ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

Samankaltaiset tiedostot
ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC-C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

C 2. + U in C 1. (3 pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Harjoitus 1. Tehtävä 1. Malliratkaisut. f(t) = e (t α) cos(ω 0 t + β) L[f(t)] = f(t)e st dt = e st t+α cos(ω 0 t + β)dt.

ELEC-C4120 Piirianalyysi II 2. välikoe

S SÄHKÖTEKNIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S Piirianalyysi 2 Tentti

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

SATE1050 Piirianalyysi II syksy kevät / 8 Laskuharjoitus 12 / Siirtojohdot taajuusalueessa, ketjumatriisi

S Piirianalyysi 2 Tentti

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

1. Erään piirin impedanssimittauksissa saatiin seuraavat tulokset:

S Piirianalyysi 2 1. Välikoe

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Taitaja2007/Elektroniikka

Lasketaan siirretty teho. Asetetaan loppupään vaihejännitteelle kulmaksi nolla astetta. Virran aiheuttama jännitehäviö johdolla on

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

FYSP1082/3 Vaihtovirtakomponentit

Scanned by CamScanner

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 5: Kaarenpituus ja skalaarikentän viivaintegraali

Sinimuotoinen vaihtosähkö ja siihen liittyviä käsitteitä ja suureita. Sinimuotoisten suureiden esittäminen osoittimilla

DEE Sähkötekniikan perusteet

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Sähkötekniikka ja elektroniikka

RCL-vihtovirtapiiri: resonanssi

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Mitataan kanavatransistorin ja bipolaaritransistorin ominaiskäyrät. Tutustutaan yhteisemitterikytketyn transistorivahvistimen ominaisuuksiin.

S /142 Piirianalyysi 2 2. Välikoe

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

BM30A0240, Fysiikka L osa 4

y (0) = 0 y h (x) = C 1 e 2x +C 2 e x e10x e 3 e8x dx + e x 1 3 e9x dx = e 2x 1 3 e8x 1 8 = 1 24 e10x 1 27 e10x = e 10x e10x

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

S Piirianalyysi 2 Tentti

AKKREDITOITU KALIBROINTILABORATORIO ACCREDITED CALIBRATION LABORATORY SGS FIMKO OY

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Oletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Sähkötekniikka ja elektroniikka

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

Luento 11: Periodinen liike

215.3 MW 0.0 MVR pu MW 0.0 MVR

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

Transkriptio:

LC C21 SÄHKÖTKNKKA JA LKTONKKA Kimmo Silvonen 2. välikoe 8.12.21. Tehtävät 1 5. Saat vastata vain neljään tehtävään! Sallitut: Kako, [gr.] laskin, [MAOL], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] 1. Tasajännitelähde liitetään ensimmäiseen siirtojohtoon hetkellä t =. Johdolle lähtee aalto, jonka kuljettama teho on p 1 = u 1 () u1() = 2 W. Laske jännite u 2 ( ). S = 5 Ω, = 5 Ω, Z C2 = 75 Ω, L = 75 Ω, t 1 = t 2 = 1 µs. t 1 S t = p 1 u 1 () t 2 Z C2 L u 2 2. Diodin jännite U on tasan,7 V, kun S =,7 na. Paljonko U muuttuu, jos S kaksinkertaistuu? = 12 Ω, nu T = 5 mv. U 3. Millä :n arvolla FT on T- ja SAT-alueiden rajalla? 1 = 1 kω, = 2 kω, 3 = 1 kω, U t = 2 V, K =,1 ma V 2. 1 3 U DS. Kondensaattorin jännite on muotoa: u C (t) = 1 t C i(t)dt u C(). Laske piirin lähtöjännite u O (t), kun e(t) = (,1 1 sin ωt) V, ω = 1 rad, = 1 kω, C = 1 µf, u s C() =. u C (t) e(t) i(t) C u O (t) 5. Jos lasket tämän tehtävän, jätä yksi tehtävistä 1 pois! Mikä on suurin sallittu jännite, jolla regulaattorin ytimen lämpötila T J pysyy alle 125 asteessa? Ympäristön lämpötila on T A = 25 C? 1 = 1 Ω, = 2,8 Ω, θ JA = 35 C/W, T JMAX = 125 C. 5 V θ JA 785 P G TJ T A 1 Tulokset tullevat Noppaan ylihuomenna, ratkaisut heti.

LC C21 SÄHKÖTKNKKA JA LKTONKKA Kimmo Silvonen Tentti 8.12.21. Tehtävät 6 ja 7 (molemmat) sekä kaksi seuraavista: 1, 3, Sallitut: Kako, [gr.] laskin, [MAOL], [sanakirjan käytöstä on sovittava valvojan kanssa!] 6. Laske jännite U. 1 = 1 Ω, = 2 Ω, 3 = 3 Ω, = Ω, J = 2 A, 1 = V, 2 = 6 V. U 3 J 2 1 1 7. Laske virta. 1 = 1 V, 2 = 2 9 V, = Ω, L =,2 H, C =,5 F, ω = 1 rad L 1 2 C s. 6. Laske jännite U. 1 = 1 Ω, = 2 Ω, 3 = 3 Ω, = Ω, J = 2 A, 1 = V, 2 = 6 V. U 3 J 2 1 1 U 3 J = = U 3J (1) 1 2 ( J) = (2) 1 ( ) U 3J 2 J = (3) U = 1 2 J 3 J = 2 V () 7. Laske virta. 1 = 1 V, 2 = 2 9 V, = Ω, L =,2 H, C =,5 F, ω = 1 rad. s L 1 C 1 2 { 1 jωl 1 ( 1 ) = 1 = 1 jωl 2 1 ( jωc 1) = ( ) 1 2 jωc ( ) 1 2j j,5 1 jωl = (6) (5) 1 j2 = (7)

2j(j2 ) (2j ) (j2 ) (1 ) = (8) 2j(j2 ) 8 8j = = (2j ) (j2 ) 16 2 16 = 2 2j = 28,3 135 A (9) 1. Tasajännitelähde liitetään ensimmäiseen siirtojohtoon hetkellä t =. Johdolle lähtee aalto, jonka kuljettama teho on p 1 = u 1 () u1() = 2 W. Laske jännite u 2 ( ). S = 5 Ω, = 5 Ω, Z C2 = 75 Ω, L = 75 Ω, t 1 = t 2 = 1 µs. t 1 S t = p 1 u 1 () t 2 Z C2 L u 2 Tasavirralla loppuarvo saadaan jättämällä siirtojohdot välistä pois: u 1 () = ± p 1 = ±1 V (1) u 1 () = = 1 S 5 u 1() = ±2 V (11) L u 2 ( ) = = 12 V S L (12) Siirtojohtoteoria: τ 21 = 2Z C2 Z C2 = 15 125 = 6 5 Jos kokeen osallistujien kesken järjestettäisiin äänestys, paljonko on 6 desimaalilukuna, 1,25 voittaisi kirkkaasti kyllä kansa 5 tietää! (13) 2 L τ 2 = = 15 Z C2 L 15 = 1 (1) ρ 21 = Z C2 = 25 Z C2 175 = 1 7 (15) ρ 1 = S = ρ 2 = L Z C2 = (16) S L Z C2 u 2 ( t 1 t 2 ) = u 1 ()τ 21 τ 2 = 12 V (17) 2. Diodin jännite U on tasan,7 V, kun S =,7 na. Paljonko U muuttuu, jos S kaksinkertaistuu? = 12 Ω, nu T = 5 mv. U 2 U 2 = (18) 1 =81,8 µa { ( }}{ 1 U 1 = = S e 1 1 ) U 1 =,81 V (19) ( 2 1 ) U 2 U 1 = (2) U 2 =,7 S (2e 2U 2 2 e 1 1) (21) U 2 676 mv (22) U 2 U 1 2 mv (23) ( 2 = U ) 2 = 1,18 ma (2)

Tehtävän pointtina on se, että melko suuretkaan muutokset saturaatiovirran arvossa eivät hirveästi muuta diodin jännitettä ja virtaa käytännön piireissä. S :n muutokset ovat yksilöeroja sekä lämpötilan muuttumisesta johtuvia muutoksia. Huomaa, että 2 1, mutta epälineaarisuuden takia myös 2 2 1. Vastus kompensoi S :n muutoksen vaikutusta U:hun. 3. Millä :n arvolla FT on T- ja SAT-alueiden rajalla? 1 = 1 kω, = 2 kω, 3 = 1 kω, U t = 2 V, K =,1 ma V 2. 1 3 D U GS U DS T/SAT-rajalla: U GS = V G = = 2 1 3 (25) U DS = 3 D (26) D = K(U GS U t ) 2 (27) U DS = U GS U t (28) ( ) 2 U DS = 3 K U t = U t (29) 1 1 ( ) 2 2 1 3 2 = 2 3 2 (3) ( 9 2 8 ) 3 = 2 3 2 (31) = 9 2 8 3 2 3 2 (32) 9 2 3 2 = (33) = 3 ± 3 2 2 9 2 = 6 V (3) 9 Pakko valita tämä juuri, koska miinusmerkki veisi U GS :n pienemmäksi kuin U t!. Kondensaattorin jännite on muotoa: u C (t) = 1 t C i(t)dt u C(). Laske piirin lähtöjännite u O (t), kun e(t) = (,1 1 sin ωt) V, ω = 1 rad, = 1 kω, C = 1 µf, u s C() =. u C (t) e(t) i(t) C u O (t) e i = i = e (35) u C (t) = 1 t e C dt u C () (36) u C u O = u O = 1 t e dt (37) C

Lähtöjännite on siis verrannollinen tulojännitteen integraaliin. Osoitinlaskentaa ei nyt hyödytä käyttää, koska tässä ei olla kiinnostuneita toiminnasta taajuuden vaan ajan funktiona. Sijoitetaan tulojännitteen lauseke: u O = 1 t (,1 sin ωt) dt = 1 C C /t (,1t 1 cos ωt) dt ω (38) =,1 C t 1 (cos ωt cos ) ωc (39) u O = 1t 1 cos ωt 1 V () 5. Jos lasket tämän tehtävän, jätä yksi tehtävistä 1 pois! Mikä on suurin sallittu jännite, jolla regulaattorin ytimen lämpötila T J pysyy alle 125 asteessa ympäristön lämpötilassa T A = 25 C? 1 = 1 Ω, = 2,8 Ω, θ JA = 35 C/W, T JMAX = 125 C. U G θ JA 785 P G TJ T A 5 V 1 G P G = T J T A = 1 θ JA 35 (1) G = 5 1 = 5 1 A (2) P G = U G G U G = P G G (3) U G = 5 G () = U G 5 G = P G 5 G = 13 V G G (5) = 1 V (6) Tämä on yksinkertainen tapa tehdä vakiovirtalähde: G ei muutu, vaikka muuttuisi. Huonona puolena on korkea jännitehäviö :n ja :n välillä, esim. 3,3 voltin regulaattorilla yleensä käytännössä vähintään viiden voltin luokkaa. θ JA = 35 C/W vastaa TO-3 -koteloisen regulaattorin lämpöresistanssia silloin, kun sitä ei ole kiinnitetty jäähdytysripaan.