1 / 30

Elektronika NBCM071

Elektronika NBCM071. 1) Lineární obvody

mona-deleon
Download Presentation

Elektronika NBCM071

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Elektronika NBCM071 1) Lineární obvody Metody řešení lineárních obvodů v neustáleném stavu s pomocí diferenciálních rovnic a Laplaceovy transformace. Obvodové veličiny, obvodové parametry, aktivní a pasivní prvky. Dvojbrany, jejich maticová reprezentace a použití pro analýzu elektrických obvodů. 2) Analogové elektronické obvody Stejnosměrné a střídavé zesilovače signálů, RC a přímá vazba mezi stupni, výkonový zesilovač. Ideální a reálný operační zesilovač, zpětná vazba. Širokopásmové a úzkopásmové zesilovače, stejnosměrné rozdílové zesilovače, drift a jeho potlačení. Generátory harmonického i neharmonického průběhu, omezovače a tvarovače signálu. Obvody používané při analogovém zpracování dat, funkční měniče, aktivní filtry, analogové integrační a derivační obvody. Definice a druhy šumu, měření při malém poměru signál-šum, amplitudová a synchronní detekce signálu, amplitudová tvarová a časová analýza - rychlá Fourierova transformace. 3) Základy logických obvodů Logická proměnná, realizace logických operací elektronickými obvody. Kombinační logické obvody, kódy, kódování a dekódování informací, sekvenční logické obvody, registry a čítače, logické obvody malé a střední integrace, technologie výroby, přehled vyráběných druhů, sčítačky, paměti a pod. 4) Základy architektury počítače Počítač a jeho základní části. Procesor, operační paměť, vnitřní sběrnice, vstupní a výstupní obvody, obvody pro přerušení. Vnitřní komunikační struktura, aritmetické a logické operace, vstupní a výstupní rozhraní, přerušení, DMA. Systémy s jednočipovými mikroprocesory. 5) Základy připojení počítače k experimentu Převodníky neelektrických fyzikálních veličin na elektrický signál. Digitalizace a vzorkování analogových signálů, převodníky A/D a D/A. Metody číslicového záznamu a zpracování dat. Vzájemná komunikace mezi experimentální aparaturou a PC. Aspekty rychlého přenosu dat řešené s pomocí teorie vysokofrekvenčního vedení. Funkce vnějšího vstupně-výstupního zařízení systému počítače, standardní komunikační rozhraní a druhy PC vsuvných karet pro sběr dat.

  2. Elektronika NBCM071 • Seznam přednášek • 14.11.2012 Základy analogových elektronických obvodů 1 - Pfeffer • 21.11.2012 Základy analogových elektronických obvodů 2 - Pfeffer • 28.11.2012 Signály - Pfeffer • 5.12.2012 Operační zesilovače - Praus • 12.12.2012 Elektronika – převodníky – Praus • 19.12.2012 Exkurze laboratoří NMR na KFNT

  3. Průběh přírodních dějů (teplota,světlo,zvuk,…) je spojitý-analogový proces-snaha o jeho zachycení,zpracování a uložení Analogová a číslicová technika Příklad – zvuk : mikrofon-zesilovač-záznam-zesilovač-reproduktor Fyzikální experiment zahrnuje mnoho proměnných analogových signálů,jež je nutno zpracovat.Optimální je využít výhod číslicové techniky v určité fázi procesu. Číslicový signál-nespojitý jev,popsaný dvěma stavy ( 0 a 1 – impuls ) výhodné pro další zpracování,záznam,uložení a zpracování dat (nejprve je ovšem nutné analogový signál převést na digitální)

  4. „…digitální zvuk“

  5. Analogové elektronické obvody • analogové < > číslicové obvody • spojité a nespojité signály • lineární a nelineární • (popsané lineárními a nelineárními diferenciálními rovnicemi) • podle použitých prvků – lineární např. R, L, C … • nelineární např. transistory,diody • pasivní a aktivní prvky • spojování a řazení prvků v elektronických obvodech • paralelní a sériové spojování • hlediska navazování v obvodech (druhy vazeb,oddělení,výkonové přizpůsobení)

  6. Výkonové přizpůsobení Řešíme otázku určení extrému (maxima) funkce pro výkon na zátěži a podmínku tohoto extrému. • řazení n- pólů za sebou • maximální přenos výkonu tzv. výkonové přizpůsobení Podmínka výkonového přizpůsobení, tedy přenosu max. výkonu do zátěže.

  7. Názvosloví,veličiny • normy • schematické značky • jednotky • symboly el.veličin • U,I,P,R,G,L,C,…… • u,i,p,z,y,…… • předpony • logaritmické vyjádření • dBU =(20logU1/U2) • dBP =(10log P1/P2) Návrhové CAD programy (PADS,Eagle)

  8. Základní zákony • Ohmův zákon U=RI • (obecněplatný pro impedance) • 1.Kirchhoffův • uzlové proudy • 2.Kirchhoffův • smyčková napětí • ostatní – princip superpozice, (odezva lineárního obvoduna několik vstupních signálů je dán součtem jednotlivých odezv) • Theveninův a Nortonův teorém

  9. Théveninova věta Libovolný lineární odporový el. obvod lze ke dvěma zvoleným svorkám nahradit náhradním obvodem, složeným z ideálního zdroje napětí v sérii s vnitřním odporem. Určení Ri: v původním obvodu zkratujeme všechny ideální zdroje napětí (nahradíme je vnitřním nulovým odporem) a vynecháme všechny ideální zdroje proudu. Ve zbylém odporovém obvodu pomocí ekvivalence nalezneme celkový odpor ke svorkám A-B. Velikost tohoto odporu je rovna vnitřnímu odporu Ri. Zátěžný rezistor je odpojen. Určení Uo: vnitřní napětí Uo určíme v původním obvodu metodou, kterou známe. Zátěžný rezistor je odpojen, napětí Uo je napětím obvodu naprázdno.

  10. Nortonovavěta Libovolný lineární el. obvod lze ke dvěma zvoleným svorkám nahradit náhradním obvodem, složeným z ideálního zdroje proudu paralelně s vnitřní vodivostí. Vzhledem k ekvivalenci napěťových a proudových zdrojů lze parametry obou typů náhradních obvodů navzájem přepočítat. Proud IK je proudem nakrátko.

  11. Dvojpóly (jednobrany) • 1-brany a 2-brany • aktivní > < pasivní • aktivní • ideální zdroj napětí a) • “ proudu b) • některé diody • pasivní • odpor • definice R=U/I • prvek rezistor • náhradní obvod (zapojení) • vliv vývodů a pouzder • teplotní závislost

  12. Dvojpóly (jednobrany) • kapacita • definice • prvek kondensátor • náboj Q • energie • impedance Z (admitance Y) • (zobecněný Ohmův zák.) • náhradní obvod (zapojení) • vektorový diagram

  13. Dvojpóly (jednobrany) • indukčnost • definice • prvek cívka • energie • impedance Z • (zobecněný Ohmův zák.) • náhradní obvod (zapojení) • vektorový diagram

  14. Dvojpóly (jednobrany) • odpory řízené neelektrickou veličinou • termistor (záporný teplotní koeficient) – použití pro snímání teploty,teplotní stabilizaci v obvodech • posistor (kladný teplotní koeficient) – ochrana prvků před nadměrnými proudy,termostaty k udržování konstantní teploty • fotoodpor – velikost ohmického odporu závisí na světle

  15. Obvody s diskrétními polovodičovými součástkami • Diody • pn přechod,VA charakteristika v prvním kvadrantu,souvislost prahového napětí Ud se šířkou zakázaného pásu • Ge,Si,Schottky,GaAsP,SiC • diferenciální odpor • grafická konstrukce detekce rf napětí na diodě • rekombinace nosičů náboje omezuje rychlost usměrnění či sepnutí přechodu • nelineární prvek

  16. Voltampérové charakteristiky diod

  17. Další typy diod • Zenerova dioda –použití ve stabilisačních obvodech,zdrojích napětí,omezovače atd • Zenerův a lavinový jev • > teplotní koeficient,šum • dynamický odpor • LED a foto diody – přeměna elektrického proudu na světlo a opačně (indikace,displeje,použití v optočlenech,světelné závory, zabezpečovací technika aj.) • Detekční diody

  18. Čtyřpóly (dvojbrany) • aktivní • transistory bipolární a unipolární • pasivní • transformátory,kmitočtové filtry

  19. Filtry

  20. Obvodová analýza a syntéza • Odezva obvodů • Druhy charakteristik (kmitočtová,přechodová,…) • Souvislosti mezi nimi • Kmitočtová a časová doména,FFT

  21. Transistory bipolární • Základní aktivní prvek analogové i číslicové techniky • V analogových obvodech použití pro zesilování signálů,spínání • Fyzikální model-struktury NPN,PNP-dvě vodivostní struktury • 2 druhy nosičů náboje-majoritní a minoritní • Elektrické parametry stejnosměrné a střídavé • Nelineární prvek - výhodné graficko-matematické řešení • Střídavé parametry – nejčastěji používané „h-parametry“ slouží pro návrh obvodů pomocí maticového počtu • Stejnosměrné parametry – smysl a význam nejlépe patrné z obrázku tzv. voltampérových charakteristik

  22. Bipolární transistor-VA charakter. • Stejnosměrné VA charakteristiky bipolárního transistoru • > par.UC IC / IB > > par. IB IC / UC • > par.UC IB / UB • > > par.I B UC /UB

  23. Pracovní oblast tranzistoru

  24. Bipolární versus CMOS technologie Unipolární tranzistory mají velký vstupní odpor, řádu 1014 Ohmu, tudíž pro jejich řízení nepotřebujeme výkon. Tento aspekt se příznivě odrazí zejména v konstrukci logických obvodů, kde s velkou hustotou integrace u bipolárních technologií strmě narůstá příkon (a tím teplo) obvodu.

  25. VA charakteristiky a h-parametry Zapojení bipolárního transistoru pro měření VA charakteristik V určitém bodě VA charakteristik (pracovní bod) lze odvodit tzv. střídavé parametry transistoru – v tomto případě h-parametry h-parametry lze použít pro návrh obvodů s transistory (zesilovače pro zpracování střídavých signálů)

  26. Pracovní bod • Soubor stejnosměrných parametrů,udávající jednoznačně polohu ve VA charakteristikách (obvodu) • Může být ovlivněn neelektrickými parametry • Nastavení a stabilizace • Pracovní bod diody

  27. Pracovní bod transistoru • Základní zapojení transistoru v obvodu s rezistory určujícími polohu pracovního bodu • Metody řešení vícesmyčkových obvodů-aplikace Ohmova a Kirchhoffových zákonů

  28. Pracovní bod transistoru • Teplotní závislost pracovního bodu • Metody stabilizace-použití teplotně závislých prvků , nebo volba obvodových prvků v zapojení

More Related