1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 3 Ω IR1 R3 = 10 Ω + − V1 12 V R2 4 Ω A R4 12 Ω B หากระแส IR1 ที่แหล่งจ่ายจ่ายออกมา ซึ่งไหลผ่าน R1
V1 = 12 V R1 = 3 Ω R2 = 4 Ω R3 = 10 Ω R4 = 12 Ω
IR1 = A
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 10 Ω R3 = 30 Ω R5 = 12 Ω + − V1 36 V R2 2 Ω IR2 A R4 5 Ω B R6 5 Ω หากระแส IR2 ผ่าน R2
V1 = 36 V R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R3 = 30 Ω R4 = 5 Ω R5 = 12 Ω R6 = 5 Ω
IR2 = A
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 = 4 Ω R3 = 6 Ω IR3 + − V1 10 V R2 3 Ω A R4 15 Ω B Is 1 A ใช้การวิเคราะห์โหนดเพื่อหา กระแส IR3 ผ่าน R3 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 10 V Is = 1 A R1 = 4 Ω R2 = 3 Ω R3 = 6 Ω R4 = 15 Ω
IR3 = A
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 30 Ω R3 = 20 Ω + − V1 24 V R2 10 Ω A R4 6 Ω B Is ? ปรับแหล่งกำเนิดกระแสจนแรงดันโนดที่ A เป็น VA = 20.5 V ใช้การวิเคราะห์โนดหากระแสของแหล่งกำเนิด Is (ทิศทางตามที่แสดง)
V1 = 24 V R1 = 30 Ω R2 = 10 Ω R3 = 20 Ω R4 = 6 Ω VA = 20.5 V
Is = A
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω + − V1 24 V R3 5 Ω IR3 A + − V2 9 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR3 ผ่าน R3 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 24 V V2 = 9 V R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω R3 = 5 Ω
IR3 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω R3 = 12 Ω + − V1 10 V R4 6 Ω A R5 10 Ω IR5 B + − V2 12 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR5 ผ่าน R5 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 10 V V2 = 12 V R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω R3 = 12 Ω R4 = 6 Ω R5 = 10 Ω
IR5 = A
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
R1 = 20 Ω R3 = 10 Ω IR3 + − V1 24 V R2 15 Ω A R4 5 Ω B Is 4 A ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา กระแส IR3 ผ่าน R3 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 24 V Is = 4 A R1 = 20 Ω R2 = 15 Ω R3 = 10 Ω R4 = 5 Ω
IR3 = A
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R4 = 30 Ω IR4 + − V1 12 V R3 8 Ω A Is 2.5 A B − + V2 18 V ใช้หลักการซ้อนทับหากำลังไฟฟ้า PR4 ที่ R4 ดูดกลืน
V1 = 12 V Is = 2.5 A V2 = 18 V R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R3 = 8 Ω R4 = 30 Ω
PR4 = W
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 10 Ω R3 = 3 Ω + − V1 10 V R2 3 Ω A a b
หากระแสนอร์ตัน IN คือกระแสที่ไหลจาก a ไป b เมื่อลัดวงจรขั้ว
V1 = 10 V R1 = 10 Ω R2 = 3 Ω R3 = 3 Ω
IN = A
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 5 Ω R3 = 4 Ω + − V1 12 V R2 3 Ω A Is 2 A B RL 12 Ω IL ต่อโหลด RL = 12 Ω คร่อม a–b แทนส่วนที่เหลือของวงจรด้วยวงจรสมมูลเทวินิน แล้วหากระแสโหลด IL
V1 = 12 V Is = 2 A R1 = 5 Ω R2 = 3 Ω R3 = 4 Ω RL = 12 Ω
IL = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 24 V t = 0 R = 50 Ω L 22 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 หาแรงดัน vL คร่อมตัวเหนี่ยวนำที่ t = 1 ms
Vs = 24 V R = 50 Ω L = 22 mH t = 1 ms
vL = V
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 15 V เปิดที่ t = 0 R1 = 6.8 kΩ R2 = 4.7 kΩ C 10 µF + − vC
สวิตช์ปิดมานานแล้ว วงจรจึงอยู่ในสถานะคงตัว ที่ t = 0 สวิตช์เปิด หาแรงดัน vC คร่อมตัวเก็บประจุที่ t = 20 ms
Vs = 15 V R1 = 6.8 kΩ R2 = 4.7 kΩ C = 10 µF t = 20 ms
vC = V
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
230 V 100 Hz R = 50 Ω L = 200 mH C = 47 µF วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 230 V (rms) 100 Hz หามุมเฟส φ ของอิมพีแดนซ์ ในหน่วยองศา (เป็นบวกเมื่อกระแสล้าหลังแรงดัน)
V = 230 V (rms) f = 100 Hz R = 50 Ω L = 200 mH C = 47 µF
φ = °
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
50 V 500 Hz R = 25 Ω L = 100 mH C = 2.2 µF วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 50 V (rms) 500 Hz หาความถี่เรโซแนนซ์ f0 ของวงจร
V = 50 V (rms) f = 500 Hz R = 25 Ω L = 100 mH C = 2.2 µF
f0 = Hz
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
มอเตอร์เฟสเดียวใช้กำลัง 29 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.65 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 230 V หากระแสในสาย I
P = 29 kW pf = 0.65 V = 230 V
I = A
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
โหลดเฟสเดียวใช้กำลัง 45 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 230 V 60 Hz ตัวเก็บประจุที่ต่อขนานทำให้ตัวประกอบกำลังเพิ่มเป็น 0.98 หากระแสในสายใหม่ Inew
P = 45 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.98 V = 230 V f = 60 Hz
Inew = A
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 400 V N Z = 4 + j3 Ω ต่อเฟส
โหลดต่อแบบ Y สมดุลที่มีอิมพีแดนซ์ 4 + j3 Ω ต่อเฟส ต่อกับแหล่งจ่ายสามเฟสสมดุลที่มีแรงดันสาย–สาย 400 V หากำลังจริงรวม P ที่โหลดดูดซับใน kW
VL = 400 V Z = 4 + j3 Ω ต่อเฟส
P = kW
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 80 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 80 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 415 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.95 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม หากำลังรีแอกทีฟรวม QC ที่ชุดตัวเก็บประจุต้องจ่าย ใน kvar
P = 80 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.95 VL = 415 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
4160 V 480 V IHV = ? ILV 100 kVA หม้อแปลงเฟสเดียว 100 kVA 4160/480 V ทำงานที่โหลดพิกัด ถือว่าเป็นอุดมคติ หากระแส IHV ในขดลวดแรงดันสูง
S = 100 kVA V1 = 4160 V V2 = 480 V
IHV = A
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 100 kVA มีการสูญเสียในแกน 800 W และการสูญเสียในทองแดง 2000 W ที่โหลดพิกัด จ่ายโหลด 75% ของ kVA พิกัด ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ล้าหลัง หาการสูญเสียรวม Ploss เป็นวัตต์ที่โหลดนี้
S = 100 kVA Pcore = 800 W Pcu,fl = 2000 W x = 0.75 pf = 0.8
Ploss = W
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = 2 kΩ R1 = 1 kΩ Vin = −1.7 V ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
Vin = −1.7 V R1 = 1 kΩ Rf = 2 kΩ
Vout = V
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
Vin V1 Vout ภาคที่ 1: กลับเฟส R1 = 10 kΩ Rf1 = 100 kΩ ภาคที่ 2: ไม่กลับเฟส R2 = 10 kΩ Rf2 = 4.7 kΩ ภาคออปแอมป์อุดมคติสองภาคต่อแบบคาสเคด: เครื่องขยายแบบกลับเฟส (R1 , Rf1 ) ตามด้วยเครื่องขยายแบบไม่กลับเฟส (R2 ลงกราวด์ Rf2 ในวงป้อนกลับ) ทั้งสองใช้แหล่งจ่าย ±15 V อินพุตคือ Vin = 0.55 V จงหาแรงดันเอาต์พุต Vout
R1 = 10 kΩ Rf1 = 100 kΩ R2 = 10 kΩ Rf2 = 4.7 kΩ Vin = 0.55 V
Vout = V
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 1 kΩ β = 120 VCC = 12 V RB = 820 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 120 ถูกไบแอสด้วยตัวต้านทานเบส RB = 820 kΩ จากแหล่งจ่าย VCC = 12 V ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 1 kΩ และอีมิตเตอร์ต่อกราวด์ ให้ VBE = 0.7 V และสมมติว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในบริเวณแอกทีฟ หาแรงดันคอลเลกเตอร์–อีมิตเตอร์ VCE
VCC = 12 V RB = 820 kΩ RC = 1 kΩ β = 120 VBE = 0.7 V
VCE = V
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
RC = 330 Ω β = 80 IC = ? VCC = 9 V 3.3 V RB = 220 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 80 สวิตช์ตัวต้านทานโหลด 330 Ω ที่ต่อระหว่าง VCC = 9 V กับคอลเลกเตอร์ อีมิตเตอร์ต่อกราวด์ เบสถูกขับจากเอาต์พุตลอจิก 3.3 V ผ่านตัวต้านทานเบส RB = 220 kΩ ให้ VBE = 0.7 V และ VCE(sat) = 0.2 V หากระแสคอลเลกเตอร์ IC ใน mA เมื่ออินพุตสูง ตัดสินใจก่อนว่าทรานซิสเตอร์อิ่มตัวหรือไม่
VCC = 9 V RC = 330 Ω β = 80 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V RB = 220 kΩ
IC = mA
25. ระบบเลข ปานกลาง
two's complement 8 บิต 0 −128 0 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1
ตั้งบิตให้เก็บ −110 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด
N = −110 8 bit
U =
26. ระบบเลข ยาก
คลิกบิตเพื่อตั้งค่า 0 128 0 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 2 0 1
ตั้งบิตให้เป็นผลลัพธ์ 8 บิตของ 0111 1110 OR 0001 1111 ค่าของผลลัพธ์ R เป็นเท่าใดในเลขฐานสิบ
0111 1110 OR 0001 1111
R =
27. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ปานกลาง
A BC 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 0 3 0 2 0 4 1 5 1 7 1 6
ใช้แผนที่คาร์โนห์หารูปผลบวกของผลคูณ (SOP) ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C) = Σm(5, 6, 7) มีลิเทอรัลรวมกี่ตัว L (ตัวแปรที่มีไพรม์นับเป็นหนึ่งลิเทอรัล)
F(A, B, C) = Σm(5, 6, 7)
L =
28. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ยาก
D Q3 Q3 D Q2 Q2 D Q1 Q1 D Q0 Q0 CLK JOHNSON ตัวนับจอห์นสัน 4 บิต Q₃Q₂Q₁Q₀ เริ่มที่ 0000 ทุกขอบสัญญาณนาฬิกา บิตเลื่อนไปทางขวาหนึ่งตำแหน่ง (Q₃ → Q₂ → Q₁ → Q₀) และ Q₃ รับค่ากลับของ Q₀ จงหาสถานะ Q = Q₃Q₂Q₁Q₀ เป็นเลขฐานสิบหลัง 11 ขอบสัญญาณนาฬิกา
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 0000 11
Q =
29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = (2s + 31)/(s² + 11s + 30) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−5t + B·e−6t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = (2s + 31)/(s² + 11s + 30)
A =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
ระบบอธิบายด้วยสมการเชิงอนุพันธ์ y″ + 3y′ + 2y = 16u โดยมีอินพุต u(t) และเอาต์พุต y(t) จงหาฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = Y(s)/U(s) (เงื่อนไขเริ่มต้นเป็นศูนย์) และหาผลตอบสนองอิมพัลส์ g(t) ที่ t = 1.2 s จงหา g(1.2)
y″ + 3y′ + 2y = 16u t = 1.2 s
g(1.2) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 34/(s(s + 1)) สัญญาณอ้างอิงเป็นฟังก์ชันทางลาด r(t) = 1·t จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 34/(s(s + 1)) r(t) = 1·t
ess =
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 16 s + 5 G₁ + 8 s + 7 G₂ C(s) 4 H₁ − 0.2 H₂ − ลดรูปแผนภาพบล็อกที่มี G₁ = 16/(s + 5), G₂ = 8/(s + 7) การป้อนกลับลบภายใน H₁ = 4 รอบ G₂ และการป้อนกลับลบภายนอก H₂ = 0.2 จงหาอัตราขยาย DC T(0) ของ C(s)/R(s)
G₁ = 16/(s + 5) G₂ = 8/(s + 7) H₁ = 4 H₂ = 0.2
T(0) =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 24/(s² + 5s + 12) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาค่าพุ่งเกินร้อยละ %OS ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 24/(s² + 5s + 12)
%OS = %
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 800 N/m c = 64 N·s/m m = 8 kg F = 5 N x(t) มวล m = 8 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 800 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 64 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 5 N กะทันหัน จงหาเวลา tp ที่การกระจัดมีค่ามากที่สุด
m = 8 kg k = 800 N/m c = 64 N·s/m F = 5 N
tp = s
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 1 10 100 1000 −80 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) ω = 1 จงหาขนาดที่แน่นอน |G(jω)| ของ G(s) = 306/((s + 6)(s + 17)) ที่ ω = 1 rad/s ใน dB
G(s) = 306/((s + 6)(s + 17)) ω = 1 rad/s
|G(jω)| = dB
36. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −80 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −270 −180 −90 0 ω180 วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 4 dB
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 8)) GM = 4 dB
K =
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 6)(s + 8) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8)) อัตราขยายถูกเพิ่มจนวงปิดอยู่ที่ขอบของเสถียรภาพ จงหาความถี่ ω ของการสั่นที่คงอยู่
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 8))
ω = rad/s
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
สำหรับ L(s) = K/((s + 3)(s² + 2s + 10)) จงหามุมออกจาก θd ของ root locus จากโพลเชิงซ้อนในครึ่งระนาบบน วัดจากแกนจริงบวก
L(s) = K/((s + 3)(s² + 2s + 10))
θd = °
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
กระบวนการ G(s) = 2/(10s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 10 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 2/(10s + 1) K = 10
ess = %
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 10 s + 4 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 10/(s + 4) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 5 rad/s และ ζ = 1 จงหาอัตราขยายอินทิกรัล Ki
G(s) = 10/(s + 4) ωₙ = 5 rad/s ζ = 1
Ki =