Tentamen (TEN1) TMMI04 Elektroteknik

ISY/Elektroniska kretsar och system
Tentamen (TEN1)
TMMI04 Elektroteknik
Tid:
2015−01−14, klockan 14−18
Plats:
TER4
Lärare:
Sivert Lundgren, tel. 28 25 55
Tentamen består av 6 problem à 10 poäng. För full poäng krävs att
lösningarna är fullständiga och välmotiverade.
Hjälpmedel:
Räknedosa, ett formelblad som har bifogats längst bak i tentamen samt
ett egenhändigt sammanställt A4-papper med valfritt innehåll. A4papperet är personligt och får inte överlåtas till någon annan under
pågående tentamen.
Betygsgränser: 0-26 poäng – UK
27-38 poäng – 3
39-48 poäng – 4
49-60 poäng – 5
Efter skrivtiden kommer lösningsförslag att finnas tillgängligt på
kurshemsidan. Visning sker senast 10 arbetsdagar efter tentamensdagen på ISY:s studerandeexpedition där också eventuella klagomål
framförs skriftligt. För att klagomålen skall kunna beaktas får inte
tentamen tas med därifrån.
1.
Beräkna I2 i kretsen nedan.
R3
•
•
I2
I0
R1
R2
•
2.
E
•
E = 1,5 V
I0 = 1,0 A
R1 = 1,5 Ω
R2 = 0,75 Ω
R3 = 1,5 Ω
(10 p)
•
En dammsugarfabrikant vill faskompensera sin dammsugare så att den reaktiva
effekten försvinner och strömförbrukningen blir minimal. Detta sker genom att
parallellkoppla motorn (L i serie med R i figuren nedan) med en kondensator C.
L
I
+
•
O
•
U = 230 V
f = 50,0 Hz
−
O
C
•
R
L = 57,3 mH
R = 24,0 Ω
•
a)
Beräkna dammsugarens strömförbrukning innan den faskompenseras.
(2 p)
b)
Beräkna också den aktiva, reaktiva och skenbara effekten för dammsugaren
innan faskompensering.
(3 p)
c)
För vilket värde på C försvinner den reaktiva effekten?
(3 p)
d)
Beräkna dammsugarens strömförbrukning efter att den blivit faskompenserad.
(2 p)
3.
Linus och Linnea utförde en laboration i elektroteknik och mätte på
nedanstående koppling.
+
o
O
u1 (t )
−
N2 u 2 (t )
N1
−
o
O
•
D1
+
D3
•
•
D2
•
N1
= 32,5
N2
D4
O
+
uut (t )
u1 (t ) = 230 2 sin (100π ⋅ t ) V
RL = 1,0 kΩ
−
O
a)
Rita u 2 (t ) och uut (t ) i ett tidsdiagram om diodernas framspänningsfall är 0,70 V
och om transformatorn kan betraktas som ideal. Gradera axlarna.
(4 p)
b)
c)
4.
Plötsligt gick dioden D1 sönder. Laborationsassistenten var upptagen med att
hjälpa några andra. Linnea hade inte tålamod att vänta utan föreslog att de
skulle tjuvlåna lödkolven bredvid och byta ut dioden mot en resistor R = 1,0 kΩ.
Rita uut (t ) i ett tidsdiagram med denna nya förutsättning. Gradera axlarna.
(4 p)
I likhet med Linnea så struntade också Linus i säkerhetsföreskrifterna och
föreslog istället att de skulle testa att ersätta D1 med en kortslutning. Då
small det! En av komponenterna i kopplingen gick sönder. Vilken och varför?
(2 p)
I nedanstående förstärkarsteg är kondensatorerna tillräckligt stora för att kunna
betraktas som kortslutningar för aktuella signalfrekvenser.
•
R3
R1
•
•
T1
O
+
uin
−
O
R2
R4
10 kΩ
•
O +10
• •
T2
O
R6
R7
10 kΩ
270 Ω
•
•
R5
470 Ω
22 kΩ
•
•
•
För transistorerna T1 och T2 gäller:
UBE = 0,70 V, hFE = 600, h11 = 3,0 kΩ, h12 ≈ 0, h21 = 600 och h22 ≈ 0 Ω -1
+
uut
−
O
V
a)
Beräkna R5 och R7 så att T2 får arbetspunkten UCE = 5,0 V och IC = 5,0 mA.
(3 p)
b)
Rita förstärkarstegets ekvivalenta småsignalschema.
(3 p)
c)
Bestäm spänningsförstärkningen samt in- och utimpedansen för förstärkarsteget.
(4 p)
5a) Konstruera ett kombinatoriskt nät
som fungerar enligt vidstående
funktionstabell. För full poäng
krävs att endast NAND-grindar
används och att nätet är minimalt.
A
B
C
D
Y
0
0
0O
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
O
(5 p)
5b) Beskriv funktionen hos nedanstående sekvenskrets genom att rita en tillståndsgraf.
QA
QB
•
•
•
=1
•
S
•
&
CP
R
•
•
T
>
=1 O
•
QC
>
O
•
=1
D
>
O
•
•
O
(5 p)
6.
För inspänningarna gäller att u10 (t ) = 10 sin (1000t ) V och u11 (t ) = 2,5 sin (1000t ) V.
Bestäm u 20 (t ) , u 21 (t ) och u ut (t ) .
R20
C
+ u 20 (t )
R10
R22
−
+
R12
+
+
−
u10 (t )
R32
−
+
+ u 21 (t )
R11
−
O
+
u ut (t )
+
u11 (t )
R21
−
R10 = 1,0 kΩ
1
R20 >>
ωC
C = 1,0 µF
O
R11 = 33 kΩ
R12 = 100 kΩ
R21 = 11 kΩ
R22 = 100 kΩ
R32 = 100 kΩ
−
(10 p)
Tabeller över grindar
.
.
1
0
Tabeller över vippor