תרגילים באלקטרוניקה ספרתית

אלקטרוניקה ספרתית

חוברת תרגול ודפי עזר

'הסמכה שנה ג

ב"עתש

ר ניסים סבאג"ד: מאת

מהדורת ניסוי

2 ר ניסים סבאג"ד –חוברת תרגילים באלקטרוניקה ספרתית

אלקטרוניקה ספרתית –מערך שעות לקורס

בנצי קריסטלמר : המתרגל ניסים סבאגר "ד: שם המרצה 52513: הקורס . מס

ב"עתש: ל "בשנה. 'ב: ניתן בסמסטר . ש"ש 4: היקף הקורס

. 'גהסמכה שנה –אלקטרוניקה : ניתן למחלקה

:ספרי לימוד

Hodjes, D. A. Analysis and Design of Digital Integrated Circuits. McGraw-Hill. 2003.

Kleitz, W. Digital Electronics, a practical approach (4th

.). New Jersey: Prentice – Hall. 2001.

Bogart, T. F. Introduction to Digital Electronics. McGraw-Hill. 1992.

Haznedar, H. Digital Microelectronics. Benjamin/Cummings Publishing Company Inc. 1995.

Cook, N.P. Introductory Digital Electronics New Jersey: Prentice – Hall. 1998.

.2553. האוניברסיטה הפתוחה. 'כרך ב –אלקטרוניקה ספרתית . ש, כהן, .א, ששון, .ש, זריצקי, .א, שמעוני

: הציון יקבע על פי

מהציון הסופי 25% הגשת עבודות בית. 1

.מהציון הסופי 85%ומשקלו נקבע על פי לוח הבחינות המועד מבחן סוף סמסטר . 2

:נושאי הלימוד

הלימוד נושא שבוע הלימוד

.עם סולם הפוך D/A ,R-2Rממיר

Flash, קירוב רציף, שיפוע כפול, שיפוע יחיד, A/Dממיר

.V/Fממיר

משווה מסוג שמיט, משווה

מעגלים , מימוש בעזרת משווים, מימוש בשערים, מחוללי צורות גל ריבועי

.ואחרים 555מוכללים מסוג

.גל שרוך נעלמעגל מילר ומע. מחוללי גל שן מסור

מעגלי הידוק

.TTLותת משפחות של TTLמשפחות לוגיות

.אזכור של תת משפחות CMOSמשפחות לוגיות

.1125, באוקטובר 26: תאריך . ר ניסים סבאג"ד: חתימת האחראי על הקורס

: .תאריך . שמואל מילרר "ד: אישור ראש המחלקה


CDAגיליון תרגילים בנושא .1

נא לחשב את . VREF = 5v; Rf = R0: נתון , R0 – 2R0סיביות מסוג 8ל DACבממיר .1

.15155155, 55155555: מתח המוצא עבור צירופי המבוא הבאים

מבוא עבורו בצירוף המהו . VREF = 5v; Rf = R0: נתון , R0 – 2R0סיביות מסוג 6בממיר ל .2

? 3.28125vהתקבל מתח המוצא

שבו מתח המוצא , סיביות 5ל ( נגדים בעלי ערך משקלי)משקלי D to Aעליך לתכנן ממיר .3

.VREF = 5vנתון . 15v–הנו ( full scale)המירבי

?במבוא 51515מה יהיה מתח המוצא עבור הצירוף

, סיביות כל אחד 4של DACיביות באמצעות שני רכיבי ס 8ל DACעליך לתכנן ממיר .4

לרשותך גם . יש להתייחס לממירים הנתונים כאל יחידות סגורות. המתוארים באיור הבא

.10vיהיה , 11115555עבור הצירוף , יש לתכנן כך שמתח המוצא .מגברי שרת ונגדים

יש לחשב את הזרם . VREF = - 20v , R0 = 10 Kמתח הייחוס הוא , ממיר המתואר למעלה .5

.2R0בכל אחד מהנגדים שערכם

יש לחשב את . R = 10 Kו 15v –מתח הייחוס הוא , סיביות 8ל R – 2Rבממיר מסוג .6

.51151155: הזרם היוצא למגבר המתח כאשר צירוף המבוא הוא

ידוע כי שגיאת הליניאריות של הממיר. 15vמתח המוצא המירבי הוא , סיביות 12בממיר ל .7

זאת , ה ביותרלודהמדרגה הג דלנה ביותר ומהו גוקטהמדרגה ה דלמהוא גו. LSB 0.5היא

?בהנחה שכל מדרגה עם סטיה נמצאת בין שתי מדרגות תקינות

מתחי האספקה של מגבר השרת .10mvסיביות היא 15של DACשל ממיר LSB תרומה ה .8

.±12vהם

?( FSR)מהו מתח המוצא הגבוה ביותר .א

?להיות לא מונוטוני DACאשר תגרום ל FSRבאחוזים מ , גיאת הליניאריותמהי ש .ב

5 ו 4לשאלות DACממיר : 1-1איור


±10vמתחי האספקה הם .'5'במצב משורטטים המתגים לכ. (1-2) נתון המעגל שבאיור .9

. D0,D1,D2כפונקציה של מצב המתגים Voutא ביטוי ל ומציש ל .א

ניתן . מרות תבניןלצורך זה כדאי לבצע הת. את תרומת כל מתג בנפרד מומלץ לחשב: רמז

.A, B, Cהעזר בסימוני הנקודות ל

.Vref = 5vחשב את הרזולוציה של הממיר אם נא ל .ב

שתנה מ מצב המתגים מבמקרה ששרטט את מתח המוצא לחשב ונא ל, Vref = 5vאם .ג

.111ואחר כך ל 115ל 151

?6R0יחובר נגד משוב שערכו 2R0אם במקום נגד משוב ' לסעיף גכיצד תשתנה תשובתך .ד

9לשאלה DACמעגל : 1-2איור

15. XXX

עם מתגים בעלי צימוד אמיטר Digital to Analogממיר .2

. D0 – D3סיביות המבוא הן . עם סולם הפוך R0 – 2R0מסוג D/Aמתואר ממיר (2-1)באיור

אל מגבר השרת או אל , של כל סיבית. כמו כן מתוארים המתגים המנתבים את זרם המוצא

של , Qbהזרם זורם דרך , Di = 0כאשר . התאם לרמה הלוגית של הסיבית המתאימהב, האדמה

. לאדמה, iשל ענף , Qaהזרם זורם דרך Di = 1כאשר . לכיוון מגבר השרת iענף

המתח בכל האמיטרים זהה ונוכל להתייחס לכל , במקרה כזה. בהולכה Qbנניח שכל טרנזיסטורי

במקרה כזה נוכל לנתח את סולם . ם באמצעות מוליך משותףהאמיטרים כאילו הם מחוברים ביניה

סולם נגדים עם מתגים מכניים ולהראות שהזרמים הזורמים בענפים ( בכתה)הנגדים כפי שניתחנו

:השונים הם


16

1*

16

8

1*

8

4

1*

4

2

1*

2

0

1

2

3

R

VII

R

VII

R

VII

R

VII

R

R

R

R

עם מתגים R - 2R מסוג D/Aמעגל : 2-1 איור

בהמשך נדון בבעיות . מכמה בעיות אפשריות עד כה התייחסו ההסברים לממיר אידיאלי והתעלמו

(.כמו שאני מבקש במעבדה)וננתח אותן באופן כמותי

;VBEon = 0.75v; VB = -1.15v; V'0' = -1.58v :לצורך הניתוח נשתמש בנתונים הבאים

V'1' = -0.76v.

נניח . היפך גם כן נכוןהצמוד לו בהכרח מוליך וה Qbאינו מוליך אז Qaנראה שכאשר טרנזיסטור

Di = '0' = -1.58v .יהיה מתח האמיטר, במקרה כזה:

VE = VB – VBE(Qb) = -1.15 – 0.75 = -1.9v זה מבטיח שצומתBE שלQa קטן בממתח

.לא יוליך לכן הואו מהדרוש לסף הולכה

:מוליך ומתח האמיטרים יהיה Qaאז Di = '1' = -0.76vאם . באופן דומה

VE = -0.76-0.75 = -1.51v . זה יבטיח שטרנזיסטורQb לא מוליך.

לצורך . I3= I/2; I2= I/4; I1=I/8; I0=I/16: כעת נראה שהזרם אכן מתחלק בענפים השונים לפי

VEונחליף את המתחים ,מוליכים Qb -כאשר כל ה , זה נצייר מעגל תמורה של סולם הנגדים

(.2 – 2) כפי שמתואר באיור VEבמקורות מתח שערכם


בהולכה Qbמעגל תמורה כאשר טרנזיסטורי : 2-2איור

(.2-3)המעגל הזה ניתן להחליף במעגל תמורה נוח יותר לניתוח כמתואר באיור את

2 - 2מעגל תמורה מפושט למעגל שבאיור : 2-3איור

ן חישוב אופ. VR – Ve = 6.2vבמעגל זה ניתן להחליף את שני מקורות המתח במקור יחיד שערכו

מוצגים הזרמים. הוצג בכתה ואינו מצריך הבהרות נוספות 2Rהזרמים בכל אחד הנגדים שערכו

עד כאן חישוב . ומקיימים את היחסים הבינאריים המתאימים (2-3)באמצעות מדי הזרם שבאיור

.מוליכים Qbהזרמים כאשר כל הטרנזיסטורים המסומנים

נתייחס למקרה ? אינו מוליך Qbמוליך ו Qaזיסטור מה קורה כאשר לפחות באחד הענפים הטרנ

BEלכן צומת VE(0) = V'1' = -0.76-0.75= -1.51vבמקרה כזה . מוליך D0של סיבית Qaשבו

הבעיה הנוצרת היא שהמתח (. מתח קטן ממתח סף הולכה)לא יהיה בהולכה Qbשל הטרנזיסטור

VE(0) 1.9את מקור המתח . אינו מתאים, םשונה משאר מתחי האמיטרים והניתוח שהוצג קודv

במקום זאת . בלבד 1.51vנצטרך להחליף במקור מתח שערכו ( 2 - 2ראה איור ) 5הקיים בענף

מתואר המקור השקול .ונוסיף לו מקור מתח טורי בקוטביות הפוכה 1.9v שלמקור הנשאיר את

(. VR – VE = 6.2vבאותה הזדמנות נצייר מקור מתח יחיד במקום . )(2-4)באיור


D0השפעת הפרש המתחים באמיטר של הענף השייך ל : 2-4 איור

המתח שונה 5כתוצאה מכך שבאמיטר של ענף , כדי לחשב את השגיאה הנוצרת בזרמי הענפים

. VR – VE נשתמש בעיקרון הספורפוזיציה המאפשר את קיצור המתח, מאשר בשאר האמיטרים

אינו מושפע מהשגיאה המוכנסת ( 3ענף )י ביותר במקרה כזה אפשר לראות שהענף המשמעות

כדי לחשב את (2-5)נעזר באיור (. נשאר קבוע R3המתח על פני הנגד. )5למעגל על ידי ענף

יהיה נח יותר להסתכל על האיור אם נחליף מקומות בין שני הענפים . שגיאת הזרם בכל ענף

.(2-5)השמאליים של איור

ב שגיאת הזרם בכל הענפיםאיור עזר לחישו: 2-5 איור

:היא( 0.39vשערכו )ההתנגדות השקולה שרואה מקור מתח השגיאה

((1K║2K+1K)║2K+1K)║2K + 2K = 2.9767K היא 5לכן שגיאת הזרם בענף:

AkR

VI

total

1319767.2

39.00

אבל הזרם הזה , (מוליך Qaמהזרם הזורם כאשר הטרנזיסטור 33%)השגיאה נראית אמנם גדולה

נשאר לבדוק את השפעת השינוי על . א אינו מצטרף לזרם המוצא ולכן השפעתו אינה חשובהממיל

ניתן לחשב בשיטת , הראשון משמאל 2Rאת השגיאה בזרם הנמדדת בנגד . הענפים האחרים

:נקבל(. נא עשו זאת כתרגיל)מחלק זרם


AK

KAI

64

909.3

909.1*131

:תהיה 1שגיאת הזרם בענף

AK

KA

K

KAAI

45.30

667.3

667.1*67

667.3

667.1*)64131(1

:תהיה 2שגיאת הזרם בענף

AK

KAAI

18.12

3

1*)45.3067(2

.לא תהיה שגיאת זרם 3בענף

:שגיאת הזרם באחוזים היא

.אך אינה משפיעה על זרם המוצא, (33%)השגיאה גדולה 5בענף

. 3.9% = 775 / 30.47השגיאה 1בענף

.זניחה, חוזיםבא, ניתן לראות ששגיאת הזרם. 0.78% = 1550 / 12.18השגיאה 2בענף

ADCגיליון תרגילים בנושא .3

מהו זמן ההמרה . 1MHzתדר השעון הוא , סיביות 8ל Digital Ramp מסוג ADCב .1

?המירבי בממיר זה

מהו תדר . 400nS הוא Tracking מסוג ADCזמן ההמרה המינימלי של .2

?השעון

.סיביות 5ל Flashמסוג ADCנתון ממיר .3

?שים למימוש ממיר זה כמה משווים נדר .א

? 10vמה היא הרזולוציה של הממיר אם מתח הייחוס הוא .ב

תח בנוי מנגדים כפי שמתואר באיור מחלק המ, Flashמסוג ADCבממיר .4

"אחדים"שכולו צירוף ממיר הבמוצא שעבורו מתקבל וא במתח המ .1-3

.14.824218vהוא (111.....111)

2 בינארי הזה הואהמספר העשרוני המתאים לצירוף ה)n – 1)

?15vמתח הייחוס הוא אם ידוע ש ,ירמהממהו מספר סיביות

כאשר .R = 20 K ; C = 0.001F; VREF = -5v :שיפוע כפול נתון מסוג ADCבממיר .5

.(.3-2 איור ראו) tx = 16S מסויים התקבל Vinמתח הכניסה הוא

Vinוצא האינטגרטור בעת המרת שהתקבל במ ,Vxערכו המוחלט המירבי של מהו .א

?הנתון

4איור לשאלה :3-1איור


(כנתון' יש להתייחס לפתרון סעיף א, 'בסעיף ב) vxערכו של כמה זמן נדרש כדי להגיע ל .ב

?Vin = 1vוא שר כא

?'עבור נתוני סעיף ב ADCמהו הצירוף במוצא ה , MHz 3.2אם תדר השעון הוא .ג

?מהו מספר סיביות הממיר .ד

כאשר מתח 11111111התקבל במוצא הצירוף , סיביות 8מסוג שיפוע כפול ל ADCבממיר .6

.יש לחשב את מתח הייחוס ?תדר השעון ומה .tx = 50 Sידוע ש . 2.5vהמבוא היה

יש לרשום את . 1511צירוף מוצא , בסוף ההמרהמסוג קירוב רציף התקבל ADCבממיר .7

.לפי סדר השתנותם במהלך ההמרה, בכל מחזור שעוןצירופי המוצאים

כשידוע שהצירוף ,מסוג קירוב רציף ADCבממיר DACשרטט את מתח המוצא של ה יש ל .8

,בכל שלב של ההמרה יש לרשום את הערך העשרוני. 15151511שהתקבל בגמר ההמרה הוא

.VREF =10vנתון . באותו שלב , DAC המתאים לצירוף הבינארי הקיים במוצא ה

ם השלזמן ההמרה של סדר עולה לפי ,ADCנא לרשום את שמותיהם של ארבעה ממירי .9

.(הממיר המהיר ראשון)

נא לחשב את הרזולוציה של . 10v – 0הוא , סיביות 8ל ADCתחום מתחי המבוא של ממיר .15

.הממיר

.נא לחשב את תחום מתחי המבוא של הממיר. 3mvסיביות היא 12הרזולוציה של ממיר ל .11

. Hz – 10KHz 50: רוצים לדגום אות שמע שתחום התדרים שלו הוא .12

?שבו משתמשים לדגימה ADCמהו זמן ההמרה המירבי הנדרש מממיר ה .א

באיזה סוגי ממירים ניתן להשתמש לצורך דגימה זאת אם הרזולוציה הנדרשת היא .ב

?1MHzסיביות ותדר השעון 8של

מהי ההרמוניה . 500Hzאות חילופין שהתדר המרכזי שלו הוא בתדר , ADCבעזרת , דוגמים .13

40אם ידוע שזמן ההמרה של הממיר הוא , והה ביותר שעדיין ניתנת לדגימה בממיר זההגב

S ?

מתח הייחוס לממיר ,סיביות 5ל Successive Approximationמסוג A to Dנתון ממיר .14

. v 3.5מתח הכניסה הוא ,6vהוא D to Aה

של אותות הבקרה , clk של ה , D to Aשרטט את צורות הגלים של סיביות מוצא ה יש ל

End of Conv., Start Conv. , אחד מתחת לשני ובאותו קנה מידה.

Vx

tx

5איור לשאלה : 3-2 איור


לקבוע כייחוס לשאר האותות אותם כםעלי Clkו .Start Convאת אותות הבקרה . לב מושי

.ותצייר

V/Fתרגילים בנושא ממיר ליון יג .4

.Tpרוחב הדופק במוצא מעגל החד יציב הוא (4-1)מעגל שבאיור ב .1

.A, B, OUTש לצייר את צורות הגלים בנקודות י .א

לחשב ו (R, C, I, Vref, Tp)מעגל הושל קבועי Vinכפונקציה של , fout יש לרשום ביטוי ל .ב

:זמנים ומתחים קיצוניים לפי

R = 10K, C = 10nF, Vin = 3v, Vref = 2v, I = 1mA, Tp = 0.1ms


מותר . 10vמתחי האספקה למגברי השרת הם . V to Fהנו מעגל (4-2)המעגל שבאיור .2

.VCES = 0vלהניח שהמתח

.A, B, C, OUTנא לצייר את צורות המתחים בנקודות .א

.Kולחשב את F = K Vinכלומר לרשום ביטוי מהסוג , יש לחשב את קבוע ההמרה .ב

כמו ) D to Aל מעגל מחברים את המוצא ש( הנתון בשאלה זאת) V to Fלכניסת מעגל ה .ג

?V to Fמהו התדר המינימלי ומהו התדר המקסימלי במוצא מעגל ה (. 4-3באיור


'סעיף ג, 2 עבור שאלה איור: 4-3 איור

SRFFמתח האספקה ל . 5vהם השרת ימתחי אספקה של מגבר. 4-4ון המעגל שבאיור נת .3

VCES = 0v, VBE = VD = 0.7v :גם נתונים(. CMOSהשערים מסוג ) 5vהוא ולמהפך

β = 100. מתח המבוא(Vin ) ( .ישר)הוא מתח חיובי

?(נא להסתפק בשורה אחת)מה תפקיד המעגל .א

?(נא להסתפק בשורה אחת)מה תפקיד הדיודה .ב

(איכותית) A, B, C, Qיש לשרטט את האותות בנקודות .ג

Vin = 3v כאשר 'ות שבסעיף גאותמתחים וזמנים של היש לחשב .ד

יש למצוא ביטוי לתדר אות המוצא כתלות במתח המבוא .ה

2איור לשאלה : 4-2איור

8 bit D to A OUT

Vref = -5v

V to F

איור :4-1 איור

'סעיף ג 2לשאלה

OUT


ומחוללי צורות גל גיליון תרגילים בנושא רבי רטטים .5

.±10v, R1 = 10K, R2 = R3, R4 = R5,C1 = 10nFמתחי הרוויה : (5-1) איורבמעגל שב .1


שני ובאותו קנה אחד מתחת ל, A,B,C,Voutיש לשרטט את צורות הגלים בנקודות .א

.לחשב את תדר אות המוצאנא לציין ערכי מתח וזמן ו .Vref = 0כאשר ,מידה

'?על האותות שבסעיף א Vrefכיצד משפיע המתח .ב



.מותר להניח דיודות אידיאליות, (5-2) יוראהתייחס למעגל שבב .2

ב יש לחש(. 555של ה 3רגל )ובמוצא C1שרטט את צורות הגלים על פני הקבל נא ל .א

מהו תדר אות המוצא .מתחים קיצוניים ולחשב זמנים של נקודות התפנית בצורות הגלים

?שלו Duty Cycle –ומה ה

?מבלי לשנות את התדר, 20%ב Duty Cycleגדיל את ה ניתן להכיצד .ב

מתח הסף של השערים הוא .CMOSהנו רב רטט חד יציב הבנוי מרכיבי (5-3) איורהמעגל שב .3

0.5Vcc . נסמן בX את האחוז של החלק התחתון בפוטנציומר יחסית לכלל הפוטנציומטר

סגרו את המתג לזמן קצר ומיד פתחו t1ברגע . X < 100% > 0: נתון ש (. 55%בציור ערכו )

.אותו


C1

2מעגל לשאלה : 5-2איור


ועד (לפני הסגירה תקצ) 5-החל מרגע A, B, D, out: שרטט צורות גלים בנקודותנא ל .א

.ל חזר למצבו היציבשהמעג

כדי שהמעגל יפעל Xמהי המגבלה על .R, C, Xרשום ביטוי לרוחב הדופק כתלות ב יש ל .ב

?כראוי

?X = 1מחצית מרוחב הדופק המתקבל כאשר אוהלקבלת רוחב דופק ש Xמה ערכו של .ג

דופק ופיעבכניסת הדרבון מ . = 100 ,VCES = 0נתוני הטרנזיסטור , הבא איורמעגל שבב .4

(. ירידה לאפס גורמת לדרבון, Vccבמצב יציב ערכו )לילי צר מאוד ש

החל מרגע לפני הדרבון עד חזרה למצב , out1, out2, trigger, Vc: שרטט את האותות ל .א

.היציב

.R1, R2, R, C, Vcc: -רשום ביטוי לרוחב הדופק כתלות ב נא ל .ב

?מהי ?האם יש מגבלה על רוחב הדופק המקסימלי של אות הדרבון .ג

שרטט את לחשב ויש ל(. 5-6איור ) 555והשרטוט הפנימי של רכיב (5-5)נתון המעגל שבאיור .5

.עבור שני ערכים קיצוניים של הנגד המשתנה ,TRI, OUT, DIS: צורות הגלים בנקודות

.מוצאשל אות ה Duty Cycleיש לחשב זמן מחזור ו




555ה פנימי של מבנ: 5-6איור

:םהדקימספרי

1 = GND, 2 = TRI, 3 = OUT, 4 = RES, 5 = CON, 6 = THR, 7 = DIS, 8 = Vcc

שרטט את צורות נא ל. מספקים דופק דרבון שלילי INבכניסה . (5-7) איורנתון המעגל שב .6

.חשב מתחים קיצוניים ואת זמן הדופקלו A, B, OUT1, OUT2הגלים בנקודות



כלומר יש לו שני מתחי , הוא מהפך עם תכונת שמידט טריגר U2הרכיב , (5-8) איורבמעגל שב .7

מתחי . β = 100ולשני הטרנזיסטורים JK-FFהדלגלג הוא מסוג . VT1 = 1v ; VT2 = 3v. סף

.האספקה של מגבר השרת אינם מגבילים את פעולת המעגל

7 איור לשאלה: 5-8איור

.ובמוצא המהפך C1יש לחשב ולשרטט את צורות הגלים על הקבל .א

.של הדלגלג Qיש לחשב ולשרטט את צורות הגלים בהדק .ב

.ובמוצא המעגל C2יש לחשב ולשרטט את צורות הגלים על הקבל .ג

.יש לצייר אחד מתחת לשני ובאותו קנה מידה' ג' ב' את צורות הגלים בסעיפים א: הערה

8. XXX


ם בנושא מעגלי הדוקגיליון תרגילי .6

אות המבוא מתואר אף הוא באיור . נא לחשב ולשרטט את מתח המוצא של המעגל הנתון .1

. RR = 250 K RF = 100 : הנתוני הדיוד. הבא

נא לחשב ולשרטט . ,RR = 100 K RF = 25 : הם נתוני הדיודה, הבא איורבמעגל שב .2

איך לרתק שיאים שליליים , אשמח לקבל הצעה .את אות המוצא בתגובה לאות המבוא הנתון

.נא לשרטט את המעגל המוצע. 2v–לרמת מתח

VOUT

10v

5v

-5v

100 200 300 t(µs)


.הבא הדיודה אידיאלית איורבמעגל שב .3

.0ms – 4msחשב ולשרטט את אות המוצא עבור אות המבוא הנתון בזמנים יש ל .א

:כיצד תשתנה תשובתך אם הדיודה אינה אידיאלית ונתוניה הם .ב

VD = 0.5v, RF = 0, RR = ∞

Vin(v)

10

20 60 80 120 t(s)



1 2 3 4 t(ms)

Vin(V)

10

. ליתהדיודה לא אידיא. נתון המעגל שבאיור הבא ואות בכניסתו .4

. Rf = 50 , Rr = : נתוני הדיודה הם

וזמנים יש לרשום את ערכי מתחים. t < 7ms > 0יש לשרטט את צורת מתח המוצא בזמנים

.בנקודות אי הרציפות

1 2 3 4 5 7 t(ms)

Vin(v)

10

2

0

-5




TTLגיליון תרגילים בנושא משפחות .7

ולבצע את המטלות המפורטות (4-7)עד ( 1-7)באיורים ס למעגלים שיש להתייח.4עד 1שאלות ב

.להלן

על מנת להשיב . נא לקבוע מהי הפונקציה הלוגית הממומשת על ידי כל אחד מהמעגלים. א

משטר , קיטעון, רוויה)לשאלה יש לערוך טבלה ובה לציין את אופן הפעולה של כל טרנזיסטור

.שוניםכתלות בצירופי המבוא ה( 'הפוך וכו

.של כל אחד מהמעגלים, במבוא ובמוצא, נא להעריך את הרמות הלוגיות. ב

.של כל אחד מהמעגלים Fan outבבקשה לחשב את . ג

: נא לחשב עבור שני המקרים. חישוב ההספק המתפתח על כל אחד מהשערים יתקבל בברכה. ד

.Lowכאשר המוצא ב . High 2כאשר המוצא ב . 1

;VBES = 0.8v; VCES = 0.3V; F = 20 :נתונים

.נא לקבוע את ערכו באופן סביר בעצמך. אם חסר נתון הדרוש לפתרון

1מעגל .1



2מעגל .2



3מעגל .3



4מעגל .4

(7-5).יוראנתון המעגל שב .5

כל כה שלמצבי ההולטבלה ובה וךערנא ל? מהי הפונקציה הלוגית שמבצע השער .א

.כתלות בצירופי הכניסות ,טרנזיסטור

חשב את מספר נא ל. VOH =2.7v, IiH = 0.725mA, βF = 20, VCES = 0.1v: נתון .ב

.'1'שניתן לחבר במוצא השער הנתון כאשר במוצא יש , מאותו סוג ,כניסות השערים

.במצב פעיל 7Q: רמז

.’A = B ='0זה לדחוף כאשר חשב את מספר כניסות השערים שמסוגל שער נא ל .ג




.(7-6)יור אנתון המעגל שב .6

עבור כל טרנזיסטור האם , ערכי טבלה ובה רשמי? מהי הפונקציה הלוגית שמבצע השער .א

.הוא בהולכה או בקיטעון כתלות בצירופי הכניסות

שניתן לחבר במוצא השער הנתון כשבמוצא יש , מהו מספר כניסות השערים מאותו סוג .ב

'1'.

.Q4מ םהתעללניתן : רמז .’A=B='1סות השערים מסוגל שער זה לדחוף כאשר כמה כני .ג

.βF = 20, VCES = 0.1v, VBeon=0.7v :נתון



(7-7).איורנתון השער הלוגי שב .7



פרט את מצבי ההולכה לכל לערוך טבלה ויש ל? השערשמבצע מה הפונקציה הלוגית .א

? Cמה תפקיד המבוא . כל צירופי המבוא השוניםטרנזיסטור עבור

.’A = B = ‘0’ C = ‘1של השער כאשר Fan Outחשב ל .ב

0.7v =ßr =1, ßF =20, VCES=0.1V, VBEON=VD=VBCON=VBE(SAT) : נתון

.בחשב את ההספק המתפתח על השער כאשר קיימים התנאים של סעיף נא ל .ג

: יםהבא נתונ איורמעגל שבל .8

VBE = VD = 0.7v ,VCES = 0.2v ,NH = 10 ,βF = 10 ,βR =

.בפעיל Q5, ברוויה Q4: רמז. VOHיש לחשב את .א

.תשובה ללא נימוק לא תתקבל? VIL , VIHמהו המתח של הרמות הלוגיות .ב

.’A = B = ‘0נא לחשב את ההספק המתפתח על השער כאשר .ג



גיליון תרגילים בנושא משפחות לוגיות .8

Analysis andבספר 268עד 257בעמודים ECLיש לקרוא את חומר הלימוד בנושא משפחת .1

Design of Digital Integrated Circuits של Hodges and Jackson.

לבין רכיבים ממשפחת TTLין רכיבים ממשפחת להלן תרשים המתאר את דרכי התאום ב .2

CMOS (בשני הכיוונים .)נא ללמוד את הנושא.

CMOS driver TTL CMOS receiver

2איור למטלה : 8-1 איור

המבצעים את הפונקציות CMOSבבקשה לשרטט את התרשים החשמלי של שערי ה .3

:הבאות

('ומעגל ב' מעגל א).(8-2) איורנא לציין מהי הפונקציה הלוגית שמממשים השערים שב .4

1

2

3

( )

( )

f AB CD

f A C D BC

f A BC D


א לגעמ

'ב לגעמ



?מהי הפונקציה הלוגית שמבצע השער שבאיור הבא .5


הטרנזיסטורים , (8-4)שבאיור במעגל .6

Q1, Q2, Q3 הם מסוגN–Ch

Q4, Q5, Q6ואילו הטרנזיסטורים

מסוג

P-Ch .

יש לזהות את הפונקציה הלוגית .א

.שמממש המעגל

נא לציין מצבי ההולכה של כל .ב

טרנזיסטור כתלות בצירופי הכניסה

.השונים



(. CMOSהשער ממשפחת ) (8-5) איורנתון השער הלוגי שב .7

. P-CHהם מסוג Q10עד Q6הטרנזיסטורים . N-CHהם מסוג Q5עד Q1הטרנזיסטורים

. ממוקם למעלה Sממוקם למטה ואילו D -ה P-CH בכל טרנזיסטורי

. ממוקם למטה Sממוקם למעלה ואילו D –ה N-CHבכל טרנזיסטורי

אין חובה לרשום טבלה ובה מפורטים )? מהי הפונקציה הלוגית הממומשת על ידי שער זה

(.מצבי ההולכה של הטרנזיסטורים


8. XXX


בחינה לדוגמה .9

2552, יליו 1

'שנה ב מכההס –המחלקה לאלקטרוניקה

באלקטרוניקה ספרתיתסמסטר מבחן

הניקוד לכל שאלה מצוין בצד . יש להשיב על כולן, שאלות 3במבחן . שעות 3משך המבחן

. דפי נוסחאות אישיים בהיקף שמונה עמודים -חומר עזר המותר בשימוש . השאלה

.ש להחזיר את שאלון הבחינהי

.תשובה סופית ללא הצגת דרך החישוב לא תתקבל! נא לשים לב

(נקודות 33) 1שאלה

. איורנתון המעגל שב

1איור לשאלה :9-1איור

יש לרשום טבלה ובה פירוט של מצבי ההולכה של הטרנזיסטורים לכל הצירופים של ( 'נק 7). א

?השערמה הפונקציה שמבצע . המבואות

:של השער כאשר נתון Fan outיש לחשב את ה ( 'נק 15). ב

F = 10; VCES = 0.2v; VBEON = 0.7V; VOH =3v; R = 0.04; VD = 0.7v .

.A = B = 0לחשב את ההספק המתפתח בשער כאשר ( 'נק 9). ג



הנח כי בתחילת ההמרה מופיע . מסוג שיפוע כפול A/Dהמעגל המתואר באיור הבא הנו ממיר

.וגם את המתח על הקבל FFאת ה , שמאפס את המונה Start of Conversionאות

MRכניסת . O11עד O0מוצאי המונה מסומנים . סיביות 12הנו מונה של 4545הרכיב

.שימו לב לחיבורי המונה. 1MHz= תדר השעון . Resetמשמשת ככניסת

? לא נכנס לרוויה( של האינטגרטור)אשר עבורו המגבר Vaמהו המתח המירבי ( 'נק 3). א

?על מנת שהממיר יפעל כהלכה, מהו מתח המבוא המירבי המותר( 'נק 2). ב

יש לחשב מתחים , יש לשרטט את המתח במוצא האינטגרטור Va = 10vעבור מתח ( 'נק 9). ג

.בר ולמצב המתמידנא להתייחס לתופעת המע. וזמנים בנקודות קיצון

?Va = 10vמהי תוצאת ההמרה המוצגת עבור ( 'נק 4). ד

?הוא בתחום המתחים המותר Vaכאשר , מהו זמן ההמרה המירבי של ממיר זה( 'נק 4). ה

?נא להסביר ולצייר את השינוי המוצע, 2כיצד ניתן לשפר את הרזולוציה פי ( 'נק 5). ו

הסיביות )? 1155555555ו מתקבלת תוצאת ההמרה מהו תחום מתחי המבוא עבור( 'נק 6). ז

(בהתאמה O9עד O0המוצגות הן

2איור לשאלה :9-2 איור



.Vcc = 5v; VT = 0.5Vcc: עבורם נתון CMOSממשפחת הבא הם איורהשערים במעגל שב

3איור לשאלה :9-3 איור

.?יוראהמעגל שב מה תפקיד( 'נק 3). א

של מתח הכניסה איורמתחת ל A, B, D, Eיש לשרטט את צורות המתחים בנקודות ( 'נק 9). ב

(.אות הכניסה למחברת הבחינה איורנא להעתיק את )הנתון

.'נא לחשב את המתחים ואת הזמנים של האותות שבסעיף ב( 'נק 9). ד

?Vin מהו פרק הזמן המינימלי הדרוש בין פולס לפולס ב( 'נק 3). ה

יש ? מקוצר R2אם ' ולסעיף ד( בלבד Bהמתח בנקודה )' כיצד תשתנה תשובתך לסעיף א( 'נק 9). ו

(.ראה איור)ישנן דיודות הגנה CMOSזכור כי בכניסת שערי ל

Vi

n

11.

1 1000 t(s)


'סעיף ו 3איור לשאלה : 9-4 איור

בהצלחה רבה

תרגילים באלקטרוניקה ספרתית

Documents