A vdeling for ingeniørutdanning Emne: Elektronikk 1 Gruppe(r): 2. klassene på elektro Emnekode LO350E Dato: 18. desember 2003 Faglig ansvarlig: Rolf Ingebrigtsen Eksamenstid:0900-1200 Eksamensoppgaven består av Tillatte hjelpemidler: Antall sider: 5 (Inkl forside og vedlegg) Antall oppgaver: 3 Antall vedlegg 1 (3 sider) Lærebok: Rolf Ingebrigtsen, Analoge kretser og komponenter og innlimt A4-ark med stikkordregister. (NB! Bare selve læreboka. oppgaver med løsningsforslag eller laboppgaver og labprotokoller) Kalkulator, matematiske og fysiske tabeller. Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Innføring skal være med blå eller sort penn. Etter selve oppgaven ligger det vedlagt 3 sider med komponentdata.. Alle svar må begrunnes ved hjelp av beregninger eller på annen måte. HiO/IUÆ 1 /HO3/R.Ing. Side l av 6
Oppgave 1 (30% ) Figuren til høyre viser en felles emitter-forsterker med en BC547B type transistor. Bruk eventuelt n = 1,2 i EbersMoll likninga og se ellers vedlegg l for andre transistordata du måtte trenge. UBB er justert slik at UEQ = 0,60 V. Uut = Uj = O. Ucc = 30V UBB=?? RK?? Uj r- 29k.Q.L --j Cu r-o Uut a)7% Beregn emitterstrømmen i denne kretsen! O,O68F Co UEE = o b )5% Den omtrentlige verdien for UBB er en av disse - verdiene: -0,7V; 0,7V; 1,3V; 5,OV eller 15V. Velg det beste alternativet og begrunn svaret.k2!1 uten å bruke formler! Ci c)7% Hvor stor må RK være for at arbeidsspenningen UKQ i kollektomoden skal være 14,0 V? d) 11 %Cu velges så stor at det er Cj som bestemmer nedre grensefrekvens fn. Hvor stor blir fn dersom signalkilden er en mikrofon med kildemotstand på 47k.O? Oppgave 2 (35%) Alle tre transistorene i kretsen til høyre er av typen BC547B, og vi går ut i fra at de er nøyaktig like (identiske). Beregningene i a) og b) skal gjøres ut i fra typiske data, se vedlegg l. Se bort fra earlyeffekt i transistorene. Innsignalet er lik null, Uj = O,OOOOV a)7% Hva kalles transistorkombinasjonen T2 - T3, og hvorfor brukes den? b )21%Det viser seg at arbeids strømmen IEQ3 i T 3' semitter blir 23 rna. Bruk overslagsregning til å finne: 1. Emitterspenningen til T 3. 2. 3. Basestrømmen til T 2. Kollektor-spenningen til T! c )7% Ved å erstatte I med en strømkilde, kan kretsens egenskaper forbedres. Lag nytt kretsskjema der du viser hvordan denne strømkilden kan realiseres i praksis. (Du skal altså tegne samme kretsen, bare med den forskjellen at RK skal være byttet ut med en virkelig strømkildekrets! Ingen beregninger skal gjøres!! HiO/IUÆl/HO3/R.Ing. Side 2 av 6
Oppgave 3 (35%) Forsyningsspenningene ti] operasjonsforsterkeren (opampen) i figuren til høyre er Ucc = 15V og UEE = -15V. (De er ikke tegnet inn i figuren.) RI R2 V. 1 antar at opampen er 1.dee l], b ortsett fra at me d lo,oko 30,OkO U2 forsyningsspenninger på :t 15V, så vi] den maksimalt kunne gi ut +14V, mens laveste utspenning vil være -14V. (Utspenningsområdet er altså mellom -14V og +14V.) Ul Nøyaktigheten til motstanden er:t 1%. ::f:j-':ut a) 14%Hvilken verdi får UUT dersom: 1) Ul = 1,300V og U2 = O,OOOV? 2) Ul = O,OOOV og U2 = 2,400V? b )7% Hvor stor blir den øvre grensefrekvensen for kretsen i punkt a) foran for små signaler når operasjonsforsterkeren som brukes har frekvensrespons (A(f)-kurve) som vist i figuren til høyre? Begrunn svaret ut i fra denne figuren eller på annen måte! (Hint: finn verdien for tilbakekoplingen B!) c) 14%Kretsen i a) endres ved at R2 fjernes og en diode settes inn som vist til høyre. Hvilken verdi lar UUT nå dersom Ul = 5,OOOV og: 1) U2 = O,OOOV? 2) U2 = 8,400V? Oppgavesettet er slutt. På de neste 3 sidene finner du komponentdata. HiO/IUÆ 1/HO3/R.lng. Side 3 av 6
Ved/egg l: Transistordata. MOTOROLA SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA Order thls document by /D Amplifier NPN Silicon Transistors 1 3 EMITTER MAXIMUM RATINGS Rating CoJlector - Emitter Voltage CoRector-Base Voltage Emitter-Base CoUectOf Current - Voltage ContInuous Total Devk:e Dissipation@TA Demte above 25 C Total Device Dissipation@Tc.25OC Derate above 2S"C Operating and Storage Junction Temperature Range = 25OC THERMAL CHARACTERJSTICS Characteristlc Symbol VCEO VCBO VEBO Ic Po Po TJ, Tstg Symbol Max I Unit Vdc Vdc Vdc made mw mwi"c Watt mwi"c ThermaI Resistance, Junction to AmbIent I ReJA 200 OC/W I Thennal Resistance, JunctkJn to Case i ReJC 83.3 GC/W ELECTRICAL CHARACTERISTlCS (TA = 25OC ooess otherwise noted) OFF CHARACTERISTICS.C Unit Characteristlc Symbol Min CASE 29-04, STYLE 11 T0-92 (TO-226M) Typ Max Unit REV 1 @ MoIoroIa. Inc. 1996 HiO/IUÆ 1/HO3/Rlng. Side 4 av 6
J B BC547J AJ BJ C BC548J AJ BJ C ELECTRlCAL ON CHARACTERISTICS DC Current Galn (IC = 10 A. VCE = 5.0 V) CHARACTERlSTICS (TA = 25 C unless oe noted) (Continued) Characteristic Symbol Min TYP Max Unit BC547Af548A 8/5478/548B BC548C tft 90 150 270 (IC = 2.0 rna. VCE.5.0 V) BC547 BC548 BC54 7 A/548A 8/547Bf548B BC547C/BC548C 200 420 180 290 520 450 800 800 220 450 800 (IC = 100 mao VCE = 5.0 V) BC54 7 A/548A B/547B/548B BC548C CoIlector - EnKtter Saturation (IC = 10 ma. IB = 0.5 rna) Voitage (IC = 100 rna, IB= 5.0 rna) (IC = 10 rna,ib = See Note 1) Base-Emlttef Saturatlon Voilage ('c = 10 ma, IB = 0.5 rna) Base-Ernitter On Voltage Cic = 2.0 rna, VCE = 5.0 V) (IC = 10 rna. VCE = 5.0 V) SMALL-5IGNAL CHARACTERISTICS Current-Gakl- Ban<tNIdU\ Product ('c = 10 ma, VCE =5.0V. f= 100 MHz) Output Capacitance (VCB= 10V,IC=O,f= Input Capacitance (VES= 0.5 V.ic= 1.0 MHz) O. f= 1.0 MHz) SmaØ-Slgnai Current Galn (IC = 200 rna. VCE = 500 V, f= 100kHz) Noise FIgUle (IC = 0.2 ma, VCE = 5.0 V. RS = 2 k{j, f = 1.0 khz. M = 200 Hz) BC547 BC548 BC547/548 BC547AJ548A B/547B/548B BC547CI548C BC547 BC548 Note 1: IB is valueforwhich IC = 11 maatvce = 1.0V. VCE(Iat) VBE(sat) VBE(on) fr' """' 120 180 300 0.09 0.2 0.3 0.7 0.25 0.6 0.6 o 0.7 0,77 MHz 150 300 150 300 150 300 Cobo 1.7 4;5 " 10 pf!\re NF 125 125 125 240 450 220 330 600 2.0 2.0 2.0 500 900 260 500 900 10 10 10 v v v db 2 Motorola Small-signal Transistors. FETs and Diodes Device Data HiO/IUÆ 1/HO3/R.lng. Side 5 av 6
, B BC547, A, B, C BC548, A, B, C 0.5 1.0 2.0 5.0 10 20 50 100 200 ICo COLLECTOR CURRENT (madc) Flgure 1. Normallzed DC Current Galn 0.1 020.3 0.5 O] 1.0 2.03.0 5.07.010 20 30 50 70100 'c. COLlECTOR CURRENT (madc) Flgure 2. "Saturation" and "On" Voltages w > I g 0.02 0.1 1.0 IB. BASE CURRENT (ma) Flgure 3. Collector Saturatlon Region 10 20 0.2 1.0 10 100 Ic. COllECTQR CURRENT (rna) Figure 4. Base-Emltter Temperature Coefflcient BC547/BC548 l t 5 G- 200t i "i I VR. REVERSE VOLTAGE (VOL T5)!.r 0.5 0.7 1.0 2.0 3.0 5.0 70 10 20 30 'co COllECTOR CURRENT (madc) 50 Flgure 5. Capacitances Figure 6. Current-Gain - Bandwidth Product Motorola SmaU-Signal Transistors. FETs and Diodes Device Data 3 HiO/IU/E 1/HO3/R.lng. Side 6 av 6