SVR = Signaal Verwerking & Ruis Martin van Exter
SVR =Signaal Verwerking & Ruis
SVR =Signaal Verwerking & Ruis
Martin van Exter
Overzicht eerste collegeOverzicht eerste college
• Hoe wordt SVR gegeven: – hoorcollege, werkcollege, practica
• Waarom SVR?– elektronisch meten
• Wat is SVR precies? – overzicht hoorcolleges (veel stof !)– N.B. Lees stof door voor het hoorcollege
• Elektronica: werken met complexe impedanties
Opbouw SVROpbouw SVR
• Hoorcollege: Martin van Exter (9 x 2 uur)– P.P.L. Regtien, “Instrumentele Elektronica” – Syllabus “Noise & Signal Processing”
• Werkcollege: Peter Lee (5 x 3 uur)– Vraagstukken oefenen + huiswerk
• Practica: Sasha Roussanov
Allard Katan– SVR1-4 (1+1+3+2 dagdelen)
Rooster SVRRooster SVR
SVR
SVR
Organisatorische zakenOrganisatorische zaken
• Tentameneisen:– werkcollege + huiswerk verplicht (40% van cijfer)– practicum verplicht (60% van cijfer)
• Inleveren:– werkcollege opgaven bij volgende werkcollege !– practicumverslagen binnen één week !
• Practica:– Practicum in 2 groepen (zie rooster) – Laat schakeling op practicum altijd aan assistenten zien! – Eén verslag per koppel (op presentielijst voorkeur aangeven)– Verslagen s.v.p. kort (maar volledig) houden
Waarom SVR ?Waarom SVR ?
• Metingen bijna altijd elektronisch
• Signaal/Ruis (S/N) verhouding is vaak essentiëel– Welke sensor?– Welke analoge elektronica?– Welke omzetting en/of bewerking?– Welke aansturing (actuator)?
• Verband met LabVIEW (in practicum SVR4)– Analoog => Digitaal
( Digitaal => Analoog bij “digitale aansturing”)– Meetresultaten worden vaak opgeslagen en/of bewerkt
Opbouw SVR hoorcollegesOpbouw SVR hoorcolleges
• BLOK 1: Analoge signaalverwerking
– Complexe impedanties & wisselstroom
– Fysische principes van elektronische componenten: • diodes, transistoren, OpAmps (Operational Amplifiers)
• BLOK 2: Ruis
– Karakterisatie van ruis (in elektronische circuits)
– Frequentie analyse en Fourier transformaties
– Technieken ter verbetering van de S/N verhouding
– Overgang van analoog naar digitaal
Analoog versus DigitaalAnaloog versus Digitaal
• Signaal = analoog voltage
• Transistoren + RC(L) circuits (ouderwetse electronica)
• Analoge bewerking (gevoelig voor ruis)
• Signaal = 0 of 1 < 0.8 V of > 2.0 V
– TTL (transistor-transistor logic) = 5 V
– CMOS (Complementary Metal On Silicon) = 3-15 V
• Geïntegreerde circuits (moderne IC technologie)
• systeem bevat microprocessor
• Exacte bewerking (ongevoelig voor ruis)
Nobel price in Physics 2000Nobel price in Physics 2000
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Physics for 2000 to scientists and inventors whose work has laid the foundation of modern information technology, IT, particularly through their invention of rapid transistors, laser diodes, and integrated circuits (chips).
Zhores I. Alferov (Russia) & Herbert Kroemer (USA) "for developing semiconductor heterostructures used in high-speed- and opto-electronics"
Jack S. Kilby (Texas Instruments, USA) "for his part in the invention of the integrated circuit"
Lineaire systemen (1)Lineaire systemen (1)
Vraag: welke functie-omzettingen voldoen hieraan?
Lineaire systemen (2)Lineaire systemen (2)
is lineaire omzetting, met tijdsinvariantie)}({)( txLty
t ttdtdttxedttxd
dt
xdc
dt
dxbtxaty
...''')"(')'(
...)()(
'
2
2
)()()( xHy Speciale rol van harmonische ejt (eigenfunctie)
Complexe notatieComplexe notatie
• Voltage - reëel
- complex
• Frequentie (angular freq.) = 2 f = 2/T
• Stroom - complex – faseverschil tussen voltage en stroom mogelijk– faseverschil bepaalt mede het gedissipeerde vermogen
• Gemiddeld gedissipeerd vermogen– Leid dit af– Vraag: Hoeveel dissipatie in R, L, C?
)(0
0)( tjeutu
)cos()( 00 tutU
)(0
1)( tjeiti
)}()(Re{ *2
1 tituP
Wetten van KirchhoffWetten van Kirchhoff
• Eerste wet: op knooppunten geldt
• Tweede wet: in kring geldt
(inclusief Vind )
– voorbeelden
0i
0U
Berekening van Rtot kan ook moeilijk zijnBerekening van Rtot kan ook moeilijk zijn
Complexe impedantiesComplexe impedanties
• Weerstand
Z = R
• Spoel
Z = jL
• Condensator
Z = 1/(j C)
u
Spoel Z = jLSpoel Z = jL
• Inductiespanning in spoel bij veranderende stroom dt
IdL
dt
dVind
Z = jL
u
Condensator Z = 1/(jC)Condensator Z = 1/(jC)
• Spanning over geladen condensator
• Veranderende lading
CQV
dt
VdC
dt
Qdi CjZ
1
Verschillende filters nader bekekenVerschillende filters nader bekeken
• Wat is de stapresponse en de frequentiekarakteristiek van:
Regtien-opg3.5
Overdrachtsfunctie H()Overdrachtsfunctie H()
• Transfer function
Vb. RC-filter
)(|)(|)(
)()(
jeH
U
UH
in
out
Overdrachtsfunctie RC filterOverdrachtsfunctie RC filter
Regtien-6.2
Complexe Bode diagram voor H()Complexe Bode diagram voor H()
Regtien-6.5
Tweede-orde filterTweede-orde filter
Vraag: Wat voor eigenschappen zou dit filter hebben?
Samenvatting SVR1 Samenvatting SVR1
• Opzet SVR besproken
• Herhaling wisselstroom
– belang van lineaire systemen en harmonische signalen
– werken met complexe impedanties { R, jL, 1/(jC) }
– verschillende filters (RC, LR, LC)
• Overdrachtsfunctie
• ZELFSTUDIE:
– Regtien Hoofdstukken 1, 3, 4, 6, 8
)(|)(|)(
)()(
jeH
U
UH
in
out