A vdeling for ingeniørutdanning Emne: Elektronikk 1 Gruppe(r): 2. klassene på elektro Emnekode: LO350E Dato: I 4. desembtd,. Faglig ansvarlig: Rolf Ingebrigtsen Eksamenstid:0900-1200 Eksamensoppgaven består av Antall sider: 3 (Inkl forside) Antall oppgaver: 3 Antall vedlegg: 1 (3 sider) Tillatte hjelpemidler: ---- Lærebok: Rolf Ingebrigtsen, Analog} kretser og komponenter. (NB! Bare selve læreboka. lik opp over med løsningsforslag eller laboppgaver og labprotokoller) Kalkulator, mat. og fys. 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. NB! Svar uten beerunnelser eir ikke Doene. HiO/IUÆl/HO2/R.lng. Side l av 6
Oppgave 1 (35%) Figuren til høyre viser en felles emitter-forsterker med en BC547B type transistor. Regn med n = 1,3 i EbersMol1 likninga og se ellers vedlegg 1 for andre transistordata du måtte trenge. Ucc = 40V a)14% Beregn ved hjelp av overslagsregning de omtrentlige arbeidsverdiene for kollektorstrømmen og kollektorspenningen denne kretsen! b)7% Vi tenker oss så at UBB justeres slik at IKQ = 1,40mA. Regn t t forsterkningen uui uten lastmotstand og for middels signalfrekvenser der kond atorimpedansener tilnærmet lik null. c)7% Når ved hjelp vi kopler av noen til en få lastmotstand ekstra komponenter til denne kan kretsen, vi modifisere blir forst E etsen 'ngen slik mindre, at Men forsterkningen blir tilnærmet uavhengig av lastmotstander i -området. Tegn koplingsskjema for en slik modifisert krets! (Det kreves ing beregninger her!) d)7% Dersom vi trenger å øke Ucc til 60V, så bør vi ikke bruke tristortypen BC547B. Hvorfor ikke? I Oppgave 2 (43%) Ucc =+12V Begge 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 1. Regn med n = 1,1 i EbersMolllikninga, og se bort fra earlyeffekt i transistorene. UUT a)24% Vi lar Ul = OV. Hvor store blir: 1. Kollektorstrømmene til de to transistorene? 2. Kollektor-spenningen til T 2? 3. Emitterspenningene til de to transistorene? HiO/IUÆ l/ho2/r..lng. Side 2 av 6
Hvor stor blir forsterkningen for små signaler fra basen på T (inngangen) og til kollektoren på T2 (utgangen)? I c) 12% I figuren foran er det vist en symbolsk strømkilde som lagerree = 0,50 rna. Hvordan kan denne strømkilden realiseres i praksis? Lag ny figur der u har byttet ut den symbolske strømkilden med en virkelig strømkildekrets. Bruk overslagsberegning til å bestemme verdien på den moden for at strømmen skal bli som før (lee = 0,50 rna). I som har mest å si Oppgave 3 (22%) Når vi har bruk for å forsterke differansen mellom to spenninger, så kan vi bruke kretsen til høyre. Forsyningsspenningene til operasjonsforsterkeren (opampen) erucc = 15V og UEE = -15V. (D er ikke tegnet inn i figuren.) Vi antar at opampen er ideell, bortsett fra at med forsyningsspenninger på ::t: 15V, så vil den maksimalt kunne gi ut + 14V, mens laveste utspenning vil være -14V. (Utspenningsområde er altså mellom -14V og +14V.) Hvilken verdi rar UUT dersom Ul = 6,30V og U2 = 5,OOV? 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!) db 120 0 80 60 40 : j -20 I Ir'-. 1 ; I',:iO 0 ;k lk 'F=i k look 1M M Frekvens i Hz Du skal nå sette inn en annen verdi for i kretsen i punkt a). slik at: Uur = (3/2)UI - 2U2 (De andre motstandene skal ha samme verdier som før.) Hvor stor må være da? Oppgavesettet er slutt. På de neste sidene finner du diverse komponentdata.
Vedlegg 1: Transistordata. --- -. MOTOROLA SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA Order thia document by /0 Amplifier NPN Silicon Transistors C(UEC1æ 1 2 BASE 3 ewrrer MAXIMUM RATINGS Rating CoI8ctor - Emitter Voitage Cdlecmr - Base VoI1age Elnmer - Base VoItage CoIIector Current - ContinUCKIS Total Devk:e Dislipatm Derate aboye 25 C O TA = 25OC Total Device Dissipation @ T C = 25 C Derate above 25.C Operating and Storage JlØ\Ction Temperature Range THERMAL CHARACTERISTICS Characterlstlc Thermal Resistance. Junction to Ambient Thefmal Resislance. Jl.Ø\Ction \o Case Symbol VCEO VCBO VEBO - Ic Po Po T J. Tstg Symbol R- _I Max 200 83.3 ELECTRlCAL CHARACTERISTlCS (TA = 25 C unless otherwise noted) i Unit Vdc Vdc Vdc madc mw mwrc Watt! mwrc I.c I Unit C/W 'CIW CASE2. STYLE 17 To-92 (TO-226AA) OFF CHARACTERISTICS REV 1 C1nc.1- HiO/IUÆ l/ho2/r.lng. Side 4 av 6
, B BC547, A, B, C BC548, A, B, C ELECTRICAL CHARACTERISTlCS (TA = 254Cuflless otherwisenoted) (Continued) ON CHARACTERISTICS hfe DC Current Gain (IC = lia. VCE = 5.0 V) BC54 7A/548A B/547B/548B BC548C (IC = 2.0 rna. VCE = 5.0 V) ('c =0, BC547.AJ548A B/547B/548B BC547C/BC548C 1 1 1 1 200 420 180 290 520 BC54 7A/548A B/547B/5488 BC548C ;;;.: 120 180 BC547 BC548 rna, VCE = 5.0 V) CoIIector-Emitter Saturation Voltage (IC = rna, 18 = 0.5 rna) (IC = 0 rna, 18 = 5.0 rna) ('c = rna, 18 = See Note 1) VCE(sat) Base-Emitter Saturation Voltage (IC = rna, IB = 0.5 rna) VBE(sat) Base-Emkter On VoItage (IC = 2.0 rna, VCE & 5.0 V) (IC = rna, VCE = 5.0 V) VBE(on) SMALL-SIGNAL Output Capacitance (VCB= V,IC=O,f= Small-SignaJ - 0.09 0.2 0.3 450 800 800 220 450 800 v 0.6 0.8 v 0.7 v o. 0.7 0.77 CHARACTERISTlCS Cooent - Gail - Bandwidth Product ('c = ma, VCE = 5.0 V, f = 0 MHz) Input Capadtan08 CVEB=O.5V,IC io 150 2 MHz fr BC547 BC548 a 1.7 4.5 pf 1.0 MHz) Ci)o pf = O. f= 1.0 MHz) Current hfe Gam (IC = 2.0 rna, VCE = 5.0 V, f= 1.0 kh%.) No/seFigure (IC = 0.2 rna, VCE. 5.0 V, RS = 2 kq, f = 1.0 khz, 4f = 200 Hz) Note 1: IB Is value forwhich IC =11 maatvce BC547/548 BC547N548A B/5478/548B BC547C/548C 122-1 2 220 330 600 500 900 260 500 900 db NF 2.0 BC547 BC548 2.0 2.0 s1.0v. MotorolaSmall-5ignal TraistOfS. FETsand Diodes Devlce Data HiO/IU/E 1/HO2/R.lng. Side5 av 6
, B BC547, A, B, C BC548, A, B, C 0.5 1.0 2.0 5.0 20 50 0 200 'co COLLECTOR CURRENT (madc) Flgure 1. Normallzed DC Current Galn 1 0.2 0.3 0.5 O'E 'O 2.03.0 5.07.0 20 30 50 700 'C. LlECTOR CURRENT (madc) Figure 2. " ration" and "On" Voltage. IB. BASE CURRENT (ma) Figure 3. Collector Saturation Region 0.2 j Figure 4. o 0 'Co OlLECTOR CURRENT (rna) mttter Temperature Coefficient BC547/BC548 VR. REVERSE VOLTAGE (VOl TS) Figure 5. Capacltances Vv v',.v..ṭv.v ".V,.V,v..u "" IC- llector CURRENT (madc) Flgure 6. Cu n!-gain - Bandwidth Product Motorola Small-Signal Transistors, FETs and Diodes Device Data 3 HiO/IUÆ l/ho2/r.ing. Side 6 av 6