الإلكترونيات 1: حزمة المراجعة المكثفة

أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و14 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.

مسائل جديدة العودة إلى المقرّر

في نافذة الطباعة اختر «حفظ بصيغة PDF» لحفظ نسخة على جهازك.

1القوانين وطرق الحل

الثنائيات والترانزستورات

الثنائي (هبوط ثابت): V_D = 0,7 V when conducting
المنطقة الفعّالة: V_BE = 0,7 V, I_C = β·I_B, I_E = (β + 1)·I_B
الانحياز الثابت: I_B = (V_CC − 0,7)/R_B
انحياز مقسّم الجهد: I_B = (V_TH − 0,7)/(R_TH + (β + 1)R_E)
مكافئ ثيفنن لمقسّم الجهد: V_TH = V_CC·R₂/(R₁ + R₂), R_TH = R₁∥R₂
حلقة المجمِّع: V_CE = V_CC − I_CR_C − I_ER_E
التشبّع: I_C(sat) = (V_CC − V_CE(sat))/R_C, I_B ≥ I_C(sat)/β

دوائر مكبّرات العمليات

المكبّر العاكس: V_out = −(R_f/R_in)·V_in
المكبّر غير العاكس: V_out = (1 + R_f/R₁)·V_in
المكبّر الجامع: V_out = −R_f(V₁/R₁ + V₂/R₂)
مكبّر العمليات المثالي: V₊ = V₋, I_in = 0

الحالات العابرة RC و RL

الثابت الزمني: τ = RC | τ = L/R
الاستجابة: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
المكثّف في التيار المستمر: دائرة مفتوحة؛ لا يمكن أن يقفز v_C
الملف في التيار المستمر: قصر؛ لا يمكن أن يقفز i_L
الحالة المستقرة: t ≈ 5τ

الطريقة

أوجد القيمة الابتدائية مباشرة بعد التبديل: جهد المكثّف وتيار الملف لا يقفزان.
أوجد القيمة النهائية بعد التبديل بزمن طويل: يتصرّف المكثّف كدائرة مفتوحة، والملف كقصر.
أوجد الثابت الزمني: τ = RC أو τ = L/R، باستخدام المقاومة التي يراها المكثّف أو الملف.
استخدم x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

المقاومات على التوالي والتوازي

مقاومات على التوالي: R_eq = R₁ + R₂ + …
مقاومات على التوازي: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + …
مقاومتان على التوازي: R_eq = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
قانون أوم: V = I·R
القدرة: P = V·I = I²R = V²/R

الطريقة

ابدأ من طرف الشبكة الأبعد عن الطرفين.
اجمع المقاومات المتوالية بجمعها، والمقاومات المتوازية بـ 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
أعد رسم الدائرة بعد كل خطوة.
كرّر حتى تبقى مقاومة واحدة بين الطرفين.

محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر

الخافض: V_o = D·V_in
الرافع: V_o = V_in/(1 − D)
الخافض–الرافع العاكس: |V_o| = V_in·D/(1 − D)
توازن القدرة المثالي: V_inI_in = V_oI_o
تموّج المحث: ΔI_L = V_L,on·D/(L·f); buck V_in − V_o, boost and buck-boost V_in
متوسط تيار المحث: الخافض I_o؛ الرافع والخافض–الرافع I_o/(1 − D)
تموّج الخرج: الخافض ΔI_L/(8fC)؛ الرافع والخافض–الرافع I_o·D/(fC)
حد التوصيل المستمر CCM: الخافض (1 − D)R/(2f)؛ الرافع D(1 − D)²R/(2f)؛ الخافض–الرافع (1 − D)²R/(2f)

الطريقة

حدّد المحول (خافض أم رافع أم خافض–رافع) ودورة التشغيل D من نسبة الجهد.
استخدم توازن فولت·ثانية على المحث: متوسط جهد المحث على دور كامل يساوي صفرًا.
أوجد جهد المحث حين يكون المفتاح مغلقًا، ثم ΔI_L = V_L·D/(L·f).
لتموّج الخرج أوجد الشحنة الداخلة إلى المكثف والخارجة منه؛ ولحد التوصيل المستمر ساوِ متوسط تيار المحث بـ ΔI_L/2.

قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعال

جهود المجزّئات: V_a = V_sR₂/(R₁ + R₂), V_b = V_sR₄/(R₃ + R₄)
المخرَج: V_ab = V_a − V_b
التوازن: R₁/R₂ = R₃/R₄
القنطرة ذات السلك المنزلق: R/R_x = l/(100 − l)
مقاومة ثيفنن: R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄
معامل المقياس: ΔR/R = GF·ε
خرج القنطرة: ربع V_s·GF·ε/4، نصف V_s·GF·ε/2، كامل V_s·GF·ε
التغير الصغير، ذراع واحد: V_ab ≈ V_s·ΔR/(4R)
الإجهاد: σ = E·ε

الطريقة

عامل القنطرة على أنها مجزّئا جهد على المصدر نفسه.
للاتزان ضع R₁/R₂ = R₃/R₄ وحُلّ لإيجاد المقاومة المجهولة.
لقنطرة غير متزنة أوجد V_a وV_b من المجزّئين ثم اطرح؛ واستخدم مكافئ تيفينين حين يُحمِّل مقياسٌ الخرج.
لمقاييس الانفعال حوّل الانفعال إلى ΔR/R = GF·ε واستخدم V_s·GF·ε/4 أو /2 أو ×1 لربع القنطرة أو نصفها أو كاملها.

المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

البوابات الأساسية: A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
القواعد البولية: X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
دي مورغان: (X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
ترتيب خريطة كارنو: 00, 01, 11, 10 (Gray code)
مجموعة من 2ᵏ خلية: تفقد k متغيرًا
مضاعِف 4-إلى-1: F = A′B′I₀ + A′BI₁ + AB′I₂ + ABI₃
القلّابات: D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
العدّادات: n بتّات: 2ⁿ حالة؛ mod-N: أصغر n يحقق 2ⁿ ≥ N؛ f_out = f_clk/N
العدّاد المتموّج: f_max = 1/(n·t_pd)
العدّادان الحلقي وجونسون: n و 2n حالة

الطريقة

لدارة ما، اعمل من المداخل إلى المخرج بوابةً بوابةً واكتب القيمة على كل سلك، أو اكتب تعبيرها واملأ جدول الصدق.
للتبسيط ضع الآحاد (وحالات عدم الاكتراث على شكل X) في خريطة كارنو بصفوف وأعمدة بشيفرة غراي: 00, 01, 11, 10.
غطِّ الآحاد بأقل عدد ممكن وأكبر حجم ممكن من المجموعات ذات 1 أو 2 أو 4 أو 8 أو 16 خلية، مع الالتفاف حول الحواف؛ كل مجموعة حد جداء واحد من المتغيرات التي تبقى ثابتة. جمّع الأصفار للصيغة POS.
للقلّابات والعدّادات اقرأ المداخل عند كل حافة ساعة فعالة، واكتب الحالة بعد كل حافة، وتذكّر أن عدّادًا ذا n بتّات يلتف بعد 2ⁿ حالة.

2مسائل تدريبية

1.الثنائيات والترانزستوراتمتوسطة

ترانزستور NPN بـ β = 75 منحاز بمقاومة قاعدة R_B = 1000 kΩ من المصدر V_CC = 15 V. مقاومة المجمِّع R_C = 1,5 kΩ والباعث موصول بالأرضي. خذ V_BE = 0,7 V وافترض أن الترانزستور في المنطقة الفعّالة. أوجد جهد المجمِّع–الباعث V_CE.

V_CC = 15 VR_B = 1000 kΩR_C = 1,5 kΩβ = 75V_BE = 0,7 V

V_CE = V

2.الثنائيات والترانزستوراتصعبة

لمنظم زينر 12 V مقاومة توالٍ 470 Ω. قد يرتفع الدخل إلى 22 V، وقد يكون الحمل مفصولًا. أوجد أكبر قدرة P_Z,max يجب أن يبددها زينر.

V_in,max = 22 VV_Z = 12 VR = 470 Ω

P_Z,max = mW

3.دوائر مكبّرات العملياتمتوسطة

مكبّر العمليات مثالي ويعمل من مصدرَي تغذية ±15 V؛ ويتشبّع خرجه عند ±13 V. يُغذّى المكبّر غير العاكس بموجة جيبية. أوجد أكبر سعة دخل V_in,max (القيمة القصوى) لا يُقصّ عندها الخرج.

R₁ = 22 kΩR_f = 47 kΩV_sat = ±13 V

V_in,max = V

4.دوائر مكبّرات العملياتصعبة

يستخدم المكامِل مكبّر عمليات مثاليًا بمصدرَي تغذية ±15 V؛ ويتشبّع خرجه عند ±14 V. المكثّف غير مشحون عند تطبيق دخل ثابت V_in = 1,4 V عند t = 0. أوجد جهد الخرج V_out عند t = 0,5 ms.

V_in = 1,4 VR = 2,2 kΩC = 0,1 µFV_sat = ±14 Vt = 0,5 ms

V_out = V

5.الحالات العابرة RC و RLمتوسطة

لا يمرّ تيار في الملف قبل أن يُغلق المفتاح عند t = 0. أوجد الجهد v_L على الملف عند t = 5 ms.

V_s = 12 VR = 22 ΩL = 100 mHt = 5 ms

v_L = V

6.الحالات العابرة RC و RLصعبة

المفتاح مغلق منذ وقت طويل، لذا الدائرة في حالة مستقرة. عند t = 0 يُفتح المفتاح. أوجد جهد المكثّف v_C عند t = 100 ms.

V_s = 30 VR₁ = 6,8 kΩR₂ = 1 kΩC = 100 µFt = 100 ms

v_C = V

7.المقاومات على التوالي والتوازيمتوسطة

أوجد المقاومة المكافئة R_eq التي يراها المصدر V₁.

V₁ = 18 VR₁ = 10 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 20 ΩR₄ = 20 Ω

R_eq = Ω

8.المقاومات على التوالي والتوازيصعبة

أوجد التيار I_R2 عبر R₂.

V₁ = 9 VR₁ = 4 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 15 ΩR₄ = 15 ΩR₅ = 4 ΩR₆ = 6 Ω

I_R2 = A

9.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمرمتوسطة

محول خافض يحوّل 12 V إلى 9 V لحمل 12 Ω. يبدّل بتردد 500 kHz مع L = 33 µH. أوجد أقصى تيار للمحث I_max.

Vin = 12 VVo = 9 Vf = 500 kHzL = 33 µHR = 12 Ω

I_max = A

10.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمرصعبة

محول خافض يحوّل 15 V إلى 7,5 V بتردد 250 kHz مع L = 33 µH. أوجد أصغر تيار حمل I_o,min يبقى عنده في التوصيل المستمر.

Vin = 15 VVo = 7,5 Vf = 250 kHzL = 33 µH

I_o,min = A

11.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعالمتوسطة

لقنطرة أربعة أذرع كل منها 300 Ω وV_s = 9 V. تزداد مقاومة المستشعر R₂ بمقدار ΔR = 60 Ω. أوجد الخرج الدقيق V_ab بوحدة mV.

V_s = 9 VR = 300 ΩΔR = 60 Ω

V_ab = mV

12.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعالصعبة

قنطرة أذرعها 350 Ω تُثار بـ 10 V وفيها مقياس فعّال واحد (ربع قنطرة). معامل المقياس 2,1 والانفعال 500 µε. أوجد خرج القنطرة V_o بوحدة mV.

V_s = 10 VGF = 2,1ε = 500 µε

V_o = mV

13.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتمتوسطة

استخدم خريطة كارنو لإيجاد الصيغة الدنيا لمجموع الجداءات (SOP) للدالة F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 13, 15). كم حرفًا L تحتوي في المجموع (المتغير ذو الشرطة يُعدّ حرفًا واحدًا)؟

F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 13, 15)

L =

14.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة

عدّاد mod-12 يجب أن يمرّ بـ 12 حالة مختلفة. ما أصغر عدد n من القلّابات يحتاج إليها؟

N = 12

n =

3المحاليل

1.الثنائيات والترانزستورات

الإجابة: V_CE = 13,39 V

نقطة انحياز BJT: في المنطقة الفعّالة V_BE = 0,7 V، و I_C = β·I_B، و I_E = (β + 1)·I_B. أوجد I_B من حلقة القاعدة بقانون كيرشوف للجهد، ثم I_C، ثم V_CE من حلقة المجمِّع–الباعث. يُستبدل مقسّم الجهد عند القاعدة بمكافئ ثيفنن V_TH = V_CC·R₂/(R₁ + R₂)، R_TH = R₁∥R₂؛ وتظهر مقاومة الباعث أكبر بـ (β + 1) مرة في حلقة القاعدة.

تيار القاعدة

I_B = (V_CC − V_BE)/R_B = (15 − 0,7)/1000 kΩ = 14,3 µA

تيار المجمِّع

I_C = β·I_B = 75·14,3 µA = 1,073 mA

جهد المجمِّع–الباعث

V_CE = 15 − 1,073 mA·1,5 kΩ = 13,39 V

الإجابة

V_CE = 13,39 V

2.الثنائيات والترانزستورات

الإجابة: P_Z,max = 255,3 mW

منظم زينر: يثبّت صمام زينر الثنائي المنحاز عكسيًا جهده V_Z ما دام تياره فوق حد أدنى I_Z,min. تأخذ المقاومة التوالية R الفرق بين الدخل والخرج: I_R = (V_in − V_Z)/R. وينقسم هذا التيار بين الحمل، I_L = V_Z/R_L، وصمام زينر: I_Z = I_R − I_L. صمّم لأسوأ الحالات: أدنى دخل مع أكبر حمل يجب أن يترك I_Z,min مع ذلك، وأعلى دخل بلا حمل يعطي أكبر قدرة لصمام زينر P_Z = V_Z·I_Z.

تيار زينر في أسوأ حالة

I_Z = 10/470 = 21,28 mA

قدرة زينر

P_Z = 12·21,28 = 255,3 mW

الإجابة

P_Z,max = 255,3 mW

3.دوائر مكبّرات العمليات

الإجابة: V_in,max = 4,145 V

قواعد مكبّر العمليات المثالي: مع التغذية الراجعة السالبة، يضبط المكبّر خرجه بحيث يكون دخلاه على الجهد نفسه (V₋ = V₊)، ولا يدخل أي تيار إلى أي من الدخلين. كتابة قانون كيرشوف للتيار عند الدخل العاكس مع هاتين الحقيقتين تعطي الخرج.

الكسب

A_v = 1 + R_f/R₁ = 1 + 47/22 = 3,136

أكبر دخل قبل القصّ

V_in,max = V_sat/|A_v| = 13/3,136 = 4,145 V

الإجابة

V_in,max = 4,145 V

4.دوائر مكبّرات العمليات

الإجابة: V_out = −3,182 V

تيار الدخل ومعدّل التغيّر

kΩ مضروبة في µF تعطي ميلي ثانية.

RC = 2,2 kΩ · 0,1 µF = 0,22 ms

معدّل التغيّر = −V_in/(RC) = −1,4/0,22 = −6,364 V/ms

الخرج عند الزمن المعطى

القيمة المثالية داخل ±V_sat، لذا لم يُقصّ المكامِل بعد.

V_out = −V_in·t/(RC) = −1,4·0,5/0,22 = −3,182 V

الإجابة

V_out = −3,182 V

5.الحالات العابرة RC و RL

الإجابة: v_L = 3,994 V

الحالات العابرة من الرتبة الأولى: في دائرة فيها مكثّف واحد أو ملف واحد، يتغيّر كل جهد وتيار أُسّيًا من قيمته الابتدائية إلى قيمته النهائية: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ، حيث τ = RC أو τ = L/R. بعد نحو 5τ تستقر الدائرة.

الثابت الزمني والتيار النهائي

بعد إغلاق المفتاح بوقت طويل يتصرّف الملف كقصر، لذا يحدّد R وحده التيار النهائي.

τ = L/R = 100 mH / 22 Ω = 4,545 ms

i(∞) = V_s/R = 12/22 = 0,5455 A

جهد الملف

عند t = 0 يظهر كامل جهد المصدر على الملف؛ ثم يضمحل إلى الصفر.

v_L(t) = V_s·e^−t/τ = 12·e^−5/4,545 = 3,994 V

الإجابة

v_L = 3,994 V

6.الحالات العابرة RC و RL

الإجابة: v_C = 1,415 V

جهد المكثّف الابتدائي

في الحالة المستقرة يكون المكثّف دائرة مفتوحة، لذا يشكّل R₁ و R₂ مقسّم جهد. لا يمكن لجهد المكثّف أن يقفز عند فتح المفتاح.

v_C(0) = 30·1/(6,8 + 1) = 3,846 V

الثابت الزمني بعد فتح المفتاح

τ = R₂·C = 1·100 = 100 ms

التفريغ

v_C(t) = 3,846·e^−100/100 = 1,415 V

الإجابة

v_C = 1,415 V

7.المقاومات على التوالي والتوازي

الإجابة: R_eq = 20,91 Ω

المقاومات على التوالي والتوازي: على التوالي يمرّ التيار نفسه في كل مقاومة و R = R₁ + R₂ + …. وعلى التوازي يكون الجهد نفسه على كل مقاومة و 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. تُبسَّط شبكة السلّم زوجًا بعد زوج حتى تبقى مقاومة مكافئة واحدة.

اجمع المقاومات بدءًا من الطرف البعيد

ابدأ من الطرف الأبعد عن المصدر وتقدّم نحوه. المقاومات التي يمرّ بها التيار نفسه على التوالي؛ والمقاومات بين العقدتين نفسيهما على التوازي.

R₃ + R₄ = 20 + 20 = 40 Ω

R₂ ∥ 40 = 15·40/(15+40) = 10,91 Ω

R_eq = R₁ + 10,91 = 10 + 10,91 = 20,91 Ω

الإجابة

R_eq = 20,91 Ω

8.المقاومات على التوالي والتوازي

الإجابة: I_R2 = 0,9043 A

اجمع المقاومات بدءًا من الطرف البعيد

R₅ + R₆ = 4 + 6 = 10 Ω

R₄ ∥ 10 = 6 Ω

R₃ + 6 = 21 Ω

R₂ ∥ 21 = 4,038 Ω

R_eq = R₁ + 4,038 = 4 + 4,038 = 8,038 Ω

التيار من المصدر

لا يرى المصدر إلا R_eq، فيعطي قانون أوم التيار الذي يورّده. وهذا التيار يمرّ عبر R₁.

I_R1 = V₁/R_eq = 9/8,038 = 1,12 A

التيار عبر R₂

اطرح الهبوط على R₁ لتحصل على الجهد عند العقدة A، وهو الجهد على R₂.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 9 − 1,12·4 = 4,522 V

I_R2 = V_A/R₂ = 4,522/5 = 0,9043 A

الإجابة

I_R2 = 0,9043 A

9.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر

الإجابة: I_max = 0,8182 A

محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر: يُغلق مفتاح S للجزء D من كل دور T = 1/f. في الحالة المستقرة يكون متوسط جهد المحث صفرًا (توازن فولت·ثانية)، مما يعطي نسب التحويل المثالية في التوصيل المستمر: المحول الخافض V_o = D·V_in، والمحول الرافع V_o = V_in/(1 − D)، والمحول الخافض–الرافع العاكس |V_o| = V_in·D/(1 − D). المحول المثالي يحفظ القدرة: V_in·I_in = V_o·I_o. وحين يكون S مغلقًا يرتفع تيار المحث بمقدار ΔI_L = V_L·D·T/L، حيث V_L = V_in − V_o للمحول الخافض وV_in للمحول الرافع والخافض–الرافع. وتموّج الخرج هو ΔV_o = ΔI_L/(8fC) للمحول الخافض وI_o·D/(fC) للمحول الرافع والخافض–الرافع. ويلامس تيار المحث الصفر (حدّ التوصيل المستمر CCM) حين يساوي متوسط تيار المحث ΔI_L/2.

دورة التشغيل

D = 9/12 = 0,75

التيار المتوسط وتيار التموّج

I_o = 9/12 = 0,75 A

ΔI_L = V_L·D/(L·f) = 3·0,75/(33·10⁻⁶·500·10³) = 0,1364 A

تيار الذروة

I_max = 0,75 + 0,1364/2 = 0,8182 A

الإجابة

I_max = 0,8182 A

10.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر

الإجابة: I_o,min = 0,2273 A

دورة التشغيل

D = 7,5/15 = 0,5

تيار التموّج

ΔI_L = 7,5·0,5/(33·10⁻⁶·250·10³) = 0,4545 A

تيار الحمل الحدّي

I_o,min = ΔI_L/2 = 0,2273 A

الإجابة

I_o,min = 0,2273 A

دون هذا التيار يدخل المحول في التوصيل المتقطع ويرتفع V_o فوق D·V_in.

11.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعال

الإجابة: V_ab = 409,1 mV

قنطرة ويتستون: مجزّئا جهد يتشاركان مصدرًا واحدًا V_s. يعطي المجزّئ الأيسر R₁–R₂ الجهد V_a = V_s·R₂/(R₁ + R₂) ويعطي المجزّئ الأيمن R₃–R₄ الجهد V_b = V_s·R₄/(R₃ + R₄)؛ والخرج هو V_ab = V_a − V_b. تكون القنطرة متزنة (V_ab = 0، ولا تيار في المقياس) حين R₁/R₂ = R₃/R₄، أي R₁·R₄ = R₂·R₃. وإذا نُظر إليها من الخرج فهي مصدر تيفينين بمقاومة R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄.

جهود العقد

V_a = 9·360/660 = 4,909 V

V_b = 4,5 V

المخرَج

V_ab = 409,1 mV

الإجابة

V_ab = 409,1 mV

التقدير الخطي V_s·ΔR/(4R) = 450 mV أعلى من القيمة الدقيقة بنسبة 10 %: فربع القنطرة ليس خطيًا تمامًا.

12.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعال

الإجابة: V_o = 2,625 mV

مقاييس الانفعال: تتغير مقاومة المقياس مع الانفعال: ΔR/R = GF·ε، حيث معامل المقياس GF نحو 2 للرقائق المعدنية. في قنطرة تكون فيها كل الأذرع مساوية لـ R، يعطي مقياس فعّال واحد (ربع قنطرة) V_o ≈ V_s·GF·ε/4. ويعطي مقياسان فعّالان بانفعالين متعاكسين في ذراعين متجاورين (نصف قنطرة) V_s·GF·ε/2، وأربعة مقاييس (قنطرة كاملة) تعطي V_s·GF·ε. ويأتي الإجهاد من قانون هوك، σ = E·ε. وتذكر خلايا الحمل حساسيتها بوحدة mV/V: الخرج عند الحمل الكامل لكل فولت من الإثارة.

التغير النسبي في المقاومة

ΔR/R = 2,1·500·10⁻⁶ = 0,00105

خرج القنطرة

V_o ≈ V_s·GF·ε/4 = 10·0,00105/4 = 2,625 mV

الإجابة

V_o = 2,625 mV

13.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: L = 9

خرائط كارنو: ترتَّب الخلايا بشيفرة غراي (00, 01, 11, 10)، فتختلف الخلايا المتجاورة، بما فيها تلك التي عبر الحواف، في متغير واحد بالضبط. جمّع الآحاد في مستطيلات من 1 أو 2 أو 4 أو 8 أو 16 خلية، بأكبر حجم وأقل عدد ممكنين، حتى يُغطى كل 1. كل مجموعة حد جداء واحد: المتغيرات التي تبقى ثابتة داخلها. المجموعة من 2ᵏ خلية تفقد k متغيرًا. يجوز استخدام حالات عدم الاكتراث (X) لتكبير المجموعات لكن لا يجب تغطيتها أبدًا. أما تجميع الأصفار فيعطي الصيغة الدنيا POS.

جمّع الآحاد

كل مجموعة مستطيل من 2ᵏ خلية؛ وخلايا الحافة جارة للخلايا على الحافة المقابلة.

A′C′D

A′BD′

ABD

الصيغة الدنيا SOP

F = A′C′D + A′BD′ + ABD

L = 9

الإجابة

L = 9

14.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: n = 4

القلّابات والعدّادات: لا يتغير القلّاب إلا عند الحافة الفعالة للساعة. يَنسخ D مدخله (Q⁺ = D)؛ و T يتبدّل عندما T = 1؛ و JK يحتفظ عند 00، ويصفّر عند 01، ويضبط عند 10، ويتبدّل عند 11. للعدّاد الثنائي ذي n بتّات 2ⁿ حالة ويعدّ بالنمط 2ⁿ؛ وعدّاد mod-N يعدّ 0 و 1 … حتى N − 1 ثم يعود إلى 0، ويحتاج إلى أصغر n يحقق 2ⁿ ≥ N قلّابات. تُنصّف كل مرحلة في العدّاد المتموّج التردد، فيعمل الخرج الأخير لعدّاد mod-N بالتردد f_clk/N. لعدّاد جونسون من n قلّابات 2n حالة، وللعدّاد الحلقي n.

عدد القلّابات

2ⁿ ≥ 12 → n = 4 (2⁴ = 16)

الإجابة

n = 4

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1