„Laboratórium 1 - 2005 őszi ZH megoldások” változatai közötti eltérés
(vitalap) (Új oldal, tartalma: „{{GlobalTemplate|Villanyalap|LaborI2005ZH}} ==== 1. Határozza meg egy egyenfeszültségű generátor Thevenin helyettesítőképének elemeit (U0,Rb) a következő m…”) |
a (autoedit v2: fájlhivatkozások egységesítése, az új közvetlenül az adott fájlra mutat) |
||
(6 közbenső módosítás, amit 3 másik szerkesztő végzett, nincs mutatva) | |||
1. sor: | 1. sor: | ||
− | + | == 1. Feladat == | |
+ | '''Határozza meg egy egyenfeszültségű generátor Thevenin helyettesítőképének elemeit (U0,Rb) a következő mérési eredmények alapján: U1=10V, U2=9.88V. Az U1 kapocsfeszültséget terhelés nélkül, az U2-t Rt=1kOhm terheléssel mértük.''' | ||
− | ==== | + | * Terheletlen esetben: <math> U_0 = U_1 </math> |
+ | * Terhelt esetben: <math> U_{rb} = U_0 - U_2 </math> (<math> R_b </math> -n eső fesz), <math> \frac{U_{rb}}{U_2} = \frac{R_b}{R_t} \Rightarrow R_b = \frac{(U0-U2)Rt}{U_2} = 0.012k \Omega</math> | ||
− | + | == 2. Feladat == | |
− | |||
− | + | '''Két azonos frekvenciájú szinuszjel közötti fázistolást szeretnénk megmérni Lissajous-módszerrel.''' | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | '''a) Rajzolja fel az oszcilloszkópon látható ábrát!''' | |
− | <math> \varphi = \frac{\Delta t}{T}*360^{\circ} </math> | + | |
− | <math> \varphi = \arcsin(\frac{c}{d}) </math> | + | * Méréskönyv 169.oldal, vagy labor segédlet 34.oldal. |
− | <math> c = 2*Y_p*\sin \varphi, d = 2*Y_p </math>, | + | [[File:Labor1 kép1.bmp]] |
− | + | ||
+ | '''b) Adja meg a fázistolás származtatási összefüggését és a változók jelentését!''' | ||
+ | |||
+ | *<math> \varphi = \frac{\Delta t}{T}*360^{\circ} </math> | ||
+ | *<math> \varphi = \arcsin(\frac{c}{d}) </math> | ||
+ | *<math> c = 2*Y_p*\sin \varphi, d = 2*Y_p </math>, | ||
+ | *Ahol c a tengelymetszetek távolsága, d pedig a legnagyobb távolság. | ||
+ | |||
+ | '''c) Milyen üzemmódban használjuk az oszcilloszkópot (időalap)?''' | ||
− | |||
* XY üzemmód | * XY üzemmód | ||
− | + | '''d) Hogyan befolyásolja az időalap generátor nemlinearitása a mérést?''' | |
− | * | + | |
+ | * Nem függ tőle a pontosság, mivel az eltérítést külső jelek végzik. | ||
* Nem befolyásolja a generátor erősítési hibája sem, mivel hányadosképzés miatt a hiba kiesik. | * Nem befolyásolja a generátor erősítési hibája sem, mivel hányadosképzés miatt a hiba kiesik. | ||
* Kalibrált állás fontos, mert ekkor van a földpont a képernyő közepén. | * Kalibrált állás fontos, mert ekkor van a földpont a képernyő közepén. | ||
− | ==== | + | == 3. Feladat == |
+ | |||
+ | '''Az oszcilloszkóp FFT funkciójával 3 csúcsot látunk, melyek frekvenciája 100, 300 és 500 Hz, amplitudója rendre -5.35, -14.89, -19.33dB. Ideális négyszögjel, vagy háromszögjel a bemenet? Hány Hz a bemenőjel alapfrekvenciája? (megjegyzés: a szkópon 0dBV nagyságú csúcs jelenik meg 1V effektív értékű szinuszjel esetén, úgy tekintjük, hogy az FFT a spektrumot torzítatlanul méri)''' | ||
* Ideális négyszögjel: <math> \frac{1}{x} </math> szerint változik | * Ideális négyszögjel: <math> \frac{1}{x} </math> szerint változik | ||
32. sor: | 40. sor: | ||
Az alapfrekvencia pedig 100 Hz. | Az alapfrekvencia pedig 100 Hz. | ||
− | |||
− | Megjegyzés: | + | Kiszámolhatóak a dBV értékekből a feszültség értékek <math> U = 10^{\frac{U_{dBV}}{20}} </math>, majd a feszültségek arányai: U2/U1 = 1/3 illetve U3/U1 = 1/5. Ebből látszik, hogy a megadott jel négyszögjel, mert spektruma 1/x szerű a páratlan felharmonikusoknál. Háromszögjelnél 1/9 illetve 1/25 lenne a két arány. |
+ | |||
+ | Megjegyzés: Nyilvánvalóan fölösleges munka kiszámolni a feszültségeket, a dBV értékekből is hasonló következtetést lehet levonni. | ||
+ | |||
+ | == 4. Feladat == | ||
+ | |||
+ | '''Rajzolja fel egy valódi kondenzátor négyelemű modelljét. Milyen fizikai hatásokat reprezentálnak az egyes elemek? Adja meg a modell reaktáns elemeinek segítségével a rezonanciafrekvenciát!''' | ||
+ | |||
+ | [[File:Labor1 kép2.JPG]] | ||
+ | |||
+ | Rezonancia frekvencia: <math> f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}} </math> | ||
+ | |||
+ | <math> \omega = \frac{1}{\sqrt{LC}} </math> | ||
+ | |||
+ | <math> Z = R + j \omega L + \frac{1}{j\omega C} </math> | ||
+ | |||
+ | == 5. Feladat == | ||
+ | |||
+ | '''Egy telecom trafót egy R<sub>0</sub>=600 Ohm-os feszültségforrás és egy R<sub>t</sub>=600 Ohm-os terhelés illesztett elválasztására használunk. Az adatok: N<sub>2</sub>=1000, R<sub>2</sub>=10 Ohm, N<sub>1</sub>=a*N<sub>2</sub>, R<sub>1</sub>=a*R<sub>2</sub>, ahol N<sub>2</sub> és N<sub>1</sub> rendre a szekunder és a primer menetszám, R<sub>2</sub> és R<sub>1</sub> pedig rendre a szekunder és a primer rézellenállás. Rajzolja fel a kapcsolást, benne a trafó modelljével. A szórási induktivitás és a mágnesezőáram elhanyagolható. Mekkora a szükséges primer menetszám?''' | ||
+ | |||
+ | Általános megoldás: | ||
− | * | + | <math>R_0 = R_1 + n^2 \cdot R_2 + n^2 \cdot R_t</math> ,ahol: |
+ | *R<sub>0</sub> - generátor belső ellenállása | ||
+ | *R<sub>1</sub>, R<sub>2</sub> - tekercsek DC ellenállása | ||
+ | *R<sub>t</sub> - terhelő ellenállás | ||
+ | *n - menetszám áttétel <math>n = \frac{N_{primer}}{N_{szekunder}}</math> | ||
+ | Magyarázat: A fő cél a reflexiómentesség, ezt úgy érhetjük el, hogy illesztett lezárást alkalmazunk. Azaz a generátor belső ellenállásának és a terhelésnek meg kell egyeznie. A terhelés esetünkben összetett: tekercsek DC ellenállása, és a terhelő ellenállás. És ezek nem egyszerűen kapcsolódnak a trafó miatt. Ha a primer oldalról benézünk, akkor a szekunder DC ellenállás és a terhelő ellenállás n<sup>2</sup>-szeresét látjuk (szekunder oldali mennyiségeket a primer oldalra '''redukáljuk'''). Ezért ez a képlet. | ||
− | == | + | == 6. Feladat == |
− | + | '''Rajzolja fel egy bipoláris tranzisztor közös (földelt) emmitteres kimeneti (Ic-Uce) karakterisztikáját! Jelöljön be az aktív tartományban egy munkapontot és írja le hogyan mérné meg a tranzisztor h11, h21, h22 (hibrid) paramétereit!''' | |
− | |||
− | + | A megoldások megtalálhatóak az Elektronika I. könyvben. A kimeneti karakterisztika az 5-30as oldalon, a hibrid paraméterek számítási módjai pedig az 5-51 - 5-53as oldalakon. Illetve itt is be van mutatva egy példán (és talán inkább ezt kérnék ennél a példánál): | |
− | + | [[File:Labor1 kép3.JPG]] | |
− | |||
+ | == 7. Feladat == | ||
− | + | '''Egy D flip-flopot a következő gyári adatok jellemeznek: <math>t_{su}</math>= 20 ns set-up time, <math>t_h</math>= 8 ns hold time''' | |
− | |||
− | |||
+ | '''a) A D flip-flopot egy áramkörbe építve annak órajele a helytelen kapcsolási elrendezés és vezetékezés miatt az adatjelhez képest 5ns-mal késik. Mekkora a módosult flip-flopnak a tsn és th értéke?''' | ||
− | + | <math>t_{setup} = 20 - 5 =15</math> nsec | |
− | |||
− | + | <math>t_{hold}= 8 + 5 = 13</math> nsec | |
− | + | '''b) Hogyan módosulnak ezek az adatok, ha az 5ns-os késleltetés az adatvonalon lenne?''' | |
− | |||
− | + | <math>t_{setup} = 20 + 5 =25</math> nsec | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | <math>t_{hold}= 8 - 5 = 3</math> nsec | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | == | + | == 8. Feladat == |
− | + | '''Egy decimális számlálóval frekvenciaosztót képeztünk, amellyel egy kb 50MHz frekvenciájú, szimmetrikus kitöltésű négyszögjelet osztunk le ( A leosztandó négyszögjel a számláló órajelét képezi).''' | |
+ | '''a) Megmérjük a leosztott jel egy periódusát a LogicWave logikai analizátorral időzítésanalízis üzemmódban, a lehető legnagyobb pontossággal. Becsülje meg a mérés relatív hibáját!''' | ||
+ | |||
+ | '''b) Hogyan módosul az előbbi hibaalap, ha a kurzorok segítségével nem egy, hanem 5 periódus idejét mérjük le?''' | ||
+ | |||
+ | '''c) Megmérhető-e a leosztott jel periódusideje a LogicWave logikai analizátor állapotanalízis üzemmódjával? + meg vannak adva adatok...''' | ||
+ | |||
+ | == 9. Feladat == | ||
+ | |||
+ | '''Rajzolja fel a 4 számjegyű 7 szegmenses kijelző egység jellemző hullámformáit időmultiplex számjegykiválasztás esetére! Milyen időzítéseket érdemes használni a "jól látható" kijelzés érdekében?''' | ||
+ | |||
+ | Az időmultiplexált kijelzőnél az összes kijelző ugyanazt a 7 szegmenses kódolású adatot kapja. Azonban egyszerre mindig csak egy kijelző van engedélyezve (a dekóderrel), az amelyhez tartozik az adat. Ezután a következő adat kerül a buszra (a multiplexer által), s a következő kijelző lesz engedélyezve. Ez ismétlődik ciklikusan olyan sebességgel, hogy az emberi szem egyszerre látja az összes karakter. Ehhez egy karakterre 25 Hz-nél sűrűbben kel hogy sor kerüljön. Így a számlálót n kijelző esetén legalább n*25 Hz-el kell léptetni. | ||
+ | |||
+ | == 10. Feladat == | ||
+ | |||
+ | '''Adjon egy olyan tesztvektor sorozatot, az alábbi egyetlen X bemenettel rendelkező automatához amely leteszteli az automata összes állapotátmenetét!''' | ||
+ | |||
+ | [[File:Labor1 kép4.GIF]] | ||
{| border="1" | {| border="1" | ||
86. sor: | 124. sor: | ||
| allapot || A || B || B || C || C || B || A || C | | allapot || A || B || B || C || C || B || A || C | ||
|} | |} | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | [[ | + | [[Kategória:Villamosmérnök]] |
A lap jelenlegi, 2017. július 12., 14:15-kori változata
Tartalomjegyzék
1. Feladat
Határozza meg egy egyenfeszültségű generátor Thevenin helyettesítőképének elemeit (U0,Rb) a következő mérési eredmények alapján: U1=10V, U2=9.88V. Az U1 kapocsfeszültséget terhelés nélkül, az U2-t Rt=1kOhm terheléssel mértük.
- Terheletlen esetben: [math] U_0 = U_1 [/math]
- Terhelt esetben: [math] U_{rb} = U_0 - U_2 [/math] ([math] R_b [/math] -n eső fesz), [math] \frac{U_{rb}}{U_2} = \frac{R_b}{R_t} \Rightarrow R_b = \frac{(U0-U2)Rt}{U_2} = 0.012k \Omega[/math]
2. Feladat
Két azonos frekvenciájú szinuszjel közötti fázistolást szeretnénk megmérni Lissajous-módszerrel.
a) Rajzolja fel az oszcilloszkópon látható ábrát!
- Méréskönyv 169.oldal, vagy labor segédlet 34.oldal.
b) Adja meg a fázistolás származtatási összefüggését és a változók jelentését!
- [math] \varphi = \frac{\Delta t}{T}*360^{\circ} [/math]
- [math] \varphi = \arcsin(\frac{c}{d}) [/math]
- [math] c = 2*Y_p*\sin \varphi, d = 2*Y_p [/math],
- Ahol c a tengelymetszetek távolsága, d pedig a legnagyobb távolság.
c) Milyen üzemmódban használjuk az oszcilloszkópot (időalap)?
- XY üzemmód
d) Hogyan befolyásolja az időalap generátor nemlinearitása a mérést?
- Nem függ tőle a pontosság, mivel az eltérítést külső jelek végzik.
- Nem befolyásolja a generátor erősítési hibája sem, mivel hányadosképzés miatt a hiba kiesik.
- Kalibrált állás fontos, mert ekkor van a földpont a képernyő közepén.
3. Feladat
Az oszcilloszkóp FFT funkciójával 3 csúcsot látunk, melyek frekvenciája 100, 300 és 500 Hz, amplitudója rendre -5.35, -14.89, -19.33dB. Ideális négyszögjel, vagy háromszögjel a bemenet? Hány Hz a bemenőjel alapfrekvenciája? (megjegyzés: a szkópon 0dBV nagyságú csúcs jelenik meg 1V effektív értékű szinuszjel esetén, úgy tekintjük, hogy az FFT a spektrumot torzítatlanul méri)
- Ideális négyszögjel: [math] \frac{1}{x} [/math] szerint változik
- Ideális háromszögjel: [math] \frac{1}{x^2} [/math] szerint változik
Az alapfrekvencia pedig 100 Hz.
Kiszámolhatóak a dBV értékekből a feszültség értékek [math] U = 10^{\frac{U_{dBV}}{20}} [/math], majd a feszültségek arányai: U2/U1 = 1/3 illetve U3/U1 = 1/5. Ebből látszik, hogy a megadott jel négyszögjel, mert spektruma 1/x szerű a páratlan felharmonikusoknál. Háromszögjelnél 1/9 illetve 1/25 lenne a két arány.
Megjegyzés: Nyilvánvalóan fölösleges munka kiszámolni a feszültségeket, a dBV értékekből is hasonló következtetést lehet levonni.
4. Feladat
Rajzolja fel egy valódi kondenzátor négyelemű modelljét. Milyen fizikai hatásokat reprezentálnak az egyes elemek? Adja meg a modell reaktáns elemeinek segítségével a rezonanciafrekvenciát!
Rezonancia frekvencia: [math] f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}} [/math]
[math] \omega = \frac{1}{\sqrt{LC}} [/math]
[math] Z = R + j \omega L + \frac{1}{j\omega C} [/math]
5. Feladat
Egy telecom trafót egy R0=600 Ohm-os feszültségforrás és egy Rt=600 Ohm-os terhelés illesztett elválasztására használunk. Az adatok: N2=1000, R2=10 Ohm, N1=a*N2, R1=a*R2, ahol N2 és N1 rendre a szekunder és a primer menetszám, R2 és R1 pedig rendre a szekunder és a primer rézellenállás. Rajzolja fel a kapcsolást, benne a trafó modelljével. A szórási induktivitás és a mágnesezőáram elhanyagolható. Mekkora a szükséges primer menetszám?
Általános megoldás:
[math]R_0 = R_1 + n^2 \cdot R_2 + n^2 \cdot R_t[/math] ,ahol:
- R0 - generátor belső ellenállása
- R1, R2 - tekercsek DC ellenállása
- Rt - terhelő ellenállás
- n - menetszám áttétel [math]n = \frac{N_{primer}}{N_{szekunder}}[/math]
Magyarázat: A fő cél a reflexiómentesség, ezt úgy érhetjük el, hogy illesztett lezárást alkalmazunk. Azaz a generátor belső ellenállásának és a terhelésnek meg kell egyeznie. A terhelés esetünkben összetett: tekercsek DC ellenállása, és a terhelő ellenállás. És ezek nem egyszerűen kapcsolódnak a trafó miatt. Ha a primer oldalról benézünk, akkor a szekunder DC ellenállás és a terhelő ellenállás n2-szeresét látjuk (szekunder oldali mennyiségeket a primer oldalra redukáljuk). Ezért ez a képlet.
6. Feladat
Rajzolja fel egy bipoláris tranzisztor közös (földelt) emmitteres kimeneti (Ic-Uce) karakterisztikáját! Jelöljön be az aktív tartományban egy munkapontot és írja le hogyan mérné meg a tranzisztor h11, h21, h22 (hibrid) paramétereit!
A megoldások megtalálhatóak az Elektronika I. könyvben. A kimeneti karakterisztika az 5-30as oldalon, a hibrid paraméterek számítási módjai pedig az 5-51 - 5-53as oldalakon. Illetve itt is be van mutatva egy példán (és talán inkább ezt kérnék ennél a példánál):
7. Feladat
Egy D flip-flopot a következő gyári adatok jellemeznek: [math]t_{su}[/math]= 20 ns set-up time, [math]t_h[/math]= 8 ns hold time
a) A D flip-flopot egy áramkörbe építve annak órajele a helytelen kapcsolási elrendezés és vezetékezés miatt az adatjelhez képest 5ns-mal késik. Mekkora a módosult flip-flopnak a tsn és th értéke?
[math]t_{setup} = 20 - 5 =15[/math] nsec
[math]t_{hold}= 8 + 5 = 13[/math] nsec
b) Hogyan módosulnak ezek az adatok, ha az 5ns-os késleltetés az adatvonalon lenne?
[math]t_{setup} = 20 + 5 =25[/math] nsec
[math]t_{hold}= 8 - 5 = 3[/math] nsec
8. Feladat
Egy decimális számlálóval frekvenciaosztót képeztünk, amellyel egy kb 50MHz frekvenciájú, szimmetrikus kitöltésű négyszögjelet osztunk le ( A leosztandó négyszögjel a számláló órajelét képezi).
a) Megmérjük a leosztott jel egy periódusát a LogicWave logikai analizátorral időzítésanalízis üzemmódban, a lehető legnagyobb pontossággal. Becsülje meg a mérés relatív hibáját!
b) Hogyan módosul az előbbi hibaalap, ha a kurzorok segítségével nem egy, hanem 5 periódus idejét mérjük le?
c) Megmérhető-e a leosztott jel periódusideje a LogicWave logikai analizátor állapotanalízis üzemmódjával? + meg vannak adva adatok...
9. Feladat
Rajzolja fel a 4 számjegyű 7 szegmenses kijelző egység jellemző hullámformáit időmultiplex számjegykiválasztás esetére! Milyen időzítéseket érdemes használni a "jól látható" kijelzés érdekében?
Az időmultiplexált kijelzőnél az összes kijelző ugyanazt a 7 szegmenses kódolású adatot kapja. Azonban egyszerre mindig csak egy kijelző van engedélyezve (a dekóderrel), az amelyhez tartozik az adat. Ezután a következő adat kerül a buszra (a multiplexer által), s a következő kijelző lesz engedélyezve. Ez ismétlődik ciklikusan olyan sebességgel, hogy az emberi szem egyszerre látja az összes karakter. Ehhez egy karakterre 25 Hz-nél sűrűbben kel hogy sor kerüljön. Így a számlálót n kijelző esetén legalább n*25 Hz-el kell léptetni.
10. Feladat
Adjon egy olyan tesztvektor sorozatot, az alábbi egyetlen X bemenettel rendelkező automatához amely leteszteli az automata összes állapotátmenetét!
reset | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
X | - | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | - | 1 |
allapot | A | B | B | C | C | B | A | C |