Løsning eks Oppgave 1

Transkript

1 Løsning eks.2011 Oppgave 1 a) 3) å minske forvrengningen b) 2) 93 db c) 3) 20 d) 2) 100 e) 2) høy Q-verdi f) 2) 0,02 ms g) 1) 75 kω h) 4) redusere størrelsen på R1 i) 1) 19 ma j) 2) minsker inngangs- og utgangsimpedans k) 4) 2,06 db l) 1) 20 m) 4) et sted mellom ω 2 og ω 3 n) 2) 72 db o) 3) Boost-konverter p) 3) 3 V p q) 1) der absoluttverdien alltid mindre enn inngangsspenningen r) 2) 27 kω s) 2) 5600 Ω t) 2) toleranse u) 1) 47 Ω v) 4) keramisk kondensator w) 1) 1 nh/mm x) 3) 140 y) 2) 817 Ω

2 Oppgave 2 a) Måler null spenning over transformatorens primærvikling Mest sannsynlig kan sikringa være røket, eventuelt kan det være brudd i en leder på kretskortet, eller en løs klemskrue. b) tbedrer feilen fra punkt a. Fortsatt ikke riktig utspenning og med et tokanals AC-koplet oscilloskop registrerer vi spenningene vist i figur. Brudd i en diode (D3 eller D4) fordi vi ser at vi har halvbølgelikeretting. Leder kun i positiv periode. Oppgave 3 o i Transistordata: β = 150 r x kan neglisjeres r o = 40 kω C µ = C cb = 10 pf f T = 100 MHz

3 a) cc 20 V 68kΩ A A Gjør om forspenningskretsen sett fra klemmene A-A med Thévènins ekvivalent I C kan regnes ut fra komponentverdiene i kretsen på følgende måte: RBB 14,23 kω BE 4,19 V R E I C Fra figuren over kan vi sette opp: BB = R BB I B + BE + (β+1)i B R E I B = R BB BB BE + ( β + 1) R E I C BB BE 4,19 0, 7 = β IB = β = 150 = 8,2 ma R + ( β + 1) R 14, ,33 BB E g m IC 8, 2 ma = = = 328 ms 1 T V 40 r π β 150 = = = 0, 457 kω g 330 m g m 12 Cπ + Cµ = = = F = 525pF 6 2π ft 2π dvs. C π = 525 pf C µ = = 515 pf

4 b) Ekvivalentskjema middels frekvenser: i g m π rπ 68 kω π o 2 kω Ekvivalentskjema lave frekvenser: C2, 10 uf g m π π i o 68 kω 2 kω Ekvivalentskjema høye frekvenser: r π C π C µ 68 kω o 2 kω π g m π

5 c) i π o 0,445 kω gm π 0,501 kω Vi bruker ekvivalentskjemaet for middels frekvenser. Slå sammen resistansene R 1, R 2 og r π til R B Slå sammen resistansene r o, R C og R L til R p R B 1 = = 0,445 kω R1 R2 r π R p 1 = = 0,501 kω r R R o C L Fra figuren: o = -g m i R p og i = g R B /(R g +R B ) som gir: A o o RB = = g R = 328 0,501 = 164 Ak = = g 51 M mrp = R + R um m p i g g B

6 d) C µ 10 pf 0,445 kω C π 515 pf g m π 0,501 kω Vi forenkler er først ekvivalentskjemaet for høye frekvenser på tilsvarande måte som ved lave frekvenser: 0,445 kω C π C π C M1 C M g m π g m π C M2 0,501 kω Flytt C µ med hjelp av Millers teorem: Her blir: C 1 = C (1 A ) = 10( ) = 1650 pf M µ u M 1 1 CM 2 = Cµ (1 ) = 10(1 + ) 10 pf A 164 um Resulterande inngangskapasitans: C H1 = C π +C M = = 2165 pf

7 e) Øvre grensefrekvens for A k Nullstill ytre spenningskilder, åpne alle andre kondensatorer og finn resistansen R x sett fra kapasitansens ståsted: 0,445kΩ Cπ For inngangssida finner vi R Ho1 = R g R B = 1 kω 445 Ω = 308 Ω For utgangssida: R Ho2 = R p = 501 Ω 0,501 kω C M2 Polfrekvensene blir 1 1 fh 1 = = = Hz = 239kHz 12 2π C R 2π H1 H fh 2 = = = 31,8 10 Hz = 31,8 MHz 12 2π C R 2π ) M 2 H 2 f H1 <<f H2 og da ligger øvre grensefrekvens tett oppunder den laveste polfrekvensen: f H f H1 = 239 khz

8 Oppgave 4 (ca. 10%) Analysér en Buck-omformer med følgende data: V s = 12 V, V o = 3 V, I o = 1 A, f = 25 khz, Komponentverdier: L = 100 µh, C = 1000 µf og ESR = 32 mω Nyttige formler: V o = V s t c /T. Rippelspenning: a) Hva blir duty cycle for kretsen? V o = V s t c /T Duty cycle: D = t c /T = Vo/Vc = 3/12 = 0,25 b) Hvor stor blir rippelstrømmen? Fra ligningen V o /L = -ΔI/t o ΔI = V o t o /L, t o blir da 0,75 T, T = 1/f = 1/25 khz = s, t o = s Rippelstrøm: ΔI = V o t o /L = /( ) =0,90 A c) Hvor stor blir rippelspenningen ut i fra oppgitt formel? Vs D(1 D) 12 0,25(1 0,25) V = = = 0,045 V f LC Du måler rippelspenningen og det viser seg at den blir langt mer enn det du har beregnet. d) Forklar hvorfor det blir større rippelspenning, og beregn hvor stor denne blir pga den kondensatoren som er brukt.

9 P.g.a. ESR i kondensatoren vil strømmen som går i kondensatoren gjøre at vi får et spenningsfall over ESR i kondensatoren. Rippelstrømmen på 0,9 A går gjennom ESR. Rippelspenningen over ESR: Δ = ΔI R = 0,9 0, = 0,029 V. Denne kommer i tillegg til den vi allerede har beregnet. Oppgave 5 a) EMC. Elektromagnetisk kompatibilitet kan oversettes med elektromagnetisk sameksistens. tstyret er elektromagnetisk kompatibelt når 1) det ikke forstyrrer andre systemer 2) det ikke er mottakelig for forstyrrelser fra andre systemer 3) det ikke forstyrrer seg selv. b) Hva er de største fordelene ved å bruke overflatemonterte komponenter i forhold til hullbaserte komponenter i EMC-sammenheng? Komponentene tar liten plass, ingen ledninger ( bein ). Dette gjør at det blir liten induktans og sløyfearealet kan bli lite. Overflateteknologi tillater at en lett kan bruke jordplan som gjør at sløyfearealet blir lite og ledningsimpedansen blir liten. c) Du skal lage en balansert utgang fra en transistorutgang for eksempel kretsen i oppgave 4. Tegn en skisse og forklar hva slags type kabel du vil bruke. Vi må gjøre om signalet til et balansert signal. Vi bruker en balun Kabelen vi velger må være en balansert kabel for eksempel et tvunnet par eller lignende (ikke koaksialkabel).