||R2/(Rx+R1||R2) / Vs)= R1||R2/(Rx+R1/R2) 

A=(-gm*rd||RD||RL)*(R1||R2/(Rx+R1/R2))






FET כאשר נגד RS קיים כי אין במקביל אליו קבל, ו rd  שווה אינסוף.




ניתן לראות כי Vs נימצא בטור ל Rx שנימצא במקביל לR1 ו- R2 (נקודת משותפת ואדמה משותפת) משם יש לנו את הכניסה לטרנסיטור: G gate, נתון לנו IG בקיטעון לכן יש נתק בינו לבין הD וה-S. לאחריו יש את המתח VGS, שמתחבר בין נקודה G לנגד RS שמחובר לאדמה,  משם אנחנו נמשיך אל מקור הזרם: gm*Vgs שזורם על RS, וזורם על הנגדים RD, RL.
rd לא קיים כי הוא שווה אינסוף.




















A=(Vo/Vin) * (Vin/Vs)

Vo/Vin = -gm*Vgs*R1||R2/(Vgs+RD*gmVgs)=-gm*R1||R2/(1+RD*gm)

Vin/Vs = (Vs*R1||R2/(Rx+R1||R2))/Vs= R1||R2/(Rx+R1||R2).

A=(-gm*R1||R2/(1+RD*gm)) *(R1||R2/(Rx+R1||R2))




 מגברי שרת משוב שלילי




כאשר אנחנו מדברים על מגברי שרת באופן כללי:



התנגדות הכניסה של מגבר השרת היא שואף לאינסוף.
ההגבר שלו שואף לאינסוף.
התגדות היציאה שווה לאפס.
רוחב הפס שלו (תדר מקסימילי פחות תדר מינימלי) שואף לאינסוף.

מגבר בעל משוב שלילי
כיצד נזהה מגבר בעל משוב שלילי?
יש משוב שלילי כאשר יש "משהו" (נגד, קבל, סליל, חוט קצר) בין ההדק של המינוס (בין המינוס) ל V0, במקרה הזה יש נגד.
כאשר יש משוב שלילי ניתן לומר:

V(+)=V(-)

במקרה שלנו שניהם שווים אפס. (אפס = אדמה).

כאשר מדובר במגבר שרת בעל משוב שלילי, (שזה המגבר שאיתו אנחנו נעסוק לאורך בתקבילית)
ההגבר שלו הוא אינו אינסוף, ואנחנו נלמד לחשב אותו:

A=Vout/Vin


מגבר הופך מופע

כאשר מתח הכניסה מחובר להדק השלילי ניתן לומר שזהו מגבר הופך מופע, מגבר הופך מופע הוא מגבר שהיציאה שלו היא הפוכה במאה שמונים מעלות מהכניסה.






התנגדות הכניסה של המגבר היא אינסוף, מכאן ניתן לומר שהבדק החיובי לא זורם זרם (התנגדות אינסוף היא קיטעון) והנגדים R1 ו R2 מחוברים במקביל זה לזה.
נגדים אשר מחוברים במקביל במעגל הם בעלי אותו זרם:
IR1=IR2


אמרנו שבמשוב שלילי, כמו שיש לנו בשרטוט לעיל, מתח ההדק החיובי שווה למתח ההדק השלילי, מכיוון שמתח ההדק החיובי מחובר לאדמה (בעל מתח אפס) אזי מתח ההדק השלילי הוא גם אפס.

אנחנו נחשב את IR1:
(זרם שווה מתח חלקי התנגדות)
IR1=(Vin-0) / R1
IR1 = Vin/ R1

אנחנו נחשב את IR2
IR2=  (0-Vo) / R2
IR2=  -Vo /R2

כמו שאמרנו 
IR1=IR2
Vin/ R1= -Vo /R2
והמטרה שלנו למצוא את ההגבר:
A= Vout / Vin

A= - R2/R1



זאת ההוכחה לאיך שהגענו להגבר הזה, בתרגילים אנחנו נשתמש בתוצאה הסופית (במקום כל פעם להוכיח את זה).




מגבר עוקב

כאשר מתח הכניסה מחובר להדק החיובי ניתן לומר שזהו מגבר עוקב.



התנגדות הכניסה של המגבר היא אינסוף, מכאן ניתן לומר שהבדק החיובי לא זורם זרם (התנגדות אינסוף היא קיטעון) והנגדים R1 ו R2 מחוברים במקביל זה לזה.
נגדים אשר מחוברים במקביל במעגל הם בעלי אותו זרם:
IR1=IR2


אמרנו שבמשוב שלילי, כמו שיש לנו בשרטוט לעיל, מתח ההדק החיובי שווה למתח ההדק השלילי, מכיוון שמתח ההדק החיובי מחובר ל Vin(בעל מתח אפס) אזי מתח ההדק השלילי הוא גם Vin.

אנחנו נחשב את IR1:
(זרם שווה מתח חלקי התנגדות)
IR1=(0-Vin) / R1
IR1 = -Vin/ R1

אנחנו נחשב את IR2
IR2=  (Vin-Vo) / R2


כמו שאמרנו
IR1=IR2
-Vin/ R1= (Vin-Vo) / R2
והמטרה שלנו למצוא את ההגבר:
A= Vout / Vin

אחרי קצת מתמטיקה נגיע להגבר:
A= 1+ (R2/R1)



זאת ההוכחה לאיך שהגענו להגבר הזה, בתרגילים אנחנו נשתמש בתוצאה הסופית (במקום כל פעם להוכיח את זה).


תרגיל:


נחלק את מגברי השרת משמאל לימין: אחד, שתיים, שלוש.
נחשב את ההגברים של כל מגבר שרת:
A1
אנחנו מזהים כי מדובר במגבר הופך מופע שההגבר שלו הוא:
A= (-R2/R1)
A= (-10/2)=-5


A2
אנחנו מזהים כי מדובר במגבר עוקב שההגבר שלו הוא:
A= 1+ (R2/R1)
A= 1+(4/1) = 5


A3
אנחנו מזהים כי מדובר במגבר עוקב שההגבר שלו הוא:
A= 1+ (R2/R1)
A= 1+(10/) = 1


כדי לדעת מהי ההגברה אנחנו צריכים לבצע כפר בין שלושת דרגות ההגברה:

A=-5*5*1=-25

אם נתבקש לשררט את המתח היוצא, אזי נשרטט גל סינוס הפוך מופע שבמינימום של מינוס שתיים עשרה וחצי וולט ומקסימום של שתיים עשרה וחצי וולט.

אם היה היה לנו נתון מתח  VCC ומינוס VCC קטן מ12.5 אזי היה לנו את אותו אות סינוס רק שהוא היה נחתך באותו VCC ובאותו מינוס VCC.


מתח היציאה של מגבר שרת מעולם לא יעבור את מתחי הרוויה.
אם Vout עובד את מתחי היציאה נקבל sin חתוך ל Vmax ול Vmin בהתאמה ל VCC ו מינוס VCC.






מגבר הפרש

כאשר יש לנו שתי כניסות של מתח גם להדק השלילי וגם להדק החיובי, אנחנו צריכים לעשות הפרש בין ה Vout הראשון שמתקבל כתוצאה מהשפעתו של מתח אחד, בין ה Vout השני שמתקבל כתוצאתו של מתח אחר. אנחנו בעצם עושים סופר פוזיציה (שיטת ההרכבה).

מדובר בשתי כניסות מתחים ויציאה אחת.

ראשית אנחנו מקצרים מקור מתח אחד (מקצרים מקור מתח משמעותו מחברים אותו לאדמה) ואנחנו מחשבים את את ה Vout שלו.

על פי הנוסחה:  
A= Vo/Vin
Vo = A* Vin




נקצר את V2.

נחשב את Vo1 שמורכב מ A כפול מתח כניסה:

A= (-R2/R1) כאשר המתח בהדק השלילי, מגבר הופך מופע
V1 מתח הכניסה
Vo1 = V1*(-R2/R1)

נקצר את V1

נחשב את Vo2 שמורכב מ A כפול מתח כניסה:

A= (1+R2/R1) כאשר המתח בהדק החיובי, מגבר עוקב

R3 ו-R4 מחוברים בטור כי התנגדות הכניסה של ההדק החיובי (וגם של השלילי) שואפת לאינסוף, המתח שנופל על R4 הוא מתח הכניסה
מתח הכניסה = V2*R4/(R3+R4)

Vo2= V2*R4/(R3+R4) * (1+R2/R1)




אחרי שיש בידנו את הידע הזה, אנחנו מסוגלים להתמודד עם תרגילים ביתר קלות.




חשב את VO בתרגילים הבאים:





כאשר יש לנו משוב שלילי אנחנו יודעים ש:
V+=V-
אזי יש אדמה גם בהדק השלילי, וניתן לשרטט את השרטוט כך:


כאשר ההדק החיובי מחובר לאדמה, אז ניתן להגיד שבצד השני (V0) מגיע המתח השלילי.
VO= -5V






מצא את ערכו של VX כדי שVO יהיה שווה אפס


נקצר את VX ונחשב את המתח היציאה הראשון:
VO1=4*(-30/6) = -20


נקצר את 4V ונחשב את המתח היציאה השני:

VO2= VX*20/(20+10) * (1+30/6) = 2VX/3 * 6 = 4VX

VO = -20+4VX

אנחנו רוצים ש VO יהיה שווה אפס

0= -20+4VX

VX = 5V





חשב את הגבר המעגל:



בתרגיל הבא ניתן לראות כי המגבר השני הוא מגבר יחידה, כלומר מה שנכנס הוא מה שיוצא.

יש לנו מתח שנכנס בהדק השלילי, המתח שיוצא משם הוא:
VO1=Vin * (-20/5) = -4Vin

Vo = -4Vin

A=  Vo/Vin = -4Vin / Vin = -4.





חשב את ערכי הנגדים R2 R3 עבור VO יהיה 8V2-11V1



















חשב את Vo


vo = A*Vin
אנחנו צריכים לחשב את Vin (מתח הכניסה), מתח הכניסה הוא לפני הנגד הקרוב ביותר להדק השלילי.
אנחנו נעבוד בשיטת הזרמים ונסמן בשרטוט גם את הזרמים:



I1=I2+I3

I1= (5-VA)/10

I2= (VA-0)/7 = VA/7

I3 = (VA-0)/2.5 = VA/2.5

(5-VA)/10 =  VA/7 +VA/2.5

VA=0.77V

VO= 0.77 * (-27/7) = -2.97V






חשב את Vo
חשב את Rin



A=Vo/Vin
Vo =A*Vin
מכיוון שמדובר במגבר יחידה
Vout = 1*Vin
אנחנו עובדים עם זרמים, נרשום את כל המשוואות שאנחנו יכולים עם הזרמים

המתח שנופל על הנגד הכי קרוב להדק החיובי הוא מתח הכניסה (נקודה B), מדובר פה במגבר יחידה, כלומר מתח הכניסה שווה למתח היציאה, לכן נסמן:
VB=Vout


(Vin-VA)/R = (VA-Vout)/R + (VA-Vout)/R
Vin= 3VA-2Vout


אנחנו יודעים שמה שנימצא בין ההדק החיובי לנקודה B הוא קיטעון, זאת אומרת לא זורם שם זרם, ניתן להגיד שמנקודה A עד לנקודה B יש את אותו זרם, ומנקודה B עד לאדמה שמתחתיה יש את אותו זרם (הם מחוברים בטור).
אמרנו כבר שנקודה B היא מתח היציאה.

(VA-Vout)/R = (VB-0)/R
VA=2Vout


ניקח את תוצאות המשוואות שלעיל ונציב את ערכו של VA מהמשוואה השנייה בראשונה
Vin= 3VA-2Vout
VA=2Vout

Vin= 3VA-2Vout
VA=2Vout

Vin = 4Vout
Vout = Vin/4



Rin = Vin/Iin
יש לנו בהתחלה את הזרם שהוא שווה לזרם שנכנס ויש בו את Vin.
Iin=(Vin-VA)/R


אנחנו צריכים להיפטר מ VA
VA=2Vout

Vout= Vin/4

Iin=(Vin-2*(Vin/4))/R
Iin=(Vin-0.5Vin)/R
Iin=(0.5Vin)/R
Rin= Vin/Iin = R/0.5 = 2R





חשב את Vout ל Vin.
מצא את Rin



















Vout1 = Vin*( -2R/R) = -2Vin

Vout = -2Vin * ( -3R/R) = 6Vin

A= Vout / Vin - 6Vin /Vin = 6.


Rin = Vin/Iin

Iin = (Vin-0)/R + (Vin-Vout)/5R 
Iin = Vin/R + (Vin-Vout)/5R

Vout=6Vin  הוכחנו לעיל

Iin = Vin/R + (Vin-6Vin )/5R

Iin = Vin/R + (-5Vin )/5R
Iin=0

Rin= Vin/0
Rin=








מגבר מסכם



VO1= V1*(-R4/R1)

VO2 = V2*(-R4/R2)

VO3 = V3*(-R4/R3)

Vout= V1*(-R4/R1) + V2*(-R4/R2) + V3*(-R4/R3)





חשב את Vout























Vout1 = V1*( -20/5) = -4V1
Vout2 = V2 מדובר במגבר יחידה, המתח שנכנס זה המתח שיוצא

VO = -4V1*(-45/6) + V2 (-45/9) = 30V1-5V2




חשב את Vout






























Vout1 =8* (-18/3) = -48v

Vout2 = 10*6/(4+6) +  (1+18/3) = 42v

Vout3= -48+42 = -6v.

Vout = -6 *(-10/2) = +12v.








מייצבים
מייצב הופך / ממיר לנו מתח AC ל DC.
למה אנחנו צריכים מייצבים?
ישנם מכשירים (למשל: טלפונים חכמים, מחשבים ועוד) שפועלים ב- DC בלבד, לשם כך אנחנו צריכים מייצב כי רשת החשמל שמגיע אלינו מתחנת החשמל היא AC (מתח חילופין) וכאמור מכשירים רבים דורשים DC (מתח ישר).
על מנת שהמכשירים שדורשים DC לא יתקלקלו, אנו משתמשים במייצבי מתח, שבמידה ותהיה קפיצה במתח בזכות המייצב זה לא ישפיע על המכשיר החשמלי (המעגל החשמלי).




גשר דיודות

כך נראה גשר דיודות


המתח שנכנס אל גשר הדיודות:

המתח הנכנס אל גשר הדיודות הוא מתח חילופין / אות חילופין.


המתח היוצא מגשר הדיודות נקרא גל פועם וכך הוא נראה:


בעצם גשר הדיודות הופך את כל מה ששלילי לחיובי, אנחנו נפטרים מהמתח השלילי.



שנאי

שנאי מורכז משני סלילים
שנאי נועד כדי להניח או להעלות מתח - תוך כדי שמירה על ההספק!
N - הוא מספר ליפופים
את יחס הליפופים אנחנו נוהגים לסמן:
N1:N2

יחסים בשנאי:
N1/N2 = V1/V2 = I2/I1

ההספק:
P=I*V

זאת אומרת שההספק נשמר

הערות:
באוגדן הנוסחאות אנו נשתמש בנוסחה: מתח אדווה במיישר גל שלם כאשר אנו נעסוק בגשר דיודות.





תרגיל עם פתרון מלא



מקור מתח החילופין שווה ל-220V והוא בעל תדר של 50Hz.
חשב את מתחי השיא של המתחים הבאים ושרטט את המתחים בתלות בזמן זה מתחת לזה:
א. מתח המבוא.
ב. המתח בליפוף השני של השנאי. 12:1
ג. מתח במוצא כאשר המפסק מחובר לנגד
ד. המתח במוצא כאשר המפסק מחובר לקבל

חברת החשמל נותנת לנו מתח אפקטיבי יעיל (Veff), המתח האמיתי שאנחנו מקבלים הוא המתח המקסימלי.
כדי להפוך את המתח האפקטיבי, למתח המקסימלי אנחנו נכפול בשורש שתיים. 2√.
V(max)=√2*V(eff)
מדובר בדיודות לא אידאילות.

א. גל סינוס של Vin, לפי המתח המקסימלי
v(max) = √2*220=311v
ב. מכיוון ש-N1 גדול פי 12, כדי לחשב את N2 אנחנו צריכים לחלק ב:12 את N1.
311/12=25.9V
גל סינוס שהמתח המקסימלי הוא 25.9 וולט.
ג. המתח שיוצא מגשר הדיודות נופל במלואו (ללא שינוי) על הנגד.
על פי מה שלמדנו לעיל, מה שיוצא לנו מגשר הדיודות הוא גל פועם. (כל מה שחיובי הופל להיות שלילי).
ד. כדי ליצור מייצב טוב, אנחנו לוקחים קבל גבוהה מאוד, כדי שכמה שיותר זמן ייפול על מתח והוא ייטען ובעצם ייצור לנו מתח ישר DC (עד שהוא יתפרק).



נניח ומדובר בדיודות לא אידיאליות? VD= 0.7V. 
מה היה שונה בשרטוטים? פרט ונמק את תשובתך.

תשובה:
כאשר נתון לנו VD=0.7V זאת אומרת שנופל על הדיודות מתח של 0.7V, במילים אחרות הן (הדיודות) צורכות מתח של 0.7V, לכן:
בשרטוט של סעיף א': לא יהיה שינוי, כי איו השפעה של הדיודות.
גם בשרטוט של סעיף ב' לא יהיה שום שינוי כי הדיודות אחרי.
בשרטוט של סעיף ג':  כל פעם המתח פוגש שני דיודות: זאת אומרת כאשר כל דיודה צורכת 0.7V, שתי דיודות ביחד צורכות 1.4V, יש לנו את אותו שרטוט רק שהערך המקסימלי מופחת ב 1.4V.
מאותה סיבה בידיוק, הקבל נטען לערך הקודם שלו פחות 1.4V.





אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה