Dagens föreläsning Varför elektronik Skillnad mellan ny och gammal kurs TSTE20 Elektronik nfo för gamla studenter Kursmaterial Examination Föreläsning 1 Laborationer Kent Palmkvist nlämningsuppgifter Projektuppgift ES, SY ntroduktion likström 3 Föreläsare etc. Varför elektronik N Kent Palmkvist Exempel: Batterilyse till cykel Av/på, begränsa ström genom lampa (lysdiod) 013 28 13 47 kentp@isy.liu.se Exempel: LEDlampa Kontor 3D:531 (Andra våningen, mellan ingång 25 och 27) Exempel: Stereo/Hemmabio Omvandla 220V växelström till 2V likström Förstärka analoga signaler, välja ut rätt kanal i radio Exempel: outer Driva långa ledningar, digital logik Exempel: Dator Strömförsörjning, logik, minnen, interface, låg effektförbrukning, höga prestandakrav 2 4
Datorer byggs mha elektroniska komponenter Dessutom rolig tillämpning av matematisk modellering Begränsningar i elektroniken begränsar prestanda Alla datorsystem behöver interface mot verkligheten Matematisk modell för att kunna förutsäga funktion/dimensionering Tradeoff effekt prestanda storlek batteritid Tillämpning av komplexa tal Antalet komponenter (transistorer) i ett datorsystem nu över 1 000 000 000 stycken (> 100 000 000 000 om minnet räknas med) Ekvationslösning Förenklade modeller Grundläggande för ingenjörens arbete Datorer behövs för att designa och bygga dessa system 5 7 Enorm utveckling (i symbios med datorteknik) Ny kurs i elektronik (skillnader främst mot TSTE58) Effektförbrukningen går snabbt nedåt (per funktion) Mer fokus på laborationer Total effektförbrukning ökar (antalet funktioner ökar snabbare än minskningen av effekt per funktion) G/ betyg Färre inlämningsuppgifter Exempel: AMD FX8350: 125 W, 1.4 V, 1 200 000 000 transistorer på 315 mm 2 (ca 2 x 1.5 cm) => 0.4 W /mm 2 Ny version av uppgift 1, förenklad version 2 Samma som för TSTE94 Spisplatta: 1.5 kw på 20 cm diameter => 0.05 W / mm 2 Dugga på laboration (litet prov innan laborationen) nga transformatorkopplingar Ny föreläsningssekvens Minskad beskrivning av förstärkarkopplingar 6 8
För gamla studenter (TSTE58) Kursmaterial Fortfarande samma inlämingsuppgifter (1,2,5) Bok Kretsteori och elektronik, Sune Söderkvist Projektuppgift Beskriver allt vi behöver (grundläggande elektronik samt förstärkarkretsar) Betyg,3,4,5 Laborationer enligt förrförra årets anvisningar. Genomförs på samma tider som för övriga studenter Övningsuppgifter till lektioner tas från exempelsamlingen Övrigt material från webbsidan eller delas ut på lektioner 9 11 Kurshemsida Alternativ litteratur http://www.isy.liu.se/edu/kurs/tste20/ Svenska böcker Föreläsningsplanering Grundläggande elektronik Lektionsplaneringar Ellära, Krets och fältteori Labbanvisningar Analog elektronik Elektriska nät Tips Behöver 2 av den alternativa (ingen täcker allt) Engelskspråkig litteratur Finns stor mängd böcker 10 12
Laborationsmaterial Examination Kommer finnas att laddas ned på hemsidan för laborationer Laborationsgenomförande Skriv ut åtminstone framsidan och kurvblad Dugga innan laboration nlämningsuppgifter (1,2) Projektuppgift Beräkning av komponentvärden Simulering av kretsen Koppling och mätning av krets apport beskrivande hela uppgiften 13 15 Laborationsanmälan ntroduktion elektronik Anmälning till 1:a labben (nästa vecka!) via lista på anslagstavlan utanför SYtan (mitt emot CYDpoolen) tvecklats sedan sent 1800tal Elektricitet: 1 eller 2 personer per grupp Elmotorn 1830talet ngen dugga inför 1:a labben Glödlampan 1870talet Läs igenom labbanvisningarna innan labben! Elektronrör 1904 Transistor 1947 Ckrets 1958 (<100 transistorer) 14 16
Spänningspotential Ström Elektriskt fält skapas mellan två laddade ytor Energi behövs för att flytta en laddning Q Flöde av elektroner x Potentialen motsvarar energin W som krävs för att flytta laddningen från jordpotentialen. Omvänd riktning mot elektronernas riktning (jfr vatten och luft i en slang) Q Spänningpotential V = W/Q Mängd laddning Q per tidsenhet t som passerar ett tvärsnitt Enhet Volt [V] = Q/t Enhet Ampere [A] Potential på jord är 0 V Potential kan vara negativ 17 19 Spänning Nätelement: esistans Skillnad mellan potentialer för två punkter A och B Spänning över resistans resulterar i en ström AB = VA VB Observera riktning på spänning och ström! Ström in i ingången alltid spänning mellan två punkter = Enhet volt [V] Känd som Ohms lag Måste alltid indikera var plus och minus på en spänning sitter Enhet Ohm [Ω] Spännningar kan vara både positiva och negativa AB = BA A B BA AB 18 20
Effekt Kretselement: Strömkällan Ström genom resistor betyder flytt av laddning från högre spänningspotential till lägre, dvs energi W försvinner (blir värme) Konstant ström P= Enhet watt [W] Använd ohms lag 2 Mindre vanlig som diskret praktisk komponent Praktisk modell innehåller resistans 2 P = = / = 0 i 0 0 21 Kretselement: Spänningskällan Kretselement: esistans E Konstant spänning (EMK) E Modell av batteri esistans = / Alternativ: Konduktans G = / = 1/ Enhet siemens [S] (även mho, Ω1) tan begränsningar Oändlig ström möjlig i modellen praktiken är maximal ström begränsad E Spänning oberoende av ström ut Praktisk modell Maximal spänning Temperatur och strömberoende Komponenten brinner upp... nre resistans E 24 Exempel glödlampa E 34V 3W (adventsljusstake) = 2/P = 342/3 = 385 Ω E/ Mätning med instrument: 36 Ω 23 25
Nättopologi Noder Punkter där flera grenar går ihop Grenar Kopplar samman olika noder Slingor Vägar genom grafen som återvänder till startpunkten Maskor Slinga som inte omsluter andra slingor 26 Lagar och samband Ohms lag = Kirchhoffs strömlag (KCL) 0 Summan av alla strömmar in i en nod är = 0 Kirchhoffs spänningslag (KVL) i =0 1 2 i =0 Summan av spänningar i en slinga är = 0 1 0 2 27