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]:


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


Lectia 1 3

Cap. 1

Sisteme si semnaleCap. 2

Functia de transfer FourierCap. 3








Lectia 1 4

Cap. 2

Functia de transfer Fourier

Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 3








Lectia 1 5

Cap. 3

Functia de transfer Laplace

Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 4







Lectia 1 6

Cap. 4

Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1

Cap. 3


Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 5






Lectia 1 7

Cap. 5

Sisteme de ordin superior

Cap. 4


Cap. 3


Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 6





Lectia 1 8

Cap. 6

Reactia negativa

Cap. 5


Cap. 4


Cap. 3


Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 7




Lectia 1 9

Cap. 7

Amplificatoare operationale

Cap. 6

Reactia negativa

Cap. 5


Cap. 4


Cap. 3


Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 8



Lectia 1 10

Cap. 7

Amplificatoare operationale

Cap. 6

Reactia negativa

Cap. 5


Cap. 4


Cap. 3


Cap. 2


Cap. 1

Sisteme si semnale

Cap. 8



Lectia 1 11

Sisteme si semnale


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


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


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 ?


Lectia 1 15

Sisteme liniare

omogenitatea

aditivitatea

)(produce)()(produce)( tyKtxKtytx

)()(produce)()(

)(produce)(si)(produce)(

2121

2211

tytytxtx

tytxtytx

LTI – Linear Time Invariant


Lectia 1 16

Sisteme liniare (continuare)Multiple Input Single Output

Primul experiment: Al doilea experiment:

Al treilea experiment:


Lectia 1 17

Sisteme liniare (continuare)Liniaritatea ecuatiilor:


Lectia 1 18

Proprietati ale sistemelor liniareExemplu: integratorul RC

Sistem stabil – raspunsul liber se stinge in timp


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.


Lectia 1 20

De ce ?


Lectia 1 21

Proprietati ale sistemelor liniare (continuare)


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


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


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


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)


Lectia 1 26

Calcularea raspunsului in frecventa pentru circuiteImpedante complexe

Impedanta vazuta la intrare


Lectia 1 27

Calculati raspunsul in frecventa pentru circuitul din figura.


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


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.


Lectia 1 30


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


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


Lectia 1 33

Semnale necauzale, incep la t

Deterministe si periodice

Aleatoare

functii reale de o variabila reala, in sensul clasic


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


Lectia 1 35

Tema pentru acasa

P1.2, P1.3, P1.10 si P1.12

Mihai P. Dinca, Complemente de Electronica, pag. 32-33


Lectia 1 36

Lucrari practice, dispozitivul experimental


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


Lectia 1 38

Conectarea la placa de achizitie


Lectia 1 39

Scrierea unui program in Labview pentru controlul motoarelor


Lectia 1 40

Proiectarea si realizarea circuitului de interfata pentru senzorul de pozitie (magnetic sau optic)

Simulator de circuite electronice- Circuit Maker 2000


Lectia 1 41

Conectarea la placa de achizitie


Lectia 1 42

Scrierea unui program in Labview pentru citirea si afisarea pozitiei


Lectia 1 43

Studiul dinamic al pendulului: Raspuns la semnal treapta Raspuns in frecventa Identificarea sistemului

SKFT-751


Lectia 1 44

Studiul dinamic al pendulului: Raspuns la semnal treapta Raspuns in frecventa Identificarea sistemului

SKFT-751


Lectia 1 45

Frequency response

0 1 2 3 4 50

2

4

6

G

/0


Lectia 1 46

Implementarea unui sistem de control automat a pozitiei

complemente de electronica

Documents