Prøveeksame 2 Elektroikk 24. mars 21
OPPGAVE 1 E 8 bit D/A-omformer har et utspeigsområde fra til 8 V V 1LSB, der V 1LSB er de aaloge speige som svarer til det mist sigifikate bit (LSB). a) Hvor stor er V 1LSB? b) Hva er utgagsspeige for igage lik xc (Hex) år du atar at D/Aomformere er ideell? c) Fi offset-feile i atall LSB og som proset av fullt utstyrigsområde år D/Aomformeres utgagsspeig er 8 mv år de påtrykkes x på igage. Ata ige adre feil. d) Fi feile i atall LSB og som proset av fullt utstyrigsområde år D/Aomformeres utgagsspeig er 7,98 V ved påtrykk lik xff. Ata ige adre feil. e) D/A-omformere har e utgagsspeig på 4 V for påtrykk lik x8 og e utgagsspeig på 15 mv for påtrykk lik x. Fi liearitetsfeile og offset-feile i atall LSB og som proset av full utstyrig. OPPGAVE 2 Figure viser ekvivaletskjema for utgage av e audio D/A-omformer (med strømutgag) samme med e strøm-speigsomformer beståede av e operasjosforsterker U 1 og motstad 1. Operasjosforsterkere ka reges som ideell i det følgede. D/A-omformere leverer strømme 2 ma I +2 ma. Operasjosforsterkeres utgagsspeig øskes lik 2 V MS for maksimal utstyrig. a) Bereg de størrelse på 1 som gir de øskede utgagsspeig. Hvorfor har ikke størrelse på D/A-omformeres ekvivalete utgagsmotstad oe betydig ved dee koplige? For å få glattet ut det trappetriformede utgagssigalet fra operasjosforsterkere, øskes det et såkalt ati-imagig lavpassfilter med gresefrekves 2 khz tilkoplet utgage av operasjosforsterkere. Det velges et Butterworth-filter der dempige av frekveser over 5 khz øskes større e 2 db. Butterworth-filter av grad lik 1, 2 og 3 er gitt i Vedlegg samme med sammehege mellom ormaliserte og virkelige verdier. b) Vis at et filter av tredje grad er tilstrekkelig for å oppfylle dempigskravet.
c) Bereg kompoetverdiee for et Salle & Key lavpassfilter (med e forsterkig lik e i passbådet) som tilfredsstiller oveevte krav. Det beyttes ideelle operasjosforsterkere. Bruk for eksempel 1 kω motstader. d) Fi filterets dempig ved frekvesee 4 khz, 5 khz og 1 khz. OPPGAVE 3 Operasjosforsterkere i kretsløpet i figure edefor ka reges ideell. a) Fi speigsoverførigsfuksjoe (speig ut/speig i). b) Bestem forholdet mellom 1 og slik at det fås e speigsforsterkig på 2 db ved høyere frekveser (år C ka reges kortsluttet). c) Velg C = 1 F og bereg motstadee år de to gresefrekvesee i overførigsfuksjoe øskes lik 5/π Hz og 5/π Hz. d) Skisser overførigsfuksjoe, gitt verdiee fuet i pkt c. Hva er forsterkige ved likespeig? OPPGAVE 4 Operasjosforsterkere i bådpassfilteret i figure edefor ka reges ideell. a) Vis at speigsoverførigsfuksjoe (speig ut/speig i) for 1 = 2 = og C 1 = C 2 = C er:
H ( s) = Cs ( 1+ Cs) 2 b) Skisser Bodediagrammet til overførigsfuksjoe. c) Bestem bådbredde uttrykt ved og C. OPPGAVE 5 Diode i figure edefor må ha miimum 1 ma for å virke som e 12 V zeer. Ata at ispeige er 61 Vog at S = 2 ohm. a) Bestem miste tillatte verdi på lastmotstade L. b) Fi diodes effekttap hvis L = 5 kohm. La ispeige være V I = 2 V, zeerspeige V Z = 1 V samt L = 4 kohm og S = 1 ohm i figure uder. Ata trasistores base-emitterspeig V BE =,7 V. c) Fi utspeige V L over laste L og strømme I S gjeom S. d) Fi diodestrømme år trasistores strømforsterkig atas lik β = 5 gager. La ispeige være V I = 2 V og zeerspeige V Z = 1 V i figure uder. Det øskes e speig på 15 V til laste L. Ata ideell operasjosforsterker.
e) Fi S år strømme gjeom zeerdiode velges til 5 ma. Bereg F år velges lik 2 kohm. Ata at trasistores base-emitterspeig V BE =,7 Vog at des strømforsterkig er β = 5 gager. f) Hva er effekttapet i trasistore Q år L = 1 ohm? Hva er speige på operasjosforsterkeres utgag? Hvor stor strøm må operasjosforsterkere levere? OPPGAVE 6 Gitt følgede etitet: etity vhdl1 is geeric ( : atural := 8); port (a : i std_logic_vector(-1 dowto ); b, c, d : i std_logic; e : out std_logic_vector(-1 dowto )); ed etity vhdl1; a) Skisser blokkskjematisk etitete (med påførig av i- og utgager). Arkitekturbeskrivelse av etitete er gitt som følger: architecture post1 of vhdl1 is begi o1: process (b, c, d) is begi if (c = ') the e <= (others => ''); elsif (d = ') the e <= (others => '1'); elsif risig_edge(b) the e <= a; ed if; ed process o1; ed architecture post1; b) Forklar hva etitete gjør. Hva kalles valigvis e slik ehet?
Butterworth lavpassfilter: db 2 [ 1 ( ω / ) ] H ( jω ) = 1 lg + ω VEDLEGG 1.orde: H 1 ( s) = Cs + 1 2.orde: H 1 ( + ) C s + 1 2 ( s) = 1 3C4C5s + 1 3 5 Butterworth polyomer (ormaliserte): =1: s +1 =2: s 2 + 2s +1 =3: (s 2 +s +1)(s +1) Normaliserig: Når vikelfrekvese ormaliseres med hesy på Ω og resistase ormaliseres med hesy på, er de ormaliserte elemetverdiee (beevt med ideks ), gitt ved: s L s = Ω LΩ = C = = Ω C