Omtentamen med lösningar i IE1206 Inbyggd elektronik onsdagen den 17 augusti

Transkript

1 Omtentmen med lösningr i nyggd elektronik onsdgen den 7 ugusti.-8. Smtidigt går en liknnde tentmen ör F väl rätt tentmen! Allmän inormtion Ask or english version o this text i needed xmintor: Willim Sndqvist. Ansvrig lärre: Willim Sndqvist, tel mpus Kist, Tentmensuppgitern ehöver inte återlämns när du lämnr in din skrivning. Hälpmedel: äknre/grräknre. Kursens ormelld hr iogts tentmen. normtion om rättning och etyg Oserver tt tentmen innehåller en kvliiceringsdel som måste löss i huvudsk korrekt ör tt resten v tentmen sk rätts. Du uppmns tt lägg tillräckligt med tid på dess uppgiter så tt Din lösning lir korrekt och klr! Det ehövs totlt poäng v det mximl poäng rån uppgit och. Motiver ll svr. Teller och eräkningr som nvänts sk inns med i lösningrn i läsr orm. Om svret på en råg är "" så måste du också tl om vrör. Oullständigt motiverde svr ger inte ull poäng! Tentmen hr mximlt 8 p, under örutsättning tt det är minst p på kvliiceringsdelen, så är godkändgränsen p vid kvliicerd tentmen och totlt p totlt eruds Du tt Fx kompletter. 7 F D B A esulttet meddels senst onsdg den 7 septemer.

2 Oserver tt tentmen innehåller en kvliiceringsdel som måste löss "i huvudsk korrekt", ör tt resten v tentmen sk rätts. Denn del smmnttr nödvändig kunskp om kretsnlys. Det ehövs totlt minst poäng rån uppgit och! Här örr kvliiceringsdelen v tentmen.. p Måste löss i huvudsk korrekt Ω, 8 Ω, Ω, 78 Ω, 9 Ω, 8 Ω. Ställ upp ett uttryck ör. Beräkn ersättningsresistnsen. [Ω]. ösningsörslg: Ω. p Hel uppgiten måste löss i huvudsk korrekt n växelspänning med rekvensen 7 khz mtr en induktor mh i prllell med en resistor. kω seriekoppld med en kondenstor nf. Se iguren. Mn mäter strömmen ma. Givet. Föreslgn eräkningssteg e delpoängssteg: Beräkn Beräkn. c Beräkn d Beräkn e Beräkn Skiss i princip kretsens visrdigrm..

3 . ösningsörslg: reerence phse s given. 7 V c d. e.,. V 8.8 V ma ma Här slutr kvliiceringsdelen v tentmen.. p Använd Kirchhos lgr ör tt ställ upp och eräkn de tre strömmrns elopp och riktning tecken. ppgiten kn ge delpoäng även om ekvtionssystemet inte lösts. V V 9 V V V V Ω Ω Ω

4 . ösningsörslg: 7 A A A 7. p Tg rm Thévenin tvåpolsekvivlenten med mrker även polriteten och, smt Norton tvåpolsekvivlenten med och K mrker även strömriktningen, ör kretsen med spänningskällorn V och. V och 9 V likspänning och strömkällorn A och A likström. esistorer Ω, Ω, 78 Ω och 9 Ω. [V] [Ω] K [A]. ösningsörslg: Vi ser den inre resistnsen om vi vrider ner ll källor. Vi gör om de två spänningskällorn som är prllellkopplde med strömkällor till ekvivlent seriekopplde spänningskällor. Vi summerr däreter spänningrn och resistnsern.

5 Till sist gör vi om de prllellkopplde spänningskällorn till prllellkopplde strömkällor och dderr strömmrn. K. -. A. Tomgångsspänningen ås som K 8 V pluspolen vid A.. p Två kondenstorer µf och µf är rån örn olddde. Vid tidpunkten t nsluts en likspänningskäll V med spänningsdelre estående v två resistorer Ω till kondenstorn med strömrytren sw. Hur lång tid eter tiden t tr det ör spänningen över kondenstorn tt nå värdet V, u V ter en lång tid, vid t sluts också strömrytren sw. De två kondenstorern kommer tt ördel lddningen melln sig ögonlickligen. Hur lång tid rån tidpunkten t kommer det tt t ör spänningen över kondenstorn tt återigen nå värdet V, u V. ösningsörslg: < u < t. s ll t ln rest. ln t. s

6 u < u t :V < t ln ll rest u 8. u t 8.s. ln.s t. 8 V. p Personilr hr ot numer sensorer ör prkeringsssistns. De utnyttr ultrludsekon ör tt upptäck hinder i omgivningen. Sensorern är kpcitiv med en piezoelektrisk meknisk resonns vid khz. Den meknisk resonnsen kn även eskrivs med ekvivlent elektrisk komponenter r enligt igurern, och med dt rån riknten. ltrludssändren. n skur v pulser rån en processor mtr sändrenheten. Den meknisk resonnsen hr högt -värde så sändren kommer tt sväng med en sinusormd rörelse som skpr lud. tt ultrluds chirp utsänds. ltrludsmottgren. Det dämpde ekot ts emot v mottgrenheten som rings i meknisk svängning v ludet. För tt örhindr tt detektorn tr upp ndr och störnde lud rån ordonet hr induktnsen inörts. Den induktnsen ildr tillsmmns med sensorns kpcitns ett resonnsilter. För sensorns ekvivlent elektrisk krets nger riknten ölnde dt: 9 mh 7 pf pf r Ω ltrludssändren. Beräkn sensorns resonnsrekvens [khz], smt -värde [ggr], och ndredd BW [Hz] ur de givn komponentvärden. inverkr nu inte på kretsen. ltrludsmottgren. Beräkn induktnsen [mh] så tt år smm resonnsrekvens som sensorn. Dett ör tt iltrer ort extern störningr. Signlen örstärks sedn och detekters med processorn som presenterr inormtion om vstånd till ett eventuellt hinder men llt dett ingår nturligtvis inte i uppgiten.

7 7. ösningsörslg: khz.7 9. khz 7 9 BW BW r mh p Figuren visr ett enkelt ilter med och. T rm iltrets komplex överöringsunktion /. Svr på ormen d c Vid en viss vinkelrekvens hr överöringsunktionen svinkeln 9 rg. Tg rm ett uttryck ör denn vinkelrekvens,, c Vd lir då överöringsunktionens elopp ör denn vinkelrekvens d Vd lir överöringsunktionens elopp vid mycket låg rekvenser,, vilket värde hr överöringsunktionens s vid mycket låg rekvenser e Vilket värde hr överöringsunktionens elopp vid mycket hög rekvenser,, vilket värde hr överöringsunktionens s vid mycket hög rekvenser Br siersvr räcker inte redovis lgeriskt. rg rg 9 rg e d c 7. ösningsörslg: 9 rg

8 8 c d Beloppskurv det är ett HP-ilter Fskurv 8 8. p n två itrs DA-omvndlre med ett --stegnät mts med reerenspänningen V. Vd lir spänningen när switchrn står som ör llet respektive när de står som ör llet Det kn gå tt ge rätt svr utn komplicerde eräkningr. 8. ösningsörslg: Hopps det gick r!

9 Formelld vid tentmen i nyggd elektronik esistns l ρ α t t esistns, resistivitet ρ os! [Ωmm /m] esistnsens tempertureroende. vrm resistns, kll resistns α temperturkoeicient Kretsnlys G S... S Nod OHM s lg. resistns G konduktns. Seriekrets. Prllellkrets. Specilll två resistorer i prllell. Kirchos strömlg. n nod är en knutpunkt. Strömmr in till noden ts positiv och strömmr ut rån noden negtiv. Kirchos spänningslg. n sling är en sluten strömkrets. esistorns plustecken är där strömmen går in. Sling Spänningsdelningsormeln. Delspänningen över. Strömgreningsormeln. Delströmmen genom. ikströmseekt i resistor. P P P lektrisk ält F k r k ε ε ε r d d W e ε r ouloms lg krtverkn F melln lddningr. lektriskt ält krt på enhetslddning. Konstnten k 9 9. Plttkondenstor. ε kpcitivitet polriserrhet. ε ör lut/vcuum. Kondenstorns spänning lddning och elektriskt ält. lektrosttisk energi. 9

10 Mgnetisk ält B Φ F m N l µ µ F m Φ m F Bl dφ e N dt di u dt W m µ µ µ r Trnsienter x τ x x x e "hel" t t ln "resten" τ τ Kondenstor: τ Spole: Växelspänning τ Flöde Φ ntl krtliner lödestäthet B. mmk Mgnetomotorisk krt, mgnetisering. eluktns m mgnetiskt motstånd. µ permilitet, µ -7 ör vcuum. µ r reltivt vcuum OHM s lg ör mgnetisk kretsen. Motorprincipen. nduktionslgen. enz lg, tt e är motverknde. Sälvinduktion. nduktns. lektromgnetisk energi. Snormel. x storhetens egynnelsevärde x storhetens värde eter lång tid t örloppets tidkonstnt hel swinget genom resten Tidkonstnt t. Periodisk unktioner x t Xˆ sin t ϕ Sinusunktion med svinkel ϕ. T X med X x t dt sinusunktioner hr medelvärdet. T X MS X T x t dt T ektivvärde. För sinus gäller: ˆX X -räkning visre Z X mpedns Z, resistns och rektns X. X X nduktiv rektns. Kpcitiv rektns. X X

11 esonnskretsr esonnsrekvens. Deinition v spolens -värde med r serieresistns r, smt lterntiv deinition med prllellresistns. Omräkning melln serieresistns r och r prllellresistns. > Bndredd BW. BW[ Hz] ektnpssning till tvåpol ektnpssning. * Z Z ektnpssning komplex lst. Z ektnpssning. Komplex tvåpol med resistiv lst. del trnsormtor P P Förlustri trnsormtor. N Spänningsomsättning. N N Strömomsättning. N N Överräkning v impedns. Z Z N nduktiv koppling r M r M M k S ± M PA M ± M kvtionssystem med r r M Kopplingsktor k ömsinduktns M k % koppling k oeroende Seriekoppling - ör motverknde Prllellkoppling ör ntiprllell. Preix -potenser gig G 9 micro µ - meg M nno n -9 kilo k pico p - milli m -