Βασικά Ηλεκτρονικά & Εργαστήριο — Νοέμβριος 2021 — Πρόοδος¶
Μεταγραφή από τα themata_1h_proodos_1.jpg και themata_1h_proodos_2.jpg· η λύση της Άσκησης 1 αναφέρεται ως πηγή χωρίς μεταγραφή.
themata_1h_proodos_1.jpg¶
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής Πρώτη πρόοδος στο μάθημα «Βασικά Ηλεκτρονικά» Παρασκευή 26/11/2021 – 14:15-15:00
Επώνυμο: ____________________________________ Όνομα: ____________________________________ Αριθμός Θρανίου: ___________________________ Αριθμός Μητρώου: ___________________________
Στις ασκήσεις, τα αριθμητικά δεδομένα του προβλήματος αλλάζουν ανάλογα με τον αριθμό μητρώου του φοιτητή. Παράδειγμα αν ο αριθμός μητρώου σας είναι 9992308 τότε τα \(\psi1=2\), \(\psi2=3\), \(\psi3=0\), \(\psi4=8\) είναι τα τέσσερα τελευταία ψηφία του αριθμού μητρώου σας. Η άσκηση μπορεί να αναφέρει ότι η τάση είναι \(Vc = 1\Psi3.\Psi4\text{ V}\), αυτό σημαίνει ότι για τον φοιτητή που έχει αριθμό μητρώου 9992308 η αντίστοιχη τάση θα είναι \(Vc = 10.8\text{ V}\). Τα τελικά αποτελέσματα θα τα υπολογίσετε με ακρίβεια δύο δεκαδικών ψηφίων. Σε όλες τις ασκήσεις θα θεωρήσετε ότι το ηλεκτρικό ισοδύναμο των διόδων στην ορθή πόλωση είναι πηγή τάσης \(0.7\text{V}\) συνδεδεμένη σε σειρά με την εσωτερική της αντίσταση τιμής \(4\Omega\), ενώ στην αντίστροφη πόλωση είναι ανοικτός διακόπτης εκτός και αν η εκφώνηση δίνει διαφορετικές οδηγίες.
Ασκηση 1. (Μονάδες 2.5). Στο κύκλωμα του σχήματος υπολογίστε τα ρεύματα I1, I2 και την ισχύ που καταναλίσκεται στις αντιστάσεις R1 (Pr1) και R2 (Pr2). Η τάση \(Vc = 1\Psi3.\Psi4\text{ V}\).
[Σχήμα: Κύκλωμα με τάση \(V_c\), αντιστάσεις \(R_1=10\Omega\), \(R_2=20\Omega\), \(R_3=8\Omega\), δίοδο και ρεύματα \(I_1\), \(I_2\)]
Απαντήσεις I1 = __________ mA, I2 = __________ mA, Pr1 = __________ mW, Pr2 = __________ mW.
Ασκηση 2. (Μονάδες 2.5). Στο κύκλωμα του σχήματος υπολογίστε την αριθμητική τιμή της αντίστασης R έτσι ώστε η τάση Vo να διατηρείται σταθερή ίση με 7V, όταν το ρεύμα Io βρίσκεται στο διάστημα τιμών 800-900 mA. Η τάση εισόδου \(Vin = 10 + \Psi3.\Psi4\text{ V}\). Διαθέτετε μία δίοδο Zener με αντίστροφη τάση πόλωσης ίση με 7V και μέγιστη ισχύ λειτουργίας τα 3W. Αγνοείστε την αντίσταση αντίστροφης πόλωσης της Zener. Θα μπορεί να λειτουργεί το κύκλωμα για την τιμή της αντίστασης R που υπολογίσατε στην περιοχή τιμών που μπορεί να πάρει το ρεύμα Io ή η δίοδος Zener θα καταστραφεί;
[Σχήμα: Κύκλωμα σταθεροποίησης τάσης με τάση εισόδου \(V_{in}\), αντίσταση \(R\), δίοδο Zener 7V/3W, έξοδο \(V_o=7\text{V}\) και ρεύμα φορτίου \(I_o\)]
Απαντήσεις R = __________ \(\Omega\), Pzener = __________ mW
themata_1h_proodos_2.jpg¶
Ασκηση 3. (Μονάδες 3). Φωτο-αντίσταση είναι μια αντίσταση που η αριθμητική της τιμή μειώνεται όσο αυξάνει η ένταση του περιβάλλοντος φωτός. Διαθέτετε φωτο-αντίσταση που έχει τιμή 10K\(\Omega\) την νύκτα (~1Lux) και 100\(\Omega\) σε έντονο φωτισμό (την ημέρα ~10Lux). Διαθέτετε ένα Led χαμηλής ισχύος που αποδίδει την μέγιστη φωτεινότητα του όταν είναι ορθά πολωμένο και το ρεύμα που το διαρρέει είναι 10mA. Σε αυτην την περίπτωση η πτώση τάσης στα άκρα του Led είναι σταθερή ίση με 4.\(\Psi3\)V. Εχετε μετρήσει επίσης ότι όταν το ρεύμα που περνάει από το Led είναι 1mA η τάση στα άκρα του είναι 1.\(\Psi4\) V. Θέλετε να φτιάξετε ένα κύκλωμα το οποίο την ημέρα να διατηρεί το Led σβηστό (πολύ χαμηλό ρεύμα ορθής πόλωσης) και την νύχτα να ανάβει στην μέγιστη φωτεινότητά του. Χρησιμοποιώντας το ηλεκτρικό κύκλωμα μιας πηγής τάσης συνδεδεμένης σε σειρά με μια αντίσταση, προσομοιώστε την λειτουργία του Led και υπολογίστε από τα δεδομένα που σας δίνονται την αριθμητική τιμής της τάσης πηγής και της αντίστασης του Led. Εξηγήστε πολύ συνοπτικά γιατί το κύκλωμα του σχήματος μπορεί να ικανοποιήσει την επιθυμητή λειτουργία που περιγράψαμε. Ποια θα πρέπει να είναι η αριθμητική τιμή της αντίστασης R έτσι ώστε σε ένταση φωτεινής ακτινοβολίας 1Lux στην φωτο-αντίσταση να έχουμε την μέγιστη φωτεινότητα στο Led; Η τάση τροφοδοσίας στο κύκλωμα \(Vc = 5 + \Psi4\text{ V}\). Υπολογίστε επίσης και την ισχύ που θα καταναλίσκεται στο κύκλωμα όταν λειτουργεί την ημέρα και την νύκτα.
[Σχήμα: Κύκλωμα με πηγή τάσης \(V_c\), αντίσταση \(R\), φωτοαντίσταση \(R_\phi\) και δίοδο LED]
Απαντήσεις R = __________ \(\Omega\) Pημέρας(10Lux) = __________ mW, Pνύκτας(1Lux) = __________ mW
Ασκηση 4. (Μονάδες 3). Στο κύκλωμα του σχήματος η Vp είναι μια ακολουθία ισόχρονων τετραγωνικών παλμών ανά δευτερόλεπτο. Οι δύο δίοδοι θεωρούνται ιδανικοί διακόπτες, δηλαδή όταν άγουν το ηλεκτρικό τους ισοδύναμο είναι βραχυκύκλωμα, ενώ όταν είναι πολωμένοι ανάστροφα είναι ανοικτοί διακόπτες. Αρχικά, την χρονική στιγμή t=0 οι πυκνωτές είναι αφόρτιστοι. Σχεδιάστε την τάση στους δυο πυκνωτές, για τους τρείς πρώτους παλμούς της Vp. Πόση θα είναι η τάση V2 αν η τάση των τετραγωνικών παλμών είναι \(1\Psi2\Psi4\text{ V}\) ; Αν συνδέσετε σε σειρά την ίδια τοπολογία του σχήματος (εκτός της πηγής εισόδου φυσικά) πόσος είναι ο ελάχιστος αριθμός ίδιων διατάξεων που θα χρειαστείτε να συνδέσετε έτσι ώστε να αποκτήσετε στον τελευταίο πυκνωτή τάση τουλάχιστον ίση με 1.2kV.
[Σχήμα: Κύκλωμα διπλασιαστή τάσης με πηγή τετραγωνικών παλμών \(V_p\), πυκνωτές, διόδους \(D_1\), \(D_2\) και τάση εξόδου \(V_2\)]
Απαντήσεις V2 = __________ Volts Αριθμός ίδιων κυκλωμάτων = __________
Επιπλέον πηγές χωρίς μεταγραφή εδώ (λύσεις →
2021-11-proodos.solutions.md, ή διπλότυπες φωτογραφίες της ίδιας σελίδας):Inkedscreen-22.26.3805.11.2022.jpg
Λύσεις (🟡 community)
Κατάσταση: 🟡 community Πηγή: λύση της Άσκησης 1 σε σημειωμένη φωτογραφία (Inkedscreen-22.26.3805.11.2022.jpg)· προέλευση άγνωστη
Προσοχή
Η λύση υπολογίζει V_C = 10 V, ενώ η εκφώνηση δίνει V_c = 1ψ3.ψ4 V (τα ψηφία εξαρτώνται από τον αριθμό μητρώου)· η λύση αφορά επομένως μία συγκεκριμένη παραλλαγή και δεν μπορεί να ελεγχθεί για άλλες. Η τάση V_c και τα ψηφία των αποτελεσμάτων Pr1 και Pr2 είναι δυσανάγνωστα στη φωτογραφία· τα αριθμητικά αποτελέσματα (I1 ≈ 232,35 mA, I2 ≈ 255,88 mA) είναι συνεπή με V = 10 V.
Λύσεις — Βασικά Ηλεκτρονικά & Εργαστήριο — Νοέμβριος 2021 — Πρόοδος¶
Λύση μόνο της Άσκησης 1. Η φωτογραφία δεν δείχνει ποιος την έγραψε· δεν έχει ελεγχθεί από διδάσκοντα.
Inkedscreen-22.26.3805.11.2022.jpg¶
Άσκηση 1. (Μονάδες 2.5). Στο κύκλωμα του σχήματος υπολογίστε τα ρεύματα I1, I2 και την ισχύ που καταναλίσκεται στις αντιστάσεις R1 (Pr1) και R2 (Pr2). Η τάση V_c = [δυσανάγνωστο] V.
[Σχήμα: κύκλωμα με πηγή V_c, αντιστάσεις R1 = 10Ω, R3 = 8Ω και R2 = 20Ω, ρεύματα I1 και I2 σημειωμένα με βέλη]
Απαντήσεις
I1 = 232.35 mA
I2 = 255.88 mA
Pr1 = 2383.[δυσανάγνωστο] mW
Pr2 = 1309[δυσανάγνωστο] mW
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΛΥΣΗ:
ΕΣΤΩ \(V_C = 10\,\text{V}\)
ΑΝΤΙΚΑΘΙΣΤΩ ΔΙΟΔΟΥ:
[Σχήμα: αντικατάσταση διόδου με πηγή 0,7V σε σειρά με αντίσταση 4Ω]
ΝΟΜΟΙ ΩΗΜ ΚΑΙ KVL
\(10\,\text{V} = R_1(I_1+I_2) + R_3 I_1 + 4I_1 + 0{,}7 + 4I_1 + 0{,}7\) ①
\(10\,\text{V} = R_1(I_1+I_2) + R_2 I_2\) ②
① − ② \(\Rightarrow\) \(20I_2 = 16I_1 + 1{,}4\)
② \(\Rightarrow\) \(10 = 10I_1 + 10I_2 + 20I_2\)
\(-16I_1 + 20I_2 = 1{,}4\)
\(10I_1 + 30I_2 = 10\)
\(I_1 = 232{,}35\ \text{mA}\)
\(I_2 = 255{,}88\ \text{mA}\)
\(P_{r1} = R_1(I_1+I_2)^2 = 10\cdot(0{,}23235 + 0{,}25588)^2 = 2{,}383737\ \text{W}\)
\(P_{r2} = R_2 I_2^2 = 20\cdot(0{,}25588)^2 = 1{,}309516\ \text{W}\)