Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Transkript

1 Side 1 av 12 NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Institutt for elektronikk og telekommunikasjon Faglig kontakt under eksamen: Ragnar Hergum / Bjørn B. Larsen Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 25. mai 2007 Tid. Kl Tillatte hjelpemidler: D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler er tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Sensuren faller 16. juni 2007

2 Side 2 av 12 Oppgave 1 (22%) a) I denne deloppgaven skal Kirchoffs lover (KCL og KVL) og Ohms lov benyttes. Kretsen vist nedenfor er en integrert krets med åtte ben med strømretninger som vist. Finn strømmen I 1. Kretsen nedenfor viser en transistorkobling. Selve transistoren kan betraktes som en komponent med tre ben der spenningene mellom hvert ben og strømmene inn og ut av transistoren er som angitt i figuren. Finn spenningen V E og strømmen I E. Finn spenningen V 1. I transistoren kan vi anta at I C = I E. Finn da spenningen V BC. Finn spenningen V CE.

3 Side 3 av 12 b) I kretsen vist nedenfor skal nodespenningsmetoden benyttes. Finn spenningene V 1 og V 2 i node 1 og node 2. Finn bidraget til strømmen gjennom 4 Ω-motstanden fra 2A-strømkilden. c) I figuren vist nedenfor ønsker vi å variere en lastmotstand R L mellom klemmene a - b slik at spenningen over klemmene blir som angitt i tabellen nedenfor. V a-b 12 V 24 V 36 V R L Finn kretsens Thévenin motstand R Th og Thévenin spenning V Th sett fra klemmene a b. Tegn opp kretsens Thévenin ekvivalent. Bruk denne ekvivalenten og fyll inn riktig verdi på lastmotstanden R L i tabellen ovenfor slik at spenningene over klemmene blir som angitt.

4 Side 4 av 12 I kretsen vist nedenfor skal det settes inn en lastmotstand R L mellom klemmene a b slik at spenningen mellom klemmene får en ønsket verdi. Finn verdien på motstanden R L slik at spenningen over klemmene skal bli V a-b = - 2,66 V

5 Side 5 av 12 Oppgave 2 (23%) a) Gitt kretsen i figuren nedenfor Finn den totale kapasitans i denne kretsen. Hvor stor blir ladningen totalt og på hver kondensator? Finn spenningen på hver kondensator. b) I kretsen vist nedenfor har bryteren stått åpen (rett opp) i lang tid. Spenningen over kondensatoren er i utgangspunktet lik null. Sett opp det matematiske uttrykket for spenningen v C og strømmen i C etter at bryteren har slått ned i posisjon 1 ved t = 0 s. Hva blir tidskonstanten τ for kretsen når bryteren står i posisjon 1? Finn på tilsvarende måte likningen for spenningen v C og strømmen i C etter at bryteren har slått over i posisjon 2 ved t = 9 ms. Tegne en skisse av både den resulterende spenning og resulterende strøm fra t = 0 s til t = 30 ms. Tegn spenning og strøm som to separate figurer med angivelse av tidskonstanter. Bruk samme tidsakse for begge figurer. c) I figurene nedenfor påtrykkes RC-kretsene et firkantsignal som vist. I figur a) tas utgangssignalet v C ut over kondensatoren, mens det i krets b) er spenningen over motstanden v R som er utgangssignal. I kretsene er R =1k" og C =100pF.

6 Side 6 av 12 Beregn stigetid og falltid for v C når firkantsignalet påtrykkes krets a. Det er her tilstrekkelig med en overslagsberegning. Anta pulsbredden T/2 >> 5 τ der τ er tidskonstant for kretsen. Tegn en skisse av hvordan v C og v R vil se ut. Skisser de samme spenningene hvis pulsbredden T/2 = 5 τ? Skisser spenningene hvis pulsbredden T/2 << 5 τ og firkantsignalet har stått som inngangssignal en stund? Skissene som etterspørres i de tre siste delspørsmålene er ment å vise den prinsipielle fasong på utgangsspenningen, ikke detaljer.

7 Side 7 av 12 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. Flere svar på samme spørsmål regnes som galt svar. 1. I en krets som vist nedenfor vil effekten i motstanden være lineært proporsjonal med: A. Resistansen R 1 B. Strømmen I 1 C. Ingen av delene 2. Gitt en krets som vist i figuren nedenfor. Hvis vi kobler sammen terminalene a og b, hvilken vei vil strømmen da gå mellom disse terminalene? A. Fra a til b B. Fra b til a C. Det vil ikke gå noen strøm 3. Gitt tre kretser som vist nedenfor. Hvilken krets, a), b) eller c), har en ekvivalent kapasitans på 3µF? A. Krets a) har ekvivalent kapasitans på 3 µf B. Krets b) har ekvivalent kapasitans på 3 µf C. Krets c) har ekvivalent kapasitans på 3 µf

8 Side 8 av I en brolikeretter som vist i kretsen nedenfor er v f for diodene 0,7 V. Hvilken av grafene a), b) eller c) representerer spenningen v 1-2 (t) mellom terminalene 1 og 2? A. Graf a) angir riktig spenning B. Graf b) angir riktig spenning C. Graf c) angir riktig spenning 5. I kretsen nedenfor dissiperer lasten R L effekt. Hvilken verdi må R L ha for at denne effekten skal bli størst mulig? A. 940Ω B. 470Ω C. 1880Ω

9 Side 9 av Hva er tallet -525 (10) på tos-komplement binær form? D E F Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet AAAA (16) på oktal form? A (8) B (8) C (8) 8. Hvilken funksjon er dette? Gitt som sum av mintermer. X Y F A. (, ) ( 0,2) FA X Y =! B. (, ) ( 1, 2) FA X Y =! C. (, ) ( 0,3) FA X Y =! 9. To av de tre uttrykkene under er likeverdige. Hvilket av de tre utrykkene (A, B eller C) er ikke likeverdig med de to andre? A. A (,,, ) B. B (,,, ) C. (,,, ) F A B C D = BCD + ABD + ABC F A B C D = ABC + BCD + ABD F A B C D = ABC + ACD + ACD C 10. Gitt (,,, ) ( 2,3, 4,5) ( 10,11,12,13,14,15) F A B C D =! d =! F?, med don t care betingelsene. Hviket av alternativene er en forenklet funksjon for

10 Side 10 av 12 A. A (,,, ) B. B (,,,,) C. (,,, ) F A B C D = BC + BC F A B C D = AB + CD F A B C D = AB + AC C Oppgave 4 (35 %) Gitt en tilstandsmaskin med nestetilstands- utgangstabellen vist under. Nåtilstand Inngang Neste tilstand Utgang S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 0 S 0 1 S 4 0 S 0 1 S 1 0 S 0 1 S 3 0 S 0 1 S 1 0 S 0 1 S a) Bruk implikasjonstabell, og undersøk om noen av tilstandene er ekvivalente. Fjern eventuelt overflødige tilstander og sett opp ny tabell. b) Tilstandsmaskinen skal kodes binært, slik at tilstandene S 0, S 1, S 2 får henholdsvis kodene 000, 001 og 010, og tilsvarende for eventuelt påfølgende tilstander. (Angitt for 3 bit.) Tilstandsmaskinen skal realiseres ved hjelp av D-vipper. Hva er det minste antallet vipper som er nødvendig? Begrunn svaret. c) Sett opp sannhetstabell for utgangen og nestetilstand, som funksjon av inngangen og nåtilstand. Eventuelle ubrukte tilstander skal ha utgangsverdi X, og nestetilstanden skal være S 0, uansett inngangsverdi. d) Finn uttrykkene for D-inngangen (nestetilstandsinngangen) til vippene, og for utgangen O.

11 Side 11 av 12 e) Bruk Karnaugh-diagram til å forenkle uttrykkene mest mulig. NB!! Dersom du ikke kom frem til uttrykkene i punkt 0, skal du bruke følgende uttrykk i stedet: D = Q Q I + Q Q I D = Q Q I + Q Q I + Q Q I O = Q Q Q f) Tegn den kombinatoriske kretsen som realiserer disse funksjonene. Bruk gjerne PLA-type skjema. g) Tegn tilstandsdiagram for tilstandsmaskinen med følgende notasjon: X: Tilstand Y: Utgangsverdi for den gitte tilstanden Z: Inngangsverdi som bytter tilstand til neste tilstand X Y Z h) Finnes det en inngangsverdi-sekvens som setter tilstandsmaskinen i tilstand S 0, uansett starttilstand? Begrunn svaret. Angi eventuelt sekvensen.

12 Powered by TCPDF ( Side 12 av 12 Student nr: Emnenr: Side: / Svartabell for oppgave 3: SPØRSMÅL NR.: A B C