EEM220 Temel Yarıiletken Elemanlar Çözümlü Örnek Sorular

Kaynak: Fundamentals of Microelectronics, Behzad Razavi, Wiley; 2nd edition (April 8, 2013), Manuel Solutions.

Bölüm 5 Seçme Sorular ve Çözümleri

1. Bir anten gerilim kaynağı V0 cos ωt ve çıkış direnci Rout olan Thevenin eş

değer devresi olarak modellenebilir. Yük direnci RL’ye sağlanan ortalama

gücü bulunuz ve sonucu RL’nin bir fonksiyonu olarak çiziniz.

2. Alttaki devrelerin küçük sinyal giriş dirençlerini belirleyiniz. Tüm

diyotların ileri biyaslandığını kabul ediniz. (Her bir diyotun çalışma noktası

etrafındaki gerilim ve akım değişimleri küçük ise doğrusal bir direnç olarak

davranacağını hatırlayınız.)

3. Alttaki devreler için giriş dirençlerini hesaplayınız. VA =

∞ sonsuz alınız.

4. Alttaki devreler için çıkış dirençlerini hesaplayınız.

5. Alttaki devreler için giriş empedanslarını hesaplayınız. VA = ∞ sonsuz

alınız.

6. Alttaki devrelerin çıkış empedanslarını hesaplayınız.

7. Alttaki devrelerin biyas noktalarını hesaplayınız. β = 100, IS = 6 ×

10-16 A ve VA = ∞ sonsuz alınız.

8. Bir üstteki örnekteki her bir devre için küçük sinyal eşdeğer devresini

çiziniz ve parametrelerini hesaplayınız.

9. Alttaki devrelerin biyas noktalarını hesaplayınız. β = 100, IS = 5 × 10-

16 A ve VA = ∞ sonsuz alınız.

10. Bir üstteki örnekteki her bir devre için küçük sinyal eşdeğer

devresini çiziniz ve parametrelerini hesaplayınız.

11. Alttaki devre için β = 100, IS = 6 × 10-16 A ve VA = ∞ sonsuz

olup

a) Aktif bölgede çalışmayı garantileyen minimum RB değeri

nedir?

b) Bulunan RB değeri ile, β 200’e çıkarsa baz-kollektör ileri

biyas durumu ne kadar devam ettirilebilir?

12. Alttaki devre için β = 100 ve VA = ∞ olup

a) Q1’in kollektör akımı 0.5 mA ise IS’nin değerini

hesaplayınız.

b) Q1 doyum bölgesinin sınırında biyaslanırsa IS’nin değeri ne

olur?

13. Alttaki devre 10 k’dan daha büyük bir giriş empedansı ve en azından

1/(260Ω) değerine sahip gm olacak şekilde tasarlanmalıdır. β = 100,

IS = 2 × 10-17 A ve VA = ∞ olduğuna göre R1 ve R2’nin izin verilebilen

minimum değerlerini hesaplayınız.

14. Bir önceki problemi 1/(26Ω) değerine sahip gm olacak şekilde tekrar

ediniz. Niçin çözümü mümkün olmadığını açıklayınız.

15. Alttaki devrede verilen ortak emiter (CE) katını çıkış empedansı

R0’a eşit olan bir A0 kazancı (= gmRC) için tasarlamak istiyoruz.

Bu devrede başarılabilecek maksimum giriş empedansı nedir?

VA = ∞ alınız.

16. Alttaki devre 0.25 mA’lik kollektör akımı için tasarlanmıştır. β =

100, IS = 6 × 10-16 A ve VA = ∞ olduğuna göre

a) Gerekli R1 değerini hesaplayınız.

b) RE nominal değerinden %5 saparsa IC’deki hata ne olur?

17. Alttaki devrede Q1’İn aktif bölgede çalışmasını sağlayan R2’nin

maksimum değerini belirleyiniz. β = 100, IS = 10-17 A ve VA = ∞

alınız.

18. Alttaki devre için IS1 = IS2 = 4 x 10-16 A, β1 = β2 = 100 ve VA =

∞ olup

a) Transistörün çalışma noktasını belirleyiniz.

b) Küçük sinyal eşdeğer devresini çizerek parametrelerini

hesaplayınız. aktif bölgede çalışmasını sağlayan R2’nin

maksimum değerini belirleyiniz.

19. Alttaki devredeki transistör 1 mA’lik kollektör akımı ile

biyaslanmalıdır. β = 100, IS = 3 x 10-16 A ve VA = ∞ ise gerekli RB

değerini hesaplayınız.

20. Alttaki devrede VX=1.1 V’dur. β = 100 ve VA = ∞ ise IS’nin değeri

nedir?

21. Alttaki devrede β = 100, IS = 6 x 10-16 A ve VA = ∞ ise Q1’in

çalışma noktasını hesaplayınız.

22. Gerilim kazancı 20 olan bir ortak emiter (CE) katı tasarlamak

istiyoruz. Q1’in aktif bölgede kalması için izin verilen minimum

besleme gerilimi nedir? VA = ∞

ve VBE = 0.8 V kabul ediniz.

23. Alttaki devre Q1’in aktif bölgede kalmasını garanti ederken

maksimum gerilim kazancı elde edilecek şekilde tasarlanmalıdır.

VA = 10 V ve VBE = 0.8 V kabul ederek gerekli biyas akımını

hesaplayınız.

24. Alttaki devrede gösterilen ortak emiter (CE) katı yük olarak ideal bir

akım kaynağı içermektedir. Gerilim kazancı 50 ve çıkış empedansı

10 kΩ ise transistörün biyas akımını belirleyiniz.

25. Altta verilen devreler için gerilim kazançlarını ve giriş/çıkış (I/O)

empedanslarını hesaplayınız. VA = ∞ kabul ediniz.

26. Bir önceki örneği VA < ∞ için tekrarlayınız.

27. Emiter dejenere Ortak emiter CE katının kazanç ifadesinde gm

= IC /VT yazıldığı durumu dikkate alınız. Bu denklem sinyal

seviyesiyle IC değiştiğinde gm ve dolayısıyla gerilim kazancının

değişeceğini göstermektedir. Müteakiben belirtilen iki durum

için IC %10 değiştiğinde kazançtaki nisbi değişimi yüzde olarak

belirtiniz. (a) gm RE nominal olarak 3 ise (b) gm RE nominal

olarak 7 ise.

Not: İkinci durumda elde edilen kazancın daha sabit olduğuna

ve dolayısıyla ikinci durumun daha doğrusal bir devreye işaret

ettiğine dikkat ediniz.

28. Alttaki devrenin gerilim kazancını biyas akımı IC ve VT cinsinden

türetiniz. VA = ∞ ise RC ve RE üzerindeki gerilim düşümleri sırasıyla

20 VT and 5VT ise kazanç nedir?

29. Alttaki emitter dejenere katını Q1 transistörü doyum sınırında ve

kazancı 10 olacak şekilde tasarlamak istiyoruz. β = 100, IS = 5 x 10-16

A ve VA = ∞ ise biyas akımını ve RC’nin değerini hesaplayınız.

30. Alttaki CE katı için küçük sinyal eş değerini çiziniz ve gerilim

kazancını hesaplayınız. VA = ∞ alınız.

31. Üstteki örnek için Early etkisini ihmal ederek çıkış direncinin RC’ye

eşit olduğunu gösteriniz.

32. Altta verilen devreler için gerilim kazançlarını ve giriş/çıkış

(I/O) empedanslarını hesaplayınız. VA = ∞ kabul ediniz.

33. Altta verilen devreler için çıkış empedanslarını hesaplayınız.

Β’yı 1’den çok büyük kabul ediniz.

34. Alttaki devrelerin her biri için vout/vin gerilim kazancını

hesaplayınız. epicted in Fig. 5.142. β = 100, IS = 8 x 10-16 A ve

VA = ∞. Kapasitör değerlerininde çok yüksek olduğunu kabul

ediniz.

Not: Aksi belirtilmedikçe alttaki sorular için β = 100, IS = 6 x 10-16 A ve

VA = ∞.

35. Alttaki CE katını gerilim kazancı 10, giriş empedansı 5 kΩ’dan

büyük, ve çıkış empedansı 1 kΩ olacak şekilde tasarlayınız. İlgili

en düşük frekans 200 Hz ise izin verilen minimum CB kapasitesi

değerini bulunuz.

36. Alttaki CE katını maksimum gerilim kazancı elde edecek şekilde çıkı

empedansı 500 Ω’dan büyük olmayacak şekilde tasarlayınız.

Transistörün 400 mV baz-kollektör ileri biyas gerilimine maruz

kalmasını sağlayacak şekilde katı tasarlayınız.

37. Bir önceki soruda verilen CE katı için hedeflenen güç tüketimi 1

mW ve gerilim kazancı 20 olacak şekilde tasarlayınız.

38. Şekilde gösterilen dejenere CE katını, gerilim kazancı 5 ve çıkış

empedansı 500 Ω olacak şekilde tasarlayınız. RE üzerindeki

gerilim düşümü 300 mV olup R1 üzerinden akan akım baz

akımının 10 katı olduğunu kabul ediniz.

39. Şekilde gösterilen dejenere CE katını, gerilim kazancı maksimum

olacak ve çıkış empedansı 1kΩ’dan büyük olamayacak şekilde

tasarlanmalıdır. RE üzerindeki gerilim düşümü 200 mV olup R1

üzerinden akan akım baz akımının 10 katı olduğunu kabul ediniz.

Q1 transistörü maksimum 400 mV’luk baz-kollektör ileri biyas

gerilimine maruz kalmasını sağlayacak şekilde katı tasarlayınız.

40. Şekilde gösterilen dejenere CE katını güç tüketimi 5 mW, gerilim

kazancı 5 ve RE üzerindeki gerilim düşümü 200 mV olacak şekilde

tasarlayınız. R1 üzerinden akan akım baz akımının 10 katı

olduğunu kabul ediniz.