שאלה III – מגברי שרת / תגובת תדר

‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫סמסטר חורף תשע"ב‬
‫‪ 45‬במרץ ‪0240‬‬
‫הטכניון – מכון טכנולוגי לישראל‬
‫הפקולטה להנדסת חשמל‬
‫מבחן מועד ב' במעגלים אלקטרוניים לינאריים (‪)244440‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫לפני תחילת המבחן מלאו את כל הפרטים בדף התשובות‪ .‬הקפידו‬
‫למלא את מספר הזיהוי שלכם ואת מספר הטור‪.‬‬
‫משך המבחן שלוש שעות‪ .‬מותר השימוש בכל חומר עזר‪ ,‬כתוב או מודפס‪,‬‬
‫ובמחשבונים שאינם יכולים להפעיל תוכנת ‪ SPICE‬או תוכנת סימולציה דומה‪.‬‬
‫יש לפתור את כל ‪ 04‬הסעיפים‪ ,‬שאינם שווים במשקלם‪ .‬מותר ומומלץ להשתמש‬
‫בקירובים‪ .‬הקירוב המותר הוא בגבולות של ‪ .±5%‬יש לסמן תשובה אחת בלבד לכל‬
‫סעיף בדף התשובות המצורף‪ ,‬אלא אם רשום במפורש אחרת‪ .‬אם לדעתך שתי‬
‫תשובות או יותר נכונות‪ ,‬יש לסמן רק אחת מהן‪.‬‬
‫בסיום הבחינה יש להגיש את דף התשובות בלבד‪.‬‬
‫בהצלחה !‬
‫תשובות מופיעות בשני העמודים האחרונים‪.‬‬
‫‪-4-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫שאלה ‪ – I‬מגבר הפרש (‪)02%‬‬
‫נתון המעגל הבא‪:‬‬
‫נתוני המעגל‪:‬‬
‫מקורות ‪:DC‬‬
‫מקור לאות קטן‪:‬‬
‫נתוני הטרנזיסטורים ‪:T2=T1‬‬
‫‪VA  ‬‬
‫‪VCC ,VBB‬‬
‫‪VBE ,on  0.7V‬‬
‫‪v1 , v2‬‬
‫‪VCE , sat  0.2V‬‬
‫‪  100‬‬
‫‪kT‬‬
‫‪VT ‬‬
‫‪ 26mV‬‬
‫‪q‬‬
‫‪VCC >> 1V‬‬
‫ניתן להניח כי הטרנזיסטורים במצב פעיל‬
‫קדמי בכל סעיפי השאלה‪ ,‬אלא אם נאמר‬
‫אחרת‪.‬‬
‫‪-0-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫‪ )4%( .4‬אם ‪ ,RL4=RL0‬מהו הזרם הזורם דרך הנגד ‪ RL4‬בנקודת העבודה?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪2 RL1‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪RL1‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪2 Re‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪2 Re‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪Re‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ )4%( .0‬נתון כי הזרם ‪ I‬המסומן בשרטוט הוא ‪ 0‬מיליאמפר‪ .‬נתון גם כי לפתרון סעיף זה (בלבד)‬
‫‪ RL1  Rd  15K ‬וכי ‪ VBB  1V‬ו‪. VCC  15V -‬‬
‫נדרש כי מתח ה‪ DC -‬בצומת המסומן ב‪ vout -‬יהיה אפס‪ .‬מהו ערכו של נגד ‪ RL0‬הנדרש‬
‫לשם כך? התשובות המספריות להלן נתונות ביחידות של ‪: K‬‬
‫א‪0-5 .‬‬
‫ב‪5-10 .‬‬
‫ג‪10-20 .‬‬
‫ד‪20-30 .‬‬
‫ה‪ .‬יותר מ‪32-‬‬
‫ו‪ .‬לא ניתן להשיג את המתח המבוקש‪ .‬לקבלת ניקוד יש להסביר מדוע מצידו השני‬
‫של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ )4%( .3‬מהו זרם הבסיס (‪ )DC‬של הטרנזיסטור ‪ T2‬בנקודת העבודה? לפתרון סעיף זה‬
‫(והסעיפים הבאים) לא ניתן להשתמש בנתונים או בקשרים בין הרכיבים שניתנו בשני‬
‫הסעיפים הקודמים‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫)‪Re (   1‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫)‪2 RL 2 (   1‬‬
‫‪-3-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫)‪RL 2 (   1‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫)‪2 Re (   1‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫)‪Re (   1‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ )4%( .4‬נתון לפתרון סעיף זה (בלבד)‬
‫‪ VBB  1V , RL1 = RL 2  Rd  Re  10K ‬ו‪-‬‬
‫‪ . VCC  15V‬האם עקב שינוי של ‪ ‬יתכן מצב בו הטרנזיסטורים יהיו ברוויה?‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫כן‪ ,‬הטרנזיסטורים יהיו ברוויה אם ‪  1‬‬
‫כן‪ ,‬הטרנזיסטורים יהיו ברוויה אם ‪  100‬‬
‫כן‪ ,‬הטרנזיסטורים יהיו ברוויה אם ‪  500‬‬
‫הטרנזיסטורים אינם ברוויה כאשר ‪. 1    500‬‬
‫ה‪ .‬ע"פ הנתונים‪ ,‬הטרנזיסטורים תמיד ברוויה בלי קשר לערכו של ‪. ‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש להסביר מדוע מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫אות דיפרנציאלי קטן מוגדר כ‪, vd  v1  v 2 -‬‬
‫אות משותף (‪ )common‬קטן מוגדר כ‪. vc  0.5  v1  v 2  -‬‬
‫‪ )4%( .5‬יש לסמן את המשפט המשלים נכונה את הטענה הבאה‪ :‬על פי נתוני הטרנזיסטורים‬
‫המקורבים שבשאלה זאת‪ ,‬כל עוד הטרנזיסטורים במצב פעיל קדמי‪ ,‬התנגדות הכניסה לאות‬
‫דיפרנציאלי‪...‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫איננה תלויה בערכו של ‪VCC‬‬
‫איננה תלויה בערכו של ‪Rd‬‬
‫איננה תלויה בערכו של ‪Re‬‬
‫תלויה בערכו של ‪RL1‬‬
‫תלויה בערכו של ‪Rd‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש להסביר מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ )5%( .6‬בהנחה כי ‪ r‬ידוע‪ ,‬וכי ‪ ,RL4=RL0‬מהו ערכו המוחלט של ההגבר לאות דיפרנציאלי קטן‬
‫‪vout‬‬
‫‪vd‬‬
‫‪Ad ‬‬
‫?‬
‫‪-4-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫א‪.‬‬
‫‪ VT‬‬
‫‪r I‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪Rd‬‬
‫‪2r‬‬
‫‪r ‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪2  r  Rd ‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪Rd ‬‬
‫‪2r‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ה‪ .‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Rd‬‬
‫‪‬‬
‫‪R‬‬
‫||‬
‫‪L‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 2r‬‬
‫‪‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ )5%( .7‬נתון לסעיף זה כי ‪ .RL4=RL0‬מוסיפים קבל במקביל לנגד ‪ .Rd‬כיצד ייראה‬
‫‪vout‬‬
‫‪vc‬‬
‫‪ Ac ‬בתלות בתדר? יש לבחור מבין האפשרויות הבאות‪.‬‬
‫בשרטוטים המוצעים‪ ,‬הציר האופקי מתאר תדר והציר האנכי מתאר איכותית הגבר בערך‬
‫מוחלט (שני הצירים הם בסקלה לוגריתמית)‪:‬‬
‫(א)‬
‫(ב)‬
‫(ג)‬
‫‪-5-‬‬
‫(ד)‬
‫(ה)‬
‫(ו)‬
‫אף תשובה אינה‬
‫נכונה‪ .‬לקבלת‬
‫ניקוד יש לענות‬
‫מצידו האחורי‬
‫של דף התשובות‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫שאלה ‪ – II‬מגבר שרת (‪)02%‬‬
‫נתון המעגל הבא‪:‬‬
‫‪3R‬‬
‫‪2R‬‬
‫‪VCC‬‬
‫‪R‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪vin‬‬
‫‪-VCC‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫נתוני מגבר השרת‪:‬‬
‫‪av  ‬‬
‫נתוני הדיודות‪:‬‬
‫‪rin  ‬‬
‫‪VD ,on  0.7 V‬‬
‫‪kT / q  25 mV‬‬
‫‪rout  0‬‬
‫‪ V  15V‬ניתן להניח כי ב‪ DC -‬הדיודה מתפקדת‬
‫‪CC‬‬
‫כדיודה אידיאלית‪.‬‬
‫מקורות ‪:DC‬‬
‫מקורות לאות קטן‪:‬‬
‫‪VBIAS , VCC‬‬
‫‪vin‬‬
‫שימו לב‪ ,‬לצורך פתרון השאלה לא נדרש לדעת את ערכו המספרי של ‪.R‬‬
‫‪-6-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫‪ )5%( .8‬עבור ‪ ,vin=0V‬משנים את ‪ VBIAS‬מ‪ -10V -‬עד ל‪ .10V -‬כיצד יראה המוצא ‪?Vout‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫ב‪.‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪Vout‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת‬
‫ניקוד יש לרשום את התשובה‬
‫מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪ )4%( .9‬עבור ‪ ,vin=0V‬משנים את ‪ VBIAS‬מ‪ -10V -‬עד ל‪ .10V -‬כיצד יראה המתח בכניסה‬
‫השלילית של מגבר השרת‪?V- :‬‬
‫‪V-‬‬
‫‪V-‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪-7-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫‪V-‬‬
‫‪V-‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת‬
‫ניקוד יש לרשום את התשובה‬
‫מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪V-‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪ )4%( .42‬עבור )‪ ,vin=10mV*sin(ωt‬מהו ערכו של ‪ VBIAS‬עבורו נקבל את ההגבר‬
‫הגבוה ביותר (בערכו המוחלט) וללא עיוותים?‬
‫‪VBIAS  10 mV‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪vout‬‬
‫‪vin‬‬
‫‪A‬‬
‫‪VBIAS  4.75 V‬‬
‫‪VBIAS  3V‬‬
‫‪VBIAS  2V‬‬
‫‪VBIAS  50 mV‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לרשום את התשובה מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫‪ )4%( .44‬עבור )‪ ,vin=10mV*sin(ωt‬מהו ההגבר‬
‫‪vout‬‬
‫‪vin‬‬
‫‪A‬‬
‫המקסימלי (בערכו המוחלט)‬
‫שניתן להפיק מהמגבר ע"י שינוי של ‪?VBIAS‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪Amax  3‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪Amax  2‬‬
‫ג‪.‬‬
‫‪Amax  5.5‬‬
‫ד‪.‬‬
‫‪Amax  4.25‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪Amax  3.5‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לרשום את התשובה מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫‪-8-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫‪ )4%( .40‬נתון שכל אחת מהדיודות הינה בעלת קיבול דיפוזיה בממתח קדמי ‪ .CD‬עבור איזה מתח‬
‫‪ ,VBIAS‬מהמוצע בתשובות‪ ,‬נקבל את הקוטב הרחוק ביותר בהגבר לאות קטן?‬
‫‪VBIAS  1 mV‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪VBIAS  4 V‬‬
‫‪VBIAS  7V‬‬
‫‪VBIAS  2V‬‬
‫‪VBIAS  8 V‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לרשום את התשובה מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫‪ )5%( .43‬מחברים קבל ‪ C‬בין ההדק החיובי ‪ V+‬להדק השלילי ‪ V-‬של מגבר השרת‪ .‬כמו כן נתון‬
‫כי ‪ .VBIAS=3V‬סמנו את התשובה המתארת את השינוי שיתרחש בהגבר לאות קטן כתוצאה‬
‫מהוספת הקבל?‬
‫‪1‬‬
‫א‪ .‬יתווסף קוטב בתדר ‪   RC ‬‬
‫ב‪ .‬יתווסף קוטב בתדר ‪    0.66RC ‬ואפס בתדר ‪   RC ‬‬
‫‪1‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫יתווסף אפס בתדר ‪    0.66RC ‬וקוטב בתדר ‪   RC ‬‬
‫לא יתווספו קטבים ואפסים‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫יתווסף קוטב בראשית ואפס בתדר ‪   RC ‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לרשום את התשובה מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ )4%( .44‬במקום מגבר אידאלי‪ ,‬נתון כי המגבר מעשי‪ ,‬כך שכל מאפייניו סופיים (‪.)av, rin, rout‬‬
‫מחליפים את הדיודות שבמעגל בקצרים‪ ,‬וקובעים ‪.VBIAS =2V‬‬
‫נתון כי ערך ה‪ SLEW-RATE-‬המקסימלי במוצא מגבר השרת הוא ‪. 1V /  Sec‬‬
‫יש לבחור בטענה הנכונה‪:‬‬
‫א‪ .‬לא יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל משולש באמפליטודה של ‪ 4V‬שאורך מחזורו‬
‫‪. 1 Sec‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫ו‪.‬‬
‫לא יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל משולש באמפליטודה של ‪ 4V‬שאורך מחזורו‬
‫‪. 10 Sec‬‬
‫יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל משולש באמפליטודה של ‪ 4V‬ושאורך מחזורו‬
‫‪. 1 Sec‬‬
‫יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל ריבועי באמפליטודה של ‪ 4V‬ושאורך מחזורו‬
‫‪. 10 Sec‬‬
‫יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל סינוסי באמפליטודה של ‪ 4V‬ושאורך מחזורו‬
‫‪. 0.1 Sec‬‬
‫אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לרשום את התשובה מצידו השני של דף‬
‫התשובות‪.‬‬
‫‪-9-‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫שאלה ‪ – III‬משוב (סה"כ ‪ ,42%‬כל סעיף ‪)4%‬‬
‫נתון המעגל הבא‪:‬‬
‫כאשר נתונה הסכימה של הרכיבים ‪:I1, I2‬‬
‫לרכיב הגבר מתח ‪ ,A‬וסכמת התמורה שלו זהה לאות קטן ולאות גדול‪.‬‬
‫‪- 42 -‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫נתוני המעגל‪:‬‬
‫נתוני הטרנזיסטורים ‪:M1~M2‬‬
‫‪VDD  5 V‬‬
‫‪ Cox W‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 L‬‬
‫‪K1  0.25 mA/V 2‬‬
‫‪K‬‬
‫‪RD1  1 k ‬‬
‫‪RD 2  0.5 k‬‬
‫‪R1  Rin  R f  0.5K ‬‬
‫‪K 2  0.5 mA/V 2‬‬
‫‪Rs 2  1 k‬‬
‫‪K 6  1 mA/V 2‬‬
‫‪C1  ‬‬
‫מקורות ‪:DC‬‬
‫‪VT  1 V‬‬
‫‪1  0‬‬
‫‪VDD‬‬
‫‪is‬‬
‫מקורות לאות קטן‪:‬‬
‫שימו לב‪:‬‬
‫נתון כי הדקי המצע של הטרנזיסטורים מסוג‬
‫‪ n-channel‬מחוברים לפוטנציאל הנמוך‬
‫ביותר במעגל‪.‬‬
‫כמו כן‪ ,‬נתון כי הדקי המצע של‬
‫הטרנזיסטורים מסוג ‪ p-channel‬מחוברים‬
‫לפוטנציאל הגבוה ביותר במעגל‪.‬‬
‫‪2  0‬‬
‫‪ 0‬‬
‫‪2F  0.6 V‬‬
‫כל הטרנזיסטורים מסוג חיזוק הולכה‬
‫(‪.)enhancement‬‬
‫ניתן להזניח את אפקט המצע‪ ,‬וכן להזניח את‬
‫הקיבולים ‪ cgd , cgs‬בטרנזיסטורים‪.‬‬
‫‪ .45‬מהו ערכו של ‪ A‬עבורו נקבל זרם ‪ DC‬דרך ‪ M1‬של ‪ 1mA‬בהנחה שכל הטרנזיסטורים‬
‫ברוויה?‬
‫א‪2.75 .‬‬
‫ב‪4 .‬‬
‫ג‪4.05 .‬‬
‫ד‪4.5 .‬‬
‫ה‪4.75 .‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ .46‬מהו סוג המשוב?‬
‫א‪PIPO .‬‬
‫ב‪SISO .‬‬
‫ג‪PISO .‬‬
‫ד‪SIPO .‬‬
‫ה‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪ .47‬מהו גורם המשוב ‪?B‬‬
‫א‪.‬‬
‫‪A  RS 2  Rin‬‬
‫‪Rin  R f  RS 2‬‬
‫‪B‬‬
‫‪- 44 -‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫ – מועד ב' חורף תשע"ב‬244440
A  RS 2
Rin  R f  RS 2
.‫ב‬
Rin
 Rin  R f  || RS 2
.‫ג‬
RS 2
Rin  R f  RS 2
.‫ד‬
A  RS 2
 Rin  R f  || RS 2
.‫ה‬
B
B
B
B
.‫ לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‬.‫ אף תשובה איננה נכונה‬.‫ו‬
? Av |
vout
| ‫ מהו ערכו המוחלט של ההגבר בחוג פתוח‬.48
v1
g
g R R
m1 m2 D1 D 2
R
 R ||  R  R   g r R ||  R  R 
D2
S2  f
in  m2 02 S 2  f
in 
g g R R r
m1 m2 D1 D2 02
R
R r g r R
D2
S 2 02
m2 02 S 2
g g R R
m1 m2 D1 D 2

1 R
 g R ||  R  R   r  g r R ||  R  R 
D2
m1 S 2  f
in  02
m2 02 S 2  f
in 
g g R R r
m1 m2 D1 D2 02

R
 R ||  R  R   r  g r R ||  R  R 
D2
S2  f
in  02
m2 02 S 2  f
in 
g g R R
m1 m2 D1 D 2

1  R ||  R  R   g r R ||  R  R 
S2  f
in  m2 02 S 2  f
in 
.‫א‬
.‫ב‬
.‫ג‬
.‫ד‬
.‫ה‬
.‫ לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‬.‫ אף תשובה איננה נכונה‬.‫ו‬
? Av ‫ מהו סימנו של ההגבר‬.49
+ .‫א‬
– .‫ב‬
.‫ לקבלת ניקוד יש לפרט מצידו השני של דף התשובות‬.‫ אף תשובה איננה נכונה‬.‫ג‬
? As |
As  R1 || Rin  A 
9 ‫טור‬
- 40 -
vout
| ‫ מהו ההגבר‬.02
is
Av
.‫א‬
1  Av / B
‫ – מועד ב' חורף תשע"ב‬244440
Av
1  Av B
Av
As  R1 || Rin  A 
Rd 2  Av B
Av
As 
Rd 2  Av B
A R
As  R1 || Rin  A  v d 2
Rd 2  Av B
.‫ לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‬.‫אף תשובה איננה נכונה‬
As  R1 || Rin
.‫ב‬
.‫ג‬
.‫ד‬
.‫ה‬
.‫ו‬
?‫ מהי התנגדות המוצא של המעגל‬.04
R

out , f
R

out , f
1  Av B  1  gm2r02   RS 2 ||  R f  Rin   RD2 
R
D2
 RD2  Av B   r02  RS 2 ||  R f  Rin   gm2r02   RS 2 ||  R f  Rin   RD2 
R
R

out , f
R
D2
.‫ב‬
D2
1  Av B  1  RS 2 ||  R f  Rin   gm2r02   RS 2 ||  R f  Rin   RD 2 
R
R

out , f
.‫א‬
D2
 RD2  Av B   RS 2 ||  R f  Rin   RD 2 
R
R

out , f
.‫ג‬
 RD 2 .‫ד‬
D2
1  Av B   RS 2 ||  R f  Rin   RD 2 
R
.‫ה‬
D2
.‫ לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‬.‫ אף תשובה איננה נכונה‬.‫ו‬
:‫ הפוך כמו בשרטוט הבא‬I2 ‫כעת נחבר את‬
9 ‫טור‬
- 43 -
‫ – מועד ב' חורף תשע"ב‬244440
:‫ מה תהיה כעת התנגדות המוצא‬.00
Rout 
( RD 2  AV B)(ro 2  RS 2 || ( R f  Rin )  g m 2 ro 2 RS 2 || ( R f  Rin )
RD 2
 R D 2 .‫א‬
Rout  RD 2 || ro 2  RS 2 || R f  g m 2 ro 2 RS 2 || R f  .‫ב‬
Rout 
( RD 2  AV B)(ro 2  RS 2 || ( R f  Rin )  g m 2 ro 2 RS 2 || ( R f  Rin )
Rout 
RD 2
( RD 2  AV B)(ro 2  RS 2 || R f  g m 2 ro 2 RS 2 || R f
RD 2
.‫ג‬
 RD 2 .‫ד‬
Rout  RD 2 || ro 2 .‫ה‬
.‫ לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‬.‫ אף תשובה איננה נכונה‬.‫ו‬
‫ הפוך כמו בשרטוט הבא? בסעיף זה בלבד גם‬I2 ‫ אם נחבר את‬As |
vout
| ‫ מה יהיה ההגבר‬.03
is
2  0
g m1  Rd 1
g m 2  Rd 2
1  g m1  Rin 1  g m 2  RS 2 || R f
R
1  A in  RS 2 || R f
R f Rd 1
g m1  g m 2  Rd 1  Rd 2
As  R1 || Rin  A 
As  R1 || Rin  A 
1  g m1  Rin
As  R1 || Rin  A 
9 ‫טור‬
- 44 -
1  g m 2  RS 2 || R f
g m1  g m 2  Rd 2 1  Rin  RS 2 || R f
1  g m1  Rin 1  g m 2  RS 2 || R f
.‫א‬
.‫ב‬
.‫ג‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫ד‪.‬‬
‫ה‪.‬‬
‫‪g m1  g m 2  Rd 1  Rd 2 1  A  RS 2 || R f‬‬
‫‪1  g m1  Rin‬‬
‫‪1  A  g m 2  RS 2 || R f‬‬
‫‪g g R‬‬
‫‪g m 2 Rd 2‬‬
‫‪As  R1 || Rin  A  m1 m 2 d 1‬‬
‫‪1  g m1  Rin 1  A  g m 2  RS 2 || R f‬‬
‫‪As  R1 || Rin  A ‬‬
‫ו‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לענות מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪vout‬‬
‫‪ .04‬מה יהיה סימנו של ההגבר‬
‫‪is‬‬
‫א‪+ .‬‬
‫ב‪– .‬‬
‫ג‪ .‬אף תשובה איננה נכונה‪ .‬לקבלת ניקוד יש לפרט מצידו השני של דף התשובות‪.‬‬
‫‪? As ‬‬
‫‪- 45 -‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫שאלה מס'‬
‫תשובה‬
‫מס'‬
‫ד'‬
‫‪0‬‬
‫ג'‬
‫‪3‬‬
‫ד'‬
‫‪4‬‬
‫ד'‬
‫)‪2 Re (   1‬‬
‫הטרנזיסטורים אינם ברוויה‬
‫כאשר ‪. 1    500‬‬
‫‪5‬‬
‫ב'‬
‫איננה תלויה בערכו של ‪Rd‬‬
‫‪6‬‬
‫ה'‬
‫‪7‬‬
‫ו'‬
‫‪8‬‬
‫א'‬
‫‪9‬‬
‫ו'‬
‫‪42‬‬
‫א'‬
‫‪4‬‬
‫תשובה מלאה‬
‫הערות‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫חישוב ‪ DC‬פשוט של זרם המקור מחולק לשני‬
‫ענפים‪.‬‬
‫‪2 Re‬‬
‫‪42-02‬‬
‫‪VCC  VBB  VBE ,on‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Rd‬‬
‫‪‬‬
‫‪ RL1 || 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 2r‬‬
‫‪‬‬
‫אף תשובה אינה נכונה‪.‬‬
‫בסימטריה מלאה נקבל זרם אפס על ‪ Rd‬ולכן‬
‫זרם של ‪ 1mA‬על כל נגד עומס‪ .‬ערך של ‪15 K‬‬
‫יתן אפס ביציאה‪.‬‬
‫חישוב ‪ DC‬פשוט של זרם המקור‪.‬‬
‫בערכים הנתונים נקבל זרם של ‪ 332.5uA‬ב‬
‫‪ emitter‬של כל טרנזיסטור‪ .‬לכל ערך של ‪beta‬‬
‫נקבל זרם קטן יותר דרך נגדי הקולקטור‪ .‬כלומר‬
‫מתח מקסימלי של ‪ -11.675‬על נגדי הקולקטור‪,‬‬
‫ונשאר מתח מעל לסף רוויה בין אמיטר‬
‫לקולקטור‪.‬‬
‫הנגד ‪ Rd‬לא משפיע על נקודת העבודה ולכן גם‬
‫לא על הפרמטרים לאות קטן‪ .‬הוא גם איננו‬
‫משפיע בחישובי ‪.AC‬‬
‫בסימטריה מלאה מחשבים הגבר של צד אחד‪:‬‬
‫דרגת ‪ CE‬עם עומס של ‪ RL1‬במקביל לחצי ‪.Rd‬‬
‫התנגדות הכניסה שווה ל ‪.0 r‬‬
‫בהגבר משותף‪ ,‬וכאשר ‪ RL4=RL0‬לא יזרום זרם ב‬
‫‪ ,Rd‬ולכן קבל לא יוסיף קוטב או אפס‪.‬‬
‫‪,VBIAS  7.15V‬‬
‫‪, 0  VBIAS  7.15V‬‬
‫‪, 0  VBIAS  4.76  6 V‬‬
‫‪,VBIAS  4.76  6  V‬‬
‫‪Vout‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪15V‬‬
‫‪2V  V‬‬
‫‪‬‬
‫‪BIAS‬‬
‫‪D ,on‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪3‬‬
‫‪V‬‬
‫‪‬‬
‫‪V‬‬
‫‪BIAS‬‬
‫‪D‬‬
‫‪,on‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪15‬‬
‫‪V‬‬
‫‪‬‬
‫‪VOUT‬‬
‫הגרף הנכון הוא‪:‬‬
‫‪V-‬‬
‫‪Vbias  0‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪R‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪  V  Vbias  Vbias  VD,on  VCC    Vbias  VCC  VD,on ‬‬
‫‪saturation: Vout  VCC ‬‬
‫‪3R 3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪Vbias  0‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪R‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪  V  Vbias  VCC  Vbias  VD,on    Vbias  VCC  VD,on ‬‬
‫‪saturation: Vout  VCC ‬‬
‫‪4R 4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪2 R  rd‬‬
‫‪R‬‬
‫‪3R  rd‬‬
‫‪Vbias  0  A  ‬‬
‫‪R‬‬
‫‪kT‬‬
‫‪kT‬‬
‫‪rd  ‬‬
‫‪qI d q VBIAS / R ‬‬
‫‪VBIAS  10 mV‬‬
‫‪Vbias  0  A  ‬‬
‫בגלל התלות ההפוכה של ‪ rd‬בזרם ‪ I‬נרצה‬
‫‪VBIAS‬‬
‫נמוך ככל האפשר בתלות בעירור הנתון‪.‬‬
‫עם זאת‪ ,‬מאחר והגודל ‪ VBIAS  10 mV‬הוא‬
‫‪- 46 -‬‬
‫טור ‪9‬‬
‫‪ – 244440‬מועד ב' חורף תשע"ב‬
‫פתרון גבולי (על סף עיוותים) מתקבל גם פתרון ו'‬
‫עם נימוק מתאים‪ ,‬ובאופן חריג גם ‪.-3V‬‬
‫עבור מתח ‪ BIAS‬מהסעיף הקודם נקבל זרם של‬
‫‪VBIAS‬‬
‫‪kTR‬‬
‫‪rd ‬‬
‫‪ .‬מהצבה בפתרון‬
‫‪ . R‬ולכן ‪qVBIAS‬‬
‫מהסעיף הקודם נקבל‬
‫‪44‬‬
‫ג'‬
‫‪Amax  5.5‬‬
‫‪40‬‬
‫ג'‬
‫‪VBIAS  7V‬‬
‫‪43‬‬
‫ד'‬
‫לא יתווספו קטבים ואפסים‬
‫‪44‬‬
‫א'‬
‫לא יתכן שיופיע ביציאת המגבר גל‬
‫משולש באמפליטודה של ‪4V‬‬
‫שאורך מחזורו ‪. 1 Sec‬‬
‫‪45‬‬
‫‪46‬‬
‫ד'‬
‫ב'‬
‫‪4.5‬‬
‫‪SISO‬‬
‫‪47‬‬
‫א'‬
‫‪A  RS 2  Rin‬‬
‫‪Rin  R f  RS 2‬‬
‫‪48‬‬
‫ד'‬
‫‪g g R R r‬‬
‫‪m1 m2 D1 D2 02‬‬
‫‪‬‬
‫‪R  R ||  R  R   r  g r R ||  R  R ‬‬
‫‪D2 S 2  f in  02 m2 02 S 2  f in ‬‬
‫‪49‬‬
‫‪02‬‬
‫א'‬
‫ה'‬
‫‪04‬‬
‫ב'‬
‫‪00‬‬
‫ב'‬
‫‪03‬‬
‫ב'‬
‫‪04‬‬
‫א'‬
‫‪kT‬‬
‫‪ 5.5‬‬
‫‪q‬‬
‫‪Av  Rd 2‬‬
‫‪Rd 2  Av B‬‬
‫‪Amax  3  100 ‬‬
‫בעקבות ההערה לגבי הסעיף הקודם‪ ,‬גם בסעיף‬
‫זה מתקבל ו' עם נימוק מתאים‪ ,‬ובאופן חריג‬
‫ניתנה מחצית הניקוד למי שענה ‪.3‬‬
‫הקוטב הרחוק יתקבל עבור התנגדות הדיודה הכי‬
‫קטנה –> זרם ‪ DC‬הכי גבוה –> מתח כניסה‬
‫בערך מוחלט הגבוה ביותר כל עוד אין עיוותים‪.‬‬
‫לא זורם זרם בין ההדקים ולכן קבל לא יוסיף‬
‫קוטב או אפס‪.‬‬
‫לפי ערך ה ‪ slew rate‬הנתון‪ ,‬לא ייתכן שיפוע‬
‫(נגזרת) של יותר מאשר ‪ 4V‬בתוך מיקרושניה‬
‫אחת‪.‬‬
‫חישוב זרמי ‪ DC‬דרך ‪.M1, M2‬‬
‫המעגל דוגם את זרם היציאה ומחזיר מתח‬
‫לדרגת ה ‪ CS‬של ‪.M1‬‬
‫מחלק זרם המוצא בין ‪ Rs2‬ל )‪.(Rf+Rin‬‬
‫והכפלה ב ‪ Rs2‬ו ‪.A‬‬
‫‪B‬‬
‫דרגת ‪ CS‬ללא ניוון‪ ,‬ודרגת ‪ CS‬עם ניוון ועם ‪.ro‬‬
‫שתי דרגות הופכות סימן‪.‬‬
‫‪+‬‬
‫חוג המשוב הוא ‪ SISO‬ולכן בחוג סגור מקבלים‬
‫‪As  R1 || Rin  A ‬‬
‫‪Ay‬‬
‫‪openloop‬‬
‫מציבים‬
‫‪Av‬‬
‫‪Rd 2‬‬
‫‪Ay ‬‬
‫‪i‬‬
‫‪‬‬
‫‪; Ay  out‬‬
‫‪1  Ay B‬‬
‫‪v1‬‬
‫‪closed loop‬‬
‫‪i‬‬
‫‪Af  out‬‬
‫‪v1‬‬
‫ומכפילים חזרה ב ‪ Rd2‬לקבל מתח‬
‫במוצא‪.‬‬
‫‪D2‬‬
‫‪R‬‬
‫‪ RD2  Av B   r02  RS 2 ||  R f  Rin   gm2r02   RS 2 ||  R f  Rin   RD2 ‬‬
‫‪D2‬‬
‫‪R‬‬
‫כמו כן יש להוסיף את ההגבר בין ‪ is‬ל ‪.v1‬‬
‫‪R‬‬
‫‪‬‬
‫‪out , f‬‬
‫התנגדות מוצא של ‪ CS‬עם ניוון מוכפלת ב‬
‫‪ . 1  Ay B‬מציבים שוב ‪ A  Av‬ומחסירים את‬
‫‪Rd 2‬‬
‫‪Rout  RD 2 || ro 2  RS 2 || R f  g m2 ro 2 RS 2 || R f ‬‬
‫‪Rin‬‬
‫‪ RS 2 || R f‬‬
‫‪R f Rd 1‬‬
‫‪1 A‬‬
‫‪1  g m 2  RS 2 || R f‬‬
‫‪g m1  g m 2  Rd 1  Rd 2‬‬
‫‪1  g m1  Rin‬‬
‫‪As  R1 || Rin  A ‬‬
‫‪+‬‬
‫‪- 47 -‬‬
‫‪y‬‬
‫‪.Rd2‬‬
‫אין משוב ולכן התנגדות מוצא רגילה של ‪ CS‬עם‬
‫ניוון ועם ‪.ro‬‬
‫אין משוב ולכן מחשבים הגבר רגיל‪.‬‬
‫דרגת ‪ CS‬עם ניוון ועוד דרגת ‪ CS‬אשר גם מתח‬
‫השער וגם מתח המקור תלויים במתח ‪.v1‬‬
‫שתי דרגות הופכות סימן‪.‬‬
‫טור ‪9‬‬