Ηλεκτρονική Μάθημα Ι Ηλεκτρονικά Συστήματα. Καθηγητής Αντώνιος Γαστεράτος Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης, Δ.Π.Θ.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ηλεκτρονική Μάθημα Ι Ηλεκτρονικά Συστήματα. Καθηγητής Αντώνιος Γαστεράτος Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης, Δ.Π.Θ."

Αρμονία Βαμβακάς
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ηλεκτρονική Μάθημα Ι Ηλεκτρονικά Συστήματα Καθηγητής Αντώνιος Γαστεράτος Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης, Δ.Π.Θ.

2 Σκοπός του μαθήματος Εισαγωγή στις αναλογικές και ψηφιακές ηλεκτρονικές διατάξεις Απόκτηση αναλυτικής ικανότητας σε θέματα ηλεκτρονικής Ανάλυση και σχεδιασμός αναλογικών και ψηφιακών κυκλωμάτων

3 Διάρθρωση του μαθήματος Εισαγωγή στα ηλεκτρονικά συστήματα Δίοδοι Διπολικά τρανζίστορ Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου Τελεστικοί ενισχυτές Κυκλώματα τελεστικών ενισχυτών Άλγεβρα Boole και λογικές πύλες Συνδυαστικά ψηφιακά κυκλώματα Ακολουθιακά ψηφιακά κυκλώματα

4 Πρόγραμμα μαθήματος Θεωρία Τρίτη 9-12 (αίθουσα Α3-4) Ασκήσεις Τρίτη (αίθουσα Α3-4) Εργαστήρια Τρίτη 8-9 (υπολογιστικό κέντρο ΤΜΠ&Δ)

5 Προτεινόμενα συγγράμματα [ ]: Μηχανοτρονικός Σχεδιασμός Τόμος Ι, Γαστεράτος Αντώνιος [ ]: Ηλεκτρονική, 8η Έκδοση, Malvino A., Bates D. Λεπτομέρειες [ ]: Ηλεκτρονικά, Χαριτάντης Γιάννης [ ]: Βασική Ηλεκτρονική, Bernd Schiemann

6 Επικοινωνία Ιστοσελίδα μαθήματος στην πλατφόρμα Επικοινωνία με το διδάσκοντα:

7 Γιατί αυτό το μάθημα στο ΤΜΠ&Δ; Οι προκλήσεις που καλούνται να αντιμετωπίσουν οι σημερινοί μηχανικοί οποιουδήποτε κλάδου γίνονται ολοένα και περισσότερο πολυσχιδείς. Τα τεχνολογικά προβλήματα καθίστανται συνεχώς πιο δύσκολα και βαθύτερα με χαρακτήρα πολύπλευρο και απαιτούν μια διακλαδική προσέγγιση για την επίλυσή τους. Κάθε μοντέρνο τεχνολογικό σύστημα διαθέτει ένα επίπεδο που αποτελείται από αισθητήρες και κινητήρες και ένα επίπεδο ελέγχου με ηλεκτρονικά μέρη, υπολογιστές και λοιπά στοιχεία ελέγχου.

8 Τι είναι ηλεκτρονική Η ηλεκτρονική είναι ο κλάδος εκείνος της τεχνολογίας που ασχολείται με τη μελέτη, σχεδιασμό και υλοποίηση συσκευών που βασίζουν την αρχή λειτουργία τους στην κίνηση ηλεκτρονίων

9 Σήματα και συστήματα Η λέξη σύστημα ετυμολογείται από το ρήμα συνίστημι, δηλαδή βάζω πράγματα μαζί. Είναι δηλαδή ένα σύνολο πραγμάτων με σχέση ενότητας ή αλληλεξάρτησης μεταξύ τους, που λαμβάνουν από κοινού εισόδους και παράγουν εξόδους. Το σήμα είναι οποιαδήποτε φυσική μεταβλητή, της οποίας το πλάτος ή η μεταβολή με το χρόνο περιέχει κάποιου είδους πληροφορία.

10 Ηλεκτρονικό σύστημα Αποτελεί τη φυσική διασύνδεση υποσυστημάτων και συσκευών που συλλέγουν πληροφορία και λαμβάνουν αποφάσεις Είσοδοι (αιτία) Ηλεκτρονικό σύστημα Έξοδοι (αποτέλεσμα)

11 Ηλεκτρονικό σύστημα - αισθητήρια - ενεργοποιητές Τα ηλεκτρικά σήματα που εισάγονται σε ένα ηλεκτρονικό σύστημα επεξεργασίας σήματος προέρχονται από αισθητήρες, συσκευές που ανιχνεύουν μια αλλαγή σε ένα φυσικό ερέθισμα μετατρέποντάς το σε ηλεκτρικό σήμα Επιθυμητή λειτουργία Αισθητήριο Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου Ενεργοποιητής

ανά λεπτό) ανοικτού βρόχου Επιθυμητή έξοδος (στροφές ανά λεπτό) + Ηλεκτρονική

12 Έλεγχος με ηλεκτρονικά συστήματα Επιθυμητή έξοδος (τάση που αντιστοιχεί σε στροφές ανά λεπτό) Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου Τάση Ενεργοποιητής Έξοδος (στροφές ανά λεπτό) ανοικτού βρόχου Επιθυμητή έξοδος (στροφές ανά λεπτό) + Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου Τάση Ενεργοποιητής Έξοδος (στροφές ανά λεπτό) Τάση Αισθητήριο κλειστού βρόχου

Γραμμικά και μη γραμμικά συστήματα Αν η σχέση εισόδου-εξόδου μπορεί να περιγραφτεί από μία καμπύλη της μορφής y(t) = ax(t)+b, σε όλο το εύρος της χρονοσειράς

13 Γραμμικά και μη γραμμικά συστήματα Αν η σχέση εισόδου-εξόδου μπορεί να περιγραφτεί από μία καμπύλη της μορφής y(t) = ax(t)+b, σε όλο το εύρος της χρονοσειράς εισόδου, τότε η σχέση εισόδου εξόδου του συστήματος είναι γραμμική Έξοδος y 3 y 2 y 1 Έξοδος y 2 y 3 y 1 x 1 x 2 x 3 Είσοδος x 1 x 2 x 3 Είσοδος γραμμικό μη-γραμμικό

Παράδειγμα Ας θεωρήσουμε το σύστημα του σχήματος, του οποίου η απόκριση είναι το ημίτονο της εισόδου x sin y Ένα τέτοιο σύστημα είναι προφανώς μη γραμμικό με τη σχέση εισόδου εξόδου y = sin(x) να

14 Παράδειγμα Ας θεωρήσουμε το σύστημα του σχήματος, του οποίου η απόκριση είναι το ημίτονο της εισόδου x sin y Ένα τέτοιο σύστημα είναι προφανώς μη γραμμικό με τη σχέση εισόδου εξόδου y = sin(x) να απέχει πολύ από την εξίσωση ευθείας. Όμως, αν κανείς αναλογιστεί ότι το όριο της συνάρτησης sin(x)/x όταν το x τείνει στο μηδέν είναι μονάδα, τότε για μία μικρή ζώνη πέριξ του μηδενός, η συνάρτηση y = sin(x) μπορεί να αντικατασταθεί από τη συνάρτηση y = x. Η τελευταία συνάρτηση είναι σαφέστατα γραμμική και επομένως το σύστημά μας μπορεί να θεωρηθεί γραμμικό για μια στενή περιοχή γύρω από το 0. y y x x

Είδη σημάτων Σήμα σε συνεχή χρόνο Φυσικός κόσμος Αισθητήρια Σήμα σε διακριτό χρόνο και διακριτό πλάτος Έλεγχος Υπολογιστής Επεξεργασία Αποθήκευση Επίδειξη

15 Είδη σημάτων Σήμα σε συνεχή χρόνο Φυσικός κόσμος Αισθητήρια Σήμα σε διακριτό χρόνο και διακριτό πλάτος Έλεγχος Υπολογιστής Επεξεργασία Αποθήκευση Επίδειξη Αριθμητικά δεδομένα Σήμα σε συνεχή χρόνο Φυσικός κόσμος Μετατροπείς κίνησης Ανάδραση Φίλτρο Δειγματοληψία και Συγκράτηση ADC DAC H Φίλτρο Ενισχυτής Έλεγχος

16 Συνεχές και διακριτό σήμα Χρόνος Πλάτος Συνεχές Αναλογικό σήμα Διακριτό Δειγματοληπτισμένο σήμα Συνεχής Κβαντισμένο σήμα Κωδικοποιημένο σήμα Διακριτός

17 Ερωτήσεις Τι είναι σύστημα; Τι είναι σήμα; Πώς θα περιγράφατε ένα σύστημα ηλεκτρονικής; Πώς παριστάνονται τα ηλεκτρικά σήματα; Από τι προέρχεται η πληροφορία που εφαρμόζεται στην είσοδο ενός ηλεκτρονικού συστήματος; Που εφαρμόζεται η έξοδος ενός συστήματος ηλεκτρονικής; Να σχεδιάσετε ένα σύστημα ανοικτού βρόχου. Να σχεδιάσετε ένα σύστημα κλειστού βρόχου. Πότε λέμε ότι ένα σύστημα παρουσιάζει γραμμική και πότε μη-γραμμική συμπεριφορά; Σε ποιες δύο κατηγορίες διακρίνονται τα σήματα;

18 Ερωτήσεις Τι είδους σήματα υπάρχουν στο φυσικό κόσμο; Τι σήματα αντιλαμβάνεται ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής; Πώς μετατρέπουμε ένα αναλογικό σήμα σε ψηφιακό;

Επιπλέον βιβλιογραφία Bagad, V.S., Electronic Product Design, 4th Edition, Technical Publications Pune, Pune, 2009. Bramston, D.

19 Επιπλέον βιβλιογραφία Bagad, V.S., Electronic Product Design, 4th Edition, Technical Publications Pune, Pune, Bramston, D., Basics Product Design 01: Idea Searching, Ava Publishing, Lausanne, Oppenheim, A.V., Willsky, A.S. and Nawab, S.H., Signals and Systems, 2nd Edition, Pearson, London, Senturia, S.D. and Wedlock, B.D., Electronics Circuits and Applications, John Wiley and Sons, New York, 1975.

Σχετικά έγγραφα

Μάθηµα 1ο Μέρος 1ο. Ανάλυση Κυκλωµάτων DC ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Μάθηµα 1ο Μέρος 1ο. Ανάλυση Κυκλωµάτων DC ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Μάθηµα 1ο Μέρος 1ο Ανάλυση Κυκλωµάτων DC ΑΝΑΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ 1 Σκοπός του µαθήµατος Εισαγωγή στις ηλεκτρονικές διατάξεις µε στόχο την απόκτηση αναλυτικής ικανότητας στα θέµατα αυτά. Απόκτηση απαραίτητων