Projekti 5 Systeemifunktiot ja kaksiportit. Kukin ryhmistä tarkastelee piiriä eri taajuuksilla. Ryhmäni taajuus on

Transkriptio

1 EPOP Kevät 2012 Projeti 5 Systeemifuntiot ja asiportit Tämä projeti tehdään 3 hengen ryhmissä. yhmääni uuluvat Kuin ryhmistä tarastelee piiriä eri taajuusilla. yhmäni taajuus on Seuraavan projetin aiana tarastelemme lineaarisia asiportteja, eli piirejä joiden aluarvot ovat nollia, joissa ei ole riippumattomia lähteitä, ja joiden toimintaa tarastellaan ahdesta portista. Piirin toiminta voidaan uvata systeemifuntioiden eli syöttöpiste- ja siirtofuntioiden avulla. Porttien virtojen ja jännitteiden avulla voidaan lasea ja mitata myös parametriesitysiä, joiden avulla mielivaltaisen monimutainen asiportti voidaan orvata sijaisytennällä. Esimerisi suodatin on tyypillinen lineaarinen asiportti, jona toiminta uvataan systeemifuntioilla, yleensä siirtofuntion avulla. Myös transistorin linearisoitu piensignaalisijaisytentä tyypillisesti esitetään parametriesitysten avulla. Tässä projetissa tarastellaan olmannen asteen Butterworth-tyyppistä alipäästösuodatinta. 1 g E g 1 23 U 2 Generaattori Kasiportti Piiristä mitataan, lasetaan ja simuloidaan systeemifuntioita ja parametriesitysiä. 1. Mitataan (ts. oppitunti 2, ti ) (a) jännitteensiirtofuntio U 2 / ja aselvaste (b) asiportin z-parametrit z 11 ja z asetaan siirtofuntio U 2 / seä asiportin z-, y- ja etjuparametrit. 3. Simuloidaan aii edelliset äyttäen AWDE-työalua. 4. Kirjoitetaan jäliselostus, jossa esitetään tuloset (mittaus, simulointi ja lasut) ja pohditaan niiden oieellisuutta, eroja jne. Ohjeet mittausiin ja simulointeihin löytyvät erillisestä liitteestä. Mitä palautetaan? Projetissa palautetaan jäliselostus, josta löytyy: 1. abramittausmittauspöytäirja (liitteenä) 2. Simulointitiedostot ja -tuloset 3. ataisut projetin lasutehtäviin.

2 4. Pohdinta tulosista. 5. ataisut muihin palautettaviin tehtäviin Milloin palautetaan? Huomaa pääsiäistauo opetusessa. Projetin lopputulos on palautettava viimeistään pe Mitä arvostellaan? napanollademo ( ) suoritettu, laboratoriomittaus suoritettu, projetin piirin simulointi suoritettu, otilasut, projetin jäliselostus. Palautettavat tehtävät: 1.1 i(t) u(t) s 2 s 1 jω σ a) Piirin siirtofuntion F (s) = U(s)/I(s) navat sijaitsevat uvan muaisesti. Määrää ja. b) Virtalähteen arvo muuttuu, mutta pysyy rajoitettuna. Ono piirin vaste rajoitettu? Perustele. s 1 = 1 rad/s s 2 = 2 rad/s = 1 H. 1.2 E Z a Z b Z b U 2 ase oheisen veron z-parametrit, un ytimet ovat aui seä niiden avulla U 2 /E, un ytimet ovat iinni. = 1Ω. Huom! risteävien johtojen risteysessä ei ole liitosta. Z a

3 Projetityö 5 Systeemifuntiot ja asiportit Oppitunti 1 ma teoriaa Käydään lyhyesti läpi systeemifuntioiden määritelmä ja asiporttiparametrien idea. Tutitaan systeemifuntion napojen ja nollien meritystä vasteeseen AWDE-ohjelmistolla (erillinen ohje). 1.1 j(t) Z u 1 (t) Z edustaa laajempaa piiriä. Piiristä tiedetään, että se ei sisällä riippumattomia lähteitä ja että piirin aluarvot ovat nollia. Virtaherätteellä j(t) saadaan vaste u 1 (t). ase jännite u 2 (t). j(t) = ɛ(t) A e(t) = ɛ(t) V e(t) Z u 2 (t) = 10 Ω u 1 (t) = (10 5e 100t )ɛ(t) V Oppitunti 2 ti labramittaus Mitataan olmannen asteen Butterworth-suodattimen z-parametrit ja jännitteensiirtofuntio (erillinen ohje). 1.2 E g g Generaattori U 2 Kasiportti Mittaa oheisen piirin jännitteensiirtofuntio U 2. g = 50 Ω 1 = 100 Ω = 100 Ω 1 = 4,7 nf 2 = 100 µh 3 = 4,7 nf. 1.3 Mittaa oheisen asiportin avoportti-impedanssi- eli z-parametrit U 2 g = 50 Ω 1 = 100 Ω = 100 Ω 1 = 4,7 nf 2 = 100 µh 3 = 4,7 nf.

4 Oppitunti 3 pe systeemifuntioita ja asiporttifuntioita labran pohjalta Tarastellaan labrassa mitattua olmannen asteen Butterworth-suodatinta ja lasetaan sille systeemifuntioita ja asiporttiparametrejä. asetaan sisäänmenoimpedanssi: 1.4 Z(s) Määritä oheisen piirin impedanssifuntio Z(s) ja lase sitä hyväsi äyttäen impedanssin Z amplitudi ja vaihe ulmataajuusilla ω = 0, 1, 2 ja ω rad s. = 1 F = 1 H = 1 Ω. asetaan lisäsi z ja/tai y-parametrit samalle piirille (ilman resistanssia). Oppitunti 4 ma simulointeja ja lisää lasuja Simuloidaan AWDE-ohjelmistolla projetin piiriä ohjatusti ja jatetaan edellisen erran lasuja. Tutustutaan myös etjuparametreihin. asetaan 3. asteen Butterworth-suodattimen etjuparametrit: 1.5 U a I a 1 I b U b b ase oheisen piirin etjumatriisi seä sen avulla syöttöpisteimpedanssi Z a (s) = Ua(s), un I a(s) uormana on resistanssi b.

5 Oppitunti 5 ti soveltavampia tehtäviä, teorian täydennystä asun aiheena y-parametrit ja transistorin lineaarinen sijaisytentä: 1.6 J in 1 U out ase U out J in oheisessa transistorivahvistinytennässä, un transistorin y-parametrit ovat y = [ 1 1 j ataise tehtävä solmumenetelmällä sijoittamalla transistorin paialle y-parametrien avulla muodostettu sijaisytentä. ] S. 1 ω = 1000 Ω 1 = 1000 Ω = 1000 Ω. Tutustutaan onvoluution äsitteeseen: 1.7 j(t) u(t) Määrää piirin impulssi- ja aselvasteet u i (t) ja u a (t). ase jännite u(t) impulssivasteen ja onvoluution avulla, un j(t) = e t 2 ε(t) A. = 1 F = 1 Ω. Oppitunti 6 to projetin työstämistä itsenäisesti Tähän on varattu aiaa otilasujen ja projetin teemiseen. Oppitunti 7 pe projetin palautus ja ertaus Käsitellään myös monitaajuusanalyysi lyhyesti