Електроніка

Завдання №1

Елементи якої групи таб. Менделєєва необхідно добавити до кремнію (4-а група), щоб одержати напівпровідник з дірковою провідністю (р-типу)?

Відповідь: 3-ї групи Розв’язання. Для одержання напівпровідника з дірковою (р) провідністю необхідно до кремнію, який є 4-х валентним, добавити елементи з меншим числом валентних електронів. Це є елементи 3-ї групи таблиці Менделєєва (наприклад, індій). Атоми таких домішок легко забирають на свої локальні енергетичні рівні електрони з валентної зони атомів кремнію. Внаслідок цього виникає від'ємний іон домішки, а на місці обірваного ковалентного зв’язку атома кремнію – додатній заряд, так звана дірка. Трьохвалентна домішка називається акцепторною, а напівпровідники , в яких основними носіями зарядів є дірки –

напівпровідниками р-типу.

ЗАВДАННЯ № 2

Елементи якої групи таб. Менделєєва необхідно добавити до кремнію (4-а група), щоб одержати напівпровідник з електронною провідністю (n-типу)?

Відповідь: 5-ї групи Розв’язання. Для одержання напівпровідника з електронною (n) провідністю до 4-х валентного кремнію вводять домішки 5-ї групи таблиці Менделєєва

(наприклад, миш'як). При невеликих додатних температурах атоми домішки легко іонізуються, віддаючи п’ятий електрон (який не задіяний у ковалентному зв’язку). В напівпровіднику виникають вільні електрони. П’ятивалентна домішка називається донорною, а напівпровідники, в яких основними носіями зарядів є електрони, називають напівпровідниками n-типу.

ЗАВДАННЯ № 3

Яка буде напруга на виході параметричного стабілізатора, якщо послідовно вмикнути два стабілітрони з напругами Uст1=9 В і Uст2=15 В?

Відповідь: 24 В

Розв’язання. При послідовному з'єднанні стабілітронів загальна напруга буде дорівнювати сумі напруг на окремих стабілітронах. Таким чином, Uст

=Uст1+Uст2=9+15=24В.

ЗАВДАННЯ № 4

Яка з приведених схем вмикання транзисторів з СБ , з СЕ, з СК має найбільший коефіцієнт підсилення за напругою? (Кu=Uвих/Uвх; Uкб>Uке>Uбе)

Відповідь: Схема з СБ Розв’язання. Коефіцієнт підсилення за напругою є відношення вихідної напруги до вхідної Кu=Uвих/Uвх.Для приведених схем можна записати:

КuСБ=UКБ/UЕБ; КuСЕ=UКЕ/UБЕ; КuСК=UЕК/UБК. Враховуючи, що напруги між електродами транзистора, що працює в активному режимі, мають такі

співвідношення: UКБ>UКЕ>UБЕ, то КuСБ=UКБ/UЕБ має найбільше значення. Таким чином, найбільшим коефіцієнтом підсилення за напругою має схема ввімкнення з СБ.

Яка з приведених схем вмикання транзисторів з СБ , з СЕ, з СК має найбільший коефіцієнт підсилення за струмом? (Кі=Івих/Івх; Іе>Ік>Іб)

Відповідь: Схема СК Розв’язання. Коефіцієнт підсилення за струмом визначається відношенням вихідного струму до вхідного Кі=Івих/Івх. Для зображених схем можна записати:

КіСБ=ІК/ІБ; КіСЕ=ІК/ІБ; КіСК=ІЕ/ІБ. Враховуючи, що найбільшим струмом у транзистора є струм емітера ІЕ, а найменшим – струм бази ІБ (ІЕ>ІК>ІБ), то

найбільший коефіцієнт підсилення за струмом має схема з СК.

2

3

середніх частотах ,тобто, є її еквівалентною схемою заміщення.

ЗАВДАННЯ №9

Котра із еквівалентних схем є схема заміщення для високих частот?

Відповідь: 3 Розв’язання. На високих частотах на коефіцієнт підсилення підсилювача оказують вплив ємність колекторного переходу (СК) і ємність (С0), яка є сумою ємності монтажу і ємності навантаження. На еквівалентній схемі 3) показані тільки ємності СК і С0 і тому вона є еквівалентною схемою на середніх частотах.

пропорційно його вхідного опору. В разі збільшення у зображеній схемі вдвічі опору RК, який є опором навантаження підсилювача в режимі холостого ходу, коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою збільшиться також у два рази.

підсилення за струмом, еквівалентного опору навантаження і обернено пропорційно його вхідного опору. В разі збільшення у зображеній схемі вдвічі опору RВХ, коефіцієнт підсилення підсилювача за напругою зменшиться у два рази.

ЗАВДАННЯ №12

Який негативний зворотний зв’язок має місце в схемі емітерного повторювача:

1.Послідовний за струмом;

2.Послідовний за напругою;

3.Паралельний за струмом;

4.Паралельний за напругою. Вказати номер

пункту.

Відповідь: 2

4

Розв’язання. В зображеній схемі напруга між базою і емітером UБЕ=UR2-URe, де UR2 є вхідною, а URe є вихідною напругою. Таким чином, напруга між базою і емітером транзистора є різницею між вхідною і вихідною напругами, тобто в схемі має місце від'ємний послідовний зворотний зв'язок за напругою.

на операційному підсилювачі визначається відношенням KUi=-RВЗЗ /R1, а тому в

R2

Розв’язання. Коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилення на операційному підсилювачі визначається відношенням KUi=-RВЗЗ /R1, а тому в разі збільшення у два рази R1 коефіцієнт підсилення підсилювача зменшиться у 2 рази.

R1

Відповідь: RВЗЗ=0 Розв’язання. Коефіцієнт підсилення неінвертуючого підсилювача на операційному підсилювачі визначається виразом КUн=1+RВЗЗ/R1. Для одержання коефіцієнта підсилення рівного одиниці необхідно, щоб RВЗЗ/R1=0. Це буде у тому разі, якщо RВЗЗ=0.

ЗАВДАННЯ №16

RВЗЗ

підсилювача на операційному підсилювачі визначається виразом КUн=1+RВЗЗ/R1. Вразі, якщо RВЗЗ=2R1, коефіцієнт підсилення буде дорівнювати 3.

5

ЗАВДАННЯ №17

RВЗЗ

Розв’язання. Коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилення на операційному підсилювачі визначається відношенням KUi=-RВЗЗ /R1. а тому при RВЗЗ=R1 коефіцієнт підсилення інвертуючого підсилювача буде дорівнювати -1.

ЗАВДАННЯ №18

Умови самозбудження автогенератора гармонійних коливань: 1) Баланс амплітуд KU*β=1; 2) Баланс фаз φK+φβ=2πn, де n=0,1,2,... .

Який підсилювач (інвертуючий чи неінвертуючий) необхідно використати в схемі автогенератора, якщо φβ=0?

Відповідь: Неінвертуючий Розв’язання. Для виконання умови балансу фаз необхідно, щоб сума фазових зсувів підсилююча φK і кола зворотного зв’язку φβ дорівнювала нулю або кратному 2π. В разі, коли φβ=0, фазовий зсув підсилювача повинен дорівнювати 0 чи кратному величині 2π. Таку умову задовольняє неінвертуючий підсилювач на операційному підсилювачі, або парне число каскадів підсилювачів на транзисторах за схемою з спільним емітером (найменше число каскадів 2).

ЗАВДАННЯ №19

В транзисторному ключі в режимі насичення Ікнас=Ек/Rк. Який мінімальний струм необхідно подати в базу транзистора, щоб він перебував у режимі насичення, якщо Ек=15 В, Rк=1кОм, β=50? (β – коефіцієнт підсилення транзистора за струмом)

Відповідь: 0,3 мА Розв’язання. Мінімальний струм бази, що забезпечує насичений стан транзистора, визначається з виразу ІБнас= Ікнас/ β= Ек/β Rк.=15/50∙1=0,3 мА.

ЗАВДАННЯ №20

В режимі насичення транзистора колекторний струм на границі насичення Ікнас=10мА, а базовий Ібнас=0,01мА. В скільки разів зменшиться колекторний струм, якщо базовий струм зменшиться у 2 рази?

6

Відповідь: У 2 рази Розв’язання. Колекторний струм на границі насичення зв’язаний з базовим струмом таким відношенням Ікнас=β Ібнас, де β – коефіцієнт підсилення транзистора за струмом є сталою величиною. Очевидно, що в разі зменшення базового струму у два рази , у стільки ж разів зменшиться колекторний струм.

ЗАВДАННЯ №21

Яку логічну функцію реалізує схема, якщо логічному нулю (ХО) відповідає низький потенціал, а логічній одиниці (Х1) – високий потенціал?

Відповідь: 2І-НІ Розв’язання. Якщо на обидва входи зображеної схеми подати логічні одиниці (Х1=Х2=Х1), то емітерні p-n-

переходи транзисторів VT1 I VT2 будуть закриті і базові струми цих транзисторів через колекторні p-n- переходи будуть поступати в базу транзистора VT3, забезпечуючи його насичений стан і відповідно нульовий рівень напруги на виході Y. Якщо, хоч би на одному вході Х1чи Х2 буде присутній логічний нуль, то струм резистора R1 потече через емітерний перехід відповідного транзистора і базовий струм транзистора VT3 буде відсутній і транзистор перейде у режим відтинання (закриється). Напруга на виході Y підвищиться приблизно до рівня ЕК, тобто, буде дорівнювати логічній одиниці. Залежність Yвід Х1 іХ2 можна записати як Y=X1×X2 , тобто, схема реалізує логічну функцію 2І-НЕ.

ЗАВДАННЯ №22

В якому режимі перебуває транзистор VT3, якщо Х1=Х2=”1”?

Відповідь: В реж. насичення Розв’язання. Якщо на обидва входи зображеної схеми подати логічні одиниці (Х1=Х2="1"), то емітерні p-n- переходи транзисторів VT1 і VT2 будуть закриті і базові

струми цих транзисторів через колекторні p-n- переходи будуть поступати в базу транзистора VT3, забезпечуючи його насичений стан і відповідно нульовий рівень напруги на виході Y.

ЗАВДАННЯ №23

В якому режимі перебуває транзистор VT3, якщо Х1=”0”,

Х2=”1”?

Відповідь: В режимі відтинання Розв’язання. Якщо, хоч би на одному вході Х1 буде присутній логічний нуль, а на вході Х2 – логічна одиниця,

то струм резистора R1 потече через емітерний перехід транзистора VT1. Потенціал колекторів транзисторів VT1 і VT2 (і бази транзистора VT3) практично

7

зменшиться до нуля і транзистор VT3 закриється, тобто, транзистор VT3 буде знаходитись в режимі відтинання.

ЗАВДАННЯ №24

Перевести двійкове число 111012 в десяткове

(N10=Qn*2n-1+Qn-1*2n-2+....+Q2*21+Q1*20),

де Q ="0” або “1”).

Відповідь: 29 Розв’язання. Двійкова система числення належить до позиційних систем, у яких одна і та сама цифра має різні значення (різну вагу 2n) залежно від її позиції в числі. Основою числення у двійковій системі є цифра 2. У даному випадку для запису чисел використовуються дві цифри (0 і 1). Перетворення числа представленого в двійковому коді здійснюється підсумовуванням значень степені числа 2, відповідних тим розрядам переводи мого двійкового числа, в яких є одиниці. Таким чином, задане пятирозрядне двійкове число буде відповідати десятковому 111012=1∙24+1∙23+1∙22+0∙21+1∙20=16+8+4+0+1=2910.

ЗАВДАННЯ №25

Скласти два двійкових числа:

А = 10011

+

В = 01011

С =

Відповідь: 11110

ЗАВДАННЯ №26

Який з приведених логічних елементів є схемою логічного множення?

Відповідь: DD1 Розв’язання. Схемою логічного множення є схема DD1.

8

Розв’язання. Логічний елемент І-НЕ є універсальним тому, що він може реалізувати три логічних операцій І, АБО, НЕ.

ЗАВДАННЯ №28

Яке логічне рівняння описує логічну функцію І-НЕ

1.Y = X1+X2

2.Y = X1*X2

3.Y X1* X 2

(Вказати номер пункту вірної відповіді)

Відповідь: 3

Розв’язання. Логічна функція І-НЕ описується рівнянням 3) Y X1* X 2

ЗАВДАННЯ №29

Яке логічне рівняння описує логічну функцію АБО-НЕ

1.Y X1 X 2

2.Y = X1+X2

3.Y X1* X 2 (Вказати номер пункту вірної відповіді)

Відповідь: 1

9

Розв’язання. Функція АБО-НЕ описується рівнянням 1) Y X1 X 2

ЗАВДАННЯ №30

Довжина вихідних імпульсів одновібратора залежить від параметрів елементів схеми:

ti=RCln(1/(1-σ)), де σ=R1/(R1+R2).

Як зміниться довжина імпульсів, якщо збільшити опір резистора R2?

1.Збільшиться;

2.Зменшиться;

3.Залишиться без змін.

(Вказати номер пункту вірної відповіді та її обгрунтування)

Відповідь: 2

Розв’язання. В разі збільшення опору R2 вихідного дільника, зменшиться напруга на прямому вході операційного підсилювача Uп= UR1=UВИХ∙R1/(R1+R2)= σUВИХ. Довжина вихідних імпульсів визначається часом перезаряду конденсатора С до величини σUВИХ. Через те, що при збільшенні опору R2 σ зменшиться, довжина вихідних імпульсів також зменшиться.

ЗАВДАННЯ №31

Чому буде дорівнювати коефіцієнт підсилення двокаскадного підсилювача, якщо

К1 каск.=10, К2 каск.=50?

Відповідь: 500

Розв’язання. В багатокаскадних підсилювачах загальний коефіцієнт підсилення дорівнює добутку коефіцієнтів підсилення кожного із каскадів. В двокаскадному підсилювачі коефіцієнт підсилення Кпідс.=К1каск.∙К2 каск= 10∙50=500.

ЗАВДАННЯ №32

У симетричного мультивібратора довжина вихідних імпульсів ti=RC·ln(1+R2/R1)=50·10-6 сек. Чому буде дорівнювати частота (в герцах) вихідних імпульсів мультивібратора в разі збільшення добутку RC в двічі?

Відповідь: 5000 Гц.

Розв’язання. Симетричний мультивібратор – мультивібратор, в якого довжина імпульсів дорівнює довжині паузи. Період повторення вихідних імпульсів T=ti=tп=2ti. Частота імпульсів визначається як f=1/T=1/2ti. Через те, що довжина імпульсів прямо пропорціональна добутку RC, то збільшення його у два рази приведе до збільшення у два рази довжини імпульсів. В даній задачі в разі

10