Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Transkript

1 NORGES TEKNISKNATURVITENSKAPLIGE UNIVERSITET Institutt for elektronikk og telekommunikasjon aglig kontakt under eksamen: Ragnar Hergum / Bjørn B. Larsen / i emne TE0 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Mandag. august 2008 Tid. Kl Tillatte hjelpemidler: D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler er tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Sensuren faller 25. august 2008

2 Side 2 av 3 Oppgave (25 %) a) I denne oppgaven skal noen enkle kretser analyseres og noen grunnleggende regler benyttes. Skriv opp Kirchoffs strømlov og Kirchoffs spenningslov. inn strømmen I i kretsen vist nedenfor. Gitt kretsen vist nedenfor. inn spenningen v0. inn spenningen vg. b) Kretsen vist nedenfor i fig a) er en spenningsdeler. Denne belastes som vist med en annen spenningsdeler, fig b), slik at node a knyttes til node a, og node b til node b. inn spenningen v0. Kretsen modifiseres slik at spenningsdeler b) nå knyttes til spenningsdeler a) via en strømstyrt avhengig spenningskilde slik som vist i fig c).

3 Side 3 av 3 inn nå spenningen v0 i den modifiserte kretsen. Hvilken effekt har det at den avhengige spenningskilden benyttes på denne måten? c) I kretsen vist nedenfor skal nodespenningsmetoden benyttes. Bruk nodespenningsmetoden for å finne grenstrømmen ic. inn hvor mye effekt 28V kilden leverer til kretsen. d) Kretsen vist nedenfor skal forenkles. Det er spenningen mellom klemmene a b og motstanden målt mellom disse klemmene som er av interesse. inn kretsens Thévenin motstand RTh og Thévenin spenning VTh sett inn i klemmene a b. Tegn opp kretsens Thévenin ekvivalent. Bruk denne ekvivalenten og beregn maksimal effektoverføring til en motstand RL som kobles på klemmene a b.

4 Side av 3 Oppgave 2 (5 %) a) Spenningspulsen gitt ved følgende uttrykk og skisse påtrykkes over en kondensator på 0,5µ #0, t "0 % 0 " t " v(t) = $ tv, % "(t") V, " t " # & e Skisser spenningen i(t) som funksjon av tiden for t " 0. Skisser effekten p(t) som funksjon av tiden for t " 0. b) I kretsen vist nedenfor har bryteren stått som anvist i posisjon a i lang tid. Ved t = 0 slås bryteren over i posisjon b. Hvilken startspenning vc(t) har kondensatoren? Hvilken sluttspenning vc(t) har kondensatoren etter at bryteren har stått i posisjon b i lang tid? Skisser vc(t) for t " 0. (avmerk tidskonstanten på tidsaksen) c)

5 Side 5 av 3 I dette punktet skal vi betrakte en mye brukt transistorkobling innen digitalteknikken. Skisser prinsipiell oppbygging av en PMOS og en NMOS-transistor. Hva er bestemmende for hvor fort en slik PMOS- eller NMOS-bryter kan slå seg av/på? Hva kalles kombinasjon av PMOS- og NMOS-transistorer som vist i inverteren nedenfor? PMOS NMOS

6 Side 6 av 3 Oppgave 3 (20 %) Nedenfor er gitt 0 spørsmål i form av 3 påstander eller svaralternativer eller C. Bare en av påstandene er riktig. Kryss av for riktig svar 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 - poeng. lere svar på samme spørsmål regnes som galt svar.. Amplitudeverdien (maksimalverdien) for en sinusformet spenning er oppgitt å være 70V. Effektivverdien (rms-verdien) for spenningen er da A. 20 V B. 00 V C. 85 V 2. Impedansen for en kondensator med verdi C = 5µ er oppgitt å være " j50#. Dette må bety at kondensatoren er påtrykt en sinusformet spenning med en frekvens på A Hz B. 000 Hz C Hz 3. Hvilket av utsagnene nedenfor er riktige A. Et voltmeter måler spenning og må plasseres i parallell med spenningen som skal måles. Et ideelt voltmeter har null indre motstand. B. Et ampéremeter måler strøm og må plasseres i serie med strømmen som skal måles. Et ideelt ampéremeter har uendelig indre motstand. C. Et ampéremeter måler strøm og må plasseres i serie med strømmen som skal måles. Et ideelt ampéremeter har null indre motstand.. Gitt kretsen i figuren nedenfor. Spenningen over kondensator C3 er A. 36 V B. 8 V C. 5 V 5. Ved tidspunktet bryteren i kretsen vist nedenfor lukkes er kondensatorene ladet opp som angitt. Spenningen v0 får da følgende verdi for t " 0 +

7 Side 7 av 3 A. 50e-9,t V B. 50e-50t V C. 70e-50t V 6. Hva er desimalverdien av (2)? Tallet er gitt på toerkomplement binær form. A B. -59 C Hvilket alternativ ( eller C) representerer hexadesimaltallet ACDC(6) på oktal form? A. B. C (8) 252 (8) 2633 (8)

8 Side 8 av 3 8. Hvilken av funksjonene eller C representerer Karnaugh-diagrammet til høyre? A. A A. 9. En partallsindikator for BCD-kodete siffer gir ut en ener når sifferet er et partall. Hvilken av disse funksjonene utfører dette? (A er mest signifikant) A. A (, C, D ) = C D B. B (, C, D, ) = AD C. C (, C, D ) = D

9 Side 9 av 3 0. Du skal tilpasse funksjonen under til en teknologi med 2-inngangs NOR-porter og inverterere. Hva er riktig? A. B. C.

10 Side 0 av 3 Oppgave (0 %) Du skal lage en -bits aritmetisk-logisk enhet (ALE) med følgende funksjoner: unksjon Valg Innganger Utgang Lik 000 Hvert enkelt bit i er dersom de tilsvarende bitene i A og B er like. A 00 =A A_inv 0 =A B 00 =B B_inv 0 =B Add 0 Sub ALE har inngangene og Valg, samt utgangen. Valg bestemmer hvilken funksjon som skal utføres på signalene A og B. Sammenhengen mellom Valg, og er gitt i tabellen over. Alle tallverdier er gitt på toskomplement form. Et symbol for ALE er gitt i figur.. igur.2 viser et blokkskjema for ALE. A B Valg 3 ALE igur.: Symbol for ALE. unksjonen Lik er en bitvis sammenligning av inngangene. Denne funksjonen utføres i blokken U i figur.2. Blokken inv_ikkeinv tar inn et -bits signal og inverterer det eller slipper det uforandret gjennom, avhengig av kontrollinngangen s. Denne funksjonen benyttes i U2 for å velge om skal være lik A eller A og i U3 for å velge B, eller B. U er funksjonen add_sub som gir ut summen av, eller differansen mellom, de to inngangene avhengig av signalet sub. Når sub er skal den gi ut differansen. Når sub er 0 gir den ut summen.

11 Side av 3 U5 er en multiplekser som velger hvilket signal som skal koples til utgangen, avhengig av hvilken funksjon som er valgt med signalet Valg. Signalene A_I, B_I og a_sub_b i blokkskjemaet i figur.2 er interne styresignal i ALE. ALE har 7 funksjoner. Kombinasjonen Valg = 00 er ikke brukt. Det medfører at denne kombinasjonen gir «don t care». A B U Valg 3 A_I d s U2 Lik inv_ikkeinv m0 m B_I d s U3 inv_ikkeinv U5 m2 a_sub_b a b U su b add_sub m3 multiplekser igur.2: Blokkskjema for ALE. a) (5 %) unksjonen Lik er en bitvis sammenligning av inngangene. Dersom to bit i samme posisjon er like skal utgangen være for den posisjonen. Sett opp en sannhetstabell for et bit og tegn et skjema for denne blokken med logiske funksjoner (logiske porter). Tegn for bit. b) (5 %) Blokken inv_ikkeinv velger om inngangen skal inverteres eller ikke. Når valgsignalet s = skal signalet inn inverteres til utgangen. Når s = 0 skal signalet inn gå uforandret gjennom til utgangen. Sett opp en sannhetstabell som viser sammenhengen mellom inngangene s og d og utgangen. Husk at d er på bit. Tegn et skjema for denne blokken med logiske funksjoner (logiske porter). c) (0 %) Sett opp en sannhetstabell som viser Valg som inngang og styresignalene A_I, B_I og a_sub_b som utganger. Ha med alle 8 kombinasjonene for Valg. Skriv ligningene for A_I, B_I og a_sub_b som sum av produkt av mintermer. (SOP) (Uten eventuell mulig forenkling.) d) (0 %) Multiplekseren U5 velger hvilken funksjon som skal koples til utgangen. Tegn et skjema for multiplekseren med fire interne kontrollsignal som velger om m0, m, m2 eller m3 skal koples til. Sett opp en sannhetstabell for disse interne kontrollsignalene som funksjon av Valg. Angi

12 Side 2 av 3 ligningene for alle kontrollsignalene. Skriv ligningene slik at de er optimalisert i forhold til antall transistorer som trengs for å realisere dem. (Så få termer som mulig.) e) (5 %) Sett opp tilstandsdiagrammet for en tilstandsmaskin, med 7 tilstander, som kan styre ALE. Gi tilstandene samme navn som funksjonene i ALE. Se tabellen i oppgaven foran. I tilstand A skal den skifte ubetinget til A_inv. I tilstand B skal den skifte ubetinget til B_inv. I tilstand Add skal den skifte til Lik dersom er et oddetall og til A ellers. I tilstand Sub skal den skifte til Lik dersom er et oddetall og til B ellers. I tilstand Lik skal den skifte ubetinget til B. I tilstand A_inv skal den skifte ubetinget til Add. I tilstand B_inv skal den skifte ubetinget til Sub. f) (5 %) Sett opp en nestetilstands og utgangstabell for tilstandsmaskinen.

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