HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Kandidatnr: Eksamensdato: 9.desember 2014 Varighet/eksamenstid: 5 timer Emnekode: TELE 2002 Emnenavn: Elektronikk Klasse(r): Studiepoeng: 10 Faglærer(e): Ingrid Kvakland Kontaktperson(adm.)(fylles ut ved behov kun ved kursemner) Hjelpemidler: Oppgavesettet består av: Vedlegg består av: Citizen SR270X, Casio fx-82es, Casio fx-82es plus, HP30S 4 oppgaver over 9 sider, inkludert forside 3 sider formler Merknad: Lykke til!

2 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 2 av 12 Oppgave 1 (34%) a) Gitt kretsen i figur 1a. Anta ideell diode. Finn I D og V D. I D V D b) Figur 1a Gitt kretsen i figur 1b. Anta ideelle dioder. Finn V 1 og V 2. Figur 1b

3 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 3 av 12 c) Gitt kretsen i figur 1c. Anta ideelle dioder. Finn I og V. Figur 1c. d) Gitt kretsen i figur 1d og v I som vist. Anta ideell diode. Skisser v O som funksjon av t. Figur 1d

4 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 4 av 12 Gitt kretsen i figur 1e. Resten av oppgaven tar utgangspunkt i denne figuren. For zenerdioden gjelder: V Z =6,8V ved I Z =5mA, r z =20Ω og I ZK =0,2mA Forsyningsspenningen V + =10V nominelt men kan variere med ±1V. Figur 1e e) Tegn opp zenerdiodens strøm-spenningskarakteristikk og merk av de viktigste tallverdiene f) Finn en batteri-motstands-modell for zenerdioden. g) Finn utgangsspenningen V O når kretsen er åpen (R L = ) og forsyningsspenningen har nominell verdi. h) Finn utgangsspenningen V O når lastmotstanden drar en laststrøm på 1mA og forsyningsspenningen har nominell verdi. i) Finn utgangsspenningen V O når lastmotstanden R L =0,4kΩ og forsyningsspenningen har nominell verdi.

5 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 5 av 12 Oppgave 2 (34%) a) Nevn de viktigste egenskapene for en ideell operasjonsforsterker. (opamp) b) Gitt kretsen i figur 2b. Anta ideell opamp. R 1 =10kΩ og R 2 =20kΩ. Gitt at v I = 0,5V Finn utgangssignalet v O. Finn også forsterkertrinnets inngangsmotstand og utgangsmotstand. c) Figur 2b. Gitt kretsen i figur 2b. Anta ideell opamp, bortsett fra at opampen har Vos=5mV og I B =500nA. R 1 =10kΩ og R 2 =100kΩ Gitt at v = 0,5V. Finn maks utgangssignal v O. d) I Gitt kretsen i figur 2b. Anta ideell opamp, bortsett fra at opampen har SR= 1V/µs. R 1 =10kΩ og R 2 =100kΩ. Gitt at v I er et spenningssprang som vist i figur 2d, hvor spranghøyden V=1V. Skisser utgangssignalet v O som funksjon av tid. Figur 2d.

6 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 6 av 12 e) Gitt kretsen i figur 2e. Anta ideell opamp. Gitt at v I =0,5V. Finn utgangssignalet v O. Finn også forsterkertrinnets inngangsmotstand og utgangsmotstand. v O Figur 2e. f) Tegn opp en ekvivalent kretsmodell for forsterkertrinnet i figur 2e. g) Gitt kretsen i figur 2g. Anta ideell opamp. v I =1V. Finn v 1, i 1, i 2, i O, i L og v O. Figur 2g.

7 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 7 av 12 h) Gitt kretsen i figur 2h. Anta ideell opamp. Gitt at R 1 =10kΩ, R 2 =20kΩ og C 2 =10nF V i =1V (DC). Finn V O. Figur 2h i) Gitt kretsen i figur 2i. Anta ideell opamp. Gitt at R 1 =10kΩ, R 2 =20kΩ og C=10nF V i =1V (DC). Finn V O. V i V o Figur 2i.

8 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 8 av 12 Oppgave 3 (12%) a) En spenningskilde med tomgangsspenning på 1V og en utgangsmotstand på 100MΩ skal drive en lastmotstand på 100Ω. Finn spenningen over lasten og omsatt effekt i lasten når kilden koples direkte til lasten. b) Situasjonen beskrevet i a) resulterer i for liten spenning over og for liten effekt omsatt i lastmotstanden. Det koples derfor et forsterkertrinn mellom kilden og lastmotstanden som vist i figur 3a. Spesifiser forsterkertrinnet (bestem R i, A vo og R o ) slik at hele kildespenningen (1V) blir liggende over (overført til) lastmotstanden. Figur 3a c) Skisser et koblingsskjema med komponenter som kan realisere et forsterkertrinn som spesifisert i b). Hva kan denne koblingen kalles?

9 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 9 av 12 Oppgave 4 (20%) Gitt kretsen i figur 4a. For transistoren gjelder at β=100. Figur 4a a) Anta at v o2 jordes og at signalet tas ut i v o1. Hva kalles et slikt forsterkertrinn og hvilke typiske egenskaper har det. b) Anta nå at v o1 jordes og at signalet tas ut i v o2. Hva kalles et slikt forsterkertrinn og hvilke typiske egenskaper har det. c) Finn transistorens arbeidspunkt. (I C og V CE ) d) Anta at v o1 jordes og at signalet tas ut i v o2. Tegn småsignalskjema for forsterkertrinnet og beregn de nødvendige småsignalparametrene for transistoren. e) vo2 Finn forsterkerens inngangsmotstand, utgangsmotstand og spenningsforsterkning Av = v i

10 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 10 av 12 VEDLEGG TIL EKSAMEN I TELE2002 ELEKTRONIKK 2014 VEDLEGG 1 FOR STC-NETTVERK GJELDER: K LP nettverk : H( s) = s 1 ω DIODER: HP nettverk : H( s) = K ω s vd VT D S D S I2 I2 i = I e når i I V2 V1 = VT ln = 2,3V T log I I 1 1 LIKERETTING: V r V p = = frc I L fc BIPOLARE TRANSISTORER: i = I e C S vbe VT

11 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk Desember 2014 Side 11 av 12 VEDLEGG 2 Bipolare transistorer:

12 Eksamen i TELE 2002 Elektronikk VEDLEGG 3 NMOS-transistor: Desember 2014 Side 12 av 12