Analogowych Układów Elektronicznych I Pytania testowe z Łukasz Pierzchała autor: Mateusz Ziobro

1. Wielkosygnałowy model Shichmana – Hodgesa tranzystora N-MOS w obszarze liniowym obowiązuje w przedziale napięć: Proponowana odpowiedź: dla UGS > UT i UDS > UGS –UT Poprawna odpowiedź: dla UGS > UT i 0 < UDS < UGS - UT Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

2. Transkonduktancję gm w małosygnałowym modelu tranzystora MOSFET można wyznaczyć przy: Proponowana odpowiedź: składowej stałej napięcia UDS = UGS – UT Inne poprawne odpowiedzi: - UDS = const, UBS = const - UDS = const, uBS = 0 Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

3. Częstotliwość graniczną fT tranzystora MOSFET wyznacza się przy: Proponowana odpowiedź: galwanicznym zwarciu drenu ze źródłem dla składowej zmiennej Odpowiedź ta jest poprawna tylko pod warunkiem usunięcia słowa „galwanicznym” Inna poprawna odpowiedź: składowej zmiennej napięcia uds = 0 Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

4. Charakterystyki wyjściowe tranzystora bipolarnego w konfiguracji OE: Proponowana odpowiedź: przecinają się z osią UCE w początku układu współrzędnych ( dla rzeczywistego tranzystora nie przetną się w początku) Poprawne odpowiedzi: wyznacza się przy prądzie bazy IB = const Oraz: ekstrapolowane charakterystyki wyjściowe tranzystora w konfiguracji OE przecinają się zosią UCE w punkcie UAN , gdzie UAN - napięcie Early’ego Kraków 26.10.2012

6. Pomiędzy częstotliwościami granicznymi fα , fβ , fT tranzystora bipolarnego zachodzą relacje: Proponowana odpowiedź: fβ < fα < fT , fβ < fT < fα Inna poprawna odpowiedź: częstotliwości graniczne definiowane są przy UCE = const w konfiguracji OE lub przy UCB = const w konfiguracji OB. Kraków 26.10.2012

8. Proste (Rys. 1 ) i kaskodowe (Rys 8. Proste (Rys.1 ) i kaskodowe (Rys.2) lustro prądowe na tranzystorach bipolarnych. Minimalne napięcia wyjściowe w tych lustrach w przybliżeniu wynoszą: Proponowana odpowiedź: Rys.1); UOUTmin = UEBP ≈ 0,7 V Rys.2); UOUTmin = 2UEBP ≈ 1,4 V Kraków 26.10.2012

Poprawna odpowiedź: Rys. 3) 2UGS -UT i Rys. 4) 2UGS - 2UT 9. Proste (Rys.3) i kaskodowe (Rys.4) lustro prądowe typu „high swing” na tranzystorach PMOS: minimalne napięcia wyjściowe w lustrach w przybliżeniu wynoszą (napięcie progowe VTp = - 0,6 V): Proponowana odpowiedź: Rys. 3); UOmin = VT ≈ - 0,6 V Rys. 4); UOmin = -2 VT ≈ - 1,2 V Poprawna odpowiedź: Rys. 3) 2UGS -UT i Rys. 4) 2UGS - 2UT Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

10. Prawdziwe są relacje: Proponowana odpowiedź: we wzmacniaczu prądowym: Yin>>Yg , Y0<<YL Inne poprawne odpowiedzi: we wzmacniaczu transkonduktancyjnym: Zin>>Zg , Y0<<YL We wzmacniaczu transimpedancyjnym: Yg<<Yin , Z0<<ZL Kraków 26.10.2012

13. Wzmacniacz 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 = gdsp = 0,005mS. Rezystancja obciążenia RL = 100 k. Wzmocnienie i rezystancja wyjściowa układu są równe: Proponowana odpowiedź: ku ≈ −1,67 ; rout ≈ 8,33kΩ Poprawna odpowiedź: ku ≈ − 1,67 ; rout ≈ 9,09kΩ Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

Proponowana odpowiedź: ku ≈ − 10 ; rout ≈ 100 kΩ 14. Wzmacniacz 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 = = 200 k. Proponowana odpowiedź: ku ≈ − 10 ; rout ≈ 100 kΩ Poprawna odpowiedź: ku ≈ − 6,67 ; rout ≈ 100 kΩ Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

Proponowana odpowiedź: ku ≈ − 13,28 ; rout ≈ 88,23 k 15. Inwerter CMOS jako małosygnałowy wzmacniacz OS. Transkonduktancje obydwóch tranzystorów są równe: gmn = 0,15 mS dla NMOS, gmp = 0,15 mS dla PMOS oraz konduktancje wyjściowe: gdsn = gdsp = 0,004 mS. Rezystancja obciążenia RL = 300 k. Proponowana odpowiedź: ku ≈ − 13,28 ; rout ≈ 88,23 k Poprawna odpowiedź: ku ≈ − 26,47 rout = 125kΩ Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

Proponowana odpowiedź: kur ≈ 24,01 ; Ro ≈ 120,48 k 19. 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 = 300 k. Wzmocnienie dla sygnałów różnicowych UG1 = Ur ; UG2 = 0) i rezystancja wyjściowa wynoszą Proponowana odpowiedź: kur ≈ 24,01 ; Ro ≈ 120,48 k Poprawna odpowiedź: kur ≈ 24,01 ; Rout ≈ 200 k Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

Proponowana odpowiedź: 50Mhz Poprawna odpowiedź: 51Mhz 20. 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 k, R2 = 50 k (rysunek poniżej). 3dB-owa częstotliwość graniczna układu nieodwracającego wynosi? Proponowana odpowiedź: 50Mhz Poprawna odpowiedź: 51Mhz Kraków 26.10.2012

Poprawna odpowiedź: kuf = 50, fgf = 2 MHz; 24. We wzmacniaczu, ktorego wzmocnienie ku = 100, fg = 1 MHz zastosowano ujemne sprzężenie zwrotne, w ktorym transmitancja toru sprzężenia zwrotnego β = 0,01. Po zastosowaniu tego sprzężenia, parametry wzmacniacza będą wynosiły: Proponowana odpowiedź: kuf = 10, fgf = 1,5 MHz Poprawna odpowiedź: kuf = 50, fgf = 2 MHz; Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

25. Dla charakterystyk częstotliwościowych układu wzmacniacza w oparciu o kryterium Bodego, warunek stabilności można sprawdzić korzystając z charakterystyk częstotliwościowych wzmocnienia otwartej pętli T( jw ) = kb . W tym celu sprawdza, czy dla pulsacji w : Proponowana odpowiedź: w = wφ, przy której argT( jwφ ) = - ∏ , moduł T( jwφ jest mniejszy (układ stabilny), czy też większy (układ niestabilny) od jedności (0 dB). Poprawna odpowiedź: Kraków 26.10.2012

29. Wzmacniacze odwracający i nieodwracający, zrealizowano na wzmacniaczach operacyjnych (rysunek poniżej). Proponowana odpowiedź: kuf = −10 kuf = 10 Poprawna odpowiedź: kuf = − 10 kuf = 11 Kraków 26.10.2012

30. W integratorze (rysunek poniżej) zrealizowanym na rzeczywistym wzmacniaczu operacyjnym ( z kompensacją biegunem dominującym), ωg = 500 sec(-1) ; ωT = 500 ・105sec(-1) ; R1 = 10 kΩ; C = 10 nF; całkowanie zachodzi w paśmie: Proponowana odpowiedź: ω { 0,5 ・10−9sec(−1) ÷ 500 ・105sec(−1)} Poprawna odpowiedź: ω { 0,1sec(−1) ÷ 500 ・105sec(−1)} Kraków 26.10.2012

31. Transmitancje filtrów bikwadratowych są następujące: dolno-przepustowej, górno-przepustowej, środkowo-przepustowej, środkowo-zaporowej Proponowana odpowiedź jest poprawna: Kraków 26.10.2012

32. Częstotliwość rezonansowa stratnego obwodu rezonansowego jest równa f0 =10 MHz, zaś jego dobroć Q0 = 20. Moduł impedancji Z tego obwodu rezonansowego maleje o 3 dB względem wartości f0 przy częstotliwościach: Proponowana odpowiedź: f1 = 9,85Mhz , f2 = 10,15MHz Poprawna odpowiedź: f1 = 9,75 MHz ; f2 = 10,25 MHz Kraków 26.10.2012

33. Rezonator kwarcowy, w porównaniu z konwencjonalnymi obwodami rezonansowymi, charakteryzuje się wyjątkowo dużą dobrocią, zawierającą się w zakresie od kilkudziesięciu tysięcy do kilku milionów. Jest to wynikiem: Proponowana odpowiedź: dużej wartości stosunku Lk / Ck, przy stosunkowo małej rezystancji strat rk Inna poprawna odpowiedź: małej wartości stosunku Ck / Lk, przy stosunkowo małej rezystancji strat rk Kraków 26.10.2012

34. 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. Częstotliwość rezonansowa wzmacniacza i moduł wzmocnienia w rezonansie wynoszą: Proponowana odpowiedź: ku0 = − 30 ; f0 = 12,84 MHz Poprawna odpowiedź: ku0 = − 25 ; f0 = 14,84 MHz Kraków 26.10.2012

36. W monolitycznym układzie stabilizatora kompensacyjnego, np 36. W monolitycznym układzie stabilizatora kompensacyjnego, np. uA723, UIN = 12 V, , UREF = 6 V. Aby uzyskać stabilizowane napięcie wyjściowe UOUT = 3,0 V, wartości rezystorów dzielników RA – RB (dzielnik próbkujący napięcie wyjściowe) oraz RC – RD (dzielnik próbkujący napięcie referencyjne) można dobrać równe: Proponowana odpowiedź: RA = 50 kΩ , RB = ∞ , RC = 10 kΩ , RD = 10 kΩ Poprawna odpowiedź: RA = 5 kΩ , RB = ∞ , RC = 10 kΩ , RD = 10 kΩ Ra||Rb = Rc||Rd Kraków 26.10.2012

Proponowana odpowiedź: R5 = 6,6Ω 37. 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. Rezystancja R5 powinna być równa: Proponowana odpowiedź: R5 = 6,6Ω Kraków 26.10.2012 autor: Mateusz Ziobro

38. W układzie z redukcją prądu zwarcia: UIN = 10 V, UOUT = 5 V, UBEP = 0,7 V, R5 = 1,0 , R6 = 3 k , R7 = 7 k. Prąd zwarcia IZW w tym układzie wynosi: Proponowana odpowiedź: IZW = 1,2 A Poprawna odpowiedź: IZW = 1 A Kraków 26.10.2012

39. Podstawowy układ sterowanego kontrolera napięcia stałego obniżającego napięcie (rysunek poniżej). Przy: UIN = 340 V ; Aby wartość napięcia wyjściowego wynosiła 24 V współczynnik wypełnienia przebiegu sterującego γ powinien wynosić? Proponowana odpowiedź: γ ≈ 0,0706 V Poprawna odpowiedź: γ ≈ 0,0706 (bez V) !!! Kraków, 26.10.2012

Proponowana odpowiedź: 10V Poprawna odpowiedź: 20V 40. Podstawowy układ konwertera podwyższającego napięcie wyjściowe (rysunek poniżej). Przy UIN = 12 V i współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4 wartość napięcia wyjściowego wynosi: Proponowana odpowiedź: 10V Poprawna odpowiedź: 20V Kraków 26.10.2012

Proponowana odpowiedź: UO = − 10 V Poprawna odpowiedź: UO = − 4 V 41. Konwerter z odwracaniem biegunowości napięcia wyjściowego.(rysunek poniżej). Przy UIN = 6 V i współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4, wartość napięcia wyjściowego wynosi: Proponowana odpowiedź: UO = − 10 V Poprawna odpowiedź: UO = − 4 V Kraków 26.10.2012

Proponowana odpowiedź: 16,2V Poprawna odpowiedź: 12,8V 42. Współbieżny konwerter napięcia stałego z pojedynczym kluczem i dodatkowym uzwojeniem z3 (rysunek poniżej). W układzie UIN = 320 V; z1 = z3; z2 = 0,1 z1. Przy współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,4 wartość napięcia wyjściowego wynosi: Proponowana odpowiedź: 16,2V Poprawna odpowiedź: 12,8V Kraków 26.10.2012

Proponowana odpowiedź: 640V 43. Przeciwsobny konwerter z równoległym przetwarzaniem (rysunek poniżej). W układzie UIN = 320 V; z1 = z3; z2 = 0,1 z1. Przy współczynniku wypełnienia przebiegu sterującego γ = 0,5 wartość napięcia na odciętym kluczu tranzystorowym wynosi: Uk =2UI Proponowana odpowiedź: 640V Kraków 26.10.2012

44. W stabilizatorach impulsowych jako klucze stosuje się: Proponowana odpowiedź: Najczęściej tranzystory mocy VDMOS przy dużych częstotliwościach kluczowania i diody Schottky’ego. Inne poprawne odpowiedzi: - Tranzystory bipolarne przy niezbyt dużych częstotliwościach kluczowania i diody Schottky’ego, - Tranzystory IGBT przy niezbyt dużych częstotliwościach kluczowania, przy średnich i dużych mocach oraz diody Schottky’ego Kraków 26.10.2012

Dziękuję za uwagę Kraków 26.10.2012