Tentin tekstisisältö

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Elektroniikan laitos

Katja Laine

ELE-2050 Elektroniikan työkurssi
Tentti 19.9.2011

Vastaa kaikkiin kysymyksiin.
Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta.

 

1. Vastaa seuraaviin kysymyksiin

a) Mitä tarkoittaa oskilloskoopin mittapään kompensointi? Missä tilanteissa mittapään kompensointi
on tarpeen? (2p)

b) Missä tilanteissa yleismittari on mittausten tekemiseen parempi vaihtoehto kuin oskilloskooppi?
Entä missä tilanteissa yleismittari on huonompi vaihtoehto? (2p)

c) Olet simuloinut vahvistinkytkentääsi PSpicellä, jonka jälkeen teet mittauksia samalla kytkennällä.
Simulointi- ja mittaustuloksissa on eroa. Miksi? Perustele vastauksesi! (2p)

2. Mittaat oheista kokoaaltotasasuuntauskytkentää (Kuva 1.). Mittauspisteet on merkitty kuvaan
numeroilla 1, 2 ja 3. Kytkennän zenerdiodi on tyyppiä IN963A ja osa komponentin datalehdestä löytyy
alta. Tasasuuntaussillan diodit ovat tyyppiä 1N4001. Vastaa perustellen voivatko eri kohtien (a-c)
saamasi mittaustulokset pitää paikkansa ja jos eivät, niin missä vika voisi olla. Mittaustuloksesi ovat:

a) Vi=110Vrms, V,=30Vdc ja V3=12Vdc

b) Vi=110Vrms, V2=30Vdc ja V3=30Vdc

e) Vi=110Vrms, V,=0Vdc ja V3=0Vdc
(6p)

 

 

2 E RI
) 2 N 3
110Vao C S— M
d lc. E 3300 | ,
UT 55%. U ETS 7 189634

 

 

l Za 27 1000pF |

Kuva 1. Kokoaaltotasasuuntauskytkentä

Maximum Maximum Reverse Current
DC Zener

Nominal Current
Zener Voliago lr 1 Maximum Test Voltage Vdc
v, Volis A 5% va 10%

1N957A
1N9SBA
1N9SSÄ
1N9G0A
AN961A
1N962A

AN967A
1N968A

 
i TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Elektroniikan laitos

Karja Laine

a) Kuvassa 2. on eräs operaatiovahvistinkytkentä ja kuvassa 3. sen lähtöjännitteen simulointitulos.
isäänmenojännite on sinimuotoista. Miksi lähtöjännite on vääristynyt? Mainitse kaksi syytä, ja
perustele vastauksesi käyttäen apuna sivulla 5 olevaa operaatiovahvistimen datalehteä. (4p)

 

+15V

+15V v2

VOFF = 0V

VAMPL = 315mV
FREO = 2150Hz

 

-15V

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

-18v.
1.0ms 1.1m3 1.2m8 1.3m8 1.4ms 1.5ma 1.6ma 1.7ms
o vivout

 

Time

Kuva 3. Operaatiovahvistinkytkennän lähtöjännite

b) Mitä hyviä ja huonoja puolia aktiivisuodattimella on passiivisuodattimeen nähden? Mainitse neljä
asiaa ja perustele vastauksesi. (2p)
va TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Elektroniikan laitos

Katja Laine

4. Tehtävänäsi on suunnitella yksinkertainen audiovahvistin, joka toteuttaa seuraavat määrittelyt:
e Jännitevahvistimena käytetään invertoivaa operaatiovahvistinkytkentää.
e —Virtavahvistimena käytetään kahden transistorin push pull -kytkentää. Virtavahvistin toimii
B/AB-luokassa.
e Ulostulosignaalissa ei saa esiintyä näkyvää säröä.
e Sisäänmenoon AC-kytketty.
e Jännitevahvistus päästökaistalla on 10.

Kuvassa 4. on esitetty tämän hetkinen suunnittelmasi ja kuvassa 5. on PSpice-simulointikuva
ulostulo- ja sisäänmenojännitteistä.

a) Mitä sinun tulee muuttaa kytkennässäsi, jotta se toteuttaa annetut määrittelyt? Perustele
vastauksesi.
b) Mitä ongelmia transistorien lämpenemisestä johtuva kasvanut kollektorivirta voi aiheuttaa

  

 

 

 

 

 

 

 

 

kytkentään? Millä eri keinoin voit kytkennässäsi ottaa transistorien lämpenemisestä aiheutuvat
haitat huomioon?
(6)
Vplus
Vplus
| 1 a
15vd= R4
R5
| vo 2.2k 1
15vd== BD135/PLP
ET N
Vmiinus Vout
W
R11
- &
FREDI BD1s0iPLP =
VAMPL= L. - 02
* R6 =
=o 2.2k 0
Vmiinus

Kuva 4. Audiovahvistinkytkentä
 

= TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Elektroniikan laitos

Katja Laine

 

 

 

 

 

 

 

 

Os 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms
O VIVOUT) o V(VIN)

Kuva 5. PSpice-simulointi

 
 

 

 

 

 

 

 

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Elektroniikan laitos
Katja Laine

AD704-SPECIFICATIONS «1.23%. t:n=0v.ant=15v ones otirisa oot

 
  

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
   

 

 

 

 

 

 

 

ADTOAJJA |
Parameters Conditions (Min Typ Max | Unit
INPUT OFFSET VOLTAGE i
Initial Offset i 50 150 | 30 75 iv
Offset Tuoe-Tsax | 100 250 | 50 — 150 | 8
vs. Tenip, Average TC | 02 15 | 0 10 jvrC
vs. Supply (PSRR) Vssi2wii8y |100 132 [112132 112 GB
Tan-Taax 2510418 | 100 [X 108 dB
Long-Term Stability | | pV/menth
INPUT BIAS CURRENT! | rä
| ra
vs. Temp, Average TC | PaPe
Tans-Tisax | PA
sat i ! pr
INPUT OFFSET CURRENT | | PA
| i PA
vs. Temp, Average TC | | pAsC
Tyns-Taaax i 100 300 | 80 —200 PA
| 100 400 | 80 —300 PA
MATCHING CHARACTERISTICS | | |
Offset Voltage | 250 | 130 H
Tatns-Tatax | 400 | 200 DN
Input Bios Current? | 500 | 300 PA
Tas-Tmax | 600 | 400 vä
Common-Mode Rejection? EN 110 104 KI
Tams-T stäx EZ 104 104 dB
Power Supply Rojection* id 110 110 dB
Tats-Taax jo4 | 106 106 dB
Crosstalk" £=10 Hz | |
a A i. i
FREOUENCY RESP |
UNITY GAIN |
Crossover Freguency |
Slew Ra y Gain |
Slew Rate |
INPUT IMPEDANCE |
Difkerential |
Conmon-Mode |
INPUT VOLTAGE RANGE | |
Comman-Mode Voltage | +13.5 +14 |+13.5 +14 13.5 414
Common-Mode Rejection Ratio | 106 192 (114 192 110
Tyn Pysan 9 128 |108 128 108
INPUT CURRENT NOISE 0.1 to 10 Hz i 3 | 3
£=10Hz | 50 | 50
INPUT VOLTAGE NOISE 0.1 1010 Hz | 05 | 05 20
j 17 17
| 15.2.08 | 15 22
OPEN-LOOP GAIN Vo=+12V | |
Rioap = 10 kO | 206 — 2000 [400 | 400
Taas-Taax |150 1500 | 300 300
Vo=t10V | | |
Rioay=2k0 = [200 1000 1300 — 1000 200
Tyn Tax [150 1000 2001000 100

 

 

 

 

OUTPUT CHARACTERISTICS
Voltage Swing

 

POWER SUPPLY
Rated Performance
Operating Range
Ouioscent Current

Rinap = 10 k

 

 

 

 

 

Tau ax 413 114 113 14 $u
Short Circuit 2. 415
CAPACITIVE LOAD
G: 10,000 10,000
245. +15
+20 18 | +120 +218 |+20
15 24 15 24
Taus-T yan E 16 26
H of Transistors 180

TRANSISTOR COUNT