Book.indb

תמליל

1 גמר לבתי ספר לטכנאים ולהנדסאים סוג הבחינה: מדינת ישראל אביב תשס"ו, 006 מועד הבחינה: משרד החינוך, התרבות והספורט סמל השאלון: א. משך הבחינה: ארבע שעות. נספחים: א. נוסחאון בתורת הרשת בשאלון זה 8 עמודים ו עמודי נוסחאונים. ההנחיות בשאלון זה מנוסחות בלשון זכר, אך מכוונות לנבחנות ולנבחנים כאחד. בהצלחה! לכיתה י"ד ב. נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית לכיתה י"ד אלקטרוניקה ומחשבים ה' מגמת הנדסת חשמל אלקטרוניקה (כיתה י"ד) הוראות לנבחן בשאלון זה שני פרקים, ובהם שמונה שאלות. יש להשיב מבנה השאלון ומפתח הערכה: ב. על ארבע שאלות בלבד, שאלה אחת לפחות מכל פרק. לכל שאלה 5 נקודות. סך הכול 00 נקודות. ג. חומר עזר מותר לשימוש: מחשבון. ד. הוראות מיוחדות:. ענה על מספר השאלות הנדרש בשאלון. המעריך יקרא ויעריך את מספר השאלות הנדרש בלבד, לפי סדר כתיבתן במחברתך, ולא יתייחס לתשובות נוספות.. התחל כל תשובה לשאלה חדשה בעמוד חדש. 3. רשום את כל תשובותיך אך ורק בעט. 4. הקפד לנסח את תשובותיך כהלכה ולסרטט את תרשימיך בבהירות. 5. כתוב את תשובותיך בכתב יד ברור, כדי לאפשר הערכה נאותה של תשובותיך. 6. אם לדעתך חסרים נתונים הדרושים לפתרון שאלה, אתה רשאי להוסיף אותם, בתנאי שתנמק מדוע הוספת אותם. 7. בכתיבת פתרונות חישוביים, קבלת מ רב הנקודות מותנית בהשלמת כל המהלכים שלהלן, בסדר שבו הם רשומים: רישום הנוסחה המתאימה. * הצבה של כל הערכים ביחידות המתאימות. * חישוב (אפשר באמצעות מחשבון). * רישום התוצאה המתקבלת, ביחד עם יחידות המידה המתאימות. * ליווי הפתרון החישובי בהסבר קצר. *

2 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל השאלות ענה על ארבע מבין השאלות 8. עליך לענות על שאלה אחת לפחות מכל פרק. פרק ראשון: תורת הרשת ענה על שאלה אחת לפחות מבין השאלות 4 (לכל שאלה 5 נקודות). שאלה באיור לשאלה מתואר מעגל חשמלי של מנחת מסוג, T המתאם בין התנגדות המקור s ובין התנגדות העומס. L הניחות הנדרש מן המעגל הוא. 5 d איור לשאלה א. חשב את ההתנגדות של כל אחד מן הנגדים, ו. ב. חשב את מתח המקור, V s כאשר זרם המבוא I s הוא. 35 m ג. חשב את ההספק הנצרך על ידי הנגד, L כאשר זרם המבוא I s הוא. 35 m המשך בעמוד 3

3 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל שאלה נתון מסנן רשת Π מעביר נמוכים (LPF), מסוג K קבוע. ההתנגדות האופיינית של המסנן Ω, 600 ותדר הפוגה (הקיטעון) שלו khz. 0 א. סרטט את המעגל החשמלי של המסנן. ב. חשב את ערכי הרכיבים של המסנן, ורשום אותם בסרטוטך. ג. חשב את ניחות המסנן (ביחידות neper וביחידות ( d בתדר של. 5 khz ד. מחברים חמישה מסננים מן הסוג הזה בשרשרת (קסקדה). מתח המבוא הוא בתדר של. 5 khz חשב את היחס בין מתח המוצא ובין מתח המבוא. שאלה 3 באיור לשאלה 3 נתון מעגל חשמלי Ω 00 Ω 3 50 Ω 00 Ω I Ω איור לשאלה 3 א. חשב את המתח ביחס לאדמה בכל אחת מן הנקודות, ו. בפתרונך, היעזר בשיטת מתחי הצמתים. ב. חשב את הזרם בנגד, 5 וציין את כיוונו (מ ל או מ ל ). ג. חשב את ההספק המסופק למעגל על ידי מקור הזרם. I המשך בעמוד 4

4 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל שאלה 4 באיור לשאלה 4 מתוארת רשת זוגיים. איור לשאלה 4 א. למדידת מקדמי D של רשת הזוגיים, חובר למבוא הרשת מקור מתח של, 5 V והתקבלו תוצאות המדידה האלה: * כאשר הדקי המוצא היו בריקם: V V ; I 0.75 * כאשר הדקי המוצא היו מקוצרים: I 0.9. חשב את מקדמי D של הרשת.. חשב את הזרם I כאשר הדקי המוצא מקוצרים. ב. חשב את ערכו של הזרם, I כאשר במוצא מחובר עומס L Ω ומתח המבוא V הוא. 0 V המשך בעמוד 5

5 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל פרק שני: אלקטרוניקה תקבילית ענה על שאלה אחת לפחות מבין השאלות 5 8 (לכל שאלה 5 נקודות). שאלה 5 באיור לשאלה 5 נתון מעגל חשמלי הכולל משוב. שני הטרנזיסטורים Q ו Q זהים:. h fe 00 ; h ie kω איור לשאלה 5 ציין את סוג המשוב במעגל. נמק את תשובתך. א. חשב את מקדם המשוב β של המעגל. ב. V o (בחוג סגור). f Is חשב את היחס: ג. המשך בעמוד 6

6 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל שאלה 6 באיור לשאלה 6 נתון מעגל חשמלי. מגבר השרת והדיודות שבמעגל אידיאליים. איור לשאלה 6 א. ציין את מצב כל אחת מן הדיודות D ו (O / OFF) D, כאשר:, כאשר: Vo Vi V i > 0. V i < 0. ב. חשב את היחס V i > 0. V i < 0. ג.. ציין את ייעודו של המעגל הזה.. נתון: t). V i 4 sin ( π 000 סרטט, זו מתחת לזו בהתאמה, את צורת הגל של מתח המבוא V i ואת צורת הגל של מתח המוצא, V o כפונקציה של הזמן. המשך בעמוד 7

7 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל שאלה 7 המעגל שבאיור לשאלה 7 כולל ארבעה טרנזיסטורים זהים. נתוני הטרנזיסטורים:. V E 0.7 V ; h fe β 50 ; h ie kω איור לשאלה 7. מה תפקיד הטרנזיסטורים Q 3 ו Q 4 במעגל? א. חשב את זרם הקולט I 4 של הטרנזיסטור. Q 4 ב. חשב את נקודת העבודה ) V) E, I של כל אחד מן הטרנזיסטורים Q ו. Q ג. Vo. V חשב את הגבר המתח ד. i המשך בעמוד 8

8 אלקטרוניקה ומחשבים ה', אביב תשס"ו, סמל שאלה 8 באיור לשאלה 8 נתון מעגל חשמלי המשמש כמקור זרם. I o מגבר השרת שבמעגל אידיאלי. נתוני המעגל:. V E 0.7 V ; β 00 ; V 5 V ; p 00 Ω V 0 V 00 Ω D p 0 V 3 k Ω Q k Ω L I o 50 Ω איור לשאלה 8 א. חשב את הערך המזערי ואת הערך המרבי של הזרם. I o ב. חשב את המתח בנקודה כאשר. p 0 Ω ג. חשב את ערכו המרבי של נגד העומס L כאשר, p 00 Ω אם נדרש גם:. V E V בהצלחה! זכות היוצרים שמורה למדינת ישראל. אין להעתיק או לפרסם אלא ברשות משרד החינוך, התרבות והספורט.

9 גמר לבתי ספר לטכנאים ולהנדסאים סוג הבחינה: מדינת ישראל אביב תשס"ו, 006 מועד הבחינה: משרד החינוך, התרבות והספורט סמל השאלון: אין להעביר את הנוסחאון לנבחן אחר מקום למדבקת נבחן נוסחאון בתורת הרשת לכיתה י"ד ( עמודים) I I משפט מילר V V פירוק הרשת לשתי רשתות I I V V יחס המתחים ברשתות V V ' ' המשך בעמוד

10 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון ההמרה של משולש בכוכב ההמרה של כוכב במשולש Y Y המשך בעמוד 3

11 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון מקדמים של רשת זוגיים מקדמי D V I D V I V V I I V D I מקדמי V V I I V I I V I I מקדמי Y I Y Y I Y Y V V I Y V Y V I Y V Y V מקדמי h V h h I h h I V V h I h I I h I h V מקדמי g I g g V g g V I I g V g I V g V g I המשך בעמוד 4

12 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון מקדמי D של זוגיים D המשך בעמוד 5

13 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון מקדמי ו Y של זוגיים Y Y Y Y Y ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) הערה: זרם הכניסה I וזרם היציאה I נכנסים לרשת. המשך בעמוד 6

14 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון טבלה השוואתית של מקדמי זוגיים [] [Y] D [h] [g] [] Y Y Y Y Y Y Y Y D D h h h h h h h g g g g g g g [Y] Y Y Y Y D ( D ) h h h h h h h g g g g g g g D Y Y Y Y Y Y Y D h h h h h h h g g g g g g g [h] Y Y Y Y Y Y Y D D D D D h h h h g g g g g g g g [g] Y Y Y Y Y Y Y ( D ) h h h h h h h h g g g g הערות: א. עבור מקדמי D זרם המוצא I יוצא מהרשת. עבור מקדמי Y ו זרם המוצא I נכנס לרשת. המשך בעמוד 7 ב. g, Y, ו h הם דטרמיננטים של המטריצות [] [g], [Y], ו [h], בהתאמה.

15 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון רשתות זוגיים [Ω] O עכבה אופיינית [Ω] S עכבת המבוא בקצר O S O [Ω] O עכבת המבוא בנתק מקדם זוגיים מקדם זוגיים O מהצד האחד מהצד האחר עכבת הבבואה O [Ω] עכבת המבוא בקצר [Ω] S עכבת המבוא בנתק [Ω] O עכבת הבבואה O [Ω] עכבת המבוא בקצר [Ω] S עכבת המבוא בנתק [Ω] O O S O O S O γ קבוע ההתפשטות [neper] α קבוע הניחות ( neper 8.69 d) γ α jβ α e e e β קבוע המופע, זווית המופע β [rad] בין הזרמים I ו I α I e I המשך בעמוד 8

16 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון מסננים [Ω] o התנגדות אופיינית o L LPF קבוע K [Hz] f c תדר פוגה fc π L כאשר : ω > ω c כאשר : ω < ω c ω β sin ω c ω α cosh ω c OFIGUTIO constant-k LOW PSS FILTE TTEUTIO IMPEDE I L L ''T'' (FULL SETIO) I TTE. (d) f c o I f c I L I ' TTE. (d) o I' I ''L'' (HLF SETIO) f c f c ' I L ' I ''π'' TTE. (d) f c o I' f c L o πf c πf c o o LIE IMPEDE המשך בעמוד 9

17 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון HPF קבוע K [Hz] f c תדר פוגה fc 4π L כאשר : ω < ω c כאשר : ω > ω c β sin ωc ω ω α cosh c ω OFIGUTIO constant-k HIGH PSS FILTE TTEUTIO IMPEDE o I I L I ''T'' (FULL SETIO) f c f c I L I ' o I' I ''L'' (HLF SETIO) f c f c I ' L L I ' o I ' ''π'' L o 4 πf c f c 4 πf c o f c o LIE IMPEDE המשך בעמוד 0

18 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון מנחתים א. חוליות סימטריות P I i i Po Io [ ] * d 0 log חוליה T סימטרית התנגדויות העומס והמקור חוליה Π סימטרית התנגדויות העומס והמקור

19 - - ו"סשת ביבא,תשרה תרותב ןואחסונ ןולאשל חפסנ תוירטמיסא תוילוח.ב תירטמיסא T הילוח רוקמה תודגנתה סמועה תודגנתה תירטמיסא Π הילוח רוקמה תודגנתה סמועה תודגנתה P P I I d i o i o [ ] 0 * log S S S

20 נוסחאון בתורת הרשת, אביב תשס"ו נספח לשאלון משוואה אופיינית s αs ω0 0 y( t) Y e αt sin ( ωm t Φ) (מתמיד) שני קטבים מרוכבים: αt αt y( t) שני קטבים ממשיים וזהים: te e (מתמיד) Y α t t y t Y e α ( ) e (מתמיד) שני קטבים ממשיים ושונים: מעגלי L Q גורם הטיב [Hz] f 0 תדר התהודה [Hz] Δf רוחב הפס Q f0 f בהצלחה!

21 גמר לבתי ספר לטכנאים ולהנדסאים סוג הבחינה: מדינת ישראל אביב תשס"ו, 006 מועד הבחינה: משרד החינוך, התרבות והספורט סמל השאלון: אין להעביר את הנוסחאון לנבחן אחר מקום למדבקת נבחן נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית לכיתה י"ד (9 עמודים) חישובי הגבר V הגבר מתח [V] V o מתח מוצא V V o Vi [V] V i מתח מבוא [d] V הגבר מתח בדציבלים V o V 0 log Vi I הגבר זרם [] I o זרם מוצא [] I i זרם מבוא I I o Ii [d] I הגבר זרם בדציבלים I o I 0 log Ii P הגבר הספק [W] P o הספק מוצא [W] P i הספק מבוא P P o V I L I i V Pi i L [Ω] L נגד עומס [Ω] i התנגדות מבוא המשך בעמוד

22 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון [d] P הגבר הספק P o P 0 log Pi הגבר כולל של דרגות VT המחוברות בשרשרת (קסקדה) VT V V V3... V ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) VT d V d V d V3 d... V d הגבר כולל של דרגות, [d] VT בדציבלים [W] P I הספק מבוא [W] P הספק נצרך מהספקים PI P PL Pdiss מאזן הספקים [W] P L הספק העומס [W] P diss הספק מבוזבז טרנזיסטור דו נושאי (בתחום פעיל) (בהזנחת זרם הזליגה I) O [] I זרם קולט [] I E זרם פולט [] I זרם בסיס ( ) I βi, IE β I, IE I I β α I α, β I β E α (בהתחשב בזרם הזליגה I) O זרם זליגה בין קולט לבסיס I [] O כאשר הפולט פתוח ( ) I βi β IO המשך בעמוד 3

23 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון תרשים תמורה מקורב מסוג h של טרנזיסטור דו נושאי i b i c hie h fe i b E E E עם נגד E I h ie / ( h fe ) h fe h fe h fe h fe / ( h fe ) i h ie h ie ( h fe ) E h i e ( h fe ) E V h fe L hie h fe L i h ie i hfe L hie o h ie / ( h fe ) L L L o L L תרשים תמורה מסוג π היברידי לחיבור פולט משותף בתדר גבוה r b' e g b'e r bb' ' c V be r b'e g b'e e r ce g ce gm V b'e V ce E E המשך בעמוד 4

24 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון תרשים תמורה מקורב מסוג π היברידי עם נגד עומס L לחיבור פולט משותף בתדר גבוה ' V be r b'e g m V b'e V ce L E E g מוליכות ההעברה של m Ω הטרנזיסטור התדר בו הגבר זרם הקצר f T [Hz] בתצורת פולט משותף מגיע ל ( ) e c gml Ic gm ( m) 6 g f m gm T π ( e c ) π e i הגבר הזרם hfe i j hfe f ft ערכו המעשי של רוחב הפס f β [Hz] במגבר g fβ m h fe π e c π gb' e ( ) ( ) e c המשך בעמוד 5

25 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון [F] e קיבול המבוא בתרשים g m e π ft h fe gm rb ' e hfe VT hie rbb' rb ' e Ic טרנזיסטור FET [] I d זרם אפיק [V] V gs מתח בין השער למקור [V] V p מתח צביטה Vgs Id Idss Vp [] I dss זרם האפיק עבור V gs 0 g מוליכות הדדית m Ω I V g dss gs m V V p p מוליכות הדדית עבור g m0 V gs 0 Ω I g dss m0 Vp המשך בעמוד 6

26 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון תרשים תמורה מקורב של FET G D V gs g m V gs r d V ds S הגבר הטרנזיסטור בחיבור V S (מקור משותף) הגבר הטרנזיסטור בחיבור ' V D (מפק משותף) [Ω] s נגד בטור למקור V gm ( rd L ) ' g m V s ( gm gd ) s gd rd מגבר הפרש [V] V d הפרש מתחי המבוא ממוצע הסכום של V c [V] מתחי המבוא d הגבר הפרשי c הגבר האות המשותף Vo d Vd c Vc V V d o o V Vc 0 d Vi V V c o o V Vd 0 c Vi M יחס דחיית האות המשותף M d c המשך בעמוד 7

27 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון תצורות מגברים עם משוב שלילי סוג המשוב התכונה אות המשוב f X האות הדגום o X לחישוב עניבת המבוא לחישוב עניבת המוצא צורת המקור טורי מקבילי (מתח טורי) מתח מתח טורי טורי (זרם טורי) מתח זרם מקבילי טורי (זרם מוצד) זרם זרם מקבילי מקבילי (מתח מוצד) זרם מתח V o 0 V i 0 נורטון I o 0 V i 0 נורטון I o 0 I i 0 תבנין V o 0 I i 0 תבנין I V o f I I o f V I o f V V o f β X X o f Vo Ii Io Ii Io Vi Vo Vi X Xo i i β i β i ( β) i ( β) if o β o ( β) o ( β) o β of הגבר בחוג סגור עם f משוב שלילי f β המשך בעמוד 8

28 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון משפט מילר I I מעגל מס' מעגל מס' V V I I V V יחס המתחים ברשתות V V ' ' מתנדים מתנד קולפיץ תדר התנודות במתנד f o [Hz] קולפיץ [F], קבלי מעגל התהודה [H] L סליל מעגל התהודה f o L π המשך בעמוד 9

29 נוסחאון באלקטרוניקה תקבילית אביב תשס"ו, נספח לשאלון מתנד הרטלי תדר התנודות במתנד f o [Hz] הרטלי [H] L, L סלילי מעגל התהודה f o π L L ( ) [F] קבל מעגל התהודה מתנד היזז מופעי תדר התנודות במתנד f o [Hz] היזז מופעי [Ω] התנגדות ברשת ההיזז f o π 6 [F] קיבול ברשת ההיזז מתנד גביש גביש בסביבת עבודה מקבילית תדר תהודה מקבילי f p [Hz] של הגביש [H] L s השראות הגביש f p π Ls [F] הקיבול השקול של הגביש הקיבול המקבילי p [F] של הגביש [F] s הקיבול הטורי של הגביש תדר תהודה טורי f s [Hz] של הגביש בהצלחה! p s p s גביש בסביבת עבודה טורית f s π Ls s