Lars-Erik Cederlöf Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ET 3 för D 999-3-5 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 39 68 = 8 Ω = 52,8 ohm 39 68 Totala strömmen i kretsen I tot = 52,8 = 89 m Strömgrening ger I 39 = 89 m = 69, m 39 68 2. 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
Lösninag uppgift 2: a) Kortslutningsströmmen I K = =,25 2 2 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
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 ) 47 2 3 j 2π 68 8 j( ωt 47 e V = 47 64 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
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
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 = = 2 2 9. 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
. 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
2. Konstruera en prescaler. En prescaler är en koppling som delar frekvensen hos en klocksignal beroede på insignalerna och enligt tabellen. Delningsfaktor 2 4 8 6 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
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
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
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