HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Kandidatnr: Eksamensdato: 11.12.2012 Varighet/eksamenstid: Emnekode: Emnenavn: Klasse(r): 4 timer EDT210T-A Grunnleggende elektronikk 2EL Studiepoeng: 7,5 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 eller Casio fx-82es plus 4 oppgaver over 9 sider (med forsiden) 3 sider formler Merknad: Lykke til!
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 2 av 12 Oppgave 1 (16%) a) Skisser strøm-spennings-karakteristikken til en Si-diode og for en ideell diode. Merk av karakteristiske tallverdier på aksene. b) Gitt kretsen i figur 1.1. Bruk 0,7 V over ledende diode. Finn I og V. c) Figur 1.1 Gitt kretsen i figur 1.2. Bruk 0,7 V over ledende diode Anta at inngangssignalet v S er et sinusformet signal med amplitude 12 V. Skisser utgangssignalet v O (t). Figur 1.2 d) Gitt kretsen i figur 1.2. Skisser overføringskarakteristikken v O =f(v S )
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 3 av 12 Oppgave 2 (40%) a) Hva er de viktigste egenskapene til en ideell operasjonsforsterker? b) Gitt kretsen i figur 2.1. Anta at operasjonsforsterkeren er ideell. Vis vha. egenskapene til den vo R2 ideelle opampen at for denne kretsen gjelder at = v R I 1 Figur 2.1 c) Gitt koblingen i figur 2.2. Anta ideell operasjonsforsterker. Gitt at R 1 =10kΩ, R 2 =20kΩ, R 3 =10kΩ, R 4 =20kΩ, v I1 =3V og v I2 =2V Finn utgangssignalet v o. Figur 2.2
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 4 av 12 d) Gitt koblingen i figur 2.3. Anta ideelle operasjonsforsterkere. Hva kan en slik forsterkerkopling kalles og hva er typiske egenskaper med en slik kobling? v o1 i v o2 Figur 2.3 e) For koblingen i figur 2.3 gjelder at 2R 1 =1kΩ, R 2 =500kΩ, R 3 =R 4 =10kΩ. Anta ideelle operasjonsforsterkere. Inngangssignalet består av et common-mode-signal på 5V og et differensielt inngangssignal som er et sinussignal med amplitude 10mV, slik at v ( t) = 5 0,005sin( ωt)[v] og v ( t) = 5 + 0,005sin( ωt)[v] I1 I 2 Finn strømmen i og spenningene v o1, v o2 og v o
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 5 av 12 f) Gitt koblingen i figur 2.4. R 1 =10kΩ, R 2 =1MΩ, R 3 =10kΩ, R 4 =1MΩ For operasjonsforsterkeren gjelder at V OS =3mV. Ellers er operasjonsforsterkeren ideell. Finn den største DC-offsetspenningen du kan finne på utgangen. Figur 2.4 g) Gitt koblingen i figur 2.5. R 1 =10kΩ, R 2 =100kΩ For operasjonsforsterkeren gjelder at SR=10V/µs. Ellers er operasjonsforsterkeren ideell. Anta at v I er et ideelt spenningssprang på 1V som påtrykkes inngangen ved tida t=0. Skisser inngangssignalet og utgangssignalet i samme figur. Figur 2.5
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 6 av 12 h) Gitt koblingen i figur 2.5. R 1 =10kΩ, R 2 =100kΩ For operasjonsforsterkeren gjelder at SR=10V/µs. Ellers er operasjonsforsterkeren ideell. Gitt at inngangssignalet vi ( t) = 1sin( ωt)[v]. Hva er den høyeste frekvensen signalet kan ha når det skal gjengis uforvrengt på utgangen?
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 7 av 12 Oppgave 3 (24%) a) Gitt kretsen i figur 3.1. For transistoren gjelder at β=200. Figur 3.1 Anta at V B =0V. Finn V C og V E og angi transistorens operasjonsområde/modus. Anta at V B =2,5V. Finn V C og V E og angi transistorens operasjonsområde/modus. Anta at V B =5V. Finn V C og V E og angi transistorens operasjonsområde/modus.
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 8 av 12 b) Gitt forsterkertrinnet vist i figur 3.2. Hva kalles et slikt forsterkertrinn og hvilke egenskaper er typiske for et slikt trinn? Figur 3.2 c) For transistoren i forsterkertrinnet i figur 3.2 gjelder at β=30. Finn transistorens arbeidspunkt (V CE og I C ) d) Tegn småsignalskjema for forsterkertrinnet og finn trinnets inngangsmotstand R in og vo vo spenningsforsterkning og. v v i sig
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 9 av 12 Oppgave 4 (20%) a) Gitt kretsen i figur 4.1. Kretsen er en ECL-krets. Hva er typiske egenskaper for denne logikkfamilien? Trinn 1 Trinn 2 Trinn 3 b) Figur 4.1 ECL-kretsen kan deles inn i tre trinn. Hva kan disse trinnene kalles, og hvilken oppgave har de i kretsen? c) Gjør overslagsberegninger og finn spenningen V R. (Basisspenningen på transistor Q R ). Bruk 0,75V over ledende diode og ledende basis-emitterovergang. d) Gitt at inngang A og B er utilkoplet. Gjør overslagsberegninger og finn strømmen I E. Finn V CQR, V CQA og V CQB. Finn OR output og NOR output. Bruk =0,75V over ledende basisemitterovergang.
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 10 av 12 VEDLEGG TIL EKSAMEN I GRUNNLEGGENDE ELEKTRONIKK 2012 VEDLEGG 1 FOR STC-NETTVERK GJELDER: K LP nettverk : H( s) = s 1 ω DIODER: 0 + 1+ 0 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
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2012 Side 11 av 12 VEDLEGG 2 Bipolare transistorer:
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk VEDLEGG 3 NMOS-transistor: Desember 2012 Side 12 av 12