Электроника 1: тренировочные задачи и экзаменационные вопросы

Диоды, биполярные транзисторы, схемы на операционных усилителях и RC-цепи: первый курс электроники после теории цепей.

Занимайтесь по этому курсу бесплатноЗаниматься по этому курсуПройти пробный экзаменБесплатных задач каждый день: 5. Без карты.

Шпаргалка-пакет (PDF)Листы формул, шаги методов и тренировочные задачи с полными решениями, готовые к печати.

Темы этого курса

  1. Диоды и транзисторысхемы с диодами · рабочая точка биполярного транзистора · биполярный транзистор как ключрасчёты
  2. Схемы на операционных усилителяхинвертирующий усилитель · неинвертирующий усилитель · суммирующий усилительрасчёты
  3. Переходные процессы RC и RLзаряд RC · цепь RL · конденсатор с начальным зарядомрасчёты
  4. Последовательные и параллельные резисторы3 резистора · 4 резистора · лестница из 6 резистороврасчёты
  5. Преобразователи постоянного напряженияидеальные коэффициенты преобразования · пульсации и токи катушки индуктивности · пульсации выхода и граница режима непрерывного токарасчёты
  6. Мост Уитстона и тензорезисторыравновесие и напряжения узлов · неуравновешенные мосты · тензорезисторы и датчики силырасчёты
  7. Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггерывентили, таблицы истинности и задержки · булева алгебра, карты Карно и мультиплексоры · безразличные состояния, триггеры и счётчикирасчёты

Советы к экзамену: Электроника 1

  • Предположите состояние (диод открыт или закрыт, транзистор в активном режиме или в насыщении), решите, затем проверьте предположение.
  • У идеального операционного усилителя с отрицательной обратной связью оба входа находятся под одинаковым напряжением.
  • Для кремниевых транзисторов принимайте V_BE = 0.7 V, если в условии не сказано иное.

Разобранные примеры

Диоды и транзисторыЛёгкая
+−18 V470 Ω3,3 VIR​ = ?

Стабилитрон на 3,3 V питается от 18 V через резистор 470 Ω, нагрузка не подключена. Найдите ток IR в резисторе.

Vin = 18 VVZ = 3,3 VR = 470 Ω

Найти: IR (mA)

Показать подсказки
  1. Стабилитрон удерживает выходное напряжение на уровне VZ.
  2. VR = 18 − 3,3 = 14,7 V.
  3. I = V/R.
Показать ответ и пошаговое решение

Стабилизатор на стабилитроне: стабилитрон, включённый в обратном направлении, удерживает напряжение VZ, пока его ток остаётся выше минимума IZ,min. Последовательный резистор R берёт на себя разность между входным и выходным напряжением: IR = (Vin − VZ)/R. Этот ток делится между нагрузкой, IL = VZ/RL, и стабилитроном: IZ = IR − IL. Проектируйте для худших случаев: при наименьшем входном напряжении и наибольшей нагрузке должен оставаться ток IZ,min, а при наибольшем входном напряжении без нагрузки получается наибольшая мощность стабилитрона PZ = VZ·IZ.

Напряжение на резисторе

VR = 18 − 3,3 = 14,7 V

Ток

IR = 14,7/470 = 31,28 mA

Ответ

IR = 31,28 mA
Схемы на операционных усилителяхСредняя
−+Vout​Rf​ = 47 kΩR1​ = 1 kΩVin​

ОУ идеальный и питается от источников ±15 V; его выход насыщается на уровне ±12 V. На неинвертирующий усилитель подаётся синусоидальный сигнал. Найдите наибольшую амплитуду входного сигнала Vin,max (пиковое значение), при которой выход не ограничивается.

R1 = 1 kΩRf = 47 kΩVsat = ±12 V

Найти: Vin,max (V)

Показать подсказки
  1. Для неинвертирующего усилителя коэффициент усиления равен 1 + Rf/R₁.
  2. Пиковое значение выхода |K|·Vin должно оставаться ниже Vsat.
  3. |Av| = 48.
Показать ответ и пошаговое решение

Правила идеального ОУ: при отрицательной обратной связи усилитель устанавливает выход так, чтобы оба входа имели одинаковое напряжение (V₋ = V₊), и ни в один вход ток не течёт. ЗТК на инвертирующем входе с этими двумя фактами даёт выход.

Коэффициент усиления

Av = 1 + Rf/R1 = 1 + 47/1 = 48

Наибольший вход до ограничения

Vin,max = Vsat/|Av| = 12/48 = 0,25 V

Ответ

Vin,max = 0,25 V

Как проходят занятия

  • «Заниматься по этому курсу» смешивает задачи из всех его тем, как на настоящем экзамене.
  • В каждой задаче новые значения, поэтому вы учите метод, а не ответ.
  • Застряли? Сначала откройте небольшую подсказку, а полное объяснение — только когда оно понадобится.
  • Пробные экзамены ограничены по времени и идут без подсказок, а в конце вы получаете результат и полный разбор.

Калькуляторы для этого курса

Калькулятор последовательного и параллельного соединения резисторовКалькулятор делителя напряженияКалькулятор постоянной времени RC-цепиКалькулятор усиления операционного усилителяКалькулятор резистора для светодиодаКалькулятор таймера 555 (автоколебательный и ждущий режимы)Калькулятор закона Ома (напряжение, ток, сопротивление и мощность)Калькулятор цветовой маркировки резисторов (4, 5 и 6 полос)Калькулятор конденсаторов (последовательное и параллельное соединение, заряд и энергия)

Похожие курсы

Подготовка к экзамену FE Electrical and ComputerТеория электрических цепей 1Измерения и приборыОсновы электротехникиФизика 2: Электричество и магнетизмТеория электрических цепей 2: цепи переменного токаСиловая электроника и электроприводыЦифровая электроника
Занимайтесь по этому курсу бесплатноЗаниматься по этому курсуПройти пробный экзаменБесплатных задач каждый день: 5. Без карты.