Tentamen i Elektronik, ESS010, del1 4,5hp den 19 oktober 2007 klockan 8:00 13:00 För de som är inskrivna hösten 2007, E07

Transkript

1 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Tekniska Högskolan i Lund Institutionen för Elektrovetenskap Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Uppgifterna i tentamen ger totalt 60p. Uppgifterna är inte ordnade på något speciellt sätt. Några uppgifter är uppdelade i deluppgifter. Av totalt 60 möjliga poäng fordras minst 0 för godkänt. Tillåtna hjälpmedel: Formelsamling i kretsteknik. 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 inlämnade blad. Lycka till!

2 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07

3 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Du har ett tillgång till tre identiska kω motstånd och en spänningskälla på V. Spänningskällans inre resistans är försumbar. a) Rita en koppling så att du får ut 6 V över ett av motstånden. (4p) b) Rita en koppling så att du får ut 8 V över ett av motstånden. c) Bestäm effekten som utvecklas i vart och ett av motstånden i den koppling du har i b-uppgiften. R s R µ v i R b R i Av i R o v ut - - a) Använd nodanalys för att bestämma två ekvationer ur vilka v i och v ut kan lösas. (4p) b) Vad blir kopplingens utresistans om vi antar att R µ är oändlig? (p) c) Kopplingen är en modell för en transistorförstärkare. Bestäm förstärkningen A v = v ut /. Vi antar att R µ är oändlig. (4p) a) Bestäm Theveninekvivalenten för följande krets: (4p) R A V S 5R B b) Bestäm Theveninekvivalenten för följande krets: V S /jωc A 5R B c) Du vill koppla in en impedans mellan A och B i uppgift b) så att spänningen V TH mellan A och B blir V AB = Bestäm vilken impedans du skall koppla in. Uttryck impedansen i R, C och ω.

4 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 4 En spänningskälla ger spänningen (t) ansluts till en impedans Z. Strömmen blir då π v S () t = V cos 0 ωt -- 6 π it () = I cos 0 ωt -- a) Bestäm den aktiva effekten, uttryckt i V 0 och I 0, som spänningskällan avger. (4p) b) Bestäm impedansen Z för lasten. c) Ge exempel på vad som kan kopplas in parallellt med Z för att få spänningskällan till att avge en rent aktiv effekt. 5 En tidsharmonisk signal med frekvensen 0 khz och amplituden V störs av en tidsharmonisk signal med frekvensen khz och amplituden 0.5 V. a) Vilken typ av filter skall vi använda för att minska inverkan av den störande signalen. (4p) b) Rita två olika kopplingar som gör detta och ange deras överföringsfunktioner. Du behöver inte ange värdena på de komponenter du använder. c) Antag att man kan tillåta att 0 khz signalen dämpas med - db (dvs amplituden dämpas till ca 7% aitt ursprungliga värde). Du tar ut signalen i en mätare med inresistans R = 00Ω. Bestäm vilken eller vilka andra komponenter du kopplar in och ange värdet på dessa. Ange också amplituden på khz signalen. Rita gärna schema för att förtydliga hur du tänkt. 6 Nedan finns några kopplingar du skall undersöka. Dioderna D är ideal dvs har V D = 0V medan lysdioden D har V D =,8V men är för övrigt ideal. I alla kopplingarna är (t) = 0 sin(ωt). D R R v a - R i D R R x D D v D s D P x a) b) c) a) Figur a). Rita v a (t) för en period av (t) och ange max och min toppvärde. (4p) b) Figur b). Bestäm R så att maxströmmen, î D, i lysdioden blir 0mA. c) Figur c). Man vill reglera ljusstyrkan (egentligen î D ) i D. Seriekopplingen R x - P x kopplas därför in parallellt med dioden. P x är en resistor som kan varieras mellan 0 och. Bestäm R x så att î D kan variera mellan ma och 0mA. 4

5 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Svar Tekniska Högskolan i Lund Institutionen för Elektro- och informationsteknik Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Svar (med reservation för tryckfel) a) Tag två resistorer och gör en spänningsdelare. b) c) Strömmen från källan är V/(kk k) = 8mA. Det går då 4mA genom de parallellkopplade vardera och 8mA genom den ensamma. P parallellkopplade = 4V*4mA = 6mW vardera och P ensam = 8V*8mA = 64mW a) ( v i ) v i v i v i v ut = 0 R s R b R i R µ v ut v i v ut Av R µ R i = 0 o v i v R s R b R i R ut µ R µ v i A v R ut = 0 µ R µ R o = R s b) R ο c) A R b R i R b R i R b R i = AR o = AR R b R o i R b R i R s ( R b R i ) R R b R s i

6 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Svar a) V TH = V S R R TH = = R b) jωc V TH = V S = V S Z jωc TH = jωc jωc c) Halva V TH fås om samma impedans används Z inkopplad = = jωc Z TH 4 a). π v S () t = V cos 0 ωt -- 6 V = j π -- 6 V 0 e π it () = I cos 0 ωt -- I j π -- = I 0 e I * j π -- = I 0 e S --VI * j π -- j π --V 6 -- j π -- 6 = = 0 e I 0 e = --V 0 I 0 e = P jq P π = --V 0 I cos = V 4 0 I 0 b) Bestäm impedansen Z för lasten. Z j π -- 6 V V 0 e V j π V 0 = --- = I j π = e = j -- I 0 I 0 -- I 0 e c) Svaret justerat : Två varianter till lösning kan finnas. ) Parallellkoppla med konjugatet Z så blir Z tot reel, men eftersom man parallellkopplar med en resistiv del också blir impedansen lägre och effekten högre. ) På Z kan man se att den är kapacitiv (negativ IMdel). Antag parallellkoppling mellan R och C. Om man löser detta och identifierar blir C = -jv 0 /I 0 och l Z komp j V 0 = dvs en induktans I 0

7 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Svar 5 a) Högpassfilter minskar khz-störningen. b) H( jω) jωrc = H( jω) jωrc jωl = = R jωl jω --- L R jω --- L R c) Brytfrekvensen läggs på 0kHz. f = /πrc = 0kHz. Med R=00 fås 0,59µF 00 C = 0,59µF. Amplituden på khz sjunker med 0dB dvs 0 gånger. Amplituden efter filtret blir 0,5/0 = 0,05V 6 a) Positiv period leder dioden och all spänning finns på utgången. Negativ period är dioden avbrott och det blir en spänningsdelare med halva insignalen som utsignal. 0-5 b) R = ( -,8)/0,00mA = 80Ω. c) Maxströmmen blir då P x är oändlig dvs då ser kopplingen ut som i b). Minström blir då P x är 0. V D är konstant och strömmen i resistorn ska vara 9mA. R x =,8/0,09 = 00Ω. t

8 Tentamen i Elektronik, ESS00, del 4,5hp den 9 oktober 007 klockan 8:00 :00 För de som är inskrivna hösten 007, E07 Svar 4