Exam text content

EE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät 12
Tentti 27.02.2023 / Jouko Heikkinen 00

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ei tarvitse palauttaa.

Muistathan antaa palautetta Opintojaksopalautejärjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

1. Suunnittele ja mitoita seuraavat kytkennät käyttäen yhtä operaatiovahvistinta. Käytössäsi on
lisäksi diodeja sekä kääntöpuolen miljoonalaatikko. Kytkentöjen tulee olla realistisia. — (3p)

Ekahaun v
a) vo = Ai, ,missä A = S

b) vo = 41 + v
c) vy = v, kun vy, > 0 ja vy = 0 kun v, <0

2. Suunnittele kytkentä, joka tarkkailee mönkkärin akun napajännitteen V, suuruutta. Kytkennän
tulee sytyttää valo vihreään LED:iin, jos V, > 13 V, keltaiseen LED:iin jos 12 V < V, < 13V
ja punaiseen LED:iin mikäli napajännite putoaa alle 12 V (vain yksi LED saa palaa kerrallaan).
Käytössäsi on operaatiovahvistimia, punaisia LED:ejä (I; = 10 mA, 1; = 1,7 V), keltaisia
LED:ejä (I; = 10 mA,1; = 2,1 V), vihreitä LED:ejä (I; = 10mA,/; = 2,2 V), OC-
komparaattoreita, passiivikomponentteja, transistoreja (DC-virtavahvistus = 10) sekä 2,5 V
jännitereferenssi, joka vaatii toimiakseen noin 2mA virran. Käytä ensisijaisesti
miljoonalaatikosta löytyviä komponenttiarvoja (perustele tekemäsi valinnat). (6p)

3. Suunnittele yksipuoleisella 5 V käyttöjännitteellä toimiva kytkentä, joka kykenee mittaamaan
anturilta saatavaa ac-jännitettä (maksimiamplitudi 200mV) ja vahvistamaan sen
kymmenkertaiseksi. Sekä anturin lähtöresistanssi että suunniteltavan kytkennän
kuormaresistanssi on 1k0). Tarvittavien operaatiovahvistimien lisäksi käytössäsi on
miljoonalaatikosta löytyviä passiivikomponentteja. Perustele tekemäsi valinnat. (3P)

4. Mittaussignaalin kaistanleveyttä rajoitetaan aktiivisella toisen asteen alipäästösuotimella,
jonka vahvistus päästökaistalla on 6 dB ja rajataajuus 10 kHz. Suotimen päästökaistalla
sijaitsevan sinimuotoisen hyötysignaalin amplitudi vaihtelee välillä 10 mV — 50 mV.

a) Olettaen, että kytkennän kohina aiheutuu kokonaan aktiivikomponentin jännitekohinasta,
kuinka suuri suotimen toteutuksessa käytetyn operaatiovahvistimen jännitekohinatiheys
saa korkeintaan olla, jotta suotimen lähtösignaalin SNR on vähintään 80 dB?

b) Suunnittele ja mitoita kyseinen suodin käyttäen Sallen-Key -lohkoa ja samansuuruisia
komponentteja, eli R, = R, =R ja €, =C, =C. Lähde liikkeelle alla annetuista
yhtälöistä ja käytä miljoonalaatikosta löytyviä komponentteja. Kuinka suuri on
suunnittelemasi suotimen O-arvo? (6p)

Käännä
 

212

EE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät

Tentti 27.02.2023 / Jouko Heikkinen

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ei tarvitse palauttaa.
Muistathan antaa palautetta Opintojaksopalautejärjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

 

 

33 pF/390 pF/1,2 nF/2,2 nF/6,8 nF/8,2 nF/10 nF/12 nF/15 nF/68 nF/120 nF
jä
1 k0/1,33 0/2 k0/3 k0/4,7 kC2/7,5 kC2/B,06 0/10 k0/15 9/20 kO/30 kO/56 kO/100 kO

 

Miljoona-

laatikko:
N 1 2 3 4 S
NEB 157 fo 111 1,05f = 1,03fo 1,02f5

H(s) =? X 16 03
yan S) = =0Mi
Vi RiCiR2Cos? + [(1— KIR Ci + Ry Co + R>Co]S+1 LP SZIN Ss + 0?

1

Onmss|= 0=.il"—
VR1C1R202 (1-8) R1C1/R2Co + R1C2/R2C, + /R2C2/RiCi