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 πηγές τάσης V και V των 8 V, δίνονται:. kω, kω, kω και kω. Για το τρανζίστορ δίνονται: Ι m, e 0 και e. kω. (α) Να προσδιορίσετε την τάση συλλέκτη-εκπομπού του τρανζίστορ. ( μ.) () Να χαράξετε με ακρίεια τη γραμμή φορτίου (ευθεία φόρτου) του ενισχυτή στο συνεχές και να υποδείξετε σε αυτή το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ. (. μ.) (γ) Να προσδιορίσετε την ενίσχυση τάσης Α / στην περιοχή των μεσαίων συχνοτήτων, χρησιμοποιώντας το απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα του τρανζίστορ που επίσης δίνεται στο παρακάτω σχήμα. (. μ.) (α) Για τν υπολογισμό της τάσης συλλέκτη-εκπομπού (V ) του τρανζίστορ, εφαρμόζουμε το ο κανόνα Krc στο ρόχο εξόδου του κυκλώματος που διακρίνεται στο παρακάτω σχήμα. Επισημαίνεται ότι, οι πυκνωτές στο συνεχές ρεύμα λειτουργούν ως ανοιχτά κυκλώματα. V I V I V 0 V I V I I V 0 V ( ) I V I I V 0 V V V I V 8 8 V 0.8V.
ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: /0/0 () Τα δύο ακραία σημεία της γραμμής φορτίου του ενισχυτή στο συνεχές, προκύπτουν από τον ο κανόνα Krc στο ρόχο εξόδου του ενισχυτή, ο οποίος αναφέρθηκε στο ερώτημα (α): Στην παραπάνω σχέση, όταν ενώ όταν V V V I. V V 8 8 V 0 Imax Imax.m, 0 I 0 V V V V (8 8)V V 6V. max max max Η γραμμή φορτίου στο συνεχές σχεδιάζεται στο παρακάτω σχήμα. Το σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ με άση την τιμή του I που δίνεται και την τιμή της V που προσδιορίστηκε στο ερώτημα (α), είναι το σημείο Q (V, I ) Q (.8 V, m), το οποίο υποδεικνύεται στο παρακάτω σχήμα. (γ) Για να διενεργήσουμε το ζητούμενο υπολογισμό της ενίσχυσης τάσης σχεδιάζουμε αρχικά το ισοδύναμο κύκλωμα του ενισχυτή στις μεσαίες συχνότητες, χρησιμοποιώντας για το τρανζίστορ (που είναι σε σύνδεση κοινού εκπομπού) το ισοδύναμο κύκλωμα που δίνεται. Στις μεσαίες συχνότητες, οι πυκνωτές λειτουργούν ως ραχυκυκλώματα (συνεπώς η αντίσταση δε συμμετέχει στο ισοδύναμο κύκλωμα) και οι πηγές σταθερής τάσης (V και V ΕΕ ) ραχυκυκλώνονται. b e e b kω kω. Εφαρμόζοντας τον νόμο του Om στις αντιστάσεις και e προκύπτουν οι παρακάτω σχέσεις () και ():, () e b
ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: /0/0 (), () Από το διαιρέτη τάσης στην είσοδο του ενισχυτή προκύπτει ότι: b. () e e. () e e e. (4) e (), (4) e e e e e 0... Η ενίσχυση προκύπτει αρνητικός αριθμός, δηλαδή η τάση εξόδου έχει διαφορά φάσης 80 ο σε σχέση με την τάση εισόδου. ΘΕΜΑ ο ( μονάδες) e e Η απόκριση συχνότητας μέτρου ενός ενισχυτή, ο οποίος δεν περιλαμάνει πυκνωτές, περιγράφεται από τη διπλανή σχέση. (α) Να προσδιορίσετε το μέτρο της ενίσχυσης στις μεσαίες συχνότητες, καθώς και την ανώτερη συχνότητα αποκοπής του ενισχυτή. (0. μ.) () Να προσδιορίσετε τη συχνότητα για την οποία το μέτρο της ενίσχυσης του ενισχυτή γίνεται ίσο με 0. (. μ.) j (α) Η απόκριση συχνότητας μέτρου ενός ενισχυτή, ο οποίος δεν περιλαμάνει πυκνωτές (αθυπερατή αθμίδα ενίσχυσης), δίνεται από την παρακάτω σχέση: m, j όπου Α m είναι το μέτρο της ενίσχυσης στην περιοχή των μεσαίων συχνοτήτων και H η ανώτερη συχνότητα αποκοπής, αντίστοιχα. Είναι φανερό λοιπόν ότι στη συγκεκριμένη περίπτωση, τα μεγέθη αυτά έχουν ως εξής: Α m 00 και H Ηz 0 khz. () Με άση την απόκριση συχνότητας που δίνεται, το μέτρο της ενίσχυσης του ενισχυτή, δίνεται από τη σχέση:. Επομένως, η συχνότητα για την οποία το μέτρο της ενίσχυσης γίνεται 0, υπολογίζεται ως εξής: 0 99 0 H
ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: /0/0 99 99 99 9.9 0.99MHz. Λαμάνοντας υπόψη τη συχνότητα που προσδιορίστηκε, καθώς και ότι η συχνότητα αποκοπής αντιστοιχεί στη μέγιστη ενίσχυση (00) διαιρεμένη με την τετραγωνική ρίζα του, μπορούμε να σχεδιάσουμε το διάγραμμα του μέτρου της ενίσχυσης συναρτήσει της συχνότητας (αν και δε ζητείται), το οποίο παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα. ΘΕΜΑ ο ( μονάδες) (α) Για το κύκλωμα του διπλανού σχήματος, το οποίο περιλαμάνει ιδανικό τελεστικό ενισχυτή, να προσδιορίσετε την τάση εξόδου σε σχέση με την τάση εισόδου. (. μ.) () Εάν η είσοδος είναι ημιτονικό σήμα τάσης με συχνότητα kηz και πλάτος 00 mv, να σχεδιάσετε με ακρίεια την κυματομορφή της τάσης εξόδου ( ) για το χρονικό διάστημα μιας περιόδου. (0. μ.) (α) Χρησιμοποιούμε τη μέθοδο ανάλυσης των κόμων, δηλαδή εφαρμόζουμε τον ο κανόνα Krc στους κόμους του κυκλώματος, εξαιρώντας τους κόμους της εισόδου και της εξόδου του. Θα πρέπει να εξισώσουμε το άθροισμα των αγωγιμοτήτων (δηλαδή των αντίστροφων αντιστάσεων) που ξεκινούν από τους κόμους αυτούς, πολλαπλασιασμένο με την τάση τους, με το άθροισμα των γινομένων των αγωγιμοτήτων αυτών με τις τάσεις των κόμων στους οποίους καταλήγουν. Έτσι, στον κόμο Α, ο οποίος συμπίπτει με τον ακροδέκτη αντιστροφής () του τελεστικού ενισχυτή, έχουμε: 0. Λόγω της ιδιότητας αντιγραφής τάσεων στους ακροδέκτες του ιδανικού τελεστικού ενισχυτή ( ), από την παραπάνω σχέση συμπεραίνουμε ότι:. Παρομοίως, στον κόμο, έχουμε: 4
ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: /0/0 0. Λόγω της ιδιότητας αντιγραφής τάσεων στους ακροδέκτες του ιδανικού τελεστικού ενισχυτή ( ) και λόγω της σχέσης ( ) που προέκυψε μετά την εφαρμογή της μεθόδου στον κόμο Α, η παραπάνω σχέση γίνεται: 6. Εναλλακτικά, μπορούμε να υπολογίσουμε την τάση του κόμου Β, αξιοποιώντας το διαιρέτη τάσης που σχηματίζεται από την αντίσταση που συνδέεται μεταξύ του κόμου Α και της γείωσης και από την αντίσταση που παρεμάλλεται μεταξύ των κόμων Α και Β, ως εξής:. Στη συνέχεια, μπορούμε να εφαρμόσουμε τον ο κανόνα του Krc στον κόμο Β, ως εξής: 0. Λόγω της σχέσης που προέκυψε από την αξιοποίηση του διαιρέτη τάσης, η παραπάνω σχέση γίνεται: 6. () Η τάση εισόδου έχει πλάτος (μέγιστη τιμή) 00 mv και περίοδο: T / / khz 0. m 00 μec. Το σήμα εξόδου έχει όμοια περίοδο 00 μec και πλάτος 00 mv 00 mv V. Συνεπώς, η ζητούμενη κυματομορφή της τάσης εξόδου ( ) του κυκλώματος, για το χρονικό διάστημα μιας περιόδου, έχει ως εξής: