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