De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Pag. 1 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – 2007-2008 Faculteit Ingenieurswetenschappen Inleiding tot de Elektrotechniek Academiejaar.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Pag. 1 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – 2007-2008 Faculteit Ingenieurswetenschappen Inleiding tot de Elektrotechniek Academiejaar."— Transcript van de presentatie:

1 pag. 1 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen Inleiding tot de Elektrotechniek Academiejaar

2 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 2 Doel en situering Doelstellingen en eindcompetenties ‣ enige vaardigheid ontwikkelen in de analyse van eenvoudige elektrische netwerken, zowel in gelijkstroomregime als in sinusregime ‣ netwerken bouwen als prototypeschakeling, en met de courante apparatuur deze schakeling kunnen bemeten. ‣ inzien hoe men uit elementaire elektronische componenten kan komen tot de complexe bouwblokken van moderne computersystemen. ‣ inzicht verwerven in het statisch en dynamisch gedrag van lineaire elektronische componenten en van de MOSFET en de gevolgen daarvan begrijpen m.b.t. eigenschappen zoals vertraging van interconnecties en vermogenverbruik in computers. ‣ inzicht verwerven in de waarneembare eigenschappen en beperkingen van processors en commerciële interconnectiesystemen. Voorkennis ‣ basiskennis van wiskunde (algebra en lineaire differentiaalvergelijkingen) en natuurkunde (elektriciteit) ‣ vertrouwdheid met Maple.

3 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 3 Feiten en data Lestijden ‣ Maandag 10: :15 Oefeningen & practica ‣ Maandag 11: :45 ‣ Aard: ‧ Oefeningen op de computer in PCklas ‧ Practica in practicumzaal ELIS Evaluaties ‣ combinatie van jaarwerk (+/- 1/3) en examen (+/- 2/3) ‣ jaarwerk: practicumverslagen + ondervragingen ‣ examen mondeling, gesloten boek

4 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 4 Inhoud (1) 1.Fysische grondslagen van de elektrotechniek Elektrostatica ‣ Het stationair magneetveld ‣ Elektromagnetische inductie ‣ De basiswetten van het elektromagnetisme 2.Elektrische Netwerken ‣ Passieve versus actieve netwerkelementen ‣ Lineaire versus niet-lineaire bouwstenen ‣ Passieve bouwstenen ‣ Actieve bouwstenen ‣ Netwerkopbouw

5 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 5 Inhoud (2) 3.Netwerkanalyse Het doel van netwerkanalyse Manuele analysetechnieken Systematische methoden Netwerken met spoelen en condensatoren Lineaire netwerken in sinusregime 4.Signalen als dragers van informatie ‣ Analoge versus digitale informatierepresentatie ‣ Het tijd- en frequentiedomein ‣ Een afweging van analoge en digitale representaties ‣ Conclusie

6 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 6 Inhoud (3) 5.Digitale Technologie ‣ Basiscomponenten in CMOS ‣ Logische schakelingen ‣ Het VLSI-proces 6.Logische Schakelingen ‣ Combinatorisch versus sequentieel gedrag ‣ Boole-algebra's en Boolese functies ‣ Combinatorische netwerken ‣ Sequentiële netwerken 7.Interconnectie ‣ Punt-tot-punt verbindingen ‣ Meerpuntconnecties en bussen

7 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 7 Inhoud (1) 1.Fysische grondslagen van de elektrotechniek Elektrostatica ‣ Het stationair magneetveld ‣ Elektromagnetische inductie ‣ De basiswetten van het elektromagnetisme 2.Elektrische Netwerken ‣ Passieve versus actieve netwerkelementen ‣ Lineaire versus niet-lineaire bouwstene} ‣ Passieve bouwstenen ‣ Actieve bouwstenen ‣ Netwerkopbouw

8 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 8 Elektrostatica Lading is fundamentele eigenschap van materie ‣ Komt voor als geheel veelvoud van de eenheidslading q = 1.6 x C ‣ Is oorzaak van fundamentele kracht: elektromagnetische kracht ‣ Kracht is vectorgrootheid ‣ Kan voorgesteld worden door elektrostatisch veld E F q1q1 q2q2 -F

9 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 9 Elektrostatica Verplaatsen van een lading in een elektrostatisch veld gaat gepaard met energie-uitwisseling ‣ Louter bepaald door begin-en eindpositie, niet door parcours; ‣ Gesloten curve: altijd 0! ‣ Potentiaal op plaats r = energie nodig om eenheidslading van oneindig ver naar r te brengen ‣ Definieert een scalaire functie V(r) ‣ Voor een positieve eenheidslading in r = 0 wordt V(r) gegeven door ‣ Is bolsymmetrisch ‣ Is 0 op oneindig F dx E -

10 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 10 Elektrostatica: verband tussen veld en potentiaal Het potentiaalverschil tussen twee plaatsen wordt gegeven door de lijnintegraal van het veld Hieruit: het veld wijst naar de plaatsen met lagere potentiaal: E = - grad V In 1 dimensie: E C r1r1 r2r2 V(r 1 ) V(r 2 ) E dr

11 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 11 Atoombouw: het gedrag van elektronen rond de kern Atoomkern positief geladen (proton = +q) Evenveel elektronen als protonen Elektronen bewegen in orbitalen rond de kern: ruimtelijke gebieden waar elektronen kunnen voorkomen Vorm en afmeting van orbitaal afhankelijk van quantumgetallen Hoogstens twee elektronen per orbitaal (verbodsregel van Pauli) Buitenste orbitalen bevatten valentie- elektronen die chemische binding bepalen

12 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 12 Vaste-stoffysica: meeratomige moleculen Moleculen zijn verbindingen van atomen Verbindingen komen tot stand via valentie- elektronen Hun orbitalen combineren tot moleculaire orbitalen Sommige moleculaire orbitalen spreiden zich uit over hele molecule Energieniveaus moeten splitsen (Pauli)

13 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 13 Vaste-stoffysica: grotere moleculen, vaste stof Ideale vaste stof = kristal = heel grote molecule Valentielektronen die covalente binding vormen niet gelokaliseerd aan atomen Ontstaan van heel veel energieniveaus dicht bij elkaar

14 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 14 Vaste-stoffysica: kristalstructuur van silicium Densiteit atomen: 5·10 22 cm -3

15 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 15 Vaste-stoffysica: het ontstaan van banden

16 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 16 Vaste-stoffysica: metalen, isolatoren en halfgeleiders Elektrische eigenschappen van stoffen bepaald door onderlinge ligging van valentie- en conductieband Isolatoren: sterk gescheiden banden (> 4 eV) Metalen: overlappende banden Halfgeleiders: zwak gescheiden banden (0,6 -- 2,0 eV)

17 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 17 Vaste-stoffysica: belangrijke halfgeleiders Si: E g = 1,1 eV Ge: E g = 0,66 eV GaAs: E g = 1,42 eV CdSe E g = 1,7 eV Diamant: E g = 5,47 eV

18 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 18 Vaste-stoffysica: stroomgeleiding in vaste stof Elektronen krijgen systematische eenparige snelheidscomponente door elektrisch veld: snelheid = mobiliteit x veld Heel frequente botsingen met kristalrooster doen Joulewarmte ontstaan: elektronen staan energie af aan rooster E Vrije weglengte: enkele nm

19 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 19 Vaste-stoffysica: weerstand en stroomgeleiding Systematische eenparige snelheidscomponente van elektronen en elektronendensiteit bepalen weerstand l A V1V1 V2V2 E = (V 1 – V 2 )/ l I

20 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 20 Magnetisch veld Stroom (= geordende beweging van lading) wekt een ander soort veld op: magneetveld Rechte stroomvoerende geleider door oorsprong: Is vectorveld met fundamenteel andere eigenschappen dan E-veld (geen magnetische lading). Kringintegraal van B is evenredig met omsloten stroom => geen potentiaalveld!

21 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 21 Magnetisch veld: Lorentz-kracht Bewegende ladingen ondervinden kracht loodrecht op bewegingsrichting (Lorentzkracht) Geldt ook voor ladingen die bewegen in vaste stof (geleiders, halfgeleiders) Principe van elektrische motoren

22 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 22 Magnetisch veld: inductie Verandering van magnetische flux induceert spanning in gesloten kring Wanneer geïnduceerde spanning stroom opwekt, werkt de stroom de verandering van B tegen Effect zowel bij bewegende lus in inhomogeen veld als veranderende B is stilstaande lus

23 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – Faculteit Ingenieurswetenschappen pag. 23 Samenvatting: wetten van Maxwell Wetten van Maxwell beschrijven gedrag van elektrisch en magnetisch veld en hun interacties Twee vormen: differentiaal en integraal V  ds  C  B E E dr


Download ppt "Pag. 1 Inleiding tot de Elektrotechniek – J. Van Campenhout – 2007-2008 Faculteit Ingenieurswetenschappen Inleiding tot de Elektrotechniek Academiejaar."

Verwante presentaties


Ads door Google