Exam text content

 

EE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät 1/2
Tentti 15.05.2024 / Jouko Heikkinen

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ci tarvitse palauttaa.

Muistathan antaa opintojaksopalautetta Norppa-järjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

1. Suunnittele ja mitoita seuraavat kytkennät käyttäen yhtä operaatiovahvistinta. Käytössäsi on
lisäksi diodeja sekä kääntöpuolen miljoonalaatikko. Kytkentöjen tulee olla realistisia. (3P)
a) vo = —4v,1 + 202
: on A
b) io = kv, ,missä k = 0,25 =

c) vo = v, kun v, > 0 ja v, = 0 kun v, <0

2. Takaisinkytketty vahvistin (A = 100) on suunniteltu käyttäen | operaatiovahvistinta
OPA134PA, — jonka — datalehdestä — löytyvät — kaksi kuvaajaa — ohessa. — Lisäksi
takaisinkytkemättömän vahvistimen lähtöimpedanssi taajuudella 1 kHz on 10 1.

a) Selvitä ROC-menetelmän avulla takaisinkytketyn vahvistimen vaihevara, kaistanleveys,
silmukkavahvistus taajuudella 100 Hz sekä lähtöimpedanssi taajuudella 1 kHz.

b) Takaisinkytketyn vahvistimen positiivisessa käyttöjännitteessä on amplitudiltaan 200 mV
ja taajuudeltaan 100 Hz oleva rippeli. Minkä suuruisena tämä näkyy lähdössä? (3p)

3. Suunnittele kytkentä, joka kytkee verkkovirralla toimivan 10 W LED-valaisimen päälle
pimenevinä iltoina. Valaistusvoimakkuuden mittaukseen on käytettävissä valovastus (LDR),
jonka resistanssi riippuu valaistusvoimakkuudesta oheisen kuvan mukaisesti. Kytkentäkohta
tulee olla säädettävissä valaistusvoimakkuuksien 1lux—10lux välillä Valaisimen
ohjauskytkennän tulee toimia yksipuoleisella 12 V jännitteellä. Komponenttiarvot voit valita
vapaasti (perustele kuitenkin tekemäsi valinnat). (6p)

4. Mittaussignaalin — kaistanleveyttä rajoitetaan aktiivisella toisen asteen Sallen-Key
alipäästösuotimella, jonka 0=1/V2 ja rajataajuus 10 kHz. Suotimen päästökaistalla
sijaitsevan sinimuotoisen hyötysignaalin amplitudi vaihtelee välillä 10 mV — 50 mV.

a) Suunnittele ja mitoita kyseinen suodin käyttäen samansuuruisia komponentteja, eli
R, = R, =R ja (, =C, =C. Lähde liikkeelle kääntöpuolella annetuista yhtälöistä ja
käytä miljoonalaatikosta löytyviä komponentteja.

b) Olettaen, että kytkennän kohina aiheutuu kokonaan aktiivikomponentin jännitekohinasta,
kuinka suuri suotimen toteutuksessa käytetyn operaatiovahvistimen jännitekohinatiheys
saa korkeintaan olla, jotta suotimen lähtösignaalin SNR on vähintään 80 dB? (6p)

Käännä
Nu — — matias aan aa aa = — ==

FE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät 2/2
Tentti 15.05.2024 / Jouko Heikkinen

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ci tarvitse palauttaa.

Muistathan antaa opintojaksopalautetta Norppa-järjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

 

 

Miljoona |33 pF/390 pF/1,2 nF/2,2 nF/6,8 nF/8,2 nF/10 nF/12 nF/15 nF/68 nF/120 nF
laatikko: |1k0/1,33k0/2 k0/3 k0/4,7 k0/5,9 k0/7,5 k9/10 kO/15 kO/20 kO/30 k0/59 k0/100 kO

 

 

 

 

NEB | 1,57f 111% 1,05% 1,03f% 1,02%

  

 

 

  

H) = x Tip (s) N
s) =. =
Vi RGR0S2 + [1 R)RiG + Ri6y + Ry6lST1 PTY T2Y Gs+an
1 1

  
  

Hoip =K Oo =

 

  
 

n 0 =
VR10R202 (1-8K)/R161/R262 + J R1Ca/R>Ci + R207/R1C,

     

1000

LDR -resistanssi vs. valaistusvoimakkuus

 

Resistanssi [kohm]
ä
5

3

 

 

 

 

1 10
Valaistusvoimakkuus [lux]

OPA134PA

POWER SUPPLY AND COMMON-MODE REJECTION
vs FREOUENCY

 

Voltage Gain (dB)

 

 

 

 

 

20
00
80
60
40
20

o
-20

Freguency (Hz) Freguency (Hz)