Exam text content

ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 19.3.2009, JTa

Tavallista laskinta saa käyttää!

 

Vastaa kysymyksiin huolellisesti ja perustellusti. Vastauksen ei tarvitse olla in” pitkä, mutta
sujuvasanainen kerronta välttämätöntä. Lisäksi selventävät piirrokset ovat hyvä lisä vastauksessa. Jos
tehtävässä pyydetään essee-tyylinen vastaus, tulee vastauksen olla essee-tyylinen. Vastauksen tyyliin ja
kielen huolellisuuteen ja ymmärrettävyyteen kiinnitetään huomiota. Jos vastauksessa on näiltä osin
pahoja puutteita tai virheitä, karsivat ne pisteitä.

1. Laske viereisen kytkennän jännite Vout, kun C1:n kapasitanssi on puolet
C2:n kapasitanssista ja lähteen Vin jännite on 1 V ja taajuus 1kHz.

 

Vout

—==01

==02

 

 

2. Suunnittele kytkentä, joka vaimentaa signaalia 4,5 dB tasaisesti koko
halutun taajuusalueen yli. Taajuusalue on 50 Hz — 25kHz. Muun taajuisista
signaaleista ei tarvitse välittää.

 

3. Vertaile kela ja kondensaattori komponentteja toisiinsa parasiittisten näkökulmasta. Eli mitä kaikkea
epäideaalisuutta käytännön komponentteihin liittyy. Tehtäväsi on siis hieman selvittää huomio ainakin
jännite, virta ja taajuus. Mietit myös milloin epäideaalisuudet ovat merkittäviä. Essee-vastaus.

o k
4. Selosta miten toimii oheinen piiri ja mikä se on. vn RI 1

 

 

 

 

 

 

Vout

 

 

 

 

 

 

4

 

5. Piirikaaviossa on lämpötilalla ohjattu ohjain tuulettimelle (moottori). LM335Z toimii lineaarisena
lämpötila-anturina. LM335Z jännite kasvaa lämpötilan kasvaessa. Selitä kytkennän toimintaa vastaten
siihen kuinka moottorin nopeus säätyy lämpötilan mukaan.

maa
Ott lamppu!

02
283904

 

+15V

 

RI
10x]

   

F
EN

120V 12 R2
10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 28.3.2008, JTa

Vastaa kysymyksiin huolellisesti ja perustellusti. Vastauksen ei tarvitse olla ?väkisin' pitkä,
mutta sujuvasanainen ja ymmärrettävä kerronta ratkaisevaa arvostelussa. Lisäksi selventävät

piirrokset ilman pyyntöäkin ovat hyvä lisä vastauksessa.

1. Oheisen kytkennän sisäänmenossa IN vaikuttaa 24 voltin
huipusta huippuun jännite, jonka taajuus on 1 kHz. Laske
vastuksessa kuluva teho, kun diodien kynnysjännitteen
oletetaan olevan O volttia. Oleta sitten diodien
kynnysjännitteeksi 1 V ja piirrä vastuksen R yli muodostuvan
jännitteen aaltomuoto (kahden sinijakson ajalta) aikatasossa
(=aika-akselille).

 

 

 

 

 

2. RC-aikavakio oheisessa kytkennässä on paljon suurempi (enemmän kuin 10

kertainen) kuin sisäänmenossa vaikuttavan
signaalin taajuuden käänteisarvo. Piirrä
ulostulossa näkyvän signaalin aaltomuoto
aikatasossa, kun diodi oletetaan ideaaliseksi ja
sisäänmenossa IN oleva aalto on sinimuotoinen ja
amplitudiltaan 120 V. Kysymyksessä ei ole
leikkainpiiri.

 

 

 

 

 

 

3. Valkoisen pohjakohinan (lämpökohina) taso on sama kuin se laskettaisiin 100 ohmin
vastuksesta 300 K lämpötilassa. Laske signaali-kohinasuhde 21 kHz kaistalle, kun
säröttömän sinimuotoisen signaalin taso on -4,6 dB. kp = 1,38x10? J/K

4. Selosta oheisen sireeni-
kytkennän toiminta. Mikä on
kunkin komponentin tarkoitus

 

!
|
|
ja toiminta. Essee. | [ mP =
| o i J o

 

+

    

 

 

5. Kide-komponentti voi värähdellä sarja- tai rinnanresonanssimoodissa. Selosta kuinka
se toimii sarjaresonanssimoodissaan. Piirrä vastinkytkentä ja vaste, joka kuvaa kiteen

toimintaa taajuustasossa.
ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 22.3.2007, JTa

 

Vastaa kysymyksiin selkeällä käsialalla, huolellisesti ja perustellusti. Sujuvasanainen kerronta
välttämätöntä. Lisäksi selventävät piirrokset ilman pyyntöäkin ovat hyvä lisä vastauksessa. Jos
tehtävässä pyydetään essee-tyylinen vastaus, tulee vastauksen olla essee-tyylinen. Pisteet tulevat
pääasiassa hyvistä perusteluista.

  

1.
Selitä lyhyesti mitä tarkoittavat seuraavat asiat
a) kide resonanssissa
b) hyvyysluku O
c) power spectral density eli spektri
d) aikavakio kelan toiminnassa
e) reaktanssit kompleksitasossa
f) balansoitu signaalinsiirto

2.

Elektroniikan komponentit on rakennettu käyttäen erilaisia materiaaleja. Vastuksissa käytetään eri
tavalla sähköä johtavia materiaaleja, kondensaattoreissa erilaisen permittiivisyyden omaavia eristeitä ja
keloissa permeabiliteetiltaan erilaisia materiaaleja. Kerro kuinka luetellut materiaalien ominaisuudet
otetaan huomioon ja kuinka ne vaikuttavat kerrotuissa komponenteissa. Essee-vastaus.

3.

Hahmottele perustelujen kanssa millainen on OUT-ulostulon jännitteen muoto taajuuden funktiona.
Vaihda kelan paikalle kondensaattori ja piirrä perustellen millainen ulostulo on nyt. Käytä
taajuusakselilla logaritmista asteikkoa ja sisäänmenon IN jännite on 2 volttia huippuarvoltaan.

 

 

 

 

4.

Hahmottele kaksi toimintaperiaatteeltaan erilaista kaistanestosuodatinta käyttäen yhtä L- ja C-
komponenttia taajuudelle 120 kHz:ä. Perustele ja laske eräät komponenttiarvot. Käytä vastusta
mallintamaan kuormaa ja merkitse piirikaavioihin selkeästi sisään- ja ulostulo.

 

  

5.
Mikä kytkentä on kyseessä. Selosta lyhyesti kytkennän toiminta ja nimeä sen osat.

 

TTY, Elektroniikan laitos 1/1
 

ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 3.7.2006, JTa

Vastaa kysymyksiin selkeällä käsialalla, huolellisesti ja perustellusti. Sujuvasanainen kerronta
välttämätöntä. Lisäksi selventävät piirrokset ilman pyyntöäkin ovat hyvä lisä vastauksessa. Jos
tehtävässä pyydetään essee-tyylinen vastaus, tulee vastauksen olla essee-tyylinen. Pisteet tulevat
pääasiassa hyvistä perusteluista.

1.

Elektroniikkaa tarvitaan kun siirretään informaatiota. Yksi tällainen tapaus on puheen siirto niin pitkän
matkan päähän, että siinä tarvitaan radiota. Kerro yleisellä tasolla, mutta kurssin näkökulmasta katsoen
riittävällä tarkkuudella, millaista signaalinkäsittelyä ja millaisia elektroniikan komponentteja puheen
siirrossa tarvitaan. Keskity vastauksessasi siihen millaisessa muodossa signaali voi edetä. Tämä on
essee-kysymys.

 

2
Sähkötekniikassa informaation siirto on jännite-, virta- ja tehosignaalien siirtämistä häviöttömästi
laitteesta toiseen. Näissä tapauksissa mietitään usein laitteiden erilaisia sisäänmeno- ja
ulostuloimpedansseja (-resistansseja). Kerro lyhyesti miten nämä ideaalitapauksessa liittyvät
mainittuihin kolmeen erilaiseen siirtotapaan.

 

3.

Piirrä vaihtojännitelähteen ja RLC-sarjaresonanssipiirin sarjakytkentä. Selosta kuinka jännitteet
muuttuvat kunkin komponentin yli, kun vaikuttavan jännitteen taajuus käy kaikki taajuudet
resonanssitaajuuden molemmin puolin.

4.
Selosta alla olevan piirin toiminta tarkasti ja piirrä kolme aaltomuotoa (liipaisu, joka on alhaalla käyvä
pulssi, jännite C:n yli ja ulostulo) allekkain.

 

 

 

5.

Selosta, millä tavalla kuorma, kuormitus, lähde ja teho liittyvät toisiinsa tai eroavat toisistaan. Ota
vastaukseen mukaan esimerkkejä myös reaktanssia sisältävistä komponenteista tai laitteista. Tämä on
essee-kysymys.
 

ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 19.5.2006, JTa a

Vastaa kysymyksiin selkeällä käsialalla, huolellisesti ja perustellusti. Sujuvasanainen kerronta on
välttämätöntä. Lisäksi selventävät piirrokset ilman pyyntöäkin ovat hyvä lisä vastauksessa. Jos
tehtävässä pyydetään essee-tyylinen vastaus, tulee vastauksen olla essee-tyylinen. Pisteytyksessä
painotetaan perusteluja, joissa näkyy asian ymmärtäminen.

1:

Piirrä kolme erilaista LC-rinnakkaisresonanssipiirin taajuusvastetta resonanssitaajuuden kohdalla niin,
että otat huomioon kelan pääasiallisen epäideaalisuuden R vaikutuksen (L ja C arvo ei muutu!). Selosta
ja perustele vastekuvaajien erilaisuus. Miksi näin? Merkitse akselit, suureet ja yksiköt selkeästi:

(2
Jatkuva symmetrinen kanttiaalto, jonka DC-taso on nolla, voidaan muodostaa sarjasta sini- ja
kosiniaaltokomponentteja. Kerro miten? Lisäksi selvennä asiaa piirtäen aika- ja taajuustasossa.

3.

Eräästä teollisuuden prosessista sähköisellä anturikomponentilla saadaan kantikas signaali, jossa on
satunnaisia alhaalla käyviä pulsseja. Piirrä eräs tällainen signaali. Suunnittele kytkentä (ilman
transistoreja), jolla voidaan ilmaista (poimia) alaspäin (negatiiviset) menevät reunat. Selosta myös
kytkennän toiminta.

4.
Kuinka muuntajalla voidaan tehdä impedanssimuunnoksia? Kerro periaate ja johda tarvittava(t)
laskentakaava(t).

5:

Suunnittele ja piirrä periaatteellinen kytkentä rele-komponenttia hyödyntäen, jossa yhden 12 V
jännitelähteen avulla pyöritetään suurta virtaa vaativaa sähkömoottoria, mutta tätä virtaa ei voi kuljettaa
ohjauskytkimen (jolla voidaan siis käynnistää tai sammuttaa moottori) kautta. Selosta kytkennän (myös
releen sisäinen) toiminta. A

Hyvää kesää!

Tästä kurssista on myös kesätoteutus kesäkuun aikana Avoimen yliopiston tarjonnassa. Jos asia
kiinnostaa, ota suoraan minuun yhteyttä.

Terveisin,
Jarmo Tanskanen
ELE-1030 Elektroniikan perusteet III, Tentti 22.3.2006, JTa

Vastaa kysymyksiin selkeällä käsialalla, huolellisesti ja perustellusti. Sujuvasanainen kerronta
välttämätöntä. Lisäksi selventävät piirrokset ilman pyyntöäkin ovat hyvä lisä vastauksessa. Jos
tehtävässä pyydetään essee-tyylinen vastaus, tulee vastauksen olla essee-tyylinen. Pisteet tulevat
pääasiassa hyvistä perusteluista.

1.

Piirrä selkeästi kytkennän ulostulon (out) aaltomuodot kolmessa tapauksessa a) pieni R ja pieni C b)
keskisuuri R ja keskisuuri C ja c) iso R ja iso C. Sisäänmeno on kuvan kanttiaaltoa. Piirrä ulostulot
suhteessa sisäänmenoon ja perustele vastauksesi.

+V

  

ov
5
2

Piirrä kytkentä ja nimeä kytkennän osat komponentteineen. Selosta ja perustele hyvin kuinka osat
toimivat nimenomaan tässä kytkennässä.

 

35
Miten b-kuvan aaltomuotojen käy, kun taajuus kasvaa hieman kuvan tilanteeseen nähden? Mitä voit
kuvasta ensinnäkin päätellä?

 

4.

Piirrä taskulampun sähköinen kytkentä piirikaaviona käyttäen piirikaaviosymboleja. Lisää kytkentään
sarjaan kela. Oletetaan, että kela vaikuttaa kytkennän toimintaan silmin havaittavasti. Selosta
hehkulampun (polttimo) toimintaa, kun taskulamppua käytetään. Perustele vastauksesi.

5.

Sähkömagnetismin hyödyntäminen käytännössä elektroniikkakomponenteissa, -laitteissa ja
järjestelmissä. Valitsemasi esimerkkitapaukset tulee selostaa hyvin. Pelkkä maininta ei riitä. Essee-
vastaus!