Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej

Podobne dokumenty
Obwody prądu zmiennego

Siła elektromotoryczna

Systemy liniowe i stacjonarne

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład 1. 9 marca Krzysztof Korona

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

UKŁADY ELEKTRONICZNE Wykład: Prof. dr hab. inż. Wojciech Kucewicz

Wykład 1 Technologie na urządzenia mobilne. Wojciech Świtała

UKŁADY ELEKTRONICZNE Wykład: Prof. dr hab. inż. Wojciech Kucewicz Laboratorium: Dr inż. Jacek Ostrowski Katedra Elektroniki AGH, C2 pokój 422

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Katedra Elektroniki AGH, Godziny konsultacji zostaną podane po uzgodnieniu ze studentami

Wykład: Prof. dr hab. inż. Wojciech Kucewicz Laboratorium: Dr inż. Jacek Ostrowski Katedra Elektroniki AGH, C2 pokój 422 (godziny konsultacji zostaną

WYKŁAD 2 Pojęcia podstawowe obwodów prądu zmiennego

Wstęp do ćwiczeń na pracowni elektronicznej

Przyrządy pomiarowe w elektronice multimetr

Co było na ostatnim wykładzie?

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Dr inż. Agnieszka Wardzińska 105 Polanka Konsultacje: Poniedziałek : Czwartek:

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

Instrukcja nr 1. Zajęcia wstępne. Zapoznanie z programem MULTISIM. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P.

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład marca Krzysztof Korona

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Podstawy elektrotechniki

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2 Ćwiczenie nr 10. Dwójniki RLC, rezonans elektryczny

Obwody liniowe. Sprawdzanie praw Kirchhoffa

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Ujemne sprzężenie zwrotne, WO przypomnienie

Demonstracja: konwerter prąd napięcie

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Induktor i kondensator. Warunki początkowe. oraz ciągłość warunków początkowych

Prąd d zmienny. prąd zmienny -(ang.:alternating current, AC) prąd elektryczny, którego natężenie zmienia się w czasie.

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

Oscyloskop. Dzielnik napięcia. Linia długa

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Elektrotechnika 2. Stany nieustalone w obwodach elektrycznych: Metoda klasyczna. Kolokwium. Metoda operatorowa. Kolokwium

u(t)=u R (t)+u L (t)+u C (t)

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Co było na ostatnim wykładzie?

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

Wykład VII ELEMENTY IDEALNE: OPORNIK, CEWKA I KONDENSATOR W OBWODZIE PRĄDU PRZEMIENNEGO

Podstawy elektrotechniki V1. Na potrzeby wykładu z Projektowania systemów pomiarowych

Wydział Fizyki UW. Ćwiczenie B1 Filtry RC i RL. Streszczenie

Prąd przemienny - wprowadzenie

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Wykład FIZYKA II. 2. Prąd elektryczny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Ćwiczenie 25. Temat: Obwód prądu przemiennego RC i RL. Cel ćwiczenia

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Podstawy elektrotechniki

Prostowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

DANE: wartość skuteczna międzyprzewodowego napięcia zasilającego E S = 230 V; rezystancja odbiornika R d = 2,7 Ω; indukcyjność odbiornika.

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch cząsteczek naładowanych.

Badanie dławikowej przetwornicy podwyŝszającej napięcie

I= = E <0 /R <0 = (E/R)

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Wzmacniacz operacyjny

ĆWICZENIE 6 OBWODY NIELINIOWE PRĄDU STAŁEGO Podstawy teoretyczne ćwiczenia

Wzmacniacze operacyjne

Ć wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI

Pętla prądowa 4 20 ma

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 3 Proste przyrządy elektroniczne

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

Dr inż. Agnieszka Wardzińska pokój: 105 Polanka Advisor hours: Tuesday: Thursday:

Charakterystyki częstotliwościowe elementów pasywnych

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Ćwiczenie 145: Tabela : Napięcie źródłowe U. i napięcie na oporniku w zależności od częstotliwości prądu f. Pomiary uzupełniające. f [Hz] [V] [V] [V]

ELEKTROTECHNIKA. Zadanie 1. Zadanie 2. Zadanie 3. Urządzenie elektryczne, którego symbol przedstawia poniższy rysunek:

Wyprowadzenie wzorów na impedancję w dwójniku RLC. ( ) Przez dwójnik przepływa przemienny prąd elektryczny sinusoidalnie zmienny opisany równaniem:

ELEKTRONIKA W EKSPERYMENCIE FIZYCZNYM

Pole przepływowe prądu stałego

Transkrypt:

Elektronika cyfrowa Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej Część notatek z wykładu znajduje się na: http://zefir.if.uj.edu.pl/planeta/wyklad_elektronika/ 1

Pracownia Elektroniczna (F-1-17) nformacje o programie ćwiczeń: http://zefir.if.uj.edu.pl/spe/ 2

Elektronika zajmuje się zastosowaniem zjawisk elektromagnetycznych do przesyłania i przetwarzania sygnałów elektrycznych (informacji) kład elektroniczny układ spełniający z góry założone zadanie w stosunku do sygnałów elektrycznych 3

Klasyfikacja układów elektronicznych kłady przebiegów sinusoidalnych: filtry, wzmacniacze, generatory, modulatory kłady impulsowe: układy elektroniki cyfrowej, wzmacniacze impulsowe, przetworniki analogowo-cyfrowe, dyskryminatory kłady zasilające: układy służące do zasilania i sterowania pracą innych układów 4

kład pomiarowy komputer czujnik układ analogowy przetwornik analogowo-cyfrowy 5

Prawo Coulomba W 1785 roku w oparciu o doświadczenia z ładunkami Charles Augustin Coulomb doszedł do następującego sformułowania: F k Q 1 2 r Q 2 r r Waga Skręceń F - przyciągająca dla ładunków przeciwnych (+/-) a odpychająca dla jednakowych (+/+), (-/-) i działa wzdłuż linii łączącej ładunki. 6

Jednostką ładunku w układzie S jest KLOMB (C). Ciało posiada ładunek jednego kulomba jeśli na równy sobie działa z odległości jednego metra siłą 9. 10 9 Newtona. Jeśli umieścimy dwa ciała o masach 1 kilograma i ładunku 1 kulomba w odległości 1m od siebie, to stosunek siły kulombowskiej do siły grawitacji ma się jak 10 19 : 1. 1C 1m 1C 1 kg 1 kg F F kul graw 19 10 7

Prąd elektryczny (A) natężenie prądu (V) napięcie Nośniki prądu: elektrony (-) jony (+,-) dziury (+) uporządkowane przesuwanie się ładunków tworzy prąd elektryczny 8

Prąd elektryczny Napięcie elektryczne różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. napięcie praca/ładunek W przypadku źródła napięcia elektrycznego napięcie jest jego najważniejszym parametrem i określa zdolność źródła energii elektrycznej do wykonania pracy. 9

Opornik (rezystor) (z łac. resistere, stawiać opór) Najprostszy element rezystancyjny obwodu elektrycznego. Jest elementem liniowym: spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. W obwodzie służy do ograniczenia prądu w nim płynącego. R opór elektryczny 10

Prąd elektryczny R R prawo Ohma -11 Q e 1.60217733 10 C [ ] [ ] [ R] 1 A 1V 1 Ω 1C 1sek 1J 1C 1V 1A 11

prawo Kirchhoffa 2 1 węzeł 4 3 + + 2 1 3 4 k k 0 12

prawo Kirchhoffa 1 2 5 3 i i 0 4 oczko sieci 13

Łączenie oporników R 1 R 2 R 3 szeregowe R R 1 +R 2 +R 3 R 1 równoległe 1 R 1 2 R 2 1 R 1 + R 14

Dzielnik napięcia R 1 +R 2 R 1 2 R 2 R 2 R 1 +R 2 R 2 2 Przykład: 12 V R 1 4 k Ω, R 2 8 k Ω 1 ma, 2 8 V 15

Tablica twórnych jednostek miar G - 10 9 M - 10 6 k - 10 3 1 na 10-9 A m - 10-3 µ - 10-6 n - 10-9 p - 10-12 f - 10-15 16

Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) Prąd elektryczny okresowo zmienny, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa wynosiła zero. Stosunkowo największe znaczenie praktyczne mają prąd i napięcie o przebiegu sinusoidalnym. Dlatego też, w żargonie technicznym często nazwa prąd przemienny oznacza po prostu prąd sinusoidalny.. (A) t (s) 17

Sygnał przebieg (zmiana w czasie) dowolnej wielkości fizycznej, będącej nośnikiem informacji Sygnał analogowy zmieniający się w sposób ciągły w czasie 0 *sin( ω t + φ) Sygnał sinusoidalny: (V) 0 - amplituda T okres zmienności f1/t - częstotliwość T t (s) ω 2πf częstotliwość kołowa 18

Szum - jest nieodłącznym towarzyszem sygnałów użytecznych i jest czymś niepożądanym w układach elektronicznych. Najczęstszym rodzajem szumów jest szum pochodzenia termicznego wytwarzany przez rezystory. Sygnał prostokątny - podobnie jak sygnał sinusoidalny można go opisać dwoma parametrami, czyli amplitudą i częstotliwością. Często zamiast częstotliwości używa się pojęcia okres T, który jest równy T1/f. Sygnał piłokształtny - przypomina zęby piły. Jest to sygnał o przebiegu liniowym, czyli takim, w którym napięcie rośnie lub opada ze stałą prędkością do określonej wartości i powtarzany jest okresowo. 19

Sygnał cyfrowy (V) 5V 1 t (s) 0 20

Oscyloskop Budowa lampy oscyloskopowej: 1.Elektrody odchylające 2.Działo elektronowe 3.Wiązka elektronów 4.Cewka skupiająca 5.Pokryta luminoforem wewnętrzna strona lampy. 21

Oscyloskop 22

Typowy układ pomiarowy Generator sygnałów Badany układ elektroniczny Oscyloskop 23

Kondensator +Q C -Q C Q Pojemność kondensatora 24

Kondensator C Q Pojemność kondensatora +Q Q C 1 C dt -Q C [ C] 1F 1C 1V 25

Cewka indukcyjna L L d dt L indukcyjność cewki 26

Cewka indukcyjna L d dt L L indukcyjność cewki [ L] 1H 1Vs 1A H - henr 27

Liczby zespolone a α+ iβ i 2 1 Często zamiast i wystepuje symbol j a ρ( cosθ +isinθ) m β ρ θ a e iz cosz+ i si n z wzór Eulera α Re a ρe iθ 28

Prąd zmienny t ( ) ( ) u u u i t i i t i u e e e e t Φ Φ + Φ + Φ 0 0 0 0 cos ω ω ω 29

( ) ( ) i t i i t i e e e e t Φ Φ + Φ + Φ 0 0 0 0 cos ω ω ω t Prąd zmienny 30

Prąd zmienny m Φ Φ Re 31

Dwójniki - układ posiadający dwa zaciski elektryczne R R C L Typowy przykład dwójnika: czujnik mierzący określoną wielkość fizyczną 32

Parametry wejściowe wymuszenie Parametry wyjściowe odpowiedź układu na określone wymuszenie F, ( ) P i parametr wyjściowy parametr wejściowy P i wielkość fizyczna od których może zależeć odpowiedź układu np.: temperatura, oświetlenie, ciśnienie. 33

Ogólnie (t 0 ) może zależeć od zmiany parametrów w czasie dla - < t < t 0 t 0 t Dwójniki liniowe i stacjonarne (t) odpowiedź na wymuszenie (t) -liniowy gdy: a*(t) odpowiedź na wymuszenie a*(t) (t) a 1 * 1 (t) + a 2 * 2 (t) odpowiedź na wymuszenie (t) a 1 * 1 (t) + a 2 * 2 (t) 34

-stacjonarny: Jeśli (t) odpowiedzią na wymuszenie (t) to dla chwili t+t 0 (t+t 0 ) jest odpowiedzią na wymuszenie (t+t 0 ) Realnie istniejące elementy elektroniczne tylko w przybliżeniu liniowe i stacjonarne 35

Rozważmy wymuszenie postaci: ( t) Ae pt pt pt0 pt0 ( t + t ) Ae e e ( 0 t ) p iω Dla elementów liniowych mamy odpowiedź: pt0 ( t + t0) 1 pt0 ( t) e ( t)( + ) ( ) Dla małych t 0 rozwijamy (t+t 0 ) w szereg Taylora w otoczeniu punktu t: ( t) + t ( ) ( ) ( t + t0) 0 t 36

Porównując (*) i (**) dostajemy: ( t) ( ) ( ) + ( ) t t t t pt 0 + 0 ( t) p ( t) ln pt + C d p ( t) e pt+ C Ce pt dt C C ( p) d pdt / 37

Możemy teraz zdefiniować funkcje odpowiedzi T ( p) odpowiedź wymuszenie ( t) ( t) pt ( p) e C( p) C Ae Dla wymuszeń sinusoidalnych przyjmujemy p w postaci p j ω j 2 ω 1 π f pt A częstość kołowa f - częstość f 1 T T - okres wymuszenia Możemy też zapisać ( t) T ( jω) Ae j t ω 38