54 523 02-2016 MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA Országos Szakmai Tanulmányi Verseny Elődöntő ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA Szakképesítés: 54 523 02 SZVK rendelet száma: 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet : Számolási/áramköri/tervezési feladatok megoldása elektrotechnika/elektronika, digitális technika, irányítástechnika tananyagból. Elérhető pontszám: 100 pont Az írásbeli verseny időtartama: 180 perc 2016. Javító Elért pontszám Aláírás
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
1. Feladat Kétfokozatú erősítő Az ábrán látható egy kétfokozatú tranzisztoros erősítő kapcsolás BC182 típusú tranzisztorok felhasználásával. =125Ω; =20Ω; =15Ω; =1,8Ω; =220Ω; =2,2Ω; =47Ω; =1,5Ω; =10Ω = =20; =2; =10 3/16
a) Határozza meg mindkét tranzisztor munkaponti jellemzőit A számításoknál =12, =0,6, = értékeket alkalmazzon mindkét tranzisztor esetén! A feszültségosztó számításánál a bázisáram hatása elhanyagolható!! =?;! =?;! =?;! =?; # =?; # =?; # =?! =. $ # $! & ' # = 12. = 1,65 V! =! - = 1,65 0,6 = 1, 05 V =! = ( )*! =, = 0,52 ma! $ +,$ -,.! = -!. = 12 0,52. 15 = 4,2 V = # # = # - = 4,2 0,6 = 3,6 V = # = ( )* # =,0 = 2,32 ma # $ /, $!*,1. # = - #. = 12 2,32. 2,2 = 6,896 V 4/16
b) Számítsa ki sávközépen az erősítő be- és kimeneti ellenállását! A számításokhoz a következő katalógusadatokat használja. h =4,5Ω a T2 tranzisztor munkapontjában. # h =300 h! =154 és h # =304 5 67 =?; 89 =?;.: =? h = 4,5 kω = ; # < + h. ( )'= 0?@ = ; > < + 300. alapján: )*,?A # ; < = 1137 Ω h! = ; < + h. ( )'= > )*! = 1137 + 300. 0?@,?A = 16,137 kω 1 pont 89 = 89 = X X Bh! + h. E = 125 X 20 X F16,137+300 0,22H = = 14,25 kω I ## # = JK = 33 kω.: = X közelítéssel. I ## # F1+ 4. H = 2,2 k X 33 k F1+66,67 L.0,047H 2,2 kω jó 5/16
c) Számítsa ki sávközépen az eredő feszültségerősítését! A számításokhoz a b) feladatban megadott katalógusadatokat használja! 5 67 =?; 89 = h # + h. = 4,5 + 300. 0,047 = 18,6 kω 4 = I #! = I!!! 0,1. = 18,32 ms I ##! = = 66,7 kω az JK által okozott N-S-Á visszacsatolás miatt ez az érték megnövekszik 1 + H = 1 + 4. = 5,034 arányában, vagyis 335,52 kω lesz, ezért 5 6 számításánál elhanyagolható. 5 6 = - 4. $ N O $ P7#. O,0. = - 18,32m. = - 30,2, K!.$ -,,?.,. 4 = I #! = = 66,67 ms I!!,.Ω # RSTUVWóSV az előző erősítés számításához, itt is elhanyagolható a tranzisztor kimeneti ellenállása. I ## # 5 6 = - 4. $ Y O $ Z,. O. = - 66,7 m. = - 29,K #.$ /,00,1?.,1. 5 69 = 5 6. 5 6 = F 30,2H. F 29H = 875,8 d) Tegyünk A és B pontok közé 0 = 1 =24Ω értékű ellenállásokat egymással párhuzamosan kapcsolva! Magyarázza el, hogyan befolyásolja az átalakítás a működést! Az ellenállás-hálózat a kapcsolás kimenetére kapcsolódik, ezért a visszacsatolás feszültséggel arányos lesz. Az A pont az eredeti bemenettel sorosan kapcsolódik, a visszacsatolás is soros lesz. Az eredeti erősítő fázist nem fordít, így a visszacsatolt feszültség a bemeneti feszültséggel azonos fázisú lesz, vagyis negatív- soros- feszültség visszacsatolást hozunk létre, amely csökkenti a feszültség-erősítést és a kimeneti ellenállást, az alsó határfrekvenciát és növeli a bemeneti ellenállást. 3 pont 6/16
e) Határozza mag a ] 6 visszacsatolási tényezőt és a H hurokerősítést majd számítsa ki a visszacsatolás hatására módosított erősítőjellemzőket! ] 6 =?; R=?; 5 6^ =?; 89_ =?;.:_ =? ] 6 = $ - $ -, $` O$ a =, = 0,018 1 pont H = 5 69. ] 6 = 875,8. 0,018 = 15,76 1 pont 5 6^ = A b7 = 1, = 52,26,c 0,10 89^ X = 17,24 kω, mert a visszacsatolás csak a hurkon belül fejti ki növelő hatását, így a bázisosztó elemeit nem tudja befolyásolni..:^ = $ de,.ω = 131 Ω,c 0,10 f) Magyarázza el, hogy hogyan befolyásolja a kapcsolás működését, ha az A és B pontok közé elhelyezett 0 ellenállással egy =1 értékű kondenzátort kapcsolunk sorba! Az erősítő sávközépi frekvenciája 1Rf és 10Rf közöttinek tekinthető. A kondenzátor sávközépen és nagyobb frekvenciákon viszonylag kis ellenállást jelent, ezért nem befolyásolja a működést. A frekvenciát csökkentve egyre nagyobb reaktanciát képvisel, így a visszacsatoló négypólus ] 6 feszültség átvitele és vele arányosan a H hurokerősítés is csökkenni fog, amely kisfrekvenciás kiemelést fog okozni. 2 pont 7/16
2. Feladat Rövid kérdések elektrotechnika, elektronika témakörökből a) Két ellenállást sorosan kapcsoltunk. Megmértük az eredő ellenállásukat, amely g =3,75Ω értékű. Az egyik ellenállás értéke 750Ω. Számítsa ki ezen ellenállásokkal létrehozott párhuzamos kapcsolás eredőiét! h =? g =3,75 kω = 0,75 kω + i alapján i = 3,75 0, 75 = 3 kω h = i,1 = 0,6 kω,,1 b) Egy váltakozó áramú hálózat teljesítményei: j=866lk; 4=1k Számítsa ki a fázisszög és a meddő teljesítmény értékeit! l=?; m=? cosl= n K =,00 o o Q = S sinl = 1. 0,5 = 0, 5 W = 0,866 l = 30 c) Egy =20 -os kondenzátort q=2rf -en működtettünk. Ugyanezen a frekvencián azonos értékű reaktancia szempontjából mekkora induktivitású tekerccsel helyettesíthető a kondenzátor? r=? s t =.u.v. = 0,.. N.._- =, = 3,98 Ω A feltétel alapján: s =s x =3,98Ω s x =2y q r 3,98=6,28 2 10 r 3,98=12,56 10 r r=0,3169 10 z =316,9R 8/16
d) r=20lr induktivitású tekercsnek megmértük a soros veszteségi ellenállását, ; g =5Ω értéket kaptunk. A tekercsből q =5Rf rezonancia frekvencián működő párhuzamos rezgőkört akarunk készíteni. - Határozza meg a szükséges kapacitás értékét! =? q { = =.u. x..u #.x.v } # = alapján = ~Y = 5.,.. ~#..`,.,1 10z = 50 nf - Mekkora a rezgőkör m jósági tényezője? m =? s x = 2.π. f. L = 6,28. 5. 10. 2. 10 z = 628 Ω m { = O = 0 = 125,6 - =100Ω -os terhelés esetén számítsa ki a rezgőkör m terhelt jósági tényezőjét és Bt terhelt sávszélességét! m =?; ] =? h = m {. ; K = 15775,36. 5 = 78,88 kω Qt= $ ƒ ' Z 1, O = = 70,28 O,0 Bt= v } =.N = 71,14 Hz Z 1, - Változtassa a frekvenciát q =10Rf -re és számítsa ki s! és s x! értékeket! s! =?; s x! =? s! = O = 0 Ω = 314 Ω s x! = 2.s x = 2. 628 Ω 1256 Ω 9/16
3. Feladat Műveleti erősítős kapcsolás méretezése Az ábrán egy műveleti erősítő 5 6 nyílthurkú erősítésének frekvencia menete látható. 5 6* =2 10 a) Minimálisan hány szoros erősítést lehet vele stabilan megvalósítani l =45 stabilitási tartalék esetén? Válaszát indokolja! 5 (_ e =? 5 6^?:ˆ =10, tehát a minimális erősítés 1 lehet, mert a II. töréspontban még van 45 fázistartalék. 2,5 pont b) Számítsa 5 6_ e esetén a R hurokerősítés értékét ] -ben! R=? 5 6^?:ˆ = A b},c alapján 1+H =.- * = 2. 10 jó közelítéssel H = 100 db. 1+ 10/16
c) Az előző műveleti erősítő alkalmazásával készítsen 40 ] erősítést megvalósító erősítőt a következő kapcsolásban! Határozza meg a kapcsolásban szereplő ellenállások értékeit úgy, hogy 89 1Ω =?; =?; =? 5 6^ =10 +* Œ #* =100 = 89 =1Ω választással: 5 6^ = 10 =- $ # alapján legyen $ = 1 kω és így = 100 kω! ét DC szempontból a 2 bemenet DC ellenállása az ofszet minimalizálása miatt legyen azonos, tehát = = 100 kω. d) Mekkora lesz a visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája? q v_ =? Az ábrából leolvasható, hogy 40 db-hez q v^= 10 khz tartozik. 11/16
4. Feladat Kombinációs hálózat tervezése. Adott a logikai függvény konjuktív, sorszámos alakja: F5,],,ŽH= F0,1,4,6,7,8,9,14,15H a) Ábrázolja a függvényt V-K táblán! 3 pont b) Írja fel a függvény egyszerűsített algebrai alakját! = F]+H F] + ) (5 + Ž + B) 3 pont 12/16
c) Alakítsa át a függvényt V-K tábla segítségével, hogy 2 bemenetű NAND kapukkal realizálható legyen! 3 pont d) Írja fel az egyszerűsített algebrai alakot a tábla alapján! Alakítsa át olyan formába, hogy 2 bemenetű NAND kapukkal realizálható legyen! = B + 5 ]C + ] C Ž = B + ]( 5 C + C Ž ) 1,5+ e) Valósítsa meg a függvényt 2 bemenetű NAND kapukkal! Rajzolja fel a kapcsolást szabványos rajzjelekkel úgy, hogy a bemeneteken a változók csak ponált alakban állnak rendelkezésre! 3 pont 13/16
5. Feladat Szinkron sorrendi hálózat Vizsgálja meg az ábrán látható szinkron sorrendi hálózat működését! Az indítás a K nyomógomb segítségével történik. A hálózat kimeneteinek súlyozása m F2 H, m F2 H, m A F2 H! a) Írja fel a tárolók vezérlési függvényeit! =?; =?; A =? =?; =?; A =? = = m 0,5 + = A = 1 0,5 + = m + m A A = m. m b) Pozitív előjelű START -jel esetén határozza meg az indítási állapotot! 1-0-1 14/16
c) Vegye fel a szinkron hálózat működési (állapot-átmeneti) tábláját a startolást figyelembe véve! 8 pont J C K C J B K B J A K A Q C Q B Q A 1 0 1 1. 1 1 1 0 1 0 0 1 1 2. 0 0 1 1 1 0 0 0 1 3. 1 1 1 1 1 0 1 1 1 4. 0 0 1 0 1 1 1 1 0 5. 0 0 1 1 1 1 1 0 1 d) Rajzolja fel a bináris és a decimális állapotdiagramokat! 3+3 pont 15/16
e) Rajzolja fel a hálózat ütemdiagramját! 3 pont f) Adja meg az állapotdiagramokban szereplő állapotok számát és hasonlítsa össze a teljes lehetséges állapotok számával! Mit tapasztal? Az állapotdiagramokban 5 különböző állapot szerepel, míg 3 flip-flop esetén 8 különböző állapot szerepelhet. A START-jel tehát egy 5 állapotú zárt ciklus hoz létre. g) Amennyiben nem teljes az állapotdiagram, vizsgája meg a hiányzó állapotokat is és rajzolja fel a teljes bináris állapotdiagramot! 2+2 pont J C K C J B K B J A K A Q C Q B Q A 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 16/16