HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Kandidatnr: Eksamensdato: 13.12.2011 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: Kalkulator type HP 30S, Citizen SR270 eller Citizen SR270 4 oppgaver over 8 sider (med forsiden) 3 sider formler og 1 side med datablad Merknad: Lykke til!
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 2 av 11 Oppgave 1 (15%) a) Gitt kretsen i figur 1.1. Bruk 0,7 V over ledende diode. Finn I og V. Figur 1.1 b) Gitt kretsen i figur 1.2. Diode Z 1 har V Z = 3,9 V og diode Z 2 har V Z = 5,6 V. Anta at inngangssignalet er et sinusformet signal med amplitude 6 V. Skisser utgangssignalet v O (t). Figur 1.2 c) Gitt kretsen i figur 1.2. Skisser overføringskarakteristikken v O =f(v I )
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 3 av 11 Oppgave 2 (40%) a) Tegn opp et kretsskjema hvor du bruker en operasjonsforsterker og to motstander til å konstruere en inverterende forsterker. Anta at operasjonsforsterkeren er ideell. Angi forsterkerens inngangsmotstand, spenningsforsterkning og utgangsmotstand. b) Tegn opp et kretsskjema hvor du bruker en operasjonsforsterker og to motstander til å konstruere en ikke-inverterende forsterker. Anta at operasjonsforsterkeren er ideell. Angi forsterkerens inngangsmotstand, spenningsforsterkning og utgangsmotstand. c) Gitt koplingen i figur 2.1. Anta ideell operasjonsforsterker. Gitt at R1 = R3 og R2 = R4. Finn et uttrykk for v O gitt av vi1, v I 2 og motstandene i kretsen. Figur 2.1
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 4 av 11 d) Gitt koplingen i figur 2.2. Anta ideelle operasjonsforsterkere. Finn et uttrykk for v O gitt av v v og motstandene i kretsen. I1, I 2 e) Figur 2.2 Gitt kretsen i figur 2.3. Anta at operasjonsforsterkeren er ideell bortsett fra at max/min utgangsspenning er 10V ±. Gitt at R 1 =1 kω, R 2 =100 kω og C = 1,59 nf. Finn et uttrykk for transferfunksjonen Skisser også amplituderesponsen T ( jω ) som funksjon av ω. Gitt at inngangssignalet v ( t) = 0, 05 + 0,05sin(2π 50 t)[v]. I Finn et uttrykk for og skisser utgangssignalet vo ( t ). Vo ( s) T ( s) = og for amplituderesponsen T ( jω ). V ( s) i Figur 2.3
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 5 av 11 f) En opamp er i databladet spesifisert med puls-responsen vist i figur 2.5. Finn opampens slewrate (SR) g) Figur 2.5 Figur 2.6 viser en seriekopling av to operasjonsforsterkere. Anta at begge operasjonsforsterkerne er ideelle bortsett fra at begge har en slewrate som vist i databladet i figur 2.5. Vi påtrykker inngangen et perfekt spenningssprang fra 0 V til 2 V ved t = 0. Skisser vi ( t) og vo ( t ). _ R 1 =10kΩ _ R 2 =25kΩ + v I _ + + + v O _ Figur 2.6
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 6 av 11 Oppgave 3 (20%) a) Gitt kretsen i figur 3.1. R 1 =R 2 =0,5 MΩ R C =3 kω V CC =12 V β=100 Finn transistorens arbeidspunkt (I C,V CE ). I hvilket arbeidsområde/modus er transistoren? Begrunn svaret. b) Figur 3.1 Tegn småsignalskjema for forsterkertrinnet og finn trinnets inngangsmotstand, vo utgangsmotstand og spenningsforsterkning Av = v c) Anta at transistorens strømforsterkningsfaktor, β, i en gitt driftsituasjon øker fra 100 (som i a)) til 300. I hvilket arbeidsområde/modus er transistoren? Begrunn svaret. i d) Koplingen vist i figur 3.1 er svært følsom for variasjoner i transistorens strømforsterkningsfaktor, β. Foreslå en forbedring av forsterkertrinnet som reduserer trinnets β-avhengighet og som samtidig gir størst mulig spenningsforsterkning.
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 7 av 11 Oppgave 4 (25%) a) Gitt kretsen i figur 4.1. Skjemaet viser en fire-trinns opampkopling. Transistor Q 1 og Q 2 danner opampens inngangstrinn. Hva kalles et slikt inngangstrinn. b) Figur 4.1 Hvilken funksjon har transistorene Q 3 og Q 9 og motstanden på 28,6 kω? c) Gjør overslagsberegninger og finn kollektorstrømmen i transistor Q 3. d) Anta at v id =0. Finn spenningene V CQ1, V CQ2 og V 2 V 1 e) Transistor Q 7 og Q 8 danner hvert sitt forsterkertrinn. Hva kan disse trinnene kalles, og hva er deres typiske egenskaper? CQ CQ
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 8 av 11 VEDLEGG TIL EKSAMEN I GRUNNLEGGENDE ELEKTRONIKK 13.DESEMBER 2011 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 2011 Side 9 av 11 VEDLEGG 2 Bipolare transistorer:
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk VEDLEGG 3 NMOS-transistor: Desember 2011 Side 10 av 11
Eksamen i EDT210T A Grunnleggende elektronikk Desember 2011 Side 11 av 11 VEDLEGG 4: