ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Φροντιστηριακές Ασκήσεις Ι Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας
Άσκηση η1 1) Στο κύκλωμα οι τελεστικοί ενισχτές 2 είναι ιδανικοί () και =10ΚΩ. α) Υπολογίστε το κέρδος τάσης Α= Ο / Ι το κκλώματος. β) Αν οι τροφοδοτούνται με τάση 5 και η έξοδός τος φτάνει σε Ι κορεσμό στα 4,8, ποιο το μέγιστο 3 επιτρεπτό πλάτος i ενός ημιτονικού O σήματος εισόδο Ι καιποιοτομέγιστο πλάτος o το σήματος της εξόδο Ο. γ) Αν το σήμα εισόδο είναι ημιτονικό καιέχειπλάτος i ίσο με 1, σχεδιάστε τιςκματομορφέςτωνσημάτωνεξόδο των δύο τελεστικών ενισχτών καθώς και της εξόδο Ο. Γ. Τσιατούχας 2
Απάντηση η 1 (I) α Στον άνω η τάση στον θετικό ακροδέκτη εισόδο είναι ίση με Ι, καθώς 2 τον ακροδέκτη δεν τον διαρρέει ρεύμα και η πτώση τάσης στη σχετική αντίσταση A είναι μηδέν. O1 Σνεπώς, η σνδεσμολογία το άνω A είναι η μη αναστρέφοσα με τάση εισόδο Ι και θα ισχύει: 3 K 2 O O 1 1 I 3 I Ι O2 Στον κάτω έχομε την αναστρέφοσα σνδεσμολογία (ο θετικός ακροδέκτης είναι γειωμένος και το σήμα εφαρμόζεται στην αντίσταση K ). Σνεπώς: 3 O2 I 3 I Γ. Τσιατούχας 3
Απάντηση η 1 (IΙ) 2 Ητάση ανάμεσα στις εξόδος των δύο θα είναι: A K Ι 3 O1 O O2 O O1 O2 6 Το κέρδος τάσης το κκλώματος θα είναι: A O I 6 I Γ. Τσιατούχας 4
β 2 3 Απάντηση η 1 (IΙΙ ΙΙ) ) Κάθε επιμέρος ενισχτής έχει κέρδος τάσης κατά απόλτη τιμή ίσο με 3. Και οι δύο ενισχτές δέχονται στην είσοδό τος O1 το ίδιο σήμα Ι. Σνεπώς, η μέγιστη επιτρεπτή τάση στην είσοδο Ι (δηλ. το πλάτος i το σήματος εισόδο) ) θα είναι: O i 4.8 3 1.6 Ι Αν εφαρμοστεί στην είσοδο Ι ημιτονικό =1,6 σήμα με πλάτος i τότε στις εξόδος O2 Ο1 και Ο2 των δύο ενισχτών θα έχομε το μέγιστο πλάτος των 4,8. Καθώς τα δύο σήματα εξόδο έχον διαφορά φάσης π (180 ο ), το μέγιστο πλάτος το σήματος εξόδο θα είναι: o 2 4.8 9.8 Γ. Τσιατούχας 5
γ 2 3 Απάντηση η 1 (I I) O1 O Τα δύο σήματα εξόδο Ο1 και Ο2 έχον διαφορά φάσης π (180 ο ) και ισχύει: 6 3 Ι O2 3 O O1 Ο O2 6 Ο1 Ο2 t I 6 end Γ. Τσιατούχας 6
Άσκηση η2 2) Στο κύκλωμα πο ακολοθεί θέλομε να εκφραστεί η τάση εξόδο ο ως σνάρτηση της ημιτονικής τάσης εισόδο. Ακολούθως, ζητάμε να χαραχθεί η χαρακτηριστική εισόδο εξόδο (χαρακτηριστική μεταφοράς) το κκλώματος. Δίδονται:=1ΚΩ, C1 =2,5, C2 =1,5, ητάσηαποκοπήςτων διόδων 1 = 2 = =0,5, η αντίσταση ορθής πόλωσης των διόδων είναι 1 = 2 = =10Ω και η αντίσταση ανάστροφης πόλωσης άπειρη 1 = 2 =. ~ 1 2 C1 o C2 Γ. Τσιατούχας 7
Απάντηση η 2 (Ι) Αρχικά δολεύομε ανεξάρτητα σε κάθε δίοδο ώστε να εντοπίσομε το όριο ανάμεσα στην αγώγιμη και τη μη αγώγιμη κατάσταση. Αντικαθιστούμε την κάθε δίοδο με το μοντέλο ορθής πόλωσης. Σε κάθε κύκλωμα, όπο σμμετέχει μόνο η μία δίοδος, από KL θα ισχύει: C1 1 1 i 1 C2 2 2 i 2 ~ 1 1 i 1 i 2 o ~ 2 2 o C1 C2 Γ. Τσιατούχας 8
Απάντηση η 2 (ΙΙ ΙΙ) ) Στο όριο μεταξύ αγώγιμης και μη αγώγιμης κατάστασης το ρεύμα i μόλις μηδενίζεται και ισχύει: ο =. Ανάστροφη Πόλωση 1 o = Τη στιγμή πο γίνεται i 1 =0 = C1 1 = 3 Άρα ανάστροφη πόλωση όταν: 3 Ανάστροφη Πόλωση 2 o = Τη στιγμή πο γίνεται i 2 =0 = C2 2 = 2 Άρα ανάστροφη πόλωση όταν: 2 ~ 1 = 1 2 = i 1 =0 i ~ 2 =0 o o 2 C1 C2 Γ. Τσιατούχας 9
Απάντηση η 2 (ΙΙ ΙΙI) ) Σνεπώς, για τιμές της τάσης εισόδο στο διάστημα [ 2,..., 3] καμία δίοδος δεν άγει και ισχύει: o = Ανάστροφη πόλωση για 1 όταν: Ανάστροφη πόλωση για 2 όταν: 3 2 ~ i=0 1 = 1 2 = 2 o C1 C2 Γ. Τσιατούχας 10
Απάντηση η 2 (Ι) Με βάση την προηγούμενη ανάλση, για τιμές τάσεις της μεγαλύτερες από 3 ( >3) η 1 είναι σε αγώγιμη κατάσταση ενώ η 2 είναι σε μη αγώγιμη κατάσταση. Με εφαρμογή KL στο βρόχο με την 1 θα ισχύει: C1 i i C1 ~ 1 2 = 2 i i 2 =0 C1 C2 o Για την τάση εξόδο ο θα ισχύει: o C1 C1 i C1 C1 C2 C1 Γ. Τσιατούχας 11
Απάντηση η 2 () Επίσης, με βάση την προηγούμενη ανάλση, για τιμές τάσεις της μικρότερες από 2 ( < 2) η 2 είναι σε αγώγιμη κατάσταση ενώ η 1 είναι σε μη αγώγιμη κατάσταση. Με εφαρμογή KL στο (εξωτερικό) βρόχο με την 2 θα ισχύει: C2 i i C2 ~ i 1 = i 1 =0 1 2 i C1 C2 o Για την τάση εξόδο ο θα ισχύει: o C1 C2 i C2 C1 C2 C2 Γ. Τσιατούχας 12
Απάντηση η 2 (Ι) Σγκεντρωτικά, από τα αποτελέσματα της ανάλσης το κκλώματος προκύπτει: o C2 όταν < 2 (κλίση = 1) όταν 2 3 o o C1 όταν 3 < ~ 1 2 C1 o C2 κλίση 0,0099 Γ. Τσιατούχας 13
Απάντηση η 2 (I IΙ) Σνεπώς, η χαρακτηριστική εισόδο εξόδο (μεταφοράς) θα είναι: o Κλίση=1 3 Κλίση=0,0099 Κλίση=0,0099 2 2 45 ο 3 Χαρακτηριστική Μεταφοράς 1,98 0,0099 o o 2,97 0,00990099 o όταν < 2 όταν 2 3 όταν 3 < end Γ. Τσιατούχας 14