MITTAUSVAHVISTIMET. rien takia tuloimpedanssit voivat olla hyvinkin monimutkaisia verkkoja. Vahvistimen hyvyyttä kuvataan suureella yhteismuotoisen

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "MITTAUSVAHVISTIMET. rien takia tuloimpedanssit voivat olla hyvinkin monimutkaisia verkkoja. Vahvistimen hyvyyttä kuvataan suureella yhteismuotoisen"

Transkriptio

1 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 1 / 8 MITTAUSVAHVISTIMET JOHDANTO Mitattavien biosähköisten ilmiöiden jännitetasot eivät sellaisenaan riitä ohjaamaan haluttuja signaalien käsittelylaitteita. Tämän takia mittauksissa on käytettävä sopivia vahvistimia jänniteja tehotasojen nostamiseksi. Mittauksiin liittyvien häiriötekijöiden vaikutuksesta ainoa käyttökelpoinen vahvistintyyppi on ns. differentiaalivahvistin. 1. VAHVISTIMIEN SPESIFIKAATIOT 1.1 DIFFERENTIAALIVAHVISTIN Differentiaalivahvistin voidaan esittää kuvan 1. mukaisella mallilla. Siinä vahvistimen tuloon (input, otto) liittyy jännitteet U + ja U. Haluttu mitattava jännite u on näiden tulojännitteiden U + ja U erotus. Vahvistimen tulonavoissa vaikuttava yhteismuotoinen (common mode) jännite eli symmetrinen jännite U cm on puolestaan jännitteiden U + ja U keskiarvo. Vahvistimen hyvyyttä kuvataan suureella yhteismuotoisen jännitteen vaimennussuhde CMRR (Common Mode Rejection Ratio) l. symmetriavaimennus. Tämä määritellään suhteeksi: (1) missä u cm on yhteismuotoisen jännitteen U cm lähtöön aiheuttama jännite tulonapoihin redusoituna (=jaettuna A:lla). Yhteismuotoisen jännitteen vaimennussuhde ilmoitetaan usein desibeleinä. On hyvä huomata, että koska desibeliasteikko on luonteeltaan tehoasteikko, niin desibeleiksi muutoksessa jännitesuhteen 10 järjestelmän logaritmi kerrotaan 20:llä. Kuva 2. Differentiaalivahvistimen malli Käytännön differentiaalivahvistin voidaan ajatella muodostuneeksi kuvan 2. mukaisesti. Siinä tulonapojen jännitteet vahvistetaan kertoimilla A + ja A, tämän jälkeen saaduista jännitteistä muodostetaan erotus. Esimerkki: (2) A + = 1001, A = 1000, kaavaan sijoitettuna saadaan: CMRR = 1/(1 1001/1000) = 1000, = 60 db Yleensä vahvistimien symmetriavaimennukseen vaikuttavat mm. jännitteen taajuus, amplitudi ja vahvistimen näkemä syöttävän impedanssin taso. Laboratorio olosuhteissa voidaan päästä yli 100 db CMRR arvoihin. Käytännön mittauksissa saavutettavat vaimennuslukemat liikkuvat alueella db. Symmetriavaimennuksen lyhenteenä käytetään yleisesti kirjaimia CMR ja CMRR. Edellinen tarkoittaa tarkasti ottaen pelkkää vaimennusilmiötä, jälkimmäinen ko. vaimennuksen numeroarvoa. Eri valmistajien vahvistimien CMRR lukuja verrattaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota mittausolosuhteisiin joissa ko. lukema on mitattu. Laitevalmistajat pyrkivät ilmoittamaan CMRR arvon, joka on mitattu varsin edullisissa olosuhteissa. Tällöin ilmoitettu 120 db voi hyvinkin pudota paremmin mittaustilannetta simuloivassa kytkennässä suuruusluokkaan db. 1.2 TULOSUUREET rien takia tuloimpedanssit voivat olla hyvinkin monimutkaisia verkkoja. Kuva 3. Differentiaalivahvistimen tuloimpedanssit. Mitattavan signaalin kannalta merkityksellinen on differentiaalinen tuloimpedanssi Z d se muodostaa syöttävän impedanssin Z s kanssa vaimennusverkon. Tulonavasta maahan näkyvä impedanssi Z cm vaikuttaa lähinnä mittauksessa saavutettavaan CMRR arvoon. Kuva 4. Tulopiirin aiheuttama vaimennus mitattavaan signaaliin. Mitattavan signaalin ollessa e vahvistimen tulonapoihin kohdistuva jännite u saadaan laskettua kaavalla: Kuva 1. Differentiaalivahvistimen jännitteet Ideaalisessa tapauksessa vahvistimen lähdön (output, anto) jännite U o riippuu vain differentiaalisesta tulojännitteestä u ja vahvistimen jännitevahvistuksesta A. Reaalisilla vahvistimilla kuitenkin myös tulon yhteismuotoinen jännite U cm aiheuttaa tietyn jännitteen lähtöön. Vahvistimen epäsymmetria johtuu tällöin kertoimien A + ja A erisuuruudesta. Saavutettavalle CMRR arvolle voidaan johtaa yksinkertainen kaava: TULOIMPEDANSSIT Vahvistimen tulonavoista näkyy differentiaalinen tuloimpedanssi Z d tulonapojen välillä ja yhteismuotoinen tuloimpedanssi Z cm tulonavasta maahan. Signaalijännitteiden tasolla nämä impedanssit muodostuvat pääasiassa resistanssin ja kapasitanssin rinnankytkennästä. Tulonapoihin liitettyjen suodattimien ja suojauspii (3) Jotta signaalin vaimenemista ei tapahtuisi, tuloimpedanssin Z d tulee olla paljon syöttävää impedanssia suurempi. Erittäin suurilla tuloimpedanssin arvoilla kuitenkin elektrodien metalli/elektrolyyttirajapinnan jännitelähteiden ja kapasitanssien stabiloituminen kestää kauan.

2 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 2 / 8 EKG ja EEG vahvistimissa differentiaalisen tuloimpedanssin optimaalinen arvo on noin 10 Mohm luokkaa. Kuva 5. Syöttävän impedanssin epäbalanssin vaikutus. Käytännön mittauksissa vahvistimen tulonavat eivät näe täsmälleen yhtä suuria impedansseja syöttävä impedanssi voidaan jakaa yhtäsuuriin osuuksiin Z ja epäbalanssiin dz. Yhteismuotoinen jännite U cm aiheuttaa tällöin kumpaankin vahvistimen tulonapaan likimain yhtä suuren virran i. Epäbalanssijännite U dz muodostuu eroimpedanssissa dz. Yhteismuotoisen jännitteen vaimennussuhteelle voidaan tässä tilanteessa johtaa kaava: (4) Tyypillisesti syöttävä impedanssi Z s on paljon yhteismuotoista impedanssia Z cm pienempi, jolloin lauseke voidaan korvata suoraan suhteella Z cm/dz. Esimerkki: EKG mittaus, jossa Z cm = 100 M, Z = 100 k, dz = 50 k. Arvot sijoittamalla saadaan: CMRR = 2000 = 66 db. Käytännön vahvistimissa Z cm:n arvot ovat alueella 10 M... 1 G. On kuitenkin muistettava, että mittauksissa hyvyyden ratkaisee häiriöjännitteen taajuudella (tyypillisesti 50 Hz ja sen kerrannaiset) näkyvä tuloimpedanssi eikä mahdollisesti hyvinkin suuri tasajännitteellä mitattava resistanssi. CMRR arvo tulee mitata käyttäen sopivaa epäbalanssia syöttävässä impedanssissa. Teollisuusinstrumentoinnin vahvistimissa käytetään yleisesti n. 5 k epäbalanssia; biosähköisten vahvistimien testauksessa ko. epäbalanssi on tyypillisesti n. 50 k. Esim. EKG vahvistimien mittauksessa käytetään 51 k vastuksen ja 47 nf kapasitanssin rinnankytkentää TULOJÄNNITEALUEET Vahvistimen näkemät tulopiiriin kohdistuvat jännitteet voidaan jakaa normaalissa mittaustilanteessa kolmeen osaan: mitattava signaalijännite e, signaalijännitteen päällä oleva DCoffsetjännite E dc ja yhteismuotoiset jännitteet U cm. Kuva 6. Tulopiirin jännitteet normaalissa mittaustilanteessa. Normaalitoiminnan aikaiset jännitteet: Tavallisin vahvistimille ilmoitettava jännite on suurin käyttökelpoinen signaalijännitteen e arvo. Esimerkiksi EKG vahvistimille tämä on 5 mv. Harvemmin ilmoitettu, mutta silti erittäin tärkeä arvo on suurin sallittu differentiaalinen tasajännitteen arvo (electrode offset potential, electrode polarization voltage, maximum skin potential). Hyviä pintaelektrodeja käytettäessä riittävä arvo tälle jännitteelle on 300 mv. Neulaelektrodien yhteydessä voi esiintyä jopa voltin suuruisia offset jännitteitä. Harvoin näkee ilmoitusta suurimmasta yhteismuotoisesta jännitteestä, mikä voidaan sallia vahvistimen tulonavoissa mittauksen häiriintymättä. Tämän jännitteen arvo vaihtelee eri vahvistinmalleilla huomattavasti. Tavallisilla differentiaalivahvistimilla yhteismuotoista jännitettä sallitaan tyypillisesti muutamista kymmenistä millivolteista muutamiin voltteihin. Eristetyillä vahvistimilla yhteismuotoisen jännitteen suuruus voi olla kymmenien volttien luokkaa. Häiriöjännitteet: Biosähköisten vahvistimien on myös kestettävä huomattavia ylijännitteitä tulonavoissaan. Merkittävin ylijännite, jolta laitteet on suojattava, on defibrillaattorin aiheuttama jänniteimpulssi. Tämä voi aiheuttaa vahvistimelle noin 5 kv suuruisen ja ms kestävän impulssin. Muita mahdollisia häiriöjännitteitä ovat normaalin verkkojännitteen lisäksi mm. erilaisten sähköstimulaattoreiden pulssit TULOVIRRAT Vahvistimen tulonavoissa kulkeva virta muodostuu vahvistimen tuloasteen vaatiman esivirran i b ja signaalijännitteen tuloimpedanssin Z kautta ajamasta virrasta i. Kuva 7. Vahvistimen tulonapojen virrat. Esivirran i b suuruus määräytyy vahvistimen tuloasteen rakenteesta. Bipolaarivahvistimissa esivirran arvo on tyypillisesti luokkaa 10 na... 1 ua ja FET ottoisilla vahvistimilla 10 pa... 1 na. Erikoisvahvistimissa esivirta voi olla fa luokkaa. Pitkäaikaisissa rekisteröinneissä pieniä elektrodeja käytettäessä suuri esivirran arvo saattaa huomattavasti vaikuttaa käytettyjen elektrodien ominaisuuksiin. Esivirta aiheuttaa myös tasajännitteen kulkiessaan suuren syöttävän resistanssin läpi. Tämä jännite voi hidastaa mittauksen perustason asettumista etenkin jos syöttävän resistanssin arvo huomattavasti muuttuu mittauksen kuluessa (esim. kuivan ihon kostuminen elektrodin alla) TULON SUOJAUKSET Vahvistimen tulonavat tulee suojata erilaisia vikajännitteitä vastaan. Suojaustarve määräytyy vahvistimen käyttötarkoituksesta. Haluttuja jännitekestovaatimuksia ovat mm. verkkojännitteen kesto, defibrillaattorin pulssin ( kv, ms) kesto jne. Leikkaussaleissa käytettäviin vahvistimiin on kohdistumassa myös kirurgisen diatermian aiheuttamaa jännitettä (... 2 kv jatkuvaa,... 8 kv jännitepiikkejä, taajuus 0.5 MHz). Hyvin pientä kohinaa vaativissa mittauksissa (EEG, jotkut ENMG:n sovellukset) on pakko tinkiä jännitesuojavaatimuksista. Tyypillisiä tapoja suojautua ylijännitteiltä on käyttää kaasupurkausputkia leikkaamaan suuria jännitteitä ja puolijohdediodeja oikosulkemaan pienempiä jännitteitä. On huomattava, että usein käytetyt suojauskytkennät rajoittavat vahvistimen tulonapojen impedanssitason ja jännitealueen TOIPUMINEN Vahvistimen näkemän tasajännitteen kulun katkaisupaikka vaikuttaa oleellisesti vahvistimen toipumisnopeuteen ulkopuolisten häiriöiden

3 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 3 / 8 (esim. defibrillaattorin isku) aiheuttamasta ylikuormittumisesta. Kuva 8. Tasajännitetien katkaisu vahvistimen tulonavoissa. Toipumisen kannalta huonoin tapa on toteuttaa tasajännitetien katkaisu kondensaattoreilla C heti tulonavoissa. Ulkopuolisen häiriön kohdistuessa tulonapoihin vahvistimen tuloimpedanssi on pieni (ollaan tulon suojauspiirien toimintaalueella). Tällöin kondensaattoreihin C latautuu varausta, jonka purkautuminen häiriön poistuttua vie pitkän aikaa. Kuva 9. Tasajännitetien katkaisu ensimmäisessä vahvistinasteessa. Viemällä tasajännitetien katkaiseva kondensaattori C vahvistimen sisälle saadaan ylikuormitustilanteessa kondensaattorin latautumispiiriin jäämään lisää vastusta R. Tällöin kondensaattoriin C ehtii varautua vähemmän häiriövarausta ja toipuminen on nopeampaa. Nopein toipumisaika saadaan kun ottonapojen ylikuorma ei pääse suoraan kytkeytymään tasajännitteen katkaisupiirille. Kuvan mukaisessa ratkaisussa tulonapoihin kohdistuva häiriöjännite ohjaa operaatiovahvistimien OA1, OA2 ja OA3 lähtöjännitteet kyllästystilaan. DC offsetin korjauspiiri (integraattori OA4, R, C) ehtii lyhyen häiriön aikana integroida vain pienen virheellisen varauksen, josta palautuminen tapahtuu nopeasti. Kuva 10. Tasajännitteen integrointi pois vahvistimen sisällä. Tässä kytkennässä on myös mahdollista erillisillä piireillä tunnustella häiriön olemassaoloa tarkkailemalla vahvistimien OA1... OA3 lähtöjännitteiden tasoja ja häiriötilanteessa lopettaa integroituminen katkaisemalla yhteys OA3:n lähdöstä integraattorille OA4 esim. pisteessä ZP. Joissain vahvistimissa on käytetty lisäpiirejä, joilla aktiivisesti pyritään nopeuttamaan vahvistimen toipumista ylikuormituksesta. Tällaisen piirin mitoituksessa on tehtävä huolella: laite ei saa tulkita mahdollista epätavallisen isoa mittaussignaalia häiriöksi, jota kompensointipiiri yrittää kompensoida. 1.3 SIIRTO OMINAISUUDET ALARAJATAAJUUS Äärellisen alarajataajuuden omaava systeemi ei pysty säilyttämään signaalin DC tasoa. Systeemiin tuotu askelvaste toistuu 1. kertaluvun järjestelmässä oheisen kuvan mukaisesti. Kuva 11. Ensimmäisen kertaluvun systeemin askelvaste. Vasteen alkuun piirretty tangentti leikkaa perustason aikavakion kuluttua vasteen alusta. Alarajataajuuden f a ja aikavakion välinen yhteys on: (5) Järjestelmään syötettävä lyhytkestoinen pulssi voidaan tulkita kahdeksi peräkkäin tulevaksi askelvasteeksi. Pulssin keston ajalta todellinen vaste voidaan korvata pulssin alkuun piirretyllä tangentilla. Kuvan yhdenmuotoisista kolmioista saadaan johdettua systeemiltä vaadittavalle aikavakiolle lauseke kun pulssille sallitaan sakkausta s: (6) Kuva 12. Suorakaidepulssin toistuminen. Kun vaadittu aikavakio on selvillä, niin systeemin alarajataajuus f a lasketaan kaavalla (5). Esimerkki: Sallitaan pulssille 5 % sakkaus, toistettavan pulssin kesto T = 10 ms: Aikavakio: = 10 ms * (100/5) = 200 ms Alarajataajuus: fa = 1/(2 200 ms) = 0.8 Hz Suorakaidepulssia vastaavasti voidaan laskea toisenmuotoisille pulsseille kertoimet, joilla pulssin kesto on kerrottava tarvittavan aikavakion saamiseksi. Oheisessa taulukossa on kertoimet 1/2 sini aallolle, rampille ja suorakaidepulssille kun sallittu sakkaus on 2 % tai 5 %. Taulukko 1. Aaltomuotojen kertoimet sakkaus 2 % 5 % suorakaide /2 sini 16 7 ramppi 16 7 Mielivaltaisen muotoisen pulssin vaatiman alarajataajuuden laskemiseksi ensin hahmotetaan ko. pulssin pitkäkestoisin aaltomuoto käyttäen ylläolevia pulssimuotoja apuna. Tämä aaltomuoto kerrotaan taulukossa olevalla kertoimella, jotta saadaan tarvittava aikavakio. Tämän jälkeen voidaan vaadittava alarajataajuus laskea YLÄRAJATAAJUUS JA NOUSUAI KA Vahvistimen nopeusominaisuuksia kuvaavat suureet ylärajataajuus f y ja pulssin nousunopeus t r. Nousunopeudeksi yleensä määritellään aika, joka kuluu vasteen siirtyessä 10 % tasolta 90 % tasolle.

4 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 4 / 8 Kuva 13. Askelvasteen nouseva reuna Nousuaika riippuu toistosysteemin kaistaleveydestä B, joka on ylärajataajuuden f y ja alarajataajuuden f a erotus (7). (7) Nousuajan t r ja vahvistimen kaistaleveyden B välinen yhteys on (8). (8) Kaavan (8) nimittäjässä oleva numero 3 ei ole kokonaislukuvakio, vaan likiarvo systeemin vaimennuksen ja kertaluvun määrittämästä kertoimesta. Esimerkiksi II kertaluvun systeemin tapauksessa vaimennuskertoimen ollessa alueella ko. kertoimen arvo on Koko systeemin nousuaika t on systeemin muodostavien osien nousuaikojen t 1, t 2,... neliöllinen summa: (9) Nousuaikojen yhdistämisen helpottamiseksi voidaan edelläolevalla kaavalla (9) laskea oheinen aputaulukko. Taulukossa t h on havaittava nousuaika, t i ilmiön nousuaika ja t v vahvistimen (koko toistosysteemin) nousuaika. Taulukko 2. Nousuaikojen yhdistäminen t i t v t h ESIMERKKI: Mitattavan ilmiön nousuaika on 0.5 ms. Toistoon sallitaan 2 % viivästyminen. Taulukosta nähdään, että 2 % viivästymiseen päästään yhdistämällä nousuajat 1 ja 0.2. Vahvistimelta vaadittava nousuaika on siis: 0.2 x 0.5 ms = 0.1 ms Nousuaika/kaistaleveyskaavalla saadaan tästä edelleen kaistaleveydeksi: B = 1 / (3 x 0.1 ms) = 3 khz LINEAARISUUS Vanhoissa putki ja transistoritekniikalla tehdyissä laitteissa vahvistimen ominaiskäyrä oli usein melko epälineaarinen. Spesifioidun toiminta alueen ylitys ei välttämättä näkynyt lähtösignaalissa selvästi alueen ylityttyäkin toistettava signaali näkyy, mutta muutosten amplitudi saattoi olla hyvinkin virheellinen. Nykyisillä operaatiovahvistimilla toteutetuissa vahvistimissa voimakkaan vastakytkennän ansiosta ominaiskäyrä on hyvin lineaarinen ja siirtyminen lähdön kyllästystilaan tapahtuu terävästi. Määritellyn toistoalueen ylittyminen johtaa näissä vahvistimissa signaalin täydelliseen leikkautumiseen. Kuva 14. Epälineaarisuuden vaikutus. e os/s DC offset jännite, jonka päällä signaalijännite e hfp, e hfs tulonapaan kytkeytyvä suurtaajuinen häiriö U s signaalin lähtötaso U hfp, U hfs lähdössä olevan suurtaajuushäiriön keskiarvotaso Oheisessa kuvassa näkyy kuinka tulosignaali muodostuu DC offset jännitteestä, jonka päällä on varsinainen signaalijännite e os/s. Näihin summautuu amplitudimoduloitunut häiriöjännite e hfp ja e hfs. Toistokäyrän epälineaarisuuden takia suurtaajuisen häiriön keskiarvo siirtää signaalijännitteen toistumiskohtaa ts. amplitudimodulaatio ilmaistuu. Biosähköisissä mittauksissa ensimmäinen epälineaarinen siirtoelementti on elektrodien metalli/elektrolyytti rajapinta KOHINAT JA RYÖMINTÄ Alle 0.1 Hz taajuista kohinaa kutsutaan usein ryöminnäksi, suurempitaajuisia komponentteja kohinaksi. Tyypillisesti ryömintä ilmoitetaan huipusta huippuun arvona (peak to peak, p p), muu kohina ilmoitetaan tavallisesti tehollisarvona (rms). Biosähköisissä mittauksissa tulosta tarkastellaan tyypillisesti käyrämuodossa. Tällöin p pkohina on kiinnostava arvo kertoohan se kuinka isoja heilahduksia käyrässä saattaa kohinan takia olla. Jos kohina on ns. valkoista kohinaa, niin rms kohina voidaan muuntaa p pkohinaksi sopivalla kertoimella. Käytettäessä kerrointa 5 havaittava kohina ylittää näin saadun p p kohina arvon noin 1 % ajan havaintoajasta. Vahvistimissa havaittava kohina muodostuu syöttävän resistanssin termisestä kohinasta, vahvistimen jännitekohinasta ja virtakohinasta. Resistanssissa R kaistaleveydellä B muodostuva terminen kohina voidaan laskea kaavalla: (10) missä: k Boltzmanin vakio T absoluuttinen lämpötila B tarkasteltavan kohinan taajuuskaista R syöttävä resistanssi Sijoittamalla kaavaan k:n numeroarvo ja lämpötilaksi T 300 K (likimain huoneenlämpötila) saadaan laadutettu kaava: (11) Kaavaan sijoitetaan R megaohmeina ja B herzeinä. Saatu tulos on kohinan rms arvo. Pohdittaessa vahvistimelle asetettavia kohinavaatimuksia kannattaa arviot pohjustaa laskemalla mittauskohteen suurimman syöttävän resistanssin aiheuttama terminen kohina kaavalla (11). Vahvistimille ilmoitetaan kohinaominaisuudet usein kaikki kohinakomponentit summattuna tietyllä taajuusalueella ja syöttävän resistanssin R arvolla. Tällöin nähdään suoraan vahvistimen termisen kohinan, jännitekohinan ja virtakohinan summavaikutus (mikäli käyrästössä on li

5 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 5 / 8 kimain käytettävällä taajuusalueelle sopiva käyrä). Kuva 15. Vahvistimen kohinaominaisuudet. Kaikkien kohinakomponenttien yhteisvaikutus. Pienillä syöttävän resistanssin R arvoilla havaittava kohina muodostuu pääasiassa jännitekohinoista. Resistanssitason kasvaessa virtakohina tulee hallitsevaksi. Kuva 16. Bipolaarivahvistimen ja FETvahvistimen tyypilliset kohinat. Tyypillisesti bipolaarivahvistimien jännitekohina on pienempi kuin FET vahvistimien jännitekohina. Virtakohinan suhteen FET vahvistimet ovat puolestaan bipolaarivahvistimia edullisempia. Tällöin valinta bipolaari/fet vahvistimen välillä määräytyy vahvistimen näkemästä syöttävästä resistanssista. Usein kohina ilmoitetaan myös kohinatiheytenä. Kohinatiheys on yleensä suurilla taajuuksilla vakio. Pienillä taajuuksilla kohinatiheys kasvaa taajuuden pienentyessä ns. 1/f kohina. Kuva 17. Kohinan ilmoittaminen kohinatiheyden avulla. Kohinatiheyden vakio osalla kohina lasketaan kaavalla: missä: e v f y *, f a * (12) on vakio osuuden kohinatiheys ovat vakio osalla olevat ylä ja alarajataajuudet. Biosähköisissä mittauksissa tyypillisesti alarajataajuudeksi f a * sijoitetaan kulmataajuus f k. 1/f kohinan alueella kohina saadaan laskettua kaavalla: (13) missä: e 1, f 1 on mielivaltainen piste kohinatiheyskäyrän 1/f osalla f * * y, f a ovat 1/f osalla olevat ylä ja alarajataajuus. Biosähköisissä mittauksissa tyypillisesti ylärajataajuudeksi f y * sijoitetaan kulmataajuus f k. Kokonaiskohina e kok saadaan laskemalla eri kohinakomponentit e 1, e 2,... yhteen. Summaaminen tapahtuu neliöllisesti: (14) Periaatteessa kaavaan tulee sijoittaa kaikki kohinat rms arvoina. Vahvistimen virtakohinat ilmoitetaan ja lasketaan jännitekohinoiden tapaan. Virtakohinat muutetaan jännitekohinaksi kertomalla kohinavirta syöttävän resistanssin arvolla VERKKOTAAJUISEN JÄNNITTEEN VAIMENNUS Verkkotaajuisen häiriön estosuotimen tulee sijaita vahvistinketjussa mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Tällä varmistutaan ettei häiriösignaali yliohjaa mitään vahvistinastetta. On huomattava, että jokaisessa vahvistinasteessa on toistettavan signaalin ja häiriön summan oltava toimintajännitteiden rajoissa. Kun toistokaistasta poistetaan 50 Hz taajuus, niin signaalin nopeiden muutosten (jotka sisältävät 50 Hz taajuutta) toistoon ilmestyy 50 Hz taajuinen vaimeneva värähtely. Tämän värähtelyn suuruus ja vaimenemisnopeus riippuvat estokaistan leveydestä. Esim. EKG monitoreissa estokaistan optimaalinen leveys on noin 10 Hz. Tyypillisesti estosuotimen vaimennukseksi on spesifioitu varsin korkea arvo. Verkkohäiriö ei ole puhdas sinimuotoinen 50 Hz aaltomuoto vaan mukana on myös kerrannaistaajuuksia. Kerrannaistaajuuksien jäljelle jäämisen takia perustaajuuden hyvin suuri vaimentaminen ei ole tarpeen. Käytännössä luokkaa 40 db oleva vaimennus on riittävä. On hyvä myös varmistua, että kaupallisen vahvistimen estosuodin on viritetty 50 Hz eikä 60 Hz taajuudelle KALIBROINTIJÄNNITTEET Vahvistimessa olevien kalibrointijännitteiden tulisi kulkea koko vahvistinketjun läpi. Vanhoissa EKG laitteissa 1 mv testijännite tehtiin muodostamalla ko. jännite suoraan mittausjohtimeen pienen elohopeakennon ja kahden vastuksen jännitteenjakokytkennällä. Tällöin signaali testasi myös mahdollisen suuren syöttävän impedanssin aiheuttaman vaimennuksen. Uudemmissa (EKG)vahvistimissa kalibrointijännitteet tyypillisesti tuotetaan mittauspiiriin vasta tulopiirien jälkeen. Jos kytkeytyminen tapahtuu vahvistimen taajuusalueen määräävien piirien jälkeen käyttäjä saa valheellisen kuvan mittausketjun toiminnan luotettavuudesta. Tällöin kyseessä ei oikeastaan ole vahvistimen kalibrointisignaali vaan näyttölaitteen asteikon määrittämissignaali. 1.4 LÄHTÖSUUREET Vahvistimen lähtösuureina ilmoitetaan tavallisesti lähtöimpedanssi, lähtöjännitetaso ja sallittu kuorma. Lähtönavat tulee suojata oikosululta ja verkkojännitteeltä. Lähtöliittimien oikosulku ei saa estää signaalia näkymästä vahvistimen omalla näyttölaitteella. Kuva 18. Lähtöliittimen erottaminen laitteen sisäisistä piireistä ja suojaus ulkoisilta jännitteiltä

6 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 6 / 8 Kuvassa on esitetty eräs mahdollisuus puskuroida lähtöliitäntä. 1.5 SÄHKÖTURVALLISUUSNÄKÖKOH TIA Vahvistimen tulopiirin suunnittelussa tulisi varautua tuloasteen puolijohdekomponenttien vikaantumiseen. Potilasjohtimien kanssa sarjassa tulee olla suojavastukset, jotka rajoittavat potilaaseen kulkeutuvan virran standardien rajoihin esivahvistimen tehonsyöttöjännitteen oikosulkeutuessa tulonapaan. Esim. jos liityntäosan tyyppi on CF, niin vikatilanteessa virta on rajoituttava arvoon 50 A. Leikkaussaleissa käytettävien vahvistimien on kestettävä kirurgisen diatermian häiriövaikutus. 2. VAHVISTINTYYPIT 2.1 VAHVISTIMIEN JAOTTELU Vahvistimet voidaan jakaa monin perustein. Loogisimpia jakoperusteita ovat jakaminen käyttötarkoituksen, toteuttamisteknologian tai yleisrakenneperiaatteen mukaan. Järkevin tapa lienee jakaa laitteet käyttötarkoituksen perusteella. Tällöin voidaan puhua EKG, EEG ja ENMG vahvistimista. Perusperiaatteeltaan nämä eivät oleellisesti eroa toisistaan. Eroina ovat eräiden toimintaspesifikaatioiden alueet ja halutut suojaukset sekä toipumisvaatimukset. Tyypillisiä EKG vahvistimelle asetettavia vaatimuksia ovat erittäin hyvät CMRR ominaisuudet, hyvä häiriö ja vikajännitekestoisuus sekä nopea toipuminen. EEG käytössä pääpaino on kohinaominaisuuksissa. Oheisessa taulukossa on esitetty joitain EKG, EEG ja ENMGvahvistimien tyypillisiä ominaisuuksia. Tarvittavien vahvistimien lukumäärä eri sovelluksissa vaihtelee suuresti: Tyypillisessä ENMG mittauksessa on yksi mittauskanava, EKG mittauksessa 3 tai 6 kanavaa sekä EEGmitttauksessa 12 tai 24 kanavaa. Toisinaan vahvistimet jaetaan toteuttamisteknologian mukaan. Tämä ei tavalliselle käyttäjälle ole erityisen informatiivista. Valmistusteknologian vaihtuessa (elektroniputket > transistorit > mikropiirit) myyjä mielellään korostaa uudemman teknologian soveltamista. Erityisen vaativilla sovellusalueilla kuitenkin vanha koettu teknologia voi olla käyttäjälle mielekkäämpi ratkaisu. Seuraavassa tarkastellaan vahvistimia niiden yleisrakenneperiaatteen mukaan. 2.2 TAVALLINEN DIFFERENTIAALI VAHVISTIN Tavallisella differentiaalivahvistimella ymmärretään vahvistinta, jossa referenssijännitetasona on maapotentiaali. Vahvistimen välityksellä tyypillisesti mittauskohde pyritään maadoittamaan tehokkaasti. Maadoituksen ansiosta kohteeseen jäävä yhteismuotoinen jännite jää pieneksi. Kuva 19. Tavallinen differentiaalivahvistin Potilasmittauksissa kohteen maadoittaminen voi vaarantaa potilaan turvallisuuden, joten tämäntyyppisiä vahvistimia ei normaalisti biosähköisissä mittauksissa käytetä. Teollisuusinstrumentoinnissa sen sijaan tämä vahvistintyyppi on hyvin käyttökelpoinen. 2.3 HÄIRIÖNPOISTOVAHVISTIMEN KÄYTTÖ Häiriönpoistovahvistimella varustetuissa vahvistimissa varsinaisten mittaavien elektrodien näkemä jännite summataan (= potilaassa oleva yhteismuotoinen jännite) ja syötetään vertailuelektrodin kautta vahvistettuna ja vaihe käännettynä mittauskohteeseen. Kytkentä merkitsee siis kohteen tehokkaampaa maadoittumista kuin tavallista vahvistinta käytettäessä tapahtuu. Häiriönpoistovahvistimen tapauksessa turvallisuutta voidaan parantaa lisäämällä vertailuelektrodilinjaan suojavastuksia ja/tai virran rajoituspiirejä. Periaatteessa häiriönpoistovahvistimen syöttämä virta on normaalia käyttöä, joten CF tyypin liityntäosaksi määritellyssä laitteessa kompensoivan virran suuruus tulee rajoittaa arvoon 10 ua. VAHVISTINTYYPIT, KÄYTTÖTARKOITUKSEN MUKAINEN JAKO Kuva 20. Häiriönpoistovahvistimella varustetun vahvistimen periaate. KÄYTTÖTAR KOITUS signaalijännitealue [mv] impedanssitaso [kohm] taajuusalue [Hz] DCoffsetvaatimus [mv] häiriöiden sieto [V] Häiriönpoistovahvistimen vahvistus A on tyypillisesti n Isokokoisessa kohteessa (ihminen, mittauselektrodit raajoissa) suurempi vahvistus johtaa helposti epästabiiliin systeemiin. EKG (5 ms) EEG ? ENMG (1 ms) 2.4 ERISTETYT VAHVISTINRATKAISUT Biosähköisissä mittauksissa eristetyt (kelluvat) vahvistinratkaisut tulivat markkinoille turvallisuusvaatimusten takia. Samalla myös laitteiden häiriöiden eliminointikyky parani.

7 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 7 / 8 riön on vaimennuttava alle 30 V arvoon (p p). Tämä vastaa rms arvoa 10 V. häiriönpoistovahvistimen vahvistuksella A. Tyypillistä arvoa (100) käytettäessä maadoittumisimpedanssi on täten Sensijaan eristetyn tulopiirin näkemä yhteismuotoinen jännite U cmv on: 10.1 k /100 = 101 Mittausnavoista maahan näkyvä yhteismuotoinen jännite U cmk on tällöin: U cmv = 1 A * A * 10 k = 5.1 mv Koko vahvistimelta vaadittava CMRR on: Kuva 21. Eristetty vahvistinrakenne. Eristetyssä vahvistimessa vahvistimen tulopiirit on galvaanisesti erotettu muista piireistä. Signaali välitetään eristysvallin läpi muuntajan, optoerottimen tai pienen kondensaattorin välityksellä. Eristetyn osan tehonsyöttö huolehditaan tavallisimmin muuntajan välityksellä. Vanhemmissa laitteissa signaali usein välitettiin analogiamuodossa optoerottimella. Nykyisin tavallisimmin käytetään digitaaliseen muotoon muutettua signaalia, jolloin eristysvallin läpi tarvitsee syöttää vain lyhyitä pulsseja. 2.5 ESIMERKKI MITTAUSTILANTEESTA Tyypillisessä EKG mittauksessa häiriölähteenä on 50 Hz sähköverkko. Mittaustilanteessa verkko kytkeytyy potilaaseen Z p impedanssilla Z v (tyypillisesti n. 15 pf, joka vastaa n. 200 M impedanssia). Potilas maadoittuu toisaalta hajaimpedanssin Z m (tyypillisesti 150 pf, vastaa 20 M impedanssia) ja toisaalta vahvistimen vertailuelektrodin kautta (jalkaelektrodi Z e ja vahvistintyypistä riippuva jatko). Potilaan sisäinen impedanssi Z p on tyypillisesti n Seuraavissa esimerkeissä oletetaan elektrodin Z e impedanssiksi 10 k. Kaikissa tapauksissa häiriövirran i v kulkupiirissä oleva impedanssitaso on noin 200 M, joten virran i v suuruus on noin 1 A. Lasketaan samalla mittauksessa vaadittava yhteismuotoisen jännitteen vaimennussuhde. Jos sallitaan häiriöjännitteeksi korkeintaan 3 % tyypillisen QRS kompleksin amplitudista, niin häi Kuva 22. Mittaustilanne esimerkki. Tavallinen maadoittava differentiaalivahvistin. Tavallisen vahvistimen tapauksessa mittauselektrodien tasolta maahan näkyvä impedanssi on Z p + Z e = k = 10.1 k Mittausnapojen tasolla oleva yhteismuotoinen jännite U cmk on täten: U cmk = 1 A * 10.1 k = 10.1 mv. Vaadittava CMRR on: CMRR = 10.1 mv / 10 uv = 1010 = 60 db Kuva 23. Mittaustilanne esimerkki. Häiriönpoistovahvistimella varustettu vahvistin. Häiriönpoistovahvistimen tapauksessa edelläoleva maadoittumisimpedanssi tulee jaetuksi U cmk = 1 A * 101 = 101 V Vaadittu CMRR on: CMRR = 101 / 10 V = 10.1 = 20 db Käytännössä aivan näin tehokkaaseen maadoittumiseen ei tavallisesti päästä, koska häiriönpoistovahvistimessa itsessään on huomattavia sarjavastuksia rajoittamassa potilaaseen vikatilanteessa kulkevaa virtaa tyypillisesti k. Kuva 24. Mittaustilanne esimerkki. Eristetyllä tulopiirillä varustettu vahvistin. Eristetyssä vahvistimessa vahvistimen kautta maahan kytkeytyy virtaa jalkaelektrodin Z e kautta eristettyyn tulopiiriin ja tästä edelleen eristyksen yli maahan. Tyypillisessä vahvistimessa eristyksen yli vaikuttaa noin 150 pf hajakapasitanssi, joka vastaa noin 20 M impedanssia (Z i). Tällöin potilaaseen tuleva häiriövirta i v jakautuu suunnilleen tasan virroiksi i m ja i e. Vahvistimien mittausnavoista maahan näkyvä yhteismuotoinen jännite U cmk on: U cmk = 1 A * ( M //20 M ) = 10 V CMRR = 10 V / 10 V = = 120 db Esivahvistimelle asetettava vaatimus on kuitenkin vain: CMRR = 5.1 mv / 10 V = 510 = 54 db Parhaimmissa eristetyissä vahvistimissa eristetty vahvistinosa on häiriönpoistovahvistimella varustettu vahvistin. Tällöin eristyksen ansiosta vahvistimeen kohdistuvan häiriövirran voimakkuus on niin pieni, että häiriönpoistovahvistin aina pysyy toiminta alueellaan ja mittauskohde maadoittuu tehokkaasti eristetyn osan "maa" potentiaaliin. Edellolevat esimerkkilaskelmat osoittavat, että vahvistintyypin perusteella mittaukseen muodostuva yhteismuotoinen jännite vaihtelee hyvin paljon. Vastaavasti yhtä hyvään lopputulokseen (häiriö vaimentunut tiettyyn rajaan) pääsemiseksi eri vahvistintyypeiltä vaadittava CMRRarvo on hyvinkin erilainen esimerkissä db. 2.6 MONIKANAVAISET VAHVISTIMET Edellä esitetyt asiat pätevät sellaisenaan myös monikanavaisille vahvistimille. Yksikanavaisista vahvistimista poiketen kuitenkin monikanavaisissa vahvistimissa yhteismuotoisen jännitteen vaimennussuhteella ei ole yhtä suurta merkitystä. Potilasmittauksissa mittauskohde on fyysisesti iso ja kohdetta mitataan useasta projektiosta. Tämän takia mahdollinen potilaaseen kytkeyty

8 MITTAUSVAHVISTIMET sivu 8 / 8 vä ulkopuolinen häiriö näkyy väistämättä joissain kytkennöissä yhteismuotoisena jännitteenä ja joissain muissa kytkennöissä differentiaalisena jännitteenä. Tämän vuoksi oikea tapa häiriöiden välttämiseen on estää häiriöiden pääsy potilaaseen. 3. VAHVISTIMIEN HYVYYDEN ARVOS TELU Vahvistimen (ja muunkin elektroniikkalaitteen) hyvyyttä voidaan melko paljon arvioida silmämääräisellä tarkastelulla. Yleisesti ottaen voi olettaa että jos havaitsee laitteessa jotain selviä heikkoja kohtia, niin todennäköisesti siinä on myös muita suunnittelun/toteutuksen heikkoja rakenteita. Hyvyyden arvioinnissa huomio kiinnitetään seuraaviin aiheisiin. 3.1 KOMPONENTTIVALINNAT TRIMMERIT Trimmereitä tulisi olla kohtuullisen vähän. Trimmerien tulee olla suljettua rakennetta. KONDENSAATTORIT Alumiinielektrolyyttejä tulisi olla mahdollisimman vähän. Teholähdeosassa voi elektrolyyttikondensaattoreita olla ei juuri muualla. Tanttaalikondensaattorit ovat AL elektrolyyttejä kestävämpiä. PUOLIJOHDEKOMPONENTIT Puolijohdekomponenttien tulisi olla useilta valmistajilta saatavia vakiotyyppejä. Nykyiset kotelointimateriaalit eivät aiheuta merkittäviä ongelmia (aikanaan epoksipakatut komponentit olivat osoitus "hupi"elektroniikan tuotteesta). LIITTIMET Kaikkien käytettyjen liittimien tulee olla hyvälaatuisia. Laitteen ulkopinnassa olevien liittimien tulee olla mekaanisesti vankkoja. Mahdollisten lukitusten tulee olla helposti ja "itsestään selvällä tavalla" avattavissa. Lääkintälaitteissa vaadittavien eristysten takia todennäköisin runkomateriaali potilaskaapelin liittimessä on muovi. KOMPONENTTILEVY Nykyisissä laitteissa komponenttilevyn materiaaliin ei useinkaan ole huomauttamista. Sensijaan komponenttilevyn likaisuus vihjaa huonoon valmistuksen valvontaan. 3.2 MITOITUS KÄYTETTY SPESIFIKAATIOIDEN MUKAI SESTI Komponenttien tulee olla käytetty komponenttivalmistajan spesifikaatioiden mukaisesti. Spesifioimattomiin ominaisuuksiin turvautuminen johtaa aikanaan vaikeuksiin laitteen huollossa. TRIMMERIEN SÄÄTÖALUEET Trimmerien yhteydessä olevat piirit pitää olla mitoitettu siten, että säädössä hyödynnetään trimmerin koko säätöalue. On myös varmistuttava, että trimmerin säädön ollessa ääriasennoissa mikään paikka laitteesta ei ylikuormitu/vikaannu. SUOJAUKSET Suojauspiirien tulee olla konservatiivisesti mitoitettuja. Jännitesuojausten virranrajoitusvastusten tulee olla riittävän jännitekestoisia. Myös piirifolioiden tulee kestää tarvittavat virtapiikit, jotka esim. defibrillaattorin isku saattaa aiheuttaa. Käytettäessä sulakkeita ylikuormitussuojaukseen tulee varmistua, että sulakekoot on oikein mitoitettu. 3.3 HUOLLETTAVUUS PÄÄSTÄVYYS, VAIHDETTAVUUS Helpon huollon perusedellytys on, että jokaiseen komponenttiin päästään helposti käsiksi. TESTIPISTEIDEN MÄÄRÄ Laitteessa tulee olla riittävästi selkeästi sijoitettuja ja merkittyjä testipisteitä, joista voidaan helposti mitata tarvittavat jännitteet. DOKUMENTOINTI Lääkintälaitestandardit eivät vaadi, että valmistajan pitäisi toimittaa laitteen mukana komponenttitasolle menevä huolto ohje (kytkentäkaavio). Standardit edellyttävät huolto ohjeen olemassaoloa, mutta valmistaja saa itse päättää millä tasolla hän sallii käyttäjän edustajan korjaavan laitetta. * * *

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET

LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET Työ 1 Mittausvahvistimet LABORATORIOTYÖ 1 MITTAUSVAHVISTIMET Päivitetty: 5/01/010 TP 1 1 Työ 1 Mittausvahvistimet 1. MITTAUSVAHVISTIMET Työn tarkoitus: Työn tarkoituksena on tutustua operaatiovahvistimen

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia

OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala TYÖ 11 ELEKTRONIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen OPERAATIOVAHVISTIMET 2. Operaatiovahvistimen ominaisuuksia TYÖN TAVOITE Tutustua operaatiovahvistinkytkentään

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET FYSP105 / K3 R-SODATTIMET Työn tavoitteita tutustua R-suodattimien toimintaan oppia mitoittamaan tutkittava kytkentä laiterajoitusten mukaisesti kerrata oskilloskoopin käyttöä vaihtosähkömittauksissa Työssä

Lisätiedot

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta.

Operaatiovahvistimen vahvistus voidaan säätää halutun suuruiseksi käyttämällä takaisinkytkentävastusta. TYÖ 11. Operaatiovahvistin Operaatiovahvistin on mikropiiri ( koostuu useista transistoreista, vastuksista ja kondensaattoreista juotettuna pienelle piipalaselle ), jota voidaan käyttää useisiin eri kytkentöihin.

Lisätiedot

Analogiapiirit III. Keskiviikko 4.12.2002, klo. 12.15-14.00, TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Analogiapiirit III. Keskiviikko 4.12.2002, klo. 12.15-14.00, TS128. Operaatiovahvistinrakenteet Oulun yliopisto Sähkötekniikan osasto Analogiapiirit III Harjoitus 2. Keskiviikko 4.12.2002, klo. 12.15-14.00, TS128. Operaatiovahvistinrakenteet 1. Analysoi kuvan 1 operaatiotranskonduktanssivahvistimen

Lisätiedot

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina )

KOHINA LÄMPÖKOHINA VIRTAKOHINA. N = Noise ( Kohina ) KOHINA H. Honkanen N = Noise ( Kohina ) LÄMÖKOHINA Johtimessa tai vastuksessa olevien vapaiden elektronien määrä ei ole vakio, vaan se vaihtelee satunnaisesti. Nämä vaihtelut aikaansaavat jännitteen johtimeen

Lisätiedot

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

LOPPURAPORTTI 19.11.2007. Lämpötilahälytin. 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi LOPPURAPORTTI 19.11.2007 Lämpötilahälytin 0278116 Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi KÄYTETYT MERKINNÄT JA LYHENTEET... 3 JOHDANTO... 4 1. ESISELOSTUS... 5 1.1 Diodi anturina... 5 1.2 Lämpötilan ilmaisu...

Lisätiedot

S-108.180 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

S-108.180 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä S-18.18 Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset 1. Vastaa lyhyesti: a) Mitä on kohina (yleisesti)? b) Miten määritellään kohinaluku? c) Miten / missä syntyy raekohinaa? Vanhoja tenttitehtäviä

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö Elektroniikan laboratoriotyö OPERAATIOVAHVISTIN Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.008 Kivelä Ari Tauriainen Tommi Tauriainen Tommi 1 TEHTÄVÄ Tutustuimme

Lisätiedot

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Häiriöt peittävät mitattavia signaaleja Häriölähteitä: Sähköverkko 240 V, 50 Hz Moottorit Kytkimet Releet, muuntajat Virtalähteet Loisteputkivalaisimet Kännykät Radiolähettimet,

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto. 2 Teoreettista taustaa FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteita o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin

Vahvistimet ja lineaaripiirit. Operaatiovahvistin Vahvistimet ja lineaaripiirit Kotitentti 3 (2007) Petri Kärhä 20/01/2008 Vahvistimet ja lineaaripiirit 1 Operaatiovahvistin (Operational Amplifier, OpAmp) Perusvahvistin, toiminta oletetaan suunnittelussa

Lisätiedot

Analogiapiirit III. Tentti 15.1.1999

Analogiapiirit III. Tentti 15.1.1999 Oulun yliopisto Elektroniikan laboratorio nalogiapiirit III Tentti 15.1.1999 1. Piirrä MOS-differentiaalipari ja johda lauseke differentiaaliselle lähtövirralle käyttäen MOS-transistorin virtayhtälöä (huom.

Lisätiedot

EMC Mittajohtimien maadoitus

EMC Mittajohtimien maadoitus EMC Mittajohtimien maadoitus Anssi Ikonen EMC - Mittajohtimien maadoitus Mittajohtimet ja maadoitus maapotentiaalit harvoin samassa jännitteessä => maadoitus molemmissa päissä => maavirta => häiriöjännite

Lisätiedot

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1 Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 206 Laskuharjoitus 4. Merkitään kaapelin resistanssin ja kuormaksi kytketyn piirin sisäänmenoimpedanssia summana R 000.2 Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen

Lisätiedot

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto

FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT. 1 Johdanto FYSP105/2 VAIHTOVIRTAKOMPONENTIT Työn tavoitteet o Havainnollistaa vaihtovirtapiirien toimintaa o Syventää ymmärtämystä aiheeseen liittyvästä fysiikasta 1 Johdanto Tasavirta oli 1900 luvun alussa kilpaileva

Lisätiedot

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen.

Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. 1. Tuletko mittaamaan AC tai DC -virtaa? (DC -pihdit luokitellaan

Lisätiedot

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely) ELEC-C5070 Elektroniikkapaja, 21.9.2015 Huom: Kurssissa on myöhemmin erikseen

Lisätiedot

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET TEKSTIN NIMI sivu 1 / 1 BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET ELEKTROENKEFALOGRAFIA EEG Elektroenkegfalografialla tarkoitetaan aivojen sähköisen toiminnan rekisteröintiä. Mittaus tapahtuu tavallisesti ihon pinnalta,

Lisätiedot

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010

S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset. Laboratoriotyö, kevät 2010 1/7 S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset Laboratoriotyö, kevät 2010 Häiriöiden kytkeytyminen yhteisen impedanssin kautta lämpötilasäätimessä Viimeksi päivitetty 25.2.2010 / MO 2/7 Johdanto Sähköisiä

Lisätiedot

Elektroniikka, kierros 3

Elektroniikka, kierros 3 Elektroniikka, kierros 3 1. a) Johda kuvan 1 esittämän takaisinkytketyn systeemin suljetun silmukan vahvistuksen f lauseke. b) Osoita, että kun silmukkavahvistus β 1, niin suljetun silmukan vahvistus f

Lisätiedot

Laitteita - Yleismittari

Laitteita - Yleismittari Laitteita - Yleismittari Yleistyökalu mittauksissa Yleensä digitaalisia Mittaustoimintoja Jännite (AC ja DC) Virta (AC ja DC) Vastus Diodi Lämpötila Transistori Kapasitanssi Induktanssi Taajuus 1 Yleismittarin

Lisätiedot

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT LUENTO 4 HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT HAVAINTOJA ELÄVÄSTÄ ELÄMÄSTÄ HYVÄ HÄIRIÖSUOJAUS ON HARVOIN HALPA JÄRJESTELMÄSSÄ ON PAREMPI ESTÄÄ HÄIRIÖIDEN SYNTYMINEN KUIN

Lisätiedot

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT Työselostuksen laatija: Tommi Tauriainen Luokka: TTE7SN1 Ohjaaja: Jaakko Kaski Työn tekopvm: 02.12.2008 Selostuksen luovutuspvm: 16.12.2008 Tekniikan

Lisätiedot

S Signaalit ja järjestelmät

S Signaalit ja järjestelmät dsfsdfs S-72.1110 Työ 2 Ryhmä 123: Tiina Teekkari EST 12345A Teemu Teekkari TLT 56789B Selostus laadittu 1.1.2007 Laboratoriotyön suoritusaika 31.12.2007 klo 08:15 11:00 Esiselostuksen laadintaohje Täytä

Lisätiedot

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen

Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen Harmonisten yliaaltojen vaikutus johtojen mitoitukseen Pienjännitesähköasennukset standardin osassa SFS6000-5-5 esitetään johtojen mitoitusperusteet johtimien ja kaapelien kuormitettavuudelle. Lähtökohtana

Lisätiedot

M2A.1000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it

M2A.1000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it M2A.000 Suomenkielinen käyttöohje www.macrom.it Vahvistimen säätimet ja liitännät 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 7 8 2 Ω 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 7 6 8 RCA-tuloliitäntä matalatasoiselle signaalille Kaiutintasoinen

Lisätiedot

Automaation elektroniikka T103403, 3 op SAU14snS. Pekka Rantala kevät 2016

Automaation elektroniikka T103403, 3 op SAU14snS. Pekka Rantala kevät 2016 Automaation elektroniikka T103403, 3 op SAU14snS Pekka Rantala kevät 2016 Opinto-opas 2014 Osaamistavoitteet: Opintojakso perehdyttää opiskelijat automaatiotekniikan sovelluksissa käytettäviin elektroniikan

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 30.10.2014 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen. X.X.2015 Tehtävä 1 Bipolaaritransistoria käytetään alla olevan kuvan mukaisessa kytkennässä, jossa V CC = 40 V ja kuormavastus

Lisätiedot

4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla.

4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla. TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla. Teoriaa oskilloskoopista Oskilloskooppi on laite, joka muuttaa sähköisen signaalin näkyvään muotoon. Useimmiten sillä

Lisätiedot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA Vastusten kytkennät Energialähteiden muunnokset sarjaankytkentä rinnankytkentä kolmio-tähti-muunnos jännitteenjako virranjako Käydään läpi vastusten keskinäisten kytkentöjen erilaiset

Lisätiedot

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet Oulun yliopisto Sähkötekniikan osasto Analogiapiirit III Harjoitus 8. Keskiviikko 5.2.2003, klo. 12.15-14.00, TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet 1. Mitoita kuvan 1 2. asteen G m -C

Lisätiedot

VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5)

VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. VIM-RM1 FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5) VIM RM1 VAL0123136 / SKC9068201 VIBRATION MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA FI.docx 1998-06-04 / BL 1(5) SISÄLTÖ 1. KOMPONENTTIEN SIJAINTI 2. TOIMINNAN KUVAUS 3. TEKNISET TIEDOT 4. SÄÄTÖ 5. KALIBROINTI

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS Päivitetty: 23/01/2009 TP 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä

Lisätiedot

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä? -08.300 Elektroniikan häiriökysymykset Kevät 006 askari 3. Kierrettyyn pariin kytkeytyvä häiriöjännite uojaamaton yksivaihejohdin, virta I, kulkee yhdensuuntaisesti etäisyydellä r instrumentointikaapelin

Lisätiedot

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS

LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS LABORATORIOTYÖ 2 A/D-MUUNNOS 2-1 2. A/D-muunnos Työn tarkoitus Tässä työssä demotaan A/D-muunnoksen ominaisuuksia ja ongelmia. Tarkoitus on osoittaa käytännössä, miten bittimäärä ja näytteenottotaajuus

Lisätiedot

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi Physica 9. painos (0) RATKAST. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi RATKAST:. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi. a) Vaihtovirran tehollinen arvo on yhtä suuri kuin sellaisen tasavirran arvo, joka tuottaa vastuksessa

Lisätiedot

M2A.2000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it

M2A.2000. Suomenkielinen käyttöohje. www.macrom.it M2A.2000 Suomenkielinen käyttöohje www.macrom.it Vahvistimen säätimet ja liitännät 2 3 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 3 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 RCA-tuloliitäntä matalatasoiselle signaalille High Level -kaiutintasoinen

Lisätiedot

Petri Kärhä 04/02/04. Luento 2: Kohina mittauksissa

Petri Kärhä 04/02/04. Luento 2: Kohina mittauksissa Kohinan ominaisuuksia Kohinamekanismit Terminen kohina Raekohina 1/f kohina (Kvantisointikohina) Kohinan käsittely Kohinakaistanleveys Kohinalähteiden yhteisvaikutus Signaali-kohina suhde Kohinaluku Kohinalämpötila

Lisätiedot

PIIRIANALYYSI. Harjoitustyö nro 7. Kipinänsammutuspiirien mitoitus. Mika Lemström

PIIRIANALYYSI. Harjoitustyö nro 7. Kipinänsammutuspiirien mitoitus. Mika Lemström PIIRIANAYYSI Harjoitustyö nro 7 Kipinänsammutuspiirien mitoitus Mika emström Sisältö 1 Johdanto 3 2 RC-suojauspiiri 4 3 Diodi suojauspiiri 5 4 Johtopäätos 6 sivu 2 [6] Piirianalyysi Kipinänsammutuspiirien

Lisätiedot

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet 1 Vaihtovirta vs tasavirta Sähkömagneettinen induktio tuottaa kaikissa pyörivissä generaattoreissa vaihtojännitettä. Vaihtosähköä on

Lisätiedot

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003

EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003 EVTEK/ Antti Piironen & Pekka Valtonen 1/6 TM01S/ Elektroniikan komponentit ja järjestelmät Laboraatiot, Syksy 2003 LABORATORIOTÖIDEN OHJEET (Mukaillen työkirjaa "Teknillisten oppilaitosten Elektroniikka";

Lisätiedot

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim. http://www.osioptoelectronics.com/)

a) I f I d Eri kohinavirtakomponentit vahvistimen otossa (esim. http://www.osioptoelectronics.com/) a) C C p e n sn V out p d jn sh C j i n V out Käytetyt symbolit & vakiot: P = valoteho [W], λ = valodiodin ilmaisuvaste eli responsiviteetti [A/W] d = pimeävirta [A] B = kohinakaistanleveys [Hz] T = lämpötila

Lisätiedot

Jännite, virran voimakkuus ja teho

Jännite, virran voimakkuus ja teho Jukka Kinkamo, OH2JIN oh2jin@oh3ac.fi +358 44 965 2689 Jännite, virran voimakkuus ja teho Jännite eli potentiaaliero mitataan impedanssin yli esiintyvän jännitehäviön avulla. Koska käytännön radioamatöörin

Lisätiedot

EMC Säteilevä häiriö

EMC Säteilevä häiriö EMC Säteilevä häiriö Kaksi päätyyppiä: Eromuotoinen johdinsilmukka (yleensä piirilevyllä) silmulla toimii antennina => säteilevä magneettikenttä Yhteismuotoinen ei-toivottuja jännitehäviöitä kytkennässä

Lisätiedot

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE Yleiskuvaus Mittalaite tutkiin virtapiirin johtavuutta ja ilmaisee virtapiirissä olevan puhtaasti resistiivisen vastuksen. Mittalaitteen toiminnallisuus on parhaimmillaan, kun

Lisätiedot

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003

Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003 Taitaja2004/Elektroniikka Semifinaali 19.11.2003 Teoriatehtävät Nimi: Oppilaitos: Ohje: Tehtävät ovat suurimmaksi osaksi vaihtoehtotehtäviä, mutta tarkoitus on, että lasket tehtävät ja valitset sitten

Lisätiedot

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta.

1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 2013 Malliratkaisut 3 1. a) Piiri sisältää vain resistiivisiä komponentteja, joten jännitteenjaon tulos on riippumaton taajuudesta. b) Ulostulo- ja sisäänmenojännitteiden

Lisätiedot

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA

MITTALAITTEIDEN OMINAISUUKSIA ja RAJOITUKSIA KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOL Tekniikan ja liikenteen ala TYÖ 21 ELEKTRONIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen MITTALAITTEIDEN OMINAISKSIA ja RAJOITKSIA TYÖN TAVOITE: Tässä laboratoriotyössä tutustumme mittalaitteiden

Lisätiedot

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan VAIHTOVIRTAPIIRI 1 Johdanto Vaihtovirtapiirien käsittely perustuu kolmen peruskomponentin, vastuksen (resistanssi R), kelan (induktanssi L) ja kondensaattorin (kapasitanssi C) toimintaan. Tarkastellaan

Lisätiedot

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet

VAIHTOVIRTAPIIRI. 1 Työn tavoitteet Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Sähkö- ja magnetismiopin laboratoriotyöt AHTOTAP Työn tavoitteet aihtovirran ja jännitteen suunta vaihtelee ajan funktiona. Esimerkiksi Suomessa käytettävä verkkovirta

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2017

Radioamatöörikurssi 2017 Radioamatöörikurssi 2017 Elektroniikan kytkentöjä 7.11.2017 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 20 Suodattimet Suodattaa signaalia: päästää läpi halutut taajuudet, vaimentaa ei-haluttuja taajuuksia Alipäästösuodin

Lisätiedot

HPM RM1 VAL0122850 / SKC9068256 HYDRAULIC PRESSURE MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. HPM-RM1 FI.docx 1995-08-05 / BL 1(5)

HPM RM1 VAL0122850 / SKC9068256 HYDRAULIC PRESSURE MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA. HPM-RM1 FI.docx 1995-08-05 / BL 1(5) HPM RM1 VAL0122850 / SKC9068256 HYDRAULIC PRESSURE MONITOR RMS-MITTAUSJÄRJESTELMÄLLE KÄSIKIRJA FI.docx 1995-08-05 / BL 1(5) SISÄLTÖ 1. KOMPONENTTIEN SIJAINTI 2. TOIMINNAN KUVAUS 3. TEKNISET TIEDOT 4. ASETUS

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2014

Radioamatöörikurssi 2014 Radioamatöörikurssi 2014 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 4.11.2014 Tatu, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus, db Jännitevahvistus

Lisätiedot

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC/DC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC MH-SARJA MH60-virtapihti on suunniteltu mittaamaan DC ja AC-virtoja jopa 1 MHz:n kaistanleveydellä, käyttäen kaksoislineaarista Hall-ilmiötä/ Muuntajateknologiaa. Pihti sisältää ladattavan NiMh-akun, jonka

Lisätiedot

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä

DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä 1 DC-moottorin pyörimisnopeuden mittaaminen back-emf-menetelmällä JK 23.10.2007 Johdanto Harrasteroboteissa käytetään useimmiten voimanlähteenä DC-moottoria. Tämä moottorityyppi on monessa suhteessa kätevä

Lisätiedot

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen EMC - Kaapelointi ja kytkeytyminen Kaapelointi merkittävä EMC-ominaisuuksien kannalta yleensä pituudeltaan suurin elektroniikan osa > toimii helposti antennina

Lisätiedot

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 1. RESISTANSSI Resistanssi kuvaa komponentin tms. kykyä vastustaa sähkövirran kulkua Johtimen tai komponentin jännite on verrannollinen

Lisätiedot

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504

ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504 ELEKTRONIIKAN PERUSTEET T700504 syksyllä 2014 OSA 2 Veijo Korhonen 4. Bipolaaritransistorit Toiminta Pienellä kantavirralla voidaan ohjata suurempaa kollektorivirtaa (kerroin β), toimii vahvistimena -

Lisätiedot

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC Pinces AC-virtapihti ampèremetriques pour courant AC MN-sarja Serie MN-SARJA Nämä ergonomiset mini-pihdit ovat sunniteltu matalien ja keskisuurien virtojen mittaamiseen välillä 0,01 A ja 240 A AC. Leukojen

Lisätiedot

Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC Pinces AC/DC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC E N- SARJA E N -sarjan virtapihdit hyödyntävät Hall-ilmiöön perustuvaa tekniikkaa AC ja DC -virtojen mittauksessa, muutamasta milliamperista yli

Lisätiedot

Fluke 279 FC -yleismittari/lämpökamera

Fluke 279 FC -yleismittari/lämpökamera TEKNISET TIEDOT Fluke 279 FC -yleismittari/lämpökamera Etsi. Korjaa. Tarkasta. Raportoi. 279 FC, digitaalisen yleismittarin ja lämpökameran yhdistelmä, lisää mittausten tuottavuutta ja luotettavuutta.

Lisätiedot

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus Luento 8 Lineaarinen suodatus Ideaaliset alipäästö, ylipäästö ja kaistanpäästösuodattimet Käytännölliset suodattimet 8..006 Suodattimien käyttötarkoitus Signaalikaistan ulkopuolisen kohinan ja häiriöiden

Lisätiedot

LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET

LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala VAHVAVIRTATEKNIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen LABORAATIO 1, YLEISMITTARI JA PERUSMITTAUKSET YLEISTÄ YLEISMITTARIN OMINAISUUKSISTA: Tässä laboratoriotyössä

Lisätiedot

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit Tässä työssä pyritään syventämään vaihtovirtakomponentteihin liittyviä käsitteitä. Tunnetusti esimerkiksi käsitteet impedanssi, reaktanssi ja vaihesiirto ovat aina hyvin

Lisätiedot

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin 5-87.2020 Elektroniikka II Tentti ja välikoeuusinnat 27.05.2011 1. Våitikokeen tehtiivät l-4,2. välikokeen tehtävät 5-8 ja tentin tehtävät l,2,6ja 8. Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin

Lisätiedot

Tehtävä 8. Jännitelähteenä käytetään yksipuolista 12 voltin tasajännitelähdettä.

Tehtävä 8. Jännitelähteenä käytetään yksipuolista 12 voltin tasajännitelähdettä. Tehtävä 8 1. Suunnittele Micro-Cap-simulaatio-ohjelman avulla kaistanpäästösuodin, jonka -alarajataajuus f A = 100 Hz @-3 db -ylärajataajuus f Y = 20 khz @-3 db -jännitevahvistus A U = 2 Jännitelähteenä

Lisätiedot

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0 1.1 i k l s, c p Tasajännite kytketään hetkellä t 0 johtoon, jonka pituus on l ja jonka kapasitanssi ja induktanssi pituusyksikköä kohti ovat c p ja l s. Mieti, kuinka virta i käyttäytyy ajan t funktiona

Lisätiedot

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut Radiokurssi Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut Modulaatiot CW/OOK Continous Wave AM Amplitude Modulation FM Frequency Modulation SSB Single Side Band PM Phase Modulation ASK

Lisätiedot

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus Ympäristön häiriöt Laite toimii suunnitellusti Syntyvät häiriöt Sisäiset häiriöt EMC Directive Article 4 1. Equipment must be constructed

Lisätiedot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut A1 Ampumahiihtäjä ampuu luodin vaakasuoraan kohti maalitaulun keskipistettä. Luodin lähtönopeus on v 0 = 445 m/s ja etäisyys maalitauluun s = 50,0 m. a) Kuinka pitkä on luodin lentoaika? b) Kuinka kauaksi

Lisätiedot

Kuunnellanko mittalaitteilla?

Kuunnellanko mittalaitteilla? Kuunnellanko mittalaitteilla? Ilpo J Leppänen (IJL) 6.8.2011 Jo kauan sitten on esitetty kritiikkiä esim. hifi-laitteiden osalta sen johdosta, että mittauksissa hyvänä pidetty laite ei ole kuullostanut

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 14.11.2013 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

KANDIDAATINTYÖ. Tuukka Junnikkala SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA

KANDIDAATINTYÖ. Tuukka Junnikkala SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA KANDIDAATINTYÖ Tuukka Junnikkala SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2015 KANDIDAATINTYÖ Tuukka Junnikkala Ohjaajat: Kari Määttä, Antti Mäntyniemi SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2015 Junnikkala T. (2015) Kandidaatintyö.

Lisätiedot

Käyttöohje HT32 L A T I T H t h g ir y p o C A I 0 2 0 5 e R e l e s a E 1 N. 1 0-0 3 0 / 2 / 6 0 0 5

Käyttöohje HT32 L A T I T H t h g ir y p o C A I 0 2 0 5 e R e l e s a E 1 N. 1 0-0 3 0 / 2 / 6 0 0 5 Käyttöohje HT32 Copyright HT ITALIA 2005 Release EN 1.01-03/06/2005 Sisältö: 1. TURVAOHJEITA...2 1.1. Ennen käyttöä...2 1.2. Mittauksen aikana...2 1.3. Mittauksen jälkeen...3 1.4. Ylijänniteluokat...4

Lisätiedot

Automaation elektroniikka T103403, 3 op AUT2sn. Pekka Rantala syksy Opinto-opas 2012

Automaation elektroniikka T103403, 3 op AUT2sn. Pekka Rantala syksy Opinto-opas 2012 Automaation elektroniikka T103403, 3 op AUT2sn Pekka Rantala syksy 2013 Opinto-opas 2012 Osaamistavoitteet: Opintojakso perehdyttää opiskelijat automaatiotekniikan sovelluksissa käytettäviin elektroniikan

Lisätiedot

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita.

Kaikki kytkennät tehdään kytkentäalustalle (bimboard) ellei muuta mainita. FYSE300 Elektroniikka 1 (FYSE301 FYSE302) Elektroniikka 1:n (FYSE300) laboratorioharjoitukset sisältävät kaksi työtä, joista ensimmäinen sisältyy A-osaan (FYSE301) ja toinen B-osaan (FYSE302). Pelkän A-osan

Lisätiedot

Magneettinen energia

Magneettinen energia Luku 11 Magneettinen energia 11.1 Kelojen varastoima energia Sähköstatiikan yhteydessä havaittiin, että kondensaattori kykenee varastoimaan sähköstaattista energiaa. astaavalla tavalla kela, jossa kulkee

Lisätiedot

LABORAATIOSELOSTUSTEN OHJE H. Honkanen

LABORAATIOSELOSTUSTEN OHJE H. Honkanen LABORAATIOSELOSTUSTEN OHJE H. Honkanen Tämä ohje täydentää ja täsmentää osaltaan selostuskäytäntöä laboraatioiden osalta. Yleinen ohje työselostuksista löytyy intranetista, ohjeen on laatinut Eero Soininen

Lisätiedot

RADIOTEKNIIKKA 1 HARJOITUSTYÖ S-2009 (VERSIO2)

RADIOTEKNIIKKA 1 HARJOITUSTYÖ S-2009 (VERSIO2) SÄHKÖ- JA TIETOTEKNIIKAN OSASTO Radiotekniikka I RADIOTEKNIIKKA 1 HARJOITUSTYÖ S-2009 (VERSIO2) Työn tekijät Katja Vitikka 1835627 Hyväksytty / 2009 Arvosana Vitikka K. (2009) Oulun yliopisto, sähkö- ja

Lisätiedot

Puheen akustiikan perusteita Mitä puhe on? 2.luento. Äänet, resonanssi ja spektrit. Äänen tuotto ja eteneminen. Puhe äänenä

Puheen akustiikan perusteita Mitä puhe on? 2.luento. Äänet, resonanssi ja spektrit. Äänen tuotto ja eteneminen. Puhe äänenä Puheen akustiikan perusteita Mitä puhe on? 2.luento Martti Vainio Äänet, resonanssi ja spektrit Fonetiikan laitos, Helsingin yliopisto Puheen akustiikan perusteita p.1/37 S-114.770 Kieli kommunikaatiossa...

Lisätiedot

BY-PASS kondensaattorit

BY-PASS kondensaattorit BY-PA kondensaattorit H. Honkanen Lähes kaikki piirikortille rakennetut elektroniikkalaitteet vaativat BY PA -kondensaattorin käyttöä. BY-pass kondensaattorilla on viisi merkittävää tarkoitusta: Estää

Lisätiedot

Radioamatöörikurssi 2015

Radioamatöörikurssi 2015 Radioamatöörikurssi 2015 Polyteknikkojen Radiokerho Radiotekniikka 5.11.2015 Tatu Peltola, OH2EAT 1 / 25 Vahvistimet Vahvistin ottaa signaalin sisään ja antaa sen ulos suurempitehoisena Tehovahvistus,

Lisätiedot

FY6 - Soveltavat tehtävät

FY6 - Soveltavat tehtävät FY6 - Soveltavat tehtävät 21. Origossa on 6,0 mikrocoulombin pistevaraus. Koordinaatiston pisteessä (4,0) on 3,0 mikrocoulombin ja pisteessä (0,2) 5,0 mikrocoulombin pistevaraus. Varaukset ovat tyhjiössä.

Lisätiedot

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava: Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava: Päästökaistan maksimipoikkeama δ p =.5. Estokaistan maksimipoikkeama δ s =.. Päästökaistan rajataajuus pb = 5 Hz. Estokaistan rajataajuudet sb = 95 Hz Näytetaajuus

Lisätiedot

Kotitentti 3. Operaatiovahvistin

Kotitentti 3. Operaatiovahvistin Kotitentti 3 Vahvistimet ja lineaaripiirit Operaatiovahvistin (Operational Amplifier, OpAmp) Perusvahvistin, toiminta oletetaan suunnittelussa ideaaliseksi Käytetään vahvistimena aina negatiivisesti takaisinkytkettynä,

Lisätiedot

Laukaisupiirin valvontarele SPER 1B1 C4. Ostajan opas

Laukaisupiirin valvontarele SPER 1B1 C4. Ostajan opas Laukaisupiirin valvontarele Ostajan opas Laukaisupiirin valvontarele 1MRS755876 Julkaistu: 01.07.2005 Tila: Päivitetty Versio: B/13.06.2006 Pidätämme itsellämme oikeudet muutoksiin Ominaisuudet Katkaisijan

Lisätiedot

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 3, Vastuksen ja diodin virta-jänniteominaiskäyrät Tekijä: Mikko Laine Tekijän sähköpostiosoite: miklaine@student.oulu.fi Koulutusohjelma: Fysiikka Mittausten suorituspäivä:

Lisätiedot

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ

DIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ 1 IOIN OMINAISKÄYRÄ JA TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ MOTIVOINTI Työ opettaa mittaamaan erityyppisten diodien ominaiskäyrät käyttämällä oskilloskooppia XYpiirturina Työssä opetellaan mittaamaan transistorin

Lisätiedot

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon 30 SÄHKÖVAKIO 30 Sähkövakio ja Coulombin laki Coulombin lain mukaan kahden tyhjiössä olevan pistevarauksen q ja q 2 välinen voima F on suoraan verrannollinen varauksiin ja kääntäen verrannollinen varausten

Lisätiedot

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä Työ 3A VAIHTOVIRTAPIIRI Pari Jonas Alam Antti Tenhiälä Selostuksen laati: Jonas Alam Mittaukset tehty: 0.3.000 Selostus jätetty: 7.3.000 . Johdanto Tasavirtapiirissä sähkövirta ja jännite käyttäytyvät

Lisätiedot

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia

MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia MICRO-CAP: in lisäominaisuuksia Jännitteellä ohjattava kytkin Pulssigeneraattori AC/DC jännitelähde ja vakiovirtageneraattori Muuntaja Tuloimpedanssin mittaus Makrot mm. VCO, Potentiometri, PWM ohjain,

Lisätiedot

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

IMPEDANSSIMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet 1 IMPEDANSSIMITTAUKSIA 1 Työn tavoitteet Tässä työssä tutustut vaihtojännitteiden ja virtojen sekä vaihtovirtapiirissä olevien komponenttien impedanssien suuruuksien eli vaihtovirtavastusten mittaamiseen.

Lisätiedot

Työ 4249 4h. SÄHKÖVIRRAN ETENEMINEN

Työ 4249 4h. SÄHKÖVIRRAN ETENEMINEN TUUN AMMATTKOKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 FYSKAN LABOATOO V. 5.14 Työ 449 4h. SÄHKÖVAN ETENEMNEN TYÖN TAVOTE Perehdytään vaihtovirran etenemiseen värähtelypiirissä eri taajuuksilla eli resonanssi-ilmiöön ja sähköenergian

Lisätiedot

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy

EMC MITTAUKSET. Ari Honkala SGS Fimko Oy EMC MITTAUKSET Ari Honkala SGS Fimko Oy 5.3.2009 SGS Fimko Oy SGS Fimko kuuluu maailman johtavaan testaus-, sertifiointi-, verifiointi- ja tarkastusyritys SGS:ään, jossa työskentelee maailmanlaajuisesti

Lisätiedot

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio

CC-ASTE. Kuva 1. Yksinkertainen CC-vahvistin, jossa virtavahvistus B + 1. Kuva 2. Yksinkertaisen CC-vahvistimen simulaatio CC-ASTE Yhteiskollektorivahvistin eli emitteriseuraaja on vahvistinkytkentä, jota käytetään jännitepuskurina. Sisääntulo on kannassa ja ulostulo emitterissä. Koska transistorin kannan ja emitterin välinen

Lisätiedot

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V 10. 21 Transistorin virtavahvistus 10. 22 Transistorin ominaiskayrasto 10. 23 Toimintasuora ja -piste 10 Sisältö 1 Johda kytkennälle Theveninin ekvivalentti 2 2 Simuloinnin ja laskennan vertailu 4 3 V CE ja V BE simulointituloksista 4 4 DC Sweep kuva 4 5 R 2 arvon etsintä 5 6 Simuloitu V C arvo 5 7 Toimintapiste

Lisätiedot

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori:

Multivibraattorit. Bistabiili multivibraattori: Multivibraattorit Elektroniikan piiri jota käytetään erilaisissa kahden tason systeemeissä kuten oskillaattorit, ajastimet tai kiikkut. Multivibraattorissa on vahvistava elementtti ja ristiinkytketyt rvastukset

Lisätiedot