cef1-2011

CIRCUITE ELECTRONICE FUNDAMENTALEInginerie Electronic i Telecomunicaii, sem. 4prof. Laureniu Frangu, as. Cristinel Crciun

Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Administrative42 C, 14 SPreceden: Teoria circuitelor electriceCredite: 4Laborator: este disciplin separatConsultaii (luni, 14.00, Y509, Y506)Notare: seminar + teme cas (40%), tez (60%)Tez: se accept foaie cu formule

Circuite Electronice Fundamentale

Circuite Electronice Fundamentale*BibliografieD. Dasclu .a. - Dispozitive i circuite electronice, EDP Bucureti, 1982www.etc.ugal.ro/lfrangu/circuite D. Dasclu .a. - Dispozitive i circuite electronice. Probleme, EDP Bucureti, 1982L.Frangu Circuite electronice. Culegere de probleme i lucrri de laborator, Ed. Academica, Galai, 2001.D.I. Crecraft, S. Gergely Analog Electronics, Butterworth & Heinemann, Oxford, 2002Laureniu Frangu, 2011


Circuite Electronice Fundamentale*Cuprins: funciuni i circuite electronice fundamentale0. Noiuni introductive i complemente1. Amplificatoare electronice2. Reacia n amplificatoare i oscilatoare3. Oscilatoare4. Redresoare5. Stabilizatoare de tensiune6. Modulatoare i demodulatoareLaureniu Frangu, 2011


Circuite Electronice Fundamentale*Cuprins: funciuni i circuite electronice fundamentaleObiectiv imediat: cunoaterea principalelor circuite electronice analogice, a proprietilor lor fundamentale, a metodelor de analiz.Laureniu Frangu, 2011


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Cuprins: funciuni i circuite electronice fundamentaleObiectiv imediat: cunoaterea principalelor circuite electronice analogice, a proprietilor lor fundamentale, a metodelor de analiz.Obiective n continuare: abiliti de depanare a circuitelor, abiliti de proiectare


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Cuprins: funciuni i circuite electronice fundamentaleObiectiv imediat: cunoaterea principalelor circuite electronice analogice, a proprietilor lor fundamentale, a metodelor de analiz.Obiective n continuare: abiliti de depanare a circuitelor, abiliti de proiectareDe recapitulat:Rezolvarea circuitelor electrice (teoremele Kirchhoff)Modelele dispozitivelor electroniceCircuite simple cu TB, TEC, diode


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereSemnal (mrime fizic variabil, purttoare de informaie)Semnale electrice, dar i alte semnaleSemnal analogic (continuu n timp i n valori)Semnal numeric (eantionat, cuantizat i reprezentat n cod numeric, deci discret n timp i n valori).


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereElectronica: tehnologia prelucrrii informaiei coninute de semnale (n primul rnd semnalele electrice, dar i captura altor semnale).Se include aici modificarea parametrilor mri-milor electrice variabile, purttoare de energii mari, la care forma semnalului este n legtur direct cu calitatea energiei furnizate (electronica de putere).Funciuni ale circuitelor electronice: funciuni necesare pentru prelucrarea informaiei purtate de semnale, ca i pentru modificarea parame-trilor mrimilor electrice, purttoare de energie.


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereUnde ntlnim aceste circuite?

Tehnica radioTehnica audio, videoCircuite de msurare, traductoareAparate de automatizare (ac. electrice), medicale, electrocasniceCircuite digitale! (oscilator, PLL)


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereUnde ntlnim aceste circuite?Emitor radio


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereUnde ntlnim aceste circuite?Caracteristica de transfer a unui inversor


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereAmplificare = crearea unui semnal (zis de ieire), de putere mai mare dect un semnal provenind din exterior (zis de intrare), dar similar ca form i ca informaie purtat.Circuitul care ndeplinete aceast funciune se numete amplificator.Mrirea puterii semnalului se face pe seama unei surse de energie (contribuie doar la puterea semnalului, nu contribuie n nici un fel la forma sau informaia semnalului).


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereAmplificatorNu este amplificator!


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereRedresare = producerea unui semnal de ieire care s aib mereu o singur polaritate, pe baza variaiei n timp a unui semnal de intrare, chiar dac acesta are polaritate variabil.Circuitul care ndeplinete aceast funciune se numete redresor.Redresarea poate fi folosit n scop informaional sau n scop energetic.Semnalele vehiculate n redresoare snt numai analogice


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Introduceren cazul n care energia semnalului este esenial (electronica de putere), redresorul este un caz particular al circuitelor numite convertoare (statice) de energie electric.Din aceeai categorie: invertoare, variatoarele de c.c. i variatoare de c.a..Semnalele vehiculate n circuitele de conversie a energiei snt numai analogice (chiar dac comanda circuitelor poate fi i numeric).


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereStabilizare a unei mrimi electrice = meninerea constant a valorii unei mrimi electrice (n sensul de meninerea ct mai aproape de acea valoare constant), chiar i atunci cnd asupra ei acioneaz factori perturbatori.Circuitul care ndeplinete acea funciune se numete stabilizator.Funciunea se poate aplica n scop informaional (utilizarea unei mrimi ca referin pentru alte funciuni) sau n scop energetic (calitatea energiei de alimentare a circuitelor electronice).


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereCel mai frecvent ntlnit este stabilizatorul de tensiune (pentru alimentarea circuitelor electronice la tensiune constant)Se folosesc i stabilizatoare de curent (surse de curent constant).Stabilizarea unei mrimi este caz particular al funciunii de reglare automat (vezi cursul de sisteme automate). Alte funciuni: reglare n regim de urmrire, protecie, optimizare etc.Semnalele din partea de putere a stabilizatorului snt numai analogice (comanda poate fi i numeric).


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Introducere Stabilizatoare (vezi perturbaiile)


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereFiltrare = schimbarea componenei spectrale a semnalului, prin atenuarea selectiv a unor componente din spectrul semnalului de intrare.Circuitul care ndeplinete funciunea de filtrare se numete filtru.Filtre pasive i filtre activeFiltre analogice i filtre numericeNoiune foarte general. Aici este subneleas intenia de a realiza exclusiv modificarea spectrului.


Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereGenerare de semnal = producerea unui semnal de ieire de form impus, fr a primi vreun alt semnal din exterior.Cazul cel mai frecvent: semnalul produs este periodic, funciunea ndeplinit este oscilaia electric iar circuitul se numete oscilator.Exist i generatoare de semnal care produc semnale neperiodice (impulsuri). Necesar o surs extern de energie.Generarea semnalului n circuite exclusiv analogice sau n circuite mixte.Laureniu Frangu, 2011


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereTestarea aparatelor electronice


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereModulare, demodulareConversie A/D, D/ACalcul analogicCalcul numericGenerare de secvene


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereProiectarea: varianta inginereasc a sintezeiUtilitatea descrierii prin scheme bloccircuite complexeproiectare laborioasdivizarea proiectrii pe blocuri


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereEmitor radio


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*IntroducereReceptor radio


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleAnalog vs. digitalComponente discrete vs. integrateZgomot, perturbaiiComportare funcie de frecvena semnaluluiFuncionare neliniar: analiz simplificat


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleCrete ponderea circuitelor digitaleMulte funciuni realizabile n ambele varianteAvantaje pentru circuitele digitaleCircuite analogice n:Audio, videoCircuite de msurareFrecvene mariTransmisiuni


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleCrete ponderea circuitelor analogice integrateStructur similar cu cea a circuitelor cu componente discretePerformane superioarenvm principiile analizei i proiectrii, valabile pentru ambele varianteCircuite integrate: amplificatoare, stabilizatoare, modulatoare etc.


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentale

Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleCircuitele snt afectate de perturbaiiZgomotul: semnal aditivTemperatura, tensiunea de alimentare etc: modific funcionarea componentelor (abateri parametrice)Realizm circuite cu imunitate mare la perturbaii


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleDependena de frecven


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleFuncionare neliniarModel liniar, n jurul unui p.s.f.Model de semnal micAnaliz simplificat


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleFuncionare liniar

Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleFuncionare neliniar

Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Aspecte fundamentaleFuncionare neliniarSemnal mic

Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Complemente

Descrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli (vezi fiierul cef-electrice)Modele obinute prin liniarizare n jurul unui p.s.f. (modele de semnal mic) (vezi fiierul cef-dispozitive)


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeDescrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli Modelul: cutie neagr, descriere prin mrimi msurabile la borneSimplificarea calculelor (dou variabile)Poate fi dedus experimentalNumai circuite liniare!


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeDescrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli Z:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeDescrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli Y:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeDescrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli H:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeDescrierea circuitelor liniare prin parametri de cuadripoli G:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeModele obinute prin liniarizare Circuite neliniare: ecuaii complicateExemplu: diod n regim staticRezolvare numeric: vezi culegere


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeModele obinute prin liniarizare Rezolvare grafic


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeModele obinute prin liniarizare Regimul staionar, semnal micNu exist soluie analitic


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeModele obinute prin liniarizare Regimul staionar, semnal micNu exist soluie analiticCum aflm curentul i tensiunea, ca funcii de timp?


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ParantezCnd avem nevoie de analiza neliniar?Problem: vrem s transmitem semnal electric prin intermediul intensitii luminoase (spre exemplu, semnal muzical).Prima aproximaie: LED + fotodiod


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ParantezCnd avem nevoie de analiza neliniar?


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Atenie: caracteristica nu corespunde cu cea a unei diode luminiscente!


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ParantezReeta: 1. Fixeaz punctul de funcionare, UD, ID2. Adaug un semnal mic (muzica) la tensiunea din punctul de funcionare3. Rspunsul circuitului (semnalul mic rezultat la ieire) este aproximativ liniar n raport cu semnalul mic de la intrare


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*Notaia:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeRevenire din parantezDezvoltarea n serie Taylor duce la ecuaiile:


Laureniu Frangu, 2011Circuite Electronice Fundamentale*ComplementeModele obinute prin liniarizare Regimul staionar, semnal micNu exist soluie analiticCum aflm curentul i tensiunea, ca funcii de timp?



Se obin ecuaiile abaterilor:



Modelul de semnal mic al diodei (circuit echivalent)



Modelul de semnal mic al diodei (circuit echivalent)Circuite echivalente de c.c. i c.a.


Circuite Electronice Fundamentale*Complemente

Observaii importante:

Simplific rezolvarea (ec. liniare)Este un model al abaterilor fa de p.s.f.Valabil pentru:polarizare directfrecvene joasesemnal suficient de micParametrul gm este dependent de p.s.f. (ordinea rezolvrii)

Laureniu Frangu, 2011



Problem inginereasc:

Ct de mic s fie semnalul, pentru ca modelul s fie valabil?



Problem inginereasc:

Ct de mic s fie semnalul, pentru ca modelul s fie valabil?

Rspuns ingineresc: n funcie de erorile pe care sntem dispui s le acceptm!



Condiia de semnal mic



Condiia de semnal mic

eroarea de trunchiere

0,157,3%

0,125,9%

0,15,2%

0,083,9%

0,063%



Condiia de semnal micAcceptm c semnalul este destul de mic dac erorile de aproximare snt mai mici de 5%.

Condiie (neglijnd parametrul m):



Model de semnal mic TBExpresia caracteristicii de transfer, uCE constantSimilitudine cu diodaModel al micilor abateriParametri dependeni de p.s.f.pentru



Model de semnal mic TBCu aproximaie, la intrare:



Model de semnal mic TBFamilia caracteristicilor de ieirepentru



Condiii:RANSemnalul variaz lent (frecvene joase)Semnal mic



Msurarea parametrilor de cuadripol


***

cef1-2011

Documents