1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 10 Ω R3 = 4 Ω + − V1 30 V R2 2 Ω IR2 A R4 6 Ω B หากระแส IR2 ผ่าน R2
V1 = 30 V R1 = 10 Ω R2 = 2 Ω R3 = 4 Ω R4 = 6 Ω
IR2 = A
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 20 Ω R3 = 30 Ω R5 = 6 Ω + − V1 6 V R2 10 Ω A R4 2 Ω B R6 10 Ω
หาความต้านทานสมมูล Req ที่แหล่งจ่าย V1 มองเห็น
V1 = 6 V R1 = 20 Ω R2 = 10 Ω R3 = 30 Ω R4 = 2 Ω R5 = 6 Ω R6 = 10 Ω
Req = Ω
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 = 3 Ω R3 = 6 Ω + − V1 18 V R2 5 Ω A R4 15 Ω B Is 5 A ใช้การวิเคราะห์โนดหากำลัง PIs ที่แหล่งกำเนิดกระแส Is จ่าย
V1 = 18 V Is = 5 A R1 = 3 Ω R2 = 5 Ω R3 = 6 Ω R4 = 15 Ω
PIs = W
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 10 Ω R3 = 4 Ω + − V1 6 V R2 6 Ω A R4 2 Ω B Is ? ปรับแหล่งกำเนิดกระแสจนแรงดันโนดที่ A เป็น VA = 2.5 V ใช้การวิเคราะห์โนดหากระแสของแหล่งกำเนิด Is (ทิศทางตามที่แสดง)
V1 = 6 V R1 = 10 Ω R2 = 6 Ω R3 = 4 Ω R4 = 2 Ω VA = 2.5 V
Is = A
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω + − V1 24 V R3 2 Ω A + − V2 10 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแสเมช I2 (ตามเข็มนาฬิกา)
V1 = 24 V V2 = 10 V R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω R3 = 2 Ω
I2 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 3 Ω R2 = 2 Ω R3 = 2 Ω + − V1 15 V R4 20 Ω A R5 3 Ω B + − V2 5 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแสเมช I2 (ตามเข็มนาฬิกา)
V1 = 15 V V2 = 5 V R1 = 3 Ω R2 = 2 Ω R3 = 2 Ω R4 = 20 Ω R5 = 3 Ω
I2 = A
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
R1 = 8 Ω R3 = 6 Ω + − V1 6 V R2 10 Ω IR2 A R4 3 Ω B Is 1.5 A ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา กระแส IR2 ผ่าน R2 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 6 V Is = 1.5 A R1 = 8 Ω R2 = 10 Ω R3 = 6 Ω R4 = 3 Ω
IR2 = A
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 5 Ω R2 = 25 Ω − + VR2 R4 = 8 Ω + − V1 24 V R3 25 Ω A Is 1 A B + − V2 18 V ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา แรงดัน VR2 ที่ตกคร่อม R2 ตามขั้วที่แสดง
V1 = 24 V Is = 1 A V2 = 18 V R1 = 5 Ω R2 = 25 Ω R3 = 25 Ω R4 = 8 Ω
VR2 = V
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 15 Ω R3 = 20 Ω + − V1 18 V R2 20 Ω A a b
หาความต้านทานเทวินิน Rth เมื่อมองจากขั้ว a–b
V1 = 18 V R1 = 15 Ω R2 = 20 Ω R3 = 20 Ω
Rth = Ω
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 2 Ω R3 = 6 Ω + − V1 36 V R2 3 Ω A Is 1 A B a b หากระแสนอร์ตัน IN คือกระแสที่ไหลจาก a ไป b เมื่อลัดวงจรขั้ว
V1 = 36 V Is = 1 A R1 = 2 Ω R2 = 3 Ω R3 = 6 Ω
IN = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 20 V t = 0 R = 47 Ω L 33 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 จงหาพลังงาน W ที่สะสมในตัวเหนี่ยวนำที่ t = 1 ms ใน mJ
Vs = 20 V R = 47 Ω L = 33 mH t = 1 ms
W = mJ
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 15 V t = 0 R = 3.3 kΩ C 220 µF + − vC vC (0) = 24 V
ก่อนสวิตช์ปิดที่ t = 0 ตัวเก็บประจุเก็บแรงดัน 24 V ตามขั้วที่แสดง ใช้เวลานานเท่าใดให้ vC ถึง 20.4 V หา t
Vs = 15 V R = 3.3 kΩ C = 220 µF vC (0) = 24 V
t = ms
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
12 V 200 Hz R = 100 Ω L = 100 mH C = 47 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 12 V (rms) 200 Hz จงหากำลังจริง P ที่ดึงจากแหล่งจ่าย
V = 12 V (rms) f = 200 Hz R = 100 Ω L = 100 mH C = 47 µF
P = W
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
100 V 60 Hz R1 = 20 Ω R2 = 80 Ω C = 22 µF ตัวต้านทาน R1 ต่ออนุกรมกับ R2 ที่ต่อขนานกับตัวเก็บประจุ C คร่อมแหล่งจ่าย 100 V (rms) 60 Hz หาขนาดของอิมพีแดนซ์ |Z|
V = 100 V (rms) f = 60 Hz R1 = 20 Ω R2 = 80 Ω C = 22 µF
|Z| = Ω
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
230 V 1 21 kW, 0.85 2 28 kW, 1 I = ? โหลดสองตัวต่อขนานกันกับแหล่งจ่ายเฟสเดียว 230 V: โหลด 21 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.85 แบบตามหลัง และ ฮีตเตอร์ 28 kW (ตัวประกอบกำลังเท่ากับหนึ่ง) จงหากระแสรวม I ที่ดึงจากแหล่งจ่าย
V = 230 V P1 = 21 kW, pf1 = 0.85 ล้าหลัง P2 = 28 kW, pf2 = 1
I = A
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
โหลดเฟสเดียวใช้กำลัง 30 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 240 V 60 Hz ตัวเก็บประจุที่ต่อขนานทำให้ตัวประกอบกำลังเพิ่มเป็น 0.9 หากำลังรีแอกทีฟ QC ที่ตัวเก็บประจุต้องจ่าย
P = 30 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.9 V = 240 V f = 60 Hz
QC = kvar
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 415 V IL = ? M 45 kW, η = 95% cos φ = 0.82 มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสให้กำลังกลขาออก 45 kW ที่โหลดเต็มพิกัด ที่โหลดนี้ประสิทธิภาพ 95% และตัวประกอบกำลัง 0.82 ล้าหลัง แหล่งจ่ายมีแรงดันสาย–สาย 415 V หากระแสสาย IL
Pout = 45 kW η = 95% cos φ = 0.82 VL = 415 V
IL = A
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 120 kW φ1 S1 Q2 QC
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 120 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 480 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.98 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม ตัวเก็บประจุต่อแบบ Δ หาความจุ Cph ของตัวเก็บประจุแต่ละตัวใน µF
P = 120 kW pf1 = 0.8 pf2 = 0.98 VL = 480 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
ต่อตัวต้านทาน 5 Ω คร่อมขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงอุดมคติที่มีอัตราส่วนจำนวนรอบ N₁:N₂ = 4:1 หาความต้านทาน R1′ ที่มองเข้าไปจากขดลวดปฐมภูมิ
N1 :N2 = 4:1 RL = 5 Ω
R1′ = Ω
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 75 kVA มีการสูญเสียในแกน 600 W และการสูญเสียในทองแดง 1200 W ที่โหลดพิกัด ที่โหลดเท่าใด Sη,max ใน kVA ประสิทธิภาพจึงสูงสุด
S = 75 kVA Pcore = 600 W Pcu,fl = 1200 W
Sη,max = kVA
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = 2 kΩ R1 = 2 kΩ Vin = 1.3 V ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
Vin = 1.3 V R1 = 2 kΩ Rf = 2 kΩ
Vout = V
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
− + Vout Rf = 1 kΩ V1 = −1.3 V R1 = 2 kΩ V2 = −0.8 V R2 = 10 kΩ เครื่องขยายแบบรวมสัญญาณใช้ออปแอมป์อุดมคติที่มีแหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
V1 = −1.3 V V2 = −0.8 V R1 = 2 kΩ R2 = 10 kΩ Rf = 1 kΩ
Vout = V
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 2.2 kΩ β = 100 IC = ? RE = 2.2 kΩ VCC = 18 V R1 = 47 kΩ R2 = 22 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 100 มีไบแอสแบบตัวแบ่งแรงดันจาก VCC = 18 V: R₁ = 47 kΩ จาก VCC ไปยังเบส และ R₂ = 22 kΩ จากเบสไปกราวด์ ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 2.2 kΩ และตัวต้านทานอีมิตเตอร์คือ RE = 2.2 kΩ ให้ VBE = 0.7 V และใช้วงจรสมมูลเทวินินของตัวแบ่ง (อย่าละเลยกระแสเบส) หากระแสคอลเลกเตอร์ IC ใน mA
VCC = 18 V R1 = 47 kΩ R2 = 22 kΩ RC = 2.2 kΩ RE = 2.2 kΩ β = 100
IC = mA
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
+ − ≥ 20 V R = ? 5.1 V ≤ 50 mA ตัวควบคุมซีเนอร์ 5.1 V ต้องจ่ายได้ถึง 50 mA ให้โหลด อินพุตลดลงได้ถึง 20 V และซีเนอร์ต้องการอย่างน้อย 5 mA เพื่อควบคุมแรงดัน จงหาความต้านทานอนุกรมสูงสุด Rmax ที่ยังควบคุมแรงดันได้
Vin,min = 20 V VZ = 5.1 V IL,max = 50 mA IZ,min = 5 mA
Rmax = Ω
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 −27 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด
N = −27 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 0 1 1 1 3 1 2 1 4 1 5 1 7 0 6 0 12 0 13 0 15 0 14 1 8 1 9 0 11 0 10
ใช้แผนที่คาร์โนห์หารูปผลบวกของผลคูณ (SOP) ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9) มีกี่พจน์ผลคูณ N
F(A, B, C, D) = Σm(0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9)
N =
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 4 ขอบสัญญาณนาฬิกา
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 0000 4
Q =
29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
t (s) f(t) t = 0.4 f(0.4) = ? จงหา f(t) สำหรับ F(s) = 50/(s(s + 1)(s + 2)) ด้วยเศษส่วนย่อย และหาค่า f(0.4)
F(s) = 50/(s(s + 1)(s + 2)) t = 0.4 s
f(0.4) =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 7y′ + 12y = 12·u(t) เริ่มจากหยุดนิ่ง (y(0) = 0, y′(0) = 0) และอินพุตเป็นฟังก์ชันขั้น u(t) = 1 สำหรับ t ≥ 0 จงใช้การแปลงลาปลาซหาเอาต์พุต y(0.2)
y″ + 7y′ + 12y = 12·u(t) u(t) = 1 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.2 s
y(0.2) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 7(s + 3) (s + 6)(s + 8) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 7(s + 3)/((s + 6)(s + 8)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 1 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 7(s + 3)/((s + 6)(s + 8)) R = 1
ess =
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K ตัวควบคุม + D(s) + 8 s + 4 พืช C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K ขับพืช G(s) = 8/(s + 4) ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ฟังก์ชันขั้นสิ่งรบกวนขนาด 0.5 เข้าที่อินพุตของพืชขณะที่ R = 0 จงหาอัตราขยายที่น้อยที่สุด K ที่ทำให้เอาต์พุตสถานะคงตัวไม่เกิน 0.1
G(s) = 8/(s + 4) D = 0.5 css ≤ 0.1
K =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 12/(s² + 2s + 24) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย โพลคือ s = σ ± jωd จงหาส่วนจริง σ
G(s) = 12/(s² + 2s + 24)
σ =
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
ลูปป้อนกลับลบแบบหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/(s(s + 5)) จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันไดพุ่งเกิน 2 %
G(s) = K/(s(s + 5)) %OS = 2 %
K =
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −60 −40 −20 0 20 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −90 −45 0 ω = 5 จงหาเฟส ∠G(jω) ของ G(s) = (s + 8)/(s(s + 9)) ที่ ω = 5 rad/s เป็นองศา
G(s) = (s + 8)/(s(s + 9)) ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
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 + 5)(s + 7)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ขอบอัตราขยาย 6 dB
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 7)) GM = 6 dB
K =
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 (s + 2)(s + 3)(s + 4) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 4)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 4))
Kmax =
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 −9 −10 1 j1 j2 วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K(s + 8)/((s + 5)(s + 2)(s + 4)(s + 6)) จงหาจุด σa ที่เส้นกำกับของ root locus ตัดแกนจริง
L(s) = K(s + 8)/((s + 5)(s + 2)(s + 4)(s + 6))
σa =
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
R(s) + K (s + 1)(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ให้ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 10 % สำหรับอินพุตขั้น
G(s) = K/((s + 1)(s + 10)) ess = 10 %
K =
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + K = 40 5 s(s + 10) C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 40 ขับโรงงาน G(s) = 5/(s(s + 10)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 5/(s(s + 10)) K = 40
ts = s