Laboratórium 1 - 2009 őszi ZH megoldások forrásának megtekintése

== 1. Feladat ==

'''Egy <math> 50 \Omega </math> kimeneti ellenállású generátor üresjárási feszültségének effektív értéke <math> U_g=5V </math>. A jelalak szinuszos, a jel frekvenciája <math> f = 1kHz </math>. A generátor jelét egy <math> l = 0,5m </math> hosszú, <math>Z_0=50 \Omega </math> hullámimpedanciájú kábellel digitális feszültségmérőre vezetjük.'''

'''a) Rajzolja fel a mérési elrendezés modelljét! Mekkora a feszültségmérőre kerülő jel csúcstól csúcsig (<math> U_{pp} </math>) értéke?'''

<math>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{}]</math> 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 <math> U=5 \cdot \frac{Z_be}{Z_g+Z_be}=5V</math>. Mivel ez effektív érték így az <math>U_{pp}=5 \cdot \sqrt{2} \cdot 2</math>.
					  
'''b) A jelet a fenti kábellel egy <math> R_{be} </math> = <math> 50 \Omega </math> bemeneti ellenállású eszközre vezetjük. Rajzolja fel ismét a mérési elrendezés modelljét és adja meg a bemenetre kerülő jel <math> U_{pp} </math> értékét!'''

Ugyanaz mint az első résznél, csak <math>Z_{be} = 50 \Omega </math> , tehát <math> U=5 \cdot \frac{Z_be}{Z_g+Z_be}=2,5V</math>. Így az <math>U_{pp}=2,5 \cdot \sqrt{2} \cdot 2</math>.

== 2. Feladat ==

'''<math>Z_0=50 \Omega</math> hullámimpedanciájú <math> l=100m </math> hosszúságú kábelt hajtunk meg egy <math>50 \Omega</math> impedanciájú impulzusgenerátorral. Az elektromágneses hullám terjedési sebessége a kábelen előzetes mérések alapján <math> v = 2*10^8 m/s </math>. 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, <math> \gamma = 1, T_k=\frac{l}{v} = 5*10^{-7}s = 0,5\mu s </math>, tehát 1 <math>\mu</math>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, <math> \gamma = -1 </math>

A <math>T_k</math> nem változik tehát a végeredmény ugyanaz,  1 <math>\mu</math>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?'''

<math> 20\lg \frac{2}{10 * 10^{-3}}= 46dB </math>

'''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.

{| border="1"
|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 <math>10 \mu</math>V lesz 
|}

Az arány: <math> 20\lg \frac{0.02}{10 * 10^{-6}}= 66 dB </math>

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!'''

[[File:Labor1 kép22.bmp]]

{| border="1"
| <math> L_0 </math> || egyenáramon értelmezett induktivitás 
|-
| <math> G_e </math> || rézvezetőben örvényáram okozta veszteség 
|-
| <math> C </math> || menetek közötti kapacitás 
|-
| <math> G </math> || kapacitás dielektrikumában keletkező dielektromos veszteség 
|-
| <math> R_S </math> || soros rézellenállás 
|}


<math> L=\frac{L_0}{1-{\omega}^2L_0 C} </math>

Méréstechnika példatár: 7.17 feladat megoldása (172.oldal). Van egy párhuzamosan Rv és L és ezzel sorban egy Rs.


{| border="1"
| <math> R_v </math> || vasveszteség 
|-
| <math> L </math> || induktivitás 
|-
| <math> R_S </math> || soros rézellenállás 
|}

== 5. Feladat ==

'''Párhuzamos RC-tag in-circuit vizsgálatát végezzük. R = <math> 10k \Omega </math> +-1%,  C = 100nF +- 1%. Mekkora legyen a mérési frekvencia és az impedanciamérő mérési bizonytalansága?'''

<math> R_e = R \times \frac{1}{\omega C} </math>

<math> Tipp: \omega = \frac{1}{RC} = 1000 \frac{rad}{s} </math>

== 6. Feladat ==

'''Adott az alábbi logikai hálózat. A hálózatot 10kHz-es négyszögjellel gerjesztjük.'''

[[File:Labor1 kép23.gif]]

'''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 <math>10 \cdot n </math>, (ahol n=1,2,4,8,16...) állítható be, így 40ns. A számláló mintavételi ideje 1 <math>\mu </math> 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 &#8221;  dd&#8221;, ahol a &#8221;  &#8221; két szóköz a felső két kijelző számjegy kikapcsolt állapotára utal, míg a &#8221;dd&#8221; 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 &#8221;aa  &#8221;, ahol az &#8221;aa&#8221; a kiküldött/beolvasott cím byte hexadecimális értéke a felső számjegyeken, míg a &#8221;  &#8221; 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.


[[Kategória:Villamosmérnök]]