Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Transkript

1 NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Institutt for elektronikk og telekommunikasjon aglig kontakt under eksamen: Ragnar Hergum / Bjørn B. Larsen / Eksamen i emne TE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Mandag 19. mai 2008 Tid. Kl Tillatte hjelpemidler: D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler er tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Sensuren faller 9. juni 2008

2 19. mai 2008 Side 2 av 11 Oppgave 1 (18%) a) Gitt kretsen vist nedenfor. inn strømmen i g. inn strømmen i 0. Kildetransformering betyr at to kretser som vist nedenfor ved riktig valg av verdi på strømkilde, spenningskilde og motstand vil opptre ekvivalent sett fra klemmene a b. inn sammenhengen mellom i s, v s og R slik at disse kretsene er strøm- og spenningsmessig ekvivalente sett fra klemmene a - b. b) I kretsen vist nedenfor skal superposisjonsmetoden benyttes. inn strømmen i 0. inn spenningen v 0.

3 19. mai 2008 Side 3 av 11 c) Kretsen vist nedenfor skal forenkles. Det er spenningen mellom klemmene a b og motstanden målt mellom disse klemmene som er av interesse. Bruk først kildetransformering for å forenkle delkretsen bestående av strømkilde og 150"-mostand og tegn hele kretsen med angivelse av verdier på spenningskilder, strømkilder og motstander for kretsen. Bruk nodespenningsmetoden og finn kretsens Thévenin motstand R Th og Thévenin spenning V Th sett inn i klemmene a b. Tegn opp kretsens Thévenin ekvivalent. Bruk denne ekvivalenten og beregn maksimal effektoverføring til en motstand R L som kobles på klemmene a b.

4 19. mai 2008 Side 4 av 11 Oppgave 2 (22%) a) Gitt kretsen i figuren nedenfor Kondensatorene C 1 og C 2 er i utgangspunket oppladet og har startspenninger som gitt i figuren. Bryteren lukkes ved tiden t = 0. inn og skisser spenningen v(t) for t " 0. Tips: Lag en forenklet ekvivalent av kretsen. inn og skisser strømmen i(t) for t " 0. inn og skisser spenningen v 1 (t) for t " 0. inn og skisser spenningen v 2 (t) for t " 0. Skissene som etterspørres er ment å vise den prinsipielle fasong på strøm og spenninger med startverdi, sluttverdi og tidskonstant. b) Hver kondensator har fra start en lagret energi i og med at de er oppladet før t = 0. Beregn startenergien i hver kondensator C 1 og C 2. Beregn den totale startenergien i kretsen. c) Anta at bryteren forblir lukket. Hvor mye energi forblir lagret i kondensatorene når t " #? Hvor mye energi blir omsatt i motstanden på 250k" i perioden fra t = 0 til t = ". orklar sammenhengen mellom energien lagret i kondensatorene og omsatt energi i motstanden.

5 19. mai 2008 Side 5 av 11 Oppgave 3 (20%) Nedenfor er gitt 10 spørsmål i form av 3 påstander eller svaralternativer A, B eller C. Bare en av påstandene er riktig. Kryss av for riktig svar A, B eller C i tabellen bak i oppgavesettet. OBS! Tabellsiden må leveres inn som en del av besvarelsen. Riktig svar gir 2 poeng, manglede svar gir 0 poeng, og galt svar gir -1 poeng. lere svar på samme spørsmål regnes som galt svar. 1. Effektivverdien (rms-verdien) for en sinusformet spenning er oppgitt å være 120V. Amplitudeverdien (maksimalverdien) for spenningen er da A. 170 V B. 200 V C. 230 V 2. Spenningen over en kondensator med verdi C = 5µ er oppgitt å være v = 30cos(4000t ) V. Impedansen for denne kondensatoren blir da A. j50" B. " j50# C. 50" 3. I kretsen gitt nedenfor har det oppstått et brudd mellom to motstander som vist. Spenningen v 0 målt over bruddstedet er A. 25,87 V B. 39,25 V C. 33,75 V

6 19. mai 2008 Side 6 av Bryteren i kretsen vist nedenfor har stått i posisjon a i lang tid. Ved t = 0 slås bryteren over i posisjon b. Spenningen v 2 = 0 V ved t = 0. Strømmen i er gitt ved A. i =16e "125t ma B. i =15e "20t ma C. i =15e "125t ma 5. To spenningsdelere (total sett en ekvivalentkrets for en transistor) er koblet sammen som vist nedenfor. Spenning v 0 over klemmene på delkretsen med den strømstyrte spenningskilden blir 75000i A. 180 V B. 144 V C. 270 V 6. Hva er desimalverdien av (2)? Tallet er gitt på toerkomplement binær form. A B C Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet 16 (16) på oktal form? A (8) B (8) C (8)

7 19. mai 2008 Side 7 av Hvilken av funksjonene A, B eller C representerer Karnaugh-diagrammet til høyre? A A A. 9. En oddetallsindikator for BCD-kodete siffer gir ut en ener når sifferet er et oddetall. Hvilken av disse funksjonene utfører dette? (A er mest signifikant) A, B, C, D = CD A. A ( ) B. B ( ) C. ( ) A, B, C, D, = AD A, B, C, D = D C

8 19. mai 2008 Side 8 av Du skal tilpasse funksjonen under til en teknologi med 2-inngangs OG-porter og inverterere. Hva er riktig? A. B. C.

9 19. mai 2008 Side 9 av 11 Oppgave 4 (40 %) Du skal lage en 4-bits aritmetisk enhet (AE) med følgende funksjoner: unksjon Valg Innganger Utgang A 00 A, B = A B 01 A, B = B Add 10 A, B = A + B Sub 11 A, B = A - B AE har inngangene A, B og Valg, samt utgangen. Sammenhengen mellom A, B, Valg og er gitt i tabellen over. Et symbol for denne funksjonen er gitt her: A 4 4 B Valg 2 AE 4 a) (5 %) Lag et blokkskjema for AE. b) (5 %) Lag blokkskjema for en 4-bits adderer med ripple-carry og 4 fulladderere. c) (5 %) Lag en 2 til 4-dekoder for valg av funksjon i AE. Bruk signalene Valg(1) og Valg(0) som innganger. Gi signalene ut fra funksjonen navnene Velg_A, Velg_B, Velg_add og Velg_sub Når funksjonen A er aktiv skal Velg_A være 1 og de andre skal være 0. Tilsvarend Velg_B for funksjonen B, Velg_add for funksjonen Add og Velg_sub for funksjonen Sub. Hele tiden skal bare en av utgangene av gangen være 1. Lag sannhetstabell og skriv funksjonen som sum av produkt.

10 19. mai 2008 Side 10 av 11 d) (5 %) Tegn portnivåskjema for funksjonen i c). e) (5 %) Utvid kretsen i d) til en en-bits multiplekser med inngangene m0 til m3 inn og utgangen. Vis hvilke signal i AE som skal koples til m0, m1, m2 og m3. f) (5 %) Sett opp tilstandsdiagrammet for en tilstandsmaskin, med 4 tilstander, som kan styre AE. Gi tilstandene samme navn som funksjonene i AE. Se tabellen i oppgaven foran. I fra tilstand A skal den skifte ubetinget til Sub. I fra tilstand B skal den skifte ubetinget til A. I fra tilstand Sub skal den skifte til B dersom er et oddetall og til Add ellers. I fra tilstand Add skal den gå til A dersom > 7, ellers til B. g) (5 %) Sett opp en nestetilstands og utgangstabell for tilstandsmaskinen. h) (5 %) Sjekk om det er overflødige tilstander. Bruk implikasjonstabell.

11 Powered by TCPD ( 19. mai 2008 Side 11 av 11 Student nr: Emnenr: Side: / Svartabell for oppgave 3: SPØRSMÅL NR.: A B C