S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Transkriptio

1 S SÄHKÖTKNKK Kimmo Silvonen Tentti: tehtävät 1,3,4,8,9 1. välikoe: tehtävät 1,2,3,4,5 2. välikoe: tehtävät,7,8,9,10 Oletko jo ehtinyt vastata palautekyselyyn Voit täyttää lomakkeen nyt. 1. aske virta. 1 =10Ω, 2 =10Ω, 3 =20Ω, J 1 =1, J 2 =2, =10V J 1 J Kytkin suljetaan hetkellä t = 0. piirin jännite u(t) = (e 1 t e 5 t ) V, mihin aika t sijoitetaan sekunteina. aske virta i ajan funktiona kytkimen sulkemisen jälkeen. = 1=3 Ω, =1=2 F, =2=5 H. r r Φ Φ t =0 i ΞΠ u 3. aske virta. =10 0 ffi V, 1 =0; 5Ω, 2 =4Ω, =0; 1 F, =0; 1 H,! =10 1 s. 1 2 Ξ Ξ Ξ 4. Jännitelähde on kytketty vastuksen 1 kautta häviöttömälle piirille, jonka toisella puolella on vastus 2. Jännitelähteen virta tunnetaan: =10j 30. aske vastuksen 2 jännitteen ja virran tehollisarvot. Muistathan, että piirin tehohäviö on nolla. = 10 V, 1 = 0; 1Ω, 2 =2Ω. 1 + Ī Muuntajan toisiojännite 2 =97 0 ffi V. aske lähdejännite. 1 = 0;1 ß H, 2 = 2;5 0;5 H, M = ß ß H, f =50Hz, 1 =5Ω, 2 =125Ω. ff Ξ Π sff M 1 1 s Ξ 1 2 Π Käännä 1

2 . Kuvassa on kaksi erilaista diodia, joiden ominaiskäyrät risteävät tietyllä jännitteellä. Millä vastuksen arvolla D 1 :n ja D 2 :n jännitteet ovat yhtä suuret Tulos = 1;4 V ei tässä ole riittävän tarkka approksimaatio. T = 25 mv, = 7 V, n 1 = 2, S1 = 187 p, n 2 = 1; 5, S2 =1; D 1 D 2 7. aske oheisen transistorin jännite. = 5; 7 V, B = 0; 7 V, fi = 99, B = 100 kω, = =1kΩ. B 8. aske jännite 2. N =1V, =2V, 0 =10kΩ, 1 =10kΩ, 2 =15kΩ. N 0 + " "" Kirjoita f:n lauseke muuttujien, B, ja D avulla. Yksinkertaista lauseketta ja laadi lopuksi totuustaulukko. B c 2 1 f D 1 =1 10. rään /Dmuuntimen muunnosaika t conv: = nt, jossa n on ittimäärä ja T = 1 f on kellojakson pituus. Muunnettava jännite on taajuudeltaan f = 20 khz. Vaatimuksena on signaalikohinasuhde ( S = N ) = 90 db. Kuinka suuri on kellotaajuuden vähintään oltava Nyquistin kriteerin perusteella (f S > 2f) Oletetaan, että suurin signaalijännite on S = FS 2 p ja kvantisointikohina N = p Muunnos pitää tietysti ehtiä tehdä peräkkäisten näytteiden välillä. Hauskaa Joulua. 2

3 S SÄHKÖTKNKK Kimmo Silvonen Tentti: tehtävät 1,3,4,8,9 1. välikoe: tehtävät 1,2,3,4,5 2. välikoe: tehtävät,7,8,9,10 Oletko jo ehtinyt vastata palautekyselyyn Voit täyttää lomakkeen nyt. 1. aske virta. 1 =10Ω, 2 =10Ω, 3 =20Ω, J 1 =1, J 2 =2, =10V. + J J = J 1 + (1) 3 = 2 + J 2 =(J 1 + ) +J 2 (2) =0 (3) + 2 (J 1 + ) + 3 (J J 2 )=0 (4) = 2J 1 3 (J 1 + J 2 ) = 2 (5) 2. Kytkin suljetaan hetkellä t = 0. piirin jännite u(t) = (e 1 t e 5 t ) V, mihin aika t sijoitetaan sekunteina. aske virta i ajan funktiona kytkimen sulkemisen jälkeen. = 1=3 Ω, =1=2 F, =2=5 H. r r Φ Φ t =0 i i i i = du dt =3(et +5e 5t ) () i = 1 Z t 0 udt + 0 =2; 5= t 0 ( 5 e5t 1 et )+0 (7) i =2; 5( 5 e5t 1 et )=12+3e5t 15e t (8) i = i + i =12+18 (e 5t e t ) (9) 3. aske virta. =10 0 ffi V, 1 =0; 5Ω, 2 =4Ω, =0; 1 F, =0; 1 H,! =10 1 s. 1 2 Ξ Ξ Ξ ΞΠ u 1 j! +( 2 + j!) =0) = j!( 2 + j!) (10) + 1 ( + )+ 1 j! =0 (11) + 1 +( j! )j!( 2 + j!) =0 (12) = 1 +(j! 1 + 1)( 2 + j!) = 10 4+j3 = ; 87 ffi =2 3; 87 ffi 3

4 4. Jännitelähde on kytketty vastuksen 1 kautta häviöttömälle piirille, jonka toisella puolella on vastus 2. Jännitelähteen virta tunnetaan: = 10j 30. aske vastuksen 2 jännitteen ja virran tehollisarvot. Muistathan, että piirin tehohäviö on nolla. =10V, 1 = 0; 1Ω, 2 =2Ω. 1 + Ī ±Π±Π±Π =0) = 1 = 10 0; 1(10j 30) = 7 j (13) S = Λ =(7 j)(30 10j) = j100 (14) P j 2j 2 2 = 200 = 2 (15) j 2 j =20V (1) j 2 j j 2j = =10 2 (17) Tarkistus: e [() Λ ] = e [(10)(30 10j)] = 300 = 1 jj j 2 j 2. Virta on laskettu yllä olevasta kytkennästä lukuarvoilla! =0; 7 ja! =1; 5. Hetkellinen teho p on aina ui, mutta keskimääräinen teho P ei yleensä ole. Vastuksessa kuitenkin P = jj jj. 5. Muuntajan toisiojännite 2 =97 0 ffi V. aske lähdejännite. 1 = 0;1 H, ß 2 = 2;5 0;5 H, M = H, f =50Hz, ß ß 1 =5Ω, 2 = 125 Ω. ff Ξ Π sff M 1 1 s Ξ 1 2 Π = j! j!m 2 = j! j!m 2 2 (18) 2 = j!m 1 + j! 2 2 = j!m 1 + j! (19) 2 j! = 2 j!m = 97 + j j50 = j1; ; 88 (20) 1 = j! 1 1 j!m 2 = j10(3; 88 j1; 94) j = =19; 4 + 5(3; 88 j1; 94) = 38; 8 j9; 7=40 =19; 4 (21) 14 ffi V Vrt. jännitteitä ja 2 vastaavaan laskaritehtävään: sama tehollisarvojen suhde (0; 412) ja sama vaiheero (14 ffi ). 4

5 . Kuvassa on kaksi erilaista diodia, joiden ominaiskäyrät risteävät tietyllä jännitteellä. Millä vastuksen arvolla D 1 :n ja D 2 :n jännitteet ovat yhtä suuret Tulos = 1;4 V ei tässä ole riittävän tarkka approksimaatio. T = 25 mv, = 7 V, n 1 = 2, S1 = 187 p, n 2 = 1; 5, S2 =1; D 1 D 2 ß S1 e =(n 1 T ) = S2 e =(n 2 T ) ) = = (22) S1 e =0;05 = S2 e =0;0375 ) S1 e 20 = S2 e 80=3 (23) e 80=3 80 = e( 3 20) = e 20=3 S1 = e20 S2 (24) 187 ln =0; 75 V 1; 2 (25) ) = 7 1; 5 =9000Ω ( =0; 11 m) (2) S1 e20 7. aske oheisen transistorin jännite. = 5; 7 V, B = 0; 7 V, fi = 99, B = 100 kω, = =1kΩ. B B B B B + B + (fi +1) B =0) B = =25μ B +(fi +1) (27) +2 =0) =2 (28) =2 fi B (fi +1) B =; 425 V (29) 8. aske jännite 2. N =1V, =2V, 0 =10kΩ, 1 =10kΩ, 2 =15kΩ " "" 1 2 N = + = N 2 = = 1 2 (30) 2 = (31) 2 = ( ) 2 1 =2; 5 N 3=0; 5V (32) 2 5

6 9. Kirjoita f:n lauseke muuttujien, B, ja D avulla. Yksinkertaista lauseketta ja laadi lopuksi totuustaulukko. B c 1 f D 1 =1 B D f f =(B) (B + ) ( + D) (D + D) (33) f =( + B) (B + ) ( + D) (D + D) (34) f =[ (B + ) +B (B + )] [D ( + D) +D ( + D)] (35) f =[(B + ) +B] [D + D ( + D)] (3) f =0+(B + )D( + D) +BD + BD( + D) (37) f = (B + )(D + D) +BD + B(D + D) (38) f = (B + )D( +1)+BD + BD( +1) (39) f = BD + D(1 + B) +BD (40) f = BD + D + BD (41) B D f rään /Dmuuntimen muunnosaika t conv: = nt, jossa n on ittimäärä ja T = 1 f on kellojakson pituus. Muunnettava jännite on taajuudeltaan f =20kHz. Vaatimuksena on signaalikohinasuhde ( S = N )=90dB. Kuinka suuri on kellotaajuuden vähintään oltava Nyquistin kriteerin perusteella (f S > 2f) Oletetaan, että suurin signaalijännite on S = FS 2 p ja kvantisointikohina 2 p 12. Muunnos pitää tietysti ehtiä tehdä peräkkäisten näytteiden välillä. N = S 20 lg 90 N (42) S =10 4;5 (= invlg 90 N 20 ) (43) FS S = p =10 p (44) p FS =(2 n 1) ;5 = p 12 ) n 15 (45) t conv: =15T =15 1 (4) f 4;5 f S = 1 t conv: = f 15 > 2f ) f > 30f = 00 khz (47)