Laboratórium 1 - 2009 őszi ZH megoldások
1. Feladat
Egy Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 50 \Omega } kimeneti ellenállású generátor üresjárási feszültségének effektív értéke Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U_g=5V } . A jelalak szinuszos, a jel frekvenciája Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle f = 1kHz } . A generátor jelét egy Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle l = 0,5m } hosszú, Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle Z_0=50 \Omega } hullámimpedanciájú kábellel digitális feszültségmérőre vezetjük.
a) Rajzolja fel a mérési elrendezés modelljét! Mekkora a feszültségmérőre kerülő jel csúcstól csúcsig (Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U_{pp} } ) értéke?
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle u(t,l)=U_g \cdot \frac{Z_g}{Z_0+Z_g} \cdot (1+r_l)[1(t-T)+r_l \cdot r_g \cdot 1(t-3T)+(r_l \cdot r_g)^2 \cdot 1(t-5T)+\ldots{}]} Ezt csak azért írom ide, mert meglehet oldani ezzel is, ezt vettük elektronika 2-ből.
Másképpen: kis vezetékeknél (a hullámhosszhoz képest) a bemeneti impedancia meg fog egyezni a vezeték végén lévő terheléssel (jelen esetben szakadás ,mert a volt mérőnek nagyon nagy a bementi impedanciája) illetve a mért feszültségek mindkét helyen közel (nagyon pici különbség) egyformák, így Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U=5 \cdot \frac{Z_be}{Z_g+Z_be}=5V} . Mivel ez effektív érték így az Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U_{pp}=5 \cdot \sqrt{2} \cdot 2} .
b) A jelet a fenti kábellel egy Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle R_{be} } = Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 50 \Omega } bemeneti ellenállású eszközre vezetjük. Rajzolja fel ismét a mérési elrendezés modelljét és adja meg a bemenetre kerülő jel Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U_{pp} } értékét!
Ugyanaz mint az első résznél, csak Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle Z_{be} = 50 \Omega } , tehát Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U=5 \cdot \frac{Z_be}{Z_g+Z_be}=2,5V} . Így az Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle U_{pp}=2,5 \cdot \sqrt{2} \cdot 2} .
2. Feladat
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle Z_0=50 \Omega} hullámimpedanciájú Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle l=100m } hosszúságú kábelt hajtunk meg egy Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 50 \Omega} impedanciájú impulzusgenerátorral. Az elektromágneses hullám terjedési sebessége a kábelen előzetes mérések alapján Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle v = 2*10^8 m/s } . A kábelt szakadással "zárjuk le".
a) Mekkora lehet az impulzus maximális szélesség, hogy a kábel bemenetén ne lapolódjon át az eredeti és a reflektált impulzus?
Szakadással zárjuk le, Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle \gamma = 1, T_k=\frac{l}{v} = 5*10^{-7}s = 0,5\mu s } , tehát 1 Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle \mu} s telik el míg a jel eljut a bemenettől a lezárásig és onnan visszaér a bemenethez, tehát ez a maximális impulzusszélesség is.
b) Mekkora lehet az impulzus maximális szélessége akkor, ha rövidzárral zárjuk le a kábelt?
Rövidzárral zárjuk le, Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle \gamma = -1 }
A Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle T_k} nem változik tehát a végeredmény ugyanaz, 1 Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle \mu} s.
3. Feladat
Adott egy 10kHz frekvenciájú periodikus jel. Alapharmonikusának amplitúdója 2V, 10. felharmonikusának amplitúdója 10mV (a többi harmonikus elhanyagolható). A jelet a frekvenciatartományban FFT segítségével vizsgáljuk. A mintavételezés koherens.
a) Hány dB különbséget mérünk a két harmonikus amplitúdója között?
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 20\lg \frac{2}{10 * 10^{-3}}= 46dB }
b) Hozzávetőlegesen hány dB lesz a különbség a két amplitúdó között, ha a jelet transzformáció előtt egy elsőfokú, 100Hz törésponti frekvenciájú aluláteresztő szűrőre vezetjük? Rajzolja be külön ábrába minőségileg helyesen a szűrő amplitúdókarakterisztikáját, valamint a jel spektrumát!
Az aluláteresztő szűrő a törésponti frekvenciája után 20dB-lel csökkenti az amplitúdót dekádonként.
| 100Hz | 0 dB | |
| 1kHz | -20 dB | |
| 10kHz | -40 dB | azaz az alapharmonikus amplitúdója -40dB-lel csökken ami két nagyságrend, tehát 0,02V az alapharmonikus |
| 100kHz | -60 dB | a 10. felharmonikus három nagyságrenddel csökken (-60dB), ami így Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 10 \mu} V lesz |
Az arány: Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 20\lg \frac{0.02}{10 * 10^{-6}}= 66 dB }
Megjegyzés: Úgy is lehet gondolkozni, hogy az alapharmonikust 40dB-lel csökkenti, a felharmonikust 60dB-lel, tehát a kettő közötti különbség 20dB-lel nő, azaz a 46dB+20dB=66dB
4. Feladat
Adja meg egy légmagos és egy vasmagos tekercs modelljét! Ismertesse a modell paramétereit és azok fizikai hátterét!
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle L_0 } | egyenáramon értelmezett induktivitás |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle G_e } | rézvezetőben örvényáram okozta veszteség |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle C } | menetek közötti kapacitás |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle G } | kapacitás dielektrikumában keletkező dielektromos veszteség |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle R_S } | soros rézellenállás |
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle L=\frac{L_0}{1-{\omega}^2L_0 C} }
Méréstechnika példatár: 7.17 feladat megoldása (172.oldal). Van egy párhuzamosan Rv és L és ezzel sorban egy Rs.
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle R_v } | vasveszteség |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle L } | induktivitás |
| Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle R_S } | soros rézellenállás |
5. Feladat
Párhuzamos RC-tag in-circuit vizsgálatát végezzük. R = Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 10k \Omega } +-1%, C = 100nF +- 1%. Mekkora legyen a mérési frekvencia és az impedanciamérő mérési bizonytalansága?
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle R_e = R \times \frac{1}{\omega C} }
Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle Tipp: \omega = \frac{1}{RC} = 1000 \frac{rad}{s} }
6. Feladat
Adott az alábbi logikai hálózat. A hálózatot 10kHz-es négyszögjellel gerjesztjük.
a) Rajzolja fel a gerjesztőjel és a "mérőpont 1"-en mérhető jel hullámformáját!
Elvileg késleltet két inverterkésleltetési időnyit, a jelalakot a kondi megváltoztatja, mert a négyszögjel végtelen sok szinusz összege, és a kondenzátor végtelen frekvencián rövidzárként viselkedik, tehát egy "szűrő". Így a nagyfrekvenciás komponensek nem jelennek meg, nem lesz annyira négyszöges.
b) Hogyan befolyásolja a kondenzátor a "mérőpont 2"-n mérhető felfutási időt (rise time)?
Bár a kondi elrontja a négyszögjelet, emiatt a komparálási feszültséget később éri el a felfutó ill. lefutó él, így megnő a késleltetés. Ugyanakkor az inverterek a kondi után a négyszögjelet visszaállítják. A felfutási idő nem növekszik a mérőpont2-n (hála az invertereknek), csak késni fog, mert később éri el a komparálási feszültséget a jel.
c) Hogyan befolyásolja a kondenzátor a "mérőpont 2"-n az egész hálózatra mérhető jelterjedési időt (propagation time)?
Lásd b) kérdés...
7. Feladat
Rajzolja fel a földelt emitteres bipoláris tranzisztor 5 elemes helyettesítőképét! Adja meg a helyettesítőkép elemeit a tranzisztor fizikai paramétereivel!
Laboratórium 1 - 2008 őszi ZH megoldások
8. Feladat
Egy 4 bites egyenlőség komparátor egyik 4 bites bemenetére (A3-A0) egy 4 bites számláló van kapcsolva, a másik 4 bites bemenetére (B3-B0) 1000. A számláló 1MHz órajellel működik. A komparátor egyenlőség kimenetén hazárd jelenik meg, amelynek hossza 80...100ns. Röviden írja le, hogyan állapítaná meg logikai analizátor segítségével, hogy a számláló mely állapotátmeneténél van hazárd! A logikai analizátor mintavevő órajelének maximális frekvenciája 100MHz (T=10ns) és ennek 2-vel osztottjai állíthatók be.
A mintavételi idő legyen kisebb mint 80ns az a lényeg, pl. 70ns jó lenne, de csak Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle 10 \cdot n } , (ahol n=1,2,4,8,16...) állítható be, így 40ns. A számláló mintavételi ideje 1 Értelmezés sikertelen (SVG (a MathML egy böngészőkiegészítővel engedélyezhető): Érvénytelen válasz („Math extension cannot connect to Restbase.”) a(z) https://wikimedia.org/api/rest_v1/ szervertől:): {\displaystyle \mu } s. A vizsgálathoz egy összetett triggerfeltétel kell, három egymásutáni állapot legyen: 010 és 0110.
9. Feladat
Ismertesse a párhuzamos port SPP és EPP módjai közötti fontosabb különbségeket! Melyik mód biztosít gyorsabb adatátviteli sebességet?
- Az SPP módhoz egyetlen 8 bites kimeneti adatregiszter tartozik. Az EPP módhoz egy 8 bites címregiszter és a lehetséges 256 egyedileg címezhető adat regiszter ből csak az első 4 címhez tartozik egy-egy írható/olvasható 8 bites adatregiszter.
- A párhuzamos port SPP üzemmódjában csak adatkivitel történik, nincs cím információ. Ekkor a kijelző formátuma ” dd”, ahol a ” ” két szóköz a felső két kijelző számjegy kikapcsolt állapotára utal, míg a ”dd” a kiküldött adat byte hexadecimális értéke az alsó két számjegyen. A párhuzamos port EPP üzemmódjában adat és cím kivitel ill. beolvasás is történhet. Ha az utolsó EPP ciklus cím átvitel volt, akkor a kijelző képe ”aa ”, ahol az ”aa” a kiküldött/beolvasott cím byte hexadecimális értéke a felső számjegyeken, míg a ” ” két szóköz az alsó két kijelző számjegy kikapcsolt állapotára utal.
- EPP biztosít gyorsabb adatátvitelt.
10. Feladat
Adott egy speciális kódolású, 6-os számlálót megvalósító sorrendi hálózat, amelynek 4 kimenete van (Q0, Q1, Q2,Q3). A számláló ciklikusan a következő sorozatot adja ki: 1100, 0001, 0010, 0101, 0111, 0011, 1100, ... A hálózatról egy hagyományos oszcilloszkóp segítségével kell eldönteni, hogy megfelelően működik-e. Röviden írja le hogyan végezné el a mérést!
Tudni kéne, hogy hány csatornás az oszcilloszkóp, mert pl. 4 csatornásra simán csak rátesszük az egyes kimeneteket 1-1 csatornára, és leellenőrizzük az értékeket.
Ha 2 csatornás (mint ahogy a laborokban is), akkor 2 teljes ciklust ellenőrzünk végig. Elsőnél pl. a számláló alsó két bitjét tesszük az oszcilloszkóp bemeneteire és feljegyezzük az értékeket, a második ciklusban pedig a felső két bit kimenetét nézzük, így a második ciklus végére meglesznek az állapotkódok.
