Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Transkript

1 Lars-Erik Cederlöf Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ET 3 för D Tentamen omfattar 4 poäng, 2 poäng för varje uppgift. 2 poäng ger godkänd tentamen. Tillåtet hjälpmedel är räknedosa. Om beräkningar behövs för att få fram svaret skall de redovisas för att ge full poäng.. eräkna strömmen I. ohm I V 39 ohm 68 ohm 8 ohm Lösning uppgift : Totala resistansen i kretsen = 8 Ω = 52,8 ohm Totala strömmen i kretsen I tot = 52,8 = 89 m Strömgrening ger I 39 = 89 m = 69, m a) estäm kortslutningsströmmen för tvåpolen a-b. b) estäm tomgångsspänningen för tvåpolen a-b. c) ita med ledning av svaren i uppgift a och b karaktäristiken för tvåpolen a-b. 2 ohm a V ohm 2 ohm b te-993.doc lec -8-4

2 Lösninag uppgift 2: a) Kortslutningsströmmen I K = =, b) Tomgångsspänningen U = V = 2, V 2 2 c) I [ ],25 U [ V] 2, 3. Figuren visar oscilloskopbilden för en spänning. Inställningen på oscilloskopet är i y-led, V/ruta. och i x-led 2ms/ruta. ngiv spänningens periodtid, frekvens, toppvärde och effektivvärde. Lösning uppgift 3: Periodtiden Frekvensen Toppvärdet Effektivvärdet 3 T =,8 2 s = 2,6 ms f = Hz = 46,3 Hz 3,8 2 u ˆ = 3.V =,3 V,3 U = V =,22 V 2 te-993.doc lec-8-4 2

3 4. eräkna effektivvärde och faskonstant för utspänningen vid frekvensen khz. L = 68 mh l = 8 ohm = 4,7 kohm Uin = mv( faskonstant = ) Uin SPOLE L l Lösning uppgift 4: Spänningsdelning ger utspänningen i komplex form. U ut = U in jωl U ut = 3 2 e o j( ωt ) j 2π 68 8 j( ωt 47 e V = e o ) o j4,8 2 V = = 73,3 2 e j( ωt-4,8 o ) mv Effektivvärdet är 73,3 mv och faskonstanten är -4,8 5. Zenerdioden har zenerspänningen 2 V, resistansen är ohm och U in är 6 V. Hur stor blir strömmen genom zenerdioden om Iut = 2 m från stabilisatorn? Iut Uin ZX85 C2 Lösning uppgift 5: Strömmen genom resistorn blir I 6 2 = = 4 m Strömmen genom zenerdioden blir då IZ = ( 4 2) m = 28 m te-993.doc lec-8-4 3

4 6. E är 2 V. eräkna c så att lysdioden får m då transistorn är bottnad. Spänningen över lysdioden är 2 V då den lyser. b c E öd lysdiod C548 Lösning uppgift 6: Kirchhoffs strömlag på kollektorkretsen ger: 3 2 2,2 = C = 98 Ω C 7. E= 2 V I DSS = m U P = - 4 V b = 47 ohm. Uin = -5 V Hur stor är strömmen genom transistorn då a) brytaren är öppen? b) brytaren är sluten? E b Uin Mohm F245 Lösninag uppgift 7: a) När brytaren är öppen är U GS = V och då blir strömmen I DSS = m. Man måste här kontrollera att strömmen inte blir större än största möjliga I DMX =2/47 = 25 m. Detta är tydligen inte fallet vilket betyder att strömmen genom transistorn är m. b) När brytaren är sluten är U GS = -5 V vilket är lägre än U P. Detta medför att transistorn är strypt. Således är strömmen genom transistorn är. te-993.doc lec-8-4 4

5 8. Härled en formel för beräkning av förstärkningen ( / Uin) i steget. Operationsförstärkaren får anses ideal. 2 Uin Lösning till uppgift 8: Strömmen och spänningen in på operationsförstärkaren är noll. Detta gör att spänningen över = U in och spänningen över 2 = U ut. Kirchhoffs strömlag tillämpad på punkten ger I U U U I = 2 in ut u in = 2 = = För en digital grind finns följande värden angivna. V OH = 4,8 V V OL =,2 V V IHmin = 3 V V Ilmax = 2 V. Förklara vad dessa data innebär. Lösning till uppgift 9: V OH = 4,8 V säger att när kretsen ger en etta på utgången är utspänningen 4,8 V V OL =,2 V säger att när kretsen ger en nolla på utgången är utspänningen,2 V. V IHmin = 3 V säger att är spänningen över 3 V på en ingång räknas det som en etta in. V Ilmax = 2 V säger att är spänningen under 2 V på en ingång räknas det som en nolla in. te-993.doc lec-8-4 5

6 . Konstruera ett så enkelt grindnät som möjligt som uppfyller sanningstabellen nedan. Grindarna NOT, O, ND, NO och NND får användas. C X Lösnining uppgift : X = C C C C C = ( C C C C) C = ( ( C C) ( C C)) C = ( ) C = C = C C > _ X. Teckna funktionen X och förenkla den så långt som möjligt. > _ C > _ > _ X D Lösning uppgift : X = CD ( ) D C = C( D ) D( ) = C D D te-993.doc lec-8-4 6

7 2. Konstruera en prescaler. En prescaler är en koppling som delar frekvensen hos en klocksignal beroede på insignalerna och enligt tabellen. Delningsfaktor Du får använda en fyrabitars binärräknare samt någon av följande kretsar: adderare, multiplexer, demultiplexer, jämförare och avkodare. ita kopplingsschema med de två kretsarna. Lösning uppgift 2: Man kan använda en binärräknare och en multiplexer enligt nedan. clock 4-bitars binärräknare Qa Qb 4- multiplexer utsignal Qc 2 Qd 3 3. a) Är detta ett Moore eller Mealynät? Svaret skall motiveras. b) Hur många tillstånd har sekvenskretsen? x J C K > _ y J K C clock Lösning till uppgift 3: a) Det är ett Moore-nät eftersom inte insignalen x kan styra utgången direkt. b) Sekvenskretsen har fyra tillstånd. Med två vippor kan man få tillstånden,, och. te-993.doc lec-8-4 7

8 4. ita tillståndsgraf för sekvenskretsen i föregående uppgift. Kalla vipporna och. Man ser att J = Q X = Q X Y = Q K Q Nuvarande tillstånd Tillstånd efter klockpuls Q Q Q Q X= X= y= (J = K =) (J = K =) y= (J = K =) (J = K =) y= (J = K =) (J = K =) y= (J = K =) (J = K =) Qa Qb X= y= y= X= x= X= X= X= X= X= y= 5. Man vill jämföra två bitar och. Om är större än skall en lysdiod lysa. ita en koppling med NND-logik som uppfyller villkoret. Lösning uppgift 5: Ut y= Ut = = te-993.doc lec-8-4 8

9 6. För att öka säkerheten och för att ta bort störningar kan man tillgripa galvanisk isolation. eskriv två sätt att åstadkomma galvanisk isolation. Lösning uppgift 6: Galvanisk isolation kan åstadkommas med hjälp av ljus i en optokopplare eller med magnetiskt fält i ett relä. 7. a) ilden visar en dekadräknare. ngiv vad som skall anslutas till ingångarna ( benen på vänster sida ) för att dekadräknaren skall räkna. b) "SYNCONOUS CLE" vad innebär det? Lösning uppgift 7: a) CL ansluts till etta, LOD ansluts till etta, ENT ansluts till etta, ENP ansluts till etta, CLK ansluts till klockpulsen, vart,, C och D ansluts spelar ingen roll. b) tt CL är synkron betyder att nollställning sker vid första positiva flank hos klockan efter det att CL aktiverats. 8. a) Vad menas med en T-vippa. b) Visa med en figur hur man kan göra en T-vippa av en D-vippa. Lösning uppgift 8: a) En T-vippa är en vippa vars utgång slår om för varje inkommande klockpuls. b) klock in D C Ut te-993.doc lec-8-4 9

10 9. Operationsförstärkarn är ideal och matas med matningsspänningarna 5 V och - 5 V. a) Hur stor är utspänningen då inspänningen är 5 V? b) Hur stor är utspänningen då inspänningen är V? 47 ohm 2 V,2 kohm Uin Lösning uppgift 9: Spänningsdelning ger potentialen på minusingången. 2 V = 2 V = 8,62 V 47 2 a) Då inspänningen är 5 V blir potentialen på plusingången lägre än på minusingången och då blir utspänningen -5 V. b) Då inspänningen är V blir potentialen på plusingången högre än på minusingången och då blir utspänningen 5 V. 2. När man tillverkar SIC-kretsar finns flera metoder. Vad kallas den metod som kräver störst antal tillverkade kretsar för att bli lönsam? Lösning uppgift 2: Full Custom te-993.doc lec-8-4