Ny og utsatt eksamen i Elektronikk 28. Juli 2015. Løsningsforslag Knut Harald Nygaard



Like dokumenter
Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Eksamen i Elektronikk 24. Mai Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

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

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars Løsningsforslag

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

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

EKSAMEN Løsningsforslag Emne: Fysikk og datateknikk

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2018

UNIVERSITETET I OSLO.

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

Lab 1 Innføring i simuleringsprogrammet PSpice

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

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

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren Oppgave 1

Lab 7 Operasjonsforsterkere

Eksamensoppgaver i Elektronikk 1 - LO350E.

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

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

LAB 7: Operasjonsforsterkere

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.

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

Løsningsforslag eksamen inf 1410 våren 2009

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

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

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

Oppsummering. BJT - forsterkere og operasjonsforsterkere

01-Passivt Chebychevfilter (H00-4)

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

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

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Løsningsforslag til eksamen FY108 høsten 2003

UNIVERSITETET I OSLO.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO.

«OPERASJONSFORSTERKERE»

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2008

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

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

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

Rapport TFE4100. Lab 5 Likeretter. Eirik Strand Herman Sundklak. Gruppe 107

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

Løsningsforslag. til EKSAMENSOPPGAVER i Elektronikk 1

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), øvingssett 1, høst 2005

UNIVERSITETET I OSLO.

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer

UNIVERSITETET I OSLO.

Løsningsforslag eksamen EDT202T, Elektronikk 2, den

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

UNIVERSITETET I OSLO.

FYS Forslag til løsning på eksamen våren 2014

LABORATORIEØVELSE C FYS LINEÆR KRETSELEKTRONIKK 1. TILBAKEKOBLING AV 2-ORDENS SYSTEM 2. KONTURANALYSE OG NYQUISTDIAGRAMMER

LF til KRETSDELEN AV Eksamen i TFE4101 Kretsteknikk og digitalteknikk

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Elektronikk 2 løsningsforslag våren 2002

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

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

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

«OPERASJONSFORSTERKERE»

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

Oppgaven må gis etter at vi har gjennomgått bodeplot for resonanskretser. Anta at opampen er ideell og kun fungerer som en ren forsterker Rf

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2004

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 høsten 2005

FYS1210 Løsningsforslag. Eksamen V2015

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars 2010

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Operasjonsforsterkeren

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

En del utregninger/betraktninger fra lab 8:

UNIVERSITETET I OSLO.

Design og utforming av et anti-alias-filter

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

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

UNIVERSITETET I OSLO.

STE6146 Signalbehandling .RQWLQXHUOLJH ILOWUH

INF1411 Oblig nr. 4 Vår 2011

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

Lab 2 Praktiske målinger med oscilloskop og signalgenerator

ELEKTRONIKK 2. Kompendium del 3 Strømforsyning. Petter Brækken

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

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren 2010

Løsning eks Oppgave 1

Løsningsforslag for obligatorisk øving 1

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

Tidsbase og triggesystem. Figur 1 - Blokkskjema for oscilloskop

Forelesning nr.5 INF 1410

Transkript:

Ny og utsatt eksamen i Elektronikk 28. Juli 205 Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

Oppgave (30 % En operasjonsforsterker, som antas ideell, er benyttet i figuren nedenfor. V a Transferfunksjonen: V (s= /s +/s = +s H (s= (s= V V =2 (s= V (s= +s q.e.d. ( +s 2 V (s=+ =2 b Asymptotisk forløp for H (jω (db er vist nedenfor. Generelt er dempningen gitt som: H (jω (db 5 0-0 -20-30 6 db 0 krad/s -40 db/dekade logω H( jω =0 lg[+(ω/ω 0 2 N ] Her er graden N = for hvert av lavpassfiltrene. Grensefrekvensen for hvert av filtrene er da ω 0 = /T = krad/s. Da er dempningen totalt for ω 0 = krad/s lik 6 db. Da er: H ( jω 0 =6dB 6 db=0 db Dempningen for ω = 0 krad/s er lik 20 db for hvert filter, slik at den totale dempningen er 40 db. Da er: H ( j 0 ω 0 =6 db 40 db= 34 db c En operasjonsforsterker, som antas ideell, er benyttet i figuren nedenfor. v inn 2 2

Transferfunksjonen er gitt som: Butterworth 2. orden krever at polynomet er: Her er benyttet normalisering, og vi setter 0 = = 2 = 0 kω slik at n = 2n =. Da fås: Dette gir n og 2n : Kondensatorene blir da (Ω 0 = 0 krad/s: H 2 (s = 2 = 2 2 s 2 +[( + 2 2 ]s+ s n 2 + 2 s n += n 2 n n 2n s n 2 +[(n + 2n 2n n n ]s n + = n 0 Ω 0 = 5 2 d Asymptotisk forløp for H 2 (jω er som for H (jω. Her er graden N = 2, og siden dette er et Butterworth-filter, er dempningen for ω 0 = krad/s lik 3 db. Da er: H 2 ( jω 0 =6 3 db=3db Dempningen for ω = 0 krad/s er lik 40 db (andre ordens filter. Da er: H 2 ( j 0ω 0 =6dB 40dB= 34dB s n 2 + 2 s n += n 2 n s n 2 +( 2 2n n s n + n = 5 2 2 n = 2 5 0k k =87,4nF der n = 0 Ω 0 2 = 2n 0 Ω 0 = 2 5 =4,4 nf 0 k k Forskjellen mellom H (jω og H 2 (jω er demningen ved grensefrekvensen ω 0 = krad/s, der andreordensfilteret bare har 3 db dempning. Oppgave 2 (30 % D I L V L En brulikeretter D får sin spenning fra en nett-transformator som leverer 5 V (effektivverdi, se figuren til venstre. Brulikeretteren mater en kondensator. Anta et konstant spenningsfall på V over hver likeretterdiode i lederetning. Vi antar at lasten drar en konstant strøm på I L = A. a Minimum kondensatorverdi finnes fra rippelspenningen (spiss-spiss, gitt ved:,5 V=V rippel = I L t = 8 m,5 =5333 μf b Toppspenningen på kondensatoren er gitt ved: V topp =5 2 2 =9,2 V Middelverdien av spenningen over kondensatoren er da: V midl =V topp V rippel /2=9,2,5/2=8,5V

V G V ref I ut 2 En regulator med en MOSFET og en operasjonsforsterker (som regnes som ideell kan realiseres som vist i figuren til venstre. Vi antar at transistoren har en konstant gatesource-spenning på 4 V når regulatorens last er en konstant strøm på I ut = A. eferansespenningen V ref = 6,8 V. Spenningen inn på regulatoren er = 8 V, og vi ønsker en utgangsspenning = 0 V når laststrømmen er konstant lik I ut = A. c Spenningen på operasjonsforsterkerens minus-inngang må være den samme som V ref. Følgelig fås: V ref = 2 + 2 6,8= 0 k +0 k 0 =4,7k Ω Operasjonsforsterkerens utgangsspenning V G må ligge V GS = 4 V over utgangsspenningen: V G =V GS + =4V+0V=4 V d Transistorens effektforbruk er: P=( I ut =(8 0 V A=8 W Kjølefinnens termiske motstand må være mindre enn: T J T A =P Q2 ( J + S + SA 50 50=8 (,0+0,4+ SA SA =,K /W Oppgave 3 (20 % F I 0 0 Figuren til venstre viser ekvivalentskjema for en D/Aomformer med strømutgang, bestående av en strømgenerator I 0 med indre motstand 0, sammen med en strømspenningsomformer bestående av en operasjonsforsterker, motstand F og kondensator. Operasjonsforsterkeren kan regnes som ideell i det følgende. D/A-omformeren leverer strømmen ma I 0 + ma. Amplituden til operasjonsforsterkerens utgangsspenning ønskes lik V ved maksimal strøm fra D/A-omformeren. a Strømmen I 0 går i sin helhet gjennom F : = F I 0 F = = V I 0 ma =kω Minus-inngangen til operasjonsforsterkeren ligger på virtuell jord. Dermed går det ingen strøm gjennom 0. b En ønsket grensefrekvens på 20 khz bestemmes av :

f 0 =20 khz= 2π F = 2 π 20 k k = 8 nf Dempningen ved 50 khz er: H( jω =0lg[ 2] ( + f f 0 [ ( =0lg + 50kHz 2 20 khz ] =8,6dB c Et filter av andre grad har dempningen: H( jω =0 lg[ + ( f f 0 2 2] =0 lg [ + ( 4 50 khz 20 khz ] =6,0 db Dette gir tilsammen 24,6 db, slik at et annen ordens filter er tilstrekkelig. Oppgave 4 (20 % 2 v I figuren til venstre er vist en krets med blant annet en operasjonsforsterker som kan regnes som ideell. a Ved bruk av superposisjon fås: v =0 = 4 3 + 4( + 2 v 2 v 2 3 4 v2 =0 = 2 v = 4 3 + 4 ( + 2 v 2 2 v b Vi antar = 3 = = 0 kω og ønsker å realisere funksjonen = v 2 v : =v 2 v = 4 + 4( + 2 v 2 2 v Dette gir 2 = = 0 kω og 4 = 2 = = 0 kω. v v 2 5 3 2 4 = v +v 2 =( En operasjonsforsterker, som kan regnes som ideell, er koplet som vist i figuren til venstre. c Vi lar motstandene, 3, 4 og 5 alle være lik = 0 kω og ønsker å realisere funksjonen = v +v 2. Vi kan benytte superposisjon og får da: =( Dette gir da: 3 4 3 4 + 5 v + /2 /2+ v + /2 /2+ 2( v + 2 2 =2 =20 kω 4 5 4 5 + 3 v 2( + 2