📚 תרגילים ופתרונות — מגבר טרנזיסטור
בחר תרגיל מהלשוניות; לכל תרגיל מוצגים איור השאלה, הנתונים והפתרון המלא סעיף־אחר־סעיף.
שאלה 1 — מגבר פולט משותף — דחיסה מקבילה (CE)
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=10V · RB=200kΩ · RC=0.5kΩ · RE=4kΩ · RL=2kΩ
β=50 · VBE=0.7V · hie=1.1kΩ · hfe=50 · CE מדלג על RE
β=50 · VBE=0.7V · hie=1.1kΩ · hfe=50 · CE מדלג על RE
סעיף א' — נקודת עבודה (IC , VCE)
מלולאת בסיס–פולט (DC), כאשר IE=(β+1)·IB:
IB = (VCC − VBE) / [ RB + (β+1)·RE ]
IB = (10 − 0.7) / (200k + 51·4k) = 9.3 / 404k = 23 µA
IC = β·IB = 50 · 23µ = 1.15 mA
VCE = VCC − ICRC − IERE = 10 − 1.15m·0.5k − 1.17m·4k
IC ≈ 1.15 mA , VCE ≈ 4.73 V
סעיף ב' — מעגל תמורה (AC)
מקור ה־DC מוארק וכל הקבלים בקצר. CE מקצר את RE → הפולט מוארק ל־AC. בכניסה נראית hie (במקביל RB), ובמוצא מקור זרם תלוי hfe·ib דרך RC במקביל RL.
סעיף ג' — הגבר המתח AV
RC ∥ RL = 0.5k ∥ 2k = 0.4 kΩ = 400 Ω
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 50 · 400 / 1100
AV ≈ − 18.2
שאלה 2 — מגבר פולט משותף — קריאת מד־זרם בפולט
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=12V · RL=2kΩ · VCE=6V · מד־זרם(פולט)=2mA
β=50 · hfe=50 · VBE=0.7V · hie=1.5kΩ
β=50 · hfe=50 · VBE=0.7V · hie=1.5kΩ
סעיף א' — זרם הקולט IC
מד־הזרם מודד את זרם הפולט IE=2mA. לכן:
IB = IE / (β+1) = 2m / 51 = 39.2 µA
IC = β·IB = 50 · 39.2µ = 1.96 mA ≈ 2 mA
IC ≈ 1.96 mA
סעיף ב' — הנגדים RB ו־RC
אין RE, לכן VCC=ICRC+VCE:
RC = (VCC − VCE) / IC = (12 − 6) / 1.96m ≈ 3.06 kΩ
RB = (VCC − VBE) / IB = (12 − 0.7) / 39.2µ ≈ 288 kΩ
RC ≈ 3 kΩ , RB ≈ 288 kΩ
סעיף ג' — מעגל תמורה (AC)
VCC מוארק, קבלים בקצר, הפולט מוארק ישירות. במוצא: hfe·ib דרך RC ∥ RL.
סעיף ד' — הגבר המתח AV
RC ∥ RL = 3k ∥ 2k = 1.2 kΩ
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 50 · 1200 / 1500
AV ≈ − 40
שאלה 3 — תכן מגבר — נתונה נקודת עבודה (RE מדולג)
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=12V · RE=1kΩ · RL=2kΩ · נק' עבודה: VCE=6V, IC=2mA
β=50 · hfe=50 · VBE=0.7V · hie=1.5kΩ · CE מדלג על RE
β=50 · hfe=50 · VBE=0.7V · hie=1.5kΩ · CE מדלג על RE
סעיף א' — הנגדים RC ו־RB
IB = IC / β = 2m / 50 = 40 µA ; IE ≈ IC = 2 mA
מלולאת מוצא: VCC = ICRC + VCE + IERE
RC = (12 − 6 − 2m·1k) / 2m = 4 / 2m = 2 kΩ
מלולאת בסיס: VCC = IBRB + VBE + IERE
RB = (12 − 0.7 − 2) / 40µ = 9.3 / 40µ ≈ 232.5 kΩ
RC = 2 kΩ , RB ≈ 232 kΩ
סעיף ב' — מעגל תמורה (AC)
CE מקצר את RE → פולט מוארק ל־AC. במוצא: hfe·ib דרך RC ∥ RL.
סעיף ג' — הגבר המתח AV
RC ∥ RL = 2k ∥ 2k = 1 kΩ
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 50 · 1000 / 1500
AV ≈ − 33.3
שאלה 4 — תכן RB עבור VCE נתון (ללא RE)
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=10V · RC=2kΩ · RL=2kΩ · דרוש VCE=5V
β=100 · hfe=100 · VBE=0.7V · hie=1kΩ
β=100 · hfe=100 · VBE=0.7V · hie=1kΩ
סעיף א' — הנגד RB
אין RE: VCC = ICRC + VCE
IC = (VCC − VCE) / RC = (10 − 5) / 2k = 2.5 mA
IB = IC / β = 2.5m / 100 = 25 µA
RB = (VCC − VBE) / IB = (10 − 0.7) / 25µ = 9.3 / 25µ
RB = 372 kΩ
סעיף ב' — מעגל תמורה (AC)
VCC מוארק, קבלים בקצר, פולט מוארק. במוצא: hfe·ib דרך RC ∥ RL.
סעיף ג' — הגבר המתח AV
RC ∥ RL = 2k ∥ 2k = 1 kΩ
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 100 · 1000 / 1000
AV = − 100
שאלה 5 — מגבר בסיסי — מציאת זרמים ותכן RC
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=10V · RB=930kΩ · מוצא פתוח (Vo על RC)
β=100 · hfe=100 · VBE=0.7V · hie=4kΩ
β=100 · hfe=100 · VBE=0.7V · hie=4kΩ
סעיף א' — הזרמים IB ו־IC
IB = (VCC − VBE) / RB = (10 − 0.7) / 930k = 10 µA
IC = β·IB = 100 · 10µ = 1 mA
IB = 10 µA , IC = 1 mA
סעיף ב' — הנגד RC עבור VCE=6V
RC = (VCC − VCE) / IC = (10 − 6) / 1m = 4 kΩ
RC = 4 kΩ
סעיף ג' — מעגל תמורה (AC)
VCC מוארק, קבלים בקצר. אין RL → העומס במוצא הוא RC בלבד.
סעיף ד' — הגבר המתח AV=Vo/Vs
AV = − hfe·RC / hie = − 100 · 4k / 4k
AV = − 100
שאלה 6 — קו עבודה (Load Line) — ICmax=4mA
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=12V · RL=6kΩ · ICmax=4mA
β=hfe=100 · VBE=0.7V · hie=4kΩ
β=hfe=100 · VBE=0.7V · hie=4kΩ
סעיף א' — הנגד RC
בקצה הרוויה של קו העבודה VCE=0 ולכן ICmax=VCC/RC:
RC = VCC / ICmax = 12 / 4m = 3 kΩ
RC = 3 kΩ
סעיף ב' — הנגד RB עבור VCE=9V
IC = (VCC − VCE) / RC = (12 − 9) / 3k = 1 mA
IB = IC / β = 1m / 100 = 10 µA
RB = (VCC − VBE) / IB = 11.3 / 10µ = 1.13 MΩ
RB ≈ 1.13 MΩ
סעיף ג' — מעגל תמורה (AC)
VCC מוארק, קבלים בקצר, פולט מוארק. במוצא: hfe·ib דרך RC ∥ RL.
סעיף ד' — הגבר המתח AV
RC ∥ RL = 3k ∥ 6k = 2 kΩ
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 100 · 2000 / 4000
AV = − 50
שאלה 7 — ניתוח גרפי — קו עבודה ונקודת Q
איור השאלה (מתוך קובץ התרגילים)
VCC=12V · RC=3kΩ · מהגרף: ICmax=4mA, נק' Q ב־VCE=3V
β=hfe=100 · VBE=0.7V · hie=1kΩ
β=hfe=100 · VBE=0.7V · hie=1kΩ
סעיף א' — מתח VCC מהגרף
חיתוך קו העבודה עם ציר VCE (IC=0) נותן את VCC:
VCC = 12 V
סעיף ב' — RC והזרמים IC, IB בנקודת Q
RC = VCC / ICmax = 12 / 4m = 3 kΩ
IC = (VCC − VCE,Q) / RC = (12 − 3) / 3k = 3 mA
IB = IC / β = 3m / 100 = 30 µA
RC = 3 kΩ , IC = 3 mA , IB = 30 µA
סעיף ג' — הנגד RB
RB = (VCC − VBE) / IB = (12 − 0.7) / 30µ = 11.3 / 30µ
RB ≈ 376.7 kΩ
סעיף ד' — RL עבור AV=−200
AV = − hfe·(RC∥RL) / hie = − 200
RC ∥ RL = 200 · hie / hfe = 200 · 1k / 100 = 2 kΩ
1/RL = 1/2k − 1/3k = 1/6k → RL = 6 kΩ
RL = 6 kΩ