Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila 2007 március 27

Átírás

1 Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Tihanyi Attila 2007 március 27

2 Ellenállások R = U I Fajlagos ellenállás alapján hosszú vezeték

3 Nagy az induktivitása Bifiláris Trükkös tekercselés Nagy mechanikai szilárdsági követelmény miatt vastag vezeték szükséges

4 Ellenállások mint gyártmány Rétegellenállás Szén v Fém Kivezetési hibák Hőmérséklet együttható Negatív vagy pozitív SMD technológia

5 Ellenállás értéksorok Minden elektronikus alkatrészre általánosítva

6 Ellenállás értéksorok E 6 (±20%-os tűréshatár), E 2 (±0%-os tűréshatár), E 24 (±5%-os tűréshatár), E 48 (±2,5%-os tűréshatár), E 96 (±,0%-os tűréshatár), E92 (±0,5%-os tűréshatár). P P = = U I 2 I Teljesítmény adatok 0,W 0,2W 0,5W W 2W 5W 0W 20W 50W R

7

8

9 Ellenállások alkalmazása Méréshatár kiterjesztés feszültségosztóval Műszerhiba követelmény Szokásos méréshatárok Hiba meghatározás Vegyes hiba Hibaszámítási módszerek

10 U 2 azonos U -el azaz 20*log(U 2 /U ) -> 0dB U 2 0 db-el alacsonyabb U -nél -0dB=20*log(U 2 /U ) -> U 2 /U = 3,6% U 2 20 db-el alacsonyabb U -nél A feladat Műszer adatok 00mV végkitérés Rb=2Kohm -20dB=20*log(U 2 /U) -> U 2 /U = 0,0% Méréshatárok: R X% 00mV; 36mV; 000mV A műszer hibája a használt tartományon %! -> 3db ellenállás kell U R2 X2% U U2 Méréshatár kiterjesztés 00mV tól V-ig Rbe >= Kohm Herr = Hműszer + Hosztó Herr <=2% Rn Xn%

11 A mérőeszköz hibája 6,00% 5,00% M érési bizonytalanság 4,00% 3,00% 2,00%,00% 0,00% 0% 0% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 00% Kitérés

12 A megoldás 0 db-en feszültség osztás nincs, megkötés csak Rbe >= Kohm tehát R= X% 0dB Rbe = R + R2 + R3 + Rb U Rbe R2= X2% -0dB -20dB U R+R2+R3 >= 2Kohm R3= X3% U2 Rb

13 -0dB-en feszült osztás 3.6% tehát az ((R2+R3) x Rb) ellenálláson eső feszültség R ellenálláson 68,4% a feszültség esés A megoldás I = 0,26V R I = 0,V Re I = U = Rbe 0,36V 2000ohm 2000*0,26 R = =, 368Kohm 0,36 0dB 2000*0, Re = = 0,36 Re = R2 + + R3 632ohm Rb U Rbe R X% R2 X2% R3 X3% -0dB -20dB U U2 Rb R2+R3 = 924ohm Re

14 Az R3-al párhuzamosan van a műszer és ezen az ellenálláson esik a bemenő feszültség 0%-a. (-20dB) Az R sorba van kötve az R2-vel és rajtuk esik a bemenő feszültség 90%-a. A körben folyó áram I = 0,9V R + R2 Im = I ' = 0,V Rb 0,V R3 R=,368K X% U A megoldás Figyelem! A feszültség ezen a ponton az átkapcsolás miatt megváltozott! 0dB -0dB I = I'+ Im Rbe R2 X2% -20dB U 0,9V R + R2 = 0,V Rb + 0,V R3 R3 X3% U2 Rb

15 Számítási eredmények 0,9V R + R2 = 0,V Rb + 0,V R3 R2+R3 = 924ohm 0,9V.368K + R2 = 0,V ,V 924 R2 R =,368 kohm R2 = 668,75 ohm R3 = 255,25 ohm

16 R =,368 kohm R2 = 668,75 ohm R3 = 255,25 ohm

17 Változtatható ellenállások

18

19 Az ellenállás-pálya és -érték kapcsolat

20 Feszültségosztó I Ube R R2 Uki

21 Híd kapcsolás

22 Nem lineáris ellenállások r = U I r = differenciális ellenállás NTK PTK VDR

23 NTK Melegen nem vezető ellenállások -2%/ C -7%/ C

24 PTK Hidegen vezető ellenállások

25 PTK feszültség áram karakterisztikája

26 VDR Feszültségfüggő ellenállások

27 VDR feszültség áram A-hoz tartozó feszültség karakterisztikája U = C I β Szabályozási tényező A jelleggörbe meredeksége I U = C β

28 VDR számítások C = 00 ; β = 0,2; U = 0V 0 0,2 5 U β I = = = 0, = 0uA C 00 0V R = = MΩ VDR 0 A µ

29 Munkapont Kohm 400V 260V

30 Számítási példák R=2K R=2K R=2K G G U=0V U=0V R=K

31 Számítási példák R=2K R=2K R=2K G G U=0V U=0V R=K

32 Számítási példák R=2K R=2K Re=K R=2K G G U=0V U=0V U=5V R=K

33 Kapacitás C = ε 0 ε d r A = ,85 0 As 0,02m Vm 0,002m = 8,85 0 As V = 8,85 pf

34 Kapacitás feszültsége Színskála azonos az ellenállásokkal -2 gyűrű érték 3 gyűrű nagyságrend 4 gyűrű tűrés 5 gyűrű feszültség Arany = 000V Ezüst = 2000V Színtelen = 5000V C = Q U

35 Kapacitások kapcsolásai Kapacitások soros kapcsolása C e = C C 2 Kapacitások párhuzamos kapcsolása C e = C C

36 Induktivitás R m = l m µ 0 µ r A µ 0 =, Vs Am Θ = Φ R m

37 Induktivitások kapcsolásai Induktivitások soros kapcsolása L e = L L Induktivitások párhuzamos kapcsolása L e = L L 2

38 Alkalmazás példa R C R R2 C2 R2 Idealizált eset Valósághű modell Kompenzálás

39 Meggondolások R U = U 2 ki be R + R 2 C U = U ki be C + C 2 Z U = U 2 ki be Z + Z 2!!! Frekvenciafüggetlen!!! R C = R C 2 2

40 Egyszerű RLC tagok R ; L ; C ; ω e e e e

41 Összefüggések e e e L R = ω e e e C R = ω Két egység szabadon választható Legyen nf R C s Mrad L R mh L K R e e e e e e e e / = = = = = Ω = ω ω

42 Választott egységekben R e = 2KΩ L e = 0,5mH ω e = Mrad / s

43 Logaritmikus egységek 0 lg 0 P P a = lg 0 lg 20 lg 0 lg 0 R R U U R R U U P P a + = = = Decibel 0 lg 20 U U a = Ha R= Re

44 Gyakorlati értékek s = 0 lg P dbw Abszolut teljesítmény szint dbm a U = 20 lg 600Ω 775mV

45 Logaritmikus frekvencia egységek v = lg ω ω 0 Dekád v ω = log 2 ω 0 Oktáv

46 RC tag

47 RC tag

48 Négypólusok I I2 U NP Passzív és aktív négypólusok U2

49 Négypólusok I I2 U NP U2 Passzív és aktív négypólusok Bemeneti impedancia Xb=U/I Kiemeneti impedancia Xk=U2/I2 Meredekség m=u2/u Áramerősítési tényezőβ=i2/i

50 Impedancia jellemzés U=Z*I + Z2*I2 U2=Z2*I + Z22*I2 Figyelem! I=Y*U - Y2*U2 I2=-Y2*U + Y22*U2 Figyelem!

51 H paraméterek Feszültség erősítés m U = H*I + H2*U2 I2 = -H2*I + H22*U2 Áramerősítési tényező β

52 RC tag mint négypólus Bemeneti áram abszolút értéke

53 RC tag mint négypólus Kimeneti feszültség abszolút értéke

54 RC tag mint négypólus Feszültségerősítés abszolút értéke

55 Időfüggvény Ube Uki t Ur Exponenciális Uc t

56 Boode. fokú A Törésponti frekvencia f -3dB -20dB/D

57 Statikus mérőpanel

58 Dióda mérés 680ohm 5V Umért [V] Kétpólus

59 Karakterisztika Maximális áram I [ma] Valódi karakterisztika Munkapont Im[mA] Munkaegyenes Um[V] U [V] Maximális feszültség

60 Karakterisztika I [ma] Im[mA] Um[V] U [V]

61 Földelt emitteres paraméterek Négypólus

62 Tranzisztor mérés Ic Ib Négypólus

63 Tranzisztor mérés Ic Munkaegyenes Ic3 Ic2 Ic Munkapont Ib3 Munkapont Ib2 Munkapont Ib Ib Um3 Um2 Um Uce

64 Tranzisztor mérés Ic Munkaegyenes Munkapont Ib3 Ic3 Ic2 Ic Munkapont Ib2 Munkapont Ib Ib Um3 Um2 Um Uce