Exam text content

EE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät 1/2
Tentti 28.02.2022 / Jouko Heikkinen

Tentissä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta. Tätä paperia ei tarvitse palauttaa. E
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) vo = -(3M1 + v12)
b) vo = v, kun v, > 0 ja vy = 0 kun v, <0

H v
€) vo = Ain, missä A = 3

2. Suunnittele kytkentä, joka kytkee verkkojännitteellä toimivan 1 KW lämmitysvastuksen päälle
lämpötilan laskiessa nollaan tai sen alapuolelle. Verkkojännitteen lisäksi käytettävissäsi on
24V tasajännite. Lämpötila mitataan NTC-vastuksella, jonka vaste löytyy kääntöpuolelta.
Lämmitysvastuksen kytkemiseen on käytettävissä rele, jonka ohjaamiseen tarvitaan 24 V ja
100 ma. Lisäksi käytettävissäsi on komparaattoreita, transistoreja (pc = 50), diodeja, 1 k?
ja 5 k0 säätövastuksia sekä miljoonalaatikosta löytyviä muita passiivikomponentteja. — (6p)

O

Suunnittele yksipuoleisella 5 V käyttöjännitteellä toimiva kytkentä, joka kykenee mittaamaan
anturilta saatavaa ac-jännitettä (maksimiamplitudi 200mV) ja vahvistamaan sen
kymmenkertaiseksi. Sekä anturin lähtöresistanssi että suunniteltavan kytkennän
kuormaresistanssi on 1 k suuruinen. Tarvittavien operaatiovahvistimien lisäksi käytössäsi on
miljoonalaatikosta löytyviä passiivikomponentteja. Perustele tekemäsi valinnat. (3P)

4. Operaatiovahvistimen a, = 105 ja avoimen silmukan vahvistuksen lauseke sisältää
napapisteet taajuuksilla 10 Hz ja 1 MHz. Käytössäsi ovat myös seuraavalla sivulla näkyvät,
operaatiovahvistimen datalehdeltä poimitut tiedot. (6p)
a) Piirrä avoimen silmukan amplitudivasteen kuvaaja (asymptoottinen approksimaatio) ja
selvitä ROC-menetelmää käyttäen takaisinkytketyn vahvistimen (A = 10) vaihevara ja
kaistanleveys. Määritä myös —silmukkavahvistus taajuudella 100Hz ja laske
lähtöimpedanssin suuruus taajuudella 10 kHz. Vertaa laskemaasi lähtöimpedanssia
datalehdeltä löytyvään arvoon. Johtopäätös?

b) Vahvistimen positiivisessa käyttöjännitteessä on amplitudiltaan 100 mV ja taajuudeltaan
100 Hz oleva rippeli. Minkä suuruisena tämä näkyy a)-kohdan vahvistimen lähdössä?

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

Käännä
 

EFE.ELE.400 Operaatiovahvistinkytkennät 2/2
Tentti 28.02.2022 / Jouko Heikkinen

Ten ssä saa käyttää omaa ohjelmoitavaa laskinta, Tätä paperia ei tarvitse palauttaa.

Muistathan antaa palautetta Opintojaksopalautejärjestelmän kautta saadaksesi opintosuorituksen.

 

 

Tehtävien ratkaisun avuksi

 

 

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: |1k0/2kO/3KO/4,7 k0/7,5 k0/10 k0/14 k0/20 kO/30 k0/68 kO/75 k0/100 k0/3 MO

 

 

NTC

325

 

 

 

SPECIFICATIONS

At T, = +25*C, Vg = +15V, unless otherwise noted.

    
 
 

PARAMETER CONDITION

   

 

   
 
   

OUTPUT

    

           
          
 
 
 
  

  
   

    
 

  
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voltage Output R, = 100 (V-)+0.5 (V+)-1.2 v
Ru= 24 (V-)+1.2 (V+)-15 v
R, = 6000 (V-)+2.2 (v+)-25 v
Output Current 235 mA
Output Impedanco, Closed-Loop(5) (= 10kHz 0.01 a
Opon-Loop (= 10kHz 10 a
Short-Circuit Current +40 mA
Capacitive Load Drive (Stable Operation) Soe Typical Curve
POWER SUPPLY AND COMMON-MODE REJECTION
vs FREOUENCY CLOSED-LOOP OUTPUT IMPEDANCE vs FREOUENCY
10 n
120 E ENoto: Open-Loop i
a Output Impedance
100 -PSR 8 1 hatf= 10kHz is 100 +
E = a
Wi s
60 E
g. N SIINÄ) 5 01
& N
= —tt——-3 —k 5 +
O 10 |! LT s G = +100
a - A 5 001
2 40 +PSR 8
E C= 110
o 0.001
20 | CMR: a [= G = +23%
[= 3 —=6G=+17
ä HH] 0.0001
10 100 Ik 10k 100k 1M 10 100 1k 10k 100k

Freguency (Hz)

Freauency (Hz)