Deltentamen 2 Systemkonstruktion

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Deltentamen 2 Systemkonstruktion"

Nils Sandberg
för 7 år sedan
Visningar:

1 Deltentamen 2 Systemkonstruktion Lösningar och kommentarer Program: Elektroteknik, Mikrodatorsystem Datum: Tid: 09:00-14:00 Lokal A101 Hjälpmedel: Linjal, miniräknare Bilagor: Datablad TL072, 2 st formelblad Examinator: Anders Arvidsson Uppgifterna redovisas direkt i frågebladet eller på separat ark, vilka då ska numreras och hänvisas till från uppgiftsbladet. Max poäng: 15 1 (9)

2 Tentamensfrågor 1. Besvara följande påståenden angående variabeldeklarationer i HI-TECH PIC-C med sant eller falskt. För poäng krävs att alla kryss hamnar rätt. (1 p) En variabel av typen long int kräver mer RAM än en av typen float. En variabel av typen long int lagrar större tal än variabler av typen float. En variabel av typen int kan lagra talet Om lokala variabler föregås av static krävs oftast mindre RAM. Sant Falskt 2. Besvara följande påståenden angående LIN-bussen med sant eller falskt. För poäng krävs att alla kryss hamnar rätt. (1 p) LIN är ett snabbare och säkrare alternativ till CAN. LIN använder balanserad tvåtrådsöverföring. LIN består av ett nätverk där varje nod agerar master. Sant Falskt 3. Förklara skillnaden mellan non-preemptive och preemtive schemaläggning. (1 p) Vid non-preemtive schemaläggning låter man varje task exekvera färdigt innan nästa task får starta. Vid preemtive schemaläggning kan ett exekverande task avbrytas av ett högre prioriterar task, för att senare köra vidare. 2 (9)

3 4. Beskriv tillvägagångssättet för att CE-märka en produkt (utan radiosändare) där det a) finns en harmoniserad standard. b) saknas lämplig harmoniserad standard. (Beskriv även vilken dokumentation som bör finnas) (2 p) Alternativ a (standard finns) Välj tillämplig standard. Låt utföra och dokumentera prov enligt standard Alternativ b (standard finns ej) Rådgör med ett behörigt organ (competent body) om hur verifiering skall gå till. Låt utföra och dokumentera prov och utredningar som föreslagits Det behöriga organet sammanställer en teknisk rapport och intygar överensstämmelse med direktivets krav. Sammanställ en teknisk konstruktionsfil innehållande: - en beskrivning av apparaten ner till kretsschemanivå - provningsrapporter och utredningar - teknisk rapport från behörigt organ Skriv en deklaration om överensstämmelse med referens till: - dokumentation om apparaten - tekniska konstruktionsfilen - använda standarder - provningsrapporter CE-märk apparaten Deklarationen och tillhörande dokumentation hålls tillgänglig för myndighetskontroll i 10 år Källa: Särskild vikt läggs vid bedömning på skillnaden mellan a och b, samt överensstämmelsedeklaration. 3 (9)

4 5. Nedan visas ett kombinatoriskt nät. Utforma ett test som visar om signalen T är stuck-atzero. Ange också på vilken signal resultatet observeras. Signalerna A, B, C, X och Y är åtkomliga för att utföra testen. (1 p) A = 1 B = 1 C = 0 Utgång Y används för att observera resultatet. Signalen som ska testas drivs hög och en utgång väljs som uppvisar olika resultat beroende på om felet är närvarande eller ej. 6. En telekommunikationsstuderande har en sommarstuga långt från närmaste basstation. Han bygger sig därför en Yagi-antenn till mobiltelefonen bestående av 4 element (d v s en dipol omgiven av en reflektor och två direktorer). Antennen ger antennvinsten 8,86 dbi och har ett strålningsdiagram enligt nedan (vertikal polarisation). Sändareffekten är 2 W. (2 p) a) Uppskatta antennens beamwidth. Svara i grader. Svar: 90 4 (9)

5 b) Ungefär hur långa kommer antenns element att vara? Rita upp antennen och måttsätt i cm. Frekvensen kan antas vara 960 MHz. (Avstånden mellan elementen bedöms inte). Reflektor Driv Dir Dir Drivelementets längd är något mindre än halva våglängden, d v s ca 15 cm. Reflektorn är några procent längre (ca 5%) och direktorerna några procent kortare. 5 (9)

6 c) Övriga apparater i stugan är CE-märkta och testade för att tåla fältstyrkan 3 V/m. Hur långt från antennen måste dessa befinna sig för att fältstyrkan ska understiga detta värde? Antag att apparaterna befinner sig rakt framför antennen. Beräkning erfordras, dock ej fullständig härledning. Svara på separat papper. Fria rymdens impedans, Z = µ 0 120π ε 0 Från en isotrop strålare kan anses att den utsända effekten, P, fördelar sig på ytan av en sfär med radien lika med avståndet till sändaren. P Effekttätheten, S = [W/m 2 ] 2 4πr Effekttätheten kan uttryckas som Elektrisk fältstyrka, E, magnetisk fältstyrka, H. S = E H = E 2 /Z I fjärrfältet är vinkeln mellan H-fältet och E-fältet 90, varvid vi kan ersätta kryssprodukt med multiplikation. Omskrivning av ovanstående ger: E = S Z = 120πP 4πr 2 = 30P r När strålaren inte är isotrop inverkar antennvinsten, G, enligt följande: E = 30PG r Detta kan skrivas om som 30PG r = där G = 8,86 dbi, vilket motsvarar 7,7 ggr, varvid svaret fås enligt E r = ,7 7,2 m 3 Svar: Apparaterna i stugan måste befinna sig 7 meter från antennen. 6 (9)

7 7. a) En revisionsbyrå har sitt kontor i en vackert belägen villa utanför Jönköping. I kontoret finns en eluttagslist (ej jordade uttag) i vilken två datorer sitter inkopplade i var sitt eluttag med 2 meters mellanrum enligt nedan. I varje uttag sitter ett åskskydd som förhindrar att spänningen mellan fas (220 V) och nolla (jord) blir större än vad datorns nätaggregat kan hantera. Datorerna är förbundna i nätverk med koaxialkabel RG-58 (streckad). Vid ett åsknedslag i en luftledning till villan fås en total ström i elkablarna enligt högra figuren ovan. Strömmen markeras även i vänstra figuren med I. Vilken maximal spänningsskillnad kommer att uppstå mellan nätverkskorten i datorerna? Elkabelns (fas och nolla tillsammans) resistans är 0,4Ω/100 m. Redovisa beräkningar! (Tydliga resonemang utan siffror kan ge tröstpoäng). (2 p) Ledaren utgör en drossel med induktansen 10nH/cm. Total induktans blir då 200*10 = 2000nH = 2 µh Spänningen i en drossel (absolutvärdet) blir vid en strömförändring L* i/ t Strömmen stiger till 4 ka på 2 µs => U drossel = 2*10-6 * 4000 / 2*10-6 = 4 kv Kabelns resistans (2 m) = 0,4 * 2 / 100 = 8 mω Spänning p g a resistans blir då 0,008*4000 = 32 V, vilket i sammanhanget kan försummas. Svar: Spänningsskillnaden mellan nätverkskorten blir 4 kv. b) Föreslå en effektiv, men kostnadsmässigt rimlig, åtgärd för att förhindra att situationen uppkommer i framtiden. (1 p) Sätt båda datorerna i samma skyddade uttag. (Gärna med en brasklapp om risken för inducerade fält, beroende på kabeldragning.) Övriga effektiva förslag som användning av optonät mm godkänns också. 7 (9)

8 8. Betrakta OP-steget nedan. a) Vilken är stegets förstärkning? (1 p) Beräkning/resonemang ska redovisas. (Rita i figur vid behov). Antag inspänningen 1 V. U R3 = U R4 = 1 V. Sålunda fås U R2 = 2 V. Strömmen genom R2 respektive R4 tillsammans måste ge spänningen 3 V över R1. U ut = U R2 + U R1 = 5 V. Svar: Förstärkningen är 5 ggr. b) Vilken är stegets bandbredd? (1 p) Beräkning ska redovisas. Ur datablad läses: Unity-Gain Bandwidth = 3 MHz Stegets bandbredd = Unity-Gain BW / förstärkningen i steget = 3/5 = 0,6 MHz Svar: Stegets bandbredd är 0,6 MHz 8 (9)

9 9. En mikrofonsignal ska förstärkas 20 ggr. Signalen från mikrofonen har en DC-offset på ca 2 V. Utsignalen ska pendla runt jord (= batteriets minuspol). Rita en icke-inverterad OPkoppling som löser uppgiften. Enda tillåtna IC-kretsen är TL072 som innehåller 2 stycken OP-förstärkare. Tillgänglig matningsspänning består av ett 12V batteri. Rita kopplingen på separat ark. (2 p) Lösningsförslag: Observera att ingången (pinne 3), som inte drar någon ström, kräver en resistor till virtuell jord. Notera också att förhållandet mellan resistanserna i återkopplingen, respektive virtuell jord, är stort. Det finns inte heller någon annan belastning av den virtuella jorden stor nog att influera denna nämnvärt. 9 (9)

Relevanta dokument

Tentamen Systemkonstruktion

Tentamen Systemkonstruktion Namn:. Program: Elektroteknik, Mikrodatorsystem Datum: 07-12-19 Tid: 13:30-18:30 Lokal A0323 Hjälpmedel: Linjal, Miniräknare Bilaga: Ingen Examinator: Anders Arvidsson Telefon: