ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 17/06/2011 ΣΕΙΡΑ Β: 16:00 18:30 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 17/06/2011 ΣΕΙΡΑ Β: 16:00 18:30 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ"

Ἀριστείδης Χρηστόπουλος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 7/0/0 ΣΕΙΡΑ Β: :00 8:0 ΘΕΜΑ ο (4 μονάδες) Ο ενισχυτής του διπλανού σχήματος περιλαμβάνει ένα τρανζίστορ τύπου npn (Q ) και ένα τρανζίστορ τύπου pnp (Q ), για τα οποία δίνονται: β 00 και B Επίσης δίνονται:, Β.5 MΩ, C 4 kω, kω και.5 kω. (α) Να προσδιορίσετε τα σημεία λειτουργίας (ηρεμίας) των δύο τρανζίστορ του ενισχυτή. (.5 μονάδες) (β) Να χαράξετε τις γραμμές φορτίου στο συνεχές των δύο τρανζίστορ του ενισχυτή. (.5 μονάδες) Να θεωρήσετε ότι τα ρεύματα των βάσεων των τρανζίστορ είναι πολύ μικρότερα από εκείνα των συλλεκτών. (α) Εφαρμόζουμε το ο κανόνα Krchhff στους βρόχους του κυκλώματος που διακρίνονται στο παρακάτω σχήμα. Βρόχος : Βρόχος : B B B B I I 5μA και β I I ma. IC B C (IC IB) C C IC C C C Στην παραπάνω σχέση τέθηκε I C I B I C λόγω του ότι στην εκφώνηση δίνεται ότι τα ρεύματα βάσης είναι πολύ μικρότερα από τα ρεύματα συλλέκτη. Βρόχος : 8 I B C I B C I. ma Στην παραπάνω (αλλά και στην επόμενη σχέση) θεωρούμε ότι I Ε I λόγω του ότι το ρεύμα βάσης είναι πολύ μικρότερο από το ρεύμα συλλέκτη, συνεπώς: I (I I B ) I. Βρόχος 4: I I I C I I( ) C C 4.44 Συνεπώς, τα σημεία λειτουργίας των δύο τρανζίστορ έχουν ως εξής: Q ( C, I C ) Q (8, ma) και Q ( C, I ) Q ( 4.44,. ma) Όπως αναμενόταν, οι τιμές ηρεμίας (ρεύμα συλλέκτη και τάση συλλέκτη-εκπομπού) τρανζίστορ Q τύπου npn, προκύπτουν αρνητικές.

2 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 7/0/0 ΣΕΙΡΑ Β: :00 8:0 (β) Για να χαράξουμε τη γραμμή φορτίου του τρανζίστορ Q χρησιμοποιούμε τη σχέση που προέκυψε από την εφαρμογή του ου κανόνα Krchhff στο βρόχο εξόδου της πρώτης βαθμίδας του ενισχυτή (δηλ. στο βρόχο ): (I C I B ) C C IC >> IB 0 IC IC C C I 0 C C C I C ma C C Για να χαράξουμε τη γραμμή φορτίου του τρανζίστορ Q χρησιμοποιούμε τη σχέση που προέκυψε από την εφαρμογή του ου κανόνα Krchhff στο βρόχο εξόδου της δεύτερης βαθμίδας του ενισχυτή (δηλ. στο βρόχο 4): I I I C I ( I I ) B IC ( C 0 I I I ) I 0 C C C.4mA C I Με βάση τα παραπάνω, οι γραμμές φορτίου στο συνεχές των δύο τρανζίστορ χαράσσονται στο ακόλουθο σχήμα:

3 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 7/0/0 ΣΕΙΡΑ Β: :00 8:0 ΘΕΜΑ ο (.5 μονάδες) Στον ενισχυτή του διπλανού σχήματος: (α) Να υποδείξετε ποιά από τις τέσσερις τοπολογίες αρνητικής ανατροφοδότησης εφαρμόζεται. (0.5 μονάδες). (β) Να προσδιορίσετε το λόγο ανατροφοδότησης β, θεωρώντας ότι στα τρανζίστορ του ενισχυτή, το ρεύμα του συλλέκτη είναι ποσοτικά ίσο με το ρεύμα του εκπομπού. Δίνεται ότι: 95 kω και 5 kω. ( μονάδα) (γ) Εάν A είναι η ενίσχυση ρεύματος, η αντίσταση εισόδου και η αντίσταση εξόδου του ενισχυτή χωρίς ανατροφοδότηση, εξηγείστε αναλυτικά την επίδραση εφαρμογής της αρνητικής ανατροφοδότησης στα τρια αυτά μεγέθη. ( μονάδα) (α) Στον ενισχυτή που δίνεται εφαρμόζεται αρνητική ανατροφοδότηση ρεύματος παράλληλα με την είσοδο (μέρος του ρεύματος εξόδου αφαιρείται από το ρεύμα εισόδου του ενισχυτή). (β) Ο λόγος ανατροφοδότησης β υπολογίζεται μέσω του διαιρέτη ρεύματος που δημιουργούν οι αντιστάσεις και, ως εξής: β f (γ) Λόγω του ότι εφαρμόζεται αρνητική ανατροφοδότηση ρεύματος παράλληλα με την είσοδο, δηλ. μέρος του ρεύματος εξόδου αφαιρείται από το ρεύμα εισόδου του ενισχυτή, η ενίσχυση ρεύματος του ενισχυτή θα μειωθεί. Αφού η ενίσχυση ρεύματος του ενισχυτή χωρίς ανατροφοδότηση είναι A, τότε η ενίσχυση με ανατροφοδότηση γίνεται Α f Α / ( β A ). Λόγω της παράλληλης σύνδεσης του βρόχου ανατροφοδότησης στην είσοδο του ενισχυτή, η αντίσταση εισόδου μειώνεται όταν εφαρμοστεί η ανατροφοδότηση και αφού η αντίσταση εισόδου χωρίς ανατροφοδότηση είναι, τότε η αντίσταση εισόδου με ανατροφοδότηση γίνεται f / ( β A ).

4 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 7/0/0 ΣΕΙΡΑ Β: :00 8:0 Τέλος, λόγω της σειριακής σύνδεσης του βρόχου ανατροφοδότησης στην έξοδο του ενισχυτή, η αντίσταση εξόδου αυξάνεται όταν εφαρμοστεί η ανατροφοδότηση και αφού η αντίσταση εξόδου χωρίς ανατροφοδότηση είναι ο, τότε η αντίσταση εξόδου με ανατροφοδότηση γίνεται f ο ( β A ). ΘΕΜΑ ο (.5 μονάδες) Στο κύκλωμα του παρακάτω σχήματος, που περιλαμβάνει ιδανικό τελεστικό ενισχυτή, η τάση εισόδου v είναι ημιτονικό σήμα πλάτους 500 m και συχνότητας 50 kηz. Δίνεται ότι: 0 kω. (α) Να προσδιορίσετε την τάση εξόδου v συναρτήσει της τάσης εισόδου v. ( μονάδες) (β) Να χαράξετε στους ίδιους άξονες τις κυματομορφές των τάσεων v και v. (0.5 μονάδες). (α) Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο ανάλυσης των κόμβων, δηλαδή εφαρμόζουμε τον ο κανόνα Krchhff στους εσωτερικούς κόμβους του κυκλώματος (Α και Β), αφού πρώτα απλοποιήσουμε το κύκλωμα αντικαθιστώντας τις αντιστάσεις και με την ισοδύναμή τους () όπως υποδεικνύεται στο παραπάνω σχήμα. Θα πρέπει λοιπόν σε καθένα από τους κόμβους Α και Β, να εξισώσουμε το άθροισμα των αγωγιμοτήτων (δηλ. των αντίστροφων αντιστάσεων) που ξεκινούν από τον καθένα από τους κόμβους αυτούς, πολλαπλασιασμένο με την τάση τους, με το άθροισμα των γινομένων των αγωγιμοτήτων αυτών με τις τάσεις των κόμβων στους οποίους καταλήγουν. Έτσι στον κόμβο Α του κυκλώματος, έχουμε: A 4 Χρησιμοποιούμε την ιδιότητα αντιγραφής τάσεων στους ακροδέκτες του ιδανικού τελεστικού ενισχυτή: A v - v v και καταλήγουμε στην παρακάτω σχέση: v B v B () Στον κόμβο B του κυκλώματος, έχουμε: B A 0 B v 0 7 B () v v

5 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 7/0/0 ΣΕΙΡΑ Β: :00 8:0 7 v v v v v v v 7.5 v 5 v v v 45 v (β) Με βάση τα δεδομένα, η τάση εισόδου v έχει πλάτος (δηλ. μέγιστη τιμή) 500 m και περίοδο T / f / 50 khz 0.0 ms 0 μs. Τα σήματα v και v φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα. Το σήμα εξόδου είναι συμφασικό με το σήμα εισόδου και το πλάτος του είναι 7.5 φορές μεγαλύτερο από εκείνο του σήματος εισόδου (δηλ..75 ). ΚΑΛΟ ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ! 5

Σχετικά έγγραφα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 21/01/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ /0/0 ΘΕΜΑ ο (5 μονάδες) Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος δίνονται: 0 Ω, Ε kω, Β 00 kω, 4 kω, L kω, e 5 kω και 00 (α) Να προσδιορίσετε την ενίσχυση τάσης (A