Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba

Az előadások a következő témára: "Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba"— Előadás másolata:

1 Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba
Tihanyi Attila 2007 március 27

2 Ellenállások Fajlagos ellenállás alapján hosszú vezeték

3 Nagy az induktivitása Bifiláris Trükkös tekercselés Nagy mechanikai szilárdsági követelmény miatt vastag vezeték szükséges

4 Ellenállások mint gyártmány
Rétegellenállás Kivezetési hibák Szén v Fém Hőmérséklet együttható Negatív vagy pozitív SMD technológia

5 Ellenállás értéksorok
Minden elektronikus alkatrészre általánosítva

6 Teljesítmény adatok 0,1W 0,2W 0,5W 1W 2W 5W 10W 20W 50W
Ellenállás értéksorok E 6 (±20%-os tűréshatár), E 12 (±10%-os tűréshatár), E 24 (±5%-os tűréshatár), E 48 (±2,5%-os tűréshatár), E 96 (±1,0%-os tűréshatár), E192 (±0,5%-os tűréshatár). Teljesítmény adatok 0,1W 0,2W 0,5W 1W 2W 5W 10W 20W 50W

7

8

9 Ellenállások alkalmazása
Méréshatár kiterjesztés feszültségosztóval Műszerhiba követelmény Szokásos méréshatárok Hiba meghatározás Vegyes hiba Hibaszámítási módszerek

10 A feladat Műszer adatok Méréshatár kiterjesztés U2 azonos U1-el azaz
20*log(U2/U1) -> 0dB U2 10 dB-el alacsonyabb U1-nél -10dB=20*log(U2/U1) -> U2/U1 = 31,6% U2 20 dB-el alacsonyabb U1-nél -20dB=20*log(U2/U1) -> U2/U1 = 10,0% Méréshatárok: 100mV; 316mV; 1000mV A műszer hibája a használt tartományon 1%! -> 3db ellenállás kell Műszer adatok 100mV végkitérés Rb=2Kohm R1 X1% R2 X2% Rn Xn% U U1 U2 Méréshatár kiterjesztés 100mV –tól 1V-ig Rbe >= 1Kohm Herr = Hműszer + Hosztó Herr <=2%

11 A mérőeszköz hibája

12 A megoldás R1= X1% R2= X2% R3= X3% U 0dB -10dB -20dB U2 Rb U1 Rbe 0 dB-en feszültség osztás nincs, megkötés csak Rbe >= 1Kohm tehát R1+R2+R3 >= 2Kohm

13 -10dB-en feszült osztás 31.6% tehát az ((R2+R3) x Rb) ellenálláson eső feszültség R1 ellenálláson 68,4% a feszültség esés A megoldás R1 X1% R2 X2% R3 X3% U 0dB -10dB -20dB U1 Rbe U2 Rb R2+R3 = 924ohm Re

14 A feszültség ezen a ponton az átkapcsolás miatt megváltozott!
A megoldás Az R3-al párhuzamosan van a műszer és ezen az ellenálláson esik a bemenő feszültség 10%-a. (-20dB) Az R1 sorba van kötve az R2-vel és rajtuk esik a bemenő feszültség 90%-a. A körben folyó áram Figyelem! A feszültség ezen a ponton az átkapcsolás miatt megváltozott! R1=1,368K X1% R2 X2% R3 X3% U 0dB -10dB -20dB U1 Rbe U2 Rb

15 Számítási eredmények R1 = 1,368 kohm R2 = 668,75 ohm R3 = 255,25 ohm
R2+R3 = 924ohm R1 = 1,368 kohm R2 = 668,75 ohm R3 = 255,25 ohm

16 R1 = 1,368 kohm R2 = 668,75 ohm R3 = 255,25 ohm

17 Változtatható ellenállások

18

19 Az ellenállás-pálya és -érték kapcsolat

20 Feszültségosztó I R1 Ube R2 Uki

21 Híd kapcsolás

22 Nem lineáris ellenállások
r = differenciális ellenállás NTK PTK VDR

23 NTK Melegen nem vezető ellenállások -2%/°C -7%/°C

24 PTK Hidegen vezető ellenállások

25 PTK feszültség áram karakterisztikája

26 VDR Feszültségfüggő ellenállások

27 VDR feszültség áram karakterisztikája
1A-hoz tartozó feszültség Szabályozási tényező A jelleggörbe meredeksége

28 VDR számítások

29 Munkapont 1Kohm 400V 260V

30 Számítási példák R=2K R=2K R=2K G G U=10V U=10V R=1K

31 Számítási példák R=2K R=2K R=2K G G U=10V U=10V R=1K

32 Számítási példák R=2K R=2K Re=1K R=2K G G U=10V U=10V U=5V R=1K

33 Kapacitás

34 Kapacitás feszültsége
Színskála azonos az ellenállásokkal 1-2 gyűrű érték 3 gyűrű nagyságrend 4 gyűrű tűrés 5 gyűrű feszültség Arany = 1000V Ezüst = 2000V Színtelen = 5000V

35 Kapacitások kapcsolásai
Kapacitások soros kapcsolása Kapacitások párhuzamos kapcsolása

36 Induktivitás

37 Induktivitások kapcsolásai
Induktivitások soros kapcsolása Induktivitások párhuzamos kapcsolása

38 Alkalmazás példa R1 R1 C1 R2 R2 C2 Idealizált eset Valósághű modell
Kompenzálás

39 Meggondolások !!! Frekvenciafüggetlen !!!

40 Egyszerű RLC tagok

41 Összefüggések Két egység szabadon választható Legyen

42 Választott egységekben

43 Logaritmikus egységek
Decibel Ha R1= Re

44 Gyakorlati értékek dBW Abszolut teljesítmény szint dBm

45 Logaritmikus frekvencia egységek
Dekád Oktáv

46 RC tag

47 RC tag

48 Négypólusok I2 I1 NP U1 Passzív és aktív négypólusok U2

49 Négypólusok Passzív és aktív négypólusok Bemeneti impedancia Xb=U1/I1
NP U2 U1 Passzív és aktív négypólusok Bemeneti impedancia Xb=U1/I1 Kiemeneti impedancia Xk=U2/I2 Meredekség m=U2/U1 Áramerősítési tényező β=I2/I1

50 Impedancia jellemzés U1=Z11*I1 + Z12*I2 U2=Z21*I1 + Z22*I2
I1=Y11*U1 - Y12*U2 I2=-Y21*U1 + Y22*U2 Figyelem! Figyelem!

51 Áramerősítési tényező
H paraméterek Feszültség erősítés m U1 = H11*I1 + H12*U2 I2 = -H21*I1 + H22*U2 Áramerősítési tényező β

52 RC tag mint négypólus Bemeneti áram abszolút értéke

53 RC tag mint négypólus Kimeneti feszültség abszolút értéke

54 RC tag mint négypólus Feszültségerősítés abszolút értéke

55 Időfüggvény Ube Uki t Ur Exponenciális t Uc

56 Törésponti frekvencia
Boode 1. fokú Törésponti frekvencia A f -3dB -20dB/D

57 Statikus mérőpanel

58 Dióda mérés 680ohm 5V Kétpólus Umért [V]

59 Valódi karakterisztika
I [mA] Valódi karakterisztika Maximális áram Munkapont Munkaegyenes Im[mA] Um[V] U [V] Maximális feszültség

60 Karakterisztika I [mA] Im[mA] Um[V] U [V]

61 Földelt emitteres paraméterek
Négypólus

62 Tranzisztor mérés Ic Négypólus Ib

63 Tranzisztor mérés Ic Munkaegyenes Munkapont Ib3 Ic3 Ib Munkapont Ib2
Um3 Um2 Um1 Uce

64 Tranzisztor mérés Munkaegyenes Ic Munkapont Ib3 Ic3 Munkapont Ib2 Ib
Um3 Um2 Um1 Uce