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

Samankaltaiset tiedostot
S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

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

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

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 7. Tehtävä 1

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

S Piirianalyysi 1 2. välikoe

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T320003

Taitaja2005/Elektroniikka. 1) Resistanssien sarjakytkentä kuormittaa a) enemmän b) vähemmän c) yhtä paljon sähkölähdettä kuin niiden rinnankytkentä

PERUSRAKENTEET Forward converter, Myötävaihemuunnin ( BUCK regulaattori )

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä 2

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

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

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sinin muotoinen signaali

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

UNIVERSITY OF JYVÄSKYLÄ LABORATORY WORKS. For analog electronics FYSE400 Loberg D E P A R T M E N T O F P H Y S I C S

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet

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

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Transistoreiden merkinnät

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät

Kirchhoffin jännitelain perusteella. U ac = U ab +U bc U ac = U ad +U dc. U ac = R 1 I 12 +R 2 I 12 U ac = R 3 I 34 +R 4 I 34, ja I 34 = U ac

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

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

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

Sähköpaja. Kimmo Silvonen (X)

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

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.

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

Fyse302 Zenerdiodi, bipolaaritransistori ja yhteisemitterivahvistin

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

S Signaalit ja järjestelmät

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /9 Laskuharjoitus 4: Kerrostamis- ja silmukkamenetelmä

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin.

Sähkötekniikka ja elektroniikka

Elektroniikan komponentit

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

ELEC-C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 2(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Kannattaa opetella parametrimuuttujan käyttö muidenkin suureiden vaihtelemiseen.

BM30A0240, Fysiikka L osa 4

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

DEE Sähkötekniikan perusteet

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

CRT NÄYTÖN VAAKAPOIKKEUTUS- ASTEEN PERIAATE

DEE Sähkötekniikan perusteet

= vaimenevan värähdysliikkeen taajuus)

2.2 Energia W saadaan, kun tehoa p(t) integroidaan ajan t suhteen. Täten akun kokonaisenergia W tot saadaan lausekkeesta ( )

S Piirianalyysi 2 Tentti

S Piirianalyysi 2 Tentti

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Transkriptio:

S-87.2 Tentti 6..2007 ratkaisut Vastaa kaikkiin neljään tehtävään! C 2 I J 2 C C U C Tehtävä atkaise virta I ( pistettä), siirtofunktio F(s) = Uout ( pistettä) ja jännite U C (t), kun kytkin suljetaan ajanhetkellä t = 0 (4 pistettä). Komponenttiarvot ovat J = ma = kω 2 = 6 kω C = C 2 = 0 nf C = 00 µf = 00 kω ja kondensaattorin C alkujännite U C (0) = 0 V. Vastusten rinnankytkennän resistanssi on = 2 2 ja vastusten yli muodostuu jännite U = J. Virta I = U 2 = ma µa. Siirtofunktio saadaan jännitteenjakosäännön avulla: = sc eli siirtofunktio F(s) = Uout = 2. sc sc = 2 Kytkimen sulkeuduttua kondensaattorin virralle pätee i = C duc dt ja myös i = UC duc. Saamme differentiaaliyhtälön C dt = UC josta ratkeaa: U C = ke t C Vakio k saadaan alkuehdosta: kun t = 0 pitää U C :n olla 0 volttia. Lopullinen ratkaisu on siis (voltteina): Tehtävä 2 U C = 0e t C = 0e t 0 egulaattori C C 2 L 20 V 50 Hz

S-87.2 Tentti 6..2007 ratkaisut egulaattorin tulojännite saa vaihdella välillä 8 V... 5 V. egulaattorin ja kuorman yhdessä ottama virta on 500 ma. Mitoita kondensaattori C (5 pistettä) ja laske diodien estosuuntainen jännitteenkestovaatimus U esto ( pistettä). Laske myös muuntajan toisiojännitteen tehollisarvo (2 pistettä). Bonus (2 pistettä): mikä on teholähteen yksittäisen diodin läpi kulkevan virran maksimiarvo? noudattelee täysin laskari 2 tehtävä 2:n logiikkaa. Lukuarvot ovat hieman erilaiset. atkaistaan ensin se vaihekulma, jonka ajan kondensaattori purkautuu: φ = 90 φ = 90 arcsin 8,4 5,4 25 Skaalataan se sekunneiksi: t = φ 60 6,94 ms 50 Hz Kondensaattorin kooksi saadaan: C = I t U = 500 ma 6,94 ms 5 V 8 V 496 µf Diodilta vaadittava estosuuntainen jännitteenkestovaatimus ratkeaa seuraavasti: ajatellaan, että muuntajan käämillä on juuri maksimijännite 6,4 V (ylhäältä alaspäin). Tällöin C :n yli on 5 volttia ja oikeassa ylänurkassa olevan diodin yli 0,7 V. Kirchhoffin jännitelain mukaan oikeassa alanurkassa olevan (estosuuntaisen) diodin yli on 5,7 V. Diodien on siis kestettävä vähintään U esto = 5,7 V jännite. Toisiojännitteen tehollisarvo saadaan jakamalla sen amplitudi kertoimella 2: U rms = 6, 4 2,6 V Bonus: Yksittäisen diodin läpi kulkeva maksimivirta saadaan kondensaattorin jännitteen derivaatasta lisäämällä siihen kuorman ottama virta. Diodin virta on suurimmillaan sillä hetkellä, kun se juuri rupeaa johtamaan. Tehtävä I Dmax = C du dt I kuorma = 2πfC 6,4 cos(φ ) 500 ma 2,6 A a) Piirrä piiri, joka toteuttaa funktion = 2 ( pistettä). kω kω

S-87.2 Tentti 6..2007 ratkaisut B 0 kω E = V C kω 2 V I C G 0 kω E = 2 V D kω 2 V ID b) atkaise virta I C ( pistettä). Bipolaaritransistorin virtavahvistus β = 00. Kantavirta on I B = V0,7V 0 kω. Kollektorivirta on I C = βi B = ma. Tarkistetaan vielä että transistori ei joudu saturaatioon: jännite kollektorin ja emitterin välillä on 2 V ( ma kω = 9 V, mikä on enemmän kuin saturaatiojännite 0,2 V, joten transistori ei ole saturaatiossa. c) atkaise virta I D. MOSFETille pätee: U T = V ja K = 50 ma V 2 ( pistettä). Tämä on helppo: koska hilan jännite 2 V on alle kynnysjännitteen V, virta I D = 0. d) Jos transistorin kollektorivastus C olisikin 00 kω, paljonko olisi virta I C? ( piste) Jos C olisi 00 kω, transistori joutuisi saturaatioon ( ma 00 kω = 00 V), joten kollektorivirta ei voi enää noudattaa kaavaa I C = βi B vaan transistorin kollektorin ja emitterin välille tulee saturaatiojännite 0,2 V. Silloin Tehtävä 4 I C = 2 V 0,2 V 00 kω = 8 µa C 5V 5V C 5 V 5V

S-87.2 Tentti 6..2007 ratkaisut a) Onko kuvan piiri alipäästö- vai ylipäästösuodatin ( piste)? Laske piirin siirtofunktio ( pistettä), laske ominaistaajuus f 0 (2 pistettä) ja vaimennusvakio D (2 pistettä). Kuvan piiri ei voi olla alipäästösuodatin, koska siinä on kondensaattori heti ensimmäisenä sarjassa tulojännitteen kanssa. Sen on pakko siis olla ylipäästösuodatin. Piiri koostuu kahdesta peräkkäin kytketystä C-lohkosta. Ensimmäisen lohkon siirtofunktio on (jännitteenjakosääntö): sc = Cs Cs ja toisen sc = 9Cs 9Cs Koko suodattimen siirtofunktio on edellisten tulo: (C) 2 (C) 2 0Cs Verrataan tätä toisen asteen ylipäästöfunktion yleiseen muotoon ja saadaan (C) 2 (C) 2 0Cs = ω 2 0 2D s ω0 2 ω 0 ω 0 = C ja D = 5 Ominaistaajuus saadaan ominaiskulmataajuudesta: f 0 = ω0 2π = 6πC b) Erään toisen asteen Bessel-alipäästösuodattimen siirtofunktio on F(s) = s. Mitoita tämän siirtofunktion perusteella toisen asteen Bessel-alipäästösuodatin, jonka puolen tehon piste on kulmataajuudella ω = 0. Mikä on tämän uuden suodattimen ominaiskulmataajuus ( piste) ja vaimennusvakio ( piste). atkaistaan nykyinen puolen tehon piste: = s 2 (jω) 2 = jω 2 ( ω2 ) 2 (ω) 2 = 2 ω,62 Siirretään puolen tehon kulmataajuus kohtaan ω = 0 tekemällä sijoitus s s,62 0 : s = (s,62 0 )2 s,62 0 ja verrataan saatua funktiota toisen asteen alipäästöfunktion yleiseen muotoon: (s,62 0 )2 s,62 0 = (s,62 0 )2 s,62 0 = 2D s ω 0 ω 2 0

S-87.2 Tentti 6..2007 ratkaisut Tästä ratkeaa ω 0 = 0 2, 7 ja D =,62 2 Bonustehtävä (2 pistettä): Piirrä piirikaavio komponenttiarvoineen äsken mitoitetulle Bessel-suodattimelle. Tässä toimii sama periaate kuin kotitehtävässä : C 2 2 C 5V 5 V Valitsemalla vastukset yhtäsuuriksi = 2 =, pätee vaimennusvakiolle D = k, missä C 2 = kc. Nyt k = 4,. Valitaan C :n kooksi esimerkiksi µf, jolloin C 2 =, µf. Vastusten koko ratkeaa ω 0 = 2 C C 2 = 2 69 kω.