Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

(1)

Lars-Erik Cederlöf

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D1 1999-04-28

Tentamen omfattar 40 poäng, 2 poäng för varje uppgift . 20 poäng ger godkänd tentamen.

Tillåtet hjälpmedel är räknedosa.

Om beräkningar behövs för att få fram svaret skall de redovisas för att ge full poäng.

1. Beräkna spänningen över resistorn 5,6 kohm.

Lösning uppgift 1:

De parallellkopplade resistorernas resistans:

kohm 3,07 kohm 6

, 5 8 , 6

6 , 5 8 ,

6 =

+

= ⋅ R

P

Spänningsdelning ger nu

V 3,06 V

07 , 3 12

07 , 15 3

6 ,

5

=

= + U

2. En spisplatta drar effekten 1200 W vid spänningen 230 V.

a) Beräkna strömmen genom spisplattan.

b) Beräkna resistansen hos spisplattan.

c) Hur mycket kostar det att ha spisplattan på i 2 timmar om energipriset är 65 öre/kWh.

Lösning uppgift 2:

1200 P

15 V

12 kohm

6,8 kohm 5,6 kohm

(2)

3. Rita karaktäristiken för tvåpolen A-B.

A

B 10 ohm

20 ohm 5 A

Lösning uppgift 3:

Tomgångsspänningen

U

_T

= 5 ⋅ 20 V = 100 V

Kortslutningsströmmen

I

K

= 5 A

Karaktäristiken:

U I

5 A

100 V

4. Figuren visar oscilloskopbilden för en spänning. Inställningen på oscilloskopet är 2 V/ruta i Y-led och 5 ms/ruta i X-led. Angiv spänningens momentanvärde om tiden t sätts till noll vid bildens vänstra kant.

(3)

Lösning uppgift 4:

Amplituden

u ˆ = 2 ⋅ 3 V = 6 V

Periodtiden

T = 10 , 7 ⋅ 5 ms = 53,5 ms

Frekvensen

1 18 , 7 Hz

=

= T f

Vinkelfrekvensen

ω = 2 ⋅ π ⋅ f = 117 , 4 rad/s

Momentanvärdet

u ( t ) = 6 sin 117 , 4 ⋅ t V

5. Beräkna effektivvärde och faskonstant för utspänningen vid frekvensen 1 kHz.

C = 12 nF R = 10 kohm Uin = 10 mV

( faskonstant = 0°) ^Uin ^R ^Uut

C

Lösning uppgift 5:

Spänningsdelning med komplex metod ger:

o

V 6,02 2 e

16610 10000 2

10 10

V 13263 10000

10000 2

10 10

V 10 12 1000 2

10000 1

10000 2

10 10

1

) 53 t j(

53 3

3

9 3

⋅

⋅ =

⋅

=

⋅

⋅ −

⋅

=

⋅

⋅ + ⋅

⋅

=

+

⋅

=

+

−

mV e

e U

e j U

j e

U

C R j

U R U

j t

j ut

t j ut

in ut

ω ω

π

ω

(4)

1000 Fµ

100 ohm

Uin Uut

Lösning uppgift 6:

a) Kondensatorn laddas till Inspänningens toppvärde minus spänningen över två dioder.

V 18,4 V 7 , 0 2 2

14 ⋅ − ⋅ =

rn

=

kondensato

U

b) Utspänningen är spänningen över zenerdioden som är 8 V

7. E är 12 V. Strömmen genom lysdioden skall vara 10 mA då den lyser. Beräkna Rb så att lysdioden får rätt ström om hFE är 200.

Rc

BC548B Röd lysdiod E

Rb

Lösning uppgift 7:

Basströmmen

A 50 A

200 10

10

³

µ

⋅ =

=

⁻

I

B

Kirchhoffs lag på baskretsen

E − I

_B

⋅ R

_B

− U

_BEsat

= 0

Med UBesat = 0,7 V blir RB =226 kohm

8. a) Ange de två viktigaste egenskaperna hos en ideal operationsförstärkare.

b) En operationsförstärkare kan användas för att åstadkomma matematiska funktioner. Rita en koppling med operationsförstärkare som summerar två spänningar.

Lösning uppgift 8:

(5)

Uin1

Uin2 Uut

9. a) Figuren visar en logisk grind. Vilken?

b) Om man anser att transistorerna är ideala vad blir då VOL och VOH ?

Uin Uut

5 V

Lösning uppgift 9:

a) Det är en NOT-grind.

b) VOL = 0 V och VOH = 5 V 10. a) Rita sanningstabell för grindnätet.

b) Vilken logisk grind representerar grindnätet?

&

& &

A

B

X

Lösning uppgift 10:

a)

(6)

a)

X = B (( A + B )( B + C ))

b)

X = A ( B + C ) + A B + C ( A + B )

a)

AB C AB ABC AB

C B B ABC AB

C B AC AB B C B B B AC AB B C B B A B X

= +

+

=

= +

+

= +

+ +

= + +

=

) 1 (

) (

)) )(

((

b)

) ( )

1 (

) 1 ( )

( )

(

C B A C B A C B C B A C B A C B A A C B C B A

A C B C B B A B A C B A C B A B A C B A C B A X

+

⋅

= + +

= + + + +

= + +

⋅ + +

=

⋅ + + + +

=

⋅ + + + + +

= + + + + + +

= + + + +

=

12. Visa hur man med enbart NAND-grindar kan realisera de logiska funktionerna NOT, AND och OR.

&

& &

A

B

X OR-grind

A X

A X B

NOT-grind AND-grind

13. Namngiv denna kombinatoriska krets och förklara dess funktion.

&

A B

Y0 Y1 Y2 Data Y3

Detta är en demultiplexer även kallad datafördelare. Med ingångarna A och B väljer man vilken av utgångarna Y0 - Y3 som dataingången skall kopplas till.

(7)

&

+5 V

ut

Kopplingen är till för att ta bort kontaktstudsar. När omkopplaren står i det övre läget får den övre NAND- grinden en nolla på ingången vilket innebär att utgången har en etta. Eftersom det är två ettor in på den undre grinden har den en nolla på utgången. Om nu omkopplar ställs i mittläget har fortfarande den övre grinden en nolla på ingången. Detta innebär att ettan på utgången ligger kvar. På samma sätt kan man få en nolla på utgången om omkopplaren sätts i det nedre läget. fördelen med denna koppling är att utången ligger fast trots att omkopplaren "studsar ut".

15. Ett sekvensnät är uppbyggt med D-vippor som minneselement. Nätet har en insignal X och en utsignal Y.

För sekvensnätet finns följande logiska funktioner givna.

1 2

1

2

q X q

X q

q X Y

⋅

=

⋅

=

+ +

a) Är detta ett Moore eller Mealynät?

b) Hur många tillstånd har nätet?

(8)

&

D1 1C

Y X

Clock

q1

q2

17. a) Namngiv kretsen.

b) Beskriv med ett exempel hur den används. PL betyder Parallell Load.

a) Skiftregister , parallell in serie ut

b) Lägger man en nolla på PL kan man ladda in data på ingångarna som läggs i D-vippor. Med klockpulser på CP kan man mata ut dessa data på utången i serieform.

18. a)Vad står förkortningen EPROM för.

b)Vilken egenskap skiljer ett Flash-EPROM från ett EPROM?

a) Erasable Programable Read Only Memory b) Man kan sudda hela minnet på en gång.

19. I mätsammanhang använder man ibland en "sample and hold-krets". Förklara vad en sådan krets gör och förklara kort principen för dess funktion.

(9)

tills spänningen omvandlats till digital form.

Kretsen fungerar på så sätt att en kondensator laddas upp och håller kvar spänningen.

20. Lysdioder i displayer driver man ofta med strömpulser istället för likström. Angiv två fördelar med detta.

Med strömpulser går det åt mindre ström utan att ögat uppfattar det som blinkningar. Med strömpulser kan man även styra flera siffror utan att behöva så många anslutningar. Detta kallas multiplexing.