g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 2k5 )

Like dokumenter
UNIVERSITETET I OSLO.

g m = I C / V T g m = 1,5 ma / 25 mv = 60 ms ( r π = β / g m = 3k3 )

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2008

g m = I C / V T = 60 ms r π = β / g m = 3k3

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren Oppgave 1

Forslag til løsning på eksamen i FYS1210 våren 2005 side 1. Fig.1 viser et nettverk med to 9 volt batterier og 4 motstander, - alle på 1kΩ.

Figur 1. 1e) Uten tilkopling på inngangene A og B - Hva er spenningen på katoden til dioden D1? 1,4 volt

UNIVERSITETET I OSLO

FYS Forslag til løsning på eksamen våren 2014

Figur 1 viser et nettverk med et batteri på 18 volt, 2 silisiumdioder og 4 motstander.

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren 2010

UNIVERSITETET I OSLO.

UNIVERSITETET I OSLO

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

Løsningsforslag til eksamen FY108 høsten 2003

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2009

UNIVERSITETET I OSLO.

UNIVERSITETET I OSLO.

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 V-2007 ( rev.2 )

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2004

UNIVERSITETET I OSLO.

UNIVERSITETET I OSLO.

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 høsten 2005

UNIVERSITETET I OSLO.

FYS1210 Løsningsforslag. Eksamen V2015

Oppsummering. BJT - forsterkere og operasjonsforsterkere

Forslag til løsning på eksame n FY-IN 204 våren 2002

TRANSISTORER Transistor forsterker

TRANSISTORER Transistor forsterker

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2018

Forslag til løsning på eksamen i FY Forslag til løsning på eksamen i F -IN 204 og FY108 våren 2003.

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2015

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

Eksamen i Elektronikk 24. Mai Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

UNIVERSITETET I OSLO.

Ny/Utsatt eksamen i Elektronikk 2. August Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

FYS1210. Repetisjon 2 11/05/2015. Bipolar Junction Transistor (BJT)

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Løsningsforslag Elektronikk 1 (LO342E) høst 2006 eksamen 1. desember, 3timer

LAB 7: Operasjonsforsterkere

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Introduksjon til oppgave 1: Transistorkarakteristikken til BC-547

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Lab 7 Operasjonsforsterkere

Fasit til Eksamen FY-IN 204 våren (avholdt høsten) 1998.

UNIVERSITETET I OSLO.

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG INGRID KVAKLAND AVD. FOR TEKNOLOGI INSTITUTT FOR ELEKTRO OG DATATEKNIKK 7005 TRONDHEIM

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Eksamensoppgaver i Elektronikk 1 - LO350E.

EKSAMEN Løsningsforslag Emne: Fysikk og datateknikk

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C = 1volt

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 2

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s kap. 16, s

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars Løsningsforslag

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s og kap. 16, s.

TRANSISTORER. Navn: Navn: Kurs: FY-IN204 Elektronikk med prosjektoppgaver - 4 vekttall. Oppgave: LABORATORIEØVELSE NR 2.

TRANSISTORER. Navn: Navn: Kurs: FY-IN204 Elektronikk med prosjektoppgaver - 4 vekttall. Oppgave: LABORATORIEØVELSE NR 2.

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C. 1volt

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

Løsningsforslag eksamen EDT202T, Elektronikk 2, den

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Løsning eks Oppgave 1

01-Passivt Chebychevfilter (H00-4)

Forelesning nr.12 INF 1411 Elektroniske systemer. Opamp-kretser Oscillatorer og aktive filtre

= 10 log{ } = 23 db. Lydtrykket avtar prop. med kvadratet av avstanden, dvs. endring ved øking fra 1 m til 16 m

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO

Transistorkretser Laboratorieeksperimenter realfagseminar Sjøkrigsskolen 15. November 2010

Transistorforsterker

ELEKTRONIKK 2 DAK-ØVING 6 Endre i transistormodell, DCsvip, AC-svip, impedans 2004

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

Løsningsforslag til EKSAMEN

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 4

= 10 log{ } = 20 db. Lydtrykket avtar prop. med kvadratet av avstanden, dvs. endring ved øking fra 1 m til 16 m

LABORATORIEØVELSE B FYS LINEÆR KRETSELEKTRONIKK 1. LAPLACE TRANSFORMASJON 2. AC-RESPONS OG BODEPLOT 3. WIENBROFILTER

UNIVERSITETET I OSLO.

Praktiske målinger med oscilloskop og signalgenerator Vi ser på likerettere og frekvensfilter

UNIVERSITETET I OSLO

Praktiske målinger med oscilloskop og signalgenerator

Lab 1 Innføring i simuleringsprogrammet PSpice

Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger. Likeretter (Rectifier) omforme AC til DC

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

EKSAMEN. Emne: Fysikk og datateknikk

Innhold Oppgaver om AC analyse

Transkript:

Forslag til løsning på eksamensoppgavene i FYS0 vår 0 8.6 Oppgave Figure viser en enkel transistorforsterker med en NPNtransistor N Transistoren har en oppgitt strømforsterkning β = 50. Kondensatoren C har verdien µf. C = 0 µf. Tilført spenning fra batteriet V er volt. a) Transistoren skal arbeide med en kollektor hvilestrøm ( I CQ ) på,5 ma. Beregn verdiene til basismotstanden R og kollektormotstanden R. Arbeidspunktet må ligge på 6 volt dvs. spenningen over R må være 6 volt. R = 6volt /,5 ma = 4k Transistoren leder dvs. basis = 0,7 volt. R = (V-0,7) / (,5 ma / 50) =,3 volt / 0,0mA =,3 MΩ b) Hvor stor er transistorens transkonduktans g m? g m = I C / V T g m =,5 ma / 5 mv = 60 ms ( r π = β / g m = k5 ) c) Hvor stor er spenningsforsterkningen for midlere frekvenser? Av = - gm * R R3 ( - gm * R R3 = - gm *,33k = - 80 ) d) Vi fjerner R3 Hva blir nå forsterkningen for midlere frekvenser? - 40 e) Tegn opp småsignalekvivalenten for lave frekvenser. C C r π R R R3 f) Hva blir nedre grensefrekvens til forsterkeren? Frekvensen bestemmes av C og r π. f L r C = 3 Hz R er stor -,3 MΩ Dvs. liten betydning når den står i parallell med r π på k5 C og R3 begrenser fra ca. 8 Hz dvs. C og r π bestemmer g) Hva er forsterkerens inngangsimpedans (Z in ) for 0 khz? Z X R k5 h) Øvre grensefrekvens bestemmes blant annet av transistorens interne kapasitanser. Forsterkningen til kretsen vil også ha betydning for øvre grensefrekvens. Forklar kort hvordan dette henger sammen. (Millereffekt) in c

Oppgave Figur A viser en spenningsregulator, - transistoren Q har en strømforsterkning = 00. - V z = volt, lastmotstanden R = 0 og R = 300. Figure A a ) Hva blir spenningen over lastmotstanden R og hvor stor effekt (Watt) avsettes i motstanden? V R = V Z 0,7v = v 0,7v =,3 volt P R = V R / R = 6,4 watt b ) Hvor stor er strømmen gjennom R og strømmen I Z gjennom zenerdioden? I R =,3/0 = 0,57 Amp. ( Dette er emitterstrømmen til transistoren Q ) I Z =? Finner først strømmen gjennom R. Denne strømmen deler seg nå i grener - basestrømmen I B og strømmen gjennom zenerdioden I Z. I R = (6v-v) / 300Ω = 4 / 300 = 3,3mA Emitterstrømmen I E = (β+) I B -> I B = I E / (β+) = 0,57/0 = 5,6mA I Z = I R - I B = 3,3 ma 5,6 ma = 7,7 ma c ) Hvor stor effekt (W) avsettes i reguleringstransistoren Q? P Q = V Q I Q = (6,3)volt 0,57 ma = 4,7volt 0,57A =,7 watt Vi setter inn noen ekstra komponenter Q og R3 som skal begrense strømmen til lastmotstanden R hvis denne blir for liten (kortsluttning) Se Figur B Figure B d ) Hvor stor er strømmen gjennom R når strømbegrenseren trer i funksjon? Skal strømbegrenseren tre i funksjon må spenningen Base Emitter være 0,7 volt. Dvs. I MAX = 0,7volt / 0,5 ohm =,4 Amp

Oppgave 3 3a ) Du har en operasjonsforsterker med et Gain Band Width product (GBW) = MHz. Du skal konstruere en inverterende forsterker. Kravene til forsterkeren er : Inngangsmotstand R inn = 5 kω. Spenningsforsterkningen A V = 0. Tegn opp kretsen. Sett på komponentverdier. Bruker en inverterende kopling med 5k som seriemotstand inn mot ( - ) inngangen. R/R=0 det betyr at R = 50k 3b ) Hvor stor er forsterkningen i db? AdB = 0 log Av =0 log 0 = 0 = 0 db Forsterkning Av = 0 gir 0 db forsterkning. 3c ) Tegn opp frekvensresponsen til forsterkeren. Bruk vedlagte logaritmepapir. Marker tydelig øvre grensefrekvens til forsterkeren. Gain Band Width product (GBW) er definert som forsterkning (Av) multiplisert med båndbredden BW : GBW = Av BW MHz = 0 BW BW = MHz / 0 = 00 khz ( f h ) A db 0 db 0 db f Hz 0 00 000 0k 00k MHz 0 MHz 3d ) Kan denne forsterkeren brukes i et Hi-Fi lydanlegg? ( Hi-Fi krever lineær fasegang i frekvensområdet 0 Hz 0 khz ) Gi en kort begrunnelse for svaret. Ved grensefrekvensen (f h ) har vi et faseskift på 45 o. For å komme unna faseskift må vi flytte oss en dekade ned i frekvens fra 00 khz ned til 0 khz. Det betyr at kretsen ikke kan brukes i et Hi-Fi-anlegg 3

3 e) 3f ) Du har flere operasjonsforsterkere med GBW = MHz - og skal konstruere en ny inverterende forsterker - nå med spenningsforsterkningen A V = 30. Øvre grensefrekvensen skal være 00 khz Inngangsmotstanden skal nå være størst mulig. ( R inn > MΩ ) Tegn opp kretsen og sett på komponentverdier. ( Hint du må bruke flere forsterkere.. ) Skal vi klare en grensefrekvens på 00 khz med spenningsforsterkning på 30 må vi bruke forsterkere. Vi så under b) og c) at en op.amp med GBW på MHz har en maksimal forsterkning på 0 for en øvre grensefrekvens på 00 khz. Vi må seriekople to trinn ingen av disse kan ha større forsterkning enn 0. Vi kan begynne med et trinn med forsterkning 3 - i serie med dette kan vi legge inn et trinn med forsterkning 0. Totalt gir dette en forsterkning på 30. For å få størst mulig inngangsmotstand må vi bruke en ikkeinverterende forsterker som første trinn. Jeg velger forsterkning = 3 for dette trinnet. Forsterkningen til en ikkeinverterende forsterker er gitt som ( R/R + ) Velger R = 0 k og R =0 k. For trinn bruker jeg en inverterende forsterker med forsterkning = 0 - gitt av forholdet mellom R4 og R3. Se figuren under. 4

Oppgave 4 Figur 4 viser et frekvensfilter tegnet for analyse i PSpice. Komponentverdier: R = 60 Ω, C = nf, R = kω, R3 = kω, R4 = kω, C = uf, R5 = 4 kω, R6 = kω, R7 = kω a) Hvor stor er forsterkningen til kretsen ved midlere frekvenser i db? Opamp U har gain opamp U har gain 5 samlet er forsterkningen 0 ganger. A V (db) = 0 log 0 = 0 db. Figur 4 b ) Beregn knekkfrekvenser og tegn opp frekvenskarakteristikken. ( 0Hz til 0MHz) Bruk logaritmepapir. Marker tydelig knekkpunkter på frekvenskarakteristikken. ( Operasjonsforsterkerne har i oppgave 4b ingen GBW-begrensninger ) Knekkpunktene bestemmes av R, C (høypassfilter) og C, R4 (lavpass) 000 f H 60 Hz 3 6 R C 6,80 0 6,8 f L MHz 9 R C 6,860 0 Ampl db 30 db 60Hz MHz 0 db 0 db 0 db/dek 0 db/dek 0 00 000 0 k 00k MHz 0 MHz c ) Kretsen skal levere et signal V ut med frekvens 0 khz. Vi ønsker at signalamplituden skal være 0 volt pp (Peak to peak) Hvilke krav stiller dette til slewrate for Op.amp U. Husk at formelen for slewrate bruker V P - ikke V PP s VP f 0 34, 00 3, 3volt / Sek 5