1 Passiva komponenter

January 8, 2018 | Author: Anonymous | Category: Vetenskap, Fysik, Electronics
Share Embed Donate


Short Description

Download 1 Passiva komponenter...

Description

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

1

Passiva komponenter

1.1

Vilken resistans och tolerans har en resistor märkt: a) röd, violett, gul, guld b) blå, grå, blå, silver c) brun, svart, svart, guld d) orange, vit, brun, röd, mellanrum, brun e) grön, blå, guld, guld

1.2

Två resistorer är märkta 220 ohm 0,5 W respektive 330 ohm 0,25 W. vilken är den största spänning som kan anslutas till: a) den första resistorn b) den andra resistorn c) de båda resistorerna parallellkopplade d) de båda resistorerna seriekopplade

2 Systemegenskaper 2.1

3 3.1

Förstärkaren i figuren är µ0 = 50, Rin= 400 ohm, Rut= 1 kohm och RL=3 kohm. Beräkna för denna koppling a) spänningsförstärkning i dB b) strömförstärkning i dB c) effektförstärkning i dB.

Operationsförstärkaren Uut . Operationsförstärkaren är ideal. Uin

Härled en formel för beräkning av förstärkningen

R2

R1

Uin

Uut

1

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

3.2

a) Angiv två faktorer som utmärker en ideal operationsförstärkare. b) Härled formeln för förstärkningen hos steget. Operationsförstärkaren är ideal.

R1

Uin

Uut R2

3.3

En operationsförstärkare kan användas för att åstadkomma matematiska funktioner. Rita en koppling med operationsförstärkare som summerar två spänningar.

3.4

Kopplingen visar principen för en digital till analogomvandlare. Hur stor är den analoga utspänningen om omkopplarna, som representerar den digitala insignalen, står i det läge som figuren visar.

10 V 1 kohm

2 kohm

4 kohm

4 kohm

Uut

3.5

Termistorn ändrar sin resistans med temperaturen. När det är noll grader är resistansen i termistorn 100 kΩ och när det är 100 grader är resistansen 10 kΩ. Dimensionera R1 och R2 så att när det är 100 grader skall utspänningen vara 1 V och när det är noll grader skall utspänningen vara 10 V. Uin är konstant och -10V. Operationsförstärkaren är ideal.

R2

Termistor

R1 Uin

Uut

2

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

4 4.1

Dioder

Figuren visar hur en lysdiod kopplas in till en spänningskälla. Lysdioden har framspänningsfallet 1,6 V. Vilken resistans skall resistorn ha för att lysdioden skall få strömmen 10 mA?

R

5V

4.2

Zenerdioden har zenerspänningen 12 V, resistansen R är 100 ohm och Uin är 16 V. Hur stor blir strömmen genom zenerdioden om Iut = 12 mA från stabilisatorn?

R

Uin

4.3

Iut

BZX85 C12

Uut

Zenerdioden har zenerspänningen 6 V. Beräkna: a) strömmen genom resistorn 200 ohm. b) strömmen genom resistorn 100 ohm. c) strömmen genom zenerdioden.

100 Ω

20 V

200 Ω

3

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

4.4

Vilket är det största värdet som resistorn kan ha om man skall kunna ta ut 40 mA från stabilisatorn och det minst måste gå 5 mA genom zenerdioden? Uin är 20 V och zenerspänningen är 12 V.

R

Uin

4.5

Iut

BZX85 C12

Vilket är det största värdet som resistorn kan ha om man skall kunna ta ut 40 mA från stabilisatorn och det minst måste gå 5 mA genom zenerdioden? Uin är 20 V och zenerspänningen är 12 V.

R

Uin

4.6

Uut

Iut

BZX85 C12

Uut

Vilken är den största ström som kan tas ut på utgången om effektivvärdet av inspänningen Uin är 12 V och zenerdioden har zenerspänningen 8 V?

100 ohm

1000 µF

Uin

4

Uut

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

4.7

Figuren visar en likriktare med stabilisering. Inspänningen är en växelspänning med effektivvärdet 14 V. Zenerdioden har zenerspänningen 8 V. Hur stor är a) likspänningen över kondensatorn? b) likspänningen på utgången?

100 ohm

1000 µF

Uin

5

Bipolartransistorn

5.1

Dimensionera Rb så att UCE blir 5 V då hFE är 200.

Rb

Uut

1 kΩ

12 V

5.2

Beräkna strömmarna genom resistorerna både då brytaren är öppen och när den är sluten. E= 12 V RC = 1 kohm Rb = 10 kohm hFE = 200 UF lysdiod = 2 V

Rc Rb Röd lysdiod E BC548B

5

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

5.3

Bestäm Rb så att transistorn nätt och jämt bottnar om RC är 100 ohm. UBE= 0,7 V strömförstärkningsfaktorn = 150

Rb

Rc

15 V

5.4

Bestäm RB och RC så att man får arbetspunkten UCE = 6 V och IC = 20 mA. UBE= 0,7 V strömförstärkningsfaktorn = 150

Rb

Rc

15 V

6 6.1

Fälteffekttransistorn a) Angiv en utförlig benänming på denna transistor. b) Angiv benens benämning. c) Angiv för och nackdelar med denna transistor jämfört med bipolartransistorn. d) Beskriv kort hur transistorn fungerar.

6

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

6.2

Hur stor är strömmen genom transistorn då a) brytaren är öppen? b) brytaren är sluten? E= 12 V IDSS = 10 mA

UP = - 4 V

Rb = 470 ohm. Uin = -5 V E

Rb

BF245B Uut Uin

6.3

10 Mohm

Hur stort skall effektivvärdet av Uin vara för att strömmen genom transistorn skall bli noll någon gång under en period av inspänningen. Uin är en sinussignal.

1 kohm 12 V BF245B

Uin

Typkurva för BF245 B, ID (mA) som funktion av UGS ( V ) ID mA 10 9 8 7 6 ID mA

5 4 3 2 1 0 -4

-3

-2

-1

7

0

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

6.4

Bestäm vilopunkten dvs strömmen ID och spänningen UDS.

3 ,3 κ Ω BF 245B 1 MΩ

20 V

560 Ω

Typkurva för BF245 B, ID (mA) som funktion av UGS ( V ) ID mA 10 9 8 7 6 ID mA

5 4 3 2 1 0 -4

-3

-2

-1

8

0

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

7 7.1

Logikkretsar En grind är uppbyggd enligt figuren. Dioderna har framspänningsfallet 0,65 V. De antas inte leda någon ström i backriktningen. Transistorn har UCEsat = 0,2 V och UBEsat = 0,65 V. Beräkningar och motiveringar skall redovisas. a. b. c d. e. f.

Vilken typ av logisk grind är det fråga om? Angiv värdet på VOL. Angiv värdet på VOH. Angiv värdet på VILmax. Angiv värdet på IIH vid VIH=5V Angiv värdet på IIL vid VIL=0V







7.2 a)

Rita ett schema som visar hur man på enklast möjliga sätt med dioder och resistorer kan bygga en AND-grind.

b)

Vilken typ av transistorer finns i kretsen 74HC00?

c)

Förklara med ord vad som menas med logiskt sving och beräkna minvärdet för det logiska svinget på utgången av kretsen 74HC00.

d)

Förklara med ord vad som menas med störmarginal och beräkna störmarginalerna för kretsen 74HC00.

9

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

Lösningar 1.1

a) 270 kohm 5 % b) 68 Mohm 10 % c) 10 ohm 5 %, d) 39100 ohm 1 % e) 5,6 ohm ( guld som tredje ring betyder 0,1)

1.2

a) 10,4 V b) 9,0 V c) 9,0 V d) 15,1 V

2.1 a)

AU =

U ut = U in

µ 0U in

RL Rut + RL RL = µ0 = 37,5 U in Rut + RL

AudB = 20 ⋅ log 37,5 dB = 31,5 dB b)

AI =

I UT I IN

U ut U R R RL = = ut ⋅ IN = AU ⋅ IN = 5 U in U in R L RL R IN

A IdB = 20 ⋅ log 5 dB = 14,0 dB c)

AP =

U ut ⋅ I ut = AU ⋅ AI = 187,5 U in ⋅ I in

APdb = 10 ⋅ log187,5 = 22,7dB 3.1 Strömmen och spänningen in på operationsförstärkaren är noll. Detta gör att spänningen över R1= Uin och spänningen över R2 = Uut . Kirchhoffs strömlag tillämpad på punkten A ger

I1 + I2 = 0 Uin Uut + =0 R1 R2 Uut R =− 2 Uin R1 Au = −

R2 R1

10

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

3.2 a) En ideal operationsförstärkare har Rin= ∞ , Rut= 0 , Au= ∞ b)

R1

Uin

Uut Uin

R2

Eftersom inspänningen mellan + och - på operationsförstärkaren kan försummas kommer Uin att ligga över R2. Uin kan då fås med spänningsdelning av Uut eftersom ingen ström går in på operatinsförstärkarens ingång.

U in = U ut

R2 R1 + R2

U ut R1 + R2 = U in R2 Au =

U ut R = 1+ 1 U in R2

3.3

Uin1 Uin2

Uut

3.4

Potentialen på operationsförstärkarens minusingång är noll eftersom operationsförstärkaren är kopplad som förstärkare.. Strömmen in på en operationsförstärkare kan sättas till noll. Kirchhoffs strömlag ger:

U 10 10 + + Ut = 0 1000 4000 1000 U Ut = −12,5 V

11

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

3.5 Utspänningen från steget fås med sambandet: Vid 100°:

Vid 0°:

1 = −( −10 )

R2 + 10 ⋅10 3 R1

10 = − ( −10 )

R=

R2 + Rtermistor R1

R2 + 100 ⋅ 10 3 R1

Vid lösning av ekvationssystemet får man: 4.1

Uut = −Uin

R1 = 100kΩ

och

R2=0Ω

5 − 1,6 Ω = 340 Ω 0.01

4.2 Strömmen genom resistorn blir

IR =

Strömmen genom zenerdioden blir då

16 − 12 A = 40 mA 100

I Z = (40 − 12) mA = 28 mA

4.3

6 A = 30 mA 200 20 − 6 b) I100 = A = 140 mA 100 c) I Z = (140 − 30) mA = 110 mA a ) I 200 =

4.4 Största strömmen genom resistorn blir (40+5) mA = 45 mA. Spänningen över resistorn är (20-12) V = 8 V Största resistansen blir då 8/45 kΩ = 178 Ω 4.5 Största strömmen genom resistorn blir (40+5) mA = 45 mA. Spänningen över resistorn är (20-12) V = 8 V Största resistansen blir då 8/45 kΩ = 178 Ω 4.6 Kondensatorn laddas till toppvärdet ( 2 ⋅ 12 − 2 ⋅ 0,7) V = 15,6 V Spänningen över resistorn blir då ( 15,6-8 ) V = 7,6 V Strömmen genom resistorn blir

7 ,6 A = 76 mA 100

Zenerdioden kräver en liten ström ca 5 mA vilket ger max ca 71 mA på utgången.

12

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

4.7 a) Kondensatorn laddas till Inspänningens toppvärde minus spänningen över två dioder.

U kondensatorn = 14 ⋅ 2 − 2 ⋅ 0,7 V = 18,4 V b) Utspänningen är spänningen över zenerdioden som är 8 V 5.1 Om UCE är 5 V blir spänningen över 1 kohm ( 12 - 5) V = 7 V.

7 A = 7 mA 1000 7 Basströmmen blir då mA = 35 µA 200 12 − 35 ⋅ 10 −6 ⋅ Rb − 0,7 = 0

Kollektorströmmen blir då

Kirchhoffs lag på baskretsen ger:

Rb = 323 kΩ

5.2 När brytaren är sluten får transistorn ingen basström och då blir strömmen genom RC = 0 A. Strömmen genom Rb kan räknas fram med ohms lag

I Rb =

12 A = 1,2 mA 10000

Då brytaren är öppen blir strömmen genom Rb: Den största ström som kan gå genom RC:

I C max

12 − 0,7 A = 1,13 mA 10000 12 − 2 − 0,2 = A = 9,8 mA 1000

I Rb =

Den ström som basströmmen vill driva fram genom transistorn är: Denna ström är större än ICmax vilket gör att IRc är 9,8 mA.

5.3

15 − 0.2 = 148 mA 100 148 = 0,99 mA IB = 150 15 − 0,7 Ω = 14,4 kΩ Rb = 0,99 ⋅ 10 −3 I C max =

5.4

15 − 6 Ω = 450Ω 0,02 15 − 0,7 Ω = 107 kΩ RB = 0,02 150 RC =

13

I = hFE ⋅ I Rb = 240 mA

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

6.1 a) Det är en N-kanal MOS-transistor av självledande typ. b) Vänstra benet: gate övre benet: drain nedre benet: source c) Denna transitor har hög ingångsresistans men förstärker sämre än bipolartransistorn. d) Eftersom det är en transistor av självledande typ leder den mellan drain och source då spänningen mellan gate och source är noll. Om spänningen mellan gate och source görs negativ stöts de negativa laddningarna i kanalen bort och transistorn leder sämre. Vid tillräckligt stor negativ spänning mellan gate och source stryps transitorn helt.

6.2 a) När brytaren är öppen är UGS=0 V och då blir strömmen IDSS=10 mA. Man måste här kontrollera att strömmen inte blir större än största möjliga IDMAX=12/470 A = 25 mA. Detta är tydligen inte fallet vilket betyder att strömmen genom transistorn är 10 mA. b) När brytaren är sluten är UGS= -5 V vilket är lägre än UP. Detta medför att transistorn är strypt. Således är strömmen genom transistorn är 0 A. 6.3 För att strömmen skall bli noll måste inspänningen nå ner till -3,2 V enligt diagrammet. Då måste effektivvärdet av inspänningen vara minst

3,2 2

V = 2,26 V

6.4 Kirchhoffs spänningslag på gate-kretsen ger ett samband mellan ID och UGS. Spänningen över resistansen 1 MΩ är noll eftersom ingen ström kan passera genom resistorn. 0 - UGS - ID⋅560 = 0

Denna räta linje ritas in i diagrammet ID - UGS.

Skärningspunkten med kurvan ger värdet på ID = 3,0 mA. Kirchhoffs spänningslag på drain-kretsen ger: 20 - 3,0⋅10-3 ⋅3300 - UDS -3,0⋅10-3 ⋅ 560 = 0 UDS = 8,42 V

7.1 a)

Endast när A=1 och B=1 är X=0. Detta gäller för en NAND-grind.

b)

VOL = 0,2V

transistorn bottnad

c)

VOH = 5 V

transistorn strypt

d)

VILmax = -UD + UD + UD + UBEsat = 1,3V

e)

IIH = 0 dioden spärrar i backriktningen

f)

IIL = (5 - 0.65)/5000 A = -0,87 mA in mot

(storheten är negativ eftersom strömmar är definierade

14

Extra uppgifter Elektronik grundkurs

7.2 a) AND 5V

A Y B

0V

b)

MOS-transistorer

c)

Logiska svinget är avståndet i volt mellan en etta och en nolla. Logiska svinget på utgången: ∆U = VOHmin - VOLmax = 5,9 - 0,1 V = 5,8 V

d)

Störmarginalen är den största störning som kan komma in mellan en utgång och en ingång utan att fel i dataöverföringen uppstår. Störmarginalen för nolla: ML=VIlmax - VOLmax = 1,2 - 0,1 V = 1,1 V Störmarginalen för etta: MH=VOHmin - VIHmin = 5,9 - 4,2 V = 1,7 V

15

View more...

Comments

Copyright � 2017 NANOPDF Inc.
SUPPORT NANOPDF