1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 4 Ω IR1 R3 = 10 Ω + − V1 10 V R2 10 Ω A R4 15 Ω B หากระแส IR1 ที่แหล่งจ่ายจ่ายออกมา ซึ่งไหลผ่าน R1
V1 = 10 V R1 = 4 Ω R2 = 10 Ω R3 = 10 Ω R4 = 15 Ω
IR1 = A
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 2 Ω R3 = 30 Ω R5 = 2 Ω + − V1 18 V R2 8 Ω A R4 25 Ω B R6 12 Ω
หาความต้านทานสมมูล Req ที่แหล่งจ่าย V1 มองเห็น
V1 = 18 V R1 = 2 Ω R2 = 8 Ω R3 = 30 Ω R4 = 25 Ω R5 = 2 Ω R6 = 12 Ω
Req = Ω
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 = 3 Ω R3 = 5 Ω + − V1 9 V R2 5 Ω A R4 4 Ω B Is 2 A ใช้การวิเคราะห์โหนดเพื่อหา แรงดันที่โหนด VB (วัดเทียบกับกราวด์)
V1 = 9 V Is = 2 A R1 = 3 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω R4 = 4 Ω
VB = V
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 6 Ω R3 = 8 Ω + − V1 15 V R2 12 Ω A R4 20 Ω B Is ? ปรับแหล่งกำเนิดกระแสจนแรงดันโนดที่ A เป็น VA = 16.5 V ใช้การวิเคราะห์โนดหากระแสของแหล่งกำเนิด Is (ทิศทางตามที่แสดง)
V1 = 15 V R1 = 6 Ω R2 = 12 Ω R3 = 8 Ω R4 = 20 Ω VA = 16.5 V
Is = A
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 20 Ω R2 = 5 Ω + − V1 10 V R3 2 Ω A + − V2 9 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแสเมช I2 (ตามเข็มนาฬิกา)
V1 = 10 V V2 = 9 V R1 = 20 Ω R2 = 5 Ω R3 = 2 Ω
I2 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 6 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω + − V1 5 V R4 6 Ω IR4 A R5 6 Ω B + − V2 12 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR4 ผ่าน R4 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 5 V V2 = 12 V R1 = 6 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω R4 = 6 Ω R5 = 6 Ω
IR4 = A
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
R1 = 10 Ω R3 = 6 Ω + − V1 30 V R2 5 Ω A R4 2 Ω − + VR4 B Is 4 A ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา แรงดัน VR4 ที่ตกคร่อม R4 ตามขั้วที่แสดง
V1 = 30 V Is = 4 A R1 = 10 Ω R2 = 5 Ω R3 = 6 Ω R4 = 2 Ω
VR4 = V
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 12 Ω R2 = 6 Ω R4 = 20 Ω + − V1 12 V R3 6 Ω + − VR3 A Is 6 A B + − V2 5 V ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา แรงดัน VR3 ที่ตกคร่อม R3 ตามขั้วที่แสดง
V1 = 12 V Is = 6 A V2 = 5 V R1 = 12 Ω R2 = 6 Ω R3 = 6 Ω R4 = 20 Ω
VR3 = V
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 3 Ω R3 = 3 Ω + − V1 10 V R2 2 Ω A a b
หากระแสนอร์ตัน IN คือกระแสที่ไหลจาก a ไป b เมื่อลัดวงจรขั้ว
V1 = 10 V R1 = 3 Ω R2 = 2 Ω R3 = 3 Ω
IN = A
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 15 Ω R3 = 5 Ω + − V1 18 V R2 6 Ω A Is 2 A B RL 4 Ω IL ต่อโหลด RL = 4 Ω คร่อม a–b แทนส่วนที่เหลือของวงจรด้วยวงจรสมมูลเทวินิน แล้วหากระแสโหลด IL
V1 = 18 V Is = 2 A R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω R3 = 5 Ω RL = 4 Ω
IL = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 5 V t = 0 R = 10 Ω L 33 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 หาแรงดัน vL คร่อมตัวเหนี่ยวนำที่ t = 5 ms
Vs = 5 V R = 10 Ω L = 33 mH t = 5 ms
vL = V
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 30 V เปิดที่ t = 0 R1 = 1 kΩ R2 = 6.8 kΩ i2 C 100 µF + − vC สวิตช์ปิดมานานแล้ว วงจรจึงอยู่ในสถานะคงตัว ที่ t = 0 สวิตช์เปิด จงหากระแส i2 ผ่าน R2 ที่ t = 400 ms
Vs = 30 V R1 = 1 kΩ R2 = 6.8 kΩ C = 100 µF t = 400 ms
i2 = mA
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
100 V 100 Hz R = 40 Ω L = 20 mH C = 47 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 100 V (rms) 100 Hz หากระแส rms I
V = 100 V (rms) f = 100 Hz R = 40 Ω L = 20 mH C = 47 µF
I = A
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
24 V f0 R = 5 Ω L = 5 mH C = 1 µF วงจร RLC อนุกรมถูกขับด้วยแหล่งกำเนิด 24 V (rms) ซึ่งตั้งความถี่ไว้ที่ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร จงหาแรงดัน rms VL ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำ
V = 24 V (rms) R = 5 Ω L = 5 mH C = 1 µF
VL = V
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
โหลดที่มีอิมพีแดนซ์ Z = 8 + j6 Ω ต่อกับแหล่งจ่ายเฟสเดียว 230 V (rms) จงหากำลังปรากฏ S
V = 230 V Z = 8 + j6 Ω
S = VA
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
230 V 60 Hz โหลด 26 kW, 0.8 C 220 µF I โหลดเฟสเดียวดึง 26 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 แบบตามหลังจากแหล่งจ่าย 230 V 60 Hz ตัวเก็บประจุ 220 µF ต่อขนานกับโหลด จงหาตัวประกอบกำลังใหม่ cos φ ที่แหล่งจ่ายเห็น
P = 26 kW pf1 = 0.8 V = 230 V f = 60 Hz C = 220 µF
cos φ =
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 400 V IL = 40 A cos φ = 0.85 ล้าหลัง โหลดสามเฟสสมดุลดึงกระแสสาย 40 A จากแหล่งจ่ายที่มีแรงดันสาย–สาย 400 V ตัวประกอบกำลังคือ 0.85 ล้าหลัง หากำลังจริงรวม P ที่โหลดใช้ใน kW
VL = 400 V IL = 40 A cos φ = 0.85
P = kW
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 100 kW φ1 S1 Q2 QC
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 100 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 400 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.9 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม ตัวเก็บประจุต่อแบบ Δ หาความจุ Cph ของตัวเก็บประจุแต่ละตัวใน µF
P = 100 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.9 VL = 400 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
ต่อตัวต้านทาน 50 Ω คร่อมขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงอุดมคติที่มีอัตราส่วนจำนวนรอบ N₁:N₂ = 3:1 หาความต้านทาน R1′ ที่มองเข้าไปจากขดลวดปฐมภูมิ
N1 :N2 = 3:1 RL = 50 Ω
R1′ = Ω
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 250 kVA มีการสูญเสียในแกน 1000 W และการสูญเสียในทองแดง 2500 W ที่โหลดพิกัด จ่ายโหลด 75% ของ kVA พิกัด ที่ตัวประกอบกำลัง 0.95 ล้าหลัง หาการสูญเสียรวม Ploss เป็นวัตต์ที่โหลดนี้
S = 250 kVA Pcore = 1000 W Pcu,fl = 2500 W x = 0.75 pf = 0.95
Ploss = W
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = ? R1 = 10 kΩ Vin เลือกตัวต้านทานป้อนกลับ Rf ที่ทำให้เครื่องขยายแบบไม่กลับเฟสนี้มีอัตราขยายแรงดัน 11
R1 = 10 kΩ Av = 11
Rf = kΩ
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
Vin V1 Vout ภาคที่ 1: กลับเฟส R1 = 1 kΩ Rf1 = 1 kΩ ภาคที่ 2: ไม่กลับเฟส R2 = 22 kΩ Rf2 = 4.7 kΩ ภาคออปแอมป์อุดมคติสองภาคต่อแบบคาสเคด: เครื่องขยายแบบกลับเฟส (R1 , Rf1 ) ตามด้วยเครื่องขยายแบบไม่กลับเฟส (R2 ลงกราวด์ Rf2 ในวงป้อนกลับ) ทั้งสองใช้แหล่งจ่าย ±15 V อินพุตคือ Vin = −0.6 V จงหาแรงดันเอาต์พุต Vout
R1 = 1 kΩ Rf1 = 1 kΩ R2 = 22 kΩ Rf2 = 4.7 kΩ Vin = −0.6 V
Vout = V
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 470 Ω β = 100 VCC = 12 V RB = 390 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 100 ถูกไบแอสด้วยตัวต้านทานเบส RB = 390 kΩ จากแหล่งจ่าย VCC = 12 V ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 470 Ω และอีมิตเตอร์ต่อกราวด์ ให้ VBE = 0.7 V และสมมติว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในบริเวณแอกทีฟ หาแรงดันคอลเลกเตอร์–อีมิตเตอร์ VCE
VCC = 12 V RB = 390 kΩ RC = 470 Ω β = 100 VBE = 0.7 V
VCE = V
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
RC = 680 Ω β = 200 VCC = 5 V 5 V RB = ? ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 200 สวิตช์ตัวต้านทานโหลด 680 Ω ที่ต่อระหว่าง VCC = 5 V กับคอลเลกเตอร์ อีมิตเตอร์ต่อกราวด์ เบสถูกขับจากเอาต์พุตลอจิก 5 V ผ่านตัวต้านทานเบส RB ให้ VBE = 0.7 V และ VCE(sat) = 0.2 V หาตัวต้านทานเบสที่ใหญ่ที่สุด RB ใน kΩ ที่ยังขับทรานซิสเตอร์ให้อิ่มตัวพอดี
VCC = 5 V RC = 680 Ω β = 200 Vin = 5 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V
RB = kΩ
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 −77 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด
N = −77 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 0001 1101 >> 2 ค่าของผลลัพธ์ R เป็นเท่าใดในเลขฐานสิบ
0001 1101 >> 2
R =
27. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ปานกลาง
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 0 0 1 0 3 0 2 0 4 1 5 0 7 1 6 0 12 1 13 1 15 0 14 1 8 0 9 0 11 0 10
ใช้แผนที่คาร์โนห์หารูปผลบวกของผลคูณ (SOP) ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C, D) = Σm(0, 5, 6, 8, 13, 15) มีลิเทอรัลรวมกี่ตัว L (ตัวแปรที่มีไพรม์นับเป็นหนึ่งลิเทอรัล)
F(A, B, C, D) = Σm(0, 5, 6, 8, 13, 15)
L =
28. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ยาก
ฟลิปฟล็อป JK ที่ทริกเกอร์ขอบขาขึ้นเริ่มด้วย Q = 0 และได้รับอินพุตที่แสดง ให้คลิกขอบสัญญาณนาฬิกาแรกที่ Q เปลี่ยนจาก 1 กลับเป็น 0
Q₀ = 0 JK
1 ขอบสัญญาณนาฬิกา 1 2 ขอบสัญญาณนาฬิกา 2 3 ขอบสัญญาณนาฬิกา 3 4 ขอบสัญญาณนาฬิกา 4 5 ขอบสัญญาณนาฬิกา 5 6 ขอบสัญญาณนาฬิกา 6 7 ขอบสัญญาณนาฬิกา 7 8 ขอบสัญญาณนาฬิกา 8 29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = (5s + 12)/(s² + 14s + 48) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−6t + B·e−8t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = (5s + 12)/(s² + 14s + 48)
A =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 2 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.2)
y″ + 3y′ + 2y = 6·u(t) u(t) = 2 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
พืช G(s) = 13/(s + 3) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 2 จงหาค่าคงที่เวลา τ ของวงปิด
G(s) = 13/(s + 3) H = 2
τ = s
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 10 s + 5 G₁ + 8 s + 4 G₂ C(s) 1 H₁ − 0.25 H₂ − ลดรูปแผนภาพบล็อกที่มี G₁ = 10/(s + 5), G₂ = 8/(s + 4) การป้อนกลับลบภายใน H₁ = 1 รอบ G₂ และการป้อนกลับลบภายนอก H₂ = 0.25 จงหาอัตราขยาย DC T(0) ของ C(s)/R(s)
G₁ = 10/(s + 5) G₂ = 8/(s + 4) H₁ = 1 H₂ = 0.25
T(0) =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 69/(s² + 6s + 23) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย โพลคือ s = σ ± jωd จงหาส่วนจริง σ
G(s) = 69/(s² + 6s + 23)
σ =
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 400 N/m c = 16 N·s/m m = 1 kg F = 10 N x(t) มวล m = 1 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 400 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 16 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 10 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 1 kg k = 400 N/m c = 16 N·s/m F = 10 N
xmax = mm
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin L = 10 mH C = 4.7 µF R = 20 Ω vout ในตัวกรองแถบผ่าน RLC อนุกรมที่แสดง เอาต์พุตอยู่คร่อม R = 20 Ω โดย L = 10 mH และ C = 4.7 µF จงหาความถี่กลาง (เรโซแนนซ์) f0 ใน Hz
R = 20 Ω L = 10 mH C = 4.7 µF
f0 = Hz
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) = 722/(s(s + 8)(s + 10)) จงหาความถี่จุดตัดเฟส ω180 ที่ ∠L(jω) = −180°
L(s) = 722/(s(s + 8)(s + 10))
ω180 = rad/s
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 11 s(s + 2)(s + 3) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 3)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 3))
Kmax =
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6)) ถูกร่างไว้ จงหาความถี่ ω ที่โลคัสตัดแกนจินตภาพ
L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 6))
ω = rad/s
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 10t + K s(s + 2) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 2)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 10t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.01 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 2)) r(t) = 10t ess = 0.01
K =
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
r(t) = 2t + 2 + 10/s 10 (s + 2)(s + 4) C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = 2 + 10/s ขับโรงงาน G(s) = 10/((s + 2)(s + 4)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับอินพุตแรมป์ r(t) = 2t
C(s) = 2 + 10/s G(s) = 10/((s + 2)(s + 4)) r(t) = 2t
ess =