אלקטרוניקה

1

אלקטרוניקה מגבר שרת )אופרטיבי(

סופרפוזיציהטרנזיסטור

RCמעגלי

2

מגבר שרת

תכונות של מגבר אידיאליהגבר גבוה מאד

התנגדות כניסה גבוהההתנגדות יציאה נמוכה

ההגבר הגבוה מאפשר להגיד שהמתחבשתי הכניסות שווה אחד לשני.

Out

Vout

V+

V-

)V+(-)V-(

)V+(-)V-(

VoutA open loop =

+

-

3

חישוב הגבריםחישוב הגבר מכניסה הופכת•

OutVin

Vout

V+

V-

I

I

A=

Rs

Rp

VoutVin

V- = V+

I = )Vin – 0(/Rs = )0-Vout(/Rp

1

2

3 Vin/Rs = )-Vout(/Rp à A = - Rp

Rs

4

חישוב הגבריםחישוב הגבר מכניסה לא הופכת•

Out

Vin Vout

V+

V-

I

I

A=

Rs

Rp

VoutVin

V- = V+

Vin = Vout

1

2

Rp

Rs

Rp Rs

Rs

+*

+1A =

5

01בעיה במגברים חשב את מתח היציאה•

Out

1k

3k

3V

1V

V1

V2 Vout

V+

V-

I

I

6

01פתרון בעיה )V+( = )V-( = V2

I = )V1 – V2(/1k = )V2-Vout(/3k

V1 – V2 = )V2(/3 -)Vout(/3

Vout = -3*)V1( + 4*)V2( = -9 + 4 = -5

-3

4

7

2009 מבגרות 3בעיה תיאור מערך הגברה. המגברים שבמעגל - אידיאלים3בציור •

8

פתרון – סעיף א

A=1+2= 3

A=-1

A=-2

V1=2V

V2=-4V

Vo1= 2*3 = 6V Vo2= )-1(*6 + )-2(*)-4( = -6 + 8 = 2

9

מתח חילופין2Vסעיף ב :חישוב מתח יציאה עבור

•2V .1 הוא מתח כפי שמתואר בציורV כמו קודם

10

2פתרון סעיף

11

AC + DCפתרון

12

001 - 2010מגברי שרת – בגרות

13

002 -2010מגברי שרת – בגרות

14

003 -2010מגברי שרת – בגרות

+

-

0V

0 B

A 1k

1V

II

2k

Vo

Vo

A = -0.5

R1

R2

V =0 I R1 = 0.5mA V = -0.5 *1 = - 0.5V A B

15


חישוב המתח בהדק החיובי של מגבר שני•

I=0

1k

5k

+

1.5V

V2

V+

)V+( = 1.5 5k+1k5k

= 1.25V

16

005 - 2010מגברי שרת – בגרות -

6Rחישוב •

+

-

1.25V

1.25V

B

Y

R6

10V

-0.5V

II

1k

I=10-1.25

R6=

1.25-)-0.5(1k

R6 =8.751.75

=357

= 5k

17


חישוב זרם יציאה מהמגבר השני•

IoR6I

I R7

I= I =R610-1.25

= 1.75mA

R7I =101k

= 10mA

Io = R6I I R7+ = 11.75mA

18


0 הוסף עבור קבלת הזרם דרכו. 8R)תוצאות סימולציה •התנגדות(

19


20


V1חשב את •11

1

21 *4)

1

31()1( VV

R

RVVA

VVV A 14:1 B חשב את המתח בנקודה •

במגבר אופרטיבי אידיאלי: BC VV

VRR

RVVB 5

51

56

45

52

21


חשב את המתח המוצא:•6Rחשב את : •

R6=?R3=1k

-

+

R7

=1

0k

A B

C 2mA

Vout

I1I14V 5V

5V IR7

mARVVI AB 1/)( 31

VkmARIV Rout 1010*1* 77

mAIII OR 11217

kmAIVVR BO 51/)510(/)( 16

22


-

+

Vout

4V

5V

R3=1k

R6=5k

בדיקה לפי חישוב נוסחאות ההגבר

VR

RV

R

RVV CAOUT 103020)

1

51(5

1

54)1(

3

6

3

6

23

2009מגברי שרת –בגרות

24

2009מגברי שרת –בגרות 2 דף 4שאלה

מה ייעודו של המעגל?• המעגל משמש כמייצב מתח לינארי

ומשווה למתח 2R, 3R מתח היציאה נדגם דרך מחלק הנגדים דיודת הזנר.

הטרנזיסטור משמש כמגבר זרם למגבר.

מתח היציאה נקבע לפי המשוואה:

Zout VRR

RV

23

3 )1(3

2

3

23

R

RV

R

RRVV ZZout

25


3Rחשב את ערכו של •)1(

3

2

R

RVV Zout

)5

1(383R

3

5

3

51

3

8

R kR 33

26


חשב את זרם הבסיס של הטרנזיסטור•

mAkRVI Loutout 801.0/8/

R2 3וR הם בעלי ערכים גדולים ולכן בקרוב רוב זרם היציאה נקבע ע"י נגד העומס:

הגבר הזרם של הטרנזיסטור גדול ולכן אפשר להניח שזרם הקולקטור שווה לזרם האמיטר:

mAII outB 8.0100/80/

חשב הספק על נגד העומס

WR

VP 64.0

100

822

27

001סופרפוזיציה אפשר לבצע פעולות חלקיות שסכומם ייתן את התוצאה רק אם המערכת •

ליניארית.לדוגמה קפיץ שנמתח באורך היחסי לכוח•

0 3 5 8

X1

X2

X3=X1+X2

F1

F2

F3=F1+F2

F= KX

XF3= K*X3

28

002סופרפוזיציה

במעגל חשמלי אפשר להשתמש בכללים של סופרפוזיציה כאשר המעגל •הוא ליניארי

אין להפעיל שיטה זאת בחישוב הספקים היות והקשר הוא ריבועי•

P=V

2

IR

2= R

)a +b ( = )a+b(222

29


במעגל חשמלי אפשר לחשב תוצאות חלקיות של התוצאה ע"י •הפעלת כל מקור לחוד וחישוב התוצאה.

מקור מתח שלא בחישוב מקוצר.•מקור זרם שלא בחישוב מנותק•אין אפשרות להשתמש בשיטה כאשר ישנם מקורות תלויים•

V1= kI2 V1= kV2

30


+

-

V1

V2

V3

Rc

Ra

Rb

I

I1

I2

Vo

•Using superposition and the basic OP-AMP equations

)

/1/1

11(*)(*)(* 321

ba

c

b

c

a

cout

RR

RV

R

RV

R

RVV

)1(*)(*)(* 321b

c

a

c

b

c

a

cout R

R

R

RV

R

RV

R

RVV

b

c

a

cout R

RVV

R

RVVVV )()( 23133

31


+

-

V1

V2

V3

Rc

Ra

Rb

I

I1

I2

Vo

bacout RVVRVVRVVIII /)(/)(/)( 3231321

bacc

out

R

VV

R

VV

R

V

R

V 23133

b

c

a

cout R

RVV

R

RVVVV )()( 23133

32


חישוב המתח לפי חוק הזרמים: סכום כל הזרמים היוצאים ונכנסים •0לצומת שווה

V

4V 8V

5Ω 15Ω10Ω

01015

8

5

4

VVV

01.0533.0067.08.02.0 VVV

VV 63.3367.0/333.1

33


חישוב לפי סופרפוזיציה•

5Ω

4V

15Ω

10Ω

Vb

8V

10Ω

15Ω5Ω

610/115/1

1

VVa 18.265

64

33.310/15/1

1

VVb 45.133.315

33.38

VV 63.345.119.2

34

01 – משווה -2010בגרות

35


6

4

2

0 2 4 6 8 10

0

8

10

Vo

Vi

VV 00

VVx 428

85

VV 100

VVx 628

210

28

85

36


37


VVin 67.6200400

40010

kRRTC 6.06004.0

6.0*400

6Vיכבה כאשר מתח הכניסה יעלה מעל – LED ה-

ידלוק כאשר מתח הכניסה ירד מתחת LEDה- V4ל-

RTCR

400

400106 267.0267

6.0

4.0*400RTCR

RTCR

400

400104

200Ω היא RTC התנגדות ה- 40ºCב-

10ºC

33ºC

10º 20º 30º 40º

33º

LED ON

LED OFF

T

38

- משווה2011בגרות

39

01 – משווה 2011בגרות

Vi

VO

12

4

-12

-4

-12

40


2R

iO VRR

RV

21

1

44

412

2

R 2412 R

kR 82

של ההתנגדות את חשב

נקודת ההחלטה של המשווה :

- וולט( 12כאשר הכניסה עולה ממתח שלילי )לדוגמה .V4 וולט במתח כניסה 12היציאה ירדת למתח שלילי של

נקודת ההחלטה של המשווה כאשר המתח יורד המתח -V4- כאשר הכניסה תרד מתחת ל 12 מ V12יעלה ל

41


Vin [V]

[msec]t

-6

4

6

-4

[msec]t

Vout [V]

-12

12

:

42


43


Vin [V]

[msec]t

-6

4

6

-4

[msec]t

Vout [V]

-12

12

: With R2

Without R2

[msec]t

Vout [V]

-12

12

d :

44

001משפט נורטון -

( ע"י equivalentכל רשת אפשר להחליף ברשת שוות ערך ) •מקור מתח והתנגדות טורית.

הגדרות:

הוא המתח בין הדקי הרשת ללא עומס. מתח ריקם • הוא הזרם שזורם בין ההדקים שהן מקוצריםזרם קצר• היא ההתנגדות הנמדדת בין התנגדות שוות ערך•

ההדקים כאשר מקורות המתח מקוצרים ומקורות הזרם מנותקים.

הערה: נכון עבור מערכת ללא מקורות תלויים.•

45


חישוב מתח בהדקים פתוחים•

חישוב התנגדות שוות ערך•

חישוב זרם קצר•

5V

5Ω

5ΩE1

R1

R2

Voc

5V

5Ω

5ΩE1

R1

R2Reqv

5V

5Ω

5ΩE1

R1

R2Isc

Isc = Current at short circuit

Voc = E1 * R2 / ) R1 + R2( = 2.5V

Reqv = R1║ R2 = 2.5Ω

Isc = E1/ R1= 5/5 = 1A

46


מעגל השווה ערך מתקבל:•Eeqv

Reqv

2.5V

2.5Ω

eqvscoc RIV *

מתוך המשתנים במשוואה הנ"ל 2למעשה יש לחשב •כדי להציג את מעגל שווה הערך.

47

NPNטרנזיסטור

IB

VCBVBE

ICIE

Reverse Biase

Forward Biase

IE = +IE IC

NN P

VCBVBE

IE IC

BaseEmitter Collector

E

B

C

48

NPNטרנזיסטור

N

N

P

E

B

CB

E

NPN

N

P

P

C

E

B

C

B

EPNP

49

טרנזיסטור – הגבר הזרם

הגדרת הגבר הזרם•

EC II BCE III

BCC III

1

CB II

BBC III

1

feh

50

4-1דוגמה

עבור טרנזיסטור מסוים נתון•

ציין איזה % מזרם האמיטר )הפולט( מגיע לקולקטור )לקולט( ואיזה % לבסיסו.•1% ולבסיס מגיע 99%לקולקטור מגיעים •חשב את הגבר הזרם של הטרנזיסטור.•

חשב את הגבר הזרם אם •

99.0

9999.01

99.0

1

199995.01

995.0

1

995.0

51

חיבורים של הטרנזיסטור במעגל החשמלי

בחיבורים הנ"ל הדק אחד משמש כמבוא. הדק שני משמש •כמוצא וההדק השלישי הוא ההדק המשותף

out

in

Common Emiter

out

in

Common Collector

out

in

Common Base

52

סכמה תמורה של טרנזיסטור

hie hfe ib

ib

53

001 2010טרנזיסטור-בגרות

54


55

טרנזיסטור – קו עבודה

CCCCCE RIVV *

CCCE VV

משוואה ליניארית

נקודות חיתוך בצירים:

0CI נקבל

0CEV

עבור:

נקבל עבור: c

ccC R

VI

VCE

IC

VCC

VCC

RC

56


57


CCCEcc RIVV * CCCCCE RIVV *

kmA

RC 34

12

VRIVV CCCCCE 91*312*

VVVV CECCRC 3

mAIC 13

3 A

II CB

10

100

1

MIVVR BBECCB 13.110*10/)7.012(/)( 6

IC

VCE

RC

12V

IB

RB

58


AC

~VIN

hie hfe ib6k3k

ib

ie

iB h

VI )6||3(*)( kkh

h

VVo fe

ie

i

60003000

6000*3000*

4000

100

i

o

V

V

502000*40

1

9

6*3000*

40

1

i

o

V

V

59


60


חשב את זרם הבסיס כאשר לא מספקים מתח •מבוא למעגל:

B

BEccB R

VVI

AmAk

I B 1001.0930

7.010

61


•

100

mAII BC 110*100*

VVVV CECCRC 6410

km

RC 61

6

62


~ hfe IB

hie

2k930k 6k RL

20mV

ib

63


100חישובים:•20

2000

in

OV V

VA

Ak

mVIB 10

2

20

mAII BC 110*100*

RIV Cout *kmIVR Cout 21/2/

LR

1

6

1

2

1

LR

1

3

1

6

1

2

1 kRL 3

64

1 דף-1 שאלה 2009טרנזיסטור בגרות

65


חשב את זרם הבסיס וזרם הקולקטור•

AmAkk

I B 1001.0930

3.9

930

7.010

mAmAII BC 1100*01.0* VVCEחשב את ערך נגד הקולקטור כדי לקבל :• 6

VVVV CECCRC4610

kmAIVR CRC C41/4/

66


ACסכמה תמורה •

~ hfe IB

hie

4k930k 4k

VoVs

ib

C1 C2

67


חשב הגבר מתח בין כניסה ליציאה•

ieB

CB

SV hI

RI

V

VA

*

**0

1004

4*100*0 k

k

h

R

V

VA

ie

C

SV

68

– מיצב מתח2011בגרות

69

02 – מיצב מתח -2011בגרות

מרכיבי המעגל:•טרנזיסטור המשמש כמגבר זרם•דיודת זנר שנפרצת במתח הפוך •

וולט2של

מגבר אופרטיבי•נגדים המשמשים לקביעת מתח •

היציאה, זרם לזנר, עומס לספק.

I

V

V VfZ

70

03 – מיצב מתח -2011בגרות

חישובים:

א

ב

ג

23

2oV VVo 3

23

1oV VVo 6

mAmV

I E 60100

6000~)

100

1

3000

1(6

AmAI

I EB

60060.0~

101

60

1

71

01מעגלים עם קבל

משוואה כללית למעגלים מסדר ראשון•

t

C eVVVtV

)()( 0

מתח התחלתי על הקבל•

מתח על הקבל לאחר זמן ארוך מאד•

0V

Vבמעגלים מסדר ראשון המשוואה •

מתאימה לכל משתנה במעגל וכו' זרם, מתח על נגדהחשמלי:

72

02מעגלים עם קבל

טעינה ופריקה של קבל•

73

001 בפולסים RC – מעגלי 2011בגרות

74


75


בפולסים מנתחים את RCכשמנתחים מעגלי •המעגל עבור כל תקופה ותקופה.

הערכים בסוף תקופה משמשים ערכי התחלה •+( לתקופה הבאה.0)

1msec : Vout=0Vc=2Vתקופה ראשונה עד •

3msec : +0 עד 1msecתקופה שנייה מ- •t=1mscמתייחס ל:

VVc 20 VVc 8

ttt

eeeVVVtVc

68)28(8)()( 0

tt

eeVcVintVo

6)68(8)(

76


מה t=2msecחשב את מתח היציאה בזמן • אחרי שהתחילה התקופה 1msecשאומר השנייה

sec110*100 mkn

VeVo 21.2368.0*66)1( 1

1

((2msec t=3msecבסיום תקופה שנייה אחרי

VeVo 812.0135.0*66)1( 2

77


t=3msecבתחילת תקופה שלישית: •

3התנהגות היציאה בתקופה שלישית ) מעל •מילישניות(

מה שאומר t=4msecחשב את מתח היציאה בזמן •1msec אחרי שהתחילה התקופה השלישית

VVout 0VVout 188.56812.00

t

etVo

188.5)(

91.1368.0*188.5188.5)1( 1

1

eVo

78


79


1

2

3

4

5

6

Vi[V]

t[msec]

1 20 4 6 8

-2

(1) (3)

(2)

80


0V

V

-V2בתקופה הראשונה מתח היציאה הוא •

-.V2 וולט. מתח התחלתי הוא 6 הקבל ביציאה מנסה להטען ל 2בתקופה • Va מילי שניות הוא יגיע למתח 2אחרי •

Va- כאשר המתח ההתחלתי הוא V2 הקבל ישאף להתפרק למתח 3בתקופה •

תחום לכל המשוואה את להציב אפשר

ההתחלתי המתח את לנו ויש היות

הסופי המתח ואת

t

C eVVVtV

)()( 0

81


82


משוואה לתקופה שנייה. הזמן במילישניות

sec10 ))2(6(6)()( m

tt

C eeVVVtV

sec][0 86)()( mt

t

C eeVVVtV

מילישניות" 2בסיום תקופה שנייה אחר "שהות בה של 2 ( במשוואה מציבים את הערך t=4msec) הזמן הוא

tVeVaVבמקום mtC 92.486)2( sec][

83


sec10 )92.42(2)()( m

tt

C eeVVVtV

משוואה לתקופה שלישית

מילישניות8 הזמן הוא 3 מילי שהות בתקופה 4אחר

VetVC 87.192.62)( 1

4

אלקטרוניקה

Documents