Exam text content

£< TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitos
Katja Laine

ELT-21100 Elektroniikan työkurssi

Tentti 22.5.2014

Vastaa kaikkiin kysymyksiin.

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta.

 

1. Vastaa seuraaviin kysymyksiin.

a) Kerro, mitä tarkoittaa komparaattorikytkennän yhteydessä hystereesi ja mitä etua se tuo
kytkentään? (2p.)

b) Mittaat kuvassa 1. olevaa transistorikytkentää. Miten transistorin
lämpeneminen näkyy kytkennän toiminnassa? Miten muuttaisit kuvan 1.
kytkentää kompensoimaan lämpötilan aiheuttamia vaikutuksia? Perustele 182k 2,2k

vastauksesi. (3p.) T
I.
luF

2 a Out
= &

10k BC546B

1 +10V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,8k

 

 

 

|

Kuva 1. Transistorikytkentä

2. Tarkastelet kuvassa 2. esitettyä kytkentää. Kytkennän zenerdiodi on tyyppiä 1N4733A ja osa sen
datalehdestä löytyy kuvasta 3.

a) Selosta, kuinka kytkentä toimii. Selosta myös katkoviivoilla merkityn alueen merkitys kytkennän
toiminnassa. (3p.)

b) Laske kytkennän ulostulosjännite Vout. Voit jättää huomiotta katkoviivoilla merkityn alueen, O1:n
Vee-jännitteen sekä kuormavastuksen. (1p.)

c) Mikäon maksimivirta, jonka kytkentä voi syöttää kuormaan? Huomioi nyt koko kytkentä. (1p.)

 

+15V a

 

R1=1,0kn (0) i i
z i i
YI i GN | = R2=10kn

1N4733A

 

 

 

 

 

RL

 

 

 

 

 

R3=10k0

 

 

Kuva 2. Kytkentä

 
Es TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitos
Katja Laine

Electrical Characteristics 1,=25 uness omemise notsa
==

 

 
 
  

      
   

    

Leakage
Current

   

Non-Repetitive
Peak Reverse
Current

Max. Zener Impedance

  

Test Current

  

VZ (V) O 17 moet,

 

Device

 

 

 

 

 

 

  

1N4733A
1N4734A
1N4735A
1N4736A
1N4737A

1N4738A
1N4739A
1N4740A
1N4741A
1N4742A

 
     
   
     
   
     

 

700 H
700 E
700 0.25 5

Kuva 3. Osa zenerdiodin 1N4733A datalehdestä

 

 
 

 

 

 

 

o

  

 

3. Mittaat yleismittarilla DC-jännitteitä kuvan 4. kytkennästä. Mittauspisteet on merkitty kuvaan
numeroilla 1 — 4. Käyttöjännite on V1 ja se

vaihtelee eri mittauksissa. Transistorit O1 ja 02 v1
ovat identtiset (toinen npn ja pnp). Vastaa

perustellen voivatko eri kohdissa (a-d) saamasi i
mittaustulokset pitää paikkansa ja jos eivät, niin R1
missä vika voisi olla. I ot
I

a) V1=9V ja mittaustulokset ovat: 1=0V ja O 4

 

3=0V 2+>
b) VI=12V ja mittaustulokset ovat: 1=12V, KS < c3
2=12V ja 3=0V = RL=80
c) V1=24V ja mittaustulokset ovat: 1=12,7V,
2=12V, 3=11,3V ja 4=12V li a
d) V1=18V ja mittaustulokset ovat: 1=9,7V, R2
2=9V, 3=8,3V ja 4=18V 3

GP)

 

 

 

 

 

Kuva 4. Mittauskytkentä
ji TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitos
Katja Laine

4. Suunnittelet kuvassa 5. olevaa operaatiovahvistinkytkentää. Kytkennässä käyttämäsi
operaatiovahvistin on tyyppiä AD704. Olet simuloinut kytkentäsi ulostulojännitettä PSpicellä
kytkentäkuvassa näkyvillä sisäänmenon arvoilla ja saanut kuvassa 6. näkyvän kuvan. Kuten kuvasta
näkyy, kytkennän ulostulo on säröytynyt. Kerro kaksi eri syytä, jonka vuoksi ulostulo on säröytynyt.
Perustele vastauksesi ja käytä apunasi sivulla 4 olevaa operaatiovahvistimen datalehteä. (5p.)

+15V

VOFF = 0V
VAMPL = 215mV
FREO = 2150Hz

R3
10k

 

 

Kuva 5. Operaatiovahvistinkytkentä

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Time

Kuva 6. PSpicellä simuloitu ulostulojännite

 
 

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Katja Laine
AD704-SPECI FI CATIONS (G Ty = 25%, Voy = OV, and +15 Vdc, unless otherwise noted.)
AD704JIA AD704K AD704T
Parameters Conditions Min Typ Max |Min Typ Max |Min Typ Max | Unit
INPUT OFFSET VOLTAGE
Initial Ofiset 50 — 150 30 D 30 — 100 [yv
Ofkset Tun-Ttax 100250 50 — 150 80 —150 [yv
vs. Temp, Average TC 02 15 0.2 10 10 |yvrc
vs. Supply (PSRR) Vs=+2to$18V [100 132 112 132 112 132 dB
Tys-Tmax Vs=+2.5 10 +18 V|100 126 108 — 126 108 126 B
Long-Term Stability 0.3 0,3 0.3 HV/month
INPUT BIAS CURRENT! Von =0V 100270 80 —150 80 — 200 [pa
Vom +135 V 300 200 250 |pA
vs. Temp, Average TC 03 (D 10 pArC
Tum-Tmax Vow =0V 300 200 600 | pa
Vea =+135V 400 300 700 | pä
INPUT OFFSET CURRENT Vo =0V 80 — 250 30 — 100 50 — 150 |pä
Vo =4135 V 300 150 200 | pä
vs. Temp, Average TC 0.6 04 04 pAC
Taun Tuax Vea =0V 100 —300 80 — 200 80 —400 | pa
Vow 22135 V 100 — 400 80 —300 100 500 |pä
MATCHING CHARACTERISTICS
Offset Voltage 250 130 150 | wv
Tains-Tstax 400 200 250 |
Input Bias Current? 500 300 400 | pä
Taun-Tsax 600 400 600 | pa
Common-Made Rejection* ” 110 104 dB
Taus-Tsax 04 104 104 dB
Power Supply Rejection* 04 110 110 dB
Tumw-Tmax - (94 106 - 106 dB
Crosstalk* £=10Hz 5
Ruoan = 2 k0 150 150 150 GB
FREOUENCY RESPONSE
UNITY GAIN
Crossover Freguency 0.8 0.8 0.8 MHz
Slew Rate, Unity Gain G=-1 0.15 0.15 0.15 Viis
Slew Rate Taun Tmax 0.1 0.1 0.1 Vins
INPUT IMPEDANCE
Differential 40]2 40]2 40|[2 MOlpr
Common-Mode 300]|2 300|[2 300][2 GAlpE
INPUT VOLTAGE RANGE
Common-Mode Voltage +13.5 414 +13.5 414 +13.5 £14 v
Common-Mode Rejection Ratio — | Vem =+13.5 V 100 132 114 132 110132 dB
Taun-T max 98 128 108 128 108 128 dB
INPUT CURRENT NOISE 0.1 to 10 Hz 3 3; 3 PÄ p-p
£=10Hz 50 50 50 1ANHz
INPUT VOLTAGE NOISE 0.1 to 10 Hz 0,5 05: 20 0.5 20 HV p-p
£=10Hz 17 17 17 nV/NHz
£=1 kHz 132 5 2 15 22 |nVNHE
OPEN-LOOP GAIN Vo=412V
Ruoan = 10 k 200 — 2000 400 — 2000 400 — 2000 Viny
Taus-Tmax 150 — 1500 300 — 1500 300 — 1500 Vimy
200 — 1000 300 — 1000 200 — 1000 Vimy
150 — 1000 200 — 1000 100 — 1000 VimV
OUTPUT CHARACTERISTICS
Voltage Swing Ruoan = 10 k0
Tan-Tmax +13 +14 +13 +14 213 414 v
Current Short Circuit 215 415 415 mA
CAPACITIVE LOAD
Drive Capability Gain = 1 10,000 10,000 10,000 pF
POWER SUPPLY
Rated Performance 415 415 415 v
Operating Range +2.0 418 [420 418 [42.0 218 |V
Ouiescent Current in 24 PS 24 15 24 [mA
Taun-Tuax 1.6 2.6 1.6 26 16 26 |mA
TRANSISTOR COUNT H of Transistors 180 180 180