יום חמישי, 3 בדצמבר 2015

שאלות ופתרונות אלקטרוניקה תקבילית ב' חינם כל מה שצריך לדעת לכיתה יד' 711003 משרד החינוך שאלון תשובות חינם הנדסאי אלקטרוניקה כיתה יד' אלקטרוניקה ומחשבים

שאלות ופתרונות אלקטרוניקה תקבילית ב' חינם כל מה שצריך לדעת לכיתה יד' 711003 משרד החינוך שאלון תשובות חינם הנדסאי אלקטרוניקה כיתה יד' אלקטרוניקה ומחשבים


שאלה מספר אחת:

נתון המעגל המשורטט:



נתון:
VCE(SAT)=0.2V
β=hfe=100
VBE=0.7V
hie=2.5K
VDV=3.5V (מתח דיודת הזנר)


א. חשב את נקודת העבודה: VCE, Ic של Q1 Q2 Q3
ב. חשב את ערכו המירבי של נגד R5
ג.חשב את ההגבר AV=Vout/Vin

פתרון תשובה מלאה סעיף א'

א. אנו מניחים שכל חצאי המוליכים בקיטעון (נתק).
DZ דיודת הזנר היא בנתק, כל הטרנזיסטורים בנתק.
A1 הוא משווה בחוג פתוח.
הדיודה DZ נפרצת מכיוון שבקתודה יש 15V ובאנודה יש מינוס 15V.

בהדק הפלוס של A1 יש את המתח שנופל על הדיודה 3.5V מינוס 15V כלומר מינוס 11.5.
בהדק המנוס של A1 יש מינוס 15V.
(ההפרש הפוטנציאלי הוא 3.5V לטובת הדק הפלוס)

במוצא המגבר A1 יוצא פלוס VCC, מה שגורם לטרנזיסטור Q1 להוליך.

בהדק הפלוס יש מינוס 11.5V לכן גם בהדק המינוס.

נחשב את הזרם על הנגד R2.




על הנגדים R2 ו-R3 זורם אותו הזרם, משום שהתנגדות הכניסה של המגבר A1 היא אינסופית.
לכן הזרם של IR3 הוא גם אחד מילי אמפר.



נחשב את המתח בנקודה Vy.


נחשב את המתח על הנגד R4


.

נחשב את  הזרם על הנגד R4


ניתן לומר כי:
.

לכן






נחשב את VCE1


נחשב את IC1



נחשב את הזרמים IE2 IR3
IC1=IE2+IE3
IE2=IE3





נחשב את VCE2

נחשב את VCE3



סעיף ב' על מנת למצוא את הערך המקסימלי של נגד R5, אנו צריכים כי הטרנזיסטור יהיה ברוויה.
VCE ברווה הוא: 0.2V. (באנגלית רוויה: saturation).



סעיף ג'
על מנת לחשב את ההגבר אנחנו נקצר את מקור הזרם (על החלק התחתון עם הטרנזיסטור R5
















שאלה מספר שתיים

נתון המעגל הבא:




VBE בערך מוחלט שווה 0.6V
VD1=VD2=0.6V
VCE(SAT)=1.2V

שאלות
א. חשב את המתח הישר על פני הקבלים CL ו-CS וסמן את קוטביותו על כל קבל.
ב. הסבר עיקרון פעולת המעגל
ג. בכניסה נכנס מתח סינוסי בעל משרעת 3 וולט ובתדר 50hHz. חשב את נצילות המעגל.
ד.מהו

תשובות פתרונות סופיים תשובה מלאה דרך מלאה

ניתן לראות בבירור כי דובר במגבר הספק.

סעיף א':
המתח על הקבל נטען בקוטביות של מהפלוס אל המינוס, יש עדיפות לכך שהמינוס יהיה באדמה.
כמובן שהקבל נטען במתח ישר (DC).



שני הקבלים טעונים למתח של 0.5VCC (חצי VCC)

סעיף ב':
בסעיף זה ניתן לשפוך את כל המידע התיאורטי על מגברי הספק.

סעיף ג': אין שום קשר לאיזה מתח סינוסי נכנס, מידע זה אינו רלוונטי.








נתחיל לחשב











שאלה מספר שלוש
נתון מעגל שנועד לפשר את תכונותיו של סליל מעשי שבו ההשראות מכילה בחיבור טורי התנגדות אומית טהורה.
סליל עמשי ניתן לתיאור כצירוף של סליל טהור ונגד טהור.
הוכח כי במעגל המתואר בשרטוט הבא האימפידנס (העכבה) יהיה השראתי טהור, ללא הנגד הטורי r.


ברור לנו כי אנחנו צריכים להגיע לביטוי:


ניתן לומר על פי חוק הום:


מכיוון שיש לנו משוב שלילי, ניתן לומר כי


מכיוון שהתנגדות הכניסה למשוב היא אינסופית, הנגדים R ו-R בטור לכן ניתן לעשות מחלק מתח על מנת לחשב את המתח על הדק הפלוס:


מכיוון שהתנגדות הכניסה של המגבר היא אינסופית הנגדים r ו-r הם בטור, לכן הזרמים עליהם שווים:





























שאלה מספר ארבע
נתוני הטרנזיסטורים שבאיור הם:
Q1:
IDSS=8mA; Vp=-5v; rd=∞, gm=5mmho

Q2,
VBE=-0.7; hie=1k, hfe=β=50

א. חשב את המתח הישר על פני הנגד R5
ב. חשב את ההגבר הכללי של המגבר AV=Vout/Vin.




המתח על פני הנגד R5 הוא הזרם שזורם כפול ההתנגדות של הנגד.
VR5=R3*Ic

אנחנו צריכים לחשב את הזרם Ic

על מנת לחשב את הזרם Ic נשתמש בנתונים הרלוונטיים שיש לנו על טרנזיסטור Q2
VBE=-0.7;  hfe=β=50

נעשה את החוג לפי הנתון VBE

Vcc=IR2*R2+VEB2-R4*IR4+Vcc

IR2=ID-Ib
IR4=IE=ׁ(β+1)*Ib



Vcc=(ID-Ib)*R2+VEB2-R4*(β+1)*Ib+Vcc


מסקנה אנחנו צריכים למצוא את ID



ניקח את החוג הבא:

0=IG*R1+Vgs+IS*R3

IS=ID+IG
IG=0 התנגדות הכניסה של הטרנזיסטור היא אינסופית לכן לא זורם שם זרם

IS=ID

לכן

0=Vgs+ID*R3

Vgs= -3300ID

על מנת למצוא את הזרם ID נשתמש במשוואה אשר מופיעה בדף הנוסחאון


אחרי הצבה בנוסחה, יוצאים לנו שתי תשובות:

ID1=2.33mA
ID2=0.983mA




רק ID2 עומד בתנאי, לכן הוא ה-ID הנכון

ID=0.983mA





Vcc=(ID-Ib)*R2+VEB2-R4*(β+1)*Ib+Vcc


0=(0.983m-Ib)*2700-0.7-501*β*Ib
1.9541=28200*Ib
Ib=69.29 micro A

Ic=3.46.mA

VR5=R3*Ic=3.33*3.46=11.418V




במעגל שלפנייך מה תפקיד הנגד R3 וכיצד מחשבים אותו?

נגד R3 נועד כדי למצוא מתח OFF SET (זרם זליגה) שנימצא בתוך מגבר השרת.
ההתנגדות של R1 במקביל לR2 היא הערך של הנגד R3.





גלאי שיא




א. הסבר את המעגל
ב. חשב את מתח המוצא כאשר Vin שווה 2V.
ג. למעגל מחובר ממתח מבוא כמשורטט:

העתק למחברתך ושרטט בהתאמה את מתח המוצא בהתאמה.


תשובות

נסביר את המעגל באופן מפורט ביותר.
נחלק את ההסבר לשני חלקים.

בשני החלקים בהתחלה ניתן לומר:
D1 ו-D2 הם חצאי מוליכים ובהתחלה הן בקיטעון.
U1 משמש כמשווה בחוג פתוח:
*אם המתח בהדק הפלוס גדול מהמתח בהדק המינוס - מתח המוצא יהיה מינוס VCC.
*אם המתח בהדק המינוס גדול מהמתח בהדק הפלוס - מתח המוצא יהיה הפלוס VCC.

U2 הוא מגבר יחידה, בעל משוב שלילי, כלומר המתח בהדק הפלוס שווה המתח בהדק המינוס.

חלק א': נכניס ב-Vin מתח חיובי.
בהדק הפלוס של U1 יש מתח חיובי כלשהו (Vin)..
בהדק המינוס של U1 יש אפס וולט.

במוצא U1 המתח שמתקבל הוא פלוס VCC.
מתח מוצא זה גורם לדיודה D2 להוליך, ואילו הדיודה D1 בקיטעון.
לכן אפשר להוציא את D1 מהמשוואה.
מתח המוצא של U1 יהיה פלוס VCC.
בזמן הזה פלוס VCC טוען את הקבל.
למגבר U2, מגבר יחידה, יש משוב שלילי כמובן, לכן המתח בהדק הפלוס יהיה שווה להדק המינוס שלו.
המתח בהדק הפלוס הוא המתח שנופל על הקבל.

להזכירכם התנגדות הכניסה של מגברי שרת (אדיאליים) היא אינסופית, לכן לא זורם זרם בכניסה בהדק המינוס של U1 וגם בהדק המינוס של U2.
כאשר יש התנגדות אינסופית, לא זורם זרם, מה שאומרת שהפוטנציאל שווה בשני הצדדים. בצד ימין: הדק המינוס של U2 שווה למתח שנופל על הקבל... זאת אומרת שמתח זה הוא גם המתח שיש בהדק המינוס של U1.

הקבל ימשיך להיטען עד שהוא יגיע לאותו מתח שהכנסנו ב-Vin בדיוק ומשם הוא לא יעלה! מדוע?
מתח הכניסה הוא X.. ומתח בהדק המינוס של U1 הוא אפס..
הקבל נטען וכך הדק המינוס של U1 עולה כמו שהסברנו לעיל.. הוא ייטען נניח ל x-2.. ואז x-1.. בסופו של דבר הוא ייטען ל x וטיפה טיפה טיפה מעל X. מה שאומר שהדק המינוס גדול מהדק הפלוס של U1!!!
במצב כזה מתח המוצא של U1 יהיה מינוס VCC.. מה שיגרום לכך ש-D2 תהיה בקטעון.
הקבל יפסיק להיטען..והוא יהיה טעון ל-X מה שיהיה מתח המוצא של מגבר U2.. הרי מדובר במגבר יחידה שמוציא את מה שנכנס אליו בדיוק כמו שהוא.
לקבל אין לאן להתפרק, התנגדות הכניסה של מגבר שרת אדיאלי היא אינסופית.

בהדק המינוס של U1 יש את המתח X.. כל עוד לא נכניס מתח גדול יותר מ-X.. המצב יישאר כך... אם נכניס מתח גדול מ-X  שוב  D2 תוליך, D1 יהיה בקיטעון..הקבל ייטען עד לאותו מתח.. ויפסיק ושוב  נעבור למצב שבו ייצא מינוס VCC ב-U1 ואותו מתח שהכנסנו לVin שגדול מ-X יישמר במתח המוצא.





חלק ב':
נכניס מתח שלילי ב-Vin
בהדק המינוס של U1 יש אפס וולט
בהדק הפלוס של U2 יה מתח שלילי
המתח בהדק המינוס גדול יותר מהמתח בהדק הפלוס של U1 לכן יוצא מינוס VCC.
מה שגורם ל-D2 להיות בקיטעון.. ולשמור ול-D1 להוליך.
U2 בהדק הפלוס יש את מתח הקבל.. הקבל מפורק בהתחלה יש אפס וולט.. לכן בהדק המינוס יש אפס וולט (במשוב שלילי הדק הפלוס שווה להדק המינוס) ולכן במוצא יש גם אפס וולט.




פתרון סעיף ב'

U1 משווה בחוג פתוח.
כאשר נכניס מתח 2V בכניסה.. המתח בהדק הפלוס יהיה גדול מהמתח בהדק המינוס -לכן ייצא פלוס VCC.
D2 תוליך ותיטען את הקבל עד שהוא יטען למתח של 2V.. לאחר מכן המתח בהדק המינוס יהיה גדול בטיפ טיפה מהמתח בהדק הפלוס מה שיגרום ל-U1 להוציא מינוס VCC.
דבר זה יגרום לכך ש-D2 מנותקת.
במוצא U2 יהיה מתח של 2V.


פתרון סעיף ג'


















שאלה:

נתון מעגל הכולל מגבר שרת אדיאלי.
הראה שכאשר מתקיים: R1>>R2 התנגדות הכניסה(ZIN) היא בעלת אופי השראי.

חשב את גודל הסליל השקול L כאשר נתון
C=0.1 MICRO F
R2=1K ohm
R1=100K ohm




בגלל ש-R1 גדול מאוד אז הזרם I1 מתבטל.






ניתן לראות כי התנגדות הכניסה Zin היא בעלת אופי השראי.

ניתן לראות כי ZIN מורכב מהשראות סליל והתנגדות אומית.
על מנת לחשב את הערך של הסליל נחשב על פי ההתנגדות ההשראית.





הסבר פעולת המעגל במייצבים
המעגל מייצב את המתח במוצא הטרנזיסטור, נקודה שנחשבת Vin של המייצב, כאשר במבוא המעגל ישנו מתח מבוא הקרוי E ומתח זה קטן ממתח Vin.
נניח שהקבל מרוקן, והטרנזיסטור והדיודה בקיטעון: מתח המבוא E נכנס לקולקטור, והגל הריבועי נכנס לבסיס של הטרנזיסטור.
בחלק החיובי של הגל הריבועי הטרנזיסטור נכנס לרוויה, הפרש הפוטנציאלי בדיודה הוא: הקתודה חיובית יותר מהאנודה, לכן הדיודה בקיטעון, הזרם זורם דרך הסליל ומטעין את הקבל.

כאשר מתח הבסיס מגיע לחלק השלילי, הטרנזיסטור בקיעטון ואילו הדיודה בהולכה, והקבל ממשיך להיטען דרך הסליל בזרם שווה, עד שהמתח על הבסיס יהיה חיובי והטרנזיסטור ייכנס לרוויה וכך חוזר חלילה.
המתח על הקבל יהיה שווה למתח על הנגד RL.

אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה