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

2 الأبيض من LED (الجهد الأمامي 3 V لكل منها) موصولة على التوالي مع مقاومة بمصدر 9 V. أوجد المقاومة R التي تجعل التيار 15 mA.

V_s = 9 VV_F = 3 Vn = 2I = 15 mA

R = Ω

2.الثنائيات والترانزستوراتصعبة

ترانزستور NPN بـ β = 50 يتحكّم بمقاومة حمل 150 Ω موصولة بين V_CC = 5 V ومجمِّعه. الباعث موصول بالأرضي. تُغذّى القاعدة من خرج منطقي 3,3 V عبر مقاومة قاعدة R_B. خذ V_BE = 0,7 V و V_CE(sat) = 0,2 V. لتبديل موثوق، صمّم لتيار قاعدة يساوي 3 ضعف الحد الأدنى اللازم للتشبّع. أوجد R_B بالـ kΩ.

V_CC = 5 VR_C = 150 Ωβ = 50V_in = 3,3 VV_BE = 0,7 VV_CE(sat) = 0,2 Vمعامل الدفع الزائد = 3

R_B = kΩ

3.دوائر مكبّرات العملياتمتوسطة

مكبّر العمليات مثالي ويعمل بمصدرين ±15 V. أوجد جهد الخرج V_out.

V_in = −0,7 VR₁ = 2 kΩR_f = 2 kΩ

V_out = V

4.دوائر مكبّرات العملياتصعبة

يستخدم المكبّر الجامع مكبّر عمليات مثاليًا بمصدرين ±15 V. أوجد جهد الخرج V_out.

V₁ = 1 VV₂ = 1 VR₁ = 10 kΩR₂ = 47 kΩR_f = 22 kΩ

V_out = V

5.الحالات العابرة RC و RLمتوسطة

يشحن المصدر Vₛ المكثّف عبر R₁، و R₂ موصول على التوازي مع C. المكثّف غير مشحون عندما يُغلق المفتاح عند t = 0. أوجد جهد المكثّف v_C عند t = 30 ms.

V_s = 20 VR₁ = 2,2 kΩR₂ = 1 kΩC = 47 µFt = 30 ms

v_C = V

6.الحالات العابرة RC و RLصعبة

يبدأ مؤقّت بشحن مكثّف غير مشحون عبر مقاومة من مصدر 15 V عند t = 0. يجب أن يُطلق عندما يبلغ جهد المكثّف 11,25 V، بعد 250 ms بالضبط من البداية. مع C = 2,2 µF، أوجد المقاومة R المطلوبة.

V_s = 15 VV_th = 11,25 VT = 250 msC = 2,2 µF

R = kΩ

7.المقاومات على التوالي والتوازيمتوسطة

أوجد التيار I_R1 الذي يورّده المصدر، والذي يمرّ عبر R₁.

V₁ = 18 VR₁ = 8 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 8 ΩR₄ = 12 Ω

I_R1 = A

8.المقاومات على التوالي والتوازيصعبة

أوجد التيار I_R1 الذي يورّده المصدر، والذي يمرّ عبر R₁.

V₁ = 6 VR₁ = 6 ΩR₂ = 20 ΩR₃ = 4 ΩR₄ = 10 ΩR₅ = 20 ΩR₆ = 10 Ω

I_R1 = A

9.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمرمتوسطة

محول خافض يحوّل 36 V إلى 10,8 V لحمل 12 Ω. يبدّل بتردد 200 kHz مع L = 33 µH. أوجد أقصى تيار للمحث I_max.

Vin = 36 VVo = 10,8 Vf = 200 kHzL = 33 µHR = 12 Ω

I_max = A

10.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمرصعبة

محول خافض يحوّل 36 V إلى 21,6 V بتردد 40 kHz مع L = 100 µH. أوجد سعة الخرج C التي تحدّ تموّج الخرج من الذروة إلى الذروة إلى 5 mV.

Vin = 36 VVo = 21,6 Vf = 40 kHzL = 100 µHΔV_o = 5 mV

C = µF

11.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعالمتوسطة

يُوصَل غلفانومتر مقاومته 200 Ω بين a وb في القنطرة الموضحة (V_s = 9 V). أوجد تيار الغلفانومتر I_g من a إلى b، بوحدة µA.

V_s = 9 VR₁ = 600 ΩR₂ = 50 ΩR₃ = 40 ΩR₄ = 500 ΩR_g = 200 Ω

I_g = µA

12.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعالصعبة

خلية حمل (قنطرة كاملة من مقاييس الانفعال) خرجها المقنّن 1,5 mV/V عند حملها المقنّن 200 kg. تُثار بـ 5 V. أوجد خرجها V_o تحت حمل 100 kg.

1,5 mV/VF_rated = 200 kgV_s = 5 VF = 100 kg

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(0, 1, 3, 9, 11, 12). كم حرفًا L تحتوي في المجموع (المتغير ذو الشرطة يُعدّ حرفًا واحدًا)؟

F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 3, 9, 11, 12)

L =

14.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّاباتصعبة

بُني عدّاد متموّج (غير متزامن) من 5 بتّات من قلّابات تأخير انتشار كل منها 12 ns. يجب أن تكون كل المخارج قد استقرت قبل حافة الساعة التالية. جد أقصى تردد ساعة f_max.

n = 5t_pd = 12 ns

f_max = MHz

3المحاليل

1.الثنائيات والترانزستورات

الإجابة: R = 200 Ω

دوائر الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) والصمامات الثنائية: يهبط جهد LED المنحاز أماميًا بنحو جهده الأمامي V_F (نحو 2 V للأحمر و3 V للأزرق أو الأبيض)، مهما كان التيار. وتحدد المقاومة التوالية التيار: R = (V_s − n·V_F)/I لعدد n من LED على التوالي. وفي نموذج أدق للصمام V = V₀ + I·r_d، تكون نقطة التشغيل حيث يلتقي خط الصمام بخط الحمل I = (V_s − V)/R، إذن I = (V_s − V₀)/(R + r_d).

الجهد على المقاومة

V_R = 9 − 2·3 = 3 V

المقاومة

R = 3/0,015 = 200 Ω

الإجابة

R = 200 Ω

تبدد المقاومة 45 mW.

2.الثنائيات والترانزستورات

الإجابة: R_B = 1,354 kΩ

BJT كمفتاح: لتشغيل الحمل تشغيلًا كاملًا يُدفع الترانزستور إلى التشبّع، حيث V_CE = V_CE(sat) ويحدّد الحمل تيار المجمِّع: I_C(sat) = (V_CC − V_CE(sat))/R_C. يتطلّب التشبّع I_B = I_C(sat)/β على الأقل. إذا كان تيار القاعدة أصغر، يبقى الترانزستور في المنطقة الفعّالة و I_C = β·I_B.

تيار المجمِّع في التشبّع

I_C(sat) = (5 − 0,2)/150 = 32 mA

أدنى تيار قاعدة

I_B(min) = I_C(sat)/β = 32/50 = 640 µA

تيار القاعدة التصميمي

I_B = 3·640 µA = 1920 µA

مقاومة القاعدة

R_B = (3,3 − 0,7)/I_B = 2,6 V/1,92 mA = 1,354 kΩ

الإجابة

R_B = 1,354 kΩ

3.دوائر مكبّرات العمليات

الإجابة: V_out = −1,4 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.

الدخل العاكس يتبع الدخل

V₋ = V₊ = −0,7 V

I = V₋/R₁ = −0,7/2 = −0,35 mA

جهد الخرج

التيار عبر R₁ يمرّ أيضًا عبر R_f.

V_out = V₋ + I·R_f = −0,7 + (−0,35)·2 = −1,4 V

الإجابة

V_out = −1,4 V

4.دوائر مكبّرات العمليات

الإجابة: V_out = −2,668 V

تيارات الدخل

V₋ = 0، لذا يقع على كل مقاومة دخل كامل جهد دخلها.

I₁ = V₁/R₁ = 1/10 = 0,1 mA

I₂ = V₂/R₂ = 1/47 = 0,02128 mA

I_f = I₁ + I₂ = 0,1213 mA

جهد الخرج

V_out = −R_f·I_f = −22·0,1213 = −2,668 V

الإجابة

V_out = −2,668 V

5.الحالات العابرة RC و RL

الإجابة: v_C = 3,78 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.

مكافئ ثيفينين كما يراه المكثّف

اقصر المصدر لإيجاد R_th؛ وافتح المكثّف لإيجاد الجهد الذي سيستقر عنده.

R_th = R₁ ∥ R₂ = 2,2·1/(2,2 + 1) = 0,6875 kΩ

v_C(∞) = 20·1/(2,2 + 1) = 6,25 V

الثابت الزمني

τ = R_th·C = 0,6875·47 = 32,31 ms

منحنى الشحن

v_C(t) = 6,25·(1 − e^−30/32,31) = 3,78 V

الإجابة

v_C = 3,78 V

6.الحالات العابرة RC و RL

الإجابة: R = 81,97 kΩ

الثابت الزمني المطلوب

11,25 = 15·(1 − e^−250/τ) → τ = 250/ln(15/(15 − 11,25))

τ = 250/1,386 = 180,3 ms

المقاومة

kΩ مضروبة في µF تعطي ميلي ثانية.

R = τ/C = 180,3/2,2 = 81,97 kΩ

الإجابة

R = 81,97 kΩ

7.المقاومات على التوالي والتوازي

الإجابة: I_R1 = 1,227 A

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 = 8 + 12 = 20 Ω

R₂ ∥ 20 = 10·20/(10+20) = 6,667 Ω

R_eq = R₁ + 6,667 = 8 + 6,667 = 14,67 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 = 18/14,67 = 1,227 A

الإجابة

I_R1 = 1,227 A

8.المقاومات على التوالي والتوازي

الإجابة: I_R1 = 0,4511 A

اجمع المقاومات بدءًا من الطرف البعيد

R₅ + R₆ = 20 + 10 = 30 Ω

R₄ ∥ 30 = 7,5 Ω

R₃ + 7,5 = 11,5 Ω

R₂ ∥ 11,5 = 7,302 Ω

R_eq = R₁ + 7,302 = 6 + 7,302 = 13,3 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 = 6/13,3 = 0,4511 A

الإجابة

I_R1 = 0,4511 A

9.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر

الإجابة: I_max = 1,473 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 = 10,8/36 = 0,3

التيار المتوسط وتيار التموّج

I_o = 10,8/12 = 0,9 A

ΔI_L = V_L·D/(L·f) = 25,2·0,3/(33·10⁻⁶·200·10³) = 1,145 A

تيار الذروة

I_max = 0,9 + 1,145/2 = 1,473 A

الإجابة

I_max = 1,473 A

10.محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر

الإجابة: C = 1350 µF

دورة التشغيل

D = 21,6/36 = 0,6

تيار تموّج المحث

ΔI_L = (36 − 21,6)·0,6/(100·10⁻⁶·40·10³) = 2,16 A

السعة

C = 2,16/(8·40·10³·5·10⁻³) = 1350 µF

الإجابة

C = 1350 µF

11.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعال

الإجابة: I_g = −26982 µA

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.

جهد ثيفنن

V_th = 9·(50/650 − 500/540) = −7,641 V

مقاومة ثيفنن

R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄ = 83,19 Ω

تيار الغلفانومتر

I_g = −7,641/(83,19 + 200) = −26982 µA

الإجابة

I_g = −26982 µA

12.قنطرة ويتستون ومقاييس الانفعال

الإجابة: V_o = 3,75 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.

خرج المدى الكامل

1,5·5 = 7,5 mV

الخرج عند هذا الحمل

V_o = 7,5·100/200 = 3,75 mV

الإجابة

V_o = 3,75 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.

B′D

A′B′C′

ABC′D′

الصيغة الدنيا SOP

F = B′D + A′B′C′ + ABC′D′

L = 9

الإجابة

L = 9

14.المنطق الرقمي: البوابات وخرائط كارنو والقلّابات

الإجابة: f_max = 16,67 MHz

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.

أسوأ زمن استقرار

T = 5·12 ns = 60 ns

أقصى تردد

f_max = 1/60 ns = 16,67 MHz

الإجابة

f_max = 16,67 MHz

ExamProblems · examproblems.com/courses/electronics-1