Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 6 mars 2006 SVAR

Transkript

1 Tekniska Högskolan i Lund Institutionen för Elektrovetenskap Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 6 mars 2006 SVAR 1 Bandbredd anger maximal frekvens som oscilloskopet kan visa. Signaler nära denna frekvens blir dämpade och filtrerade på övertoner dvs de visas inte på rätt sätt. Man bör mäta med ett oscilloskop med mycket högre bandbredd än signalens frekvensinnehåll. Även probarna bör kunna hantera signaler med mycket högre frekvenser än den man mäter på. 2 Några parametrar som inte finns i den ideala modellen är frekvensberoende, ingångsström och offsetspänning. Frekvensberoendet visar sig när man hanterar högre frekvenser speciellt om förstärkningen samtidigt är hög. Ingångsström gör sig gällande då källans eller återkopplingsnätets resistans är stor och offsetspänningen ger fel då små spänningar skall förstärkas. 3 a) A cl = 1+R 2 /R 1 b) R in = v in /i in = - *R 1 /R 2 R 2 v ut = vin R 1 R 2 v in R 2 vin v v in v R in ut 1 R 1 i in = = = = v in ( R 2 ) R 1 c) R s < *R 1 /R 2.Negativ återkoppling måste överväga dvs spänningsdelningen R 1 - R 2 måste vara större än delningen R s - 1

2 4. V Utsignal från Sample&Hold t Sample/Hold kommando Sample Hold ADomvandlarens status: End of Conversion (EOC) a) b) 5-10 och 13-15(18) 5 Vid automation i industrin, tex styrning av automatiska förpackningsmaskiner, används en PLC (Programmable Logic Controller). PLC är en enkel dator med analoga och/eller digitala in- och utgångar. Cykeltiden för att genomlöpa programmet är konstant och garanteras i ett fall till högst 4ms. a) f s = 1/4ms = 250Hz. max teoretisk frekvens f s /2 = 125Hz b) Antivikningsfilter (RC-nät), Sample&Hold och ADomvandlare c) 16 bitar till = vilket är strax under d) Maximalt fel är 2% av 10V = 200mV. Upplösningen är +10V/32000 = 0,3125mV dvs 640 gånger bättre än noggrannheten. e) 4ms cykeltid anges dvs omvandlaren bör vara bra mycket snabbare än så. Det nämns också 100µs settlingtime. Om man inte vill att omvandlaren skall fördärva det med lång omvandlingstid så bör den vara snabbare än 100µs. 2

3 6 ) Sanningstabell A B C Q motsvarar V DD och 0 motsvarar jord (GND) 7 A DM = 100. v DM = 1,0105-1,0095 = 0,0010 och v CM = (1,0105+1,0095)/2 = 1,0100. v ut,uppmätt = 0,1101 = A DM v DM + A CM v CM = 100*0, A CM *1,0100 A CM = (0, *0,0010)/1,0100 = 0,01. CMRR = A DM /A CM = 100/0,01 = a) C laddas upp och ur via R 1. Hysteresen givet av R 2 och bestämmer inom vilka spänningar som C laddas upp och ur. Noggrannheten bestäms av precisionen i komponenterna och hur stabil utspänningen på komparatorn är. Snabba omslag för komparatorn är viktigt b) Låt R 1 vara en variabel resistor. c) Med samma R får man förstärkningen 0 - (-1). Inverteringen gör inget i detta fall. C R 1 R 2 R R 3

4 9 En förstärkare enligt figur har identifierats i ett schema. R 1 R 2 v in C v ut a) H( jω) = R ( 1 + jωr R 1 C) 1 80 b) 20log (H(jω)) 135 φ k 10k 100k 1M f ω k 10k 100k 1M ωf 4

5 10 I kursen har vi tittat på två sätt att åstadkomma en likspänning från 230Vac: Switchat och linjärt spänningsaggregat båda illustrerade i figuren nedan. a) Överst: Switchat nätaggregat. 230Vac likriktas och hackas till en fyrkantvåg med hög frekvens som transformeras till sekundärsidan och likriktad igen samt filtreras. Vinst: små komponenter och lågt ripple. Regleringen sker genom tex pulsbreddsmodulering av fyrkantvågen. Underst: Linjärt spänningsaggregat. 50Hz 230Vac transformeras till lämplig spänning på primärsidan och likriktas och filtreras samt regleras med linjär regulator. Switchat har mindre förluster dvs högre verkningsgrad och tar dessutom upp mindre volym. b) Bättre verkningsgrad, switchat är mer komplext och därmed dyrare, men skillnaden har nästan suddats ut i och med kompletta integrerade kretsar för switchningen. 230Vac DC Reg 230Vac Reg DC 5

6 6