Електроніка 1: тренувальні задачі й екзаменаційні питання

Діоди, біполярні транзистори, схеми на операційних підсилювачах і RC-кола: перший курс електроніки після теорії кіл.

Тренуйте цей курс безкоштовноТренувати цей курсСкласти пробний іспитБезкоштовних задач щодня: 5. Без картки.

Шпаргалка-підсумок (PDF)Аркуші з формулами, кроки методів і задачі для практики з повними розв’язками, готові до друку.

Теми цього курсу

  1. Діоди й транзисторидіодні схеми · робоча точка БТ · БТ як ключрозрахунки
  2. Схеми з операційними підсилювачамиінвертувальний підсилювач · неінвертувальний підсилювач · сумувальний підсилювачрозрахунки
  3. Перехідні процеси RC і RLзаряджання RC · коло RL · конденсатор із початковим зарядомрозрахунки
  4. Послідовні й паралельні резистори3 резистори · 4 резистори · драбина з 6 резисторіврозрахунки
  5. DC-DC перетворювачіідеальні коефіцієнти перетворення · пульсації й струми котушки · пульсації виходу та межа режиму безперервних струміврозрахунки
  6. Міст Вітстона й тензорезисторирівновага й напруги вузлів · незбалансовані мости · тензорезистори й тензометричні датчики силирозрахунки
  7. Цифрова логіка: вентилі, карти Карно та тригеривентилі, таблиці істинності та затримки · булева алгебра, карти Карно та мультиплексори · байдужі стани, тригери та лічильникирозрахунки

Поради до іспиту: Електроніка 1

  • Припустіть стан (діод відкритий чи закритий, транзистор в активному режимі чи в насиченні), розв’яжіть, а потім перевірте припущення.
  • В ідеальному операційному підсилювачі з від’ємним зворотним зв’язком обидва входи мають однакову напругу.
  • Для кремнієвих транзисторів беріть V_BE = 0.7 V, якщо в умові не сказано інакше.

Розв’язані приклади

Діоди й транзисториЛегка
+−18 V470 Ω3,3 VIR​ = ?

Стабілітрон на 3,3 В живиться від 18 В через резистор 470 Ом без навантаження. Знайдіть струм IR у резисторі.

Vin = 18 VVZ = 3,3 VR = 470 Ω

Знайти: IR (mA)

Показати підказки
  1. Стабілітрон тримає вихід на VZ.
  2. VR = 18 − 3,3 = 14,7 V.
  3. I = V/R.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Стабілізатор на стабілітроні: стабілітрон, увімкнений у зворотному напрямку, тримає напругу VZ, поки його струм вищий за мінімальний IZ,min. Послідовний резистор R бере різницю між вхідною та вихідною напругою: IR = (Vin − VZ)/R. Цей струм ділиться між навантаженням, IL = VZ/RL, і стабілітроном: IZ = IR − IL. Проєктуйте за найгіршими випадками: найнижча вхідна напруга при найбільшому навантаженні має все ж лишати IZ,min, а найвища вхідна напруга без навантаження дає найбільшу потужність стабілітрона PZ = VZ·IZ.

Напруга на резисторі

VR = 18 − 3,3 = 14,7 V

Струм

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

Відповідь

IR = 31,28 mA
Схеми з операційними підсилювачамиСередня
−+Vout​Rf​ = 47 kΩR1​ = 1 kΩVin​

ОП ідеальний і живиться від ±15 V; його вихід насичується на рівні ±12 V. На неінвертувальний підсилювач подається синусоїдальний сигнал. Знайдіть найбільшу амплітуду вхідного сигналу Vin,max (пікове значення), за якої вихідний сигнал не обмежується.

R1 = 1 kΩRf = 47 kΩVsat = ±12 V

Знайти: Vin,max (V)

Показати підказки
  1. Для неінвертувального підсилювача коефіцієнт підсилення дорівнює 1 + Rf/R₁.
  2. Пікове значення на виході |K|·Vin (K — коефіцієнт підсилення) має залишатися нижчим за Vsat.
  3. |Av| = 48.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Правила ідеального ОП: з від’ємним зворотним зв’язком підсилювач встановлює вихід так, щоб обидва входи мали однакову напругу (V₋ = V₊), і в жоден вхід струм не тече. ЗСК на інвертувальному вході з цими двома фактами дає вихід.

Коефіцієнт підсилення

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

Найбільший вхідний сигнал без обмеження

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

Відповідь

Vin,max = 0,25 V

Як проходить тренування

  • «Тренувати цей курс» змішує задачі з усіх його тем, як на справжньому іспиті.
  • Кожна задача має нові значення, тож ви вивчаєте метод, а не відповідь.
  • Застрягли? Спершу відкрийте невелику підказку, а повне пояснення — лише коли воно знадобиться.
  • Пробні іспити обмежені в часі й не мають підказок, а наприкінці ви отримуєте результат і повний розбір.

Калькулятори для цього курсу

Калькулятор послідовного й паралельного з’єднання резисторівКалькулятор дільника напругиКалькулятор сталої часу RCКалькулятор коефіцієнта підсилення ОПКалькулятор резистора для світлодіодаКалькулятор таймера 555 (астабільний і моностабільний)Калькулятор закону Ома (напруга, струм, опір і потужність)Калькулятор кольорового кодування резисторів (4, 5 і 6 смуг)Калькулятор конденсаторів (послідовне та паралельне з’єднання, заряд і енергія)

Пов’язані курси

Підготовка до іспиту FE Electrical and ComputerТеорія електричних кіл 1Вимірювання та вимірювальна технікаОснови електротехнікиФізика 2: Електрика й магнетизмТеорія електричних кіл 2: кола змінного струмуСилова електроніка та приводиЦифрова електроніка
Тренуйте цей курс безкоштовноТренувати цей курсСкласти пробний іспитБезкоштовних задач щодня: 5. Без картки.