Tentamen i Krets- och mätteknik, fk, ETEF15. Exempeltentamen

Transkript

1 Lunds Tekniska Högskola, Institutionen för Elektro- och informationsteknik Ingenjörshögskolan, Campus Helsingborg Tentamen i Krets- och mätteknik, fk, ETEF15 Exempeltentamen Uppgifterna i tentamen ger totalt 60p. Uppgifterna är inte ordnade på något speciellt sätt. Läs därför igenom alla uppgifter innan du börjar lösa dem. Några uppgifter är uppdelade i deluppgifter. Av totalt 60 möjliga poäng fordras minst 30 för godkänt. Tillåtna hjälpmedel: Formelsamling för ETEN15 Observera! För att rättning av lösning skall komma i fråga fordras att den är läslig samt klart och tydligt uppställd. Glöm inte att skriva namn och personnummer på alla blad. Lycka till! 1

2 1 Till en differentialförstärkare med A DM = 10 och A CM = 0,01 ansluts inspänningarna 5,10V och 4,90V. a) Vad blir CMRR för förstärkaren uttryckt i db? (1p) b) Vad blir utsignalen, v ut, från förstärkaren? (3p) 2 Ett filter enligt figur ska undersökas. 10mH v in - + 1kΩ a) Vilken typ av filter är det (LP, BP, HP, BP, BS)? (1p) b) Ställ upp överföringsfunktionen för nätet i figuren. c) Vilken brytfrekvens f, uttryckt i Hz, har filtret? d) Skissa Bodediagrammen och ange gradering på axlarna. (3p) + v ut - 3 En 8 bitars AD-omvandlare skall mäta signaler med en frekvens upp till 1kHz. a) Vilken frekvens måste man minst sampla signalen med och vad ställer det i så fall för krav på antivikningsfiltret? b) Vilken frekvens måste antivikningsfiltret vara dimensionerad för? (1p) c) En störning finns i insignalen. Störningen har en frekvens på 100kHz. Hur mycket dämpas den signalen av ditt antivikningsfilter? (3p) d) Vilken minsta inspänning kan mätas med AD-omvandlaren om inspänningsområdet är 0-10V? 4 Den digitala ingången på en PLC har kopplats enligt följande schema. Vilken givartyp, NPN eller PNP ska användas, motivera (1p) +24V Anslutningsplint PLC input 2

3 5 En belastning Z = (4+j3) är ansluten till elnätet, 230Vac. a) Beräkna den komplexa strömmen, I (1p) b) Beräkna den komplexa effekten, S (1p) c) Beräkna effektfaktorn (1p) d) Är belastningen induktiv eller kapacitiv? (1p) 6 I ett trefassystem (400/230V) utan nolledare med en symmetrisk last vill man mäta effekten i lasten med en wattmeter. a) Vilken effekt är det man mäter med en wattmeter: Komplex, skenbar, aktiv eller reaktiv effekt? (1p) b) Visa med ett kopplingsschema hur inkopplingen görs vid två-wattmetermetoden i en koppling med tre faser utan nolla. 7 Visa med uttryck att strömmen i nolledaren är 0 vid symmetrisk last i ett trefassystem (400/230V). 8 Du är med i en projektgrupp som ska ta fram en ny förpackningsmaskin. Maskinen innehåller rörliga delar som styrs av en PLC och maskinen skall hanteras av en anställd. Ange minst tre direktiv som ska uppfyllas för att maskinen ska få säljas. 9 Vad betyder det att en standard är harmoniserad? (1p) 10 Vid punktsvetsning används en hög ström, 500A, som får passera sammanfogningsstället. Kabeln som leder svetsströmmen hänger på ett ställe fritt i luften. 1m från detta ställe på kabeln går en signalkabel från en givare, se figur. 1m. d a) Beräkna det magnetiska fältet från svetskabeln vid givarkabeln om d är 5cm. Svara med styrka och riktning. b) Givarkabeln är en vanlig parallelledning och störningar påverkar mätningen. Föreslå en bättre ledningstyp och förklara varför ditt val är bättre (4p) 3

4 11 Nedan finns en koppling som förstärker strömmen från en fotodiod. R 1 R 3 R2 i s R s OP1 OP2 utsignal a) Analysera kopplingen i figuren. Ange typ av förstärkarkopplingar dvs enhet på in och utsignaler samt förstärkning uttryckt i resistorvärden. (6p) b) Visa hur man begränsar frekvensområdet som förstärks genom att göra kopplingen frekvensberoende som ett lågpassfilter med brytvinkelfrekvensen ω b = 10krad/s. R 1 - R 3 = 100kΩ (3p) 12 Figuren visar en krets med en MOS-transistor. i D ma i D 3 R V CC 2 v GS V v GS a) Diagrammet visar överföringskarakteristikan för MOS-transistorn i kopplingsschemat. Bestäm tröskelspänningen, V TR och spänningen drain-source, V DS, för v GS = 3V. V CC = 10V och R = 1kΩ.. (4p) b) I kopplingen kan MOStransistorn vara aktiv, strypt eller bottnad. Vad blir V DS och i D för fallen strypt respektive bottnad i kopplingen? 4

5 13 En ideal transformator med 100varv på primärsidan och 400 varv på sekundärsidan används mellan en mikrofon och en förstärkare, se figur. Ange theveninekvivalenten i noderna a-b, för den källa som förstärkaren upplever. R s = 600Ω och v g = 100mV (6p) R s v g a b 5

6 6