EXAMENONDERDEEL ELEKTRONISCHE INSTRUMENTATIE (5GG80) gehouden op maandag 2 mei 2005, van 9.00 tot uur.

Transcriptie

1 Technische Universiteit Eindhoven Faculteit Elektrotechniek EXAMENONDEDEEL ELEKTONISHE INSTUMENTATIE (5GG80) gehouden op maandag 2 mei 2005, van 9.00 tot 2.00 uur. Het gebruik van het collegedictaat Elektronische Instrumentatie is toegestaan; van vraagstukkenbundels, uitgewerkte oefenopgaven, etc. echter niet. Opgave I Van een integratorschakeling is hierboven het schema getekend. De eigenschappen van de operationele versterker mogen ideaal worden verondersteld. V i is een willekeurige tijdfunctie, dus deze heeft geen sinussoïdaal verloop als functie van de tijd. a. Leid een uitdrukking af voor V u als functie van V i. b. Onder welke voorwaarde integreert de schakeling correct, en hoe luidt dan de relatie tussen V u en V i? c. Hoe groot zijn de in- en de uitgangsimpedantie van deze schakeling?

2 Elektronische Instrumentatie Opgave II In een meetopstelling wordt een DA met een /2 laddernetwerk (zie collegedictaat) gebruikt. De componenten waaruit deze schakeling is opgebouwd zijn echter niet ideaal. Welk soort afwijkingen (zie collegedictaat) ten opzichte van het ideale gedrag van deze converter verwacht je ten gevolge van a. een afwijking t.o.v. de nominale waarde van de terugkoppelweerstand? b. een offsetspanning in de operationele versterker? c. toleranties van de weerstanden in het laddernetwerk? d. eindige bandbreedte van de operationele versterker? Met behulp van eenvoudige aanpassingen willen wij deze converter wijzigen in een -kwadrants type. e. welke wijziging(en) stel je voor om de DA geschikt te maken voor offset binary gecodeerde invoer? f. welke wijziging(en) stel je voor om de DA geschikt te maken voor sign & magnitude gecodeerde invoer? g. welke wijziging(en) stel je voor om de DA geschikt te maken voor 2's complement gecodeerde invoer? Geef bij de deelvragen e t/m g een korte, duidelijke toelichting op je antwoord. Vermeld eventueel de waarden van de gebruikte componenten bij de wijzigingen die je voorstelt. 2

3 Elektronische Instrumentatie Opgave III Met behulp van een aantal logische poorten wordt onderstaande schakeling gerealiseerd. A B D F a. Bepaal de logische functie F[A,B,,D] die door deze schakeling wordt gerealiseerd. b. Schrijf deze functie als een som van mintermen. c. Stel het bijbehorende Karnaugh diagram op. d. Schrijf de functie in de disjunctieve vorm met een minimaal aantal termen. e. Ontwerp met zo weinig mogelijk poorten een combinatorisch netwerk dat uitsluitend NANDpoorten bevat en dat met de signalen A,A,B,B,,,D en D de functie F[A,B,,D] realiseert. f. Als e, nu echter uitsluitend met NO-poorten.

4 Elektronische Instrumentatie Opgave IV UP/DOWN OMBINATOISH NETWEK T T T0 0 0 KLOK In bovenstaande figuur is een schakeling met T-flip-flop s getekend, waarmee een zgn. up- down counter wordt gerealiseerd. De schakeling kent 8 toestanden, die als volgt zijn gecodeerd: toestand 2 0 Wanneer het stuursignaal eenvolgens de toestanden...,,2,,,5,6,7,0,... ; wanneer het stuursignaal eenvolgens de toestanden...7,6,5,,,2,,0,7,6.... Het stuursignaal UP / DOWN hoog is telt de schakeling op en doorloopt dus achter- UP / DOWN laag is telt de schakeling juist af en doorloopt achter- UP / DOWN kan tijdens elke toestand al dan niet veranderen van logisch niveau. a. Stel een toestandsdiagram op van de bovenstaande schakeling. b. Stel een toestandstabel op voor deze schakeling. c. Geef een eenvoudige realisatie voor het combinatorische netwerk in deze schakeling. Veel succes!

5 Antwoorden tentamen Elektronische Instrumentatie d.d. 2 mei 2005 Opgave I: a. Omdat de op.amp ideaal is en spanningstegengekoppeld, geldt + V = V V + = V c V =. V u + + dus Vu =. Vc Voor V c geldt: V Idt c = c Vi Vc Vu Vc Vi Vc + Met Ic = + = + Vc Vc dus V V u c 2 2 Vi Vc = + + = 2 V.. dt c Vi + + V. dt u 2 b. De integratie is correct als onder het integraalteken alleen V i voorkomt: dus als = dan + vu = v i dt c) Z in = Z uit = 0 2 Opgave II: a. Versterkingsfout b. Nulpuntsfout c. Differentiële niet-lineariteit d. Dynamische afwijkingen e. Bijv. spanningsbron ter grootte V ref in serie met uitgang schakelen, of 6 V ref stroombron - toevoegen aan inverterende ingang van oper.versterker. 6 f. Bijv. ompolen als MSB=. V ref g. Bijv. MSB inverteren: resulteert in offset binary code, dus vervolgens zelfde aanpak als bij deelvraag e.

6 Opgave III: a) F = A ( B ) D + = AD + BD + d) F = AD + + BD e) F = AD BD f) F = ( + D) + ( A + B + ) Opgave IV: c) T = UP.. + UP T + = UP. 0 UP. 0 T 0 =