1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 15 Ω R3 = 10 Ω + − V1 6 V R2 5 Ω A R4 15 Ω B
หาความต้านทานสมมูล Req ที่แหล่งจ่าย V1 มองเห็น
V1 = 6 V R1 = 15 Ω R2 = 5 Ω R3 = 10 Ω R4 = 15 Ω
Req = Ω
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 2 Ω R3 = 25 Ω R5 = 15 Ω + − V1 30 V R2 5 Ω IR2 A R4 12 Ω B R6 15 Ω หากระแส IR2 ผ่าน R2
V1 = 30 V R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω R3 = 25 Ω R4 = 12 Ω R5 = 15 Ω R6 = 15 Ω
IR2 = A
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 = 2 Ω R3 = 6 Ω + − V1 30 V R2 15 Ω A R4 15 Ω B Is 2.5 A ใช้การวิเคราะห์โนดหากำลัง PIs ที่แหล่งกำเนิดกระแส Is จ่าย
V1 = 30 V Is = 2.5 A R1 = 2 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω R4 = 15 Ω
PIs = W
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R4 = 12 Ω IR4 + − V1 5 V R3 10 Ω A R5 20 Ω B Is 4 A + − V2 30 V ใช้การวิเคราะห์โหนดเพื่อหา กระแส IR4 ผ่าน R4 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 5 V Is = 4 A V2 = 30 V R1 = 5 Ω R2 = 4 Ω R3 = 10 Ω R4 = 12 Ω R5 = 20 Ω
IR4 = A
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 4 Ω R2 = 2 Ω IR2 + − V1 24 V R3 15 Ω A + − V2 6 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR2 ผ่าน R2 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 24 V V2 = 6 V R1 = 4 Ω R2 = 2 Ω R3 = 15 Ω
IR2 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 4 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω + − VR3 + − V1 36 V R4 10 Ω A R5 3 Ω B + − V2 6 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา แรงดัน VR3 ที่ตกคร่อม R3 ตามขั้วที่แสดง
V1 = 36 V V2 = 6 V R1 = 4 Ω R2 = 15 Ω R3 = 6 Ω R4 = 10 Ω R5 = 3 Ω
VR3 = V
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
วงจรตัวต้านทานเชิงเส้นมีแหล่งกำเนิดแรงดันหนึ่งตัว Vs และแหล่งกำเนิดกระแสหนึ่งตัว Is วัดกระแส I ผ่านตัวต้านทานโหลดสองครั้ง: เมื่อ Vs = 20 V และ Is = 6 mA ได้ I = 15.6 mA เมื่อ Vs = 6 V และ Is = 6 mA ได้ I = 7.2 mA จงหากระแสโหลด I เมื่อ Vs = 8 V และ Is = 8 mA
20 V, 6 mA → 15.6 mA 6 V, 6 mA → 7.2 mA Vs = 8 V, Is = 8 mA
I = mA
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 10 Ω IR1 R2 = 12 Ω R4 = 8 Ω + − V1 30 V R3 5 Ω A Is 1 A B + − V2 6 V ใช้หลักการซ้อนทับหากำลังไฟฟ้า PR1 ที่ R1 ดูดกลืน
V1 = 30 V Is = 1 A V2 = 6 V R1 = 10 Ω R2 = 12 Ω R3 = 5 Ω R4 = 8 Ω
PR1 = W
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 2 Ω R3 = 12 Ω + − V1 24 V R2 6 Ω A a b
หาความต้านทานเทวินิน Rth เมื่อมองจากขั้ว a–b
V1 = 24 V R1 = 2 Ω R2 = 6 Ω R3 = 12 Ω
Rth = Ω
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 10 Ω R3 = 25 Ω + − V1 24 V R2 5 Ω A Is 0.5 A B RL 10 Ω IL ต่อโหลด RL = 10 Ω คร่อม a–b แทนส่วนที่เหลือของวงจรด้วยวงจรสมมูลเทวินิน แล้วหากระแสโหลด IL
V1 = 24 V Is = 0.5 A R1 = 10 Ω R2 = 5 Ω R3 = 25 Ω RL = 10 Ω
IL = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 24 V t = 0 R = 50 Ω L 10 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 หาแรงดัน vL คร่อมตัวเหนี่ยวนำที่ t = 1 ms
Vs = 24 V R = 50 Ω L = 10 mH t = 1 ms
vL = V
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 20 V เปิดที่ t = 0 R1 = 2.2 kΩ R2 = 1 kΩ C 47 µF + − vC
สวิตช์ปิดมานานแล้ว วงจรจึงอยู่ในสถานะคงตัว ที่ t = 0 สวิตช์เปิด หาแรงดัน vC คร่อมตัวเก็บประจุที่ t = 30 ms
Vs = 20 V R1 = 2.2 kΩ R2 = 1 kΩ C = 47 µF t = 30 ms
vC = V
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
12 V 200 Hz R = 50 Ω L = 100 mH C = 100 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 12 V (rms) 200 Hz จงหากำลังจริง P ที่ดึงจากแหล่งจ่าย
V = 12 V (rms) f = 200 Hz R = 50 Ω L = 100 mH C = 100 µF
P = W
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
120 V 100 Hz R = 50 Ω L = 150 mH C = 2.2 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 120 V (rms) 100 Hz หากระแส rms I
V = 120 V (rms) f = 100 Hz R = 50 Ω L = 150 mH C = 2.2 µF
I = A
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
มอเตอร์เฟสเดียวใช้กำลัง 21 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 400 V หากระแสในสาย I
P = 21 kW pf = 0.75 V = 400 V
I = A
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
100 V 60 Hz Rs = 10 Ω Xs = j5 Ω ZL = ? แหล่งกำเนิด 100 V (rms) 60 Hz มีอิมพีแดนซ์ภายใน Zs = 10 + j5 Ω เลือกอิมพีแดนซ์โหลด ZL ได้อย่างอิสระ จงหากำลังจริงสูงสุด Pmax ที่ส่งให้โหลดได้
Vs = 100 V (rms) f = 60 Hz Zs = 10 + j5 Ω
Pmax = W
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 690 V IL = 100 A cos φ = 0.85 ล้าหลัง โหลดสามเฟสสมดุลดึงกระแสสาย 100 A จากแหล่งจ่ายที่มีแรงดันสาย–สาย 690 V ตัวประกอบกำลังคือ 0.85 ล้าหลัง หากำลังจริงรวม P ที่โหลดใช้ใน kW
VL = 690 V IL = 100 A cos φ = 0.85
P = kW
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 300 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 300 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.72 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 400 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.95 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม หากำลังรีแอกทีฟรวม QC ที่ชุดตัวเก็บประจุต้องจ่าย ใน kvar
P = 300 kW pf1 = 0.72 pf2 = 0.95 VL = 400 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
4160 V 480 V IHV ILV = ? 75 kVA หม้อแปลงเฟสเดียว 75 kVA 4160/480 V ทำงานที่โหลดพิกัด ถือว่าเป็นอุดมคติ หากระแส ILV ในขดลวดแรงดันต่ำ
S = 75 kVA V1 = 4160 V V2 = 480 V
ILV = A
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 200 kVA มีการสูญเสียในแกน 1000 W และการสูญเสียในทองแดง 1500 W ที่โหลดพิกัด ที่โหลดเท่าใด Sη,max ใน kVA ประสิทธิภาพจึงสูงสุด
S = 200 kVA Pcore = 1000 W Pcu,fl = 1500 W
Sη,max = kVA
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = 2 kΩ R1 = 1 kΩ Vin ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V เอาต์พุตอิ่มตัวที่ ±12 V เครื่องขยายแบบไม่กลับเฟสถูกขับด้วยคลื่นไซน์ จงหาแอมพลิจูดอินพุตที่ใหญ่ที่สุด Vin,max (ค่ายอด) ที่เอาต์พุตไม่ถูกตัด
R1 = 1 kΩ Rf = 2 kΩ Vsat = ±12 V
Vin,max = V
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
− + Vout Rf = 10 kΩ V1 = −0.5 V R1 = 2 kΩ V2 = −0.6 V R2 = 4.7 kΩ If เครื่องขยายแบบรวมสัญญาณใช้ออปแอมป์อุดมคติที่มีแหล่งจ่าย ±15 V หากระแส If ผ่านตัวต้านทานป้อนกลับ ที่ไหลไปทางเอาต์พุต
V1 = −0.5 V V2 = −0.6 V R1 = 2 kΩ R2 = 4.7 kΩ Rf = 10 kΩ
If = mA
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 2.2 kΩ β = 120 IC = ? RE = 1.5 kΩ VCC = 12 V R1 = 39 kΩ R2 = 10 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 120 มีไบแอสแบบตัวแบ่งแรงดันจาก VCC = 12 V: R₁ = 39 kΩ จาก VCC ไปยังเบส และ R₂ = 10 kΩ จากเบสไปกราวด์ ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 2.2 kΩ และตัวต้านทานอีมิตเตอร์คือ RE = 1.5 kΩ ให้ VBE = 0.7 V และใช้วงจรสมมูลเทวินินของตัวแบ่ง (อย่าละเลยกระแสเบส) หากระแสคอลเลกเตอร์ IC ใน mA
VCC = 12 V R1 = 39 kΩ R2 = 10 kΩ RC = 2.2 kΩ RE = 1.5 kΩ β = 120
IC = mA
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
RC = 330 Ω β = 100 VCC = 9 V 3.3 V RB = ? ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 100 สวิตช์ตัวต้านทานโหลด 330 Ω ที่ต่อระหว่าง VCC = 9 V กับคอลเลกเตอร์ อีมิตเตอร์ต่อกราวด์ เบสถูกขับจากเอาต์พุตลอจิก 3.3 V ผ่านตัวต้านทานเบส RB ให้ VBE = 0.7 V และ VCE(sat) = 0.2 V เพื่อให้สวิตช์ทำงานได้เชื่อถือได้ ให้ออกแบบกระแสเบสเป็น 10 เท่าของค่าต่ำสุดที่ต้องใช้เพื่อให้อิ่มตัว หา RB ใน kΩ
VCC = 9 V RC = 330 Ω β = 100 Vin = 3.3 V VBE = 0.7 V VCE(sat) = 0.2 V การขับเกิน = 10
RB = kΩ
25. ระบบเลข ปานกลาง
two's complement 8 บิต ? −128 ? 64 ? 32 ? 16 ? 8 ? 4 ? 2 ? 1
เขียน −62 เป็นรูปแบบ two's complement 8 บิต อ่านรูปแบบนั้นเป็นเลขฐานสองแบบไม่มีเครื่องหมาย ค่าของมัน U ในเลขฐานสิบคือเท่าใด
N = −62 8 bit
U =
26. ระบบเลข ยาก
20 บิต two's complement, N = ? ? เครื่องหมาย ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
จำนวนเต็มที่ติดลบมากที่สุด N ที่เก็บได้ใน two's complement 20 บิตคือเท่าใด
20 bit
N =
27. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ปานกลาง
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1
ในแผนที่คาร์โนห์นี้มี 1 เพียงตัวเดียวพอดีที่ไม่มี 1 อยู่ติดกัน จึงยังเป็นกลุ่มหนึ่งเซลล์ (มินเทอมเต็มที่มีสี่ลิเทอรัล) ในรูป SOP ที่น้อยที่สุด เพื่อนบ้านข้ามขอบแผนที่นับด้วย ให้คลิกเซลล์นั้น
F = Σm(1, 5, 6, 8, 9, 13)
1 AB = 00, CD = 00 2 AB = 00, CD = 01 3 AB = 00, CD = 11 4 AB = 00, CD = 10 5 AB = 01, CD = 00 6 AB = 01, CD = 01 7 AB = 01, CD = 11 8 AB = 01, CD = 10 9 AB = 11, CD = 00 10 AB = 11, CD = 01 11 AB = 11, CD = 11 12 AB = 11, CD = 10 13 AB = 10, CD = 00 14 AB = 10, CD = 01 15 AB = 10, CD = 11 16 AB = 10, CD = 10 28. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ยาก
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 1 0 0 1 1 3 1 2 1 4 0 5 X 7 1 6 X 12 1 13 0 15 1 14 1 8 1 9 0 11 1 10
จงหารูป SOP ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 13, 14) + d(7, 12) โดย d แทนเงื่อนไขไม่สนใจ มีกี่ลิเทอรัล L
F(A, B, C, D) = Σm(0, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 13, 14) + d(7, 12)
L =
29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.75 f(0.75) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = 10/(s(s + 2)(s + 4)) ด้วยเศษส่วนย่อย และหาค่า f(0.75)
F(s) = 10/(s(s + 2)(s + 4)) t = 0.75 s
f(0.75) =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? จงแก้ y″ + 7y′ + 10y = 0 โดย y(0) = −2 และ y′(0) = −6 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.1)
y″ + 7y′ + 10y = 0 y(0) = −2 y′(0) = −6 t = 0.1 s
y(0.1) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 8(s + 5) (s + 3)(s + 4) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 8(s + 5)/((s + 3)(s + 4)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 2 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 8(s + 5)/((s + 3)(s + 4)) R = 2
ess =
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 68 s(s + 9) G(s) C(s) 0.5 H − พืช G(s) = 68/(s(s + 9)) อยู่ในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.5 โพลวงปิดเป็นจำนวนเชิงซ้อน จงหาส่วนจริง σ ของพวกมัน
G(s) = 68/(s(s + 9)) H = 0.5
σ =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 98/(s² + 10s + 98) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาถึงจุดสูงสุด tp ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 98/(s² + 10s + 98)
tp = s
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 2000 N/m c = 32 N·s/m m = 0.5 kg F = 50 N x(t) มวล m = 0.5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 2000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 32 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน จงหาเวลา tp ที่การกระจัดมีค่ามากที่สุด
m = 0.5 kg k = 2000 N/m c = 32 N·s/m F = 50 N
tp = s
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 2 จงหาเฟส ∠G(jω) ของ G(s) = 19(s + 1)/(s(s + 3)) ที่ ω = 2 rad/s เป็นองศา
G(s) = 19(s + 1)/(s(s + 3)) ω = 2 rad/s
∠G(jω) = °
36. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ยาก
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 1000 1000 −60 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc วงรอบป้อนกลับหนึ่งหน่วยมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงรอบเปิด L(s) = 280/(s(s + 8)) จงหาขอบเฟส PM เป็นองศา
L(s) = 280/(s(s + 8))
PM = °
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K s + 4 (s − 1)(s + 5) C(s) − โรงงาน G(s) = (s + 4)/((s − 1)(s + 5)) มีโพลไม่เสถียรที่ s = 1 อัตราขยายสัดส่วน K ปิดวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยรอบมัน จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด Kmin ที่ทำให้วงปิดเสถียร
G(s) = (s + 4)/((s − 1)(s + 5))
Kmin =
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
root locus ของ L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5)) ถูกร่างไว้ จงหาความถี่ ω ที่โลคัสตัดแกนจินตภาพ
L(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5))
ω = rad/s
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 10t + K s(s + 4) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 4)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 10t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.01 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 4)) r(t) = 10t ess = 0.01
K =
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 4 s + 5 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 4/(s + 5) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 8 rad/s และ ζ = 1 จงหาอัตราขยายสัดส่วน Kp
G(s) = 4/(s + 5) ωₙ = 8 rad/s ζ = 1
Kp =