Exam text content

ELE-2200 Analogiatekniikka I
Tentti 08.04.2010 / Jouko Heikkinen
Tenttijän oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu

 

1. Suunnittele ja mitoita seuraavat kytkennät käyttäen enintään yhtä operaatiovahvistinta.

Kytkentöjen tulee olla realistisia. (6p)
a) v, =0,25v, d) v, = 20] +V

b) v, =5v, €) v, =v,kunv, <Ojav, =Okunv, 20

0) v, =-3v, D) i, =kv,, missä k =0,5mA/V

2. Suunnittele kytkentä, joka kytkee verkkojännitteellä toimivan lämmitysvastuksen päälle
lämpötilan ollessa +5*C tai sen alapuolella. Käytettävissäsi on 24V tasajännite ja
verkkojännite. Lämpötila mitataan NTC-vastuksella, jonka resistanssi +5*C lämpötilassa on
30kO. Lämmitysvastuksen kytkemiseen on käytettävissä rele, jonka ohjaamiseen tarvitaan
24V ja 100mA. Perustele tekemäsi valinnat ja mitoitukset. (6p)

3. Suunnittele ja mitoita kytkentä, joka tuottaa 12 V reguloidun tasajännitteen ja antaa virtaa
maksimissaan 2A. Kytkennän tulojännite (valittavissa väliltä 12V-24V) sisä

maksimissaan — yhden — voltin — suuruisen — rippelin. — Miljoonalaatikostasi — löytyy
operaatiovahvistimia, vastuksia, kondensaattoreita, transistoreja, diodeja sekä 3V

jännitereferenssi. Perustele tekemäsi valinnat ja mitoitukset. Älä käytä toteutukseen valmista
regulaattoripiiriä. (6p)

  

4. Tehtävänäsi on suunnitella pari ei-invertoivaa vahvistinta. Käytössäsi on tarvittava määrä
operaatiovahvistimia OPA134PA (näyte datalehdestä ohessa) sekä passiivikomponentteja. (6p)

a) Piirrä suunnittelemasi takaisinkytketyn vahvistimen (4=10) Bode-piirros ja selvitä
piirroksen perusteella vahvistimen kaistanleveys, silmukkavahvistus taajuudella 1kHz ja
vaihevara.

b) Vahvistimen positiivisessa käyttöjännitteessä on amplitudiltaan 150mV ja taajuudeltaan
100 Hz oleva rippeli. Minkä suuruisena tämä näkyy a)-kohdan vahvistimen lähdössä?

c) Suunnittele vahvistin, jonka suljetun silmukan vahvistus on 60dB ja kaistanleveys
vähintään 100kHz. Vahvistimen lähtöjännitettä tulee pystyä säätämään välillä 0-V,.,
missä V, ,. on tulojännite jota on vahvistettu 60dB.

5. Suunnittele ja mitoita seuraavat suodattimet. (6p)

a) Ensimmäisen asteen ali- ja ylipäästösuodattimesta koostuva kaistanpäästösuodatin, jonka
rajataajuudet ovat 2kHz ja 20kHz. Päästökaistalle haluttu vahvistus on 1.

b) Toisen asteen ylipäästösuodatin, jonka rajataajuus on 1kHz. Käytä Sallen-Key —
yksikkövahvistintoteutusta ja mitoita se käyttäen 10nF kondensaattoreita. Suotimen O-
arvon tulee olla 1.

Käännä
 

 

ELE-2200 Analogiatekniikka 1
Tentti 08.04.2010 / Jouko Heikkinen

Tenttijän oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu

Liite tehtävään 4: Otteita operaatiovahvistimen OPA134 datalehdeltä.

TYPICAL PERFORMANCE CURVES (conr)

ALT, = 425"C, Vs =415V, R, =2kG, unless otherwise noted

OPEN-LOOP GAIN/PHASE vs FREOUENCY

160
140
120
100
80
0
40

Voltage Gain (dB)

20

-20

01 10 100 1 —10k 100k

Freguency (Hz)

SPECIFICATIONS

ALT, = +257C, Vs = +15V, unless othervise noted.

 

   
 
  
   

 

 

 

o 120
100
45
s &
5 &
2 5
5 E
135 & 2 40
20
—180
o
im 10M

POWER SUPPLY AND COMMON-MODE REJECTION
vs FREOUENCY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100 Ik KUU

10k

10 100k

Freguency (Hz)

OPA134PA, UA
OPA2134PA, UA
OPA413APA, UA

 

  
 

   

 

  
 
 
  

   
     

 

   
 

  

 

 

 
   
   
     
     
 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
      
   
   
   
 
      
 
   

    

 

     
  
  

 

 

  
 

    
  

   

PARAMETER CONDITION
AUDIO PERFORMANCE
Total Harmonic Distortion + Noise
Intermodulation Distortion L f = 1KHz, Vo = 1VB-p
Headroom'!i THD < 0.01%, R, = 240, Vs = 218V
FREOUENCY RESPONSE
Gain-Bandvidth Product MHz
Slew Rate) Viis
Full Power Bancwiath MHz
Settling Time 0.15% 1, 10V Step, G, = 100pF us
0.01% 1, 10V Step, O, = 100pF ps
Overioad Recovery Time (Vp) * (Gain) = Vs ps
NOISE
Input Voltage Noise
Noise Voltage, f = 20Hz to 20kHz myrs
Noise Density, 1= 1kHz nVhHZ
Current Noise Density, f = 1kHz 1ANHZ
OFFSET VOLTAGE
Input Offset Voltage my
Ty = 400 10 +85"C mv
vs Temperature Ty = -d0'C to +85'C HVO
vs Power Supply (PSRR) 42.5V to H18V dB
Channel Separation (Dual, Guad) de, R, = 240 dB
1= 20kHz. R, = 2k0 dB
INPUT BIAS CURRENT
Input Bias Currenti4' Vom =OV PA
vs Temperaturei? See Typical Curve DN
Input Offset Currentf! Vom =0V 2 | PA

 

 

 

Liite tehtävään 5:

- RCR,C,S

 

K

 

2
2

 

2, % 2
s +—s+0