IE1206 Inbyggd Elektronik

Transkript

1 IE1206 Inbyggd Elektronik F1 F3 F4 F2 Ö1 Ö2 PIC-block Dokumentation, Seriecom Pulsgivare I, U, R, P, serie och parallell KK1 LAB1 Pulsgivare, Menyprogram Start för programmeringsgruppuppgift Kirchhoffs lagar Nodanalys Tvåpolsatsen R2R AD F5 Ö3 KK2 LAB2 Tvåpol, AD, Komparator/Schmitt F6 F8 Ö6 F13 Ö4 Ö5 F10 F7 F9 F11 F12 Ö7 redovisning tentamen KK3 LAB3 Transienter PWM Visare jω PWM CCP KAP/IND-sensor KK4 LAB4 Step-up, RC-oscillator LC-osc, DC-motor, CCP PWM LP-filter Trafo + Gästföreläsning Redovisning av programmeringsgruppuppgift Trafo, Ethernetkontakten

2 Tvåpolssatsen Black box? =!

3 Spänningsaggregatet VOLTAGE ratt för att ställa in konstant spänning Grov och fininställningsratt Knappar för att välja visning av spänning eller ström Voltage/Amps C.V. Continuous Voltage. Lysdiod som indikerar att aggregatet arbetar som spänningsgenerator. + och pol - + ( GND är för att ansluta plåthöljet till +/- för att undertrycka störningar ).

4 Spänningsaggregatet CURRENT ratt för att ställa in strömbegränsning Grov och fininställningsratt C.C. Continuous Current. Lysdiod som indikerar att aggregatet arbetar som strömgenerator. För att ställa in strömbegränsningen visar man Amps och kortsluter spänningspolerna. Den inställda strömmen blir då den högsta ström som kan förekomma.

5 Emk och strömgenerator (Ex. 8.1) Vilket värde får U i dessa idealiserade och vanligtvis verklighetsfrämmande kretsar.

6 Emk och strömgenerator (Ex. 8.1) Vilket värde får U i dessa idealiserade och vanligtvis verklighetsfrämmande kretsar.

7 Emk och strömgenerator (Ex. 8.1) Vilket värde får U i dessa idealiserade och vanligtvis verklighetsfrämmande kretsar.

8

9 Förenkla (8.2)

10 Förenkla (8.2) 7 10 = =

11 Förenkla (8.2) 7 10 = =

12

13 Tvåpolssatsen steg för steg (8.4) Elektronikprefix [V] [kω] [ma]

14 Tvåpolssatsen steg för steg (8.4) Elektronikprefix [V] [kω] [ma] 10 5=50

15 Tvåpolssatsen steg för steg (8.4) Elektronikprefix [V] [kω] [ma] 10 5=50

16 Tvåpolssatsen steg för steg (8.4) Elektronikprefix [V] [kω] [ma] 10 5=50 2 (5 + 8) = 1, = 6,

17 Till sist Spänningsdelningslagen: U = 0,5 6,67 = 1,49 V 0,5 + 1,73 Steg för steg blir kretsen enklare medan siffervärdena blir krångligare! Du behöver en teknikräknare. Även med anpassade siffror i uppgifterna så kan Du komma att välja en beräkningsväg som genererar otympliga decimaltal på vägen mot det avsedda enkla svaret.

18

19 ( Wheatstonebryggans tvåpolsekvivalent ) Bestäm Wheatstonebryggans tvåpolsekvivalent.

20 ( Bestäm R I ) R I = + = Ω

21 ( Bestäm E 0 ) U U E = 72 = = 72 = = = 6 V

22 ( Bestäm E 0 ) U U E = 72 = = 72 = = = 6 V Klart!

23

24 Tvåpolssatsen (i stället för maskanalys)!

25 Tvåpolssatsen (i stället för maskanalys)!

26 Tvåpolssatsen (i stället för maskanalys)! 1 2 = 0, = 1, = 3, = 3,

27 Tvåpolssatsen (i stället för maskanalys)! 1 2 = 0, = 1, = 3, I = 3,33 3,75 0, ,88 = 0,064 A 5 6 = 3,

28

29 Exempel 8.10 Hur stor är spänningen U AB? Använd tvåpolssatsen för att på köpet få reda på U AB!

30 Exempel 8.10 a) Tag fram en ekvivalent Thevenin-tvåpol, E 0 R I, till nätet med de två spänningskällorna och de tre resistorerna. b) Hur stort är spänningsfallet U AB över 1 kω resistorn i den ursprungliga kretsen?

31 Exempel 8.10 Låt oss beräkna spänningsfallet U AB över 1 kω resistorn i kretsen, från Thevenin ekvivalenten, eftersom U AB kommer att ha samma värde som E 0! RI RI R I är den resistans man ser när båda spänningskällorna vridits ned till 0: R I 1 1 = = kω kΩ 1kΩ 1kΩ

32 I K kortslutningsströmmen. Exempel 8.10 I K E R 0 I K = I Antag att A och B är kortslutna. Den tredje 1 kω resistorn kommer då att bli strömlös och kan då ignoreras. Kortslutningsströmmen kommer från de två spänningskällorna genom deras 1k Ω resistorer: I K = 12V 1kΩ + 6V 1kΩ = 18 ma

33 Exempel 8.10 Thevenin equivalenten har samma kortslutningsström I K = 18 ma. Detta gör det enkelt att räkna ut E 0 : I K E 1 = 18 3 = 0 E = 0 = I K RI RI 6 V Och spänningsfallet U AB är samma som E 0. U AB = 6 V.

34 Exempel 8.10 Strömlös! U AB = 6 V Vad skulle hända om man tog bort 6V-batteriet?

35 Exempel 8.10 U AB = 6 V Vad skulle hända om man tog bort 6V-batteriet? Detta är nu en annan tvåpol. U AB oförändrad U AB = 6V, men R I ökar till R I = 0,5 kω. ( I K = 6/0,5 = 12 ma ).

36

37 Tips & Tricks U, I Series connected Transform to voltage source! Add resistors Add voltages

38 Tips & Tricks U, I Parallel connected Transform to current source! Parallel resistors Add currents

39

40 Exempel 8.9 a) Tag fram en ekvivalent Thevenin-tvåpol, E 0 R I, till nätet med de två strömkällorna. b) Beräkna därefter hur stor strömmen I skulle bli då man ansluter en resistor R 4 = 2 kω till orginalnätet (eller ekvivalentnätet).

41 Exempel 8.9

42

43 Exempel 8.11 a) Ta fram Thevenin ekvivalenten, E 0 R I, till kretsen med spänningskällan och strömkällan och de tre resistorerna. (6 kω resistorn ingår inte i kretsen). b) Beräkna hur stor strömmen I skulle bli i en resistor R = 6 kω som ansluts mellan A-B? Vilken riktning skulle strömmen få?

44 Exempel 8.11 Strömkällan med 1 kω resistorn kan transformeras till en spänningskälla. Kretsen blir då en 1 V spänningskälla med en spänningsdelare. E = = 0,4 V R = = 1,2 Ω k 0 I Kretsens tomgångsspänning blir 0,4 V, och den inre resistansen 3kΩ 2k Ω = 1,2 k Ω. Observera. Spänningskällan 0,4V är motriktad definitionen i figuren (-0,4V).

45

46 ( Beroende generatorer ) Elektronikens halvledarkomponenter måste beskrivas med beroende generatorer. En sådan generators storhet E eller I bestäms då av någon annan ström eller spänning inuti nätet.

47 ( Ex. Transistor ). I = β C I B Exemplet skulle tex. kunna gälla en transistors arbetspunkt...

48 ( Ex. Transistor ). Beräkna R B så att spänningen över R C blir hälften av E? Strömgeneratorns ström I C är beroende av strömmen I B enligt sambandet: I C = β I B. =? E 2 Vi inför inga nya speciella symboler för beroende generatorer.

49 ( Ex. Transistor ). Beräkna R B så att spänningen över R C blir hälften av E? E = 10 V U I I B RC RC = R C = β I I E U = R B B U RC BE BE = = 0,5 V E 2 I B β = 50 R = 10 kω 5 IRC = = 0, , = = ,5 RB = = 950 kω Räkning med beroende generator kan således ske på liknande sätt som med oberoende källor, men 3 C

50 Undvik Använd inte superpositionsprincipen vid beroende generatorer. Att 0-ställa en generator kan bryta beroendet med det övriga nätet. Tag inte reda på tvåpolens inre resistans genom att 0-ställa nätets generatorer. Det kan bryta beroendet med det övriga nätet. Däremot går det alltid bra att använda beräkningar på tomgående och kortsluten tvåpol.

51 Ex. Strömberoende emk Antag att vi har en emk som på något sätt är beroende av sin egen ström enligt sambandet E = 5 I. Den kommer då att uppföra sig som en resistor med värdet 5Ω! Vrider man ner en sådan emk till 0 så ser man ju inte längre alla resistorer som finns i nätet!

52 En Spice-simulering Det går bra att simulera kretsar med beroende generatorer.

53

54 7.4 beroende generator

55 7.4 beroende generator

56 7.4 beroende generator Det går bra att beräkna kretsar med beroende generatorer.

57