1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 2 Ω R3 = 15 Ω + − V1 10 V R2 5 Ω IR2 A R4 2 Ω B หากระแส IR2 ผ่าน R2
V1 = 10 V R1 = 2 Ω R2 = 5 Ω R3 = 15 Ω R4 = 2 Ω
IR2 = A
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 3 Ω IR1 R3 = 8 Ω R5 = 6 Ω + − V1 10 V R2 20 Ω A R4 15 Ω B R6 6 Ω หากระแส IR1 ที่แหล่งจ่ายจ่ายออกมา ซึ่งไหลผ่าน R1
V1 = 10 V R1 = 3 Ω R2 = 20 Ω R3 = 8 Ω R4 = 15 Ω R5 = 6 Ω R6 = 6 Ω
IR1 = A
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 = 4 Ω R3 = 3 Ω + − V1 9 V R2 12 Ω A R4 10 Ω B Is 4 A ใช้การวิเคราะห์โนดหากำลัง PIs ที่แหล่งกำเนิดกระแส Is จ่าย
V1 = 9 V Is = 4 A R1 = 4 Ω R2 = 12 Ω R3 = 3 Ω R4 = 10 Ω
PIs = W
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 6 Ω R2 = 30 Ω IR2 R4 = 15 Ω + − V1 30 V R3 3 Ω A R5 2 Ω B Is 3 A + − V2 5 V ใช้การวิเคราะห์โหนดเพื่อหา กระแส IR2 ผ่าน R2 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 30 V Is = 3 A V2 = 5 V R1 = 6 Ω R2 = 30 Ω R3 = 3 Ω R4 = 15 Ω R5 = 2 Ω
IR2 = A
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 10 Ω R2 = 5 Ω + − V1 12 V R3 6 Ω A + − V2 6 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแสเมช I1 (ตามเข็มนาฬิกา)
V1 = 12 V V2 = 6 V R1 = 10 Ω R2 = 5 Ω R3 = 6 Ω
I1 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 12 Ω IR1 R2 = 20 Ω R3 = 4 Ω + − V1 12 V R4 5 Ω A R5 25 Ω B + − V2 36 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR1 ผ่าน R1 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 12 V V2 = 36 V R1 = 12 Ω R2 = 20 Ω R3 = 4 Ω R4 = 5 Ω R5 = 25 Ω
IR1 = A
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
R1 = 4 Ω R3 = 15 Ω + − V1 24 V R2 20 Ω − + VR2 A R4 6 Ω B Is 1 A ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา แรงดัน VR2 ที่ตกคร่อม R2 ตามขั้วที่แสดง
V1 = 24 V Is = 1 A R1 = 4 Ω R2 = 20 Ω R3 = 15 Ω R4 = 6 Ω
VR2 = V
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 25 Ω IR1 R2 = 8 Ω R4 = 25 Ω + − V1 5 V R3 4 Ω A Is 2.5 A B + − V2 18 V ใช้หลักการซ้อนทับหากำลังไฟฟ้า PR1 ที่ R1 ดูดกลืน
V1 = 5 V Is = 2.5 A V2 = 18 V R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R3 = 4 Ω R4 = 25 Ω
PR1 = W
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 3 Ω R3 = 5 Ω + − V1 10 V R2 12 Ω A a b
หาความต้านทานเทวินิน Rth เมื่อมองจากขั้ว a–b
V1 = 10 V R1 = 3 Ω R2 = 12 Ω R3 = 5 Ω
Rth = Ω
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 25 Ω R3 = 30 Ω + − V1 12 V R2 30 Ω A Is 0.5 A B a b หากระแสนอร์ตัน IN คือกระแสที่ไหลจาก a ไป b เมื่อลัดวงจรขั้ว
V1 = 12 V Is = 0.5 A R1 = 25 Ω R2 = 30 Ω R3 = 30 Ω
IN = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 12 V t = 0 R = 100 Ω L 68 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 หาแรงดัน vL คร่อมตัวเหนี่ยวนำที่ t = 1 ms
Vs = 12 V R = 100 Ω L = 68 mH t = 1 ms
vL = V
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 6 V t = 0 R = 2.2 kΩ C 47 µF + − vC vC (0) = 20 V
ก่อนสวิตช์ปิดที่ t = 0 ตัวเก็บประจุเก็บแรงดัน 20 V ตามขั้วที่แสดง หาแรงดัน vC คร่อมตัวเก็บประจุที่ t = 200 ms
Vs = 6 V R = 2.2 kΩ C = 47 µF vC (0) = 20 V t = 200 ms
vC = V
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
12 V 500 Hz R = 40 Ω L = 100 mH C = 47 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 12 V (rms) 500 Hz หากระแส rms I
V = 12 V (rms) f = 500 Hz R = 40 Ω L = 100 mH C = 47 µF
I = A
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
V f R = 5 Ω L = 2 mH C = 2.2 µF วงจร RLC อนุกรมมี R = 5 Ω, L = 2 mH และ C = 2.2 µF จงหาแบนด์วิดท์ B (ความกว้างของแถบระหว่างความถี่กำลังครึ่ง) ใน Hz
R = 5 Ω L = 2 mH C = 2.2 µF
B = Hz
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
มอเตอร์เฟสเดียวใช้กำลัง 13 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.6 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 240 V หากระแสในสาย I
P = 13 kW pf = 0.6 V = 240 V
I = A
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 50 kVA จ่ายให้โหลด 32 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 แบบตามหลัง จะเพิ่มกำลังจริง ΔP ได้อีกเท่าใดในรูปโหลดตัวต้านทาน (ตัวประกอบกำลังเท่ากับหนึ่ง) ก่อนที่หม้อแปลงจะถึงพิกัด kVA
Smax = 50 kVA P1 = 32 kW pf1 = 0.8
ΔP = kW
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 208 V N Z = 6 + j8 Ω ต่อเฟส
โหลดต่อแบบ Y สมดุลที่มีอิมพีแดนซ์ 6 + j8 Ω ต่อเฟส ต่อกับแหล่งจ่ายสามเฟสสมดุลที่มีแรงดันสาย–สาย 208 V หากำลังจริงรวม P ที่โหลดดูดซับใน kW
VL = 208 V Z = 6 + j8 Ω ต่อเฟส
P = kW
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 75 kW φ1 S1 Q2 QC = ?
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 75 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 415 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.95 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม หากำลังรีแอกทีฟรวม QC ที่ชุดตัวเก็บประจุต้องจ่าย ใน kvar
P = 75 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.95 VL = 415 V f = 60 Hz
QC = kvar
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
ต่อตัวต้านทาน 2 Ω คร่อมขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงอุดมคติที่มีอัตราส่วนจำนวนรอบ N₁:N₂ = 6:1 หาความต้านทาน R1′ ที่มองเข้าไปจากขดลวดปฐมภูมิ
N1 :N2 = 6:1 RL = 2 Ω
R1′ = Ω
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 500 kVA มีการสูญเสียในแกน 2000 W และการสูญเสียในทองแดง 6000 W ที่โหลดพิกัด จ่ายโหลด 25% ของ kVA พิกัด ที่ตัวประกอบกำลัง 0.95 ล้าหลัง หาการสูญเสียรวม Ploss เป็นวัตต์ที่โหลดนี้
S = 500 kVA Pcore = 2000 W Pcu,fl = 6000 W x = 0.25 pf = 0.95
Ploss = W
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = 4.7 kΩ R1 = 4.7 kΩ Vin = 0.7 V ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
Vin = 0.7 V R1 = 4.7 kΩ Rf = 4.7 kΩ
Vout = V
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
− + Vout R2 = 10 kΩ V1 = 1.4 V R1 = 4.7 kΩ V2 = 0.9 V R3 = 10 kΩ R4 = 2 kΩ ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V อัตราส่วนของตัวต้านทานไม่ตรงกัน จงหาแรงดันเอาต์พุต Vout
V1 = 1.4 V V2 = 0.9 V R1 = 4.7 kΩ R2 = 10 kΩ R3 = 10 kΩ R4 = 2 kΩ
Vout = V
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 1.5 kΩ β = 100 RE = 1.2 kΩ VCC = 18 V R1 = 47 kΩ R2 = 15 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 100 มีไบแอสแบบตัวแบ่งแรงดันจาก VCC = 18 V: R₁ = 47 kΩ จาก VCC ไปยังเบส และ R₂ = 15 kΩ จากเบสไปกราวด์ ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 1.5 kΩ และตัวต้านทานอีมิตเตอร์คือ RE = 1.2 kΩ ให้ VBE = 0.7 V และใช้วงจรสมมูลเทวินินของตัวแบ่ง (อย่าละเลยกระแสเบส) หาแรงดันคอลเลกเตอร์–อีมิตเตอร์ VCE
VCC = 18 V R1 = 47 kΩ R2 = 15 kΩ RC = 1.5 kΩ RE = 1.2 kΩ β = 100
VCE = V
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
RC = 1 kΩ β = 200 VCC = 24 V 3.3 V RB = ? ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 200 สวิตช์ตัวต้านทานโหลด 1 kΩ ที่ต่อระหว่าง VCC = 24 V กับคอลเลกเตอร์ อีมิตเตอร์ต่อกราวด์ เบสถูกขับจากเอาต์พุตลอจิก 3.3 V ผ่านตัวต้านทานเบส RB ให้ VBE = 0.7 V และ VCE(sat) = 0.2 V หาตัวต้านทานเบสที่ใหญ่ที่สุด RB ใน kΩ ที่ยังขับทรานซิสเตอร์ให้อิ่มตัวพอดี
VCC = 24 V RC = 1 kΩ β = 200 Vin = 3.3 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 −102 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด
N = −102 8 bit
U =
26. ระบบเลข ยาก
12 บิต two's complement, N = ? ? เครื่องหมาย ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
จำนวนเต็มที่ติดลบมากที่สุด N ที่เก็บได้ใน two's complement 12 บิตคือเท่าใด
12 bit
N =
27. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ปานกลาง
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 0 1 1 3 1 2 1 4 1 5 0 7 0 6 1 12 0 13 0 15 0 14 0 8 1 9 0 11 1 10
ใช้แผนที่คาร์โนห์หารูปผลบวกของผลคูณ (SOP) ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 5, 9, 10, 12) มีกี่พจน์ผลคูณ N
F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 5, 9, 10, 12)
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 6 ขอบสัญญาณนาฬิกา
Q₃Q₂Q₁Q₀ = 0000 6
Q =
29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = (6s + 2)/(s² + 9s + 20) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−4t + B·e−5t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = (6s + 2)/(s² + 9s + 20)
A =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.1 y(0.1) = ? จงแก้ y″ + 11y′ + 30y = 0 โดย y(0) = 9 และ y′(0) = −15 ด้วยการแปลงลาปลาซ และหา y(0.1)
y″ + 11y′ + 30y = 0 y(0) = 9 y′(0) = −15 t = 0.1 s
y(0.1) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 28 s + 8 G(s) C(s) 0.2 H − พืช G(s) = 28/(s + 8) ถูกควบคุมในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.2 จงหาค่าคงที่เวลา τ ของวงปิด
G(s) = 28/(s + 8) H = 0.2
τ = s
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + 54 s(s + 7) G(s) C(s) 0.5 H − พืช G(s) = 54/(s(s + 7)) อยู่ในวงป้อนกลับลบที่ตัวตรวจจับมีอัตราขยาย H = 0.5 โพลวงปิดเป็นจำนวนเชิงซ้อน จงหาส่วนจริง σ ของพวกมัน
G(s) = 54/(s(s + 7)) H = 0.5
σ =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 6.5/(s² + 2s + 13) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาถึงจุดสูงสุด tp ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 6.5/(s² + 2s + 13)
tp = s
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 800 N/m c = 9 N·s/m m = 2.5 kg F = 10 N x(t) มวล m = 2.5 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 800 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 9 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 10 N กะทันหัน หาอัตราส่วนการหน่วง ζ
m = 2.5 kg k = 800 N/m c = 9 N·s/m F = 10 N
ζ =
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
vin L = 2 mH C = 0.22 µF R = 50 Ω vout ในตัวกรองแถบผ่าน RLC อนุกรมที่แสดง เอาต์พุตอยู่คร่อม R = 50 Ω โดย L = 2 mH และ C = 0.22 µF จงหาแบนด์วิดท์ −3 dB BW ใน Hz
R = 50 Ω L = 2 mH C = 0.22 µF
BW = 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) = 30/(s(s + 2)(s + 6)) จงหาขอบอัตราขยาย GM ใน dB
L(s) = 30/(s(s + 2)(s + 6))
GM = dB
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 s(s + 3)(s + 6) C(s) − วงในแผนภาพมีฟังก์ชันถ่ายโอนวงเปิด L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))
Kmax =
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 1 j1 j2 −2.5 สำหรับวง L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดอยู่ที่ s = −2.5
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 6)) s = −2.5
K =
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
r(t) = 2t + K s(s + 10) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 10)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 2t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.01 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 10)) r(t) = 2t ess = 0.01
K =
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + 4 + Kd s 4 s(s + 2) C(s) − ตัวควบคุม PD C(s) = 4 + Kd ·s ขับโรงงาน G(s) = 4/(s(s + 2)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ที่ทำให้วงปิดมีอัตราส่วนการหน่วง ζ = 0.5
G(s) = 4/(s(s + 2)) Kp = 4 ζ = 0.5
Kd = s