ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA

Átírás

1 MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA Országos Szakmai Tanulmányi Verseny Elődöntő ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA Szakképesítés: SZVK rendelet száma: 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet : Számolási, áramköri, tervezési feladatok megoldása elektrotechnika / elektronika, digitális technika, irányítástechnika tananyagból. Elérhető pontszám: 200 pont Az írásbeli verseny időtartama: 180 perc Javító Elért pontszám Aláírás

2 Kedves Versenyző! Javasoljuk, hogy először olvassa végig a feladatokat, a megoldást az Ön számára egyszerűbb kérdések megválaszolásával kezdje. A sikeres verseny érdekében kérjük, hogy figyeljen az alábbiakra: Az egyes oldalakon a feladatok leírása után hagyott szabad helyen dolgozhat, itt kell a végleges megoldását megadnia. Különálló lapot nem használhat! Szükség esetén fogalmazványt piszkozatot készíthet, amelyet a feladat beadása előtt átlósan húzzon át. Ez nem képezi a dolgozat értékelendő részét. Némelyik feladattípus elvárja, hogy megindokolja választását. Kérjük, hogy itt szorítkozzon a lényegre, s mindig a kipontozott vonalra próbálja meg összefoglalni a legfontosabb szempontokat! Teszt jellegű feladatoknál nem javíthat! Javasoljuk, hogy a megoldását először ceruzával jelölje be, majd miután többször átgondolta, írja át tintával. A feladatok megoldásánál ügyeljen a következők betartására: 1. A feladatok megoldásához az íróeszközön és rajzeszközökön (vonalzók, körző, szögmérő) kívül csak számológépet használhat! 2. Ceruzával írt versenydolgozat nem fogadható el, kivéve a szükséges vázlatokat, rajzokat! 3. Meg nem engedett segédeszköz használata a versenyből való kizárást vonja maga után! Ügyeljen arra, hogy áttekinthetően és szép külalakkal dolgozzon! Sikeres megoldást és jó munkát kívánunk! 2/16

3 1. Feladat Egy ismeretlen négy pólusnak ismerjük a következő paramétereit: 1,5; 1; 1Ω; 1,5Ω A fenti adatok segítségével rajzolja fel a négypólus h paraméteres helyettesítő képét a benne szereplő paraméterek értékeinek meghatározásával! h Ω h h h Ω 3/16

4 2. Feladat Írja fel a következő kapacitív hálózat eredőjét és számítsa ki az eredő kapacitás értékét! 1,5; 200!; 400!; # $ 600!; & 1,2; ' ( 300!; * 100! # & + ' $. ( - * ! 4/16

5 3. Feladat Írja fel az ábrán szereplő áramkör által megvalósított logikai függvény algebrai alakját! Nevezze meg a megvalósított logikai kapcsolatot! Írja fel a függvény igazságtábláját! pont Ekvivalencia függvény, amely akkor ad a kimeneten logikai 1 -et, ha a bemeneti A és B azonos értékűek. A B F /16

6 4. Feladat A következő kapcsolásban egy 2N3819 típusú n-csatornás FET tranzisztorral állítsuk be a nyugalmi es munkaponti áramot! ; : ; 10Ω; 7 < 1,59; ; 4 0> 9 a) Nevezze meg a kapcsolást! N-csatornás FET-es FD kapcsolás b) Magyarázza el, hogy milyen előnyös tulajdonságot biztosít az alkalmazott munkapontbeállítás! Milyen célra szokták ezért alkalmazni? Különlegesen nagy bemeneti ellenállást biztosít, ezért a kapcsolások bemenetén szokták alkalmazni 6/16

7 c) Határozza meg a kapcsolásban szereplő ellenállások értékeit 12 V-os tápfeszültség és a maximális kivezérelhetőség figyelembe vételével! : < értékének megválasztásánál törekedjen a minél nagyobb bemeneti ellenállás biztosítására! 7?@ 7 < 1,59 : B D E@F,&G H 750Ω 7 BJ G 69 legyen a maximális kivezérelhetőség miatt! 7?@ 7 7?@ 69 1,59 4,59 : B D E@F #,&G H 2,25Ω : < 1KΩ legyen a nagy bemeneti ellenállás biztosításához! d) Számítsa ki az : L+ bemeneti ellenállás értékét : ; 10Ω esetén! A bemeneti ellenállás meghatározásához felírható hurokegyenlet: M L+ N L+ : < +M O Átrendezve az egyenletet: 1 O QR S QR : < + S TU V? QR +0 S Innen matematikai rendezéssel kifejezhető R XY : : L+? V ] C ZH Z,* : L+ ] Z,*,$& ], & 3,08KΩ Szükséges a számításhoz az erősítés értéke is: Z#G > H b-,$&p, &. c P J c P# G > H b-,$&p, &. c 0 S J c 0 S Z#H> G, Z*, # PZ# H > G,, # 0,9 7/16

8 5. Feladat Rajzolja le és indokolja az alábbi négypólus feszültségátvitelét a frekvencia függvényében a megadott logaritmikus koordináta rendszerben! Tüntesse fel a frekvencia függvényében a jellegre azonosan viselkedő frekvencia tartományokat! Az egyes frekvencia-tartományokat a következő módon jelölje: a) DC-től indulva alacsony frekvenciás szakasz Az a szakaszon, kis frekvenciákon a kapacitív reaktancia olyan nagy értékű, hogy szakadásnak tekinthető, ezért a DC átvitel B B?? P? áffghó b) Közepes frekvenciás szakasz A b szakaszon a frekvencia növekedésével csökken a kapacitív reaktancia, amely így : - vel sorosan összegződve az : értékét párhuzamosan csökkenti, így az : -on megjelenő 7 feszültséget növeli 20 db/dekád meredekséggel, hiszen a rendszer 1 időállandós. c) Nagyobb frekvenciás szakasz A c szakaszon a frekvencia olyan mértékben növekszik, hogy a kapacitív reaktancia már rövidzárnak tekinthető, így az átvitel ismét frekvenciától függetlenné válik: B B?? P?? áffghó 8/16

9 6. Feladat A következő ábrán szereplő váltakozó áramú hídkapcsolást j 1k -es frekvenciájú jellel működtetjük. : 600Ω; : 1,8Ω; 160 a) Határozza meg a kiegyenlítéshez szükséges L induktivitás értékét! : l m : l n a kiegyenlítés feltétele. 1 pont Innen: l m? o p? 1 pont Szükséges még l n értékét is meghatározni: l n q r n ', (,' st,#( s 995,22Ω 3 pont Ezzel már l m meghatározható: l m? o p ( **&, 2985,66Ω? ' l m 2u j v alapján: v o w x y *(&,'' ', ( 475,42k 9/16

10 b) A frekvenciát j 300k -re változtatva kapcsoljunk a bemenetre 7 L+ 19 effektív értékű szinuszos feszültséget és határozza meg a kimeneten megjelenő 7 O feszültség nagyságát! A frekvencia változása miatt ismét ki kell számolni a reaktanciákat: l n q r n ', (,,' st 3,32Ω 2 l m 2u j v 6,28 0, ,42 10 Z 0,9Ω pont Az A és B pontok feszültségei: 7 H 7 L+ 7 z 7 L+? ( 19 0,759? P? (P' o w,* 19 0,219 o w Po p,*p, 7 O 7 z 7 H 0,21 0,750,549 10/16

11 7. Feladat v 20k értékű tekercsnek megmértük a soros veszteségi ellenállását, { 5Ω értéket kaptunk. A tekercsből j 5k -en működő párhuzamos rezgőkört akarunk készíteni. a) Határozza meg a szükséges kapacitás értékét! j q m n alapján: 50 #q r F m *,## & t s 3 1 pont pont b) Mekkora a rezgőkör ~ jósági tényezője? l m 2u j v 6, Z 628Ω ~ o w ' ( & 125,6 c) : ; 100Ω -os terhelés esetén számítsa ki a rezgőkör ~ ; terhelt jósági tényezőjét és 2 ; terhelt sávszélességét! A számításnál a kondenzátort veszteségmentesnek tekintse! : ~ { 125,6 578,88Ω ~ ;? ƒ? J o w $(,((,' ( 70,22 2 ; r F & 71,2k J $, d) Változtassa a frekvenciát j 10k -re és számítsa ki l és l m értékeket! j 2 j valamint l n l m 628Ω ezek alapján: l n op ' ( 314Ω l m 2 l m 2 628Ω1256Ω e) Változtassa a frekvenciát j 1k -re és számítsa ki l és l m értékeket! j r F & valamint l n l m 628Ω ezek alapján: l n 5 l n 5 628Ω3140Ω l m o w ' ( 125,6Ω & & 11/16

12 8. Feladat Tervezzen szabályozható erősítésű invertáló AC erősítőt egy műveleti erősítő felhasználásával! A kapcsoláshoz 3 db ellenállást, 1 db potenciómétert (változtatható ellenállás ) és 2 db csatoló kondenzátort alkalmazzon! Az erősítés szabályozását a visszacsatoló ágban elhelyezett ellenállás potencióméter soros kapcsolásával valósítsa meg! a) Rajzolja fel a kapcsolást szabványos jelölések alkalmazásával! Az ellenállásokat R1, R2 és R3, a potenciómétert P, a kondenzátorokat C1 és C2-vel jelölje! A kapcsolással megvalósítandó erősítő jellemzők: 20h2 g S 40h2; : L+ 5Ω; j Š 20k; g S 20f 0 S A műveleti erősítő katalógusadatai: 0 S 2 10 & ; j 10k; : O 150Ω b) Határozza meg az ellenállások és a potencióméter értékeit! 6 pont : L+ 5Ω : 5Ω 1 pont 0 SGŒ Ž 10 [ Œ Ž F 10 F F 10 : GŒ Ž : 0 SGŒ Ž 5Ω 1050Ω 1 pont 0 SGŒ 10 [ Œ 10 F F 100 : GŒ : 0 SGŒ 5Ω Ω 1 pont : G : + : : GŒ Ž 50Ω 1 pont : GŒ 500Ω 1 pont 12/16

13 : értékét az ofszet minimalizálása érdekében az aktuális P értékével egyezőnek célszerű választani, tehát 50Ω : 550Ω közötti értékre. Igényes esetben itt is lehet szabályozható megoldást kialakítani. 1 pont c) Méretezze a csatoló kondenzátorokat Rg 600 Ω és Rt 2 kω lezárások esetére! Gondolatmenetét indokolja! j n q n? P? QR j Š q r? P? QR értéke legyen 2µF. ', ( -&P,'. 1,42 10Z' alapján Mivel j n j Š választással a 3dB-es erősítéscsökkenés létrejön, j n értékét minimum egy dekáddal alacsonyabb frekvenciára kell méretezni, hogy ne befolyásolja az alsó határfrekvenciát. j n q n -? TU P? J. r : O értéke a katalógus alapján 150 Ω, amely a visszacsatolás miatt 1+H arányban lecsökken, ezért a számításnál elhanyagolható. q F? J ', ( 39,81 10Z' alapján értéke legyen 50µF. d) Minimális és maximális erősítés esetén határozza meg a visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciáját! H [F H [š r r j rœ j j rœ Ž j H [F H [šœ Ž 10 H [F H [šœ 10 ^ 200k ^ 20k 13/16

14 9. Feladat Egy cég vezetése a fontos kérdések eldöntésére döntés hozó készülék tervezését rendelte meg. A döntés meghozatalában a befolyásos személyek különböző súlyozású szavazati joggal rendelkeznek a következő sorrend és jelölés szerint: Jelölés Szavazati Megnevezés (bináris sorrend) súlyérték Elnök Főmunkatárs Titkár Munkatárs a) Készítsen igazságtáblázatot a fenti sorrend és súlyozás figyelembe vételével az F és a negált F függvényekre az alábbiak szerint: a kimeneti F függvény akkor jelezzen a kimeneten 1 - es értékkel, ha a szavazatok összértéke meghaladja a lehetséges maximális szavazati összérték 60 %-át. A B C D Szavazati összértéke F pont 14/16

15 b) Valósítsa meg a szavazóberendezés függvényét két bemenetű NAND kapukból felépített kombinációs hálózattal! /16

16 c) Valósítsa meg a szavazóberendezés függvényét az ábrán szereplő 8 adatbemenetű multiplexer és egy inverter segítségével! 10 pont d) Valósítsa meg a szavazóberendezés függvényét létradiagrammos programozási nyelven! 10 pont Elérhető pontszám: 200 pont 16/16