Complemente de Electronica
description
Transcript of Complemente de Electronica
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 1
Complemente de Electronica
BibliografieMihai P. Dinca, Complemente de Electronica, Ed. Universitatii din Bucuresti, 2002
Paul Horowitz and Winfield Hill, “The art of Electronics”
Horowitz and Thomas Hayes The art of Electronics, Student Manual
Mihai P. Dinca, Electronica – Manualul studentului, vol. 2, Ed. Universitatii din Bucuresti
Titular curs
Mihai P. Dinca, Conf. Dr. Catedra de Electricitate si Biofizica
E-mail: [email protected]:
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 2
Structura si continutul cursuluiCap. 1
Sisteme si semnaleCap. 2
Functia de transfer FourierCap. 3
Functia de transfer LaplaceCap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1Cap. 5
Sisteme de ordin superiorCap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 3
Cap. 1
Sisteme si semnaleCap. 2
Functia de transfer FourierCap. 3
Functia de transfer LaplaceCap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1Cap. 5
Sisteme de ordin superiorCap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 4
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 3
Functia de transfer LaplaceCap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1Cap. 5
Sisteme de ordin superiorCap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 5
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1Cap. 5
Sisteme de ordin superiorCap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 6
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 5
Sisteme de ordin superiorCap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 7
Cap. 5
Sisteme de ordin superior
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 6
Reactia negativaCap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 8
Cap. 6
Reactia negativa
Cap. 5
Sisteme de ordin superior
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 7
Amplificatoare operationaleCap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 9
Cap. 7
Amplificatoare operationale
Cap. 6
Reactia negativa
Cap. 5
Sisteme de ordin superior
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 10
Cap. 7
Amplificatoare operationale
Cap. 6
Reactia negativa
Cap. 5
Sisteme de ordin superior
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 11
Sisteme si semnale
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 12
Starea lor este determinată de un ansamblu discret de mărimi fizice care depind numai de timp.Ecuaţiile care modelează aceste sisteme sînt ecuaţii diferenţiale ordinare.Parametrii ecuaţiilor caracterizează individual componentele sistemului, fiind numiţi parametri concentraţi (lumped în lb. engleză).
Sisteme cu parametri concentrati
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 13
Ecuaţiile care modelează linia sunt ecuaţii diferenţiale cu derivate parţiale
R, L, C şi G sunt, respectiv, rezistenta, inductanţa, capacitatea şi conductanţa de pierderi raportate la unitatea de lungime
Sisteme cu parametri distribuiţi
Modelarea circuitelor la frecvente foarte mari (lungimea de unda comparabila cu dimensiunea circuitului (antene, linii de transmisie, etc.)
0
0
Gut
uC
d
i
Rit
iL
d
u
Starea unei linii electrice de transmisie bifilare
funcţii care depind atît de timp cît şi de poziţie
Ne vom ocupa numai circuite cu parametri concentrati si constanti in timp.
d
+
- u
i
u(d,t)
i(d,t)
Sisteme cu parametri distribuiti
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 14
SISO (Single Input Single Ouput)
Invarianta in timp a sistemului
Cu excitatie nula, sistemul ramine un timp nedefinit intr-o anumita stare de echilibru, numita stare relaxata.
Starea relaxata pentru circuite: toti curentii nuli, tensiune zero pe condensatoare (descarcate).
Starea relaxata ?
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 15
Sisteme liniare
omogenitatea
aditivitatea
)(produce)()(produce)( tyKtxKtytx
)()(produce)()(
)(produce)(si)(produce)(
2121
2211
tytytxtx
tytxtytx
LTI – Linear Time Invariant
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 16
Sisteme liniare (continuare)Multiple Input Single Output
Primul experiment: Al doilea experiment:
Al treilea experiment:
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 17
Sisteme liniare (continuare)Liniaritatea ecuatiilor:
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 18
Proprietati ale sistemelor liniareExemplu: integratorul RC
Sistem stabil – raspunsul liber se stinge in timp
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 19
Proprietati ale sistemelor liniare (continuare)
Regimul sinusoidal permanent
Semnalul sinusoidal este singurul semnal periodic care nu este deformat de catre circuitele liniare.
Numai sistemele liniare pastreaza forma sinusoidala a semnalului.
Pentru orice frecventa, un semnal sinusodal la intrare produce la iesire (dupa permanentizare)un semnal sinusoidal de aceeasi frecventa.
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 20
De ce ?
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 21
Proprietati ale sistemelor liniare (continuare)
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 22
Raspunsul in frecventaSinus de frecventa zero - constant
Raspuns permanentizat la excitatie x constanta = regim de curent continuu (DC)
Amplificarea la curent continuu ADC =iesire permanentizata/excitatie
Daca x si y nu sunt marimi de acelasi tip, raportul este un factor static de transfer. Exemple: rezistenta de intrare, conductanta de iesire, transrezistenta.
Liniaritate statica
in
out
Caracteristica statica
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 23
Frecventa diferita de zero
Semnalul de la iesire are amplitudinea diferita de cel de la intrare – este amplificat
Semnalul de la iesire este defazat fata de cel de la intrare
Raspunsul in frecventa (continuare)
Sisteme fara memorie – pentru orice forma a semnalului de intrare y(t)=K x(t), caz trivial
Sunt descrise complet de caracteristica statica de transfer
Exemplu: circuite ce contin numai rezistoare
Sisteme cu memorie
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 24
Raspunsul in frecventa (continuare)fazori (vectori rotitori cu punctul de aplicaţie în origine) asociaţi semnalelor sinusoidaleAmplificare=semnal iesire/semnal intrareNu putem imparti vectori – trecem la numere complexe
amplificarea complexa
amplificarea complexa
Modulul A– amplificarea (in valoare absoluta)
Argumentul – defazajul produs de sistem
semnal de intrare )sin()( 0ttx
tjtx 0exp)(~ Numar complex, forma exponentiala
semnal de iesire amplitudine de A ori mai maresi defazat cu
)sin()( 0 tAty
jAtjjtjA
tj
tjA
tx
tyH expexp
1exp
)(exp
)(~)(~
000
0
)(exp)(~0 tjAty
{
j 1
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 25
Amplificarea complexa depinde de frecventa – raspunsul in frecventa (frequency response)
Reprezentarea grafica se face in scara logaritmica pentru frecventa
In locul modulului amplificarii se prefera cistigul, masurat in decibeli (dB)
Raspunsul in frecventa (continuare)
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 26
Calcularea raspunsului in frecventa pentru circuiteImpedante complexe
Impedanta vazuta la intrare
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 27
Calculati raspunsul in frecventa pentru circuitul din figura.
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 28
Dacă două sisteme sînt legate în cascadă, ieşirea primului fiind intrarea celui de-al doilea, răspunsul în frecvenţă al sistemului compus se obţine simplu prin înmulţirea celor două răspunsuri parţiale
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 29
Avantajele caracterizarii sistemelor liniare prin raspunsului in frecventa
Functia H() are semnificatie fizica directa si poate fi usor determinata experimental.
Formalismul este elegant si compact, in locul unui set de ecuatii diferentiale (eventual a uneia de grad superior) avem nevoie doar de o functie complexa de variabila reala H().
Pentru circuitele electrice calculul lui H() se face direct din topologia circuitului fara scrierea ecuattilor diferentiale.
Legarea in cascada a sistemelor se traduce simplu prin inmultirea celor doua raspunsuri in frecventa, permitind astfel reprezentarea sistemelor complexe prin scheme bloc.
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 30
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 31
Punctele slabe ale formalismului funcţionează numai pentru un anumit tip de semnale (sinusoidale)
descrie doar răspunsul staţionar (permanentizat)
raspunsul in frecventa nu poate fi definit pentru sisteme instabile
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 32
SemnaleRealizabile – de durata finita si cu amplitudine finita
energia este finita
Idealizari:Semnal cauzal – identic nul inainte de un anumit moment, poate dura un timp infinit
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 33
Semnale necauzale, incep la t
Deterministe si periodice
Aleatoare
functii reale de o variabila reala, in sensul clasic
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 34
Semnale definite prin distributii
Impulsul Dirac unitar (t) :
0 t
0 t
0 t
0 t
Arie egala cu 1, pozitionat la t=0
(t-2) Impuls Dirac, arie egala cu 5, pozitionat la t=5
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 35
Tema pentru acasa
P1.2, P1.3, P1.10 si P1.12
Mihai P. Dinca, Complemente de Electronica, pag. 32-33
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 36
Lucrari practice, dispozitivul experimental
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 37
Proiectarea si realizarea circuitului pentru comanda manuala a motoarelor
Simulator de circuite electronice- Circuit Maker 2000
http://www.csd.uoc.gr/~hy120/01f/simulator.html
http://www.elektroda.net/download/file586.html
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 38
Conectarea la placa de achizitie
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 39
Scrierea unui program in Labview pentru controlul motoarelor
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 40
Proiectarea si realizarea circuitului de interfata pentru senzorul de pozitie (magnetic sau optic)
Simulator de circuite electronice- Circuit Maker 2000
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 41
Conectarea la placa de achizitie
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 42
Scrierea unui program in Labview pentru citirea si afisarea pozitiei
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 43
Studiul dinamic al pendulului: Raspuns la semnal treapta Raspuns in frecventa Identificarea sistemului
SKFT-751
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 44
Studiul dinamic al pendulului: Raspuns la semnal treapta Raspuns in frecventa Identificarea sistemului
SKFT-751
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 45
Frequency response
0 1 2 3 4 50
2
4
6
G
/0
Complemente de Electronica Mihai P. Dinca
Lectia 1 46
Implementarea unui sistem de control automat a pozitiei