ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 26/01/2017

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 26/01/2017"

Δαυίδ Αποστόλου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/0/07 ΘΕΜΑ ο ( μονάδες) Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος δίνονται: = kω, Β = 00 kω, = kω και = kω Επίσης, για το τρανζίστορ του ενισχυτή δίνονται: V = 07 V, h e = kω και β = h fe = 00 (α) Λαμβάνοντας υπόψη κάποια από τα παραπάνω δεδομένα καθώς και τα στοιχεία που προκύπτουν από τη γραμμή φορτίου του τρανζίστορ στο συνεχές που δίνεται στο παρακάτω σχήμα, να υπολογίσετε το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ Θεωρήστε ότι στο τρανζίστορ, τα ρεύματα συλλέκτη και εκπομπού είναι κατά προσέγγιση όμοια ( μ) (β) Να σχεδιάσετε το ισοδύναμο κύκλωμα του ενισχυτή στο εναλλασσόμενο για την περιοχή των μεσαίων συχνοτήτων, χρησιμοποιώντας το απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα του τρανζίστορ, που επίσης δίνεται στο παρακάτω σχήμα (0 μ) (γ) Να υπολογίσετε την ενίσχυση τάσης Α = / στην περιοχή των μεσαίων συχνοτήτων ( μ) (α) Οι τιμές Ι max και V max που αντιστοιχούν στα δύο ακραία σημεία της γραμμής φορτίου του τρανζίστορ στο συνεχές, προκύπτουν εάν εφαρμόσουμε τον ο κανόνα Krchhff στο βρόχο εξόδου του κυκλώματος και στην εξίσωση που θα προκύψει μηδενίσουμε την τάση V και το ρεύμα I, αντίστοιχα Ο ος κανόνας Krchhff στο βρόχο εξόδου του παραπάνω κυκλώματος έχει ως εξής: V I V I 0 V I V I 0 () Στην παραπάνω εξίσωση χρησιμοποιήθηκε η σχέση I = I, αφού δίνεται ότι τα ρεύματα συλλέκτη και εκπομπού είναι κατά προσέγγιση όμοια Στην εξίσωση () που προέκυψε εάν μηδενίσουμε το ρεύμα συλλέκτη (I ), προκύπτει εύκολα η σχέση προσδιορισμού της μέγιστης τάσης συλλέκτη-εκπομπού (V max ): V V max Συνεπώς, αφού από τη γραμμή φορτίου φαίνεται ότι V max = V, προκύπτει εύκολα ότι και V = V

2 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/0/07 Επίσης, εάν στην εξίσωση () μηδενίσουμε την τάση συλλέκτη-εκπομπού (V ), προκύπτει εύκολα η σχέση προσδιορισμού του μέγιστου ρεύματος συλλέκτη (Ι max ): I V max Συνεπώς, αφού από τη γραμμή φορτίου φαίνεται ότι I max = 6 ma, υπολογίζεται εύκολα η τιμή της αντίστασης Ε, ως εξής: V V Imax 6 I max k Imax 6 Ο ος κανόνας Krchhff στο βρόχο εισόδου του παραπάνω κυκλώματος έχει ως εξής: V k V I V I 0 V I V I 0 I V I 0 I V 07 I ma 7 ma V I V Στον παραπάνω υπολογισμό χρησιμοποιήθηκαν οι σχέσεις Ι = I / β και I = I Από τη σχέση (), δηλαδή από την εφαρμογή του ου κανόνα Krchhff στο βρόχο εξόδου του παραπάνω κυκλώματος, υπολογίζεται εύκολα η τάση συλλέκτη-εκπομπού (V ) του τρανζίστορ: V I V I 0 V V I ( ) V V [ 7 ( )]V V Συνεπώς, το ζητούμενο σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ είναι: Q (I, V ) = (7 ma, V) (β) Για το σχεδιασμό του ισοδύναμου κυκλώματος του ενισχυτή στο εναλλασσόμενο, λαμβάνουμε υπόψη ότι στις μεσαίες συχνότητες οι πυκνωτές λειτουργούν ως βραχυκυκλώματα (συνεπώς η αντίσταση δε συμμετέχει στο ισοδύναμο κύκλωμα), καθώς και ότι η πηγή σταθερής τάσης (V ) βραχυκυκλώνεται Επίσης, αντικαθιστούμε το τρανζίστορ με το απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμά του που δίνεται με εκφώνηση του θέματος: h e h fe b (γ) Η ενίσχυση τάσης που ζητείται υπολογίζεται με βάση το παραπάνω ισοδύναμο κύκλωμα, αφού αντικαταστήσουμε τις παράλληλα συνδεδεμένες αντιστάσεις και με την ισοδύναμη αντίσταση: k 08k Εφαρμόζοντας τον νόμο του Ohm στις αντιστάσεις και h e προκύπτουν οι παρακάτω σχέσεις: h fe b b 80 0 b, b h e Συνδυάζοντας τις δύο παραπάνω σχέσεις, προκύπτει ότι:

3 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/0/ h e 0 Από το διαιρέτη τάσης στην είσοδο του ισοδύναμου κυκλώματος του ενισχυτή, προκύπτει ότι: h e 00, όπου k k h 00 e Μετά τα παραπάνω, η ζητούμενη ενίσχυση τάσης, υπολογίζεται ως εξής: A ΘΕΜΑ ο ( μονάδες) Η απόκριση συχνότητας μέτρου ενός ενισχυτή, ο οποίος δεν περιλαμβάνει πυκνωτές, περιγράφεται από τη διπλανή σχέση (α) Να προσδιορίσετε τη μέγιστη τιμή του μέτρου της ενίσχυσης, δηλαδή το μέτρο της ενίσχυσης στις χαμηλές και μεσαίες συχνότητες, καθώς και την ανώτερη συχνότητα αποκοπής του ενισχυτή (0 μ) (β) Να υπολογίσετε τη συχνότητα για την οποία το μέτρο της ενίσχυσης του ενισχυτή μειώνεται στο μισό της μέγιστης τιμής του ( μ) 0 A f j 0 (α) Η απόκριση συχνότητας μέτρου ενός ενισχυτή, ο οποίος δεν περιλαμβάνει πυκνωτές (βαθυπερατή βαθμίδα ενίσχυσης), δίνεται από την παρακάτω σχέση: Am A, f j fh όπου Α m είναι το μέτρο της ενίσχυσης στην περιοχή των χαμηλών και μεσαίων συχνοτήτων (δηλαδή η μέγιστη τιμή του μέτρου της ενίσχυσης και f H η ανώτερη συχνότητα αποκοπής, αντίστοιχα Είναι προφανές ότι στη συγκεκριμένη περίπτωση, τα μεγέθη αυτά έχουν ως εξής: Α m = 0 = 000 και f H = 0 Ηz = 00 khz (β) Με βάση την απόκριση συχνότητας μέτρου που δίνεται, το μέτρο της ενίσχυσης του ενισχυτή, έχει ως εξής: 0 0 A f f Επομένως, η συχνότητα για την οποία το μέτρο της ενίσχυσης μειώνεται στο μισό της μέγιστης τιμής του (δηλαδή γίνεται ίσο με 00, υπολογίζεται ως εξής: 0 f 000 f f f f f 0 0 f 0 0 f 0 f 70 Hz f 7 khz Λαμβάνοντας υπόψη τη συχνότητα που υπολογίστηκε, καθώς και ότι η συχνότητα αποκοπής αντιστοιχεί στη μέγιστη ενίσχυση (000) διαιρεμένη με, μπορούμε να σχεδιάσουμε το διάγραμμα του μέτρου της ενίσχυσης συναρτήσει της συχνότητας (αν και δε ζητείται):

4 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/0/07 ΘΕΜΑ ο ( μονάδες) Το κύκλωμα του διπλανού σχήματος περιλαμβάνει ιδανικό τελεστικό ενισχυτή, δύο εισόδους και, μία πηγή σταθερής τάσης V και πέντε α- ντιστάσεις (α) Να προσδιορίσετε την τάση εξόδου σε σχέση με τις τάσεις εισόδου και ( μ) (β) Εάν οι είσοδοι και είναι ημιτονικά σήματα τάσης με συχνότητα 0 kηz και πλάτος V και V, αντίστοιχα, να σχεδιάσετε με α- κρίβεια την κυματομορφή της τάσης εξόδου για το χρονικό διάστημα μιας περιόδου ( μ) V (α) Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο ανάλυσης των κόμβων, δηλαδή εφαρμόζουμε τον ο κανόνα Krchhff στους κόμβους των δύο ακροδεκτών (αντιστροφής και μη αντιστροφής) του τελεστικού ενισχυτή Θα πρέπει να εξισώσουμε το άθροισμα των αγωγιμοτήτων (δηλ των αντίστροφων αντιστάσεων) που ξεκινούν 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 του ακροδέκτη αντιστροφής () του τελεστικού ενισχυτή, έχουμε: Στον κόμβο του ακροδέκτη μη αντιστροφής (+) του τελεστικού ενισχυτή, έχουμε: 0 0 Λόγω της ιδιότητας αντιγραφής τάσεων στους ακροδέκτες του ιδανικού τελεστικού ενισχυτή ) (, από τις παραπάνω σχέσεις καταλήγουμε στο εξής: 0 0

5 ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Λ ΜΠΙΣΔΟΥΝΗΣ ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/0/07 (β) Με βάση τα δεδομένα, οι τάσεις εισόδου και έχουν πλάτος (μέγιστη τιμή) V και V, αντίστοιχα και όμοια περίοδο: T = / f = / 0 khz = 00 m = 0 μec Το σήμα εξόδου έχει περίοδο 0 μec, πλάτος = V και είναι μετατοπισμένο στον άξονα της τάσης κατά V Συνεπώς, η κυματομορφή του σήματος εξόδου, για το χρονικό διάστημα μιας περιόδου, έχει ως εξής: ================================================================================

Σχετικά έγγραφα

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/02/2015

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: /0/0 ΘΕΜΑ ο (4 μονάδες) Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος, στον οποίο το τρανζίστορ πολώνεται στην ενεργό περιοχή λειτουργίας του με συμμετρικές