Exam text content

ELT-21251 Operaatiovahvistinkytkennät . 12
Tentti 01.03.2021 / Jouko Heikkinen

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

Muistathan antaa palautetta Opintojaksopalautejärjestelmän 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) v, = 41,, missä 4=5V/mA
b) 1, =-4v, +,

€) vy =v, kunv, >0jav, =Okunv, <0

»

Suunnittele kytkentä, joka tarkkailee mopoauton akun napajännitteen V, suuruutta. Kytkennän
tulee sytyttää valo vihreään LED:iin, mikäli V, >13V keltaiseen LED:iinjos 12 V <, <13V
ja punaiseen LED:iin mikäli napaj ännite putoaa alle 12V (vain yksi LED saa palaa kerrallaan).
Käytössäsi on operaatiovahvistimia, punaisia LED:ejä (1, =10mA ,V, 21,7V), keltaisia
LED:ejä (7, 210mA ,V, 22,1V), vihreitä LED:ejä (1, = 10mA ,V, 22,2V), OC-
komparaattoreita, passiivikomponentteja, transistoreja (DC-virtavahvistus = 10) sekä 2,5V
jännitereferenssi, joka vaatii toimiakseen noin 2mA virran. Käytä ensisijaisesti
miljoonalaatikosta löytyviä komponenttiarvoja (perustele tekemäsi valinnat). (6p)

3. Suunnittele yksipuoleisella 5V käyttöjännitteellä toimiva kytkentä, joka kykenee mittaamaan
anturilta | saatavaa = ac-jännitettä (maksimiamplitudi 200mV) ja vahvistamaan sen

kymmenkertaiseksi. Sekä anturin lähtöresistanssi että suunniteltavan kytkennän
kuormaresistanssi on 1k0). Tarvittavien operaatiovahvistimien lisäksi käytössäsi on

miljoonalaatikosta löytyviä passiivikomponentteja. Perustele tekemäsi valinnat. (3p)

Mittaussignaalin kaistanleveyttä rajoitetaan aktiivisella toisen asteen alipäästösuotimella,
jonka vahvistus päästökaistalla on 6 dB ja rajataajuus 10 kHz. Suotimen päästökaistalla
sijaitsevan sinimuotoisen hyötysignaalin amplitudi vaihtelee välillä 10 mV — 50 mV.

a) 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?

b) Suunnittele ja mitoita kyseinen suodin käyttäen Sallen-Key -lohkoa ja samansuuruisia
komponentteja, eli R, = R, =R ja C, =C, =C. Lähde liikkeelle alla annetuista yhtälöistä

ja käytä miljoonalaatikosta löytyviä komponentteja. Kuinka suuri on suunnittelemasi
suotimen O-arvo? (6p)

Käännä
ELT-21251 Opers 'aatiovahvistinkytkennät "2
Tentti 01.03.2021 / Jouko Heikkinen
Tentissä saa

 

yltää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ei tarvitse palauttaa.
Muistathan antaa palautetta Opintojaksopalautejärjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

Miljoona- [33 pF /390 )pF/L, 2 nF/2, 2 nF /6,8 nF/ "8 2 nF/10 nF/12 nF/15 nF/68 nF/120 nF -
laatikko: j1 k9/1,33 0/2 k9/3 kO/4, 7 kB/7, 5 kO/8; 06 k9/10 k9/15 k0/20 k9/30 kO/56 k0/100 ka |

 

     

 

      

     

 

 

1,57 fg 1119 105f% 1,03f% 102f
H(s)=!2- - 5 < jo
V, RCRCS +[(1-K)RG+RC, + RC ]s+1 os s
v
I 1
Hop =K = 9

 

 

 

 

; JRCRC, NU (1-K)/RC/RC, + ]RC/RC + /R,C/RC, |