Forskjell mellom versjoner av «TFY4185 - Måleteknikk»
Fra Nanowiki
(→Chapter 6: Semiconductors and Diodes) |
(→Anbefalte forkunnskaper) |
||
| (63 mellomliggende revisjoner av 14 brukere er ikke vist) | |||
| Linje 1: | Linje 1: | ||
{{Infobox |
{{Infobox |
||
| + | | |
||
| − | |Fakta høst 2010 |
||
| + | |*'''Institutt:''' Institutt for fysikk |
||
| − | |*Foreleser: ??? |
||
| + | *'''Vurderingsform:''' Skriftlig eksamen (50%) og arbeider (50%). Karakter: Bestått/ikke bestått |
||
| − | *Stud-ass: ??? |
||
| + | *'''Hjelpemidler:''' C: ''Spesifiserte trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.'' |
||
| − | *Vurderingsform: Skriftlig eksamen (?? %), midtsemester (?? %), arbeider (?? %), prosjekt (?? %) |
||
| + | *'''Øvingsopplegg:''' Faget har frivillige øvinger. For å ta avsluttende eksamen må man fullføre lab. |
||
| − | *Eksamensdato: ??? |
||
}} |
}} |
||
| + | == Om emnet== |
||
| − | {{Infobox |
||
| + | Emnet er obligatorisk og med i fagplanen for 3. semester. |
||
| − | |Øvingsopplegg høst 2010 |
||
| − | |* Antall godkjente: ??/?? |
||
| − | * Innleveringssted: ??? |
||
| − | * Frist: ??? |
||
| − | }} |
||
| − | |||
| − | {{Infobox |
||
| − | |Lab høst 2010 |
||
| − | |* Info om lab |
||
| − | }} |
||
| − | |||
| − | Dette faget er flyttet opp i 3. klasse f.o.m. neste skoleår(2009/2010). |
||
| − | == |
+ | === Faglig innhold === |
Elektroniske kretselementer: |
Elektroniske kretselementer: |
||
*Enkle passive kretser |
*Enkle passive kretser |
||
| Linje 31: | Linje 20: | ||
*Datamaskinlaboratorium: Simulering av kretser med dataverktøy (PSpice) |
*Datamaskinlaboratorium: Simulering av kretser med dataverktøy (PSpice) |
||
| + | === Anbefalte forkunnskaper === |
||
| − | == Vurderingsform == |
||
| + | Emner i fysikk, matematikk og IKT i de to første årskurs på studieprogrammet Fysikk og matematikk, eller tilsvarende kunnskaper. Man må ha grunnleggende kunnskaper innen fysikk og matematikk. |
||
| − | Det gis karakterene bestått/ikke bestått. |
||
| − | Faget har en (frivillig) semesterprøve som teller i endelig vurdering dersom den teller positivt. |
||
| − | For å ta avsluttende eksamen må man levere 5 av 6 øvinger, samt fullføre lab. |
||
| + | Men er dette sant? Tja. Å ha noen form for innsikt i Fourierrekker og Fouriertransformer var i hvert fall noe jeg ([[Bruker:Yasharh|yasharh]]) følte var nyttig og ga et par a-ha-opplevelser når det kom til ting som filtere. Men det er ikke strengt nødvendig. Det er også praktisk å vite litt om hva kondensatorer og spoler er og åssen de fungerer fra før. Men det prates også litt om, så igjen: Ikke strengt nødvendig. |
||
| − | [[Kategori:Obligatoriske emner]] |
||
| − | [[Kategori:Fag 3. semester]] |
||
| − | [[Kategori:Fag 5. semester]] |
||
| − | [[Kategori:Fag]] |
||
| + | ===Pensumlitteratur=== |
||
| − | == Oppsummering av pensum == |
||
| + | Electronics, A systems approach, Neil Storey, 5th edition, Pearson Education Limited, 2013, ISBN 978-0-273-77327-6. |
||
| + | == Lenker == |
||
| − | === Kompendium: Gustafsson og Skullerud, TFY 4185 Lecture Notes 2008 === |
||
| + | === Læringsressurser === |
||
| − | *Voltage and current dividers |
||
| + | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_1/18842 Guide: Elektronikkens verden - del 1] |
||
| − | **Om man har to impedanser i serie (<math>Z_1</math> og <math>Z_2</math>), er forholdet mellom spenning <math>V_0</math> over <math>Z_1</math> og spenning <math>V</math> over begge: |
||
| + | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_2/20924 Guide: Elektronikkens verden - del 2] |
||
| − | ::<math>\frac{V_0}{V} = \frac{Z_1}{Z_2 + Z_1}</math> |
||
| + | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_3/32707 Guide: Elektronikkens verden - del 3] |
||
| − | **Om man har to impedanser i parallell (<math>Z_1</math> og <math>Z_2</math>), er forholdet mellom strøm <math>I_0</math> gjennom <math>Z_1</math> og strøm gjennom begge <math>I</math>: |
||
| + | *[[Faglige notater: TFY4185]] |
||
| − | ::<math>\frac{I_0}{I} = \frac{Z_2}{Z_2 + Z_1}</math> |
||
| − | *Norton and Thevenin equivalents |
||
| − | **Thevenins theorem: Enhver krets med to poler uten andre aktive elementer enn spenningskilder og strømkilder, kan framstilles som en krets med en spenningskilde i serie med en resistans, <math>R_i</math>, som er den indre resistansen mellom polene. |
||
| − | ::<math>V_T=</math> "open source voltage", spenningen mellom polene når de er åpne. Finnes ved hjelp av f.eks. Kirchhoffs lover. |
||
| − | ::<math>R_T=R_i</math> "output resistance", total resistansen i kretsen. |
||
| − | **Nortons theorem: Enhver krets med to poler uten andre aktive elementer enn spenningskilder og strømkilder, kan framstilles som en krets med en strømkilde i parallell med en resistans, <math>R_i</math>, som er den indre resistansen mellom polene. |
||
| − | ::<math>I_N</math> "short circuit current", strømmen når polene er kortsluttet. Kan også finnes ved hjelp av f.eks. Kirchoffs lover. |
||
| − | ::Sammnehengen mellom Thevenin og Norton<math>I_T=\frac{V_T}{R_T}</math> |
||
| − | *Impedance matching, input and output |
||
| − | *Maximum power transfer to the load (both AC and DC cases) |
||
| − | *Phase shift induced by passive components |
||
| − | *Resonant circuits: Give an example of a simple resonant circuit, its resonant frequency and what |
||
| − | the Q value is and what it means. |
||
| + | === Emnerapporter === |
||
| − | === Lærebok: Neil Storey, Electronics A Systems Approach === |
||
| + | *[https://irom.ivt.ntnu.no/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/Emnerapporter%20%20NT/IFY/TFY4185%20Emnerapport%202013%20H%C3%B8st.pdf&action=default Emnerapport høst 2013] |
||
| − | ==== Chapter 3: Amplification ==== |
||
| + | *[https://irom.ivt.ntnu.no/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/_layouts/15/WopiFrame.aspx?sourcedoc=/ivt/adm/kvalitetssikring-utdanning/Referansegrupperapporter%20%20NT/IFY/TFY4185%20Referansegrupperapport%203%202013%20H%C3%B8st.pdf&action=default Referansegrupperapport høst 2013] |
||
| − | *Definition of amplification |
||
| − | **Forsterkningen av en størrelse er forholdet mellom den forsterkede størrelsen <math>X_o</math> og den uforsterkede <math>X_i</math>. Vi definerer: |
||
| − | :: voltage gain (<math>A_V</math>) <math> = \frac{V_o}{V_i}</math> |
||
| − | :: current gain (<math>A_I</math>) <math> = \frac{I_o}{I_i}</math> |
||
| − | :: power gain (<math>A_P</math>) <math> = \frac{P_o}{P_i}</math> |
||
| − | **Ofte oppgis gain i dB. Da har vi: |
||
| − | :: voltage gain (<math>A_V</math>) <math> = 10 \cdot \log(\frac{V_o}{V_i})</math> |
||
| − | :: current gain (<math>A_I</math>) <math> = 10 \cdot \log(\frac{I_o}{I_i})</math> |
||
| − | :: power gain (<math>A_P</math>) <math> = 10 \cdot \log(\frac{P_o}{P_i}) = 20 \cdot \log(\frac{V_o}{V_i})</math> |
||
| − | *Simple High-pass and Low-pass filters including their Bode dagrams (Both amplification and |
||
| − | phase) |
||
| − | + | === NTNUs sider om emnet === |
|
| + | *[https://www.ntnu.no/studier/emner/TFY4185#tab=omEmnet NTNUs side om emnet] |
||
| − | *Negative feedback |
||
| + | *[https://www.ntnu.no/studier/emner/TFY4185#tab=timeplan Timeplan] |
||
| − | *The advantage of using feedback amplifiers |
||
| + | *[https://www.ntnu.no/studier/emner/TFY4185#tab=omEksamen Eksamensinformasjon] |
||
| − | ==== Chapter 5: Operational Amplifiers ==== |
||
| − | *A simple operational amplifier based non-inverting amplifier |
||
| − | *A simple operational amplifier based inverting amplifier |
||
| − | *Characteristics for an ideal operational amplifier compared to a non-ideal (real world) operational amplifier |
||
| − | *Frequency dependence of amplification and how it is influenced by feedback |
||
| − | *How the input and output impedance are influenced by feedback |
||
| − | ==== Chapter 6: Semiconductors and Diodes ==== |
||
| − | *How the [[ideal diode]] work and its typical applications |
||
| − | **One could characterise an ideal diode as a component that conducts no current when voltage is applied across it in one direction, but appears as a short circuit when a voltage is applied in the other direction. |
||
| − | **Diode circuit symbol: an arrow pointing in the direction of forward current. |
||
| − | **Wide range of applications: rectification of alternating voltages (AC to DC), Voltage control (Zener diodes), demodulation (making an AM signal meaningful), signal clamping. |
||
| − | *Describe the electrical properties of insulators, semi-conductors and metals in a simple energy band model |
||
| − | **Semi-conductors: Fermi level is between the conduction and valence bands, i.e. in an area of low density of states. The valence and conduction bands are close enough (~less than 2-3 eV) to allow considerable excitation of electrons by increasing temperature or doping. |
||
| − | *Give a simple description of “doping” and how it influences the material |
||
| − | **In silicon: boron-> p-type, phosphorus-> n-type. |
||
| − | *How a PN diode functions and its I-V characteristic |
||
| − | ** Due to diffusion of charge in a pn-junction a voltage barrier is created between the p and n type semiconductors. This voltage barrier can either be enhanced or decreased depending on the direction current is sent through the depletion layer. |
||
| − | *The function of a Zener diode |
||
| − | **Voltage control (protection of a circuit from too high voltage values, or to make voltage output constant). |
||
| + | <!-- Byttt ut koden i lenkene og forandr til riktig semester i timeplanlinken --> |
||
| − | ==== Chapter 7: Field-Effect Transistors ==== |
||
| − | *The construction and function of the different sorts of [[field-effect transistor]] |
||
| − | *How a transistor is used in a simple amplifier |
||
| − | *The I-V characteristics for the different sorts of field-effect transistors |
||
| − | ==== Chapter 8: Bipolar Juction Transistors ==== |
||
| − | *How a bipolar transistor works |
||
| − | ** Tar for oss en NPN-transistor (for figur, se boka s. 224) |
||
| − | ** Denne består av et tungt N-dopet Emitter-lag (tilsvarer Source i MOSFET), et tynt, relativt svakt P-dopet Base-lag (tilsvarer Gate), og et N-dopet Collector-lag (Drain). |
||
| − | ** Har positiv spenning fra Collector til Emitter - Om Base er åpen, vil det gå en liten strøm ''I(CEO)'' fra Collector til Emitter. Setter man opp en positiv strøm fra Base til Emitter, vil elektroner gå motsatt vei, fra Emitter til Base, som i en vanlig diode. Forskjellen er at siden Emitter er sterkt N-dopet og Base er svakt P-dopet, vil '''ladningsbærerne i Base-laget også være elektroner'''. I overgangen mellom Base og Collector vil det som i alle p-n-overganger være et depletion layer med positiv ladning på N-siden og negativ ladning på P-siden. '''Siden P-laget er så tynt''', vil elektronene som kommer fra Emitter og over i P-laget merke et positivt elektrisk felt fra Collector-siden og bli trukket over til Collector. Strømmen fra B til E er liten sammenlignet med strømmen fra C til E. |
||
| − | ** To viktige karakteristikker for en Bipolar Transistor: |
||
| − | *** '''Emitter et tungt dopet og Base er svakt dopet''' - siden det i dette P-N-systemet er flest negative ladningsbærere, vil ladningsbærerne i Base være elektroner, og disse vil tiltrekkes av det positive feltet i Collector. |
||
| − | *** '''Base er tynn''' - Dersom ikke Base var tynn, ville elektronene bare gått fra Emitter til Base som i en vanlig diode. |
||
| − | ** En bipolar transistor gjør om et '''strømsignal''' til en ut-strøm, i motsetning til FET, der man bruker spenning som input. |
||
| + | [[Kategori:Obligatoriske emner]] |
||
| − | ==== Chapter 9: Power Electronics ==== |
||
| + | [[Kategori:Fag 3. semester]] |
||
| − | *The different classes of power amplifiers |
||
| + | [[Kategori:Fag]] |
||
| − | **Det viktige i dette kapitlet er hva slags ut-signal de forskjellige forsterkerklassene gir og hvor effektive de er. Dere kommer til å se en grei linearitet i dette, og klassene er logisk delt inn. |
||
| − | **Effekten måles i % og er gitt ved E=(Effekten forbrukt i lasten)/(Effekten fra kraftforsyningen) |
||
| − | ***'''Klasse A''' (s 291 for illustrasjoner): En effektforsterker som overfører '''hele''' signalet fra inputen. Mindre fare for distortion, men effektiviteten har et maksimum på ca. '''25 prosent'''. |
||
| − | ***'''Klasse B''' (s 292) : Overfører '''50 prosent''' av signalet fra inputen, dvs enten den positive eller negative delen av et sinussignal. Effektiviteten kan komme opp i '''78 prosent''', men faren for distortion er større. |
||
| − | ***'''Klasse AB''' (s 292) : Overfører '''mellom 50 og 100 prosent''' av inn-signalet, kutter gjerne av toppen eller bunnen av sinussignaler. Effektiviteten et sted mellom A og B, og samme med mengden distortion. |
||
| − | ***'''Klasse C''' (s 293) : Gir ut-signal for '''under 50 prosent''' av sinusbølgen, f.eks. signal for topp eller bunn i sinussignalet. Effektiviteten kommer '''opp mot 100 prosent'''. |
||
| − | ***'''Klasse D''' (s 293) : Gir '''av eller på-signal''' med uendelig resistans når den er av, og null resistans når den er på. |
||
| − | *How TRIAC’s and thyristors are used within power control circuits |
||
| − | ** '''En Thyristor''' (s 301) kan forstås som en sammensetning av to bipolare transistorer. Den fungerer slik at om man gir et signal i gaten, vil det gå strøm fra anoden(a) til katoden(c) så lenge V(a) - V(c) er positiv. Om spenningen snus, stopper signalet. Thyristorer brukes i en krets for å kun gi en del av en AC-strøm. Den må trigges i gaten for å starte, og så leder den strøm fram til spenningen blir negativ (s 302). |
||
| − | ** '''En Triac''' er en bidireksjonal Thyristor, dvs den kan fungere både når spenningen fra (a) til (c) er negativ OG positiv, men den slår seg i begge tilfeller av når spenningen blir ~0. |
||
| − | *The different ways to convert AC-DC as well as the advantages and disadvantages of the different methods |
||
| − | |||
| − | ==== Chapter 10: Analogue Signal Processing ==== |
||
| − | *The difference between a Butterworth, Chebyshev and Bessel filter |
||
| − | *Sketch out a general measurement system, explain where you think the best places to filter the signal are and why |
||
| − | ==== Chapter 11: Positive Feedback, Oscillatiors and Stability ==== |
||
| − | *Positive feedback and the Barkhausen criteria |
||
| − | ==== Chapter 12: Digital Systems ==== |
||
| − | *The difference between combinational and sequential logic |
||
| − | *Reducing a logical expression with the aid of Boolean algebra or the Karnough diagram |
||
| − | ==== Chapter 13: Sequential Logic ==== |
||
| − | *The function and workings of: Bi-stable, mono-stable and astable sequential logic |
||
| − | *The function and workings of a shift register and counter |
||
| − | ==== Chapter 14: Digital Devices ==== |
||
| − | *How transistors are used within digital electronics |
||
| − | *The important parameters for the TTL and CMOS digital-logic families |
||
| − | *How one couples to an open collector logical circuit |
||
| − | ==== Chapter 15: Array Logic ==== |
||
| − | *The function of PLA, PAL, GAL, EPLD, PEEL, PROM, FPGA |
||
| − | *Describing the building up of a micro-computer |
||
| − | |||
| − | == Eksterne linker == |
||
| − | <!-- Byttt ut koden i lenkene og forandr til riktig semester i timeplanlinken --> |
||
| − | *[http://www.ntnu.no/studier/emner?emnekode=TFY4185 NTNUs fagbeskrivelse] |
||
| − | *[http://www.ntnu.no/studieinformasjon/timeplan/h10/?emnekode=TFY4185-1 Timeplan Høst10] |
||
| − | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_1/18842 Guide: Elektronikkens verden - del 1] |
||
| − | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_2/20924 Guide: Elektronikkens verden - del 2] |
||
| − | *[http://www.hardware.no/artikler/guide_elektronikkens_verden_-_del_3/32707 Guide: Elektronikkens verden - del 3] |
||
Nåværende revisjon fra 18. nov. 2016 kl. 11:52
|
|
Innhold
Om emnet
Emnet er obligatorisk og med i fagplanen for 3. semester.
Faglig innhold
Elektroniske kretselementer:
- Enkle passive kretser
- Halvleder kretselementer
- Aktive kretser, operasjonsforsterkere
- Digitale kretser
Laboratorium i kretsteknikk:
- Bygging og utprøving av et utvalg av elektroniske kretser
- Datamaskinlaboratorium: Simulering av kretser med dataverktøy (PSpice)
Anbefalte forkunnskaper
Emner i fysikk, matematikk og IKT i de to første årskurs på studieprogrammet Fysikk og matematikk, eller tilsvarende kunnskaper. Man må ha grunnleggende kunnskaper innen fysikk og matematikk.
Men er dette sant? Tja. Å ha noen form for innsikt i Fourierrekker og Fouriertransformer var i hvert fall noe jeg (yasharh) følte var nyttig og ga et par a-ha-opplevelser når det kom til ting som filtere. Men det er ikke strengt nødvendig. Det er også praktisk å vite litt om hva kondensatorer og spoler er og åssen de fungerer fra før. Men det prates også litt om, så igjen: Ikke strengt nødvendig.
Pensumlitteratur
Electronics, A systems approach, Neil Storey, 5th edition, Pearson Education Limited, 2013, ISBN 978-0-273-77327-6.
Lenker
Læringsressurser
- Guide: Elektronikkens verden - del 1
- Guide: Elektronikkens verden - del 2
- Guide: Elektronikkens verden - del 3
- Faglige notater: TFY4185
