Eksamen i Elektronikk 24. Mai Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

Like dokumenter
Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

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

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

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars Løsningsforslag

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2008

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren Oppgave 1

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

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

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 V2015

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

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Løsningsforslag til eksamen FY108 høsten 2003

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

UNIVERSITETET I OSLO

FYS Forslag til løsning på eksamen våren 2014

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

EKSAMEN Løsningsforslag Emne: Fysikk og datateknikk

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2018

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 våren 2010

UNIVERSITETET I OSLO.

Forslag til løsning på eksamen FYS1210 høsten 2005

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Oppsummering. BJT - forsterkere og operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO.

Forslag til løsning på Eksamen FYS1210 våren 2004

UNIVERSITETET I OSLO.

LAB 7: Operasjonsforsterkere

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Lab 7 Operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO.

«OPERASJONSFORSTERKERE»

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2015

01-Passivt Chebychevfilter (H00-4)

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

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

«OPERASJONSFORSTERKERE»

TRANSISTORER Transistor forsterker

Løsning eks Oppgave 1

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UNIVERSITETET I OSLO.

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2017

Løsningsforslag eksamen EDT202T, Elektronikk 2, den

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Løsningsforslag eksamen inf 1410 våren 2009

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

«OPERASJONSFORSTERKERE»

EKSAMEN. Emne: Fysikk og datateknikk

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

TRANSISTORER Transistor forsterker

Eksamensoppgaver i Elektronikk 1 - LO350E.

UNIVERSITETET I OSLO

303d Signalmodellering: Gated sinus a) Finn tidsfunksjonen y(t) b) Utfør en Laplace transformasjon og finn Y(s)

Transistorkretser Laboratorieeksperimenter realfagseminar Sjøkrigsskolen 15. November 2010

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO.

Løsningsforslag til EKSAMEN

= 10 log{ } = 23 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

= 10 log{ } = 20 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

Innhold Oppgaver om AC analyse

Løsningsforslag til EKSAMEN

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

Lab 1 Innføring i simuleringsprogrammet PSpice

PH-03. En MM Phono Forsterker

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

FYS Elektronikk med prosjektoppgaver Vår Løsningsforslag uke 9

Løsningsforslag til EKSAMEN

LØSNINGSFORSLAG TIL SIGNALBEHANDLING 1 JUNI 2010

Eivind, ED0 Ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder Individuell fremføring

Contents. Oppgavesamling tilbakekobling og stabilitet. 01 Innledende oppgave om ABC tilbakekobling. 02 Innledende oppgave om Nyquist diagram

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

UNIVERSITETET I OSLO

Prøveeksamen 2. Elektronikk 24. mars 2010

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer. Måleteknikk Operasjonsforsterkere

UNIVERSITETET I OSLO

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

KYBERNETIKKLABORATORIET. FAG: Dynamiske systemer DATO: OPPG.NR.: DS4 FREKVENS OG SPRANGRESPONSANALYSE

Transkript:

Eksamen i Elektronikk 24. Mai 2017 Løsningsforslag Knut Harald Nygaard

Oppgave 1 Operasjonsforsterkeren i kretsløpet i figuren nedenfor kan regnes som ideell. v inn R C v ut a) Overføringsfunksjonen er gitt ved: H(s)= V ut V inn (s)=1+ Z = +Z + H(s)= 1+ C s = + + Cs (1+ Cs ) der er i parallell med. der Z= (1/Cs) +(1/C s) = 1+ C s =( 1+ ) 1+( )Cs 1+ Cs b) Vi lar C = 1 μf og ønsker en inngangsmotstand på 100 kω, en forsterkning ved lavere frekvenser på 10 ganger og en grensefrekvens på 1000 rad/s. Inngangsmotstand: R = 100 kω Grensefrekvens: ω 0 =1000rad /s = 1 C 2= = 1k Ω 6 1000 1 10 Forsterkning: 10 = 1+ = 9 = 111 Ω c) Asymptotisk forløp for H(jω) : H(jω) (db) 20 10 0-20 db/dekade logω 1 10 krad/s

Oppgave 2 En operasjonsforsterker brukes i inverterende kopling. Det ønskes en spenningsforsterkning lik 100 ganger med en tilbakekoplingsmotstand på 100 kω. Omgivelsestemperaturen antas lik 295 K. a) Skjema for forsterkeren med angivelse av komponentverdier: v inn 1kΩ 100kΩ v ut Midlere støyspenning pr. enhets båndbredde for den benyttede operasjonsforsterkeren er vist i figuren nedenfor. I det følgende antas at ekvivalent støystrøm for operasjonsforsterkeren kan neglisjeres. b) Operasjonsforsterkerens ekvivalente støyspenning (referert pluss-inngangen) for frekvensområdet 100 Hz til 10 khz er tilnærmet: v nopa = e n B = 4 9900 nv = 398nV c) Motstandenes støyspenning referert utgangen for samme frekvensområde er: v = 4 ktb = 4 1,38 10 23 295 9900 100 10 3 = 4015nV v = v 10 100 = 40,15μ V Idet forsterkningen til utgangen er / = 101 Motstandenes støyspenning referert pluss-inngangen for samme frekvensområde: v nr2 = v 101 = 39,75 nv Idet forsterkningen fra pluss-inngangen til utgangen er 1+/ = 101 v nr1 =v n 10 = 397,5 nv Her blir imidlertid feilen liten om vi bruker forsterkning lik 100 ganger istedenfor 101 ganger.

d) Total støyspenning (referert pluss-inngangen) for forsterkeren (operasjonsforsterker med motstander) er: 2 v T = v n +v 2 nr2 +v 2 nopa = 397,5 2 +39,75 2 +398 2 = 564 nv e) Signal/støy-forholdet når forsterkeren påtrykkes et signal på 5 mv er: S/ N(dB) = 20 lg v signal v T = 20 lg 5mV 100 5mV 20lg = 79dB (8800ganger) 564 nv 101 564 nv Oppgave 3 I figuren nedenfor er vist en nett-transformator Tr, en brulikeretter D og en reservoar-kondensator C. Transformatoren gir ut 15 V (effektivverdi) når laststrømmen er I L = 1 A. Anta et konstant spenningsfall over hver diode i brulikeretteren på 1 V. Tr D C I L a) Verdien på kondensator som gir en maksimal størrelse på rippelspenningen (spiss-spiss) lik 1 V: V rippel = I t L 1 C C = I t L 1 = 1 A 8ms =8000μ F V rippel 1V b) Minimal spenning over kondensatoren er: V min = V eff 2 2V D V rippel = 15 2 2 1 1 = 18,2V En regulator med en transistor og en operasjonsforsterker (som regnes som ideell) kan realiseres som vist i figuren nedenfor. Vi antar at transistoren har en strømforsterkning lik 100 ganger og en base-emitter-spenning på 0,7 V når regulatorens last er en konstant strøm på I ut = 1 A. Referansespenningen V ref = 6,8 V. Spenningen inn på regulatoren er V inn = 15 V, og vi ønsker en utgangsspenning V ut = 10 V når laststrømmen er konstant lik I ut = 1 A. T I ut V inn V B V ut V ref

c) Velger = 10 kω og V ref = 6,8 V og finner den størrelsen på som gir den ønskede utgangsspenningen V ut : R V ref = V 2 ut R + = V ref R 2 V ut V 1 = 6,8 ref 10 6,8 d) Operasjonsforsterkerens utgangsspenning V B : V B = V ut +V BE = 10 V+0,7 V = 10,7V 10kΩ = 21,2k Ω Strømmen som operasjonsforsterkeren må levere til transistoren, er basestrømmen: I B I ut β = 1000 ma 100 e) Effekttap i transistoren: = 10 ma P C = (V inn V ut )I ut = (15V 10V) 1A = 5W Transistoren er festet på en kjølefinne via en isolerende skive med en termisk motstand på 0,5 K/W. For transistoren oppgis en sjikt-kapsel termisk motstand på 1,0 K/W. Maksimal sjikt-temperatur skal ikke overstige 120 C ved maksimal omgivelsestemperatur lik 50 C. f) Den termisk motstanden til kjølefinnen: T J T A = P(R JC +R CS +R SA ) 120 50 = 5 (1,0+0,5+R SA ) R SA = 12,5K /W Oppgave 4 Signalet fra en sensor skal digitaliseres ved bruk av en A/D-omformer på 8 bit som har en maksimal amplitude på 1 V. Sensoren kan modelleres som et første ordens lavpassfilter med en grensefrekvens på 1 khz. Sensorens utgangssignal med en amplitude på 100 mv punktprøves ved 10 khz. a) Siden demningen ved punktprøvingsfrekvensen 10 khz er 20 db for sensoren, kreves ytterligere 20 db av antifoldnings-filteret ('anti-alias filteret') for at støyavstanden skal være minst 40 db ved punktprøvingsfrekvensen. b) A/D-omformerens trinnstørrelse (med 8 bit): Δ = 1 V 2 8 = 3,9mV

c) Signal/støy-forholdet for N = 8 bit ved full utstyring (amplitude 1 V ): S/ N(dB) = 6,02 N + 4,77 = 6,02 8 + 4,77 = 53,0 db Dette signal/støy-forholdet reduseres med 20 db pga manglende utstyring (signalet er bare 100 mv istedenfor 1 V). Dermed blir signal/støy-forholdet til det digitaliserte signalet: S/ N(dB) = 53,0 db 20dB = 33,0 db Det er ønskelig å forsterke signalet fra sensoren før det tilføres A/D-omformeren. Denne forsterkningen ønskes lagt til antifoldnings-filteret som dermed blir aktivt. d) Det aktive antifoldnings-filteret bør ha en forsterkning på 10 ganger og ha en grensefrekvens på 1 khz. Det er tilstrekkelig med et første ordens filter siden dempningen ved 10 khz bare skal være 20 db. Skisse av filteret med en ikke-inverterende operasjonsforsterker: v inn C 2 v ut R 3 R 4 Filteret kan også tenkes plasser etter forsterkeren.