S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Transkriptio

1 S SÄHKÖTKNIIKKA JA LKTRONIIKKA 2. väliko Saat vastata vain nljään thtävään! Kimmo Silvonn 1. Lask jännit. = 10 Ω, = 40 Ω, = 3 kω, = 9 kω, = 1 kω, = 1 V. Puskurivahvistin rottaa kuorman jännittnjakajasta. Kysytty jännit on suoraan R2 krrottuna i-invrtoivan vahvistimn jännitvahvistukslla: ( = R3 + R4 = 1 + R ) 4 R2 (1) Tulos johdtaan alla: I R3 I R4 R2 = + (2) R3 = R2 0 (3) I R3 = I R4 (4) R3 = ( R3 = 1 + R ) 4 R3 (5) ( = 1 + R ) 4 = 3,2 V (6) + 2. rään diodin virta on = 0,59 ma, kun D = 0,7 V. Mihin arvoon virta pinn, jos diodin jännit pinn 10 mv ( D2 = 0,69 V)? n T = 50 mv. Slkästi virrallisn diodin yhtälöstä voidaan trmi 1 jättää huoltta pois. Diodin virta on funktio jännittstä: = ( D ) I S D n T I S = 490,6 pa (7) 2 I S D2 n T = I S 20 D2 = 483 µa (8) Tämän hlpon thtävän tarkoitus on sitllä Taylorin sarjaan prustuvaa nliölakia : [ i D ( D + u d ) I S D +u d n T I S D n T 1 + ku d + (ku d) 2 + (ku d) 3 ] ! 3! }{{} missä u d n T k = 1 = 20 (10) n T u d = 0,01 V u 3 d 0 (11) [ i D ( D + u d ) u d + (20u d) 2 ] = 483,8 µa (12) 2! Nliölaki, johon pinsignaalianalyysikin tavallaan prustuu, pät silloin, kun jännittn muutos u d on pini. Näin voidaan käsitllä sim. sinisignaalin säröytymistä. (9)

2 3. Paljonko potntiaali muuttuu, jos jännit u B muuttuu ±5 mv (siis u b = 5 mv)? = 20 kω, R = 2 kω, n T = 50 mv, β = 100, kannan tasavirta I B = 1 µa. β I B + u B R Kutn sijaiskytknnästä vasmmalla nähdään, kysssä on pinsignaalianalyysi (huomaa ratkaisun as-snsitiivisyys!): = n T I B (13) = u b (14) {}}{ = i C = (I i C ) = β(i B + i B ) (15) = u = β = β ± u b = ±200 mv (16) Lipsahti vahingossa n T = 50 mv, vaikka 25 mv olisi toki ollut tyypillismpi arvo. Alla tapahtumin kulku pääpiirtissään. Htkllist ääriarvot ovat suraavat: u B1 = B 0,005 ja u B1 = B +0,005, missä kskimääräinn arvo B voi olla mikä tahansa. nsimmäinn kuva ilman signaalia tai signaalin kskiasnnossa : = 2,0 2 B + 0, µ 2,202 1 µ B R 0,202 = 1,8 1,8 = 2,2 2,2 u B1 + 0, µ 1,9818 0,9 µ u B1 R 0,1818 u B2 + 0, µ 2,4222 1,1 µ u B2 R 0,2222 Jännit muuttuu kärkkäästi signaalin tahdissa; tähän siis prustuu transistorin toiminta jännitvahvistimna. Potntiaali v i juuri muutu, vaikka s vähän vaihtlkin signaalin mukana; mittriltä tarkastltuna piiri onkin mittrisuraaja.

3 4. Lask virta. DD = 4 V, GG = 6 V, SS = 2 V, t = 2 V, K = 100 µa/v 2. GS DS DD GG SS Kysssä on triodialun ja saturaatioalun rajakohta: Virta saadaan TRI- tai SAT-alun yhtälöstä: DS = DD SS = 2 V (17) GS = GG SS = 4 V (18) DS = GS t (19) (20) = K[2( GS t ) DS 2 DS] = 400 µa (21) = K( GS t ) 2 = 400 µa (22) 5. Jos laskt tämän thtävän, jätä yksi thtävistä 1-4 pois! Muuntajan toisiojännittn huippuarvo û 2 = 2 9 V. Tasasuuntaajan jännithäviöksi voit olttaa 2 D 1,4 V. Rgulaattorin lähtöjännit OT = 5 V. Mitn suuri kondnsaattori tarvitaan, jotta MIN OT + 3 V? f = 50 Hz, = 1 A. Rippli (vrt. kako): + i o OT C = I t (23) T C = t 2 (24) = 2fC (25) MIN û 2 2 D OT + 3 (26) û 2 2 D OT 3 2fC (27) C 2f(û 2 2 D OT 3) (28) 1 C 100( 3000 µf 2 9 1,4 5 3) (29)

4 S SÄHKÖTKNIIKKA JA LKTRONIIKKA 2. väliko Saat vastata vain nljään thtävään! Kimmo Silvonn 1. Lask jännit. = 10 Ω, = 40 Ω, = 3 kω, = 9 kω, = 1 kω, = 1 V rään diodin virta on = 0,59 ma, kun D = 0,7 V. Mihin arvoon virta pinn, jos diodin jännit pinn 10 mv ( D2 = 0,69 V)? n T = 50 mv. 3. Paljonko potntiaali muuttuu, jos jännit u B muuttuu ±5 mv (siis u b = 5 mv)? = 20 kω, R = 2 kω, n T = 50 mv, β = 100, kannan tasavirta I B = 1 µa. β I B + u B R 4. Lask virta. DD = 4 V, GG = 6 V, SS = 2 V, t = 2 V, K = 100 µa/v 2. DD GG SS 5. Jos laskt tämän thtävän, jätä yksi thtävistä 1-4 pois! Muuntajan toisiojännittn huippuarvo û 2 = 2 9 V. Tasasuuntaajan jännithäviöksi voit olttaa 2 D 1,4 V. Rgulaattorin lähtöjännit OT = 5 V. Mitn suuri kondnsaattori tarvitaan, jotta MIN OT + 3 V? f = 50 Hz, = 1 A. + i 7805 Tämän välikokn voi uusia ma Ratkaisut ja tulokst tulvat Noppaan n Kurssin palautjärjstlmä on avattu, käy osoittssa autat khittämään optusta ja saat yhdn lisäpistn! 0 o OT

5 S SÄHKÖTKNIIKKA JA LKTRONIIKKA 2. Mid-Trm xam Answr only four problms! Kimmo Silvonn 1. Find voltag. = 10 Ω, = 40 Ω, = 3 kω, = 9 kω, = 1 kω, = 1 V Th urrnt of a diod is = 0.59 ma if D = 0.7 V. Th voltag is th drasd by 10 mv ( D2 = 0.69 V). What is th nw valu of urrnt? n T = 50 mv. 3. Find th hang in potntial if voltag u B has a ±5 mv hang (thus u b = 5 mv)? = 20 kω, R = 2 kω, n T = 50 mv, β = 100, th bas d.. urrnt I B = 1 µa. β I B + u B R 4. Find urrnt. DD = 4 V, GG = 6 V, SS = 2 V, t = 2 V, K = 100 µa/v 2. DD GG SS 5. If you hoos to do this problm, skip or dlt on of th 1-4! Th pak valu of th transformr sondary voltag is û 2 = 2 9 V. You may assum th voltag drop in th rtifir 2 D 1,4 V. Output voltag of th rgulator is OT = 5 V. W dfin: MIN OT + 3 V. Find th minimum suitabl valu of th apaitor (tak rippl into aount). f = 50 Hz, = 1 A. i o This mid-trm an b rnwd or prformd for th first tim on Mon, D 22th Th solutions and rsults will b found in Noppa about D th 16th. Th anonymous fdbak systm of th ours is opn. Visit to hlp in dvloping th ours (sorry, it is in Finnish). An xtra xam point will b givn! 0 OT

6 S SÄHKÖTKNIIKKA JA LKTRONIIKKA 2. mllanförhör Du får svara ndast på fyra frågor! Kimmo Silvonn 1. Bräkna spänningn. = 10 Ω, = 40 Ω, = 3 kω, = 9 kω, = 1 kω, = 1 V Strömmn i n diod är = 0,59 ma, när D = 0,7 V. Hur mykt ska strömmn minska, när spänningn minskar 10 mv ( D2 = 0,69 V)? n T = 50 mv. 3. Hur ändrar potntialn, när spänningn u B ändrar ±5 mv (dt mnar: u b = 5 mv)? = 20 kω, R = 2 kω, n T = 50 mv, β = 100, likströmmn as: I B = 1 µa. β I B + u B R 4. Bräkna strömmn. DD = 4 V, GG = 6 V, SS = 2 V, t = 2 V, K = 100 µa/v 2. DD GG SS 5. Om du svarar på nr. 5, lämna n av 1-4 bort! Skundärspänningns toppvärd i n transformator är û 2 = 2 9 V. Spänningsförlustn i likriktarn är 2 D 1,4 V oh utgångsspänningn av rgulatorn OT = 5 V. Hur stor kondnsatorn bhövs för att MIN OT + 3 V? f = 50 Hz, = 1 A. + i o OT ksamn kan förnyas må Rsultat oh svar: Noppa, dn G gärna fdbak via du ska få n kstra påäng!