Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2 Tid: kl 9.13. Måndagen den 16 augusti 21 Sal: O125 Hjälpmedel: formelsamling elektronik, formelsamling ellära samt valfri räknare. Maxpoäng: 3 Betyg: 12p3:a, 18p4:a och över 24p ger betyg 5. Slutbetyg: tentamensbetyg utgör slutbetyg för hela kursen. Resterande är 1.5hp laborationer och.5hp kopplingsprov. Bonuspoäng: Lösningsförslag: anslås på kursens hemsida. Granskningsdatum: anges på schema och per mail. Lärare: Thomas Munther, tel: 16 71 15, rum E528 Tentamensbesök: ca kl. 1.3 Skrivanvisningar: Motivera era antaganden och gör rimlighetsbedömningar av svar samt redovisa tankegångar noggrant. Även vettiga ansatser kan ge poäng. Notera att uppgifterna inte är ordnade i svårighetsgrad. 1. ( 4p ) a) Beräkna arbetspunkten för transistorn! b) Beräkna inimpedans, utimpedans och förstärkningen för förstärkarsteget nedan! Antag att signalgeneratorn är lågohmig. c) Rita småsignalschema för kopplingen med ett förenklat schema för vår transistor! d) Om vi kopplar en signalgenerator med amplituden 5 mv och en utresistans på 5 Ω som insignal, hur stor amplitud får vi hos Uut om denna är obelastad? E R6 C2 Q1 C2 Uin R7 R8 Uut E=12 V, R8= 1Ω, R6=25kΩ, R7= 4kΩ Transistordata Q1: inresistans=16 Ω och β=28 ggr. 1
2.Bestäm V2 både till riktning och storlek så att strömmen i högra grenen blir dubbelt så stor som genom dioden! ( 2p ) Antag ideal diod! 1 Ohm 15 Ohm 1 Volt D1 V2 3. Vi konstruerar en Schmittrigger m h a en positivt återkopplad OP. V cc = 12 Volt ( 2p ) Önskemålet är att få omslagspunkter vid 4Volt. a) Bestäm relationen mellan R 1 och R 2! b) Insignalen till kretsen är en sinussignal med amplituden 3 Volt. Skissa utsignalen! Uin 2 3 4 UA741 8 V OUT V 1 R1 Uut R2 4. Vi skall försöka bygga en förstärkare med mycket hög förstärkning och gör därför en kaskadkoppling av flera. ( 4p ) De har följande data: Förstärkare 1: A vo1 = 4, R i1 = 1 kω, R ut1 = 1 Ω Förstärkare 2: A vo2 = 3, R i2 = 2 kω, R ut2 = 4 Ω Förstärkare 3: A vo3 = 1, R i3 = 4 kω, R ut3 = 5 Ω Förstärkare 1 Förstärkare 2 Förstärkare 3 Vi kopplar en signalgenerator till ingången på förstärkare 1. Vår signalgenerator har en tomgångsspänning på 2 mv (RMSvärde)och en inre resistans på 1 kω. a) Bestäm den spänning som finns på utgången hos förstärkare 3! b) Bestäm effekten som utvecklas i en last på 1 Ohm som ansluts till förstärkare 3! c) Vilket val på last ger maximal effekt ut och hur stor blir denna? 2
5. ( 3p ) a) Bestäm överföringsfunktionen för nedanstående OPkoppling! b) Bestäm förstärkningen vid höga respektive låga frekvenser! c) Skissa amplitudkurva för OPkoppling! 6. Bestäm följande för OPkopplingen nedan. Vilka värden har vi på Vo respektive V i förstärkarkopplingen när Vs är en likspänning på ( 3p ) a) 1V b) 3V 3
7. Bestäm effektförlusten i Zenerdioden när: ( 2p ) a) R L = 75 Ω b) R L = Ω 8. Vilken är den logiska funktionen implementerad av nedanstående CMOSgrind? ( 2p ) Här visas enbart NMOSdelen. PMOSdelen visas enbart schematiskt i form av ett block. Olika författare använder tyvärr olika symboler för FETtransistorer och nedanstående koppling kommer från en bok med helt olika symboler mot vad vi är vana vid. De symboler som vi har använt oss av har fyra ( 4p ) anslutningar, men väldigt ofta så är BODY och SOURCE ihopkopplade. Därför har nedanstående transistorer endast tre anslutningar, d v s GATE, SOURCE och DRAIN. Transistorerna nedan är av typen enhancement. Bestäm ett uttryck för utsignalen Y som funktion av insignaler AE! 4
9. ( 5p ) a) Vad är en oscillator? b) Vilka är de grundläggande komponenterna i en oscillator? c) Vilka villkor måste vara uppfyllda för att bibehålla självsvängning i en oscillator? d) Nämn några fördelar med negativ återkoppling i en förstärkarkoppling med OP! e) Vad är som bestämmer maximal FanOut? 1. För den obelastade förstärkaren i figuren nedan bestäm vilopunkten: V GS, I D och V DS. ( 3p ) Bestäm även effektivvärdet på signalen V ds när insignalen är en sinus med effektivvärde 1 mv! Vi vet också följande att I D =8 ma vid ett V GS = 12 V samt att V to = 4 V och g m =45µS. 5