06/05/2014 Elektrische Netwerken 1 Dolteng netw BSNJ Project Dolteng netw BSNJ 1 06/05/2014 Info te verkrijgen via: http://www.hanese.nl/~jonokiewicz/ Dolteng netw BSNJ Programma Week 1: DC stromen en spanningen W k 2: Week 2 Serie S i en parallel, ll l stroomdeling, t d li spanningsdeling Week 3: Kirchhof Week 4: Uitwendige karakteristieken Week 5: Super positie Week 6: Gestuurde bronnen Week 7: Nullor voorwaarden Week 8: Opamp schakeling 4 Dolteng netw BSNJ 2 06/05/2014 Inleiding 5 Dolteng netw BSNJ Definities Lading = Charge= q [C] (electron -1.602e-19C) St Stroom= C Current= t I[A off C/s) C/ ) Spanning= Voltage= U [V of J/C] Vermogen=Power [W of J/s] P=U*I Energie= Energy [J of Ws] E=U*I*t Dolteng netw BSNJ 3 06/05/2014 Formules Energie: Vermogen Dolteng netw BSNJ Spanningen en stromen Spanning is potentiaal verschil tussen 2 punten. punten + 0V 8 Dolteng netw BSNJ 4 06/05/2014 Tekenafspraken Dolteng netw BSNJ De wetten van Kirchhoff Dolteng netw BSNJ 5 06/05/2014 Ideale spanningsbron Dolteng netw BSNJ Ideale stroombron Dolteng netw BSNJ 6 06/05/2014 De wet van Ohm Dolteng netw BSNJ Ideale weerstand Dolteng netw BSNJ 7 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 8 06/05/2014 Resumerend Ideale spanningsbron: U= constant onafhankelijk van I Ideale stroombron: I= constant onafhankelijk van U Ideale weerstand: U/I= constant = R Ideale verbinding: U= 0 onafhankelijk van I Ideale open: I=0 onafhankelijk van U Dolteng netw BSNJ Voorbeeld Dolteng netw BSNJ 9 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Voorbeeld Dolteng netw BSNJ 10 06/05/2014 Netwerkschema Dolteng netw BSNJ Van werkelijkheid naar netwerkschema Dolteng netw BSNJ 11 06/05/2014 Samenvatting Dolteng netw BSNJ Les 2: Onderwerpen vandaag Vervangingsweerstand S i en parallelschakeling Seriell l h k li Stroom- en spanningsdeling Systematische probleemaanpak Dolteng netw BSNJ 12 06/05/2014 Vervangingsweerstand R1 R3 A A R2 R4 Rv R5 R6 B B Dolteng netw BSNJ Serieschakeling Dolteng netw BSNJ 13 06/05/2014 Systematische probleemaanpak Dolteng netw BSNJ Uitwerking I I1 U R1 I2 R2 Gegeven: U, R1 en R2 Gevraagd: Rv als f(R1 en R2) Geschat: Rv lager dan R1 of R2 U gegeven I1=U/R1 I=I1+I2 Gevraagd: Rv U/I R1 gegeven I2=U/R2 Ug gegeven g gegeven g Ug R2 gegeven Dolteng netw BSNJ 14 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 15 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 16 06/05/2014 Stroomdeling Opdracht: Bepaal op dezelfde systematische manier, manier de I1 van een stroomdeling met 2 weerstanden. Zie schakeling: I I1 I I2 R1 R2 Dolteng netw BSNJ Uitwerking I + I1 I R1 I2 R2 U Gegeven: I, R1 en R2 Gevraagd: I1 als f(I f(I,R1 R1 en R2) Geschat: I1 lager dan I - R1 gegeven Rv=R1*R2/(R1+R2) U=I*Rv Gevraagd: I1 I1=U/R1 R2 gegeven I gegeven R1 g gegeven g Dolteng netw BSNJ 17 06/05/2014 Spanningsdeler Opdracht: Bepaal op dezelfde systematische manier, manier de U2 van een spanningsdeling met 2 weerstanden. Zie schakeling: R1 + I U1 R2 U2 - Dolteng netw BSNJ Uitwerking R1 + I U1 R2 U2 Gegeven: U1, R1 en R2 Gevraagd: U2 als f(U f(U,R1 R1 en R2) Geschat: U2 lager dan U1 - R1 gegeven Rv=R1+R2 I=U/Rv Gevraagd: U2 U2=I+R2 R2 gegeven U gegeven R2 g gegeven g Dolteng netw BSNJ 18 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 19 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 20 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Samenvatting Les 2 Dolteng netw BSNJ 21 06/05/2014 Les 3: Maasstromen en Knooppunt vergelijkingen Maasstromen K Knooppunt t vergelijkingen lijki Dolteng netw BSNJ Opgave Bepaal van onderstaand netwerk I1..I5 5 10V I1 I2 3 I3 I4 I5 1 2 3 20V Dolteng netw BSNJ 22 06/05/2014 Knooppuntmethode Stel vergelijkingen op. L stelsel Los t l l van vergelijkingen lijki op. Dolteng netw BSNJ Opgave 5 10V I1 I2 3 I3 I4 I5 1 2 3 20V Dolteng netw BSNJ 23 06/05/2014 Maasstroom methode Zelfde circuit, nu met maasstroom methode Dolteng netw BSNJ Opgave Nu met simulator Dolteng netw BSNJ 24 06/05/2014 Conclusies: Alle methoden leveren dezelfde antwoorden. antwoorden Dolteng netw BSNJ Les 4: Onderwerpen vandaag Inwendige weerstand Uit wendige di karakteristiek k kt i ti k Theorema van Thévenin Theorema van Norton Superpositiebeginsel Gestuurde bronnen Dolteng netw BSNJ 25 06/05/2014 Inwendige weerstand Dolteng netw BSNJ Uitwendige karakteristiek van een spanningsbron Dolteng netw BSNJ 26 06/05/2014 Belastingskarakteristiek Dolteng netw BSNJ Instelpunt Dolteng netw BSNJ 27 06/05/2014 Karakteristiek van stroombron Bepaal van circuit Uopenklem, Ikortsluit en teken de belastingskarakteristiek belastingskarakteristiek. Dolteng netw BSNJ Karakteristiek van stroombron Dolteng netw BSNJ 28 06/05/2014 Equivalentie van spanningsbasn en stroombron Dolteng netw BSNJ Theorema van Thevenin Dolteng netw BSNJ 29 06/05/2014 Theorema van Thevenin Dolteng netw BSNJ Theorema van Thevenin Bepaal van vorige uitwendige karakteristiek het bron schema. Dolteng netw BSNJ 30 06/05/2014 Theorema van Thevenin Dolteng netw BSNJ Theorema van Thevenin Dit is algemener gesteld in het Theorema van Thévenin: Iedere schakeling met twee aansluitklemmen, die bestaat uit spanningsbronnen, stroombronnen en lineaire passieve netwerkelementen, kan vervangen worden door: - één spanningsbron, met een bronspanning die gelijk is aan de open spanning van het oorspronkelijke netwerk; met daarmee in serie - één weerstand, die gelijk is aan de weerstand tussen de aansluitklemmen van de oorspronkelijke schakeling indien de ideale gedeelten van alle spanningsbronnen in die schakeling kortgesloten worden gedacht en de ideale gedeelten van alle stroombronnen onderbroken. onderbroken Dolteng netw BSNJ 31 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Het theorema van Norton Dolteng netw BSNJ 32 06/05/2014 Het theorema van Norton Dit is netjes geformuleerd in het Theorema van Norton: Iedere schakeling met twee aansluitklemmen, die bestaat uit spanningsbronnen, stroombronnen en lineaire passieve netwerkelementen, kan vervangen worden door: - één stroombron, met een bronstroom ter grootte van de kortsluitstroom van het oorspronkelijk netwerk; met daaraan parallel - één weerstand, die gelijk is aan de weerstand tussen de aansluitklemmen van de oorspronkelijke schakeling indien de ideale gedeelten van alle spanningsbronnen in die schakeling kortgesloten worden gedacht en de ideale gedeelten van alle stroombronnen onderbroken. onderbroken Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 33 06/05/2014 Opgave Bepaal Ix. Dolteng netw BSNJ Uitwerking 1 Dolteng netw BSNJ 34 06/05/2014 Uitwerking met thevenin Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 35 06/05/2014 Opgave Bepaal Ix. Dolteng netw BSNJ Uitwerking Dolteng netw BSNJ 36 06/05/2014 Les 5: Superpositie Als een netwerk meer dan één spannings- en/of stroombron bevat, dan kunnen de stromen ook gevonden worden door de bijdragen van iedere bron afzonderlijk te bepalen. Daarbij moeten de overige (niet-beschouwde) bronnen steeds buiten werking gesteld zijn, op de bekende manier: - ideale spanningsbronnen vervangen door een kortsluiting (dat levert een 'ideale bron met bronspanning nul volt'); - ideale stroombronnen verwijderen (dan ontstaat een 'ideale stroombron van nul ampère'); - de inwendige weerstand van niet-ideale bronnen mag niet mede kortgesloten of verwijderd worden Dolteng netw BSNJ Voorbeeld Dolteng netw BSNJ 37 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Opgave Dolteng netw BSNJ 38 06/05/2014 Opgave Dolteng netw BSNJ Les 5: samenvatting Dolteng netw BSNJ 39 06/05/2014 Introductie wisselspanning en wisselstroom Veranderlijke en niet-veranderlijke signalen Gelijkspanning en wisselspanning Periodieke en niet-periodieke signalen Zuivere en niet-zuivere signalen Golfvormen Frequentie en periodetijd Momentele gemiddelde en piekwaarden Effectieve waarde van een signaal Topfactor en vormfactor Voorstellingswijzen Dolteng netw BSNJ Spanning en stroomsoorten Dolteng netw BSNJ 40 06/05/2014 Periodieke en niet periodieke wisselspanning Dolteng netw BSNJ Begrippen bij periodieke signalen Dolteng netw BSNJ 41 06/05/2014 Effectieve waarde Dolteng netw BSNJ Root mean square Dolteng netw BSNJ 42 06/05/2014 Aanduidingen voor sinusvormige grootheden Dolteng netw BSNJ Versterken Dolteng netw BSNJ 43 06/05/2014 Doel Dolteng netw BSNJ Gestuurde bronnen Dolteng netw BSNJ 44 06/05/2014 Les 6 Versterker Inleiding M d l Model Gain Loading effects Inleiding A1 + + Uin - + Ro + Versterker Avoc*U U Ri vi(t) - - RL vo(t) - Vo (t ) AvVi (t ) 45 06/05/2014 Model van versterker A1 Rs Uin + + vi(t) - U Ri - + - Ro Avoc*U + v0(t) - RL Gains Av Vo (t ) Vi (t ) vo R i R Ai o L Av i v RL ii i Ri G Voltage Current Po Vo I o 2 R Av Ai Av i Power Pi Vi I i RL 46 06/05/2014 Loading effects A1 Rs Uin + vi(t) - + U Ri - Rs=1K Ri=4K Ro=5 Rl=30 Avoc=10000 Uin=5mV + - Ro Avoc*U + vo(t) - RL Bepaal Vo Bepaal Vo/Vi=Av Bepaal Ai Bepaal G Samenvatting Versterker M d l Model Gains 47 06/05/2014 Van ABM model naar Opamp AV R1 U1 Uo Rin R2 R3 Bepaal Uo/U1 netwerken BSNJ De opamp Universeel blok. S Spanningsversterker i t k mett A iis zeer h hoog. Is niet zomaar bruikbaar Met een paar weerstanden zijn alle versterker schakelingen te maken. 48 06/05/2014 Nullor voorwaarden Gelden alleen als circuit teruggekoppeld is. A=∞ Ingangsimpedantie = ∞ Uitgangsimpedantie = 0 U+ - U- = 0 Spanningsversterker 49 06/05/2014 Transimpedantie versterker Doel Dolteng netw BSNJ 50 06/05/2014 Geluid Black Box 1 of 0 Dolteng netw BSNJ Dolteng netw BSNJ 51 06/05/2014 Rekenen met geluid Luchtdruk: 100000 Pa of N/m^2 p SPL(dB) 20 log p ref pref= 2E-5 Pa Bepaal p aantal p als SPL= 100dB Hoeveel spanning komt er van de microfoon? Dolteng netw BSNJ Schakeling Dolteng netw BSNJ 52 06/05/2014 Werking van de comperator Dolteng netw BSNJ Versterker 1 0 Dolteng netw BSNJ 53 06/05/2014 Basis bouwstenen Componenten: + i uc C i - duc dt 1 W Cu 2 2 + ul L i C - ul L di dt W 1 2 Li 2 BE1 BSNJ Versterker Wat is de benodigde versterkingsfactor H ziet Hoe i t het h t schema h er uit it BE1 BSNJ 54 06/05/2014 Comperator Werking van de comperator I t ll van de Instellen d comperator t Dolteng netw BSNJ Totaal schema simulatie Dolteng netw BSNJ 55
© Copyright 2024 ExpyDoc
