Elektronika 1, 2004/05.
1
ZADACI IZ PISMENIH ISPITA IZ ELEKTRONIKE 1 – 2. DIO
1. Odrediti:
a) iznos izlaznog napona (2 boda); b) maksimalni RS (4 boda); c) minimalni RS (4 boda),
da bi stabilizator ispravno radio. Ulazni napon se mijenja u granicama UUL=9÷11 V. Parametri Zenerove diode su: UZ=6,7 V, IZmin=1 mA, PZmax=100 mW. Otpor potrošača je Rp≥100 Ω. Faktor strujnog pojačanja tranzistora iznosi β=100.
UUL RpRS
++
--
UIZ
Rješenje: a) UIZ=6 V; b) RSmax=1,44 kΩ; c) RSmin=288 Ω.
2. Zenerova dioda u stabilizatoru ima parametre: UZ=6 V, IZmin=4 mA i PZmax=200 mW. Potrošač RP=200 Ω, a najmanji ulazni napon iznosi 10 V.
a) Izračunati otpor RSmax. b) Uz izračunati RS odrediti najveći dozvoljeni ulazni napon UULmax. c) Kolika se snaga disipira na diodi ako se greškom potrošač RP odspoji pri
UULmax?
UUL
+
-
RS
Z RP
Rješenje: a) RSmax=117,65 Ω; b) UULmax=13,45 V; c) PZmax=0,38 W.
Elektronika 1, 2004/05.
2
3. Odredite iznos izlaznog napona, te granice u kojima se mora kretati iznos
otpornika RS da bi stabilizator ispravno radio uz RP≥50 Ω i Uul=10±1 V. Parametri Zenerove diode su: UZ=6 V, IZmin=1 mA, PZmax=180 mW. Tranzistor ima β=100.
+
-
ul iz
+
-
RpZ
U U
RS
Rješenje: UIZ=5,3 V, RSmax=1,45 kΩ, RSmin=167 Ω. 4. Za stabilizator na slici izračunati U
izl, R i R
Pmin tako da stabilizator ispravno radi.
Kolika je maksimalna disipacija na tranzistorima, te na otporu R? Uz maksimalni napon valovitosti na izlazu neopterećenog stabilizatora od 1 mV, izračunati dozvoljeni napon valovitosti na ulazu. Zadano je: U
Z=11.4V, I
Zmin=1mA,
PZmax
=0.4W, Uul=16±2V, r
Z=20Ω, R
P≥R
Pmin, β
1,2=10.
T2
+
R+
-
Uizl
Z
-
RP
T1
Uul
Rješenje: Uizl=10 V, Rmin=188,1 Ω, RPmin=6,45 Ω, PT1max=12,4 W, PT2max=1,13 W, PRmax=0,23 W, Uulm=10,4 mV.
Elektronika 1, 2004/05.
3
5. Za pojačalo na slici zadano je: R1=20 kΩ, R2=5 kΩ, RC=2 kΩ, RE=0,5 kΩ, RP=2 kΩ, UCC=10 V. Strujno pojačanje tranzistora je β>>1. a) Odrediti statičku radnu točku ICQ, UCEQ. (2 boda)
b) Odrediti jednadžbe statičkog i dinamičkog radnog pravca. (2 boda)
c) Skicirati radne pravce u polju izlaznih karakteristika. (2 boda)
d) Izračunati maksimalni hod napona između kolektora i emitera. (3 boda)
e) Izračunati maksimalni hod izlaznog napona. (1 bod)
UCC
R1
R2 RE
RC RP uiz
uul
Rješenje: a) ICQ=2,6 V, UCEQ=3,5 V; d) Ucemmax=3,5 V; e) Uizmmax=2,33 V. 6. U sklopu na slici djelilo R1, R2 osigurava stabilnu radnu točku u kojoj je ICQ=2,5
mA≈IEQ. Treba:
a) u koordinatni sustav iC-uCE ucrtati statički radni pravac i označiti statičku radnu točku Q. Koliki je UCEQ? (2 boda)
b) ucrtati dinamički radni pravac (3 boda); c) odrediti maksimalni hod napona na RP (3 boda); d) odrediti maksimalni hod struje kroz RP (2 boda).
Zadano je: UCC=12 V, RC=2 kΩ, RE=1 kΩ, RP=2 kΩ.
R1
R2
RC
RE
RP
+UCC
Rješenje: a) UCEQ=4,5 V; c) Uizmmax=2,5 V; d) I izmmax=1,25 mA.
Elektronika 1, 2004/05.
4
7. U sklopu na slici odrediti iznos otpora RB potreban da se postigne maksimalni hod izlaznog napona. Zadano je: UCC=12 V, RE=1 kΩ, RC=2 kΩ, RP=2 kΩ, β=100.
RE CE
RC
RPuiz
+
_
CizRB
Cul
+UCC
uul
+
_
Rješenje: RB=275,7 kΩ.
8. Za pojačalo na slici:
a) Odrediti IEQ, ICQ, IBQ, UCEQ, hie i gm. b) Nacrtati nadomjesni sklop za dinamičku analizu. c) Izračunati ulazni otpor Rul. d) Izračunati pojačanje AV i AVg. e) Odrediti maksimalni hod napona i struje na RP uz grafički prikaz.
Zadano je: UCC=20 V, UEE=10 V, RC=RE=RP=1 kΩ, RB=RG=10 kΩ, β≈hfe=200, m=2.
+
+UCC
-UEE
RCCV2
CV1
RG
ug
RBRE CE
RP
uul
+
-
Rul
uiz
+
-
Rješenje: a) IEQ=8,86 mA, ICQ=8,815 mA, IBQ=44 µA, UCEQ=12,325 V,
hie=1,14 kΩ, gm=176,3 mA/V; b) AV=-87,7, AVg=-8,12; c) Uizmmax=4,4 V, I izmmax=4,4 mA.
Elektronika 1, 2004/05.
5
9. Za pojačalo na slici zadano je: R1=15 kΩ, R2=5 kΩ, RC=2 kΩ, RE=0,5 kΩ, RP=2 kΩ, Rg=100 Ω, UCC=12 V, UT=25 mV. Parametri tranzistora: α≈-hfb=0,99, hrb,hob≈0, m=1.
a) Odrediti struju u statičkoj radnoj točki ICQ. (2 boda) b) Nacrtati nadomjesnu shemu sklopa sa svim oznakama. (1 bod) c) Izračunati strujno pojačanje AI=i iz/iul. (4 boda) d) Odrediti ulazni otpor Rul=uul/iul. (2boda) e) Odrediti izlazni otpor Riz. (1 bod)
UCC
RPRC
RE
Rg
ug
R1
R2 uul
iul
uiz
Rul
Riz
iiz
Rješenje: a) ICQ=4,24 mA; c) AI=0,49; d) Rul=5,77 Ω; e) Riz=2 kΩ.
10. Za pojačalo na slici odrediti statičku radnu točku (UCEQ, ICQ) te izmjenične komponente ulaznih i izlaznih napona i struja (iul, uizl, i izl) ako napon generatora iznosi ug=10⋅sin(ωt) mV. Zadano je: R1=25 kΩ, R2=10 kΩ, RC=2 kΩ, RP=2.5 kΩ, RE=1.5 kΩ, Rg=20 Ω, UCC=10 V, β≈hfe=100, T=300 K, CB, Cul→∞.
uizl+
-uul
ug
+
-
R1
R2
RC
RE
RP
Cul Rg
iul
iizl
UCC
CB
Rješenje: UCEQ=6,45 V, ICQ=1,36 mA, iul=0,259⋅sin(ωt) mA,
uizl=0.2816⋅sin(ωt) V, i izl=0,1126⋅sin(ωt) mA.
Elektronika 1, 2004/05.
6
11. Za sklop na slici je zadano: m=2, α≈-hfb=0,99, UBE=0,6 V, RE=2,7 kΩ, RC=RT=3,3 kΩ, RG=1 kΩ, UCC=12 V, -UEE=-6 V. UT=25 mV.
a) Odrediti IEQ, ICQ, UCEQ, hib i gm u statičkoj radnoj točki. b) Nacrtati nadomjesnu shemu i izračunati ulazni otpor, te pojačanja AV i AVg. c) U koordinatni sustav ucrtati SRP i DRP, te odrediti maksimalni hod izlaznog
napona.
RT
+UDD
-UEE
RC Cv2
Cv1 RG
ug
+RE
uiz
+
_
uul
+
_
Rješenje: a) IEQ=2 mA, ICQ=1,98 mA, UCEQ=6,066 V, hib=25 Ω, gm=39,6 mA/V;
b) Rul=24,77 Ω, AV=65,34, AVg=1,579; c) Uizmmax=3,267 V.
12. Za pojačalo na slici:
a) Odrediti statičku radnu točku. b) Nacrtati nadomjesni sklop za mali signal sa he parametrima. c) Izračunati pojačanja AV=uiz/uul, AI=i iz/iul, te otpore Rul i Riz. d) Odrediti maksimalnu amplitudu izlaznog napona Uizm i struje I izm.
Zadano je: UCC=12 V, R1=R2=30 kΩ, RE=1 kΩ, RP=2 kΩ, β≈hfe=100, hoe≈0, hre≈0.
+UCC
R1
R2RE RP
CV2
CV1
uul
+
-
Rul Riz
uiz
+
-
iul
iiz
Rješenje: a) ICQ=4,57 mA, UCEQ=7,38 V; c) AV=0.992, AI=6,1, Rul=12,3 kΩ,
Riz=5,38 Ω; d) Uizmmax=3,05 V, I izmmax=1,52 mA.
Elektronika 1, 2004/05.
7
13. Za pojačalo na slici:
a) odrediti statičku struju baze oba tranzistora IBQ (2 boda); b) nacrtati dinamičku nadomjesnu shemu pojačala (1); c) odrediti naponsko pojačanje AV=uiz/uul (4); d) odrediti ulazni otpor pojačala Rul=uul/iul(1); e) odrediti naponsko pojačanje AVg=uiz/ug (1); f) odrediti strujno pojačanje AI=i iz/iul (1).
Vrijednosti otpornika su: RG=1 kΩ, R1=R3=100 kΩ, R2=R4=40 kΩ, RE1=RE2=0,5 kΩ, RC=2,2 kΩ, RP=5 kΩ. Napon napajanja je UCC=12 V. Tranzistori imaju jednake parametre: β≈hfe=100, hre i hoe mogu se zanemariti. UT=25 mV.
R1 RC R3
R2 RE1 R4 RE2 RP
UCC
RG
T1
T2
ug uul uiz
iul
iiz
Rul Rješenje: a) IBQ1= IBQ2=34,5 µA; c) AV=-4,13; d)Rul=18,34 kΩ; e) AVg=-3,92; f) AI=-15,15
14. Za sklop na slici:
a) Izvršiti statičku analizu. Izračunati sve struje tranzistora, napone UCEQ1 i UCEQ2, te parametre hie1 i hie2.
b) Je li radna točka stabilizirana? c) Nacrtati statički i dinamički radni pravac te odrediti maksimalni hod napona i
struje opteretnog otpora RP (zanemariti ICQ1).
Zadano je: UCC=15 V, RC=RP=1 kΩ, RE=0,5 kΩ, R1=500 kΩ, R2=250 kΩ, β1=50, UBEQ1=0,6, β2=100, UBEQ2=0,7 V.
+UCC
RC CizCul
RE CE
RP
Tr1Tr2
R2
R1
Rješenje: a) IEQ2=6,95 mA, ICQ2=6,89 mA, IBQ2=IEQ1=68,9 µA, IBQ1=1,35 µA, ICQ1=67,5 µA, UCEQ2=4,57 V, UCEQ1=3,87 V, hie2=0,36 kΩ, hie1=18,5 kΩ;
b) SRT je stabilizirana; c) Uizmmax=3,445 V, I izmmax=3,445 mA.
Elektronika 1, 2004/05.
8
15. Za sklop na slici odrediti pojačanja AV=uizl/uul, AI=i izl/iul, AVg=uizl/ug i Rul. Zadano je β≈hfe=100.
+12 V
100
600
200k
10k
ug
iul
iizl
5kuul
+
-
uizl
+
-
Rul
Rješenje: AV=-25,6, AI=-24, AVg=-22,7, Rul=4,7 kΩ.
16. Za sklop na slici izračunati statičke radne točke oba tranzistora, te AV=uiz/uul, AVg=uiz/ug, AI=i iz/iul, Rul i Riz . Oba tranzistora su jednaka i imaju parametre β≈hfe=100, hoe=0, hre=0. Zadano je: UCC=15 V, R1=50 kΩ, R2=20 kΩ, RC=2 kΩ, RB1=100 kΩ, RE1=2 kΩ, RE2=0.5 kΩ, Rg=50 Ω i RP=15 kΩ, mUT=25 mV, Cul, CV, Ciz→ ∞.
+UCC
RC
Ciz
R1
R2 RE2
RP
RE1
RB1
Cv
Cul
Rg
ug
uul
iul
Rul
iiz
uiz
Riz
Rješenje: ICQ1=4,74 mA, UCEQ1=5,53 V, ICQ2=5,54 mA, UCEQ2=1,16 V, AV=-3,453, AVg=-3,45, Rul=63,21 kΩ, Riz=2 kΩ.
Elektronika 1, 2004/05.
9
17. Za sklop na slici odrediti ul
izV u
uA = ,
g
izVg u
uA = , Rul i Rizl. Tranzistori imaju
jednake parametre: β≈hfe=200, hre≈0, hoe≈0. Zadano je: UCC=20 V, R1=50 kΩ, R2=20 kΩ, R3=60 kΩ, R4=30 kΩ, RC=6 kΩ, RE1=100 Ω, RE2=900 Ω, RE3=1 kΩ, RG=20 kΩ, RP=500 Ω.
+
-
uul
Rul
ug
Rizl
RPRE3
R3
R4
RC
RE1
RE2
R1
R2
RGT1
T2
+UCC
+
-
uizl
Rješenje: AV=-38,92, AVg=-11,83, Rul=8,67 kΩ, Rizl=24 Ω.
18. Za pojačalo na slici zadano je: R1=1,5 MΩ, R2=500 kΩ, RS=0,5 kΩ, RD=3,9 kΩ, RP=10 kΩ, Rg=100 Ω, UDD=12 V. Parametri tranzistora: K=4 mA/V2, UGS0= 1 V, µ=200. a) Odrediti statičku radnu točku IDQ, UDSQ. (3 boda)
b) Nacrtati nadomjesnu shemu sklopa sa svim oznakama. (1 bod)
c) Odrediti naponsko pojačanje AV=uiz/uul. (3 boda)
d) Odrediti ulazni otpor Rul.(1 bod)
e) Odrediti izlazni otpor Riz. (2 boda)
UDD
RP
RDR1
R2 RS
Rg
ug uul
uiz
Rul Riz
Rješenje: a) UGSQ=2 V, IDQ=2 mA; c) AV=-3,66; d) Rul=375 kΩ; e) Riz=3,8 kΩ.
Elektronika 1, 2004/05.
10
19. Za pojačalo na slici zadano je: RG=5 MΩ, RS=100 Ω, RD=2 kΩ, RP=10 kΩ, Rg=100 Ω, UDD=10 V. Parametri tranzistora: K=4 mA/V2, UGS0= -1,5 V, µ=400. a) Odrediti statičku radnu točku IDQ, UDSQ. (3 boda)
b) Nacrtati nadomjesnu shemu sklopa sa svim oznakama. (1 bod)
c) Odrediti naponsko pojačanje AV=uiz/uul; (3 boda)
d) Odrediti ulazni otpor Rul=uul/iul; (1 bod)
e) Odrediti izlazni otpor Riz. (2 boda)
UDD
RD
RS
RPRG
ug
uiz
uul
Rg
iul
Rul Riz
Rješenje: a) IDQ=2,92 mA, UDSQ=3,87 V; c) AV=-5,35; d) Rul=5 MΩ; e) Riz=1,97 kΩ.
20. Za pojačalo na slici odrediti naponsko pojačanje AV, ulazni otpor Rul i izlazni otpor Riz. Zadano je: UDD=12 V, RS=2 kΩ, RD=10 kΩ, RP=10 kΩ, K=1ma/V2, UGS0=-2 V, µ=400.
RD
RP
+UDD
uiz
+
_
uul
Cul
Ciz
RSCS
RG
+
_
Rješenje: AV=-4,94, Rul=1 MΩ, Riz=9,76 kΩ.
Elektronika 1, 2004/05.
11
21. Izračunati naponsko pojačanje AV=uiz/uul i ulazni otpor sklopa. Parametri tranzistora su: K=1 mA/V2, UGS0= -2 V, µ=200. RG=1 MΩ, RS=2 kΩ, RP=10 kΩ, UDD=6 V.
RG RS RP
+UDD
uiz
+
_
uul
+
_
Rul
Rješenje: AV=0,623, Rul=1 MΩ.
22. Za sklop na slici je zadano: UGSO=1,5 V, K=0,25 mA/V2, rd=60 kΩ, RD=RT=10 kΩ, RG=10 MΩ, UDD=15 V, Cul, Ciz→∞.
a) Izračunati UGSQ, IDQ, UDSQ i gm. b) Nacrtati nadomjesnu shemu, odrediti naponsko pojačanje i ulazni otpor.
RG
RD
RP
+UDD
uiz
+
_uul
Cul
Ciz
Rješenje: a) UGSQ=4,41 V, IDQ=1,06 mA, UDSQ=4,41 V, gm=0,728 mA/V; b) AV=-3,356, Rul=2,296 MΩ.
Elektronika 1, 2004/05.
12
23. Izračunati naponsko pojačanje AV=uiz/uul. Parametri tranzistora su: IDSS1=8 mA, IDSS2=8 mA, UGS01=-2 V, UGS02=-4 V, µ1=µ2=200.
R
2 k
1 M
12 V
1 k
T2
T1
uizuul
Rješenje: AV=-133,48. 24. Za sklop na slici odrediti statičke radne točke i područje rada oba tranzistora, te
izračunati naponsko pojačanje AV. Zadano je: RG=1 MΩ, RS=0.5 kΩ, RD=1.8 kΩ, RE=2 kΩ, IDSS=8 mA, UP=4V, µ=200, β≈hfe=100, UCC=15 V, T=300 K.
RD
RSRG
Cul
CS
RE
CizlT1
T2
UC C
uizl
uul
Rješenje: IDQ1=3 mA, UDSQ1=8,02 V, T1 – zasićenje, ICQ2=4,37 mA, UCEQ2=6,26 V, T2 – NAP, AV=-4,36.
Elektronika 1, 2004/05.
13
25. Za diferencijsko pojačalo na slici:
a) odrediti IEQ≈ICQ i UCEQ ako se uzme da je β velik, pa se razlika struje IEQ i ICQ može zanemariti,
b) odrediti strmine tranzistora u SRT, c) izračunati pojačanja AVz1=uiz1/uZ, AVz2=uiz2/uZ, AVd1=uiz1/ud, AVd2=uiz2/ud,
AVd12=(uiz1-uiz2)/ud; (ud=uul2-uul1), d) izračunati izlazne napone uiz1, uiz2 i uiz12 ako su ulazni izmjenični naponi
uul1 i uul2 jednaki po iznosu (10 mV), ali protivni po fazi.
+15 V
-15 V
10k
uul2
10k
10k
uul1
uiz1 uiz2
Rješenje: a) IEQ=ICQ=0,715 mA; b) gm=28,6 mA/V; c) AVz=-0,5, AVd1=-143, AVd2=143, AVd12=286; d) uiz2=-2,86 V, uiz1=2,86 V, uiz12=5,72 V.
26. Uz iul=40⋅sin (ωt) µA i uul=300⋅sin(ωt) mV izračunati i iz. Parametri tranzistora su
jednaki: β=hfe=100, hre=0, hoe=0. Vrijednosti elemenata su: RG=5kΩ, RE=3kΩ, RC=2kΩ, RP=3kΩ, C→∞, UCC=12 V, UEE=-12 V.
UCC
-UEE
RC RPC
RG
uul
RE
RGiul
Rješenje: i iz=-331⋅sin(ωt) µA.
Elektronika 1, 2004/05.
14
27. Za diferencijsko pojačalo na slici:
a) Odrediti IBQ, ICQ i UCEQ za oba tranzistora. b) Nacrtati nadomjesni sklop i odrediti pojačanje za zajednički signal AVz=uiz/uz. c) Nacrtati nadomjesni sklop i odrediti pojačanje za diferencijski signal
AVd=uiz/ud. d) Odrediti faktor potiskivanja. e) Odrediti izlazni napon ako je Ug1m=25 mV.
Zadano je: UCC=UEE=5 V, RC=RE=3,9 kΩ, RP=2,7 kΩ, Rg=50 Ω, β≈hfe=100.
+
+UCC
-UEE
RE
Rg
ug1
Rg
RC RC RPCV
uiz
+
-
T1 T2
Rješenje: a) IBQ1= IBQ2=5,458 µA, ICQ1= ICQ2=0,546 mA i UCEQ1= UCEQ2=3,61 V; b)AVz=-0,201; c) AVd=-17,23; d) ρ=38,65 dB; e) Uizm=428,2 mV.
28. Za diferencijsko pojačalo na slici odrediti pojačanje zajedničkog signala AVz=uizl/uz, pojačanje diferencijskog signala AVd=uizl/ud, te faktor potiskivanja ρ=AVd/AVz. Zadano je: UDD=60 V, -USS=-10 V, RD=2 kΩ, RS=5 kΩ, IDSS=5 mA, UGS0=-3 V, µ=150, T=300 K.
RD RD
RS
-USS
+UDD
uul1 uul2
+
-uizl
Rješenje: AVz=0,192, AVd=2,885, ρ=23,53 dB.
Elektronika 1, 2004/05.
15
29. Izračunati faktor potiskivanja i izlazni napon uizl ako je ug=1⋅sin(ωt) mV. Tranzistori imaju jednake parametre: β≈hfe=100, hre≈0, hoe≈0.
uizl
ug
500
500
2,2k
1k
+
-
-10 V
+10 V
2,2k
Rješenje: ρ=42,4 dB, uiz=20,2⋅sin(ωt) mV.
30. Odrediti izlazni napon za sklop sa slike. Zadano je: UDD=10 V, RD1=RD2=2.5 kΩ, RS=100 Ω, RB=500 kΩ, RC=2 kΩ, IDSS1=IDSS2=15 mA, IDSS3=10 mA, UGS01=UGS02=-3 V, UGS03=-1.5 V, β≈hfe=200, µ1, µ2, µ3→∞; C1, C2→∞, UT=25 mV, u1=u2=u=0.1⋅sin(ωt) mV.
RD1 RD2
RS
u1 u2
T1 T2
T3
RB RCC1 C2
T4uizl
+UDD
Rješenje: uiz=-0.103⋅sin(ωt) V