ET3604LR Electronic circuits
B ASIS VAN EEN SCH AKELIN G
Er wordt een input van een bron waargenomen.
Dit wordt in het elektrische domein verwerkt en
uiteindelijk wordt er een output signaal richting de
load gegenereerd. Informatie stroomt dus altijd
vanuit een source richting een load. Afhankelijk
van je sensor en actuator is het belangrijk om de
juiste elektronische keuzes te maken, omdat het
anders tot fouten leidt.
SHANNONS EQUATION – PERFORMANCE PARAMTERS
Voor het juiste ontwerp van een elektronische
schakeling, moet je drie dingen specificeren.
Samen bepalen deze de maximum capaciteit
van het signaal (hoeveel informatie kan je
signaal dragen?).
- Distorsion (S=maximum signaal level: bepaald door je vermogen van de
amplifier): vervorming van het signaal.
o Clipping: signaal wordt bij een bepaalde waarde afgekapt
o Cross over distorsion: er treedt vervorming op bij de wisseling van
het positieve naar negatieve signaal, door wisseling van de
aandrijving van de load.
- Noise (N): je ziet alleen signalen groter dan de noise.
- Bandbreedte (B): zorgt ervoor dat hoge frequenties verloren gaan, want het
systeem heeft een maximum snelheid waarmee het kan reageren. (bandbreedte is verschil
tussen de hoogste en de laagste frequentie die wordt doorgelaten). Voorbeelden van distorsion
S ENSOREN
Zetten een fysische grootheid om in een
elektrisch signaal. De performance van
een sensor wordt bepaald door
verschillende factoren:
- Error: verschil tussen de gemeten
waarde en de echte waarde.
- Precision: hoe dicht liggen herhaalde metingen bij elkaar? Zegt dus iets over hoeveel random
errors er optreden.
- Accuracy: hoe dicht ligt de gemeten waarde bij de daadwerkelijke waarde?
- Range: maximale en minimale waarde die de sensor kan meten
- Resolutie: kleinste verandering in fysische grootheid die de sensor nog waar kan nemen (ook
wel: discrimination). Meestal uitgedrukt in percentage van de range.
- Sensitiviteit: hoeveel verandert de output als de input verandert?
- Linearity: de output van de sensor heeft een lineaire relatie met de te meten grootheid.
,Performance van de sensor is een minimale voorwaarde voor de performance van het elektronische
systeem.
Types sensoren
- Passive sensor: vermogen dat beschikbaar is bij de output, is afkomstig van het geobserveerde
object.
o Bv photovoltaic effect: licht op een semiconductor produceert lading. De lading is lineair
gerelateerd aan de stroom, dus de licht intensiteit heeft een lineaire relatie met de
output. Voor het voltage geldt de lineaire relatie niet.
- Active sensor : hebben een impedantie die verandert door de eigenschappen van het
geobserveerde object. Er is een externe power source nodig om ervoor te zorgen dat de sensor
een output kan geven. Het verschil in impedantie leidt tot een verschil in het output voltage. De
output is dus gerelateerd aan de weerstand, maar de output is niet lineair gerelateerd aan de
verandering in weerstand.
Sensor interfacing: het proces waarbij de output gerelateerd wordt aan de bijbehorende input, in het
geval dat de output niet lineair samenhangt met de input.
NORTON EN THEVENIN EQUIVALENTE SCHAKELINGEN (BOEK H3.8)
Elke schakeling bestaande uit een bron
en een weerstand is te vervangen door
ofwel een Thévenin ofwel een Norton
circuit. Elk van deze schakelingen zorgt
voor dezelfde output. (ISC: short circuit
current, VOC= open circuit voltage,
R= VOC/ ISC
- Thevenin: een spanningsbron
(voltage source) en weerstand in serie.
- Norton: een stroombron (current source) met een weestand parallel.
Temperatuurafhankelijkheid: Je kunt uitzoeken of het gaat om een Norton of Thevenin circuit dmv
temperatuurmeting.
- Bij een Thévenin loopt er geen stroom door de weerstand, bij de Norton wel. De Norton zal dus
een hogere temperatuur geven.
- Zodra je er een short circuit van maakt, gaat er in het geval van het Thévenin wél stroom door de
weerstand en bij de Norton niet. Daardoor is in het geval van een short circuit de Thévenin box
juist degene die opwarmt.
ACTUATOR INTERFACING
Een actuator (aandrijving) neemt een elektrisch signaal en kan daarmee fysische grootheden
beïnvloeden of controleren (zie pwp voor formules)
Kwaliteit van de aandrijving is afhankelijk van de
kwaliteit van de elektronische stimulus. Om voor
het juiste elektronische ontwerp te kunnen kiezen,
is het daarom belangrijk om te weten wat voor
soort aandrijving je nodig hebt (voltage of current
driven motor).
,- Voltage driven motor: stroom wordt bepaald door de motor.
Hoe sneller de motor draait, des te lager de torque wordt. De motor versnelt net zolang totdat
een frictie torque de torque tegen gaat en deze twee in evenwicht zijn. Torque is maximaal bij
een hoeksnelheid van 0. Nadeel is dat er hier ook maximaal vermogen verlies optreedt.
- Current driven motor: voltage wordt bepaald door de motor.
Torque is constant voor alle hoeksnelheden (KI=constant, want je hebt een constante input
current). Een hogere angular velocity zorgt wel voor een hogere wrijving en daardoor een
counter torque. Wanneer deze even groot zijn, zal de motor stoppen met draaien.
SYMBOLEN VAN ELEKTRISCHE SCHAKELINGEN
Je meet een spanning altijd ten opzichte van een andere spanning. De ground (0 volt) wordt
daarom als referentiespanning genomen.
WET VAN OHM EN IMPEDANTIE
U=I R
Fysische betekenis: als er stroom loopt door iets met een weerstand, ontstaat er een spanning die
proportioneel is aan de stroomsterkte en de weerstand.
Z=impedance: algemene uitdrukking voor de relatie tussen de stroomsterkte en de spanning. De R in
de wet van Ohm is specifiek voor een weerstandje (resistor), maar de impedance beschrijft de relatie
tussen stroom en spanning voor van alles (weerstanden, capacitors, inductors, etc).
, - Weerstanden: zorgen voor een verlies in energie (gemeten in Ohm)
- Capacitor: capactiance gemeten in Farads (F): slaan energie op in een elektrisch veld.
- Inductor: inductance gemeten in Henry (H): slaan energie op in een magnetisch veld.
Voor een weerstand is de impedantie lineair (zie wet van Ohm). Voor capacitors en inductors geldt
dit niet. Dit zijn namelijk dynamische elementen. Hun gedrag is afhankelijk van wat er in het verleden
gebeurd is: ze hebben een geheugen.
WEERSTANDEN (RESISTORS)
Een weerstand bevat ringen met kleurcoderingen, waaruit af te leiden is wat de weerstand is.
SMD resistor: vierkante weerstanden met daarop de waarde van de weerstand. Bv:
- 103 = 10x103=10 kOhm
- 7920=792x100=792 Ohm
- R382=0.382 Ohm
B ASIS VAN EEN SCH AKELIN G
Er wordt een input van een bron waargenomen.
Dit wordt in het elektrische domein verwerkt en
uiteindelijk wordt er een output signaal richting de
load gegenereerd. Informatie stroomt dus altijd
vanuit een source richting een load. Afhankelijk
van je sensor en actuator is het belangrijk om de
juiste elektronische keuzes te maken, omdat het
anders tot fouten leidt.
SHANNONS EQUATION – PERFORMANCE PARAMTERS
Voor het juiste ontwerp van een elektronische
schakeling, moet je drie dingen specificeren.
Samen bepalen deze de maximum capaciteit
van het signaal (hoeveel informatie kan je
signaal dragen?).
- Distorsion (S=maximum signaal level: bepaald door je vermogen van de
amplifier): vervorming van het signaal.
o Clipping: signaal wordt bij een bepaalde waarde afgekapt
o Cross over distorsion: er treedt vervorming op bij de wisseling van
het positieve naar negatieve signaal, door wisseling van de
aandrijving van de load.
- Noise (N): je ziet alleen signalen groter dan de noise.
- Bandbreedte (B): zorgt ervoor dat hoge frequenties verloren gaan, want het
systeem heeft een maximum snelheid waarmee het kan reageren. (bandbreedte is verschil
tussen de hoogste en de laagste frequentie die wordt doorgelaten). Voorbeelden van distorsion
S ENSOREN
Zetten een fysische grootheid om in een
elektrisch signaal. De performance van
een sensor wordt bepaald door
verschillende factoren:
- Error: verschil tussen de gemeten
waarde en de echte waarde.
- Precision: hoe dicht liggen herhaalde metingen bij elkaar? Zegt dus iets over hoeveel random
errors er optreden.
- Accuracy: hoe dicht ligt de gemeten waarde bij de daadwerkelijke waarde?
- Range: maximale en minimale waarde die de sensor kan meten
- Resolutie: kleinste verandering in fysische grootheid die de sensor nog waar kan nemen (ook
wel: discrimination). Meestal uitgedrukt in percentage van de range.
- Sensitiviteit: hoeveel verandert de output als de input verandert?
- Linearity: de output van de sensor heeft een lineaire relatie met de te meten grootheid.
,Performance van de sensor is een minimale voorwaarde voor de performance van het elektronische
systeem.
Types sensoren
- Passive sensor: vermogen dat beschikbaar is bij de output, is afkomstig van het geobserveerde
object.
o Bv photovoltaic effect: licht op een semiconductor produceert lading. De lading is lineair
gerelateerd aan de stroom, dus de licht intensiteit heeft een lineaire relatie met de
output. Voor het voltage geldt de lineaire relatie niet.
- Active sensor : hebben een impedantie die verandert door de eigenschappen van het
geobserveerde object. Er is een externe power source nodig om ervoor te zorgen dat de sensor
een output kan geven. Het verschil in impedantie leidt tot een verschil in het output voltage. De
output is dus gerelateerd aan de weerstand, maar de output is niet lineair gerelateerd aan de
verandering in weerstand.
Sensor interfacing: het proces waarbij de output gerelateerd wordt aan de bijbehorende input, in het
geval dat de output niet lineair samenhangt met de input.
NORTON EN THEVENIN EQUIVALENTE SCHAKELINGEN (BOEK H3.8)
Elke schakeling bestaande uit een bron
en een weerstand is te vervangen door
ofwel een Thévenin ofwel een Norton
circuit. Elk van deze schakelingen zorgt
voor dezelfde output. (ISC: short circuit
current, VOC= open circuit voltage,
R= VOC/ ISC
- Thevenin: een spanningsbron
(voltage source) en weerstand in serie.
- Norton: een stroombron (current source) met een weestand parallel.
Temperatuurafhankelijkheid: Je kunt uitzoeken of het gaat om een Norton of Thevenin circuit dmv
temperatuurmeting.
- Bij een Thévenin loopt er geen stroom door de weerstand, bij de Norton wel. De Norton zal dus
een hogere temperatuur geven.
- Zodra je er een short circuit van maakt, gaat er in het geval van het Thévenin wél stroom door de
weerstand en bij de Norton niet. Daardoor is in het geval van een short circuit de Thévenin box
juist degene die opwarmt.
ACTUATOR INTERFACING
Een actuator (aandrijving) neemt een elektrisch signaal en kan daarmee fysische grootheden
beïnvloeden of controleren (zie pwp voor formules)
Kwaliteit van de aandrijving is afhankelijk van de
kwaliteit van de elektronische stimulus. Om voor
het juiste elektronische ontwerp te kunnen kiezen,
is het daarom belangrijk om te weten wat voor
soort aandrijving je nodig hebt (voltage of current
driven motor).
,- Voltage driven motor: stroom wordt bepaald door de motor.
Hoe sneller de motor draait, des te lager de torque wordt. De motor versnelt net zolang totdat
een frictie torque de torque tegen gaat en deze twee in evenwicht zijn. Torque is maximaal bij
een hoeksnelheid van 0. Nadeel is dat er hier ook maximaal vermogen verlies optreedt.
- Current driven motor: voltage wordt bepaald door de motor.
Torque is constant voor alle hoeksnelheden (KI=constant, want je hebt een constante input
current). Een hogere angular velocity zorgt wel voor een hogere wrijving en daardoor een
counter torque. Wanneer deze even groot zijn, zal de motor stoppen met draaien.
SYMBOLEN VAN ELEKTRISCHE SCHAKELINGEN
Je meet een spanning altijd ten opzichte van een andere spanning. De ground (0 volt) wordt
daarom als referentiespanning genomen.
WET VAN OHM EN IMPEDANTIE
U=I R
Fysische betekenis: als er stroom loopt door iets met een weerstand, ontstaat er een spanning die
proportioneel is aan de stroomsterkte en de weerstand.
Z=impedance: algemene uitdrukking voor de relatie tussen de stroomsterkte en de spanning. De R in
de wet van Ohm is specifiek voor een weerstandje (resistor), maar de impedance beschrijft de relatie
tussen stroom en spanning voor van alles (weerstanden, capacitors, inductors, etc).
, - Weerstanden: zorgen voor een verlies in energie (gemeten in Ohm)
- Capacitor: capactiance gemeten in Farads (F): slaan energie op in een elektrisch veld.
- Inductor: inductance gemeten in Henry (H): slaan energie op in een magnetisch veld.
Voor een weerstand is de impedantie lineair (zie wet van Ohm). Voor capacitors en inductors geldt
dit niet. Dit zijn namelijk dynamische elementen. Hun gedrag is afhankelijk van wat er in het verleden
gebeurd is: ze hebben een geheugen.
WEERSTANDEN (RESISTORS)
Een weerstand bevat ringen met kleurcoderingen, waaruit af te leiden is wat de weerstand is.
SMD resistor: vierkante weerstanden met daarop de waarde van de weerstand. Bv:
- 103 = 10x103=10 kOhm
- 7920=792x100=792 Ohm
- R382=0.382 Ohm
