Laboratórium 1 - 2008 őszi ZH megoldások

A VIK Wikiből
A nyomtatható változat már nem támogatott, és hibásan jelenhet meg. Kérjük, frissítsd a böngésződ könyvjelzőit, és használd a böngésző alapértelmezett nyomtatás funkcióját.

2008 őszi ZH

1. Feladat

Egy 10 V csúcsértékű, 1 kHz frekvenciájú szimmetrikus négyszögjelet mérünk az alábbi műszerekkel, mekkora értéket mutatnak?

Mindegyik szinuszos jelet feltételez, és mindegyik effektív értéket jelez ki.

Mérőműszer Mért érték Kijelzett érték
Effektív érték mérő
Csúcsértékmérő
Abszolút középértékmérő

Nem biztos, hogy helyes ez a megoldás! Effektív és csúcsérték mérő fel volt cserélve, javítva.

Műszerek leírása (3. oldali táblázat)

2. Feladat

Azonos frekvenciájú szinuszos jelek közötti fázisszöget mérünk oszcilloszkóppal időeltolódás és periódusidő alapján:

a) Rajzolja fel a mérési elrendezést!

A két jelet az oszcilloszkóp két különböző csatornájára tesszük. Mindkét jelen megkeresünk egy azonos fázishelyzetnek megfelelő értéket, célszerű a nullátmenetet választani. Ezek távolsága adja meg az időtengelyen a késleltetést, ami . A T periódusidő meghatározható bármelyik jel két egymás utáni azonos irányú nullátmenete alapján.

b) Rajzolja fel a mért jelalakokat, jelölje be rajta a mért mennyiségeket, és adja meg a fázisszög származtatási összefüggését!

A fázisszög az alábbi képlettel határozható meg:

c) A periódusidőt és a fázistolást ugyanazzal az időalappal mérjük. A leolvasási bizonytalanság 1%, az időalap-generátor erősítéshibája 0,5% és a függőleges erősítő erősítőhibája 0,5%. Mekkora a fázisszögmérés relatív hibája legrosszabb esetben?

A mérés előnye, hogy nem függ a pontosság az oszcilloszkóp időalapjának pontosságától. Legrosszabb esetben ( worst case ) a hiba: 1%, mivel az erősítéshiba nem változtatja meg a nullátmeneteket. [Hibás?]

Másik lehetséges megoldás: két leolvasás történik, és T bizonytalansága egyaránt 1%. A worst case összegzésnél a tényezők szerinti parciális deriválás és súlyozás után kijön, hogy a relatív hibához a kitevőjük (1 és -1) abszolút értékével járulnak hozzá, azaz 2% lesz a bizonytalanság.--Mp9k1 (vita) 2013. december 5., 23:22 (UTC)

3. Feladat

Adja meg az ideális szinuszjel és szimmetrikus háromszögjel amplitúdóspektrumát! A spektrumokat jellegre helyes ábrán szemléltesse!

  • Szinusz jel spektruma:

  • Háromszögjel időfüggvénye és spektruma:

  • Megjegyzés: spektrum meghatározása:

4. Feladat

Rajzolja föl a kettő- illetve a négyvezetékes impedanciamérést! Milyen esetekben fontos a négyvezetékes elrendezés?

Négyvezetékes mérés jelentősége: Kis impedanciák esetén a hozzávezetési és kontaktellenállásokat hatástalanítandó, a négykapcsú mérési elrendezés indokolt, ha összemérhető a mérendő ellenállás értéke a hozzávezetések ellenállásával.

5. Feladat

Rajzolja fel egy 2:1 áttételű transzformátor modelljét! Ismertesse a modell fizikai jelentését! Hogyan viszonyulnak egymáshoz a modellparaméterek laza és szoros csatolás esetén?

primer feszültség
szekunder feszültség
primer, szekunder oldali szórási impedanciák Valós komponens: rézellenállás; Képzetes komponens: szórási induktivitás
mágnesező impedancia mágnesező impedanciából és vasveszteségi ellenállásból áll

Szorosnál a főmező reaktancia nagyságrendekkel nagyobb, mint a szórt, lazánál pedig fordítva.

6. Feladat

Egy D flip-flopot a következő gyári adatok jellemeznek:

setup time 10 ns
hold time 5 ns

A flip-flop adatbemenetére jutó jelet egy inverteren keresztül vezetjük keresztül az alábbi ábrán látható módon.

Az inverter jelterjedési késleltetései:

min max
3ns 5ns
2ns 4ns

Adja meg a worst case setup időt erre a módosított flip-flopra!

15 ns a setup worst case-ben

Itt a '-s tagok a módosított ff paraméterei. Az első korrekciós tag az órajel késleltetésének a hatása, ezért kell csak a sorból venni a min/max értékeket (táblázat első sora). A második korrekciós tag az adat késleltetésének eredménye, így a és sorokat is figyelembe kell venni (tehát az egész táblázatot).

Amikor egy korrekciós taggal növeljük az eredményt, akkor maximim kell, amikor csökkentjük, akkor minimum kell, így lesz a végeredmény maximális, tehát worst-case eredmény".

7. Feladat

Rajzolja fel a bipoláris tranzisztor 5 elemes helyettesítőképét! Adja meg a helyettesítőkép elemeit a tranzisztor fizikai paramétereivel!

8. Feladat

Egy törölhető 6-os számláló () a katalógus alapján maximálisan 30MHz-es órajellel működtethető. Meg kell határoznunk, hogy egy konkrét példánynak mekkora a maximális működési frekvenciája. Rendelkezésre áll egy változtatható frekvenciájú (1Hz...200MHz) generátor és egy logikai analizátor. A számláló bemeneteire tetszőleges konstans logikai értéket kapcsolhat (kapcsolók segítségével). Röviden írja le, hogy miként oldaná meg a feladatot!

A logikai analizátor adat bemeneteire csatlakoztatjuk a számláló kimeneteit. Állapotanalízis üzemmódot állítunk be, a számláló órajele a mintavevő órajel. A végállapotot (111) állítjuk be leállási feltételként. 30MHz-től növekvő frekvenciákon ellenőrizzük, hogy a számláló egymást követő állapotai megfelelnek-e a bináris számláló működésének. A legalacsonyabb olyan frekvencia ahol még igen a maximális működési frekvencia.

A Clear -re triggerelünk és az analízist az fogja indítani, hogy töröljük az értékeket.

9. Feladat

Hasonlítsa össze a párhuzamos port mérésben vizsgált két üzemmódjának (SPP és EPP) paramétereit az alábbi kategóriák szerint! Amennyiben egy állítás az adott üzemmódra nézve igaz "+", ha hamis akkor "-" jellel jelölje!

Tulajdonság SPP EPP Magyarázat ( ez nem volt feladat )
Kétirányú adatátvitel - + Az SPP módban csak kimenő irányú adatátvitel történik, EPP módban lehetséges a cím és adat kivitel mellett ezen paraméterek visszaolvasása is.
Nincs címzési lehetőség + - Az SPP módhoz egyetlen 8 bites kimeneti adatregiszter tartozik. Az EPP módhoz egy 8 bites címregiszter és a lehetséges 256 egyedileg címezhető adat regiszterből csak az első 4 címhez tartozik egy-egy írható/olvasható 8 bites adatregiszter.
Nagy sebesség ?+?
Átvitelszinkronizáció lehetősége ?+?
Szoftveres átvitelvezérlés a PC-ben +

10. Feladat

Adjon meg egy olyan tesztvektor-sorozatot az alábbi állapottáblával megadott, egyetlen X bemenettel rendelkező automatához, amely leteszteli az összes állapotátmenetét. A mellékelt táblázatban azt is tüntesse fel, hogy adott bemenetre milyen állapotba kerül az automata! Az automata a RESET jelre az A állapotba kerül.

X 0 1
A B\0 B\0
B C\1 A\1
C C\1 A\0


Átmenetek:

  • A -> B
  • B -> C,A
  • C -> C,A


RESET 1 0 0 0 1 0 0 0
X - 0 1 1 0 0 1 1
állapot A B A B C C A B


2008 őszi pótZH

1. Feladat

Graetz típusú egyenirányító:

a) Jelölje a váltakozó áramú bemenetet és az egyenáramú kimenetet, jelölje a polaritást is!

b) Rajzolja fel a kimeneten megjelenő jel alakját abban az esetben, ha a bemenetre frekvenciájú szinuszos feszültséget kapcsolunk!

A transzfer karakterisztika segítségével megrajzolható, hogy milyen a kimenet.

c) Adja meg az egyenirányított jel váltakozó komponensének frekvenciáját!

A lüktető egyenáram frekvenciája a váltóáram duplája.

2. Feladat

Ugyanaz mint az előzőben (azonos frekvenciájú szinuszos...)

3. Feladat

Adja meg a szimmetrikus négyszögjel amplitúdóspektrumát! Hogyan változik a spektrum, ha a szimmetria megsérül (az előjelváltás nem pontosan félperiódusonként következik be)? A spektrumot jellegre helyes ábrán szemléltesse!

A spektrum: frekvenciájú négyszögjel összetevői frekvenciákon vannak, ahol páratlan szám. Az egyes összetevők amplitúdói a frekvencia növekedtével szerint csökkennek.

Az alapfrekvencia páratlanszámú többszörösein jelennek meg összetevők csökkenő amplitúdóval, azaz f frekvenciájú négyszögjelnek lesz összetevője frekvenciákon, ez a végtelenig tart elméletileg. (ugyanis a négyszögjel végtelen sok ilyen szinuszból állítható elő tökéletesen)

Ha nem szimmetrikus a négyszögjel, akkor megjelennek a páros számú többszörösei is az alapharmonikusnak.

4. Feladat

Három és ötvezetékes mérés. Milyen esetekben fontos az ötvezetékes?

Hárompólus négykapcsú mérésénél ötvezetékes mérést kell használnunk, impedanciák áramát G pontba tereljük.

5. Feladat

Egy 600 -os forrást TELECOM transzformátor segítségével 600 -os terheléshez illesztünk. A transzformátor primer és szekunder ellenállása 25,3 . Számítsa ki a transzformátor áttételét!

Képlet: ahol:

  • - generátor belső ellenállása
  • - tekercsek DC ellenállása
  • - terhelő ellenállás
  • - menetszám áttétel n =

Tehát:

6. Feladat

TTL inverter transzfer karakterisztikájának mérés:

  • Rajzolja fel a mérési elrendezést
  • Határozza meg milyen gerjesztést alkalmazna
  • Ábrázolja a gerjesztő jel és az inverter arra adott válaszának időfüggvényét egy ábrán. Ne feledkezzen meg az _y_ tengely (feszültség) helyes skálázásáról!

A mérésen 0V alapszintű 5 nagyságú kb. 350Hz-es jellel kellett vizsgálni XY üzemmódban (mindképpen pozitív feszültség kell, hiszen a TTL áramkörök a negatív feszültséget levágják)

7. Feladat

Rajzolja fel a bipoláris tranzisztor h21 paraméterének mérésére szolgáló mérési összeállítást! Röviden ismertesse a mérés lépéseit!

Közös emitteres kapcsolás, áramgenerátorosan meghajtjuk a bázis felől (feszgenerátor, és a bemeneti ellenálláshoz képest sokkal nagyobb ellenállás) és UCE=állandó az a kimeneti ellenálláshoz képest rövidzár (gyakorlatilag árammérő-vel kell lezárni). értékéből számítható.

Itt van elrendezés: Laboratórium 1 - 2006 őszi ZH megoldások

8. Feladat

Egy ciklikusan működő állapotgép 2MHz-es órajellel működik. Az állapotgép 3 bites állapotai: 100, 010, 001. A többi kód nem fordulhat elő. Logikai analizátorral hogyan ellenőrizné, hogy nem lép hibás kódú állapotba a hálózat?

A logikai analizátor adat bemeneteire csatlakoztatjuk a számláló kimeneteit. Állapotanalízis üzemmódot állítunk be, a számláló órajele a mintavevő órajel. 2MHz-en ellenőrizzük, hogy a számláló állapotai megfelelnek-e az állapotgép működésének.

9. Feladat

Neptun kód átvitele 2 Stopbittel:

  • Neptun kód: 6 karakter
  • 1 karakter átvitele: 1 start bit + 8 adatbit(maga a karakter) + 2 stop bit (paritás nem volt megadva az +1 bit lenne még.)
  • Tehát 1 karakter átvitele 11bit küldésével történik, innen 6 karakter = 66 bit
4-féle átviteli sebesség(gondolom) számolás neptun kód átviteléhez szükséges idő:
19200 bps 66/19200 0.00343 sec
38400 bps 66/38400 0.00171 sec
57600 bps 66/57600 0.00114 sec
115200 bps 66/115200 0.00057 sec

10. Feladat

Hogyan tesztelne le egy FPGA-ban megvalósított, viszonylag kevés állípotú szinkron sorrendi hálózatot, ha a logikai analizátor áll rendelkezésre és az FPGA-ban még sok erőforrás van kihasználatlanul (bőven van hely további hardver megvalósításához)?