S-55.3 SÄHKÖTKNKKA.5.22 Kimmo Silvonen Tentti: tehtävät,3,4,6,9. välikoe: tehtävät,2,3,4,5 2. välikoe: tehtävät 6,7,8,9, Oletko muistanut vastata palautekyselyyn? Voit täyttää lomakkeen nyt.. Laske virta. =V, 2 =3V, J =,5A, J 2 =A, R =2Ωja =2Ω. R J J 2 2 2. Lieriökäämin kierrosmäärä on N =9, pituus l =4mm ja lieriön säde r =5mm. Sydänmateriaalin suhteellinen permeabiliteetti on µ r =. Kuparisen (σ =58MS/m) käämilangan halkaisija d =,558 mm ja pituus likimain 2πrN. Kelan virta kasvaa lineaarisesti yhdestä ampeerista kahteen ampeeriin, kun t =... ms. Laske kelan jännite u hetkellä t = 5ms ottaen sekä induktanssin että resistanssin huomioon. 3. Vasemmanpuoleisessa piirissä U = +(jωr) 2 +jω3r. Laske oikeanpuoleisen piirin kulmataajuudella ω = rad/s. = V, R =5Ω, =mf. R R U R R 4. Laske pätö-, lois- ja näennäistehot S = S LR ja S 2 = S LR. = 2 V, ω =rad/s, R =2Ω, L =2H, =,5 F. S S 2 L L R 5. Laske jännitesuhde U? L = mh, L 2 = 4 mh, L 3 = 2 mh, M = 2 mh, ω = rad/s. M 2 U L L 2 L 3 Käännä
6. Kuvassa on osa erään diodin ominaiskäyrästä lämpötilassa T = 3 K. Laske diodiyhtälön perusteella saman diodin virta jännitteellä,6 V, jos lämpötila T = 33 K( S ja n eivät muutu)..3m Diodin ominaiskayra n=? s=? APLA 7.5 Student version FOR NON-OMMRAL US ONLY /A.m 69.µ 38.µ R B R 7.µ.525.55.575.6.625 U/V B R 7. Paljonko :n on vähintään oltava, jotta transistori toimii normaalisti lineaarisella toimintaalueellaan (U,3 V). =ma, β =, R B = kω, R = Ω, R =2kΩ, U B =,7 V. Kuva yllä. 8. Laske jännite U +, kun virta J =A. =2R =2kΩ, R = R 3 = R 4 = R 5 = R =kω. J U + R J 2 + U 2 U + R 3 R 4 4 R 5 9. AB ja D ovat molemmat kaksibittisiä binäärilukuja. Täytä ensin sarake Q seuraavasti: Q = vain, jos luku AB > D, muuten Q =. Piirrä lopuksi logiikkapiiri, joka toteuttaa totuustaulukkosi. U + 4 AB D Q AB D Q AB D Q AB D Q. Mitoita D/A-muuntimen vastukset R...R 3 oheisen taulukon mukaisesti. Valitse R = kω, U RF =V. Kytkin on auki, kun B i =ja kiinni, kun B i =. D on binäärikoodia vastaava -järjestelmän luku. U RF R 3 B B B B B B = R R + U O D B B U O /V 3 6 2 4 2 Ratkaisut ilmoitustaululla. Tulokset viim. 3.5. Seuraava tentti syyskuussa. Hauskaa kesää!
S-55.3 SÄHKÖTKNKKA.5.22 Kimmo Silvonen Tentti: tehtävät,3,4,6,9. välikoe: tehtävät,2,3,4,5 2. välikoe: tehtävät 6,7,8,9, Oletko muistanut vastata palautekyselyyn? Voit täyttää lomakkeen nyt.. Laske virta. =V, 2 =3V, J =,5A, J 2 =A, R =2Ωja =2Ω. R J J 2 2 + R + ( + J + J 2 )+ 2 = () = 2 (J + J 2 ) =,5 A R + (2) = + J =2A (3) 2. Lieriökäämin kierrosmäärä on N =9, pituus l =4mm ja lieriön säde r =5mm. Sydänmateriaalin suhteellinen permeabiliteetti on µ r =. Kuparisen (σ =58MS/m) käämilangan halkaisija d =,558 mm ja pituus likimain 2πrN. Kelan virta kasvaa lineaarisesti yhdestä ampeerista kahteen ampeeriin, kun t =... ms. Laske kelan jännite u hetkellä t = 5ms ottaen sekä induktanssin että resistanssin huomioon. R = l 2 σa = 2πrN = 2 mω σπ d2 4 (4) L = N 2 A µ r µ = N 2 πr 2 µ r µ =2mH l l (5) u(t) =Ri(t)+L di(t) dt = R +2 2 + L 2, = R,5+L =,5 V (6) 3. Vasemmanpuoleisessa piirissä U = +(jωr) 2 +jω3r. Laske oikeanpuoleisen piirin kulmataajuudella ω = rad/s. = V, R =5Ω, =mf. R R U R R Vaihdetaan kaavasta impedanssit päikseen: R jω ja jω R. U = +(jωr) 2 + jω3r (7) = +( R jω )2 + 3 R jω (8) (jωr) 2 = (jωr) 2 ++3jωR = (ωr) 2 (ωr) 2 +3jωR (9) (,5) 2 = (,5) 2 +3j,5 = 2,5,75 + j,5 = 2,5 8,677 63,4 =,49 6,6 V ()
4. Laske pätö-, lois- ja näennäistehot S = S LR ja S 2 = S LR. = 2 V, ω = rad/s, R =2Ω, L =2H, =,5 F. Laskuharjoitustehtävä: S = j VA, S 2 = + j VA. S S 2 L R L 5. Laske jännitesuhde U? L = mh, L 2 = 4 mh, L 3 = 2 mh, M = 2 mh, ω = rad/s. M 2 U L L 2 L 3 Tiukasti kytketty muuntaja: Todistus: M 2 = L L 2 U = L 2 M = M L =2 () { U = jωl + jωm 2 = jωm + jωl 2 2 = (2) 2 jωl 3 U = jωl + jωm ( ) ( jωl 3 ) = jωm + jωl 2 (3) jωl 3 = U + jωm jωl 3 jωl = U + M L 3 = + jωl 2 jωl 3 jωl = + jωm jωm L 2 L 3 (4) U + M = jωl ( + L ) 2 L 3 jωm L 3 (5) L U = M L 2 M M L 3 L }{{ 3 } (6) Kuorma (tässä L 3 ) vaikuttaa jännitemuuntosuhteeseen vain silloin, kun kytkentä ei ole tiukka.
6. Kuvassa on osa erään diodin ominaiskäyrästä lämpötilassa T = 3 K. Laske diodiyhtälön perusteella saman diodin virta jännitteellä,6 V, jos lämpötila T = 33 K( S ja n eivät muutu)..3m Diodin ominaiskayra n=? s=? APLA 7.5 Student version FOR NON-OMMRAL US ONLY /A.m 69.µ 38.µ 7.µ.525.55.575.6.625 U/V U T = kt q =,38 23 3,62 9 =25,86 mv (7) Luetaan käyrältä virta jännitteillä,55 V ja,6 V (mielivaltainen valinta): ( ),38m= S e,55 ) (e,6,38 = ) (e e,6,55 e,55 n =2 S = = S (e,6 nu 33 T 3 e,6 = e,6,55 ( ) m= S e,6 ln (8),38 =,5 (9) m = 9,66 na (2) ) =,35 ma (2) 7. Paljonko :n on vähintään oltava, jotta transistori toimii normaalisti lineaarisella toimintaalueellaan (U,3 V). =ma, β =, R B = kω, R = Ω, R =2kΩ, U B =,7V. R R B B R B = R B β + U β + B + R β (22) }{{} β + R β +U min + R =3,3 V (23) }{{}
8. Laske jännite U +, kun virta J =A. =2R =2kΩ, R = R 3 = R 4 = R 5 = R =kω. J U + R J 2 + U 2 U + R 3 R 4 4 R 5 U + 4 J = U + U U = U + R J (24) R 2 = U U = U U = (U )+U (25) R 3 R 3 4 = U + = U + = R 4 U + + U + (26) R 4 R 5 R 5 U = U + R J = R 3 ( ) U R4 U + + U + R } 5 + U (27) {{} U + R ( 2 U R ) 4 U + U + U = R J (28) R 3 R 5 ( U = U + U + + R ) 2 R 4 = R J (29) R 3 R 5 U + = R R 3 R 5 J = R J = 5 V (3) R 4 2 Virta olisi mielellään saanut olla ma; tällöin vastaus olisi realistinen 5 V. Jos esimerkiksi R 4 :n paikalle laitetaan kondensaattori, muodostaa piiri virtalähteen rinnalle (ei-kelluvan) induktanssin R R 3 R 5, mikä onkin Antonioun piirin yleisin käyttösovellus.
9. AB ja D ovat molemmat kaksibittisiä binäärilukuja. Täytä ensin sarake Q seuraavasti: Q = vain, jos luku AB > D, muuten Q =. Piirrä lopuksi logiikkapiiri, joka toteuttaa totuustaulukkosi. AB D Q AB D Q AB D Q AB D Q AB D Q = A + B D + ABD ( ) (3) Q = A B D ABD (32) A B D A B D A B D Q Yllä kaksi vaihtoehtoista toteutusta. Piiri on 2-bittinen (digitaalinen) komparaattori.. Mitoita D/A-muuntimen vastukset R...R 3 oheisen taulukon mukaisesti. Valitse R = kω, U RF =V. Kytkin on auki, kun B i =ja kiinni, kun B i =. D on binäärikoodia vastaava -järjestelmän luku. Laskuharjoitustehtävä: U =6 4=4 2=2 =2V = U R, = R = R, U R3 = 6=4V R 3 =2R. U RF R 3 B B B B B B = R R + U O D B B U O /V 3 6 2 4 2