ELEKTRONIKA Z ELEMENTAMI TECHNIKI POMIAROWEJ

1. ELEKTRONIKA Z ELEMENTAMI TECHNIKI POMIAROWEJ

2. PROF. JAN ZAKRZEWSKI Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki AKADEMICKA 10 –STARY ELEKTRYCZNY Pok.23, tel. 237 1806, sekret. 237 2517 terminy zajęć 22.02, 8.03, 22.03, 5.04, 19.04, 17.05, 14.06

3. LITERATURA Otto Liman, Horst Pelka ELEKTRONIKA bez wielkich problemów WZMACNIACZE OPERACYJNE TECHNIKA CYFROWA AUTOMATYKA Zakrzewski J.: Podstawy Miernictwa dla Kierunku Mechanicznego. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice, 2004 Kaźmiekowski M., Wójciak A.: UKŁADY STEROWANIA I POMIARÓW W ELEKTRONICE PRZEMYSŁOWEJ Horowitz P. ,Hill W. : Sztuka elektroniki. T. 1 i 2 www:imeia.elektr.polsl.pl

4. ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKACJA ELEKTRONIKA PRZEMYSŁOWA ENERGOELEKTRONIKA POMIARY, AUTOMATYKA, ROBOTYKA

5. EMITER BAZA KOLEKTOR TRANZYSTOR p-n-p IC 10mA IB =20 µA + IB =15 µA 5mA IB =10 µA - IB =5 µA UCE

6. UKŁADY CYFROWE UKŁADY ANALGOWE Generatory Bramki logiczne Wzmacniacze Liczniki Filtry Procesory Przetworniki analogowo-cyfrowe Cyfrowe przetwarzanie informacji jest dogodniejsze, gdyż jest mniej podatne na zakłócenia, prostsze, tańsze i szybsze.

7. ANALOGOWE UKLADY ELEKTRONIKI POMIAROWEJ

8. I U ŹRÓDŁA E

9. Im M ψ Re PRĄDY PRZEMIENNE

10. I U E ANALIZA OBWODÓW PRĄDU PRZEMIENNEGO

11. R2 R1 I - + U1 U2 WZMACNIACZ OPERACYJNY A UWE

12. R5 R2 R3 R1 I - U5 A UWE U3 + U1 U2

13. R2 I - A + U2 R1 U1

14. - A UWE + U2 U1 Wtórnik Transformator impedancji

15. R2 R1 I - A UWE + U1 U2

16. k f PARAMETRY WZMACNIACZY OPERACYJNYCH Wzmocnienie otwartej pętli A Częstotliwość graniczna Rezystancja wejściowa Rezystancja wyjściowa Napięcie wyjściowe (zasilania) CMRR- Common Mode Rejection Ratio (WTSW –Współczynnik tłumienia składowej wspólnej) Napięcie niezrównoważenia, prądy polaryzacji, napięcie dryfu termicznego i inne psuje

17. R2 RM(1-δ) RM(1+δ) - UM + RM(1+δ) RM(1-δ) Zasilanie napięciowe CMRR =100 dB UM = Uz δ

18. II R1 I - + U1 U2 WZMACNIACZ CAŁKUJACY C

19. 10 ω 1 10000 10 0,1 1000 0,01 100 0,001 0,1 φ ω CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE 90°

20. R2 C II R1 I - + U1 U2 WZMACNIACZ CAŁKUJACY ?

21. 10 ω 1 10000 10 0,1 1000 0,01 100 0,001 0,1 φ ω 45° 90° FILTR DOLNOPRZEPUSTOWY

22. FILTR DOLNOPRZEPUSTOWY 1-go rzędu 10 ω 1 10000 10 0,1 1000 0,01 100 0,001 0,1 2-go rzędu + - U1 3-go rzędu U2

23. FILTR GÓRNOPRZEPUSTOWY 1-go rzędu 10 ω 1 10000 10 0,1 1000 0,01 100 0,001 0,1 2-go rzędu + 3-go rzędu U1 - U2

24. 1-go rzędu 10 ω 1 10000 10 0,1 1000 0,01 100 0,001 0,1 3-go rzędu + - U1 U2 FILTR ŚRODKOWOPRZEPUSTOWY 2-go rzędu

25. A C1 + - U1 U2 + - U1 U2 + U1 - U2 R1 R2 C2 Dolnoprzepustowy Górnoprzepustowy Środkowoprzepustowy

26. WŁASCIWOŚCI FILTRÓW DOLNOPRZEPUSTOWYCH FILTR BUTTERWORTHA – maksymalnie płaska charakterystyka modułu transmitancji częstotliwościowej, duża wrażliwość na zmiany wartości elementów filtru FILTR CZEBYSZEWA –charakterystyka modułu transmitancji częstotliwościowej wykazuje zafalowania, ale powyżej częstotliwości załamania jest bardzo stroma FILTR BESSELA (THOMSONA) – maksymalnie liniowa charakterystyka fazy transmitancji częstotliwościowej co powoduje niezniekształcanie przebiegu i poprawną odpowiedź na sygnał skokowy

27. + - U2 U2 C L GENERACJA NAPIĘĆ PRZEMIENNYCH Generator z mostkiem Wiena Dodatnie sprzężenie zwrotne

28. PARAMETRY GENERATORÓW Kształt przebiegu (sinusoidalny -LC), prostokątny –generator relaksacyjny - RC) Częstotliwość (akustyczne, radiowe, w.cz.) Przestrajanie częstotliwości (VCO) Poziom zniekształceń ( w % zaw.harmonicznych) Moc wyjściowa Napięcie wyjściowe

29. WARTOŚĆ SYGNAŁU LICZBA Kodowanie Kwantowanie Kondycjonowanie sygnału Próbkowanie Liczniki Tw. Shannona Przetworniki Szybkość działania Rozdzielczość Wzmacnianie Filtracja S&H I I I II I k 1325 10100101101 k+1 1320 10100101000 k+2 1334 10100110110 k+3 1353 10101001001 k+4 1374 10101011110 10101100001 k+5 1361 . . . . . . . . . . . k k+1 Δt PRZETWARZANIE ANALOGOWO-CYFROWE

30. t . . . . . . . . . . . k k+1 Δt gw f fgr PRZETWARZANIE ANALOGOWO-CYFROWE

31. gw f 1/Δt 2/Δt gw f 3/Δt 2/Δt 1/Δt TWIERDZENIE SHANNONA Δt małe = gęste próbkowanie Δt duże = rzadkie próbkowanie

32. Przetwornik z podwójnym całkowaniem C II R - + U2 U0 UM U2 UM >UM U2 t tC1 = const

33. Przetwornik z podwójnym całkowaniem C II R - + U2 U0 UM U2 UM >UM U2 t tC2 tC1 = const = 20ms tC2 > tC2 tC2 N N > N N

34. - H L + UM Układ sterowania stykami UK UMAX Przetwornik kompensacyjny

35. UM Przetwornik kompensacyjny – zasada pracy UM ± q q = U0

36. Układ próbkująco - pamiętający S&H Przetworniki S&H Przetworniki całkujące (uśredniające)

37. Przetwornik typu FLASH Bardzo szybki, do 1500 MS/s (milionów próbek na sek.) MAX 108

39. Przetwornik sigma – delta zegar GIW C fCLK TWZ licznik B R1 B Q D UM R2 Ti – b. krótki impuls rozładowujący UK AD7710

40. Parametry przetworników a/c Zakres przetwarzanych napięć – zwykle 0-10V lub 0- 5V lub –5V do +5V Rozdzielczość – wyrażana w bitach lub w wartościach LSB Szybkość działania – wyrażana w cyklach na sekundę Nieliniowość całkowa i różniczkowa

42. Przetwarzanie A/C i C/A Próbkowanie Kwantowanie(rozdzielczość) Kodowanie Przesył, przetwarzanie Dekodowanie (odstęp próbkowania)