Electrical Technology Grade 12 Eastern Cape Mock 2023 QP

NASIONALE SENIORSERTIFIKAAT GRAAD 12 SEPTEMBER 2023 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA PUNTE: 200 TYD: 3 uur Hierdie vraestel bestaan uit 22 bladsye insluitend ʼn 2 bladsy-formuleblad.

2 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Hierdie vraestel bestaan uit SES vrae. 2. Sketse en diagramme moet groot, netjies en volledig benoem wees. 3. Toon ALLE berekeninge en rond antwoorde korrek tot TWEE desimale plekke af. 4. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in hierdie vraestel gebruik is. 5. Jy mag ʼn nieprogrammeerbare sakrekenaar gebruik. 6. Toon die eenhede vir ALLE antwoorde van berekeninge. 7. ʼn Formuleblad is aan die einde van hierdie vraestel aangeheg. 8. Skryf netjies en leesbaar. Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 3 VRAAG 1: MEERVOUDIGEKEUSE-VRAE Verskeie opsies word as moontlike antwoorde op die volgende vrae gegee. Kies die antwoord en skryf slegs die letter (A–D) langs die vraagnommers (1.1 tot 1.15) in die ANTWOORDEBOEK neer, byvoorbeeld 1.16 D. 1.1. ʼn Poging om numeries die moontlikhede van verskillende ongunstige gebeure vas te stel en die waarskynlike omvang van die verliese te bepaal indien so gebeurtenis plaasvind, staan as ... bekend. A risiko-analise B kwantitatiewe risiko-analise C kwalitatiewe risiko-analise D gevaarlike praktyke (1) 1.2 Tydens resonansie in ʼn reeks RLC-stroombaan is ... A Z = R. B Z < R. C Z > R. D Z maksimum. (1) 1.3 Wanneer die frekwensie van ʼn RLC-stroombaan verhoog word, sal die weerstand ... A ook toeneem. B verminder. C dieselfde bly. D dubbel die waarde daarvan wees. (1) 1.4 Die drywing wat in ʼn suiwer induktiewe of kapasitiewe stroombaan gebruik word, staan as die … drywing bekend. A ware B aktiewe C reaktiewe D skyn (1) 1.5 ʼn Bipolêre aansluitingstransistor (BJT) word as ʼn … toestel beskou. A stroombeheer B dreinstroom (ID) C spanning-beheer D tipe geïsoleerde hek (IGBT) (1) 1.6 Die voordeel van ʼn veldeffektransistor bo ʼn bipolêre transistor is dat dit ʼn … het. A lae versterkingsfaktor B hoë insetstroom C uiters lae insetweerstand D uiters hoë insetweerstand (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

4 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 1.7 Die N-kanaal JVET sal korrek werk wanneer die … A hek-na-bron pn-aansluiting meevoorgespan is. B hek-na-bron pn-aansluiting omgekeerd voorgespan is. C drein aan grond gekoppel is. D hek aan die bron gekoppel is. (1) 1.8 Aan watter insetterminaal van ʼn 741-operasionele-versterker sal ʼn sein gekoppel word as die uitsetsein in fase met die insetsein is? A Terminaal 2 B Terminaal 3 C Terminaal 1 D Terminaal 4 (1) 1.9 Wanneer ʼn vierkantgolf op die inset van ʼn op-versterker-integreerkring toegepas word, sal die uitset ʼn … wees. A sinusgolfvorm B konstante GS-spanning C driehoekige golfvorm D vierkantige golfvorm (1) 1.10 ʼn … is ʼn gespesialiseerde op-versterkerkring wat twee insetspannings vergelyk en ʼn uitset produseer wat altyd by enige een van die twee toestande is. A Integreerder B Differensieerder C Vergelyker D Schmitt-sneller (1) 1.11 Wanneer die insetspanning na ʼn nie-omkerende Schmitt-sneller kleiner is as die verwysingsspanning, word die uitset in ... aangedryf. A positiewe versadiging B negatiewe versadiging C beide negatiewe en positiewe versadiging D nul versadiging (1) 1.12 Die frekwensieresponsreeks wat tussen die onderste en boonste frekwensies in die frekwensie-responskromme van versterkers voorkom word … genoem. A middelslag frekwensie B kritieke frekwensie C verdraaiing D desibel (1) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 5 1.13 Korrekte voorspanningsmetode vir ʼn transistorversterker vereis dat die basis- emittor-aansluiting … is. A omgekeerde voorspanning en die kollektor-basis aansluiting vorentoe voorspanning B vorentoe voorspanning en die kollektor-basis aansluiting omgekeerde voorspanning C omgekeerde voorspanning en kollektor-basisaansluiting omgekeerde voorspanning D vorentoe voorspanning en die kollektor-basis aansluiting vorentoe (1) voorspanning 1.14 Die RF-versterker sal … versterk. A ʼn enkele band van frekwensies B alle frekwensies C GS-seine D al bogenoemde (1) 1.15 Koppelkapasitors … A laat WS-seine deur, maar blokkeer GS. B laat GS-seine deur, maar blokkeer WS. C laat WS- en GS-seine deur. D blokkeer WS- en GS-seine. (1) [15] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

6 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) VRAAG 2: BEROEPSGESONDHEID EN VEILIGHEID 2.1 Noem TWEE faktore wat nodig is om ʼn sterk werksetiek in ʼn maatskappy te verseker. (2) 2.2 Definieer ʼn kritieke voorval in ʼn werkswinkel. (2) 2.3 Noem EEN veiligheidsmaatreël wat jy sal tref wanneer gekonsentreerde chemikalieë in ʼn GS-bordwerkstasie (GSB) hanteer word. (1) 2.4 Onderskei tussen ʼn onveilige handeling en ʼn berekende risiko in ʼn werkswinkel. (2) 2.5 Verduidelik hoekom jy jouself moet beskerm wanneer jy iemand help wat deur elektrisiteit geskok word. (1) 2.6 Verduidelik waarom ʼn persoon nie moet inmeng met, of misbruik maak van toerusting in die werkswinkel wat vir gesondheid en veiligheid voorsien word. (2) [10] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 7 VRAAG 3: RLC-KRINGE 3.1 Definieer induktiewe reaktansie met verwysing na RLC-stroombane. (2) 3.2 Teken ʼn volledige, benoemde siklus van die golfvorms wat die fasordiagram in FIGUUR 3.2 verteenwoordig. VL X-Axis X-Axis I FIGUUR 3.2: SPANNING EN STROOMFASORDIAGRAM (3) 3.3 ʼn Serie RLC-kring het ʼn weerstand van onbekende waarde, ʼn kapasitor met ʼn kapasitansie van 200 ɥF en ʼn induktor met ʼn reaktansie van 31,55 Ω wat aan ʼn 110 V/60 HZ WS-toevoer gekoppel is. Die impedansie van die stroombaan is 101,65 Ω. Gegee: C = 200 ɥF XL = 31,55 Ω VS = 110 V f = 60 Hz Z = 101,65 Ω Bereken: 3.3.1 Die kapasitiewe reaktansie (3) 3.3.2 Die stroom wat deur die stroombaan vloei (3) 3.3.3 Die waarde van die weerstand in die stroombaan (3) 3.3.4 Die induktansie van die induktor (3) 3.4 ʼn Spoel met ʼn weglaatbare weerstand het ʼn induktansie van 50 mH en is in serie verbind met ʼn 60 ɥF kapasitor en ʼn 100 Ω weerstand. Die stroombaan is aan ʼn 220 V-toevoer met ʼn veranderlike frekwensie gekoppel. Bereken die resonansfrekwensie van die stroombaan. Gegee: L = 50 mH C = 60 ɥF VS = 220 V (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

8 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 3.5 Verwys na FIGUUR 3.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. IL = 4,54 A Xc Xc==11,83 Vs = 100 V/25 Hz IR = 9,09 A FIGUUR 3.5: PARALLEL RLC-KRING Gegee: IR = 9,09 A IL = 4,54 A XC = 11,83 Ω VS = 100 V f = 25 Hz Bereken: 3.5.1 Die stroom wat deur die kapasitor vloei (3) 3.5.2 Die totale stroom wat deur die stroombaan vloei (3) 3.5.3 Die kragfaktor (3) 3.5.4 Noem, met ʼn rede, of die stroom die spanning voorloop of naloop (2) 3.6 Definieer selektiwiteit van ʼn resonante stroombaan. (2) 3.7 Noem TWEE faktore wat die kwaliteitsfaktor(Q) van ʼn resonante stroombaan bepaal. (2) [35] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 9 VRAAG 4: HALFGELEIERTOESTELLE 4.1 Teken ʼn netjies benoemde simbool van ʼn N-kanaal JVET. (3) 4.2 FIGUUR 4.2 hieronder toon ʼn deursnee van die konstruksie van ʼn verrykingsmodus MOSFET. Beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.2: VERRYKINGSMODUS MOSFET 4.2.1 Benoem A, B, C en D. (4) 4.2.2 Dui aan of die verrykings kanaal uit P-tipe of N-tipe materiaal bestaan. (1) 4.3 Verwys na die EVT en verduidelik die term afsny. (4) 4.4 Teken ʼn volledig benoemde stroombaandiagram van die Darlington-paar. (5) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

10 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 4.5 Verwys na FIGUUR 4.5 van ʼn ideale op-versterker hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.5: OP-VERSTERKER 4.5.1 Benoem punte A, B en C. (3) 4.5.2 Verduidelik wat die op-versterker ideaal maak om wisselspannings te versterk. (2) 4.6 Verwys na FIGUUR 4.6 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.6: OP-VERSTERKER 4.6.1 Identifiseer die bogenoemde stroombaandiagram. (1) 4.6.2 Bereken die waarde van terugvoerweerstand RF. (3) 4.7 Verduidelik hoe ʼn 100 mV sinusgolfsein sal reageer as die versterking van die stroombaan 10 is en die sein aan die ... gekoppel is. 4.7.1 omkeer insette van die komponent (3) 4.7.2 nie-omkeer invoer van die komponent (3) 4.8 Beskryf die voordele van die gebruik van negatiewe terugvoer in ʼn op-versterker. (4) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 11 4.9 Verwys na FIGUUR 4.9 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 4.9 4.9.1 Benoem penne 2, 3, 5 en 8. (4) 4.9.2 Verduidelik die funksie van pen 6. (3) 4.9.3 Noem die toevoerspanningsreeks waarteen die 555-GS werk. (2) [45] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

12 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) VRAAG 5: SKAKELKRINGE 5.1 Noem die tipe multivibrator wat: 5.1.1 Een polssiklus van ‘hoog’ en ‘laag’ produseer wanneer ʼn snellerpuls toegepas word (1) 5.1.2 Toestand verander wanneer ʼn snellerpuls toegepas word en in daardie toestand bly (1) 5.2 Teken ʼn stroombaandiagram van ʼn astabiele multivibrator. (5) 5.3 Verwys na die stroombaan in FIGUUR 5.3 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 5.3: MULTIVIBRATOR 5.3.1 Identifiseer die bogenoemde multivibrator. (2) 5.3.2 Noem die funksie van R1 en R2 . (2) 5.3.3 Beskryf wat gebeur wanneer die stelskakelaar, S1 , gedruk word. (3) 5.3.4 Verduidelik hoekom drumpelpen 6 direk aan grond gekoppel is. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 13 5.4 Verwys na FIGUUR 5.4 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 5.4: SCHMITTSNELLER-INVOER EN UITSET 5.4.1 Noem of die uitsetsein ʼn omkerende, of ʼn nie-omkerende Schmitt- sneller verteenwoordig. Motiveer jou antwoord. (3) 5.4.2 Teken die stroombaandiagram van die Schmitt-sneller wat uit twee resistors bestaan en ʼn 741-op-versterker wat die uitsetsein in FIGUUR 5.4 sal produseer. (7) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

14 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 5.5 Verwys na FIGUUR 5.5 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 5.5: OMKEERSOMMEERVERSTERKER Gegee: 𝑉1= 200 mV 𝑉2= 300 mV 𝑉3= 400 mV RF = 100 kΩ 𝑅1 = 20 kΩ 𝑅2 = 10 kΩ 𝑅3 = 25 kΩ 5.5.1 Beskryf hoe die wins van hierdie versterker bepaal kan word. (3) 5.5.2 Bereken die uitsetspanning van die versterker. (4) 5.5.3 Bereken die wins van die versterker deur spanningswaardes te gebruik. (3) 5.5.4 Verduidelik die voordeel van die gebruik van ʼn veranderlike weerstand in die terugvoerlus in plaas van ʼn vaste weerstand. (2) 5.5.5 Wat sal met die uitsetspanning gebeur as die waarde van R2 na 5 kΩ verander word? (2) 5.6 Teken ʼn stroombaandiagram van ʼn op-versterker-integreerder met inset- en uitsetseine. (6) 5.7 Noem DRIE belangrike werkspunte van die op-amp-integreerkring. (3) [50] Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 15 VRAAG 6: VERSTERKERS 6.1 Verwys na FIGUUR 6.1 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 6.1: VOORGESPANNE NPN-TRANSISTOR 6.1.1 Bepaal Vce vir die stroombaan wanneer dit in rus is. (1) 6.1.2 Bereken die maksimum kollektorstroom wat in die stroombaan kan vloei. (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

16 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 6.2 Verwys na FIGUUR 6.2 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. + 9 VCC R1 RC 400 C2 10 k 10 µF C1 1 µF T1 ß 200 = VCE VIN 2, 38 V 2 mV( AC) CE R2 RE 100 µF 1,5 k 1k 0 V FIGUUR 6.2: VERSTERKER-KRINGBAANDIAGRAM 6.2.1 Identifiseer die versterker in FIGUUR 6.2. (1) 6.2.2 Beskryf die voorspanningsmetode vir Klas A-versterking. (4) 6.2.3 Bepaal die spanningsval oor Rc . (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 17 6.3 Verwys na FIGUUR 6.3 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. +VCC RB1 T1 T2 Q1 Uitset Output sein signal Q2 RB2 RE 0V FIGUUR 6.3: VERSTERKER-KRINGBAANDIAGRAM 6.3.1 Identifiseer die versterkerkring in FIGUUR 6.3. (1) 6.3.2 Noem die tipe transistor wat in die stroombaan gebruik word. (1) 6.4 ʼn Balansversterker kringbaan het die volgende inligting: Gegee: Insetkrag = 750 mW Uitsetkrag = 28 W Insetspanning = 230 V Uitsetspanning = 219 V Insetstroom = 3,6 mA Uitsetstroom = 15,3 mA Uitsetimpedansie = 40 Ω Bereken die volgende: 6.4.1 Stroomwins in dB (3) 6.4.2 Spanningswins in dB (3) 6.4.3 Kragtoename in dB (3) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

18 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 6.5 Teken ʼn stroombaandiagram van ʼn komplementêre balansversterker. (5) 6.6 Verwys na FIGUUR 6.6 hieronder van ʼn radiofrekwensieversterker. FIGUUR 6.6: RADIO-FREKWENSIE-VERSTERKER Teken ʼn volledig benoemde frekwensieresponskromme van die RF- gekoppelde versterker. (4) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 19 6.7 Verwys na FIGUUR 6.7 hieronder van ʼn RC-faseskuif-ossillator wat VET gebruik en beantwoord die vrae wat volg. +VCC RB RC C5 C1 C2 C3 Q1 VOUT UIT R1 R2 R3 R4 C4 FIGUUR 6.7: RC-FASESKUIF-OSSILLATOR 6.7.1 Definieer die term ossillator. (2) 6.7.2 Beskryf hoe die RC-faseskuif-ossillator sy faseverskuiwing van 360° gedurende sy werking bereik. (4) Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

20 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) 6.8 Verwys na FIGUUR 6.8 hieronder en beantwoord die vrae wat volg. FIGUUR 6.8: OSSILLATOR KRINGDIAGRAM 6.8.1 Identifiseer die ossillator in FIGUUR. 6.8. (1) 6.8.2 Bespreek hoe ossillasie in hierdie stroombaan verkry word. (6) [45] TOTAAL: 200 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

(EC/SEPTEMBER 2023) ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA 21 FORMULABLAD RLC-KRINGE HALFGELEIER-TOESTELLE 1 𝑉𝑢𝑖𝑡 𝐴𝑉 = 𝑉𝑖𝑛 = 𝑅 𝐹 𝑅 𝑋𝐿 = 2𝜋𝐹𝐿 𝑒𝑛 𝑋𝐶 = 𝐼𝑁 2𝜋𝐹𝐶 𝑅 𝑉𝑈𝐼𝑇 = 𝑉𝐼𝑁 = (− 𝑅 𝐹 ) SERIES 𝐼𝑁 𝑅 𝐴𝑉 = 1 + 𝑅 𝐹 𝐼𝑇 = 𝐼𝑅 = 𝐼𝐶 = 𝐼𝐿 𝐼𝑁 𝑅 𝑉𝑈𝐼𝑇 = 𝑉𝐼𝑁 (1 + 𝑅 𝐹 ) 𝑍 = √𝑅 2 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )2 𝐼𝑁 𝛽𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟 = 𝛽1 × 𝛽2 𝑉𝑇 = √𝑉𝑅 2 + (𝑉𝐿− 𝑉𝐶 )2 VERSTERKERS 𝑉𝐿 = 𝐼𝑋𝐿 en 𝑉𝑐 = 𝐼𝑋𝐶 en 𝑉𝑇 = 𝐼𝑍 𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 𝑉 𝐼𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝑅𝐶𝐶 𝑅 𝐶 𝐶𝑂𝑆𝜃 = 𝑍 𝐴 𝐴′ = 1 + 𝛽𝐴 𝑉 𝐶𝑂𝑆𝜃 = 𝑉𝑅 𝑃 𝑇 Kragwins 𝐴𝑃 = 𝑙𝑜𝑔10 ( 𝑃𝑢𝑖𝑡 ) 𝑖𝑛 𝐸 𝑋 𝑋 𝑉 𝑄 = 𝑍𝐿 = 𝑍𝐶 = 𝑉𝐿 = 𝑉𝐶 = 𝑅 √𝐶 𝑉 1 𝐿 𝐴𝑉 = 20 𝑙𝑜𝑔10 𝐸𝑢𝑖𝑡 dB 𝑖𝑛 𝑆 𝑆 𝐼𝑢𝑖𝑡 𝐴𝐼 = 20 𝑙𝑜𝑔10 𝐼 PARALLEL 𝑖𝑛 + 1. 𝑉𝑇 = 𝑉𝑅 =𝑉𝐿 = 𝑉𝐶 1 𝐹0 = 2𝜋√𝐿 𝐶 𝑇 𝑽 𝑉 𝑉 2. 𝐼𝑹 = 𝑹 = 𝑎𝑛𝑑 𝐼𝐿 = 𝑋 = 𝐼𝐶 = 𝑋 1 𝐿 𝐶 Fr = 2𝜋√𝐿𝐶 1 3. 𝐼𝑇 = √𝐼𝑅 2 + (𝐼𝐿 − 𝐼𝐶 )2 𝐹𝑂 = 2𝜋√6 𝑅𝐶 𝐼𝑅 4. 𝐶𝑂𝑆𝜃 = 𝐼𝑇 𝑋𝐿 𝑋 𝑉 1 𝐿 5. 𝑄= = 𝑍𝐶 = 𝑉𝐿 = 𝑅 = √𝐶 𝑍 𝑆 Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief

22 ELEKTRIESE TEGNOLOGIE: ELEKTRONIKA (EC/SEPTEMBER 2023) SKAKELKRINGE V R 1. Wins AV = VUIT = - (R f ) omkeer op-versterker IN in V R 2. Wins AV = VUIT = 1 + (R f ) nie-omkeer op-versterker IN in R 3. VUIT = VIN × (- R f ) omkeer op-versterker in 4. VUIT = -(V1 + V2 + V3 ) sommeerende op-versterker 1 5. fr = 2π√LC 1 6. f = 2π 6RC √ Kopiereg voorbehou Blaai om asseblief