Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mérőműszerek (passzív eszköz) Jelforrások (aktív eszköz) Mérőrendszerek (aktív és passzív eszköz)  Elektromos és elektronikus  Analóg és.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mérőműszerek (passzív eszköz) Jelforrások (aktív eszköz) Mérőrendszerek (aktív és passzív eszköz)  Elektromos és elektronikus  Analóg és."— Előadás másolata:

1 Mérőműszerek (passzív eszköz) Jelforrások (aktív eszköz) Mérőrendszerek (aktív és passzív eszköz)  Elektromos és elektronikus  Analóg és digitális A MÉRŐESZKÖZÖK CSOPORTOSÍTÁSA  Farkas György : Méréstechnika MÉRENDŐ D evice U nder T est

2 Az elektronikus mérőeszközök szerkezetének blokkrajzának elemei az „funkcionális egységek”  Farkas György : Méréstechnika FUNKCIONÁLIS EGYSÉG Az input és az output kapukat csak jelöljük, a referencia vezetéket és a tápvezetékeket nem tüntetjük fel. A funkcionális leírás megadja a gerjesztésre adott választ.

3 A „funkcionális egység”  Farkas György : Méréstechnika KIMENETEK FUNKCIONÁLIS EGYSÉG BEMENETEK GERJESZTÉS VÁLASZ ENERGIA ELLÁTÁS Mod. jelek Kapu jelek stb.

4 MÉRŐMŰSZER Aktív DUT Mérőműszer  Farkas György : Méréstechnika Például: feszültségmérés, frekvenciamérés, jelalak-vizsgálat, spektrumanalízis

5 JELFORRÁS A mérő jelet adó generátor Mérőműszer  Farkas György : Méréstechnika Passzív DUT Például: érzékenységmérés, funkcionális vizsgálatok

6 A mérőeszközök csatlakoztatásának modellezése AKTÍV EGYSÉG  Farkas György : Méréstechnika PASSZÍV EGYSÉG VEZETÉK Mindegy, hogy a DUT, vagy a mérőeszköz az aktív, illetve a passzív ha a vezeték nem befolyásol Adott esetben felcserélődhet az aktív-passzív reláció (például digitális adatátvitel sínen) de az nem mérés.

7 MÉRŐRENDSZER Mérő jel generátor Mérőműszer  Farkas György : Méréstechnika DUT Mérő műszer Rendszer-jellemzők meghatározása. Például: erősítés, torzítás, késleltetés, fázistolás, frekvencia-függés mérése. OUT- PUT EGY- SÉG Mérő műszer IN- PUT EGY- SÉG

8 Az elektronikus műszerek input és output egységei  Farkas György : Méréstechnika

9 Az elektronikus műszerek input és output egységeinek feladata: A bemenet védelme túlfeszültségre, túlvezérlésre A kimenet védelme túlterhelésre Szelektivitás –csak DC –csak AC –csak adott frekvencia tartomány Illesztés szintre Illesztés impedanciára  Farkas György : Méréstechnika

10 Példa műszer input egységére  Farkas György : Méréstechnika az OSZCILLOSZKÓP bemeneti kapcsolója AC DC GND

11 Ha a vezeték ideális, nem befolyásolja a kapcsolatot  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL ZLZL U U = U G ZLZL Z L +Z G Ha elhanyagolható a vezeték hatása, a passzív egységen megjelenő (U) feszültség a két impedancia viszonya alapján számítható.

12 Ha a vezeték hatása nem befolyásolja a kapcsolatot és ha a  Farkas György : Méréstechnika RGRG UGUG RLRL U U = U G RLRL R L + R G és ha a két impedancia tisztán ohmos, egyszerűsödik az osztásviszony és nincs frekvenciafüggés. A teljesítményre illesztés feltétele: R L =R G

13 A lezárás gyakorlati változatai ideális vezetéknél Maximális kivett teljesítmény: R L = R G Mérésekben ez ritkán követelmény, de hosszabb vezetéknél az illesztés fontos lehet a reflexiók elkerülésére Feszültség generátoros táplálás: R L >> R G Optimális terhelő ellenállás: R L = R opt >> Z G Nem teljesítményre illesztett eset! Korlátozott terhelhetőség: minimális R L  R opt  Farkas György : Méréstechnika

14 Példa: DC feszültségmérő csatlakoztatásának terhelő hatása  Farkas György : Méréstechnika RGRG UGUG U m = U G R m / (R G +R m ) U m = U G +   / U m = – R G / R m RmRm UmUm A mérés hibája kicsi, ha R G << R m A mérési hiba = |  | A relatív hibát a mért értékre vonatkozatva kell értelmezni !!!

15 Frekvenciafüggő lesz a kapocsfeszültség  Farkas György : Méréstechnika például, ha a mérő műszer vagy az oszcilloszkóp és a mérővezeték kapacitása is terhel! RGRG UGUG U RmRm CmCm U(  1 )  U(  2 ), ha U G (  1 ) = U G (  2 )

16 SZINT ILLESZTÉS Bemeneti feszültségosztó –Frekvencia független hiteles leosztás –Nagy bemeneti impedancia Kimeneti feszültségosztó –Frekvencia független hiteles leosztás –Állandó kimeneti ellenállás  Farkas György : Méréstechnika

17 Példák elektronikus műszer TERHELHETŐSÉGRE P ki  P M I ki  I M U ki  U M  Farkas György : Méréstechnika

18 Példa elektronikus műszer TERHELHETŐSÉGRE P ki  P M I ki  I M U ki  U M  Farkas György : Méréstechnika R L  R opt Pl.: 5W, 5 ,  5V

19 A mérőeszközök csatlakoztatásának modellezése, ha a vezeték hatása nem hanyagolható el AKTÍV EGYSÉG  Farkas György : Méréstechnika PASSZÍV EGYSÉG VEZETÉK NÉGYPÓLUS Az összekötő vezetékezést általános esetben négypólusként kell kezelni

20 Vezeték modellek Hosszabb, veszteségmentes vezetékeket a hullámellenállásukkal kell modellezni: R 0 A rövid vezetékek modellezhetők koncentrált soros és párhuzamos elemekkel: Z S  R S + j  L S Z P  R P x (1/ j  C P ) Ha veszteség mentes a koncentrált soros és párhuzamos elemekkel modellezhető rövid vezeték: Z S  j  L S Z P  1/ j  C P Ideális a vezeték, ha: Z S = 0, Z P = , T késl = 0 (illetve elhanyagolható értékű)  Farkas György : Méréstechnika

21 Ha a vezeték rövid, koncentrált elemekkel modellezhető  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL Z S = j  L Y P = j  C és ha veszteségmentes is ZGZG UGUG ZLZL L C soros rezgőkörként viselkedik ZSZS YPYP

22 A koaxiális kábel f 0 rezonancia frekvenciája az l hosszától és a szigetelése  permittivitásától függ  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL L C f 0 l = 47,8 /  rel [ MHz m] 

23 Levezetés  Farkas György : Méréstechnika L / l = k 1 N C / l = k 2  rel / N N = lg(D/d) k 1 = 0,46  H/m k 2 = 24,1 pF/m  0 = 1/(LC) 1/2 f 0 l = 1/[2  (k 1 k 2  rel ) 1/2 ] d D Koaxiális kábel keresztmetszete f 0 l = 47,8 /  rel [ MHz m]  H/m · F/m = s 2 /m 2

24 Ha a működési frekvencia sokkal kisebb a soros rezgőkör f 0 rezonancia frekvenciájánál, a kábel kapacitásként hat, aminek értéke a frekvenciától függ.  Farkas György : Méréstechnika A kábel C látsz látszólagos kapacitása: UGUG C látsz f0f0 f C C látsz = C 1 – ( f / f 0 ) 2

25 LEVEZETÉS Z = j  L + 1/ j  C Z = (1-  2 LC) / j  C = 1 / j  C látsz C látsz = C / [1- (  /  0 ) 2 ]  0 2 = 1 / LC C látsz = C / [1- (f/ f 0 ) 2 ]  Farkas György : Méréstechnika

26 Nagyfrekvencián általában nem „eléggé rövid” a vezeték

27 Nem rövid a vezeték  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL PROBLÉMÁK: Késleltetés: idő eltolódás, fázis eltérés Illesztetlenség: reflexiók, tranziensek

28 A nem rövid vezeték modellje  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL „Elosztott” paraméterezés elemi szakaszokkal

29 A nem rövid vezeték modellje  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL L C „Elosztott” paraméterezés Egy elemi szakasz G R

30 HULLÁMELLENÁLLÁS  R/l + j  L/l G/l + j  C/l Z o = Ha végtelen hosszú lenne a vezeték, a Z 0 impedancia értéket mérnénk a bemenetén, ezért véges hosszú a vezeték végére tett Z 0 lezáró impedancia „pótolja a többit”.  Farkas György : Méréstechnika R/l, L/l, G/l, C/l az l hosszúságú elemi szakaszokra vonatkozó értékek. Az így lezárt vezeték végéről ugyanúgy nem jön reflexió, mint egy végtelen hosszúságúról…

31 Ha a vezeték veszteségmentes  Farkas György : Méréstechnika  R0= R0=  L C R + j  L  G + j  C Z0 =Z0 = akkor R=0, G=0 ez közelítőleg igaz! tisztán ohmos R 0 hullámellenállás adódik

32 Végtelen hosszú kábel UGUG R0R0 Feszültség generátoros meghajtással t 1 időpontban a hely (x) függvényében x x U(x,t 1 ) x 1 = t 1 v x1x1 U(x,t 1 ) = U G, ha x  x 1 de U(x,t 1 ) = 0, ha x> x 1 UGUG x1x1  Farkas György : Méréstechnika

33 Végtelen hosszú kábel UGUG R0R0 Feszültség generátoros meghajtással t 2 >t 1 időben a hely (x) függvényében x x U(x,t 2 ) UGUG x 2 = t 2 v x1x1  Farkas György : Méréstechnika

34 Végtelen hosszú kábel UGUG R0R0 Feszültség generátoros meghajtással t 3 >t 2 időben a hely (x) függvényében x x U(x, t 3 ) t 3 = x 3 /v x3x3 U(x’, t ) = 0, ha x’ > x 3, t < t 3. UGUG  Farkas György : Méréstechnika

35 Végtelen hosszú kábel UGUG RARA R0R0 Ekkor U  = U 1 azaz U(x,t)  U 1 a teljes hosszon, minden t > x/v időben. A generátor oldali ellenállás: R A U 1 = U G R0R0 R A + R 0 U1U1  Farkas György : Méréstechnika

36 A vezetékek lezárása Teljesen illesztett lezárás: R G = R L = R 0 Illesztetlen lezárás: R G  R 0 és/vagy R L  R 0 Csak a passzív oldal illesztett R G  R 0 de R L = R 0 UGUG RGRG RLRL R0R0 AKTÍV:PASSZÍV: MÉRENDŐMÉRŐESZKÖZ MÉRŐESZKÖZ MÉRENDŐ  Farkas György : Méréstechnika

37 A kábelt csak a hullámellenállásával lehet illesztetten lezárni,  Farkas György : Méréstechnika ZGZG UGUG ZLZL = R 0 R0R0 ha a reflexiókat el akarjuk kerülni. De a kábel késleltetése nem szüntethető meg TERJEDÉSI SEBESSÉG KÉSLELTETÉSI IDŐ

38 Véges hosszú kábel UGUG RARA RBRB R0R0 l x U(x,t) U1U1 Nincs reflexió, ha R B = R 0. Ekkor ha t>  U(x,t)  U 1 a teljes hosszon. l t >  = l /v  Farkas György : Méréstechnika

39 Véges ( l ) hosszú kábel UgUg RARA RBRB =R 0 t U(l, t) U1U1  Nincs reflexió, ha R B = R 0. Ekkor U(l,t) = 0, ha t< . de t>  időkben U(l,t) = U 1 l  Farkas György : Méréstechnika

40 Ha a lezárás nem illesztett, azaz  Farkas György : Méréstechnika RGRG UGUG RLRL R L  R 0 U out R0R0 a vezetéken reflexiók keletkeznek! és ha ráadásul R G  R 0 akkor többszörös reflexiók!

41 Mivel véges a terjedési idő,  az induláskor még nem tudja, mi vár rá majd a végén (  idő múlva)  Farkas György : Méréstechnika

42 ILLESZTETLEN LEZÁRÁS UGUG RARA RBRB R0R0 A lezáráson illesztetlenség: R B  R 0 REFLEXIÓ  Farkas György : Méréstechnika

43 REFLEXIÓ  R B  R 0 R0R0  Farkas György : Méréstechnika

44 REFLEXIÓ   Farkas György : Méréstechnika

45 ….és ha egyik oldal sem illesztett…   R B  R 0 R0R0 R A  R 0    Farkas György : Méréstechnika  

46 IDŐFÜGGVÉNY PÉLDÁK  Farkas György : Méréstechnika A kék vonal a generátor oldali kapcsok feszültségének időfüggvénye A piros vonal a fogyasztó oldali kapcsokon fellépő feszültség időfüggvénye.

47 IDŐFÜGGVÉNY PÉLDÁUL UGUG U8  U9  UU8  U9  U 22  33 44 U3U3 U2U2 U1U1 U4U4 U5U5 U6U6 U7U7 0 55 66 77 UAUA UBUB  Farkas György : Méréstechnika

48 PÉLDA U(t) UU 2 U2U2 U1U1 t  Farkas György : Méréstechnika

49 PÉLDA: R A < R 0 << R B (   ) UGUG 22  33 44 U1U1 55 66 t U2U2 U4U4 U3U3 U6U6 U5U5 U  Farkas György : Méréstechnika

50 t t UGUG U out U komparáló stb A reflexiók meghamisíthatják méréskor a számlás eredményét

51 Ha rövidzár a lezárás, R B = 0, a bemeneti kapcsokon nem azonnal esik nullára a feszültség. UgUg 22  33 44 U2U2 55 66 t U1U1 U3U3 U5U5 U7U7 =U 4 = U 6 =U 8 …= 0  Farkas György : Méréstechnika

52 Az eszközök közös referencia potenciálja

53 A csatlakoztatás referencia potenciálja Földelő vezeték Nulla vezetékek: jel-nulla, táp-nulla, vezérlés visszatérő Védőföld a védőföldelés miatt a műszereink jelentős része össze van kötve egymással.  Farkas György : Méréstechnika

54 A mérőeszközök csatlakoztatása BEMENETEK  Farkas György : Méréstechnika Független Aszimmetrikus Szimmetrikus

55 A mérőeszközök csatlakoztatása KIMENETEK  Farkas György : Méréstechnika Független Szimmetrikus az egyszerűség kedvéért transzformátoros változatban bemutatva Aszimmetrikus

56 A föld-függetlenség csak elvileg létezik  Farkas György : Méréstechnika Nem föld-független! De még nem is szimmetrikus! Szórt kapacitások vannak a bemeneti pontok és a ház (a készülék közös pontja) között

57


Letölteni ppt "Mérőműszerek (passzív eszköz) Jelforrások (aktív eszköz) Mérőrendszerek (aktív és passzív eszköz)  Elektromos és elektronikus  Analóg és."

Hasonló előadás


Google Hirdetések