HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Transkript

1 HØGSKOLEN SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Kandidatnr: Eksamensdato: Varighet/eksamenstid: Emnekode: 5 timer EDT10T Emnenavn: Elektronikk 1 Klasse(r): EL Studiepoeng: 7,5 Faglærer(e): ngrid Kvakland Kontaktperson(adm.)(fylles ut ved behov kun ved kursemner) Hjelpemidler: Oppgavesettet består av: Vedlegg består av: Kalkulator type HP 30S, itizen SR70 eller itizen 70X 4 oppgaver over 9 sider og en side vedlegg. En side formler Merknad: Lykke til!

2 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side av 11 Oppgave 1 (40%) a) Angi de viktigste egenskapene til en ideell operasjonsforsterker. Anta ideell opamp videre i hele oppgaven bortsett fra der annet er angitt. b) vo R Vis ved utledning at kretsen i figur 1.1 har en forsterkning gitt ved = v R 1 R v R 1 v O c) Figur 1.1 Sett opp et uttrykk for utgangsspenningen v O til kretsen i figur 1.. Forklar den prinsipielle forskjellen på de to koplingene i figur 1.1 og figur 1.. R 1 =10kΩ og R =0kΩ i begge koplingene. R R 1 v v O Figur 1.

3 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 3 av 11 d) Tegn opp skjema for en ikke-inverterende forsterker med forsterkning lik. e) Gitt kretsen i figur 1.3. R v R 1 v O VO ( s) Utled transferfunksjonen T ( s) = V ( s) Figur 1.3 f) Finn komponentverdier slik at kretsen får en inngangsresistans på 3kΩ, en dc-forsterkning på 0dB og -3dB-frekvens f 0 på 5kHz. g) Kretsen i fig.1.3 tilføres et sinusformet inngangssignal med amplitude 0,1V og frekvens 1,0kHz. Skisser inngangsspenningen og utgangsspenningen i samme figur. Merk av viktige tallstørrelser. h) Frekvensen på inngangssignalet i g) endres til 50kHz. Skisser nå inngangsspenningen og utgangsspenningen i samme figur. Merk av viktige tallstørrelser.

4 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 4 av 11 i) Gitt beskrivelsen av komponenten NA105. Vis hvordan du ved å bruke en NA105 kan konstruere en krets som summerer to inngangsspenninger v 1 og v slik at utgangsspenningen vo = v1 v.

5 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 5 av 11 j) Gitt koplingen i figur 1.4. Max utgangsspenning fra opampen er 14V og minimum utgangsspenning er -14V. For dioden gjelder: V = 3,9V = 64mA Z ZT nngangssignalet er gitt i fig Skisser inngangssignal og utgangssignal i samme figur. 10V R=100Ω 15V v v O -15V Figur nngangsspenning v[v] t[s] Figur 1.5

6 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 6 av 11 Oppgave (1%) a) Skisser strøm-spennings-karakteristikken til en Silisium-diode. Skisser også strøm-spenningskarakteristikken til en ideell diode og en Silisium-diode som modelleres med en konstant spenningsfalls-modell. b) Gitt kretsen i figur.1. V Bruk diodedropp 0,7V over ledende diode. Anta følgende verdier: R 1 V =14V R 1 =10kΩ R =1kΩ D1 A Beregn strømmen i D1, D og R og spenningen i nodene A og B. D B R Figur.1 c) Gitt kretsen i figur.. Skisser utgangsspenningen når inngangsspenningen er som vist i figuren. Merk av viktige tallverdier på skissen. For diodene gjelder: V 1 = 3,9V og V = 5,8V Z Z 10 nngangsspenning v[v] t[s] Figur.

7 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 7 av 11 Oppgave 3(3%) Gitt transistorforsterkeren i figur 3.1. V =15V R 1 =64kΩ R =14kΩ R K =7,87kΩ For transistoren gjelder : β typ =60, β min =150, β max =400, r o = og VBE = 0,7V over ledende basis-emitterovergang. V R 1 R v i R v o Figur 3.1 a) Finn transistorens typiske arbeidspunkt. ( og V E ). b) Finn trinnets spenningsforsterkning vo Av = v i c) Et inngangssignal v = 15sin(π1000 t)[ mv ] påtrykkes forsterkerens inngangsterminaler. i Finn et uttrykk for og skisser spenningen i transistorens kollektorterminal v og utgangsspenningen v o. Merk av viktige tallstørrelser på figuren. d) Finn trinnets produksjonsstabilitet S p =,max,min

8 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 8 av 11 e) en gitt driftssituasjon økes transistorens β fra 60 til 390. Hva kan forårsake en slik økning av β? f) nngangssignalet vi = 15sin(π1000 t)[ mv ] påtrykkes forsterkerens inngangsterminaler også etter at transistorens β har økt til 90. Skisser spenningen i transistorens kollektorterminal v. Gjør beregninger og merk av viktige tallstørrelser på figuren. g) Forsterkertrinnet gitt i figur 3.1 har dårlig stabilitet når det gjelder variasjoner i β. Foreslå en endring i konstruksjonen som vil bedre dette og gi en forklaring på hvordan/hvorfor endringen fører til forbedring.

9 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 9 av 11 Oppgave 4(16%) Gitt koplingen i figur 4.1. V = 5V = 1mA R = 3kΩ Figur 4.1 a) Gitt at vb1 = 1V og vb = 0V Avgjør hvilken transistor som er av og hvilken som er på og finn spenningene v1 og v

10 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 10 av 11 Gitt figur 4. under som viser en EL-krets. v O1 v O b) Figur 4. Komponentene R 1,R, R 3,D 1,D og Q 1 danner referansespenningen V R. Anta at spenningen over diode D1 og D er 0,75V for ledende diode og at basis-emitterspenningen for transistorene er 0,75V når basis-emitterovergangen leder. Gjør overslagsberegninger og finn V R. c) Anta at inngang A og B står åpne. Vis at E =4mA. d) Gitt at spenningen i A og B, va = vb = 0,8V. Finn spenningene v O1 og v O som avmerket i figur 4..

11 Eksamen i EDT10T Elektronikk 1 Desember 009 Side 11 av 11 VEDLEGG TL EKSAMENSOPPGAVE ELEKTRONKK 1 DESEMBER 009: FOR ST-NETTVERK GJELDER: K LP nettverk : H( s) = s 1 ω DODER: HP nettverk : H( s) = K ω s vd nvt D S D S i = e når i V V1 = nvt ln =,3nVT log 1 1 LKERETTNG: V r V p = = fr L f BPOLARE TRANSSTORER: i = e i r S = βi B U vbe VT KE o = = K g r di V A K K m = = dvbe i = v be π = = ib β g m V vbe α 1 re = = i g g e m m r = ( β 1) r β r π e e T MOSTRANSSTORER: For NMOS-transisstor gjelder: triodeområdet: W 1 id = µ nox [( vgs Vt ) vds vds ] L metning (saturation): id = µ n W ox [( vgs Vt ) (1 λvds )] L