יום ראשון, 26 באפריל 2015

תקבילית ב' הנדסאי אלקטרוניקה כיתה יד' כל מה שצריך לדעת תרגילים פתרונות מלאים דוגמאות הסברים חומר לימודי הסבר מפורט 711003 שאלון בגרות

תקבילית ב' הנדסאי אלקטרוניקה כיתה יד' כל מה שצריך לדעת תרגילים פתרונות מלאים דוגמאות הסברים חומר לימודי הסבר מפורט 711003 שאלון בגרות 



** כאשר נכנס לטרנזיסטור מתח VCC, אזי הוא נכנס לרוויה! זאת אומרת הוא קצר לכל דבר ועניין!! *

מקור הזרם במגברי הפרש ממלא את התפקיד של RE, הוא נותן לנו CMRR אינסופי.

תזכורת:

מבנה טרזיסטור בסיסי שחשוב לדעת:




ß=(Ic/Ib) → Ic=ß*Ib

IE=Ib+Ic → IE=Ib+ß*Ib → = IE=Ib(ß+1)


 טרנזיסטור FET:


IS=ID+IG
IG=0

IS=ID

אופן הפעולה בדרך כלל:
אנחנו מחשבים את החוג הפנימי, ומגיעים לביטוי של:
Vgs=b*ID
b - מסמן לנו ביטוי

אנחנו מציבים בנוסחה אשר נמצאת לנו בדף הנוסחאון:



יש לזכור את התנאי הבא על מנת לבחור ב ID המתאים מבין השניים:




זה ידע בסיסי שאין עוררין וצריך לדעת אותו ולשלוט בו היטב

אנחנו נתקדם מהבסיס ואל הידע של כיתה יד' ממש, שיהיה לנו בהצלחה במסע הזה.
שוב זה אחד המקצועות הכי קשים לפי דעת רבים, אני מקווה שתביני את ההסברים.




טרנזיסטור דו דרגתי:
2 נקודות עבודה:
Ic1
VCE1
Ic2
VCE2

הגבר אחד.
A=Vo/Vin




תרגיל:
מצא את נקודות העבודה של כל אחד מהטרנזיסטורים, ומצא את ההגבר של הטרנזיסטור.


הנתונים המוענקים לנו בשאלה:

VBE
R1
R2
RC1
RE1

R3
R4
RC2
RE2
RL

Vcc
hie

ß=hfe

מוצאים נקודת עבודה בתנאי DC, זאת אומרת שכל הקבלים הם נתק.
יש לנו קבל בין שני הטרנזיסטורים, לכן נימצא נקודת עבודה בניפרד לכל טרנזיסטור, ונקודת העבודה של טרנזיסטור אחד לא תהיה תלויה בנקודת העבודה של הטרנזיסטור השני.

נשרטט את הטרנזיסטור הראשון ב-DC:



אין אנו יכולים למצוא כך את נקודת העבודה (משום שאין לנו את כל הזרמים), נצטרך לעשות מעגל תמורה בעזרת טבנין:

Rth=R1||R2
Vth=(Vcc*R2)/(R1+R2)

Vth מתח המקור כפול הנגד הקרוב יותר לאדמה חלקי שני הנגדים

נשרטט מעגל תמורה נקודת העבודה:


חוג ראשון:
Vth=Rth*Ib1+VBE1+IE1*RE1
IE1=Ib1(ß1+1)

VBE =  נתון

הנעלם שלנו הוא Ib1, דרכו נמצא את Ic1

נחשב את Ic1, IE1


חוג שני:

VCC=IC1*RC1+VCE1+IE1*RE1
VCE1 הוא הנעלם שלנו


מצאנו את נקודת העבודה של הטרנזיסטור הראשון.



נשרטט את המעגל של הטרנזיסטור השני ב-DC


נצטרך לעשות מעגל תמורה באמצעות טבנין

Rth=R3||R4
Vth=(Vcc*R4)/(R3+R4)

Vth מתח המקור כפול הנגד הקרוב יותר לאדמה חלקי שני הנגדים

מעגל התמורה של הטרנזיסטור השני:




חוג ראשון:
Vth=Rth*Ib2+VBE2+IE2*RE2
IE2=Ib2(ß2+1)

VBE2=  נתון

הנעלם שלנו הואIb2, דרכו נמצא את Ic2

נחשב את Ic2, IE2


חוג שני:

VCC=IC2+VCE2+IE2*RE2
VCE2 הוא הנעלם שלנו

מצאנו את נקודת העבודה של הטרנזסיטור השני.


עכשיו נחשב את ההגבר של הטרנזיסטור, נשרטט עתה מגעל תמורה AC של הטרנזיסטור:

ב-AC כל הקבלים קצר וכל מקורות המתח DC מקוצרים לאדנה.
אנו מתחילים במתח הכניסה Vin שהוא מתח AC.
R1 הדק אחד מחוברים ל-VCC שמקוצר לאדמה והדק שני מחובר לR2
R2 הדק אחד מחובר ל-R1 והדק שני מחובר לאדמה
זאת אומרת ש-R1 מקבילת ל-R2, וזה מה שנשרטט.

עכשיו אנחנו נכנסים לתוך הטרנזיסטור: ישנה התנגדות פנימית hie1 של הטרנזיסטור, לאחר מכן יש לנו את נגד RE שמקוצר על ידי קבל אמיטר לכן במקומו יש לנו חוט.
לאחר מכן מקור זרם מוגבר: hfe1Ib1.
אנחנו נכנסים לקולקטור יש לנו נגד RC1.

עכשיו אנחנו עוברים לנגדים R3 ו R4 שמחוברים במקביל זה לזה וגם במקביל לנגד RC1.

אנחנו נכנסים לטרנזיסטור השני, יש לנו התנגדות כניסה hie2Ib2, יש לנו RE2  שאין מי שיקצר אותו, ואז יש לנו מקור זרם מוגבר hfe2Ib, ומשם יש לנו
RL מחובר בהדק אחד לאדמה ובהדק שני ל-RC2
RC2 בהדק אחד ל-Vcc שמקוצר לאדמה ובהדק השני ל-RL
RL מקביל לRC2.

כך נראה שרטוט מעגל התמורה של AC למציאת הגבר:



A=Vout/Vin= (Vo/Vin1)*(Vin1/Vin)


(Vo/Vin1)
Vo=(-hfe2Ib2*RC2||RL)
Vin1=(hie*Ib2+Ib2(hfe+1)*RE2)


RIN=(hie1+RE(hfe+1)
(Vin1/Vin)
Vin1=(-hfe1Ib1*RC1||R3||R4||RIN)
Vin=(hie1*Ib1)

נותר לנו להציב, לחשב ולמצוא את A




הנתון של Q2 של המתח זה שינחה אותנו פעמים רבות באיזה חוג לבחור.
במקרה שלנו:
VBE לכן נחפש חוג שהמתח VBE יהיה חלק ממנו




תרגיל עם פתרון מלא
א. חשב את נקודת העבודה של הטרנזיסטור Q1 ו-Q2.
ב. חשב את ההגבר (Vout ל-Vin)
ב. נתון Vi=0.5sint חשב ושרטט את Vout בתלות בזמן.


שרטוט השאלה:

נתוני השאלה:


Vcc

Q1
IDSS=8mA
Vp=-5V
rd→∞
gm


Q2
VBE
hie
β=hfe


נשרטט מעגל תמורה של נקודת עבודה, נקודת עבודה אנחנו מוצאים בתנאי DC , זאת אומרת כל הקבלים הם בנתק



רשמית המטרות שלנו:

נקודת עבודה Q1
ID
VDS

נקודת עבודה Q2
IC
VCE


ניקח את החוג הפנימי על מנת למצוא את ID:



0=IG*RG+Vgs+RS*IS

IS=IG+ID
IG=0
IS=ID

לכן:
0=Vgs+RS*ID
Vgs= -RS*ID

נציב בנוסחה שנתונה לנו בדף הנוסחאון:

IDSS נתון לנו
Vp -נתון
אנחנו נציב ב-Vgs את התוצאה שיצאה לנו מהחוג הראשון.


נעבוד מסודר על פי חוקי המתמטיקה ונקבל משוואה ריבועית של ID1,2

נבחר את ה-ID הנכון שלנו על פי הכלל הבא:




מצאנו מטרה ראשונה ID

נשרטט את הזרמים על מנת שנדע לאן באנו ולקראת מה אנחנו הולכים



אין לנו זרם רגיל ב-IRD לכן חשוב לשרטט לאן זורמים הזרמים ולדעת בידיוק מה הזרם שזורם בכל מקום
(יש לשים לב לכיוון של הזרימה של Ib שנקבע על ידי האמיטר)

ID=Ib+IRD → IRD=ID-Ib

אם ניקח את החוג מלמעלה עד למטה, נראה שיש לנו שני נעלמים:
Vcc=RD*IRD+VDS+Is*RS

Vcc=RD*(ID-Ib)+VDS+Is*RD
Ib נעלם
VDS נעלם
לכן לא ניקח את החוג הזה כעת

נבדוק מה הנתונים שעומדים לרשותנו

Vcc

Q1
  IDSS=8mA
Vp=-5V
rd→∞
gm


Q2
VBE
hie


β=hfe

הנתון היחידי שיכול לעזור לנו עכשיו הוא VBE

ניקח את החוג הפנימי:







































VEB= -VBE

נחשב את החוג השני:
RE*IE+VEB= RD*IRD

ראינו מקודם
IRD=ID-Ib

IE=Ib(β+1)

RE*Ib(β+1)+VEB= RD*(ID-Ib)
הכל נתון למעט Ib, נחשב את Ib

והינה מצאנו עוד מטרה, חישבנו Ib
נחשב את Ic ו-IE

Ic=βIb
IE=Ib(β+1)

עכשיו נוכל לעשות את החוג מלמעלה עד למטה

















































 IRD=ID-Ib

Vcc=RD*IRD+VDS+Is*RS

Vcc=RD*(ID-Ib)+VDS+Is*RD
VDS נעלם


נחשב את VDS ואז סימנו את מטרה שצלחנו בהצלחה


ניקח החוג הבא: מלמעלה עד למטה על מנת למצוא את VCE



Vcc=RE*IE+VEC+RC*Ic

יש לנו את כל הנתונים למעט VEC

נפתור את המשוואה ונימצא את VEC

VCE= -VEC

מצאנו את המטרה הנוספת שלנו.

ענינו בצורה מלאה על סעיף א'


סעיף ב' - אנחנו צריכים לחשב את נקודת העבודה, מחשבים נקודת עבודה בתנאי AC כל הקבלים הם קצר, לכן השרטוט יהיה:

מתח המקור Vin יהיה מחובר במקביל לנגד RG.

אחר כך יש לנו כניסה של הטרנזיסטור: יש קיטעון  בכניסה, נשאיר מקום ריק למעלה, למטה נמשיך את האדמה.

אחרי הקיטעון יש לנו מקור זרם gm*Vgs שנימצא בין D שנימצא מעליו ל-S 

מתחת ל-S יש לנו את RS שמתחתיו יש אדמה.

יש לנו בין D ל-S את rd התנגדות יציאה אבל הוא שואף לאינסוף לכן הוא בקיטעון ואין מה לציין אותו.

לכל זה יש במקביל את RD


עכשיו אנחנו נכנסים לטרנזיסטור:
התנגדות פנימית hie שמחובר אליו בטור RE

במקביל לזה ולזה יש לנו את הנגד RC


A=(Vout/Vin2)*(Vin2/Vin)



Vout/vin2=(-hfeIb*RC)/(hie*Ib+Ib*(hfe+1)*RE)















RIN=hie+RE*(hfe+1)





Vin2/Vin = (-gm*Vgs*RD||RIN)/(Vgs+gm*Vgs*Rs)











נציב את הנתונים, נחשב נציב ב-A נחשב וסיימנו את סעיף ב' במלואו.


סעיף ג' - בסעיף ג' אנו נדרשים לשרטט את מתח המוצא כאשר נתון לנו מתח המבוא. מתח המוצא יהיה חיובי ולא שלילי - הוא לא יהיה הפוך פאזה והוא יהיה מוגבר ב-A.
המתח המקסימלי שלו יהיה A*Vin. גל סינוס.







תרגיל עם פתרון מלא טרנזיסטור דו דרגתי דו נושאי


שרטוט השאלה


נתוני השאלה:
Vcc
C1
C2
R1
R2
RC1
RE1

RE2

Q1 הטרנזיסטור הראשון
β=hfe
hie
VBE

Q2 הטרנזיסטור השני
β=hfe
hie
VBE



א. מה תפקיד הקבלים C1 ו-C2?
ב. חשב את נקודת העבודה של שני הטרנזיסטורים.
ג. חשב את Vo ל- Vin (חשב את ההגבר A)
ד. חשב את Rx, RIN1 ו-RIN.

פתרון תשובה מלאה הסבר דרך מלאה

פתרון סעיף א'

C1 הוא קבל צימוד, תפקידו לחסום DC ולהעביר AC גם בתדרים גבוהים ונמוכים. אנו מעוניינים שערכו יהיה כמה שיותר גבוה מהטעם הבא:

על מנת שהקבל יהווה קצר מוחלט אנחנו צריכים שההיגב יהיה כמה שיותר נמוך:

כאשר יש לנו תדר גבוה, אנו מקבלים היגב נמוך.

אבל מה קורה כאשר יש לנו תדר נמוך? כאשר יש לנו תדר נמוך אנו צריכים ערך של קבל גבוה על מנת שהיגב הקבל יהיה כמה שיותר נמוך.

בצורה כזאת יותר מתח ייכנס לטרנזיסטור וכך ההגבר שלנו יהיה גדול יותר.

אנו רוצים להעביר את Vin במלואו, אם לקבל תהיה התנגדות, ייפול עליו מתח על חשבון מה שייכנס לטרנזיסטור.

RE - תפקיד נגד אמיטר הוא לתת משוב שלילי ב-DC כדי שהטרנזיסטור לא ייכנס למצב רוויה בעת שהטרנזיסטור מתחמם, בצורה כזו הוא מייצב לנו את נקודת העבודה.

תפקיד נגד האמיטר הוא לתת משוב שלילי, עם הטרנזיסטור מתחמן הזרם יורד, זה מקטין את הכניסה והוא מונע מהטרנזיסטור להיכנס למצב רוויה.

C2 - הוא קבל אמיטר, תפקידו להוות קצר מוחלט ערכו חייב להיות גבוה מאותו טעם שמוסבר לעיל. תפקידו למנוע את המשוב השלילי בכך שהוא מקצר את נגד RE מה שימנע הורדה של זרם הכניסה ויגרום לכך שההגבר לא יירד.


פתרון סעיף ב'

נגדיר לנו את רשימת המטלות, נבדיל בין הטרנזיסטור הראשון Q1 לטרנזיסטור השני ׁQ2 באמצעות המספרים 1 ו-2 בהתאמה.

המטרות שלנו על מנת למצוא נקודת עבודה:
Ic1
VCE1

Ic2
VCE2


תחילה נשרטט מעגל תמורה של המעגל למציאת נקודת העבודה, תנאי DC זאת אומרת קבלים בנתק:



אין אנו יודעים מה הזרם שזורם שם, לכן אנחנו נעשה תבנין על מנת לפתור את הבעיה הזו:

RTH=R1||R2=(R1*R2)/(R1+R2)

מחלק מתח VCC על הנגד שקרוב יותר לאדמה
Vth=(Vcc*R2)/(R1+R2)

נשרטט את מעגל התמורה החדש יחד עם הזרמים של שני הטרנזיסטורים



על פי שרטוט הזרמים ניתן לראות כי:

IRC1=Ib2+Ic1


נחשב את החוג הפנימי:


נחשב את החוג הראשון:
VTH=Ib*RTH+VBE1+RE1*IE1

IE1=Ib1(β1+1)

VTH=Ib*RTH+VBE1+RE1*Ib1(β1+1)

הכל נתון למעט Ib1 נימצא אותו בעזרת חישוב המשוואה

נחשב את Ic1 ואת IE1:
Ic1=β1*Ib1
IE1=Ib1(β1+1)

השגנו מטרה אחת Ic1

מה שינחה אותנו בחוג השני הוא הנתונים של הטרנזיסטור השני

יש לנו את הנתון VBE2, זאת אומרת אנחנו חייבים לכלול אותו בחוג שלנו
אין כל כך ברירות, אלא לקחת את החוג הזה:



כפי שאמרנו מקודם ניתן לראות על פי שרטוט הזרמים ששרטטנו כי:
IRC1=Ib2+Ic1

נחשב את החוג השני

Vcc=RC1*IRC1+VBE2+RE2*IE2

IRC1=Ib2+Ic1
IE2=Ib2(β2+1)

Vcc=RC1*Ib2(β2+1)+VBE2+RE2*Ib2(β2+1

יש לנו את כל הנתונים מלבד Ib2. נחשב אותו

נימצא את Ic2 ואת IE2

Ic2=β2*Ib2


IE2=Ib2(β2+1)

מצאנו את Ic2, הושגה עוד מטרה.


נעשה את החוגים הבאים, זה די ברור (אנחנו צריכים למצוא את VCE1 ואת VCE2)




חישוב חוג מספר שלוש

Vcc=RC1*IRC1+VCE1+RE1*IE1
IRC1=Ic1+Ib2

את כל הנתונים יש מלבד VCE1 נחשב אותו על פי המשוואה

השגנו עוד מטרה אחת בדרך לחישוב נקודת העבודה


חישוב חוג מספר ארבע
Vcc=VCE2+RE2*IE2

יש לנו את כל הנתונים מלבד VCE2 לכן נחשב אותו בעזרת המשוואה הזאת

השגנו את כל המטרות שלנו - מצאנו את נקודת העבודה של שני הטרנזיסטורים



פתרון סעיף ג'

על מנת לחשב את ההגבר אנחנו צריכים לשרטט מעגל תמורה של המעגל ב-AC כי מחשבים הגבר ב-AC. מקור

מתח המקור Vin מחובר במקביל לנגדים R1 ו-R2.

אנחנו נכנסים לטרנזיסטור הראשון, יש לנו התנגדות כניסה פנימית hie, היא מחוברת בין הבסיס לאמיטר, היה אמור להיות לנו נקד אמיטר בל הוא מקוצר על ידי הקבל C2. אחרי זה יש מקור זרם hfe1Ib1, אחרי זה יש נגד RC1

במקביל לנגד RC1 אנחנו נכנסים לטרנזיסטור השני: hie בטור עם נגד RE, מקור זרם hfe2Ib2, אחר כך יש לנו נגד RC2.

שרטוט מעגל התמורה של AC למציאת ההגבר





A=(Vout/Vin2)/(Vin2/Vi)



Vout/Vin2= (Ib2(hfe2+1)*RE2) / (hie2*Ib2+Ib2*(hfe2+1)*RE2)





Rx=hie2+RE2(hfe2+1)





Vin2/Vin = (-hfe1Ib1*RC1||RX) / (hie1*Ib1)



נציב את הנתונים, ונחשב את ההגבר.

ד. פתרון לסעיף ד':

RX - כבר פתרתי בסעיף ג'.








תרגיל טרנזיסטור דו נושאי דו דרגתי פתרון מלא תשובה בחינם שרטוטים הסברים




הנתונים שיש בשאלה:
Vcc
RS
R1
R2
RE1
RC1
RC2
RE2
RL

Q1
β=hfe
hie
VBE


Q2
β=hfe
hie
VBE

א. חשב את נקודת העבודה של כל טרנזיטור
ב. חשב את ההגבר של הטרנזיסטור
ג. חשב את RIN ואת RO


פתרון סעיף א'
נשרטט מעגל DC על מנת למצוא נקודת עבודה, קבלים בנתק. אנו מזהים כי צריך לעשות טבנין, נעשה.


RTH=R1||R2=(R1*R2)/(R1+R2)

מחלק מתח VCC על הנגד שקרוב יותר לאדמה
Vth=(Vcc*R2)/(R1+R2)




נשרטט זרמים ואת החוגים שאותם אנחנו נחשב



החישוב והמטרות ממש דומה לתרגיל הקודם בהצלחה


ב. חישוב ההגבר - על מנת לחשב את ההגבר יש לשרטט מעגל תמורה ב-AC זאת אומרת כל מקורות המתח של DC מקוצרים לאדמה, הקבלים בקצר.

יש את מקור המתח Vs  יש בטור אליו את RS

במקביל אליהם יש את R1||R2

אחר כך נכנסים לטרזנזיסטור: התנגדות hie התנגדות בין הבסיס לאמיטר, מתחת לאמיטר יש נגד אמיטר שמחובר מצידו השני לאדמה.

מקור זרם hfe1Ib1 אחר יש נגד RC.




























נפתור את הכל, נציב והינה יש לנו הגבר.

סעיף ג'

התנגדות היציאה שלנו ROUT




RIN






תרגיל מסכם טרנזיסטור דו דרגתי






























הנתונים:
VCC
כל נתוני הנגדים



Q1
IDSS
Vp
rd חשוב לציין שיש לו ערך! והוא לא שואף לאינסוף! זה כל הפואנטה של כל התרגיל - נא לשים לבד לחישוב ההגבר.

Q2
β=hfe
hie
VBE


א. חשב את נקודת העבודה של Q1 ו-Q2
ב. חשב את ההגבר (Vo ל-Vin).

פתרונות תשובות
א. על מנת לחשב נקודת עבודהנשרטט מעגל תמורה של המעגל הזה בתנאי DC - כל הקבלים בנתק

נשרטט את כל הזרמים שזורמים במעגל ואת החוגים שנשתמש בהם:




חישוב חוג ראשון:

0=IG*RG+Vgs+RS*IS

IS=IG+ID

IG=0
IS=ID

0=Vgs+RS*ID
Vgs= -RS*ID

אנחנו מציבים בנוסחה אשר נמצאת לנו בדף הנוסחאון:



יש לזכור את התנאי הבא על מנת לבחור ב ID המתאים מבין השניים:


מצאנו מטרה אחת.




חישוב חוג שני:

IRD=ID+Ib

Vcc=RD*(ID+Ib)+VBE+RE*IE

IE=Ib(β+1)

Vcc=RD*(ID+Ib)+VBE+RE*Ib(β+1)

יש את כל הנתונים למעט Ib.

נחשב ונימצא את Ib ולאחר מכן את Ic ואת IE.


חישוב חוג שלישי:
Vcc=RD*(ID+Ib)+VDS+ID*RS

יש את כל הנתונים למעט VDS נמצא אותו ואפשר לסמן עוד מטרה שבוצעה בהצלחה

חישוב חוג רביעי:

Vcc=RC*Ic+VCE+RE*IE


יש לנו את כל הנתונים למעט VCE - נימצא אותו וסיימנו למצוא את נקות העבודה.


ב. כדי למצוא את נקודת העבודה נשרטט מעגל תמורה ב-AC זאת אומרת כל הקבלים בקצר ומקור המתח ב-DC הוא קצר לאדמה גם.



שימו לב כי יש לנו מקור זרם (השמאלי) rd מפריע לנו, יותר נוח לנו לעבוד עם מקור מתח במקרה הזה, לכן נמיר אותו למקור מתח. מקור המתח יהיה gm*Vgs*rd והנגד rd יהיה בטור למקור המתח



עכשיו נוכל לחשב את ההגבר:

























קבל צימוד תפקידו לחסום DC ולהעביר AC בתדרים גבוהים ונמוכים.

כאשר יש תדר גבוהה ההיגב הוא נמוך.
כאשר יש תדר נמוך, צריך קבל ערך  קבל גבוה על מנת שההיגב יהיה נמוך.
לכן הערך הקבל גבוה מאוד.
כתוצאה מכך יותר מתח ייכנס לטרנזיסטור, כך יהיה הגבר גבוה יותר.


RE - נגד אמיטר - תפקידו הוא לתת משוב שלילי ב-DC. כדי שהטרנזיסטור לא ייכנס למצב רוויה בעת שהוא מתחתם בצורה כזאת הוא מייצב את נקודת העבודה.

C2 - קבל אמיטר - תפקידו להעניק לנו קצר מוחלט ב-AC. ערכו חייב  להיות גבוה, תפקידו למנוע משוב שלילי בכך שהוא מקצר את נגד RE, מה שימנע הורדה של זרם ויגרום לכ שההגבר לא ירד.





מגברי שרת תרגילים עם פתרונות מלאים בגרויות הסבר דרך מפורטת כל מה שצריך לדעת


תרגיל מספר 1:






א. מצא ביטוי לערכים של Vout ל-Vin עבור החלק החיובי של אות הכניסה וכך גם עבור החלק השלילי.
ב. שרטט סכמת תמורה של המעגל עבור שני חצאי המעגל והסבר את פעולת המעגל.
ג. שרטט זה מתחת לזה את מתח המוצא ומתח הכניסה עבור:
Vin=5*sin2π1000t


פתרון:
אנחנו נפתור את סעיף א' וסעיף ב' יחדיו:

כאשר יש חלק חיובי:
נניח בהתחלה כי הדיודות בקיטעון (הם חצאי מוליכים).
יש לנו משווה בחוג פתוח: בהדק הפלוס יש אפס. (אדמה) ובהדק המינוס יש מתח חיובי.
ההדק המינוס בעל מתח גבוה יותר מדק הפלוס, לכן מה שיוצא במוצא המשווה הוא: מינוס VCC.

מה שגורם לדיודה העליונה להיפרץ בלבד.



עכשיו ניתן לומר כי במגבר השרת הראשון יש לנו משוב שלילי.
על פי תכונות המגבר ניתן לומר כי בהתנגדות המבוא (ההדק החיובי וההדק השלילי) יש התנגדות אינסוף.
לנגד התחתון יש משני צידיו התנגדות אינסוף, לא זורם שם זרם, ולכם הוא מנותק.


מכיוון שיש לנו משוב שלילי: המתח בהדק החיובי שווה למתח בהדק השלילי, וכך גם במגבר השרת השני. (המתח בהדק החיובי שווה למתח בהדק השלילי (התנגדות אינסוף: מתח אפס, זרם שווה: מתח חלקי התנגדות, התנגדות אינסוף= אפס).







זאת אומרת בחלק החיובי אנחנו נכניס מתח חיובי Vin ונקבל את אותו מתח ביציאה.

היחס Vout ל-Vin הוא אחד.


עכשיו נעבור לחלק השלילי של מתח הכניסה Vin:
נניח כי הדיודות בקיטעון.
יש לנו משווה בחוג פתוח: בהדק הפלוס יש לנו אפס, אדמה. בהדק המינוס יש לנו מתח שלילי.
בהדק הפלוס יש לנו מתח גבוה יותר מהדק המינוס, לכן מה שיוצא במוצא המגבר הוא פלוס VCC.

מה שגורם לדיודה התחתונה להיפרץ ואילו לדיודה העליונה להיות בקיטעון (בנתק).

ניתן לראות כי יש לנו משוב שלילי: יש משהו שמחובר בין ההדק השלילי למוצא המגבר.

יש לנו פיצול בזרם:



החישוב:

מה שנכנס לנו בכניסה הוא:
-Vin
משום שנכנס החלק השלילי.




הזרם העליון שווה לזרום של המשוב החיובי של מגבר השרת השני:


גם פה היחס בין מוצא המערכת למבוא המערכת הוא אחד.

אנותו גל שנכנס הוא אותו גל שיוצא, נשרטט בדיוק את הגל הסינוסי שנתון בסעיף ג'.




תרגיל מגברי שרת תקבילית פתרון מלא תרגול




הוכח את הביטוי:
.
Vout=4(Vb-Va)



אנחנו צריכים למצוא את את מה שיצא מהמגבר הראשון ולהביע אותו דרך Va

אנחנו צריכים למצוא את מה שיוצא מהמגבר השני (Vo) ולהביע אותו באמצעות va vb בצורה שזה מובע לנו בשאלה.







צומת הזרמים הראשונה:





צומת הזרמים השנייה:






תרגיל עם פתרון מלא
הוכח שהזרם דרך העומס RL אינו תלוי בערכו של הנגד RL. הנח כי הנגדים (R) שווים.



הדק הפלוס שווה אפס, והוא שווה גם להדק המינוס אפס. הזרם על הנגד R ליד Vin שווה לנגד R אחריו.



החישוב:


סכום הזרמים היוצאים מהצומת שווה לאפס.

נשתמש בכלל הזה:







תרגיל נוסף מגברי שרת תקבילית ב'




β=100
VCC=12ה
VBE=0.75V

א. חשב את זרם הבסיס Ib של הטרנזיסטור כאשר V1=-2V.
ב. שרטט בהתאמה את מתח הכניסה והמתח על הנגד R3 כאשר V1 הוא מתח סינוסי בעל תנופה של 1V. ציין ערכים ונמק את תשובתך.



א. נניח כי כל חצאי המוליכים למיניהם בקיטעון, בנתק (הדיודה והטרנזיסטור)
יש לנו משווה בחוג פתוח: בהדק הפלוס יש לנו אפס (אדמה) בהדק המינוס על פי סעיף א' יש לנו מינוס 2 וולט.
עקב כך יוצא לנו במבוא המשווה פלוס VCC. זה גורם לכך שהדיודה לא מוליכה, ואילו הטרנזיסטור מוליך.

בדרך כלל בתרגילים כאלה אנחנו נמצא את הזרם הנורמלי שאפשר למצוא (IE, IC IB) ואז אם יש לנו אותו אין לנו שום בעיה למצוא שום זרם אחר. במקרה שלנו עדיף שנימצא את IE.







הזרם על נגד R1 שווה לזרם על נגד R2:



נציב:


ב.

נעבוד על החלק השלילי של הגל:
יש לנו את אותו מעגל כמו מקודם, רק המתח V1 הוא מינוס אחד וולט.
Vx=1V
המתח שנופל על הנגד R3 הוא אחד וולט.


נעבוד על החלק החיובי של הגל:

נניח כי כל המוליכים למחצה הם בנתק (קיטעון), יש לנו משווה בחוג פתוח. בהדק הפלוס יש לנו אדמה - אפס, ובהדק המינוס יש לנו מתח חיובי.
המתח בהדק המינוס יותר גבוה מהמתח בהדק הפלוס - לכן מה שיוצא במוצא המשווה הוא מינוס VCC.
זה גורם לדיודה להוליך ואילו לטרנזיסטור להיות בקיטעון.

נשרטט את השרטוט החדש:




ניתן לראות כי הנגדים R1 R2 R3 מחוברים בטור כי זורם עליהם אותו זרם, לכן נוכל לעשות מחלק מתח:






השרטוט שדרשו בשאלה:








שאלה נוספת




גרפי המתח הבאים נתונים בשאלה:


א. נתח את המעגל מבחינת DC וחשב את ערכו של R1.
ב. נתח את המעגל מבחינת AC וחשב את ערכו של הנגד R3.
ג. חשב את המתח על פני הקבל והסבר כיצד הקבל נטען למתח זה.

על פי הגרך ניתן לראות כי מתח המוצא במצב DC הוא 10V.
Vout=10V

במצב DC כל הקבלים הם נתק, לכן הנגד R3 מנותק, נשרטט את המעגל במצב DC:





ניתן לראות בבירור כי מדובר במגבר יחידה:
V(+)=V(-)=Vout




ב. במצב AC כל הקבלים הם קצר ומקורות מתח DC מקוצרים לאדמה, יש לשים לב לא לקצר את מקור ההזנה DC.
נשרטט את המעגל החדש במצב AC:


לנגדים R1 ו-R2 יש את אותו פוטנציאל משני הצדדים, לכן לא זורם שם זרם:
V(+)=0V
V(-)=V(+)=0V

כאשר:
Vin=2V
Vout= -4V



ג. הקבל נטען במתח DC, מכיוון שבמוצא יש מתח DC של 10V הקבל נטען למתח של 10V.





עוד תרגיל בתקבילית מגברי שרת תשובה מלאה




א. חשב את Vout ל-Vin.
ב. חשב את RIN.

תשובה פתרון:
א. הדרך הקצרה:

ניתן לראות כי המגבר A1 הוא מגבר הופך:
Vout1=A1*Vin














הדרך הארוכה:








סעיף ב':




















תרגיל נוסף תקבילית מגברי שרת בגרויות פתרונות מלאים



א. חשב את ההגבר Vout ל-Vin כאשר הזחלן (הפוטנציומטר) P נימצא במצב A.
ב. חשב את הגבר המעגל כאשר הזחלן נימצא במצב B.
ג. חשב את הגבר המעגל כאשר הזחלן הפוטנציומטר נימצא באמצע.


פתרון התרגיל:

סעיף א'
א. נשרטט את השרטוט כאשר הזחלן מצביע על נקודה A:





יש לנו משוב שלילי, אזי המתח בהדק הפלוס שווה למתח בהדק המינוס.
מתח מודדים מנקודה לאדמה.
ניתן לראות כי המתח בהדק הפלוס הוא Vin.
כן המתח בהדק המינוס שווה גם Vin.










ניתן לראות כי הקטע הבא מנותק: הזרם שם הוא אפס, אם הזרם אפס המתח שם גם אפס: אם אין זרם אז הקטע בנתק.





סעיף ב'
ב.





בהדק הפלוס יש אדמה, לכן בהדק המינוס יש גם אדמה.









נחשב:






סעיף ג':
ג. הזחלן שלנו באמצע.





המתח בהדק הפלוס ההוא חצי Vin.








תרגיל בתקבילית ב' הנדסאי אלקטרוניקה פתרון מלא




א. חשב את מתח המוצא כאשר המפסק פתוח.
ב. חשב את מתח המצא כאשר המפסק סגור.

פתרון:
סעיף א':
כאשר המפסק פתוח ניתן לראות כי יש לנו מגבר הופך



סעיף ב'
נשרטט את השרטוט כאשר המספק סגור וגם את הזרמים:




ניתן לומר כי:
.I1=I2+I3

נחשב את המשוואה הזו:


ניתן לומר כי

I3=I4

נחשב






תרגיל במגברי שרת

א. חשב את Vout
ב. כתוב ביטוי למתח המוצא Vo כאשר V2 מוחלף במקור מתח SIN סינוסי בעל תנופה של 3V ותדר של 1kHz.

נסמן את הזרמים ונעשה משוואות זרמים:



יש משוב שלילי לכן:
V(+)=V(-) 


I1+I2=0



ניתן לראות כי הזרמים:
I3+I4=0

נחשב





סעיף ב' 

נשרטט את השרטוט החדש:





כאשר ביקשו מאיתנו למצוא ביטוי הם התכוונו שנימצא מתח DC ואת AC.

נחשב מתח DC
במצב DC אנחנו נקצר את המתח AC לאדמה.

נחשב את המתח בהדק הפלוס במצב DC:




נחשב את המתח במוצא במצב DC:




נחשב את המתח בהדק הפלוס במצב AC:
נקצר את מקורות ה-DC לאדמה (אם היה לנו בתרגיל מתחי הזנה לא היינו מקצרים אותם).



נחשב את המוצא Vout במצב AC



הביטוי הוא:






תרגיל במגברי שרת

א. הסבר את תפקיד הקבלים C1 ו-C2.
בנתון כי אות המבוא הוא:
Vin=5+0.1*sin(6280t)
חשב ושרטט את מתח המוצא.

פתרון סעיף א'
תפקיד הקבלים C1 ו-C2 הם קבלי צימוד ותפקידם לחסום DC ולהעביר AC.

פתרון סעיף ב'



ב. מכיוון שיש לנו גם AC וגם DC, אנחנו נצטרך לחשב במצב AC וגם DC.
נתחיל במצב DC:
במצב DC כל הקבלים הם נתק, נשרטט את השרטוט מחדש במצב DC



ניתן לראות בבירור כי זה מגבר יחידה, כלומר ההגבר שלו הוא אחד.
V(+)=V(-)=Vout






עכשיו נעבוד במצב AC, במחשב AC כל מקורות המתח DC מקוצרים לאדמה (מלבד מתחי ההזנה).




ניתן לראות כי:

I1+I2+I3=0


נחשב



מכיוון שיש לנו משוב שלילי נוכל להגיד:
V(+)=V(-)




השרטוט של מתח המוצא









תרגיל נוסף במגברי שרת פתרון מלא תשובה מלאה דרך מלאה




א. חשב את  מתח המוצא Vo כאשר V2 הוא 1V.
ב. בהנחה שמתח המוצא Vout הוא 0V חשב את גודלו של V1.

פתרון סעיף א'
אנו יודעים כי התנגדות הכניסה של הדק הפלוס היא אינסוף, לכן לא זורם שם זרם.
אם לא זורם שם זרם יש פוטנציאל שווה בין שני הצדדים, צד אחד של הנגד R5 הוא באמדה, לכן הצד השני שהוא הדק הפלוס הוא גם אדמה. 

יש לנו משוב שלילי, לכן המתח בהדק הפלוס שווה לאדמה המינוס. 
לפיכך בהדק המינוס שי אדמה, מה שגורם לכך שיש פוטנציאל שווה בין שני הצדיים של הנגד R3, אין זרם, הזרם של הוא אפס.

נעשה משוואת זרמים:





נתון כי:
V1=1V
I1+I2+I3=0
I3=I4
I1+I2+I4=0







סעיף ב' - נפתור אותו דבר רק נתון כי 
V1=0V






מגברי שרת תרגילים עם פתרונות מלאים הכנה לבגרות הנדסאי


א. חשב את מתח המוצא של המגבר.
ב. מצא ביטוי המתאר את התלות של הזרם דרך הנגד RL בערך מקור המתח V1.


פתרון

א. נשרטט זרמים ונחשב אותם:



I1+I2=0




פתרון סעיף ב'
נחשב את הזרם על RL בהנחה כי V1 הוא V1 ללא ערך מסוים:








תרגיל בתקבילית



א. חשב את מתח המוצא Vout כאשר המפסק פתוח.
ב. חשב את המוצא Vout כאשר המפסק סגור.
ג. חשב את מתח המוצא Vout כאשר המפסק סגור ולמקור המתח V1 יש התנגדות פנימית של 1k.


פתרון:

סעיף א'

מתח אנחנו מודדים מנקודה לאדמה.
המתח בהדק המינוס הוא: Vout+2V
יש לנו משוב שלילי לכן המתח בהדק המינוס שווה מתח בהדק הפלוס





נחשב:



סעיף ב'

אם נסגור את המפסק, אז במתח הפלוס יהיה בוודאות אדמה, לכן גם במתח של הדק המינוס גם תהיה אדמה.
במתח 2V יש מתח חיובי ושלילי, הקו הקצר שלילי, והקו הארוך חיובי.
אם הקו הארוך קרוב יותר לאדמה אזי יש לנו מתח שלילי.

לכן המתח במוצא הוא מינוס שני וולט.

סעיף ג'.

לא משנה איזו התנגדות פנימית נוסיף למתח V1 יש שם התנגדות אינסופית ולכן לא ייפול עליו מתח, לכן מתח המוצא הוא עדיין מינוס שני וולט.





שאלה בתקבילית



א. חשב את המתח על הנגד R3. כאשר המתח בכניסה הוא 1V.
ב. חשב את המתח בנקודה V1 כאשר מתח המבוא הוא מינוס 1V.
ג. שרטט את מהלך המתח על פני הנגד R3 כאשר מתח המבוא הא מתח סינוסי בעל תנופה של 1V.


פתרון סעיף א'

א. מניחים כי הדיודה בקיטעון. יש לנו משווה בחוג פתוח.
המתח בהדק המינוס הוא אפס וולט.
המתח בהדק הפלוס הוא אחד וולט.
לכן במבוא המשווה יוצא פלוס VCC.
מה שגורם לדיודה להוליך.

נחשב על פי הזרמים את מתח המוצא Vout. (מתח המוצא זה המתח שנופל על R3)/

ב.

מניחים כי הדיודה בקיטעון. יש לנו משווה בחוג פתוח.
בהדק הפלוס יש לנו מינוס אחד וולט.
בהדק המינוס שי לנו אפס וולט.
המתח בהדק המינוס יותר גדול מהמתח בהדק הפלוס - לכן מה שיוצא ממבוא המגבר הוא מינוס VCC.

המתח בנקודה V1 הוא מינוס VCC.

ג. שרטוט של מתח המוצא:








שאלה מגברי שרת פתרונות מלאים



א. חשב את המתח בנקודה A ואת מתח המוצא Vout כאשר מתח Vin=1V, ונתון VBE=0.7.
ב. חשב את המתח בנקודה A ואת מתח המוצא Vout כאשר מתח הכניסה Vin הוא מינוס אחד וולט ו-VBE=0.7.

פתרון מלא סעיף א'

א. נניח כי הטרנזיסטור בקטיעון. על פי סעיף א' מתח המבוא Vin הוא אחד וולט.
יש יש לנו משווה בחוג פתוח: המתח בהדק הפלוס הוא אחד וולט.
המתח בהדק המינוס הוא אפס וולט.
מה שיוצא ממוצא המשווה הוא פלוס VCC, מה שגורם לטרנזיסטור להוליך.
כעת יש לנו משוב שלילי: המתח בהדק הפלוס: אחד וולט, שווה למתח בהדק המינוס.

ניתן להגיד כי המתח הנועל על הנגד RL מתח היציאה












סעיף ב':
Q1 בקיטעון.
הדק המינוס יותר גדול מהדק הפלוס (אפס גדול ממינוס אחת) יוצא במוצא המשווה מינוס VCC/
Q1 ממשיך להיות בקיטעון.
Vout=0
VA=-VCC




מתנדים

מהו מתנד?
מתנד הוא מעגל שמוצא גל מחזורי, מעגל הנותן ביציאתו אות מחזורי.

תנאים לקיום של מתנד:
- אין לו כניסה (אין לו Vin, למעט המתנד VCO אבל לא נעסוק בו כרגע).
- משוב חיובי - היציאה חוזרת לכניסה באותה פאזה (אותה זווית, מופע)

תנאי ברקהאוזן:
הגבר אינסופי
תנאי 1

משוב חיובי
תנאי 2


מושגים חשובים:
β - מקדם ההחזרה, כמה מהיציאה חוזר לכניסה (1-0), לא יכול לחזור יותר ממה שנכנס.
Vf - מתח בהדק החיובי, המתח שחוזר במשוב החיובי (של המתנד).

איור א'

A - הגבר של מגבר שרת עוקב (מגבר שרת לא הופך):


איור ב'.1
איור ג'.1



A - הגבר של מגבר שרת הופך, לא עוקב:

איור ב'.2

איור ג'.2


חשוב לזכור:
מדובר פה ב-A מינימום
איור ד'

צריך להעלים את הזווית, j, מהמונה, ולהשאירה רק במכנה! על ידי צמצום.
ניתן להיעזר בחוק המתמטי:



איור ה'


איור ו'



תדר תהודה במעגל RLC טורי או במעגל RLC מקבילי

איור ז'




עכבת קבל שווה ל:
איור ח'


עכבה של סליל שווה ל:

איור ט'

אומגה שווה ל:
איור י'



שאלות ופתרונות מלאים במתנדים חינם

תרגיל מספר אחד במתנדים:



א. חשב את תדר התנודות במעגל.
ב. חשב ערך מתאים עבור הנגד R6 לקבלת תדר התנודות.
ג. הסבר כיצד תשפיע הגדלת הנגד R6 מול הערך שחישבת בסעיף ב', על צורת גל המוצא.


פתרונות מלאים תשובות מלאות כולל דרך

סעיף א':

נזהה שמדובר במתנד.

אין כניסה, אין Vin - וזה הוא תנאי לקיומו של מתנד.
דבר שני - צריך שיהיה משוב חיובי. לכאורה יש לנו פה שני מגברי שרת הופכים, לא עוקבים - זאת אומרת בעלי משוב שלילי.
שני מגברי שרשת עם משוב שלילי המחוברים באופן הבא: היציאה של המגבר הראשון, בהדק השלילי של המגבר השני - יוצרת משוב חיובי (משוב שלילי כפול משוב שלילי = משוב חיובי).

על מנת למצוא את תדר התנודות במעגל נשתמש בנוסחה שבאיור ז'. יש לנו פה מעגל לתהודה טורי RLC. נציב את הנתונים בנוסחה ונקבל:


מעגל שנימצא במצב תהודה הוא מעגל שיש בו את המתח המקסימלי, והסליל והקבל מבטלים זה את זה, לכן נוכל לנתק אותם מהמעגל וכך נוצר לנו מעגל פשוט יותר.


f0=503.29 Hz


סעיף ב'







נחשב את ההגבר A על פי איור ב'.2 ואיור ג'2, מכיוון שהם מחוברים בקסקדה, כלומר בשרשרת נכפיל את ההגברים שלהם:


אפ היה מדובר במגבר שרת בעל משוב חיובי באופן ישיר היינו לוקח את Vf כהדק החיובי.
אבל כיוון שמדובר בשני מגברי שרת בעלי משוב שלילי שביחד יוצרים משוב חיובי: פשוט ניקח את המתח מהיציאה שחוזר לכניסה, זאת אומרת המתח ששורר בנקודה: המשותפת לנגד R3 ונגד R2 הוא Vf שלנו.

נעשה סכום הזרמים היוצאים מהצומת שווה לזרם הנכנס אל הצומת:


החישוב המלא דרך מלאה



על פי איור ד':



סעיף ג'

ברור לי כי אויר ד' יביא לנו A מינימלי, הנגד R6 משפיע באופן ישיר על ה-A מינימלי, לכן אם נגדיל אותו, גם A ייגדל, מה שיגרום לגל קטום במוצא.

המעגל ימשיך להתנדנד אבל ייצא קטום.

אם ההגבר עולה מAmin היציאה תעבור את ה-VCC והאות ייחתך.


תרגיל מספר שתיים במתנדים:



א. חשב את תדר התנודות במעגל.
ב. חשב את ערכו של RA לקבלת תנודות במעגל
ג. נבחר RA בעל ערך של 50K האם המעגל יתנדנד?


תשובות מלאות פתרונות מלאים פתרון מלא איך פותרים

סעיף א'

כפי שניתן לראות אכן מדובר במתנד: אין כניסה, ויש משוב חיובי.

כדי לחשב את תדר התנודות במעגל נשתמש בנוסחה של תדר תהודה RLC מקבילי / טורי.

נציב בנוסחה באיור ז' ונקבל:

f0=4.5Kohm

ב. על מנת לחשב את RA נחשב את בטא β ונציב בנוסחה שבאיור ד'.

כיוון שחישבנו את התדר במצב תהודה - הריי שהסליל והנגד מבטלים זה את זו.
מכיוון שיש לנו משוב חיובי באופן ישיר, נסמן את ההדק החיובי כ-Vf.



נחשב את ההגבר:



נציב בנוסחה איור ד'


סעיף ג'

המעגל יתנדנד כל עוד יתקיימו התנאים:
אין כניסה - באמת אין כניסה
משו חיובי - יש משוב חיובי
ותנאי ברקהאוזן (התנאי הראשון שאומר בטא איי גדול שווה אחד) - אותו צריך לבדוק!


המעגל יתנדנד בהחלט!





תרגיל מספר שלוש במתנדים:



פתרון מלא תשובה מלאה איך פותרים שאלות במתנדים


א. חשב את תדר התנודות במעגל
ב. חשב את ההגבר המינימלי לקבלת תנודות במעגל.

בתרגילים מהסוג הזה שאין לנו מעגל RLC טורי / מקבילי, זה יותר מתמטיקה.
אנחנו נימצא את β. ונציב בנוסחה שבאיור ד'.
מכיוון שיש לנו פה משוב חיובי בדרך ישירה, הדק הפלוס הוא Vf.
נשתמש באיור ח'.




פיתוח מתמטי:









נעשה מכנה משותף, נצמצם, נפתח סוגריים (פעולות מתמטיות).


מכנה משותף





צמצום



פתיחת סוגריים


נעזרתי באיור ו' בנוגע למכנה (הפכתי את אחד למספר עם j)


המטרה שלנו להעלים את הזווית מהמונה
מכיוון שעל פי תנאי ברקהואזן יש משוב חיובי, זאת אומרת הזווית (j) שווה אפס, נשווה את הביטוי שיש בו j זווית לאפס



נעזרתי באיור י'


סעיף ב'

נמשיך בפיתוח β, איפסנו את החלק עם הזווית, על מנת שיהיה לנו משוב חיובי, לכן:









תרגיל קשה מאוד במתנדים כולל פתרון

א. חשב את תדר התנודות במעגל
ב. חשב את ההגבר המינימלי
ג. חשב את RF

פתרון סעיף א'















פתרון סעיף ב'



סעיף ג'







תרגיל עם פתרון מלא במתנדים:



א. חשב את תדר התנודות במעגל
ב. במצב תהודה, מה צריך להיות ערכו של R3 כפונקציה של ערכי הנגדים במעגל לקבלת עכבה אינסופית.
ג. נתון שמתח רוויה מקסימלית (הכוונה למתח VCC) הוא 14V בערך מוחלט.
נתון גם כי R1=R2=1K
R3=0.5K
חשב את V+ (המתח על ההדק החיובי, Vf).

פתרון

מכיוון שיש לנו מעגל RLC טורי, תדר התנודות במעגל במצב תהודה הוא:

זאת על פי הנוסחה.

פתרון סעיף ב'

ב. כעת אחרי שמצאנו את תדר התהודה, במצב תהודה עכבת הקבל ועכבת מבטלים זה את זו, לכן ניתן לשרטט את השרטוט מחדש:



על מנת להשיג עכבה אינסופית, אנחנו צריכים להשיג הגבר אינסופי.







סעיף ג'










מגבר הפרש טרנזיסטורי

מגבר הפרש טרנזיסטורי מורכב:
ממקור זרם (נימצא בדרך כלל באמיטר!, כל מה שמחובר לאמיטר משמש לנו כמקור זרם, כיחידה אחת!).
שני טרנזיסטורים זהים לחלוטין, יש להם את אותו IC, IB, IE, אך לא בהכרח אותו VCE!

שני תהליכים בפתירת התרגיל:
תהלך ראשון:
מציאת נקודת העבודה של הטרנזיסטורים במצב DC, מקצרים מקורות מתח AC.
תמיד מתחילים לפתור מלמטה! מטפלים במקור הזרם.


תהליך שני:
מחפשים הגבר ב-AC, מקורות DC מקוצרים לאדמה, מקורות זרם מנתקים (בקיטעון).
משרטטים את השרטוט מחדש כפי שאדגים לכם בהמשך.


תרגיל במגבר הפרש עם פתרון מלא תשובה מלאה איך פותרים דרך מלאה חינם

שרטוט:



הנתונים אשר מופיעים בשאלה ויש לכם את הערכים שלהם:
VBE
 IEE
IE3
 hie
 hfe=β
vcc
 RC2
א. חשב את נקודת העבודה של הטרנזיסטורים Q1 ו-Q2.
חשב את ערכו של הנגד RE3, כאשר Vout=0.
ב. חשב את Vout ל- Vin, זאת אומרת חשב את ההגבר.

סעיף א'

נתונים אשר לא כתוב לאיזה טרנזיסטור הם שייכים, למשל VBE תקפים לגבי כל הטרנזיסטורים!

כדי למצוא נקודת עבודה.
כפי שאמרנו אנחנו מקצרים את כל מקורות המתח AC, בנקרה שלנו יש רק אחד.

אמרנו שנתחיל במקור זרם, שנימצא לנו בנקודה המשותפת של שני האמיטרים של הטרנזיסטורים Q1 ו-Q2:
הזרם של IEE הוא סכום הזרמים IE1 ו-IE2, אם נימצא את IEE נוכל למצוא את כל הזרמים של הטרנזיטורים.
IEE - נתון לנו, לכן אין לנו בעיה.


נתחיל בפתירת התרגיל:


מכיוון ש-IEE נתון לנו, אפשר למצוא בקלות את IE1=IE2, אחר מכן נמצא את הזרמים IC1=IC2, IB1=IB2.


יש לנו כעת את IB1=I, כעת נימצא את IC1=IC2



יש לנו את IC1=IC2

הנתונים שיש לנו עד כה, כולל מה שמצאנו:

VBE
 IEE
IE3
 hie
 hfe=β
vcc

 RC2
IE1=IE2
IB1=IB2
IC1=IC2

נקרא לנקודת המפגש של של האימטרים, Vx, אנחנו מחשבים מתח מנקודה לאדמה, לכן Vx=VEB

VEB=-VBE
VEB נתון לנו בשאלה, לכן אין בעיה לדעת מה ערכו של Vx.


נכלול חוג אשר כולל את VCE1, הוא מתחיל ב VCC (חויבי, עליון) ונגמר ב-Vx.

 
ניתן מכאן לחלץ בקלות את VCE1.


על מנת לחשב את VCE2 נשתמש גם בחוג, על הנגד RC2 זורמים שני זרמים: IC2 ו-IB3.
נימצא את IB3


נחלץ בקלות את IB3, ונחשב את VCE2:



מכאן נחלץ את VCE2 - שהריי יש לנו משוואה עם נעלם אחד שהוא VCE2.


ביקשו מאיתנו לחשב את RE3, כאשר Vout=0, נחשב גם חוג:

נמצא בקלות את RE3.


סעיף ב':

על מנת לחשב את ההגבר, אנחנו מנתקים מקורות זרם, מקצרים מקורות DC. נשרטט את המעגל מחדש:




אנחנו צריכים לשרטט את השרטוט בצורה אחרת. זה כאילו אנחנו חוצים את השרטוט בידיוק באמצע שלו לשתיים, את החצי הימני אנחנו מסובבים ימינה כמו שעון, התוצאה היא כזו:



אנו יודעים כי hie מחובר בין הבסיס לאמיטר.






IC2 ו-IC1 זורמים בכיוונים מנוגדים!


כאשר אנחנו רוצים למדוד Vout, אנחנו מחשבים מנקודה לאדמה, יוצא שזה בכיוון ההפוך מהזרם, לכן אנחנו נוסיף - (מינוס) ב-Vout.










תרגיל מספר שתיים ראי זרם:

שרטוט:



הנתונים בתרגיל:
VBE
hfe=β
hie
R1=R3
R2
VCC
-VCC

א. חשב את נקודת העבודה של כל הטרנזיסטורים.
ב. חשב Vo ל-Vin.

ראי זרם:
כאשר יש לנו ראי זרם, נתון לנו כי:
Ib3=Ib4
VBE4=VCE4
IC3=IC4

כאשר אנחנו מחשבים נקודת עבודה, אנחנו מחשבים אותה בתנאי DC, את מקור המתח AC אנחנו מקצרים לאדמה. כל הקבלים הם בנתק.

כרגיל נטפל קודם כל במקור הזרם שלנו, מה שנימצא למטה באמיטר של Q1.

אנחנו צריכים למצוא חוג שיש לנו את כל הנתונים שלו, מלבד נתון אחד - על מנת למצוא משוואה.

יש לנו את הנתון VBE4=VCE4, נוכל להשתמש בחוג הזה:



נמצא את Ib

נימצא את IC3 IC4

חסר VCE3 על מנת למצוא את נקודת העבודה של Q4 ו-Q3.

נקרא לנקודת המפגש של האימטרים של Q1 ו-Q2:
VX

VX=VEB=-VBE
יש לנו את הנתון הזה

נוכל לחשב בקלות את VCE3


יש לנו את Ib3, לכן נוכל לחשב בקלות את IE3:


חישבנו בקלות את IE1=IE2




נימצא בקלות את VCE1

נותר לנו למצוא את VCE2
במקרה זה הוא ממש אותו דבר כמו VCE1
 R1=R
VCE1=VCE2


סיימנו עם נקודות העבודה של כל הטרנזיטורים


סעיף ב'

כדי למצוא את ההגבר אנחנו מקצרים את כל ה-DC לאדמה, מנתקים את כל מקור המתח (את כל מה שקשור לאימטרים של Q1 ו-Q2):



נשרטט את מעגל התמורה של ההגבר:



נתחיל בחישוב ההגבר:




*יש להשתמש ב-hfe לא בבטא!! ישנה טעות!!






יש לנו את כל הנתונים, נציב את כולם ובכך נימצא את ההגבר




תרגיל מספר שלוש מגבר הפרש טרנזיסטורי

נתון השרטוט הבא:



נתונים נוספים:
hie=2KΩ
VBE=0.7V
β=hfe=150


א. הסבר את פעולת המעגל ובמיוחד התפקיד של Q3.
ב. חשב את VCE3 ואת Vo במצב DC.
ג. חחשב Vo ל-Vin (חשב הגבר A).



פתרון מלא תשובות

סעיף א'

CMRR - COMMON MODE REJECT RATIO
יחס דחיית אות משותף

מושגים:

Ac common - הגבר משותף
Ad diffrences - הגבר הפרש









מגבר הפרש זה הוא מעגל שבעזרתו אנו משיגים CMRR אינסופי.


סעיף ב'

על מנת למצוא את VCE3, אנחנו צריכים להיות במצב DC, כלומר לקצר את מקור המתח AC לאדמה, לנתק את כל הקבלים (כרגע אין).

תחילה נעסוק במה שלטה, במקור הזרם שלנו, כל מה שמתחת לאמיטרים של Q1 ו-Q2


מכיוון שב-β גדול 100, הערך של Ib זניח, כלומר הזרם שלו כל כך נמוך שאין להתחשב בו כלל וכלל
לכן נוכל לומר שהנגדים R2 ו-R1 נימצאים בטור זה לזה - מכיוון שזורם דרכם אותו זרם ׁIb זניח)

נוכל לומר כי VR2 במקבל ל VBE+VRE3

























Vout מצב DC הוא אפס וולט. (הפרש הפוטנציאליים שווה).


סעיף ג'

נשרטט את מעגל התמורה של הגבר במצב AC, (כל הקבלים הם קצר, ננתק את כל מקור הזרם (הנקודה המשותפת של האמיטריים), נקצר את כל מקורות ה-DC לאמדה. (כלומר את Vcc).


אנו יודעים כי hie נימצא בין הבסיס לנגד אמיטר.





















תרגיל מספר ארבע מגבר הפרש טרנזיסטורי תשובה איך פותרים חינם

שרטוט התרגיל



נתונים:
β=hfe=50
VBE=0.7V
hie=1kΩ
VD=0.7V


ניתן לראות כי הדיודות תפרצנה, באנודה יש 15V ובקתודה יש מינוס 15V.

אם הם במקביל יש עליהם את אותו מתח:
















תרגיל מספר חמש מגברי הפרש טרנזיסטור פתרון מלא חינם דרך מלאה תשובה סופית

שרטוט:



נתונים:
β=hfe=100
VBE=0.7V
hie=2kΩ
VD=0.7V


ראי זרם אומר לנו כי:


















נמצא כעת את ההגבר, נשרטט מעגל תמורה

















תרגיל מספר שש מגבר הפרש טרנזיסטורי פתרון מלא תשובה מלאה



נתונים:
β=hfe=100
VBE=0.7V
hie=1kΩ
VD=0.7V


א. הגדר והסבר את המושג CMRR במגר הפרש.
ב. נקודת עבודה של Q1, Q2 ו-Q3.
ג. חשב את ההגבר, Vout ל-Vin

סעיף ב' פתרון מלא תשובה מלאה


ניתן לראות כי הדיודות D1 ו-D2 נפרצות, והופכות למקור מתח של 1.4V

נעשה תבנין:


נשרטט מעגל תמורה:












סעיף ג'

נשרטט מעגל תמורה
















מדוע יש את מקור הזרם למטה?
נוציא מהנחה שהטרנזיסטורים Q1 ו-Q2 זהים במגבר הפרש, אם הטרנזיסטורים לא זהים, על מנת להתגבר על חוסר הזהות שלהם מוסיפים את המערכת הבאה: IE1=IE, כך נוכל לשלוט על הרם.



גלאי שיא



מניחים שהדיודות לא מוליכות.
U1 הוא משווה בחוג פתוח, כאשר מחברים 2V, להדק החיובי, כניסת הפלוס שלו גבוהה יותר מכניסת המינוס, וביציאתו אנו מקבלים Vcc. והדיודה D2 מוליכה והקבל מתחיל להיטען.

U2 הוא מגבר יחידה ויציאתו שווה למתח על הקבל.

הקבל מתחיל להיטען וכשהמתח עליו מגיע ל-2V, אזי המתח בהדק המינוס של U2 גם הוא 2V עקב המשוב השלילי.

היות ו-R1 מנותק בקצה השני שלו כאשר הוא מחובר להדק המינוס של U1, ובצידו האחר, יש 2V,
אם R1 מנותק הריי שלא זורם בו זרם, אם לא זורם בו זרם הפוטנציאל בשני צידיו שווה, לכן הדק המינוס של U1 שווה ל-2V.
כאשר הדק הפלוס שווה להדק המינוס, הכניסות של מגבר U1 משתוות ויוצא מינוס VCC.
הדיודה D2 בקטעון והקבל נשאר במתח של 2V, ואילו הדיודה D1 מתחילה להוליך, U1 יתפקד כמגבר יחידה עד שיכניסו בהדק הפלוס מתח יותר גבוה מ2V.

תפקידו של U2 הוא לשמש חוץ ולגרום לכך שהמתח על הקבל לא יתפרק, עקב התנגדות הכניסה האינסופית שלו.




תרגיל במתנדים:




א. חשב את תדר התנודות במעגל.
ב. מהו ערכו המינימלי של R4.

פתרון תשובה מלאה סעיף א'

נחשב את תדר התנודות, אנחנו יודעים כי המשוב החיובי שלנו חייב להיות חיובי, זאת אומרת הזווית בטא אמורה להיות שווה לאפס.
















הצלחנו למצוא את תדר התנודות



נחשב את R4 מינימלי














תרגיל נוסף במתנדים

שרטוט:


א. חשב את תדר התנודות
ב. חשב את ערכו המינימלי של הנגד R2 לקבל תנודות במוצא

פתרון מלא סעיף א'



















תמצא את ערכו המינימלי של הנגד R2 לקבלת תנודות במוצא.










משובים!!

משובים הוא הנושא הקשה יותר בתקבילית ללא ספק!

אנחנו נעסוק במשובים שליליים!


בהתחלה אנחנו צריכים לגלות באיזה משוב מדובר:
מתח מתח
מתח זרם
זרם מתח
זרם זרם

כאשר צד ימין הוא הסוף של המשוב, וצד שמאל הוא היציאה של המשוב..

משוב - כמה מתח מהיציאה חוזר לכניסה.

נגדי המשוב הם הנגדים אשר קובעים כמה מתח יחזור, ואנחנו קוראים להם נגדי המשוב. באנגלית משוב זה feedback.

על מנת לשרטט את מעגל התמורה, אנחנו צריכים שנגדי המשוב יופיעו גם במבוא וגם במוצא, כלומר גם בהחלה וגם בסוף.

כאשר משרטטים מתח מתח
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במבוא: מתח היציאה שווה לאפס (מקוצר לאדמה)
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במוצא: זרם הכניסה שווה לאפס (נתק)





כאשר משרטטים מתח זרם
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במבוא: זרם היציאה שווה לאפס (נתק)
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במוצא: זרם הכניסה שווה לאפס (נתק)







כאשר משרטטים זרם זרם
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במבוא: זרם היציאה שווה לאפס (נתק)
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במוצא: מתח הכניסה שווה לאפס (מקוצר לאדמה)






כאשר משרטטים זרם מתח
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במבוא: מתח היציאה שווה לאפס (מקוצר לאדמה)
בשרטוט מעגל התמורה, כאשר משרטטים נגדי משוב במוצא: מתח הכניסה שווה לאפס (מקוצר לאדמה)

בדרך כלל:





מעגל תמורה AC הוא בחוג פתוח!

המעגל הרגיל, שבא לנו עם התרגיל, הוא בחוג סגור!


נוסחה להגבר בחוג סגור


נפתור ביחד את התרגיל הבא:

מעגל המגבר מוזן ממקור מתח כניסה סינוסי בעל התנגדות פנימית RS=5K.
בתדרים נמוכים.

נתונים:
hfe=40
hie=1.5K
VBE=0.6v

א. חשב את AV כלומר Vo ל-Vs.
ב.התנגדות הכניסה Rin
ג. התנגדות המוצא ROUT







פתרון:

יש לזכור כי העכבה של קבל היא:

אם התדר גבוהה, (התדר נימצא באומגה) אז העכבה של הקבל היא אפסית, כלומר קצר

אם התדר נמוך, (התדר נימצא באוגמה) אז העכבה של הקבל היא אינסופית, כלומר נתק

המצב שלנו כרגע הוא נתק, במצב נתק יש משוב, משובשחלק מהיציאה חוזר לכניסה.


המשוב שלנו הוא זרם זרם, הזרם שיוצא מהאמיטר זורם אל הכניסה, אל בסיס - שהוא ללא ספק זרם.
לכן זרם זרם.

מבקשים מאיתנו למצוא את Vo ל-Vs במצבו הנתון של המעגל, מצבו של המעגל הנתון הוא מעגל עם משוב שלילי בחוג סגור!

נגדי המשוב הם R2 R1 R3, הם צריכים להופיע גם בסוף וגם בהתחלה.
בהתחלה אנחנו נתייחס אליהם כאשר זרם היציאה הוא אפס, כלומר ביציאה יש נתק.

במוצא של המעגל התמורה, מתח הכניסה מקוצר לאדמה. ניתן לראות כי הנגדים  R3 ו-R1 בטור, והם במקביל ל-R2


מעגל תמורה AC של המעגל בחוג פתוח!



תחילה נחשב את ה-β על פי הנוסחה של זרם זרם.





















תרגיל מספר שתיים במשובים:


hfe=40
hie=2K


א. זהה את סוג המשוב.
ב. שרטט סכמת תמורה וחשב את גבר הזרם. (AIf)
ג. חשב את התנגדות הכניסה Rinf.
ד. הסבר כיצד ישפיע חיבור בין דרגות כאלה על יציבות נקודת העבודה של של הטרנזיסטורים, לשינויים בטמפרטורת הסביבה, שבה פועל המעגל.




פתרון מלא תשובה מלאה דרך פתרון איך פותרים חינם

סעיף א'
 כאשר יש לנו כניסה לבסיס, הריי זה זרם. לכן זרם...
באמיטר מה שעובר לזו בחזרה לכניסה זה זרם.

לכן המשוב הוא זרם זרם.

סעיף ב'
נבנה מעגל תמורה AC בחוג פתוח: סכמת תמורה



נחשב תחילה את ה-β:













סעיף ג'



סעיף ד'


נניח ש-Ic גדל עקב שינויי טמפרטורה, כתוצאה מכך VCE1 קטן, VE1 קטן, IE1 קטן ומכאן שגם VB1 קטן, דבר הגורם להקטנת Ic1.






תרגיל במשובים עם פתרון מלא




הנתונים הם:
hie=1k
hfe=50
rf=40k
Rc=4k
Rs=1k
c→infinity


א. זהה את סוג המשוב, וחשב את מקדם המשוב (בטא), נמק תשובתך.
ב. חשב את ערכו של ההגבר בחוג פתוח.
ג. חשב את ערכו של ההגבר בחוג סגור.

פתרון מלאה של התרגיל איך פותרים מדריך חינם

סעיף א'

סוג המשוב הוא: זרם מתח, חוזר לנו זרם לבסיס, ומתח מהקולקטור.

נחשב את מקדם המשוב:












תרגיל מספר ארבע במשובים


hie=1k
hfe=100


א. ציין את סוג המשוב במעגל, נמק תשובתך
ב. חשב את מקדם המשוב בטא
ג. חשב את היחס Af=VO/IS


פתרונות:
א. סוג המשוב שלנו הוא זרם מתח.
בבסיס אנו מודדים זרם, ובקולקטור אנחנו מודדים מתח.

ב.


ג. נשרטט את מעגל התמורה AC, ברור לנו כי אנחנו מודדים פה את ההגבר בחוג פתוח















תרגיל מספר חמש במשובים




נתון תרשים תמורה של מגבר בעל הנתונים
RS=20K
Rf=20k
RL=10K
Ro=1k
א. זהה את סוג המשוב במעגל
ב. שרטט מעגל תמורה למציאת ההגבר  בחוג פתוח, תוך התחשבות בהשפעת רשמת המשוב על המבוא והמוצא של המעגל.
ג. חשב את מקדם המשוב (בטא).
ד. חשב את ההגבר בחוג סגור.

פתרון
א. משוב המעגל הוא זרם מתח.

ב.







סעיף ג' וד'









מגברי הספק

מידע תיאורתי על מגברי הספק: על מנת להגביר את ההספק נגביר את הזרם.
זה נובע מכך שההספק (P)  שווה ל:

מגברי ההספק שנלמד עליהם יהיו מורכבים מ-2 טרנזיסטורים.


באיור מגבר הספק מסוג B

ניתן להבחין בין שלושה סוגי מגברי הספק:
מגבר הספק מסוג A: אלה מגברים שהטרנזיסטור מוליך במשך כל זמן המחזור, לכן מקבלים במוצא מחזור שלם של אות סינוס, ולכן זווית ההולכה היא 360 מעלות.

מגבר הספק מסוג B: מגבר זה נימצא על סף ההולכה, במצב זה ללא אות מבוא, הטרנזיסטור במצב קיטעון, מכאן נובע שבמחצית אחת של המחזור של אות המבוא הטרנזיסטור בהולכה, ובמחצית השנייה של הטרנזיסטור בקיטעון, לכן זויית ההולכה היא 180 מעלות

מגבר הספק מסוג AB: זהו מגבר שבו הטרנזיסטור נימצא בתחום ההולכה וזווית ההולכה גדולה במקצת ב-180 מעלות

תיאור גרפי של השרטוט של מגבר הספר B:


במחצית החיובית של המתח הכניסה VS הפוטנציאל של כניסת הבסיסים של Q1 ו-Q2 הוא חיובי.
Q1 מוליך ו-Q2 בקיטעון, ודרך RL זורם זרם במשך חצי מחזור.
במחצית השלילית של המחזור הפוטנציאל בנקודת מפגש הבסיסים של Q1 ו-Q2 הוא שלילי, לכן Q2 מוליך ו-Q1 בקיטעון, ודרך הנגד RL זורם זרם במשך חצי המחזור ובכיוון הפוך מהמחצית הקודמת.


עיוותי מעבר:
אלה הם עיוותים שמתקבלים במוצאו של מגבר הספק מסוג B.
כאשר מתח הכניסה VS בין מינוס 0.7 ועד פלוס 0.7 שני הטרנזיסטורים Q1 ו-Q2 בקיטעון בו זמנית.


באיור שרטוט של עיוותי מעבר.

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה