EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2013/2014

Podobne dokumenty
TRANZYSTOR BIPOLARNY CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2012/2013 Zadania dla grupy elektronicznej na zawody III stopnia

Ćwiczenie 2. Parametry statyczne tranzystorów bipolarnych

Kwantowa natura promieniowania elektromagnetycznego

Metody analizy obwodów

XXX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

SPRAWDZANIE PRAWA MALUSA

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK DYNAMICZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2012/2013. Zadania dla grupy elektronicznej na zawody II stopnia

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY Kryteria oceniania odpowiedzi. Arkusz A II. Strona 1 z 5

Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego

2 Dana jest funkcja logiczna w następującej postaci: f(a,b,c,d) = Σ(0,2,5,8,10,13): a) zminimalizuj tę funkcję korzystając z tablic Karnaugh,

Metody gradientowe poszukiwania ekstremum. , U Ŝądana wartość napięcia,

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

ELEKTROCHEMIA. ( i = i ) Wykład II b. Nadnapięcie Równanie Buttlera-Volmera Równania Tafela. Wykład II. Równowaga dynamiczna i prąd wymiany

Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Diagnostyka układów kombinacyjnych

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 3. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniach sinusoidalnych w stanie ustalonym

TRANZYSTOR BIPOLARNY CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE ORAZ PRACA W UKLADZIE WZMACNIACZA

Zadanie na wykonanie Projektu Zespołowego

BADANIE STATYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Laboratorium ochrony danych

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2015/2016. Zadania z elektroniki na zawody I stopnia

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

3. ŁUK ELEKTRYCZNY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO

BADANIA OPERACYJNE. Podejmowanie decyzji w warunkach niepewności. dr Adam Sojda

ĆWICZENIE NR 2 POMIARY W OBWODACH RLC PRĄDU PRZEMIENNEGO

1. Wstęp. Grupa: Elektrotechnika, wersja z dn Studia stacjonarne, II stopień, sem.1 Laboratorium Techniki Świetlnej

Teoria niepewności pomiaru (Rachunek niepewności pomiaru) Rodzaje błędów pomiaru

PODSTAWY ELEKTRONIKI TEMATY ZALICZENIOWE

I. GRAFICZNE PRZEDSTAWIENIE PUNKTU PRACY.

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L3 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE PD ORAZ PID

KURS STATYSTYKA. Lekcja 6 Regresja i linie regresji ZADANIE DOMOWE. Strona 1

1 Dana jest funkcja logiczna f(x 3, x 2, x 1, x 0 )= (1, 3, 5, 7, 12, 13, 15 (4, 6, 9))*.

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 1. Układy równań liniowych

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODĄ PROPAGACJI ROZKŁADÓW

Podstawowe konfiguracje wzmacniaczy tranzystorowych. Klasyfikacja wzmacniaczy. Klasyfikacja wzmacniaczy

Zaznacz właściwą odpowiedź

Podstawowe układy pracy tranzystora bipolarnego

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

EUROELEKTRA. Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej. Rok szkolny 2013/2014

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Zbiór zadań z elektroniki - obwody prądu stałego.

Projekt 2 Filtr analogowy

WSPOMAGANE KOMPUTEROWO POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI CHWILOWEJ SYGNAŁÓW IMPULSOWYCH

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Prąd elektryczny U R I =

Zaawansowane metody numeryczne

APROKSYMACJA QUASIJEDNOSTAJNA

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

- opór właściwy miedzi (patrz tabela 9.1), l długość nawiniętego na cewkę drutu miedzianego,

exp jest proporcjonalne do czynnika Boltzmanna exp(-e kbt (szerokość przerwy energetycznej między pasmami) g /k B

Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe. Modele wieloczynnikowe ogólne. α β β β ε. Analiza i Zarządzanie Portfelem cz. 4.

Nowoczesne technk nformatyczne - Ćwczene 2: PERCEPTRON str. 2 Potencjał membranowy u wyznaczany jest klasyczne: gdze: w waga -tego wejśca neuronu b ba

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

5. CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

1. SPRAWDZENIE WYSTEPOWANIA RYZYKA KONDENSACJI POWIERZCHNIOWEJ ORAZ KONDENSACJI MIĘDZYWARSTWOWEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ

Nazwa kwalifikacji: Eksploatacja urządzeń elektronicznych Oznaczenie kwalifikacji: E.20 Numer zadania: 01

PARAMETRY ELEKTRYCZNE CYFROWYCH ELEMENTÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

Projekt 6 6. ROZWIĄZYWANIE RÓWNAŃ NIELINIOWYCH CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

5. Rezonans napięć i prądów

METODA ELEMENTU SKOŃCZONEGO. Termokinetyka

5 Filtry drugiego rzędu

mgr inż. Wojciech Artichowicz MODELOWANIE PRZEPŁYWU USTALONEGO NIEJEDNOSTAJNEGO W KANAŁACH OTWARTYCH

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Zastosowanie symulatora ChemCad do modelowania złożonych układów reakcyjnych procesów petrochemicznych

PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W PILE INSTYTUT POLITECHNICZNY. Zakład Budowy i Eksploatacji Maszyn PRACOWNIA TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ INSTRUKCJA

Laboratorium Elektroniki

Przykład 4.1. Belka dwukrotnie statycznie niewyznaczalna o stałej sztywności zginania

CAŁKOWANIE NUMERYCZNE całki pojedyncze

Wpływ temperatury na wartość współczynnika załamania w rdzeniu światłowodu jednomodowego

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA. - Prąd powstający w wyniku indukcji elektro-magnetycznej.

AERODYNAMICS I WYKŁAD 6 AERODYNAMIKA SKRZYDŁA O SKOŃCZONEJ ROZPIĘTOŚCI PODSTAWY TEORII LINII NOŚNEJ

Politechnika Białostocka

Rachunek niepewności pomiaru opracowanie danych pomiarowych

7.8. RUCH ZMIENNY USTALONY W KORYTACH PRYZMATYCZNYCH

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Pomiar mocy i energii

Badanie elementów składowych monolitycznych układów scalonych II

Pomiary dawek promieniowania wytwarzanego w liniowych przyspieszaczach na użytek radioterapii

ĆWICZENIE NR 2 BADANIA OBWODÓW RLC PRĄDU HARMONICZNEGO

Pomiar naturalnej aktywności optycznej

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Obwody nieliniowe. Rysunek 1. Rysunek 2. Rysunek 3


Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE

1 Ćwiczenia wprowadzające

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA

Ćwiczenie 6. Analiza przetwornicy dławikowej obniŝającej napięcie PODSTAWY ENERGOELEKTRONIKI LABORATORIUM. Opracowanie: Łukasz Starzak.

Politechnika Białostocka

WZMACNIACZ ODWRACAJĄCY.

Transkrypt:

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olmpada Wedzy Elektrycznej Elektroncznej Rok szkolny 232 Zadana z elektronk na zawody III stopna (grupa elektronczna) Zadane. Oblczyć wzmocnene napęcowe, rezystancję wejścową rezystancję wyjścową układu wzmacnacza bez sprzężena zwrotnego przedstawonego na rysunku a, a także układu wzmacnacza z napęcowym równoległym ujemnym sprzężenem zwrotnym, przedstawonego na rysunku b. Jak wpływ na oblczone parametry wzmacnacza ma ten rodzaj sprzężena zwrotnego? Dane: Parametry hybrydowe tranzystora w układze wspólnego emtera (OE) wynoszą: h e = 2 kω, h 2e =, h 2e h 22e. Do wylczeń można posłużyć sę uproszczonym modelem małosygnałowym tranzystora pracującego w układze OE pokazanym na rysunku c. Wartośc rezystancj są następujące: R C = kω, R B = kω. Dla częstotlwośc sygnału przyjąć, że X C. Rysunek. Schematy do zadana Rozwązane: Lnowe schematy zastępcze wzmanaczy przedstawono na rysunku. (c d)

Rys.. - warant - bez sprzężena zwrotnego (rys.. d) warant ze sprzężenem zwrotnym (rys.. e) ostateczne otrzymujemy: 2

Zadane 2. Na rysunku 2 pokazany jest układ sumatora sygnałów napęcowych o trzech wejścach. Funkcja przenoszena wzmacnacza operacyjnego jest w przyblżenu jednobegunowa, tzn. opsana jest wzorem, gdze g jest j g częstotlwoścą 3-decybelową wzmacnacza. Pole wzmocnena tego wzmacnacza wynos MHz. Wyznacz 3-decybelowe pasmo przenoszena pokazanego sumatora, tzn. częstotlwość 3? db V 3 V 2 V R R R - + R out Rysunek 2. Schemat układu do zadana 2 Rozwązane: Napęce na wyjścu układu jest wprost proporcjonalne do napęca na wejścu odwracającym wzmacnacza operacyjnego, co można przedstawć wzorem: V out V () Pokazany sumator pracuje lnowo do jego analzy można zastosować zasadę superpozycj. Zgodne z tą zasadą napęce V można wyrazć, jako sumę składnków, proporcjonalnych odpowedno do 3 napęć wejścowych V, V 2 V 3 oraz do napęca wyjścowego sumatora V out. Wzmacnacz operacyjny pracuje w trybe napęcowym, co oznacza, że dany składnk tej sumy można określć zwerając do masy wszystke pozostałe źródła napęcowe, reprezentujące napęca, które ne są brane pod uwagę w tym składnku. W naszym układze prowadz to do wzoru: R 3 R 3 R 3 R 3 V V V2 V3 Vout ( V V2 V3) V out (2) R R 3 R R 3 R R 3 R R 3 Wstawając zależność (2) do wzoru () otrzymuje sę: Vout V V2 V3 Vout (3) Wykonując proste przekształcena wzoru (3) otrzymuje sę napęce na wyjścu sumatora w postac: V out V V2 V3 () Wstawając do wzoru () w mejsce podaną w zadanu zależność jednobegunową, opsującą wpływ częstotlwośc na wzmocnene wzmacnacza operacyjnego, dochodzmy do wyrażena: 3

db g g g g out j T V j V j V j j V V V V 3 3 3 3 3 2 (5) We wzorze (5) T oznacza wzmocnene sumatora w pasme przenoszena, a 3dB częstotlwość granczną, tj. pasmo przenoszena sumatora. Pole wzmocnena, częstotlwość g wzmocnene wzmacnacza są powązane wzorem: g (6) Ze wzorów (5) (6) oraz nerównośc wynka szukana zależność, określająca częstotlwość 3dB sumatora: MHz db 5 2, 3 (7) Zadane 3. Na podstawe schematu układu zabezpeczena temperaturowego (rysunek 3) wyznaczyć temperaturę T, przy której zostane wysterowany tranzystor Q 2. Przy analze prądy bazy tranzystorów pomnąć. Temperatura wszystkch elementów zmena sę w dentyczny sposób. Dane: Napęce dody stablzacyjnej U D (T ) = 5,6 V, współczynnk termczny zman napęca na dodze stablzacyjnej T = +3 ppm C. Napęce na złączu baza-emter spolaryzowanym w kerunku przewodzena (dla obu tranzystorów): U BE (T ) =,7 V, dryt napęca na złączu = -2,5 mv C, R = kω, R 2 = kω, temperatura T = 25 C. Rozwązane: Napęce na rezystorze R 2 (z oczka z dodą) równocześne Rysunek 3. Schemat układu do zadana 3

U R2 =U BE (T) (dla tranzystora Q 2 ) Po podstawenu () Uwzględnając zależność napęca na dodze od temperatury U D (T)= U D (T )(+ T T) napęca na złączu U BE (T)= U BE (T )+T po podstawenu do równana () wyznaczenu T otrzymamy wyrażene Po podstawenu danych otrzymamy T=2, C co daje temperaturę powodującą wysterowane tranzystora Q 2 T = 27, C Zadane. Fotododa jest przyrządem optoelektroncznym, w którym otony padające na złącze są absorbowane (zjawsko otoelektryczne wewnętrzne) w rezultace czego elektron zostaje przenesony do pasma przewodnctwa zostaje wygenerowana para elektron-dzura. Fotodody są wykorzystywane w welu rozwązanach aparatury pomarowej konstruowanej dla technk śwatłowodowej. Przykładem może być polarymetr, który merzy wartość kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła propagowanego w śwatłowodze. Moc promenowana śwetlnego na wyjścu śwatłowodu, w unkcj kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła, jest opsana wzorem: P sn 2 2 gdze: P maksymalna moc na wyjścu śwatłowodu [mw], kąt skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła [rad]. P 5

a) Dysponując charakterystyką otodody I P (rys. ) oraz maksymalną mocą śwatła na wyjścu śwatłowodu P = mw wyznacz charakterystykę określającą zależność natężena prądu od kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła I rozpatrywanej otodody, przyjmj zmanę kąta w przedzale od do 8 z krokem. 8 2 Rysunek.Charakterystyka mocy promenowana śwetlnego w unkcj prądu płynącego przez otododę wykonaną z arsenku galu GaAs b) Wykorzystując rozpatrywaną otododę, wzmacnacz operacyjny, rezystor oraz źródło prądowe, zaprojektuj przetwornk moc promenowana śwetlnego prąd napęce, który będze na wyjścu podawał wartość napęca równą wartośc kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj wyrażonego w radanach. Przyjmj, że kąt skręcena płaszczyzny polaryzacj może sę zmenać w przedzale od do. 8 8 c) Określ czułość statyczną zaprojektowanego przetwornka zdenowaną następująco: S U U V I I A. Rozwązane: wyznaczene wartośc mocy promenowana śwetlnego w zależnośc od wartośc kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła P w przedzale od do z krokem dla P = mw. Uzyskane wynk 8 8 2 zostały zawarte w tablcy R, Tablca R. Wartośc mocy promenowana śwetlnego w zależnośc od wartośc kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła P dla P = mw [rad] -,393 -,3,3,393 P [mw],65 37,6 62,9 85,36 wyznaczene, na podstawe charakterystyk otodody (rys. R) oraz tablcy R, przyblżonych wartośc natężena prądu w zależnośc od mocy promenowana śwetlnego. Uzyskane wynk zostały zawarte w tablcy R2, 6

I [ma] Rys. R. Charakterystyka mocy promenowana śwetlnego w unkcj prądu płynącego przez otododę wykonaną z arsenku galu GaAs Tablca R2. Przyblżone wartośc natężena prądu w zależnośc od mocy promenowana śwetlnego P [mw],65 37,6 62,9 85,36 I [ma] 2, 5, 95, 29, wyznaczene, na podstawe tablcy R oraz tablcy R2, współrzędnych punktów charakterystyk określającej zależność natężena prądu od kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła I rozpatrywanej otodody oraz szukanej charakterystyk. Uzyskane wynk zostały zawarte w tablcy R3 oraz na rys. R2, Tablca R3. Przyblżone wartośc natężena prądu w zależnośc od mocy promenowana śwetlnego [rad] -,393 -,3,3,393 I [ma] 2, 5, 95, 29, 35 3 25 2 5 5 -,5 -, -,3 -,2 -,,,2,3,,5 [rad] Rys. R2. Charakterystyka określająca zależność natężena prądu od kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła I rozpatrywanej otodody projekt przetwornka moc promenowana śwetlnego prąd napęce, który będze na wyjścu podawał wartość napęca równą wartośc kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj wyrażonego w radanach. Warto zaznaczyć, ze charakterystyka przedstawona na rys. R2 jest lnowa (pewne nelnowośc wynkają z nedokładnośc odczytu z charakterystyk przedstawonej na rys. R). Aby zaprojektować rozważany przetwornk należy wyznaczyć wartość prądu przewodzena otodody dla kąta polaryzacj, rad. Wartość tego prądu to około 5, ma. Na tej podstawe można określć wartość dodatkowego źródła prądowego. Schemat przetwornka został przedstawony na rys. R3. 7

Rys. R3. Schemat przetwornka moc promenowana śwetlnego prąd napęce, który będze na wyjścu podawał wartość napęca równą wartośc kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj (J = 5 ma, R = 2,9, R dowolna wartość) Rezystor w pętl ujemnego sprzężena zwrotnego oblczono na podstawe zależnośc wynkających ze schematu przetwornka. Pomocncze oblczena zameszczono w tablcy R. Tablca R. Pomocncze oblczena do wyznaczena wartośc rezystancj rezystora w pętl ujemnego sprzężena zwrotnego R Wartość prądu wejścowego J I D [ma] Wartość napęca na wyjścu wzmacnacza U out [V] Wartość rezystancj rezystora R [] Wartość napęca na wyjścu przetwornka U out [V] 5 2 = 3,393 3,2 -,393 5 5 = 5,3 2,9 -,3 5 95 = -5 -,3 2,9,3 5 29 = - -,393 2,8,393 Zadane 5. Zaprojektuj detektor sekwencj, w oparcu o automat synchronoczny Moore a. Wyjśce automatu zmena sę w takt sygnału zegarowego. Gra przejść automatu pokazano na rysunku 5. Do projektu detektora wykorzystaj przerzutnk D, oraz JK (czyl przedstaw 2 różne rozwązana tego zdana wykorzystując raz przerzutnk typu D, a następne JK). Rysunek 5. Gra przejść automatu 8

Rozwązane: Tabela przejść wyjść Zakodowana tabela przejśćwyjść Realzacja dla przerzutnków D Tabela wzbudzeń dla przerzutnka D 9

Dla D2 Dla D Dla D

Realzacja dla przerzutnków JK Zakodowana tabela przejśćwyjść Tablca wzbudzeń dla JK

J2 J J K2 K K 2

Zadane 6. a) Wyznacz punkt pracy (I B, I C, U CE ) tranzystora bpolarnego pracującego we wzmacnaczu przedstawonym na rys. 6. Dane: R B = R B2 = 8 kω, V DD = 2 V, U BE =,5 V, = 99, R E =,25 kω, R C = kω Rysunek 6. Schemat układu do zadana 6 b) Wykorzystując wyprowadzone w perwszej częśc tego zadana wzory wyznacz także punkt pracy (I B, I C, U CE ) tranzystora bpolarnego dla przypadku, gdy R B = R B2 = 3 kω (pozostałe dane są bez zman). Skomentuj odpowedno uzyskane wynk. Rozwązane:, gdze to spadek napęca na rezystancj R E. z t ego wynka, że: w przypadku, gdy R B = R B2 = 3 kω 3

Ujemna wartość napęca śwadczy o tym, że zależność ne jest w tym przypadku spełnona. Oznacza to, że tranzystor znajduje sę w nasycenu wylczone wartośc określające punkt pracy są błędne. Poneważ, w zadanu ne podano wartośc napęca kolektor - emter nasyconego tranzystora można przyjąć tą wartość za jako równą U CES =. Wobec tego Po odpowednch przekształcenach otrzymujemy układ dwóch równań z dwoma newadomym, tj. I B I C () (2) Otrzymujemy: ostateczne otrzymujemy: Opracował: Sprawdzł: Zatwerdzł: dr hab. nż. Ryszard Wojtyna, pro. UTP dr nż. Łukasz Saganowsk dr nż. Stean Stróżeck dr nż. Tomasz Talaśka dr nż. Sławomr Andrzej Torbus dr nż. Tomasz Talaśka dr hab. nż. Sławomr Ceślk Przewodnczący Rady Naukowej Olmpady