1. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ปานกลาง
R1 = 20 Ω R3 = 5 Ω + − V1 10 V R2 3 Ω A R4 8 Ω B
หาความต้านทานสมมูล Req ที่แหล่งจ่าย V1 มองเห็น
V1 = 10 V R1 = 20 Ω R2 = 3 Ω R3 = 5 Ω R4 = 8 Ω
Req = Ω
2. ตัวต้านทานอนุกรมและขนาน ยาก
R1 = 15 Ω R3 = 3 Ω R5 = 4 Ω + − V1 24 V R2 6 Ω A R4 5 Ω B R6 4 Ω
หาความต้านทานสมมูล Req ที่แหล่งจ่าย V1 มองเห็น
V1 = 24 V R1 = 15 Ω R2 = 6 Ω R3 = 3 Ω R4 = 5 Ω R5 = 4 Ω R6 = 4 Ω
Req = Ω
3. การวิเคราะห์โหนด ปานกลาง
R1 8 Ω + − V1 18 V I1 R2 5 Ω − + V2 18 V R3 5 Ω A สามกิ่งต่อระหว่างโนด A กับกราวด์ ตามที่แสดง ใช้การวิเคราะห์โนดหากระแส I1 ในกิ่ง 1 ซึ่งไหลขึ้นเข้าสู่โนด A ตามทิศของลูกศร
V1 = 18 V R1 = 8 Ω V2 = 18 V R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω
I1 = A
4. การวิเคราะห์โหนด ยาก
R1 = 2 Ω R3 = 20 Ω + − V1 5 V R2 4 Ω A R4 25 Ω B 0.2·VA สัญลักษณ์รูปสี่เหลี่ยมข้าวหลามตัดคือแหล่งกำเนิดกระแสควบคุมด้วยแรงดันที่ดันกระแส 0.2·VA (ในหน่วย A โดย VA ในหน่วย V) ขึ้นเข้าโนด B ใช้การวิเคราะห์โนดหา แรงดันที่โหนด VA (วัดเทียบกับกราวด์)
V1 = 5 V R1 = 2 Ω R2 = 4 Ω R3 = 20 Ω R4 = 25 Ω g = 0.2 A/V
VA = V
5. การวิเคราะห์เมช ปานกลาง
R1 = 6 Ω R2 = 5 Ω + − V1 12 V R3 5 Ω IR3 A + − V2 9 V I1 I2 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR3 ผ่าน R3 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 12 V V2 = 9 V R1 = 6 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω
IR3 = A
6. การวิเคราะห์เมช ยาก
R1 = 3 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω + − V1 12 V R4 20 Ω A R5 5 Ω IR5 B + − V2 5 V I1 I2 I3 ใช้การวิเคราะห์เมชเพื่อหา กระแส IR5 ผ่าน R5 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 12 V V2 = 5 V R1 = 3 Ω R2 = 4 Ω R3 = 3 Ω R4 = 20 Ω R5 = 5 Ω
IR5 = A
7. การซ้อนทับ ปานกลาง
R1 = 15 Ω R3 = 3 Ω IR3 + − V1 24 V R2 15 Ω A R4 8 Ω B Is 1 A ใช้การซ้อนทับ (superposition) เพื่อหา กระแส IR3 ผ่าน R3 ในทิศทางตามลูกศร
V1 = 24 V Is = 1 A R1 = 15 Ω R2 = 15 Ω R3 = 3 Ω R4 = 8 Ω
IR3 = A
8. การซ้อนทับ ยาก
R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R4 = 15 Ω + − V1 15 V R3 12 Ω IR3 A Is 2.5 A B + − V2 ? จงหาค่าของแหล่งกำเนิดแรงดัน V2 (ขั้วตามที่แสดง) ที่ทำให้กระแส IR3 ผ่าน R3 เท่ากับศูนย์
V1 = 15 V Is = 2.5 A R1 = 25 Ω R2 = 8 Ω R3 = 12 Ω R4 = 15 Ω
V2 = V
9. เทวินินและนอร์ตัน ปานกลาง
R1 = 6 Ω R3 = 6 Ω + − V1 15 V R2 8 Ω A a b
หากระแสนอร์ตัน IN คือกระแสที่ไหลจาก a ไป b เมื่อลัดวงจรขั้ว
V1 = 15 V R1 = 6 Ω R2 = 8 Ω R3 = 6 Ω
IN = A
10. เทวินินและนอร์ตัน ยาก
R1 = 6 Ω R3 = 20 Ω + − V1 12 V R2 20 Ω A Is 5 A B RL 3 Ω IL ต่อโหลด RL = 3 Ω คร่อม a–b แทนส่วนที่เหลือของวงจรด้วยวงจรสมมูลเทวินิน แล้วหากระแสโหลด IL
V1 = 12 V Is = 5 A R1 = 6 Ω R2 = 20 Ω R3 = 20 Ω RL = 3 Ω
IL = A
11. ทรานเซียนต์ RC และ RL ปานกลาง
+ − Vs 24 V t = 0 R = 10 Ω L 47 mH i(t) ตัวเหนี่ยวนำไม่มีกระแสก่อนที่สวิตช์จะปิดที่ t = 0 หลังจากสวิตช์ปิดนานเท่าใดกระแสจึงถึง 50% ของค่าสุดท้าย หา t
Vs = 24 V R = 10 Ω L = 47 mH
t = ms
12. ทรานเซียนต์ RC และ RL ยาก
+ − Vs 24 V t = 0 R = 6.8 kΩ C 220 µF + − vC vC (0) = 12 V
ก่อนสวิตช์ปิดที่ t = 0 ตัวเก็บประจุเก็บแรงดัน 12 V ตามขั้วที่แสดง ใช้เวลานานเท่าใดให้ vC ถึง 15.6 V หา t
Vs = 24 V R = 6.8 kΩ C = 220 µF vC (0) = 12 V
t = ms
13. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ปานกลาง
12 V 100 Hz R = 20 Ω L = 150 mH C = 47 µF I วงจร RLC อนุกรมต่อกับแหล่งจ่าย 12 V (rms) 100 Hz จงหากำลังจริง P ที่ดึงจากแหล่งจ่าย
V = 12 V (rms) f = 100 Hz R = 20 Ω L = 150 mH C = 47 µF
P = W
14. อิมพีแดนซ์กระแสสลับและเฟสเซอร์ ยาก
1 V f0 R = 50 Ω L = 20 mH C = 2.2 µF วงจร RLC อนุกรมถูกขับด้วยแหล่งกำเนิด 1 V (rms) ซึ่งตั้งความถี่ไว้ที่ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร จงหาแรงดัน rms VL ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำ
V = 1 V (rms) R = 50 Ω L = 20 mH C = 2.2 µF
VL = V
15. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ปานกลาง
มอเตอร์เฟสเดียวใช้กำลัง 12 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 230 V หากระแสในสาย I
P = 12 kW pf = 0.8 V = 230 V
I = A
16. กำลังไฟฟ้ากระแสสลับและตัวประกอบกำลัง ยาก
โหลดเฟสเดียวใช้กำลัง 35 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.75 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 400 V 50 Hz ตัวเก็บประจุที่ต่อขนานทำให้ตัวประกอบกำลังเพิ่มเป็น 0.98 หากำลังรีแอกทีฟ QC ที่ตัวเก็บประจุต้องจ่าย
P = 35 kW pf1 = 0.75 pf2 = 0.98 V = 400 V f = 50 Hz
QC = kvar
17. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ปานกลาง
A B C VL = 480 V IL = 30 A cos φ = 0.92 ล้าหลัง โหลดสามเฟสสมดุลดึงกระแสสาย 30 A จากแหล่งจ่ายที่มีแรงดันสาย–สาย 480 V ตัวประกอบกำลังคือ 0.92 ล้าหลัง หากำลังจริงรวม P ที่โหลดใช้ใน kW
VL = 480 V IL = 30 A cos φ = 0.92
P = kW
18. กำลังไฟฟ้าสามเฟส ยาก
P = 80 kW φ1 S1 Q2 QC
โหลดสามเฟสสมดุลใช้กำลัง 80 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.65 ล้าหลัง จากแหล่งจ่าย 480 V (สาย–สาย) 60 Hz ชุดตัวเก็บประจุสามเฟสที่ต่อขนานกับโหลดต้องเพิ่มตัวประกอบกำลังรวมเป็น 0.95 ล้าหลัง กำลังจริงคงเดิม ตัวเก็บประจุต่อแบบ Y หาความจุ Cph ของตัวเก็บประจุแต่ละตัวใน µF
P = 80 kW pf1 = 0.65 pf2 = 0.95 VL = 480 V f = 60 Hz
Cph = µF
19. หม้อแปลงไฟฟ้า ปานกลาง
7200 V 240 V IHV = ? ILV 75 kVA หม้อแปลงเฟสเดียว 75 kVA 7200/240 V ทำงานที่โหลดพิกัด ถือว่าเป็นอุดมคติ หากระแส IHV ในขดลวดแรงดันสูง
S = 75 kVA V1 = 7200 V V2 = 240 V
IHV = A
20. หม้อแปลงไฟฟ้า ยาก
หม้อแปลงเฟสเดียว 500 kVA มีการสูญเสียในแกน 1500 W และการสูญเสียในทองแดง 6000 W ที่โหลดพิกัด ที่โหลดเท่าใด Sη,max ใน kVA ประสิทธิภาพจึงสูงสุด
S = 500 kVA Pcore = 1500 W Pcu,fl = 6000 W
Sη,max = kVA
21. วงจรออปแอมป์ ปานกลาง
− + Vout Rf = 2 kΩ R1 = 2 kΩ Vin = 3 V Ra = 1 kΩ Rb = 4.7 kΩ ออปแอมป์เป็นแบบอุดมคติและใช้แหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
Vin = 3 V Ra = 1 kΩ Rb = 4.7 kΩ R1 = 2 kΩ Rf = 2 kΩ
Vout = V
22. วงจรออปแอมป์ ยาก
− + Vout Rf = 10 kΩ V1 = −1.8 V R1 = 47 kΩ V2 = −0.8 V R2 = 1 kΩ เครื่องขยายแบบรวมสัญญาณใช้ออปแอมป์อุดมคติที่มีแหล่งจ่าย ±15 V หาแรงดันเอาต์พุต Vout
V1 = −1.8 V V2 = −0.8 V R1 = 47 kΩ R2 = 1 kΩ Rf = 10 kΩ
Vout = V
23. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ปานกลาง
RC = 4.7 kΩ β = 150 IC = ? VCC = 10 V RB = 1000 kΩ ทรานซิสเตอร์ NPN ที่ β = 150 ถูกไบแอสด้วยตัวต้านทานเบส RB = 1000 kΩ จากแหล่งจ่าย VCC = 10 V ตัวต้านทานคอลเลกเตอร์คือ RC = 4.7 kΩ และอีมิตเตอร์ต่อกราวด์ ให้ VBE = 0.7 V และสมมติว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในบริเวณแอกทีฟ หากระแสคอลเลกเตอร์ IC ใน mA
VCC = 10 V RB = 1000 kΩ RC = 4.7 kΩ β = 150 VBE = 0.7 V
IC = mA
24. ไดโอดและทรานซิสเตอร์ ยาก
+ − ≥ 15 V R = ? 9.1 V ≤ 20 mA ตัวควบคุมซีเนอร์ 9.1 V ต้องจ่ายได้ถึง 20 mA ให้โหลด อินพุตลดลงได้ถึง 15 V และซีเนอร์ต้องการอย่างน้อย 2 mA เพื่อควบคุมแรงดัน จงหาความต้านทานอนุกรมสูงสุด Rmax ที่ยังควบคุมแรงดันได้
Vin,min = 15 V VZ = 9.1 V IL,max = 20 mA IZ,min = 2 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 −34 ใน two's complement 8 บิต อ่านเป็นจำนวนไม่มีเครื่องหมาย ค่าของรูปแบบ U เป็นเท่าใด
N = −34 8 bit
U =
26. ระบบเลข ยาก
32 บิต two's complement, N = ? ? เครื่องหมาย ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
จำนวนเต็มที่ติดลบมากที่สุด N ที่เก็บได้ใน two's complement 32 บิตคือเท่าใด
32 bit
N =
27. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ปานกลาง
AB CD 00 01 11 10 00 01 11 10 0 0 0 1 1 3 0 2 0 4 0 5 1 7 1 6 1 12 1 13 1 15 0 14 0 8 0 9 0 11 1 10
ใช้แผนที่คาร์โนห์หารูปผลคูณของผลบวก (POS) ที่น้อยที่สุดของ F(A, B, C, D) = Σm(3, 6, 7, 10, 12, 13, 15) มีกี่พจน์ผลบวก (ตัวประกอบ) N
F(A, B, C, D) = Σm(3, 6, 7, 10, 12, 13, 15)
N =
28. ตรรกะดิจิทัล: เกต แผนที่คาร์โนห์ และฟลิปฟล็อป ยาก
FF Q0 Q0 FF Q1 Q1 FF Q2 Q2 FF Q3 Q3 FF Q4 Q4 CLK MOD-25 ตัวนับมอด-25 ต้องนับผ่าน 25 สถานะที่ต่างกัน ต้องใช้ฟลิปฟล็อปอย่างน้อยกี่ตัว n
N = 25
n =
29. การแปลงลาปลาซ ปานกลาง
F(s) = (6s + 40)/(s² + 3s + 2) การแปลงผกผันของมันมีรูป f(t) = A·e−t + B·e−2t จงหาสัมประสิทธิ์ A ด้วยเศษส่วนย่อย
F(s) = (6s + 40)/(s² + 3s + 2)
A =
30. การแปลงลาปลาซ ยาก
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? ระบบเป็นไปตาม y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t) โดย y(0) = 4 และ y′(0) = 0 ที่ t = 0 มีอินพุตฟังก์ชันขั้น u(t) = 10 ป้อนเข้า จงใช้การแปลงลาปลาซหา y(0.3)
y″ + 7y′ + 12y = 24·u(t) y(0) = 4 y′(0) = 0 u(t) = 10 t = 0.3 s
y(0.3) =
31. แผนภาพบล็อก ปานกลาง
R(s) + 8(s + 4) (s + 1)(s + 5) G(s) C(s) − วงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วยมี G(s) = 8(s + 4)/((s + 1)(s + 5)) ป้อนฟังก์ชันขั้นขนาด 5 ที่สัญญาณอ้างอิง จงหาค่าผิดพลาดสถานะคงตัว ess
G(s) = 8(s + 4)/((s + 1)(s + 5)) R = 5
ess =
32. แผนภาพบล็อก ยาก
R(s) + K (s + 3)(s + 7)(s + 8) G(s) C(s) − พืช G(s) = K/((s + 3)(s + 7)(s + 8)) อยู่ในวงป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย ใช้เกณฑ์เราท์–เฮอร์วิตซ์หาอัตราขยายที่มากที่สุด Kmax ที่วงปิดยังเสถียร
G(s) = K/((s + 3)(s + 7)(s + 8)) ป้อนกลับลบหนึ่งหน่วย
Kmax =
33. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 14/(s² + 2s + 14) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาถึงจุดสูงสุด tp ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 14/(s² + 2s + 14)
tp = s
34. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 1000 N/m c = 13 N·s/m m = 4 kg F = 100 N x(t) มวล m = 4 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 1000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 13 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 100 N กะทันหัน จงหาการกระจัดสูงสุด xmax เป็น mm
m = 4 kg k = 1000 N/m c = 13 N·s/m F = 100 N
xmax = mm
35. แผนภาพโบดและขอบเสถียรภาพ ปานกลาง
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −135 −90 −45 0 ω = 8 จงหาเฟส ∠G(jω) ของ G(s) = 27(s + 9)/(s(s + 8)) ที่ ω = 8 rad/s เป็นองศา
G(s) = 27(s + 9)/(s(s + 8)) ω = 8 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) = 396/(s(s + 4)(s + 10)) จงหาขอบอัตราขยาย GM ใน dB
L(s) = 396/(s(s + 4)(s + 10))
GM = dB
37. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ปานกลาง
R(s) + K 1 (s + 1)(s + 5)(s + 6) C(s) − วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยมี L(s) = K/((s + 1)(s + 5)(s + 6)) โดย K > 0 จงหาอัตราขยายสูงสุด Kmax ที่วงปิดเสถียร
L(s) = K/((s + 1)(s + 5)(s + 6))
Kmax =
38. เสถียรภาพ: เกณฑ์ราอ์ท–เฮอร์วิตซ์และรูตโลกัส ยาก
สำหรับวง L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) จงหาอัตราขยาย K ที่ทำให้โพลวงปิดอยู่ที่ s = −2.5
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) s = −2.5
K =
39. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
กระบวนการ G(s) = 0.5/(2s + 1) ถูกควบคุมด้วยอัตราขยายสัดส่วน K = 4 ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว ess สำหรับขั้น เป็นเปอร์เซ็นต์ของขนาดขั้น
G(s) = 0.5/(2s + 1) K = 4
ess = %
40. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + Kp + Ki /s 1 s + 1 C(s) − ตัวควบคุม PI C(s) = Kp + Ki /s ขับโรงงาน G(s) = 1/(s + 1) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย วงปิดต้องมี ωₙ = 3 rad/s และ ζ = 0.7 จงหาอัตราขยายสัดส่วน Kp
G(s) = 1/(s + 1) ωₙ = 3 rad/s ζ = 0.7
Kp =