Side 1 av 15 Noregs teknisk-naturvitskaplege universitet Institutt for elektronikk og telekommunikasjon EKSAMENSOPPGÅVE I TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRINSTEKNIKK - Fagleg kontakt under eksamen: Peter Svensson: 99 57 24 70 (til og med oppgåve 4.10) Per Gunnar Kjeldsberg: 93 45 95 50 (fra oppgåve 4.11) Eksamensdato: Torsdag 7. juni 2012 Eksamenstid: 09.00 13.00 Studiepoeng: 7.5 Tillatne hjelpemiddel: D: Ingen trykte eller handskrivne hjelpemiddel er tillatne. Bestemt, enkel kalkulator tillate. Språkform: Sidetal bokmål: 14 Sidetal nynorsk: 14 Sidetal vedlegg: 1 Sensurdato: 28 juni 2012. Merk! Studentane må primært gjere seg kjend med sensur ved å nytte Studentweb. Eventuelle telefonar om sensur må rettast til instituttet. Eksamenskontoret vil ikkje kunne svare på slike telefonar.
7. juni Side 2 av 15 Oppgåve 1 (10 %) Figur 1 a) Finn Théveninekvivalenten til krinsen i Figur 1 sett frå klemmene a, b [Hint: Nodespenningsmetoden] b) Finn effekten som leverast eller forbrukast av kjeldene i krinsen i Figur 1, det vil seie utan noko last kobla mellom klemmene a og b. c) Vis at tilført effekt er lik effekten som blir brukt. Oppgåve 2 (10 %) Figur 2 a) Gjeven krinsen i Figur 2, vis at effekten omsatt i lastmotstanden R L kan skrivast som /. (1) b) Ved å derivere (1) med omsyn på R L, vis at svaret kan skrivast som i likning (2). (2) c) Maksimal effektoverføring oppnåast ved å setje likning (2) lik null. Ved kva for verdi av R L skjer dette?
7. juni Side 3 av 15 Oppgåve 3 (10 %) Figur 3 Ei lampe (sparepære, sjølvsagt) slåast på og av ved hjelp av ein spenningsstyrt brytar (eit relé). Denne brytaren (vist som ein boks merka rele til høgre i Figur 3) virkar på følgjande måte: Dersom spenninga v er større enn 2 volt, lyser lampa. Når spenninga er lågare enn 2 volt, er lampa slukka. Krinsen i venstre del av figuren skal nyttast til å innføre seinking i tid når lampa slåast på. Gå ut fra at den spenningsstyrte brytaren (reléet) ikkje belastar resten av krinsen, det vil seie at straumen i = 0 som vist i figuren. Dette gjeld uavhengig av om lampa lyser eller ikkje. a) Bruk at brytaren til venstre har vore lenge i posisjon OFF og at den setjast i posisjon ON ved tida t = 0. Sett opp eit uttrykk for spenninga over reléet v(t) for t > 0. For resten av oppgåva skal du nytte at motstanden har verdi R = 1.5 MΩ. b) Bestem kva for verdi av kondensatoren C som gjer slik at det tek 5 sekund frå brytaren slåast på til lyset tennast. Bruk denne kondensatorverdien vidare i oppgåva. c) Lyset slukkast ved å sette brytaren i posisjon OFF. Bruk at lyset har stått lenge på. Kor lang tid tek det frå brytaren slåast av til lyset slukkast? Oppgjeve: e / ; 0 1 d
7. juni Side 4 av 15 Oppgåve 4 (40 %) Nedanfor er gjeve 20 spørsmål i form av 3 påstandar eller svaralternativ A, B eller C. Berre éin av påstandane er riktig. Kryss av for riktig svar A, B eller C i tabellen bak i oppgåvesettet. OBS! Tabellsida må leverast inn som ein del av eksamensoppgåva!! Riktig svar gjev 2 poeng, manglande svar gjev 0 poeng, og galt svar gjev -1 poeng. Fleire svar på same spørsmål reknast som manglande svar og gjev 0 poeng. Ved feilavkrysning, fyll den feilavkryssa ruta heilt, og sett eitt kryss i riktig rute. 1) I krinsen nedanfor er det to kjelder som produserer eller forbruker effekt. Kva for påstand er sann? A) Straumkjelda leverer effekt og spenningskjelda forbruker effekt B) Spenningskjelda leverer effekt og straumkjelda forbruker effekt C) Begge kjeldene leverer effekt 2) Gjeven krinsen i oppgåve i) over kor mykje effekt leverast til 1 kω-motstanden A) 15 mw B) 20 mw C) 25 mw 3) Kva for utsegn nedanfor er riktig? A) Eit voltmeter måler spenning og må plasserast i serie med spenninga som skal målast. Eit ideelt voltmeter har null indre motstand. B) Eit Ampéremeter måler straum, og må plasserast i serie med straumen som skal målast. Eit ideelt ampéremeter har null indre motstand. C) Eit Ampéremeter måler spenning, og må plasserast i parallell med spenninga som skal målast. Eit ideelt ampéremeter har null indre motstand.
7. juni Side 5 av 15 4) Finn ekvivalent resistans mellom klemmene a, b R ab A) 20 Ω B) 25 Ω C) 30 Ω 5) Finn effekten som spenningskjelda i figuren under leverer. A) 132 W B) 138 W C) 144 W 6) Finn ekvivalent kapasitans mellom klemmene a, b C ab
7. juni Side 6 av 15 A) 5 nf B) 15 nf C) 20 nf 7) Kva for uttrykk er riktig for straumen gjennom kondensatoren i(t) i figuren under? A) 4.5 e ma; 0 B) 4.5 e ma; 0 C) 4.5 e ma; 0 8) Kva for uttrykk er riktig for spenninga over 30 kω-motstanden v(t) i figuren frå oppgåve vii) over? A) 225 135 e V; 0 B) 225 90 e V; 0 C) 150 60 e V; 0
7. juni Side 7 av 15 9) Kva blir rms-verdien (effektivverdien) til det periodiske signalet y(x)? A) 1/ 3 V B) 2/ 3 V C) 3/ 3 V 10) Kva for alternativ uttrykkjer Kirchoffs straumlov i nodane 1 og 2 i figuren under. A) B) C) 0; 2 0 ; ; 2 2
7. juni Side 8 av 15 11) Gjeve det negative desimale talet -20 (10). Kva er det samme tallet på binær 2 skomplement form? A) 110100 (2) B) 101100 (2) C) 001011 (2) 12) Gjeve det heksadesimale talet 5E,B (16). Kva er det same talet på oktalform? A) 136,54 (8) B) 27,18 (8) C) 514,11 (8) 13) Gjeve desimaltallet 191,09 (10). Kva for eit alternativ (A, B eller C) oppgjev det samsvarande talet i sjutallssystemet når det er avrunda til eitt siffer etter komma (radixpunkt)?? A) 362,1 (7) B) 112,2 (7) C) 263,0 (7) 14) Kva for ein av funksjonane F A, F B, eller F C representerer Karnaughdiagrammet nedanfor OG krev så få transistorar som mogleg? Bruk biblioteket av tilgjengelege logiske portar på nest siste side av oppgåvesettet. ZW XY 00 01 11 10 00 1 1 0 1 01 0 1 1 0 11 0 0 1 1 10 1 0 1 1 A) B) C)
7. juni Side 9 av 15 15) Gjeven funksjonen,,,. Kva for alternativ A, B eller C listar funksjonens 1-mintermer (X er mest signifikant)? A) F A = Σ(0,2,3,7,8,11,14,15) B) F A = Σ(1,2,3,4,5,10,11,12,15) C) F A = Σ(1,3,4,5,10,12,13) 16) Kva for ein av dei tre påstandane nedanfor er IKKJE korrekt? A) For eit negativt tal på 2's komplement format kan du legge til så mange einerar du vil foran det mest signifikante bittet, uten at talet endrar verdi. B) "Don't care betingelser" brukt i samanheng med Boolsk optimalisering vil normalt føre til løsningar som krev fleire transistorar. C) "Hot-one" tilstandskoding krev normalt fleire vipper enn tilstandkoding med "minimum bitendring". 17) Gjeven ein sekvensiell komponent med oppførsel som skildra i figuren nedanfor. Tida flyt frå venstre mot høgre. Kva for eit alternativ A, B eller C nemner ein type komponent som dette kan vere? CLK CLR INN UT A) D-vippe. B) D-lås. C) T-vippe.
7. juni Side 10 av 15 18) Gjeven krinsen nedanfor. Hvilken funksjon A, B eller C er IKKJE ein ekvivalent representasjon av denne krinsen? X Y Z F A) B) C) 19) Tabellmetoden er nytta til å komme fram til valgtabellen nedanfor som skal brukast til å finne ei minimal dekning for ein funksjon. Kva for alternativ A, B eller C nemner ein påstand som er korrekt i samhøve med informasjonen i tabell 1? PI PI PI Funksjonenes mintermer Navn Uttrykk Minterm 1 2 3 5 6 7 9 12 13 14 P1 y'z (1,5,9,13) X X X X P2 w'z (1,3,5,7) X X X X P3 w'y (2,3,6,7) X X X X P4 xyz' (6,14) X X P5 wxy' (12,13) X X P6 wxz' (12,14) X X Tabell 1: Tabellmetoden, PI valgtabell A) xyz er ein primimplikant for funksjonen. B) P5 må vere med i alle fulle dekningar. C) y'z + w'y + xyz' + wxy' er ei minimal dekning
7. juni Side 11 av 15 20) Gjeven krinsen med JK-vippe nedanfor, komponentbiblioteket på nest siste side i oppgåvesettet, og følgjande informasjon om vippas forseinkning i tid, oppsett- og holdetider: t pd(l-h) = 4ns, t pd(h-l) = 3ns, t setup = 2,8ns og t hold = 1ns. Kva for eit alternativ A, B eller C oppgjev krinsens maksimale klokkefrekvens? INN J Q UT CLK CLR K CLR A) 89,3MHz B) 108,7MHz C) 138,9MHz
7. juni Side 12 av 15 Oppgåve 5 (30 %) a) (8 %) Analyser krinsen med JK-vippe frå oppgåve 4-20. Teikn tilhøyrande tilstandsdiagram. Du kan bruke den karakteristiske tabellen for JK-vippen gjeven nedanfor til hjelp. J K Q(Next) 0 0 Q 0 1 0 1 0 1 1 1 Q b) (2 %) Studer tilstandsdiagrammet du kom fram til i oppgåve 3 a). Sjå spesielt på samenhengen mellom inngangssignal før ein klokkeflanke og utgangssignal etter same klokkeflanke. Kva slags annan, kjend komponent svarar denne krinsen til? c) (8 %) Tilstandsdiagrammet i Figur 4 nedanfor har ekvivalente tilstander. Bruk ein implikasjonstabell til å finne dei ekvivalente tilstandane og teikn deretter det forenklede tilstandsdiagrammet. X/0 S3 0/1 0/0 S1 Notasjon: Inn / Ut SX S5 1/0 1/0 0/1 S4 0/0 1/1 1/1 S2 1/0 0/1 S0 Figur 4 d) (12 %) Du skal designe kontrolleininga for eit kommunikasjonssystem som tek imot ein seriell bitstraum (eitt og eitt bit om gongen) på signalet DataInn og finne starten og enden av datapakker i denne bitstraumen. Ei datapakke kan ha vilkårlig lengde, men startar og stoppar alltid med bitstrengen 10101. Dette bitmønsteret opptrer aldri nokre andre stader. Når denne bitstrengen detekterast skal kontrolleininga gje ut ein aktiv høy verdi (einer) med lengde ein klokkeperiode på utgangssignalet StartStopp. Det vil alltid vere minimum eitt bit (verdi en eller null) mellom to bitstrenger av typen 10101. Eit typisk eksempel på korleis signala skal endre seg er gjeve i diagrammet i Figur 5 nedanfor. Teikn eit tilstandsdiagram for denne kontrolleininga. Bruk notasjon som gjeven i Figur 5 nedanfor. Du skal berre teikne tilstandsdiagrammet, ikkje gå vidare med designet.
7. juni Side 13 av 15 Clk DataInn StartStopp Notasjon: Tilstandsnavn DataInn / StartStopp Figur 5
7. juni Side 14 av 15 Tilgjengelege logiske funksjonar frå biblioteket:
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 7. juni Side 15 av 15 HUGS Å LEVERE DETTE ARKET SOM EIN DEL AV EKSAMENSOPPGÅVA Kandidatnummer: Emnekode: Side: / Svartabell for oppgåve 4: SPØRSMÅL NR.: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A B C