SVR = Signaal Verwerking & Ruis Martin van Exter

Overzicht 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 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 SVR SVR SVR

Organisatorische 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 ? 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 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 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 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) Vraag: welke functie-omzettingen voldoen hieraan?

Lineaire systemen (2) is lineaire omzetting, met tijdsinvariantie Speciale rol van harmonische ejt (eigenfunctie)

Complexe 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?

Wetten van Kirchhoff Eerste wet: op knooppunten geldt Tweede wet: in kring geldt (inclusief Vind ) voorbeelden

Berekening van Rtot kan ook moeilijk zijn

Complexe impedanties u Weerstand Z = R Spoel Z = jL Condensator Z = 1/(j C) u

Spoel Z = jL Inductiespanning in spoel bij veranderende stroom Z = jL u

Condensator Z = 1/(jC) Spanning over geladen condensator Veranderende lading

Verschillende filters nader bekeken Wat is de stapresponse en de frequentiekarakteristiek van: Regtien-opg3.5

Overdrachtsfunctie H() Transfer function Vb. RC-filter

Overdrachtsfunctie RC filter Regtien-6.2

Complexe Bode diagram voor H() Regtien-6.5

Tweede-orde filter Vraag: Wat voor eigenschappen zou dit filter hebben?

Samenvatting SVR1 Opzet SVR besproken Herhaling wisselstroom belang van lineaire systemen en harmonische signalen werken met complexe impedanties { R, jL, 1/(jC) } verschillende filters (RC, LR, LC) Overdrachtsfunctie ZELFSTUDIE: Regtien Hoofdstukken 1, 3, 4, 6, 8