Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila április 17.

Átírás

1 Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba Tihanyi Attila április 17.

2 ALAPOK Töltés 1 elektron töltése 1, C 1 C (coulomb) = 6, elemi elektromos töltés. Áram Feszültség I=Q/t Munka W=QU=I t U Teljesítmény P=W/t=U I

3 Ideális feszültséggenerátor Minden körülmény esetén pontosan U feszültséget produkál Zero belső ellenállás Végetlen nagy teljesítmény leadására kéres

4 Ideális áramgenerátor Minden körülmény esetén pontosan I áramot produkál Végtelen belső ellenállás Végetlen nagy teljesítmény leadására kéres

5 Valóságos feszültséggenerátor Ug <> Uki Rg > 0 Imax = Ug/Rg

6 Thevenin tétel A Thevenin tétel szerint bármely aktív kétpólus helyettesíthető egy valóságos feszültséggenerátorral. Az ilyen helyettesítő áramkört Thevenin helyettesítő képnek nevezzük. A Thevenin helyettesítő kép elemeit úgy határozzuk meg, hogy kiszámítjuk a helyettesítendő kétpólus üres járási feszültségét és eredő belső ellenállását, e két adat adja a helyettesítő kép feszültséggenerátorának forrásfeszültségét és belső ellenállását

7 Valóságos áramgenerátor Iki <> I Rg < végtelen Umax=I Rg

8 Norton tétel A Norton tétel szerint bármely aktív kétpólus helyettesíthető egy valóságos áramgenerátorral. Az ilyen helyettesítő áramkört Norton helyettesítő képnek nevezzük. A Norton helyettesítő kép elemeit úgy határozzuk meg, hogy kiszámítjuk a helyettesítendő kétpólus rövidzárási áramát és eredő belső ellenállását, e két adat adja a helyettesítő kép áramgenerátorának forrásáramát és belső ellenállását.

9 Ellenállások R = U I

10 Ellenállások kapcsolásai Ellenállások soros kapcsolása R e = R R Ellenállások párhuzamos kapcsolása G e R e = = G G 1 R R

11 Kapacitás C = ε 0 ε A d r = ,85 10 As 0,02m Vm 0,002m = 8,85 10 As V = 8,85 pf

12 Kapacitások kapcsolásai Kapacitások soros kapcsolása Kapacitások párhuzamos kapcsolása C e = C e 1 C C = C C Egyenáramon szakadás

13 Induktivitás R m = l m µ 0 µ r A µ 0 = 1, Vs Am Θ = Φ R m

14 Induktivitások kapcsolásai Induktivitások soros kapcsolása L e = L L Induktivitások párhuzamos kapcsolása L e = 1 L L Egyenáramon rövidzár

15 RLC eredő Mintapéldák

16 Munkapont 1Kohm 400V 260V

17 PN átmenetek modellezése Dióda I LED 0,65V 1,7-2,5V U

18 PN átmenetek modellezése Zener U Uz I

19 Dióda munkapont Maximális áram I [ma] Valódi karakterisztika Munkapont Im[mA] Munkaegyenes Um[V] U [V] Maximális feszültség

20 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Ud=0,65V Ellenálláson eső feszültség Um-Ud azaz 350mV Körben folyó áram 350mV/1Kohm=350uA Um=1V 1Kohm Ud

21 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Ud=0,65V Ellenállásokon eső feszültség 350mV azaz 175mV mindkét ellenálláson Körben folyó áram 175mV/500ohm=350uA Um=1V 500ohm 500ohm Ud

22 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Ud=0,65V Ellenálláson eső feszültség = 350mV Körben folyó áram = 350uA I R2 = Ud/R2 = 650uA Um=1V 1Kohm 1Kohm Ud

23 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Ud=2,00V Ellenálláson eső feszültség Um-Ud azaz -1V A körben folyó áram == 0! Um=1V 1Kohm Ud

24 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Uz=2,7V Ellenálláson eső feszültség Um-Ud azaz 1,3V Körben folyó áram 1,3V/1Kohm=1,3mA Um=4V 1Kohm Uz

25 Hurok törvény U=U1+U2 U = 0

26 Csomóponti törvény I=I1+I2+I3 I = 0

27 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Uz=2,7V Ellenálláson eső feszültség 1,3V Körben folyó áram I=1,3V/1Kohm=13mA Um=4V 100ohm Uz I R2 =2,7V/10Kohm=270uA I Z =I - I R2 = 12,73mA 10Kohm

28 Munkapont számítás Feltételezzük, hogy Uz=2,7V Ellenálláson eső feszültség 1,3V Körben folyó áram I=1,3V/200ohm=6,5mA Um=4V 200ohm Uz I R2 =2,7V/10Kohm=270uA I Z =I - I R2 = 6,23mA 10Kohm

29 Egyszerű munkapont Mintapéldák

30 Négypólusok I1 I2 U1 NP U2 Passzív és aktív négypólusok

31 Négypólusok I1 I2 U1 NP U2 Passzív és aktív négypólusok Bemeneti impedancia Xb=U1/I1 Kiemeneti impedancia Xk=U2/I2 Meredekség m=u2/u1 Áramerősítési tényező β=i2/i1

32 Négypólusok jellemzés U1=Z11*I1 + Z12*I2 U2=Z21*I1 + Z22*I2 I1=Y11*U1 - Y12*U2 I2=-Y21*U1 + Y22*U2 U1 = H11*I1 + H12*U2 I2 = -H21*I1 + H22*U2

33 Áram vezérelt áramgenerátor

34 Bipoláris tranzisztor I1 I2 U1 U2 Bemenet PN átmenet Kimenet áramgenerátor

35 Földelt emitteres paraméterek Áramot nem mérünk! Négypólus

36 Mérőkapcsolás I b =(U bb -U b )/22Kohm I c =(U cc -U c )/150ohm Ábrázolandó I c (U ce ) I b =konstans esetén

37 Bipoláris tranzisztor mérés Ic Munkaegyenes Ic3 Ic2 Ic1 Munkapont Ib3 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Ib Um3 Um2 Um1 Uce

38 Bipoláris tranzisztor mérés Ic Munkaegyenes Munkapont Ib3 Ic3 Ic2 Ic1 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Ib Um3 Um2 Um1 Uce

39 Feszültségvezérelt áramgenerátor

40 MOS tranzisztor I1 I2 U1 U2 Bemenet szakadás Kimenet áramgenerátor

41 Mérőkapcsolás Áramot nem mérünk! Ugg = Ug!!! I d =(U DD -U d )150ohm Ábrázolandó I d (Uds) Ugs konstans esetén

42 Mos tranzisztor Telítéses üzemmód U DS ( U V ) GS T I D = K 2 ( U V ) 2 GS T Trióda üzemmód U DS ( U V ) GS T I D = K ( ) U U V U DS GS T DS 2 2

43 MOS tranzisztor mérés Id Munkaegyenes Id3 Id2 Id1 Munkapont Ib3 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Ug Um3 Um2 Um1 Uds

44 MOS tranzisztor mérés Id Munkaegyenes Munkapont Ib3 Id3 Id2 Id1 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Ug Um3 Um2 Um1 Uds

45 Optocsatoló I1 I2 U1 U2 Bemenet LED PN átmenet Kimenet áramgenerátor

46 Optocsatoló Áramot nem mérünk

47 Mérőkapcsolás I d = (U opt1 -U in )/680ohm I c = (U opt2 -U out )/2,4Kohm Ábrázolandó I c (U out ) I d =konstans esetén

48 Optocsatoló mérés Ic Munkaegyenes Ic3 Ic2 Ic1 Munkapont Ib3 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Id Um3 Um2 Um1 Uce

49 Optócsatoló mérés Ic Munkaegyenes Munkapont Ib3 Ic3 Ic2 Ic1 Munkapont Ib2 Munkapont Ib1 Id Um3 Um2 Um1 Uce

50

51