ИСПИТ ИЗ ЕЛЕКТРОМАГНЕТСКЕ КОМПАТИБИЛНОСТИ 28. мај 2018. Напомена. Испит траје 120 минута. Дозвољена је употреба литературе и рачунара. Коначне одговоре уписати у одговарајуће кућице, уцртати у дате дијаграме или заокружити један од понуђених одговора. Попунити податке о кандидату у следећој таблици. Сваки задатак носи по 10 поена. Индекс година/број / Подаци о кандидату Питање/Задатак Укупно Презиме и име (1) (2) (3) (4) 1. Коришћењем програма pspice извршити анализу у временском домену у интервалу 0 t 100 ms кола приказаног на слици 1. Вредности елемената су: E = 12 V, R = = 100 W, R = 15 kw, R = 10 kw, R = 5W, R = 3 kw, C = C 10 nf, 1 R 2 3 4 5 6 1 2 = C 3 = C4 = C5 = C6 = C7 = C8 = 1nF, транзистори су идентични (користити модел 2N2222) и све диоде су идентичне (користи модел Dbreak). Индуктивности спрегнутих калемова су L 1 = 50 mh и L 2 = 1 H, а коефицијент спреге је 1. Сматрати да су сви кондензатори неоптерећени у почетном тренутку, тј. подесити Analysis > Setup > Transient > Skip initial transient solution. Израчунати: (а) максимални тренутни напон на излазу ( v out max ), (б) максимални инверзни напон свих диода, (в) максималну апсолутну вредност напона свих кондензатора, (г) максималну тренутну снагу транзистора Q 1 рачунату као производ струје колектора и напона колектор-емитер и (д) поновити тачку (а) уколико је између излаза (V out ) и масе прикључен отпорник R = 330 W. p (а) (б) Слика 1. (в) (г) (д) 2. У програму AWAS направити модел полуталасног дипола на учестаности 1 GHz. Дипол је постављен хоризонтално, дуж y- осе. Полупречник жице је 1 mm. Нацртати дијаграм зрачења (појачање у dbi) у θ равни за j = 90 : (a) када је дипол 100 mm изнад савршено проводне равни, (б) када је дипол 300 mm изнад савршено проводне равни и (в) када савршено проводна раван није присутна. (а) (б) (в)
3. (а) Програмом LINPAR пројектовати вод чији је попречни пресек приказан на слици 3.1, тако да му карактеристична импеданса буде 50 W. Растојање између траке и проводне равни је h =1,6 mm, а диелектрик је свуда ваздух. Проводна раван је бесконачна. Губици су занемарљиви. (б) У програму WIPL-D направити модел вода пројектованог у претходној тачки, као на слици 3.2. Дужина вода је l =100 mm. На почетaк вода поставити порт (генератор) номиналне импедансе 50 W, а други крај вода затворити отпорником отпорности 50 W. Полупречници жица које носе порт и отпорник су 0,2 mm. На почетку и на крају вода издвојити кратке секције на којима се налазе те жице. Израчунати коефицијент рефлексије вода у функцији учестаности у опсегу од 500 MHz до 2500 MHz и скицирати га у Смитовом дијаграму. Слика 3.1 (в) Променом ширине траке (w) у програму WIPL-D подесити да модул коефицијента рефлексије буде што мањи. Колика је тако добијена ширина траке? Слика 3.2. (а) w = (б) (в) w ' = h 4. На слици 4 скициране су две правоугаоне петље које се састоје од по четири микротракаста вода. Подлога је висине 1,5 mm, релативне пермитивности 4,5 и тангенса угла губитака 0,02, а дебљина метализације је 0,05 mm. Димензије на слици дате су у милиметрима. Ширине свих трака су једнаке и износе 1 mm. Лева петља је побуђена импулсним струјним генератором, који моделује електростатичко пражњење, а чија струја је задата део-по-део линеарном карактеристиком (табела 1). У десној петљи, између тачака A и B, прикључен је пријемник R = 30 kw. У програмском пакету MWO направити одговарајући модел: за шрафирани пар трака користити модел спрегнутих водова, а за све остале траке користити модел микротракастог вода. Растојање између спрегнутих водова је s. Губици у проводницима су занемарљиви. Посматра се временски интервал 0 t 500 ns. У анализи користити најмање 1000 хармоника. (а) Уколико је s = 1mm, израчунати минималну и максималну вредност напона u AB. (б) Одредити Слика 4. Табела 1. минимално s тако да је напон u AB 3 V. (в) Уколико је t [ns] 0 1 10 20 50 100 200 500 s = 1mm, навести једно техничко решење тако да се оствари i [A] 0 15 6 9 5 1,75 0 0 u 3 V. AB (а) (б) (в)
РЕШЕЊА ЗАДАТАКА СА ИСПИТА ИЗ ЕЛЕКТРОМАГНЕТСКЕ КОМПАТИБИЛНОСТИ ОДРЖАНОГ 28. МАЈА 2018. 1. (а) v 1,05 kv. out max = 1.2KV 1.0KV 0.8KV 0.6KV 0.4KV 0.2KV (б) v 350 V. D inv max = V(C8:2) 40 30 20 10 (в) v C max = 350 V. -10 V(C3:2) V(C4:2,C5:1) V(C7:2,C8:1) V(C6:2,C7:1) V(C5:2,C6:1) V(C8:2,D6:1) 40 30 20 10-10 V(C7:2,C7:1) V(C5:2,C5:1) V(C3:2,TX1:3) V(C8:2,C8:1) V(C6:2,C6:1) V(C4:2,0)
(г) max( v ic ) 150 mw. CE = 150mW 100mW 50mW 0W -50mW V(Q1:c)* IC(Q1) (д) v 250 mv. out max ª 300mV 200mV 100mV -100mV -200mV V(R7:2) 2. (а) (б) (в)
3. (а) w = 7,85 mm. (б) (в) w '= 8,4 mm. 4. MWO модел приказан је на слици испод. I_METER ID=AMP1 ID=TL5 L=100 mm M2CLIN ID=TL1 W1=1 mm W2=1 mm S=1 mm L=30 mm Acc=1 ID=TL8 L=15 mm 3 4 ID=TL7 L=30 mm ID=TL6 L=100 mm W1 1 2 W2 ID=TL9 L=15 mm ID=TL10 L=30 mm V_METER ID=VM1 I_PWL ID=I1 TIME={0,1,10,20,50,100,200,500} ns CURRENT={0,15e3,6e3,9e3,5e3,1.75e3,0,0} ma WINDOW=DEFAULT DCVal=0 ma MSUB Er=4.5 H=1.5 mm T=0.05 mm Rho=1 Tand=0.02 ErNom=4.5 Name=SUB1 RES ID=R1 R=30k Ohm Струја струјног генератора је приказана на слици испод. 15000 10000 Graph 2 Itime(I_METER.AMP1,1)[*] (ma) Schematic 1 5000 0-5000 0 100 200 300 400 500 (ns)
(а) Напон u AB, за s = 1mm, приказан je на слици испод, одакле следи -204,1V u AB 190,5 V. 200 100 2.869 ns 190.5 V Graph 1 Vtime(V_METER.VM1,1)[*] (V) Schematic 1 0-100 -200 1.282 ns -204.1 V -300 0 100 200 300 400 500 (ns) (б) Минимално растојање суседних сегмената петљи је s min ª 32 mm. 4 2 2.869 ns 2.904 V Graph 1 Vtime(V_METER.VM1,1)[*] (V) Schematic 1 0-2 1.282 ns -2.993 V -4 0 100 200 300 400 500 (ns) (в) Једно решење је да се између прикључака A и B, паралелно пријемнику, повеже биполарна диода за потискивање брзих транзијената (енглески: transient voltage suppression diode TVS). Друго решење је да се између излаза петље и пријемника постави филтaр (енглески: electromagnetic inteference filter EMI filter).