Complemente de Electronica

1
Complemente de Electronica
Bibliografie
Mihai 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 mpdinca_at_gmail.com
2
Structura si continutul cursului
Cap. 1 Sisteme si semnale
Cap. 2 Functia de transfer Fourier
Cap. 3 Functia de transfer Laplace
Cap. 4 Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de
ordinul 1
Cap. 5 Sisteme de ordin superior
Cap. 6 Reactia negativa
Cap. 7 Amplificatoare operationale
Cap. 8 Aplicatii liniare ale AO
3
Cap. 1 Sisteme si semnale
4
Cap. 2 Functia de transfer Fourier
5
Cap. 3 Functia de transfer Laplace
6
Cap. 4 Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de
ordinul 1
7
Cap. 5 Sisteme de ordin superior
8
Cap. 6 Reactia negativa
9
Cap. 7 Amplificatoare operationale
10
Cap. 8 Aplicatii liniare ale AO
11
Sisteme si semnale
12
Sisteme cu parametri concentrati
Starea lor este determinata de un ansamblu
discret de marimi fizice care depind numai de
timp.
Ecuatiile care modeleaza aceste sisteme sînt
ecuatii diferentiale ordinare.
Parametrii ecuatiilor caracterizeaza individual
componentele sistemului, fiind numiti parametri
concentrati (lumped în lb. engleza).
13
Sisteme cu parametri distribuiti
u(d,t)
i(d,t)
Ecuatiile care modeleaza linia sunt ecuatii
diferentiale cu derivate partiale
R, L, C si G sunt, respectiv, rezistenta,
inductanta, capacitatea si conductanta de
pierderi raportate la unitatea de lungime
Sisteme cu parametri distribuiti
Modelarea circuitelor la frecvente foarte mari
(lungimea de unda comparabila cu dimensiunea
circuitului (antene, linii de transmisie, etc.)
Ne vom ocupa numai circuite cu parametri
concentrati si constanti in timp.
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 ?
Starea relaxata pentru circuite toti curentii
nuli, tensiune zero pe condensatoare (descarcate).
15
Sisteme liniare
omogenitatea
aditivitatea
LTI Linear Time Invariant
16
Sisteme liniare (continuare)
Multiple Input Single Output
Al doilea experiment
Primul experiment
Al treilea experiment
17
Sisteme liniare (continuare)
Liniaritatea ecuatiilor
18
Proprietati ale sistemelor liniare
Exemplu integratorul RC
Sistem stabil raspunsul liber se stinge in timp
19
Proprietati ale sistemelor liniare (continuare)
Pentru orice frecventa, un semnal sinusodal la
intrare produce la iesire (dupa
permanentizare) un semnal sinusoidal de aceeasi
frecventa.
Regimul sinusoidal permanent
Numai sistemele liniare pastreaza forma
sinusoidala a semnalului.
Semnalul sinusoidal este singurul semnal periodic
care nu este deformat de catre circuitele liniare.
20
De ce ?
21
Proprietati ale sistemelor liniare (continuare)
22
Raspunsul in frecventa
Sinus de frecventa zero - constant
Raspuns permanentizat la excitatie x constanta
regim de curent continuu (DC)
Liniaritate statica
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.
23
Raspunsul in frecventa (continuare)
Sisteme fara memorie pentru orice forma a
semnalului de intrare y(t)K x(t), caz trivial
Exemplu circuite ce contin numai rezistoare
Sunt descrise complet de caracteristica statica
de transfer
Sisteme cu memorie
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
24
Raspunsul in frecventa (continuare)
fazori (vectori rotitori cu punctul de aplicatie
în origine) asociati semnalelor sinusoidale
Amplificaresemnal iesire/semnal intrare Nu putem
imparti vectori trecem la numere complexe
semnal de intrare
Numar complex, forma exponentiala
semnal de iesire
amplitudine de A ori mai mare si defazat cu j
amplificarea complexa

Modulul A amplificarea (in valoare absoluta)
amplificarea complexa
Argumentul j defazajul produs de sistem
25
Raspunsul in frecventa (continuare)
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)
26
Calcularea raspunsului in frecventa pentru
circuite
Impedante complexe
Impedanta vazuta la intrare
27
Calculati raspunsul in frecventa pentru circuitul
din figura.
28
Daca doua sisteme sînt legate în cascada, iesirea
primului fiind intrarea celui de-al doilea,
raspunsul în frecventa al sistemului compus se
obtine simplu prin înmultirea celor doua
raspunsuri partiale
29
Avantajele caracterizarii sistemelor liniare prin
raspunsului in frecventa

• 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(w).

• Functia H(w) are semnificatie fizica directa si
  poate fi usor determinata experimental.

• Pentru circuitele electrice calculul lui H(w) 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.

30
(No Transcript)
31
Punctele slabe ale formalismului

• functioneaza numai pentru un anumit tip de
  semnale (sinusoidale)

• descrie doar raspunsul stationar (permanentizat)

• raspunsul in frecventa nu poate fi definit
  pentru sisteme instabile

32
Semnale
Realizabile 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
33
Semnale necauzale, incep la
Deterministe si periodice
Aleatoare
functii reale de o variabila reala, in sensul
clasic
34
Semnale definite prin distributii
Impulsul Dirac unitar d(t)
Arie egala cu 1, pozitionat la t0
35
Tema pentru acasa
Mihai P. Dinca, Complemente de Electronica, pag.
32-33
P1.2, P1.3, P1.10 si P1.12
36
Lucrari practice, dispozitivul experimental
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
38
Conectarea la placa de achizitie
39
Scrierea unui program in Labview pentru controlul
motoarelor
40
Proiectarea si realizarea circuitului de
interfata pentru senzorul de pozitie (magnetic
sau optic)
Simulator de circuite electronice- Circuit Maker
2000
41
Conectarea la placa de achizitie
42
Scrierea unui program in Labview pentru citirea
si afisarea pozitiei
43
SKFT-751

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

44
SKFT-751

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

45
Frequency response
46
Implementarea unui sistem de control automat a
pozitiei