PRAKTILINE ELEKTROONIKA

Σχετικά έγγραφα
9. AM ja FM detektorid

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

HAPE-ALUS TASAKAAL. Teema nr 2

Koormus 14,4k. Joon

Kompleksarvu algebraline kuju

Ruumilise jõusüsteemi taandamine lihtsaimale kujule

Planeedi Maa kaardistamine G O R. Planeedi Maa kõige lihtsamaks mudeliks on kera. Joon 1

Lokaalsed ekstreemumid

Funktsiooni diferentsiaal

Graafiteooria üldmõisteid. Graaf G ( X, A ) Tippude hulk: X={ x 1, x 2,.., x n } Servade (kaarte) hulk: A={ a 1, a 2,.., a m } Orienteeritud graafid

28. Sirgvoolu, solenoidi ja toroidi magnetinduktsiooni arvutamine koguvooluseaduse abil.

PLASTSED DEFORMATSIOONID

Vektorid II. Analüütiline geomeetria 3D Modelleerimise ja visualiseerimise erialale

RF võimendite parameetrid

Eksamite kohta näpunäited tudengile; õppejõududel lugemine keelatud!

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED LEA PALLAS XII OSA

Ehitusmehaanika harjutus

1. Soojuskiirguse uurimine infrapunakiirguse sensori abil. 2. Stefan-Boltzmanni seaduse katseline kontroll hõõglambi abil.

2.2.1 Geomeetriline interpretatsioon

Geomeetrilised vektorid

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

Arvuteooria. Diskreetse matemaatika elemendid. Sügis 2008

1 Kompleksarvud Imaginaararvud Praktiline väärtus Kõige ilusam valem? Kompleksarvu erinevad kujud...

Smith i diagramm. Peegeldustegur

Teaduskool. Alalisvooluringid. Koostanud Kaljo Schults

Projekt Energia- ja geotehnika doktorikool II Project Doctoral School of Energy and Geotechnology II

8. KEEVISLIITED. Sele 8.1. Kattekeevisliide. Arvutada kahepoolne otsõmblus terasplaatide (S235J2G3) ühendamiseks. F = 40 kn; δ = 5 mm.

4.2.5 Täiustatud meetod tuletõkestusvõime määramiseks

,millest avaldub 21) 23)

Deformeeruva keskkonna dünaamika

HSM TT 1578 EST EE (04.08) RBLV /G

Sissejuhatus mehhatroonikasse MHK0120

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi piirkonnavooru lahendused klass

Energiabilanss netoenergiavajadus

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED, ÜLESANDED LEA PALLAS VII OSA

Jätkusuutlikud isolatsioonilahendused. U-arvude koondtabel. VÄLISSEIN - COLUMBIA TÄISVALATUD ÕÕNESPLOKK 190 mm + SOOJUSTUS + KROHV

TARTU ÜLIKOOL. Teaduskool. Magnetism. Koostanud Urmo Visk

HULGATEOORIA ELEMENTE

ELEKTRIMASINAD. Loengukonspekt

6 Vahelduvvool. 6.1 Vahelduvvoolu mõiste. Vahelduvvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub.

Juhistikusüsteeme tähistatakse vastavate prantsuskeelsete sõnade esitähtedega: TN-süsteem TT-süsteem IT-süsteem

Vektoralgebra seisukohalt võib ka selle võrduse kirja panna skalaarkorrutise

Kirjeldab kuidas toimub programmide täitmine Tähendus spetsifitseeritakse olekuteisendussüsteemi abil Loomulik semantika

Kontekstivabad keeled

Φ 1 =Φ 0 S 2. Joonis 3.1. Trafo ehitus ja idealiseeritud tühijooksu faasordiagramm

Tuletis ja diferentsiaal

Andmeanalüüs molekulaarbioloogias

FÜÜSIKA IV ELEKTROMAGNET- VÕNKUMISED 2. ELEKTROMAGNET- VÕNKUMISED 2.1. MEHHAANILISED VÕNKUMISED VÕNKUMISED MEHHAANIKAS. Teema: elektromagnetvõnkumised

5 Elektrimahtuvus. 5.1 Elektrilaeng ja elektriväli (põhikooli füüsikakursusest) 5.2 Mahtuvuse mõiste Q C = U

Ecophon Line LED. Süsteemi info. Mõõdud, mm 1200x x x600 T24 Paksus (t) M329, M330, M331. Paigaldusjoonis M397 M397

Vektorid. A=( A x, A y, A z ) Vektor analüütilises geomeetrias

Digitaalne loogika (Digital Logic)

Elekter ja magnetism. Elektrostaatika käsitleb paigalasuvate laengute vastastikmõju ja asetumist

Digitaaltehnika Loengukonspekt

1. Mida nimetatakse energiaks ning milliseid energia liike tunnete? Energia on suurus, mis iseloomustab keha võimet teha tööd. Liigid: mehaaniline

( ) ( ) ( ) Avaldame ka siin, tôestuseta, et faaside tasakaalu tingimus on täidetud vônkeringi takistuse faasikarakteristiku langeva iseloomu korral:

3. Elektromagnetism. 3.1 Koolifüüsikast pärit põhiteadmisi

Compress 6000 LW Bosch Compress LW C 35 C A ++ A + A B C D E F G. db kw kw /2013

6 LÜHISED ELEKTRIVÕRKUDES. ELEKTRIVARUSTUSE TÖÖKINDLUS.

K o Na o Cl o. K i Na i Cl i

Mathcadi tööleht ja vormistamisvahendid

Lisa 1.1. Elektrivoolu tekkemehhanism Lisa 1.2. Ohmi seadus Lisa 1.3. Elektrimõõtmised...64

Lisa 2 ÜLEVAADE HALJALA VALLA METSADEST Koostanud veebruar 2008 Margarete Merenäkk ja Mati Valgepea, Metsakaitse- ja Metsauuenduskeskus

Elastsusteooria tasandülesanne

4.1 Funktsiooni lähendamine. Taylori polünoom.

17.1 Üldisi põhimõtteid ja mõisteid Retseptorrakkude omadused

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

ITI 0041 Loogika arvutiteaduses Sügis 2005 / Tarmo Uustalu Loeng 4 PREDIKAATLOOGIKA

Füüsika täiendusõpe YFR0080

1 Entroopia ja informatsioon

Joonis 1. Teist järku aperioodilise lüli ülekandefunktsiooni saab teisendada võnkelüli ülekandefunktsiooni kujul, kui

Eesti elektrienergia hinna analüüs ja ühesammuline prognoosimine ARIMA tüüpi mudelitega

Püsimagneti liikumine juhtme suhtes

4. KEHADE VASTASTIKMÕJUD. JÕUD

Koduseid ülesandeid IMO 2017 Eesti võistkonna kandidaatidele vol 4 lahendused

ESF5511LOX ESF5511LOW ET NÕUDEPESUMASIN KASUTUSJUHEND 2 EL ΠΛΥΝΤΉΡΙΟ ΠΙΆΤΩΝ ΟΔΗΓΊΕΣ ΧΡΉΣΗΣ 21 HU MOSOGATÓGÉP HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ 41

kasutada kõrge sagedusega raadiolaineid (otsenähtav) parema täpsuse jaoks, kuid paratamatult piiratud distants.

2 Hüdraulika teoreetilised alused 2.1 Füüsikalised suurused

SAGEDUSMUUNDURID. Lugege läbi enne seadme kasutamist! Juhend. (C) 2008 Beijer Electronics Eesti OÜ v.4.1

Veaarvutus ja määramatus

1.2 Elektrodünaamiline jõud

Elektromagnetism VIII OSA ELEKTROMAGNETILINE INDUKTSIOON

E-kursuse "Torujupist raketini: sissejuhatus tehnoloogiateadustesse" materjalid

Deformatsioon ja olekuvõrrandid

Kui ühtlase liikumise kiirus on teada, saab aja t jooksul läbitud teepikkuse arvutada valemist

Hüdrosilindrid. Hüdrosilindrite tähtsamateks kasutus valdkondadeks on koormuste tõstmine ja langetamine, lukustus ja nihutus.

Materjalide omadused. kujutatud joonisel Materjalide mehaanikalised omadused määratakse tavaliselt otsese testimisega,

SAGEDUSMUUNDURID Juhend Lugege läbi enne seadme kasutamist!

STM A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

7.7 Hii-ruut test 7.7. HII-RUUT TEST 85

Punktide jaotus: kodutööd 15, nädalatestid 5, kontrolltööd 20+20, eksam 40, lisapunktid Kontrolltööd sisaldavad ka testile vastamist

Hübridisatsioonitehnikad ja polümeraasi ahelreaktsioon (PCR)

I tund: Füüsika kui loodusteadus. (Sissejuhatav osa) Eesmärk jõuda füüsikasse läbi isiklike kogemuste. Kuidas kujunes sinu maailmapilt?

1 Reaalarvud ja kompleksarvud Reaalarvud Kompleksarvud Kompleksarvu algebraline kuju... 5

ALGEBRA I. Kevad Lektor: Valdis Laan

Kordamine 2. osa Jõud looduses, tihedus, rõhk, kehad vedelikus ja gaasis. FÜÜSIKA 8. KLASSILE

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi lõppvooru ülesannete lahendused klass

Transcript:

PRAKTILINE ELEKTROONIKA Teine loeng Sügis 2014 Martin Jaanus martin.jaanus@ttu.ee 620 2110, 56 91 31 93

Teemad (1) Sissejuhatus Elektri olemus Põhiseosed Ühikud, kordajad. Elekrienergia allikad Komponendid: takisti, kondensaator, induktor, trafo

Teemad (2) Algteadmised signaalitöötlusest Elektri ja välismaailma seostamine (andurid, täiturid) Komponendid: diood,transistor, operatsioonvõimendi Tagasiside (automaatjuhtimine) Võimendid

Teemad (3) Elektrimõõtmised Mõõteriistade kasutamine Ohutustehnika

Ülitähtis raamat Lembit Abo Raadiolülitused See raamat ei vanane komponendid uuenevad kuid seosed ja arvutuseeskirjad jäävad samaks!!! Igale algajale (ka proffesionaalile) elektroonikadisainerile KOHUSTUSLIK KIRJANDUS!!!!

Signaalitöötlus Signaalitöötlus (inglise keeles signal processing) hõlmab elektroonikas elektroonilise signaali analüüsi, interpretatsiooni ja manipulatsiooni. Signaalitöötluse meetodite abil on võimalik signaali elektrooniliselt filtreerida, salvestada ja rekonstrueerida, eraldada mürast informatsiooni, teostada andmete kompressiooni (data compression), analoog-digitaal-muundamist ja tuletada signaali olulised omadused (feature extraction). Elektrooniliseks signaaliks võib olla näiteks heli (audiosignaal), pilt, bioloogiline signaal (EKG) või radarisignaal. Analoogsignaal pidevad väärtused (vool, pinge) Digitaalsignaal nivood, väärtused on diskreetsed ja tõlgendamine kokkulepitud

Signaali teisendamine Piisab kõige lihtsamal juhul takistist-. Vool Pinge Pinge Vool See ongi takisti ülesanne Võimendamine ja nõrgendamine Võimendiks nimetatakse seadet, mis välise energiaalllika abil suurendab signaali mingit väärtust (pingevõimendi, vooluvõimendi). Kõik võimendid võimendavad signaali võimsust. Saab teisendada ka näiteks (ei käsitle) Alaline Vahelduv ( vastupidi piisab lihtsamal juhul dioodist) Pinge Sagedus Sagedus Sagedus (kogu raadioside) Jne.

Ülekanne Ülekanne on ahela väljundi ja sisendi suhe (mitu korda nõrgendab, võimendab) Võib olla ühikuta (pingeülekanne) Muundurite puhul on olemas ühik K= väljund/ sisend

Voolujagur G1 Milline on IA? Oletame arvutustes, et ampermeeter on ideaalne (sisetakistus on 0). Järelikult pingelang ampermeetril on 0. I in G2 A I A Vool Iin läbides juhtivusi G1 ja G2 tekitab nendel Ohmi seaduse järgi pinge: VG1=VG2= Iin G1+G2 Vool, mis läbib juhtivust G2, avaldub G2 pinge ja juhtivuse korrutisena: IG2=IA=VG2*G2. Asendades eelmisest sisse VG2 saame, et IA=G2 * Iin G1+G2, ehk ülekanne avaldub : K= IA Iin = G2 G1+G2 Arvestades, et G=1/R, võib ülekande avaldada ka nii: K= IA Iin = R1 R1+R2

Pingejagur I= Vin R1+R2 R1 Milline on Vout? I=0! Oletame arvutustes, et allikas ja mõõtur on ideaalsed ( pingeaallikas on lühis ja voltmeeter tühis). Sellisel juhul voltmeetrit läbiv vool on 0. V in + V + R2 V out Ahelas tekkiv vool läbib mõlemat takistit ja avaldub Ohmi seaduse järgi : I= Vin R1+R2 Takistil R2 tekib pinge Vout : VR2=Vout=I*R2 Asendades sisse voolu, saame,et VR2=Vout=R2* Vin R1+R2 Ülekanne avaldub sellest: K= Vout Vin = R2 R1+R2

Detsibell (db) Kasutatakse kui suuruste diapasoon on väga suur Mobiiltelefon saatja 2 W, vastuvõtja 0.02 μw Kuulmine Kasutatakse ühikut bell (B), mis on võimsuste suhte kümnendlogaritm. ( Alexander Graham Bell). Praktiliseks kasutamiseks suur. Kasutatakse detsibelli X(dB) =10log(X/Xo) Korrutamine-jagamine muutub liitmiseks-lahutamiseks! Väga mugav kasutada signaalitöötluses. NB! Pinge ja voolu korral! Kuna võimsus on võrdeline pinge (ja ka voolu ) ruuduga siis. K(dB) =10log(V 2 /V 02 )=20log(V/V 0 )

Filtrid Madalpääsfilter F C = 1 2πRC Kõrgpääsfilter F C = 1 2πRC Lihtsaimad RC passiivfiltri realisatsioonid Võimaldavad muuta signaaliülekande sageduskarakteristikuid Piltidel on amplituudsageduskarakteristikud Olemas on ka faasisageduskarakteristikud

Filtrid Ribafilter Tõkkefilter Pääsufilter Disainitakse madal ja kõrgpääsfiltritest

Side elektri- ja muu maailma vahel Jõud, nihe, rõhk (heli) Elektromagnetiline induktsioon Magnetväljade vastasmõju Saab teha ka elektrostaatikaga (eriti tänapäeval mikrofonid) Dünaamilised mikrofonid ja valjuhääldid on pööratavad!

Elektroonikakomponent - diood Mittelineaarne kaksklemm Tekib erinevate omadustega materjalide kokkupuutes Tavaline on p- ja n- tüüpi juhtivusega pooljuhtide kokkupuutes tekkiv pn-siire Anood Katood Hüdraulika analoog tagasilöögiklapp

Elektroonikakomponent - diood Juhtivus sõltub pingest Põhieesmärk vahelduvsignaali alaldamine

Elektroonikakomponent - diood Stabliltron (zener) Valgusidood, fotodiood (avanemispinge >0.7V) Mahtuvusdiood Tunneldiood Päripingestatud ränidioodi aseskeem

Valgusdiood (LED) Eeltakisti arvutus Kasutame Kirchhoffi pingeseadust (arvutame takistile jääva pinge VR=Vs-VL Ohmi seadust R=VR/I Vs Valgusdioodi läbiv vool normaalolekus 10-20 ma + VL 10 ma voolu korral Infrapuna - 1.1 V Punane 2 V Kollane 2.2 V Roheline 2.3V Sinine - 3.3 V Valge - 3.3 V Sõltub tehnoloogiast

Elektroonikakomponent - transistor Olemuselt tüüritav takisti (transformer of resistor) Hüdraulika analoog kraan Väikese energiakuluga tüürime suuremat energiavoogu Bipolaartransistor Väljatransistor

Väljatransistor Elektriväli mõjutab laengute liikumist Olemuselt pingega tüüritav takisti Põhiline komponent mikroelektroonikas (IT) 50 miljonit tükki aastas inimese kohta (USA 2001) Kaks juhtivust N ja P, tüübid MOSFET ja J-FET Pais (gate) Läte (source) Neel (drain)

Bipolaartransistor Kaks juhtivust PNP ja NPN Võib võrrelda dioodidega Olemuselt vooluga tüüritav takisti Enamlevinud analoogelektroonikas

Bipolaartransistor Kui β on suur, siis lihtsuse mõttes loeme baasivoolu nulliks! Lihtsustab tunduvalt ligikaudseid arvutusi.

Bipolaartransistori ühendamine Kolm võimalikku režiimi ÜE enamlevinud (suur pinge ja keskmine vooluvõimendus) ÜK ehk emitterjärgur (suur vooluvõimendus, pingevõimendus veidi alla 1 võimsusvõimendite lõppastmed ) ÜB vooluvõimendus veidi alla 1, pingevõimendus keskmine, kasutatakse harva, erijuhtudel, raadiosagedustel. ÜE ÜK ÜB

Bipolaartransistori ühendamine Näide ÜE lülituses helivõimendusastmest Kõige levinum ühendusskeem! Sisend Väljund Komponentide väärtused ja arvutused mikrofonivõimendi töötoas Lihtsamas ja ebastabiilsemas variandis R2 puudub ja R3 on lühistatud PNP transistori kasutamisel vahetame toiteallika ja kondensaatorite polaarsused!

Võimendi Võimendi on seadis, mis välist energiaallikat kasutades tõstab signaali võimsust. Vcc + Sisend (V,I) K Väljund (V,I) Pingevõimendi Vooluvõimendi V-I muundur (ülekanne - juhtivus) I-V muundur (ülekanne - takistus) Ülekanne (võimendus) K V = V out V in, K V db = 20 log(k V ) Võimsusvõimendus K P = P out P in, K P db = 10 log(k P ) K I = I out I in, K I db = 20 log(k I ) K V ei pea = K I Võimsus on võrdeline pinge (ja ka voolu ) ruuduga!

Operatsioonõimendi Võimendab vaid sisendsignaalide vahet (diferentsiaalvõimendi). Vin1 Vin2 + K - Väljund (V,I) K on väga suur (kuni 100 000) Mõõtevõimenditel K fikseeritud Väga universaalne Kui on negatiivselt tagasisidestatud, omandab väljund väärtuse (V või I), et Vin1=Vin2. Väljundpinge V out =K (Vin1 Vin2) Opvõimendiga saab analoogelektroonikas praktiliselt kõike teha!!! Kõiki difsisendiga võimendeid saab käsitleda OVna (helivõimsusvõimendid) OV-l võivad olla lisaklemmid korrektsioonideks.

Tagasiside Tagasiside on süsteemi väljundi toime tema sisendile. Negatiivsel tagasisidel mõjub väljundi suurenemine sisendit vähendavalt. See võimaldab süsteemil tasakaalustuda. (aktsiisid, euribori reguleerimine) Positiivse tagasiside korral mõjub väljundi suurenemine sisendit suurendavalt. (ebastabiilsus, generaatorid, lõhkeseadeldised, majanduskasv laenurahaga). Tagasisidestatud süsteemi korral Mida mõõdame, seda saame Tahtsime parimat, aga välja kukkus nagu alati.

Tagasiside Näide aurumasin Mehaaniline tagasiside pöörlemiskiiruse stabilisaator

Operatsioonõimendi Mitteinverteeriv võimendi. Väljundpinge V out =K (Vin1 Vin2) Vin1 Vin2 R1 + K - R2 Vout Anname inverteerivasse sisendisse pinge väljundist läbi pingejaguri R 1 Vin2 = Vout R 1 + R 2 Asendame Vin2 ülemisse valemisse, saame: V out = K (V in1 V out R 1 ) R 1 +R 2 K V out = V in1 Mida suurem on K, seda väiksem on selle mõju! 1+K R 1 R1+R2 Tagasiside (pingejaguri ülekanne) β

Tagasiside Xs + - Päriahel K β Tagasiside ahel X v X s = K f = Xv K 1 + Kβ Kui Kβ >>1 siis K f = 1 β Päriahelas (K) saab kasutada viletsaid (odavaid) komponente. Tagasiside ahel peab olema täpne! Xv teisendatakse tagasi Xs ga sarnasesse kujusse ja neid võrreldakse Automaatjuhtimise alus!

Operatsioonvõimendi - skeeminäide Mikrofonivõimendi ( mj-2014)

Operatsioonvõimendi - skeeminäide Diferentsiaalvõimendi Mitteinverteeriv võimendi

Operatsioonvõimendi - skeeminäide Lineraarne alaldi (inverteeriv võimendi+difvõimendi ) Komparaator Järgur

Operatsioonvõimendi - skeeminäide Toitepoolitaja Kasutamata OV