2012 EGZ zagadnienia

PYTANIA DO EGZAMINU (Termin zerowy)
Z ANALOGOWYCH UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH cz.I"

1. Na podstawie schematu zastępczego wyznacz częstotliwość graniczną fT
tranzystora MOSFET.
2. Jakie są relacje pomiędzy częstotliwościami granicznymi fα , fβ , fT
tranzystora bipolarnego ?
3. Wzmacniacz na tranzystorze bipolarnym z dwójnikiem RECE w obwodzie
emitera i transformatorem w obwodzie kolektora , UCC = 48 V, spoczynkowy
prąd kolektora ICQ = 400 mA, RE = 2 Ω, transformator obciążony jest po
stronie wtórnej rezystancją RL= 4 Ω, rezystancja uzwojenia pierwotnego
transformatora r1 = 2 Ω, rezystancja uzwojenia wtórnego transformatora r2
= 0,2 Ω, przekładnia transformatora p= z1/ z2 = 5. Ile wynosi napięcie
kolektor-emiter UCEQ w spoczynkowym punkcie pracy wynosi ?
4. Proste i kaskodowe lustro prądowe na tranzystorach bipolarnych. Ile w
przybliżeniu wynoszą minimalne napięcia wyjściowe w tych lustrach?
5. Proste i kaskodowe lustro prądowe typu high swing" na tranzystorach
PMOS: Ile wynoszą maksymalne napięcia wyjściowe w lustrach, gdy wszystkie
tranzystory mają równe napięcia UGS = ( 0,9V, a napięcia progowe VTp = (
0,6 V.


6. Które relacje są prawdziwe ?
a) we wzmacniaczu prądowym:
b) we wzmacniaczu transkonduktancyjnym:
c) we wzmacniaczu transimpedancyjnym:

7. Oblicz skuteczne wzmocnienie napięciowe w poniższym układzie, na którym
mamy: RC = 10 kΩ , RL = 12 kΩ , RE = 2 kΩ , rbe = 4 kΩ , rce= 100 kΩ,
rezystancje dzielnika R1 = 300 kΩ i R2 = 80 kΩ, Rg = 5 kΩ,
współczynnik wzmocnienia prądowego β =100.












8. Oblicz wzmocnienie i rezystancję wyjściowa wzmacniacza OS z obciążeniem
aktywnym w postaci tranzystora PMOS w połączeniu diodowym.
Transkonduktancje tranzystorów są równe:gmn = 0,2 mS dla NMOS, gmp = 0,1
mS dla PMOS oraz konduktancje wyjściowe: gdsn = 0,005mS, gdsn = gdsp
= 0,007mS. Rezystancja obciążenia RL = 100 kΩ.

9. Oblicz wzmocnienie i rezystancję wyjściowa wzmacniacza OS z
obciążeniem aktywnym ze źródłem stałoprądowym na tranzystorach
PMOS z kanałem wzbogacanym. Transkonduktancje tranzystorów są równe: gmn
= 0,1 mS dla NMOS, gmp = 0,15 mS dla PMOS oraz konduktancje wyjściowe:
gdsn = gdsp = 0,005 mS. Rezystancja obciążenia RL = 100 kΩ.

10. Oblicz wzmocnienie i rezystancję wyjściowa wzmacniacza na inwertorze
CMOS. Transkonduktancje tranzystorów są równe: gmn = 0,15 mS dla NMOS,
gmp = 0,16 mS dla PMOS oraz konduktancje wyjściowe: gdsn = 0,004 mS,
gdsp = 0,005 mS. Rezystancja obciążenia RL = 300 kΩ.

11. W symetrycznym wzmacniaczu różnicowym na tranzystorach bipolarnych
mamy: transkonduktancje tranzystorów T1 i T2: gmn = 0,15 mS, RC = 50 kΩ,
RI = 500 kΩ. Oblicz: wzmocnienie dla sygnałów różnicowych i rezystancję
wyjściową na wyjściu symetrycznym, wzmocnienia dla sygnałów różnicowych i
rezystancje wyjściowe na wyjściach niesymetrycznych oraz wzmocnienia dla
sygnałów sumacyjnych na wyjściach niesymetrycznych.













12. Wzmacniacz różnicowy z obciążeniem w postaci lustra prądowego na
tranzystorach PMOS (Rys. c)). Parametry wzmacniacza: gm1,2 = 0,2 mA/V ;
gds1,2 = 0,002 mA/V ; gds3,4 = 0,003 mA/V, układ zostanie obciążony
rezystancją RL = 200 kΩ. Oblicz wzmocnienie dla sygnału różnicowego (UG1
= Ur ; UG2 = 0) i rezystancję wyjściową.












13. Wzmacniacz operacyjny ze sprzężeniem prądowym, zrealizowanym na
symetrycznym wzmacniaczu prądowym o częstotliwości granicznej 10 MHz i
wzmocnieniu stałoprądowym ki = 4,1 w którym zastosowano: R1 = 10 kΩ, R2
= 50 kΩ (rysunek poniżej). Oblicz ile wynosi (3dB-owa częstotliwość
graniczna układu nieodwracającego ?






14. Oblicz wzmocnienie napięciowe, rezystancję wejściową i rezystancję
wyjściową niesymetrycznego wtórnika emiterowego w klasie A polaryzowanego
źródłem prądowym na tranzystorze npn w obwodzie emitera (rysunek
poniżej). Parametry układu są następujące: RL = 15 kΩ , dla obu
tranzystorów: rbe = 4 kΩ , rce= 100 kΩ, współczynnik wzmocnienia
prądowego β =100, źródło sterujące ui ma rezystancję wewnętrzną Rg = 5
kΩ.










15. Oblicz wzmocnienie napięciowe, rezystancję wejściową i rezystancję
wyjściową niesymetrycznego wtórnika emiterowego w klasie A polaryzowanego
źródłem prądowym na tranzystorze NMOS w obwodzie emitera (rysunek
poniżej). Parametry układu są następujące: transkonduktancje gm1,2 = 0,2
mA/V ; gmb1 = 0,02 mA/V gds1 = 0,004 mA/V ; gds2 = 0,002 mA/V, układ
obciążony rezystancją RL = 200 kΩ.











15. Wyjaśnij dlaczego w symetryczny wtórnik emiterowy w klasie A (rysunek
niżej) stosuje się diody D1 i D2.










16. We wzmacniaczu, którego wzmocnienie ku = 100, górna i dolna
częstotliwość graniczna fgw = 1 MHz, fgn = 100Hz zastosowano ujemne
sprzężenie zwrotne, w którym transmitancja toru sprzężenia zwrotnego β
= 0,01. Oblicz wzmocnienie, górną i dolną częstotliwość graniczna
wzmacniacza po zastosowaniu tego sprzężenia. parametry wzmacniacza
będą wynosiły:
17. Wyjaśnij w jaki sposób określa się stabilność wzmacniacza w oparciu o
kryterium Bodego, korzystając z charakterystyk częstotliwościowych
wzmocnienia otwartej pętli .
18. Wyjaśnij na czym polega kompensacja charakterystyk częstotliwościowych
wzmacniaczy operacyjnych tzw. biegunem dominującym.

19. Dobierz rezystancje R1 i R2 we wzmacniaczu odwracającym, aby
wzmocnienie układu było równe kuf = 15.







20. Dobierz rezystancje R1 i R2 we wzmacniaczu nieodwracającym, aby
wzmocnienie układu było równe kuf = +15.










21. Oblicz w jakim paśmie zachodzi całkowanie w integratorze (rysunek
poniżej) zrealizowanym na rzeczywistym wzmacniaczu operacyjnym ( z
kompensacją biegunem dominującym), dla którego: ωg = 500 sec(-1) ; ωT
= 500 105sec(-1) ; przy zastosowaniu elementów stałej czasowej układu
całkującego: R1 = 10 kΩ; C = 10 nF.







22. Częstotliwość rezonansowa stratnego obwodu rezonansowego jest równa f0
=10 MHz, zaś jego dobroć Q0 = 20. Obwód ten obciążony jest rezystancją
równoległą RL = 50 kΩ. Przy jakich częstotliwościach maleje o 3 dB
względem wartości f0 moduł impedancji obciążonego obwodu
rezonansowego?
22. Dlaczego dobroć rezonatora kwarcowego charakteryzuje się
wyjątkowo dużą dobrocią, zawierającą się w zakresie od
kilkudziesięciu tysięcy do kilku milionów, w porównaniu z
konwencjonalnymi obwodami rezonansowymi ?
23. Na rysunku poniżej przedstawiono model zastępczy środkowego stopnia
rezonansowego wzmacniacza LC z tranzystorami MOSFET: Parametry: gm =
0,5 mA/V; G0 = 0,006 mA/V; G12 = 0,01 mA/V; gds = 0,004 mA/V ; L = 10
μH ; C = 10 pF, C22 = 0,5 pF, C11 = 1 pF. Oblicz częstotliwość
rezonansową wzmacniacza, (3dB częstotliwości graniczne, szerokość
pasma i moduł wzmocnienia w rezonansie.

24. Porównaj właściwości niesymetrycznych wzmacniaczy różnicowych OC-OB
w układach w. cz. ze wzmacniaczami kaskodowymi.


25. W monolitycznym układzie stabilizatora kompensacyjnego, np. uA723, UIN
= 12 V, , UREF = 6 V. Dobierz wartości rezystorów dzielników RA – RB
(dzielnik próbkujący napięcie wyjściowe) oraz RC – RD (dzielnik
próbkujący napięcie referencyjne) aby uzyskać stabilizowane napięcie
wyjściowe UOUT = 3,0 V.
26. W monolitycznym układzie stabilizatora kompensacyjnego, np. uA723, UIN
= 18 V, , UREF = 6 V. Dobierz wartości rezystorów dzielników RA – RB
(dzielnik próbkujący napięcie wyjściowe) oraz RC – RD (dzielnik
próbkujący napięcie referencyjne) aby uzyskać stabilizowane napięcie
wyjściowe UOUT = 12,0 V.

27. W układzie z ograniczeniem prądu obciążenia (rysunek poniżej): UIN =
10 V, UOUT = 5 V, UZ2 = 3,3 V, UBEP = 0,7 V, UD = 0,7 V, IOUTmax =
0,5 A. Dobierz rezystancję R5 aby spełnić powyższe założenia.















28. W układzie z redukcją prądu zwarcia: UIN = 10 V, UOUT = 5 V, UBEP =
0,7 V, R5 = 1,0 Ω, R6 = 3 kΩ , R7 = 7 kΩ. Ile wynosi prąd zwarcia IZW
w tym układzie ?




29. Narysuj podstawowy układ sterowanego kontrolera napięcia stałego
obniżającego
napięcie . Ile powinien wynosić współczynnik wypełnienia przebiegu
sterującego γ, aby przy: UIN = 340 V wartość napięcia wyjściowego
wynosiła 24 V?




30. Narysuj podstawowy układ konwertera podwyższającego napięcie
wyjściowe. Ile wynosi wartość napięcia wyjściowego przy UIN = 12 V i
współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4 ?

31. Narysuj schemat konwertera z odwracaniem biegunowości napięcia
wyjściowego. Ile wynosi wartość napięcia wyjściowego przy UIN = 6 V i
współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4 ?

32. Współbieżny konwerter napięcia stałego z pojedynczym kluczem i
dodatkowym uzwojeniem z3 (rysunek poniżej). W układzie UIN = 320 V; z1
= z3; z2 = 0,1 z1. Ile wynosi wartość napięcia wyjściowego przy
współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4 ? Ile wynosi
maksymalne napięcie na tranzystorze w stanie, gdy jest on odcięty?











33. Przeciwsobny konwerter z równoległym przetwarzaniem (rysunek poniżej).
W układzie UIN = 320 V; z1 = z3; z2 = 0,1 z1. Ile wynosi wartość
napięcia wyjściowego przy współczynniku wypełnienia przebiegu
sterującego γ = 0,5 ? Ile wynosi maksymalne napięcie na tranzystorze w
stanie, gdy jest on odcięty?











-----------------------






O

u

























I

O
















































O




U

I

D

2

D

1

z

3

z

1

z

2

p

z

z

'

1

2

p

z

z

R

'

1

3

γ

T

u

2

u

K

D

3

L

C

+





u

R

L

i

R

U

I

D

2

D

1

z

1

z

2

p

:

1

u

3

u

K

1

L

C

+






R

L

u

L

i

L

z

2

u

K

2

p

:

1

b

b

a

1

a

2

z

1

K

1

K

2

u

t