Tentin tekstisisältö

 

ELE-2200 Analogiatekniikka I
Tentti 08.11.2010 / Jouko Heikkinen
Tenttijän oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu

1.

Ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin? Mikäli väite on mielestäsi oikein, perustele

lyhyesti miksi näin on. Mikäli väite on mielestäsi väärin, korjaa väite oikeaksi ja perustele

tekemäsi korjaus lyhyesti. Oikeasta vastauksesta perusteluineen saa yhden pisteen, väärästä
vastauksesta menettää yhden pisteen. Myös vastaamatta jääneestä kohdasta menettää yhden
pisteen. Tehtävästä ei kuitenkaan kokonaisuudessaan voi saada miinuspisteitä

(minimipistemäärä on 0). (12p)

» Jännitetakaisinkytketyn vahvistimen kaistanleveys on lähes riippumaton vahvistuksesta.

b) Vahvistinten kaskadikytkennässä ensimmäisen vahvistinasteen kohinaluvulla on hyvin
pieni vaikutus kaskadikytkennän kokonaiskohinaan.

) Resistiivinen takaisinkytkentä on vahvistinten yleinen epästabiilisuuden syy.

W. Offset-jännitteen vaikutuksesta operaatiovahvistimen lähtöjännite ei ole OV, kun
tulojännite on OV.

% Open collector -tyyppisen komparaattorin lähdöstä puuttuu alaspäin ohjaava transistori,
joten kytkentään tarvitaan ulkoinen alasvetovastus.

Reaalisen —operaatiovahvistimen — äärellinen Slew-rate eli lähtöjännitteen suurin
mahdollinen muutosnopeus aiheutuu vahvistimen differentiaaliasteen äärellisestä
biasvirrasta.

*%) CMRR kertoo, kuinka paljon operaatiovahvistimen käyttöjännitteissä esiintyvistä
häiriöistä näkyy operaatiovahvistimen lähdössä.

h) Regulaattorin lähtöjännitteen säädössä käytettävällä operaatiovahvistimella tulee olla
mahdollisimman pieni suljetun silmukan vahvistus, jotta kytkennän regulointikyky olisi
mahdollisimman hyvä.

%. Negatiivinen takaisinkytkentä suurentaa jännitetuloisen vahvistimen lähtöimpedanssia.

JAN Siirtofunktiossa esiintyvä nolla aiheuttaa amplitudivasteen kasvun 20 dB/dekadi navan
jälkeisillä taajuuksilla. -

*), Normaalista | takaisinkytketystä järjestelmästä saadaan oskillaattori, mikäli jollain
taajuudella silmukkavahvistus ,on yksi ja negatiiviseen takaisinkytkentään tulevan
signaalin vaihesiirto on 180 astetta.

W Zener-regulaattorin sarjavastus mitoitetaan tulojännitteen minimiarvon ja kuormavirran

* maksimiarvon mukaan.

< Suunnittele ja mitoita seuraavat kytkennät käyttäen enintään yhtä operaatiovahvistinta.

Kytkentöjen tulee olla realistisia. (3p)
a) vy =035v,
b) v, =v,kunv, <Ojav, =O kun v, >0

s
0) vy =-2v,,+v,,

Suunnittele kytkentä, joka kytkee valaisimen päälle pimeinä iltoina. Valaisimen lampussa on
merkintä 12 V/S0W. Valotehon mittaukseen on käytettävissä valovastus, jonka resistanssi
on päivänvalossa noin 50092 ja pimeässä noin 15M02. Kytkentäkohdan tulee olla
säädettävissä valovastuksen resistanssiarvojen 50k0-150kO välillä. Kytkennän tulee toimia
yksipuoleisella 12 V jännitteellä. (6p)

Käännä
ELE-2200 Analogiatekniikka I
Tentti 08.11.2010 / Jouko Heikkinen
Tenttijän oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu

4. Operaatiovahvistimen avoimen silmukan vahvistus nollataajuudella on 10* ja avoimen
silmukan vahvistuksen lauseke sisältää napapisteet taajuuksilla 10Hz, ja,1 MHz, Käytössäsi
ovat myös alla näkyvät, operaatiovahvistimen datalehdeltä poimitut tiedot. (6p)
a) Piirrä tätä operaatiovahvistinta käyttäen suunnittelemasi takaisinkytketyn vahvistimen

(4=10) Bode-piirros ja selvitä piirroksen perusteella vahvistimen vaihevara,
kaistanleveys, silmukkavahvistus taajuudella 100Hz sekä lähtöimpedanssi taajuudella
10kHz.

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

c) Vahvistimen tuloon kytketään sinimuotoinen signaali, jonka amplitudi on 1V ja taajuus
on 1 MHz. Mikä on tällöin a)-kohdan vahvistimen lähdössä näkyvän signaalin amplitudi?

5. Suunnittele ja mitoita ensimmäisen asteen ali- ja ylipäästösuodattimesta koostuva
kaistanpäästösuodatin, jonka rajataajuudet ovat 1kHz ja 10kHz. Päästökaistalle haluttu
vahvistus on 1. (3P)

POWER SUPPLY AND COMMON-MODE REJECTION
vs FREOUENCY
120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[LIN]
10 = —« l
24 = NDS]
s & I <
2 l
x i
5 &
5 A
2 40H ' +PSR
N STI
o ETM TE MÄT
10 100 1 10 100k IM
Freguency (Hz)

SPECIFICATIONS N

ALT, = +25"C, Vs = 415V, unless othervise noted.

 

 

 

PARAMETER CONDITION

OUTPUT

Voltage Output Ri = 10662 (v+1.2
R =20 (v+)-1.5
Ri = 6000 v (v425

Output Current 435

Output Impedance, Closed-Loopi5) 1= 10kHz 001

Open-Loop = 10kHz »
Short-Circuit Current +40

 

Capacitive Load Drive (Stable Operation) See Typical Curve