Elektronica
Transcript of Elektronica
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 1/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 1/34
Beschrijf de XOR-poort, NOR-poort, NAND-port & XNOR-
poort en realiseer
XOR poort
Eén en slechts één van de inkomstsignalen is 1 vooraleer uitkomstsignaal 1 wordt.
Symbool: ⊕
A ⊕ B = B*AB*A +
Realisatie
=1A
BA ⊕ B
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 2/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 2/34
NOR poort
Geen enkele van de ingangssignalen mag 1 zijn opdat de uitgang 1 zou zijn.
Symbool:
BA +
Realisatie
NAND poort
Als beide ingangssignalen 1 zijn, wordt het uitgangssignaal 0.
Symbool:
B*A
Realisatie
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 3/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 3/34
XNOR poort
Als slechts één van beide ingangssignalen 1 is, wordt het uitgangssignaal 0.
Symbool:
A B = B*AB*A +
Realisatie
Propositielogica
Axioma’s
OF
0 + 0 = 00 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 1
EN
0 * 0 = 0
0 * 1 = 0
1 * 0 = 0
1 * 1 = 1
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 4/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 4/34
NIET
01
10
=
=
Wetten
x + 0 = x
x + 1 = 1
x + x = 1
x + x = x
x * 0 = 0
x * 1 = x
x * x = 0
x * x = x
x = x
x + y = y + x
x * y = y * x
x + (y + z) = (x + y) + z = x + y + z
x * (y * z) = (x * y) * z = x * y * z
x * (y + z) = x * y + x * z
Absorptiestellingen
x + x * y = x
x + x * y = x + y
De Morgan
y*xyx =+
yxy*x +=
z*y*xzyx =++
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 5/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 5/34
Pariteitsbit
• Gebruikt om doorgang van reeks bits te controleren
• In serie of in parallel
• Voorbeeld = 4 in parallel• Aan zender genereert pariteitsbitgenerator 5de
bit, gelijk aan 0 of 1, zodanig dat aantal
doorgezonden bits (“1”) even is
• Aan uitgang foutdetector gaat na of aantal doorgezonden bits nog altijd even is
• Bij 2 bits tegelijk fout => pariteitsbit niets opmerken, maar waarschijnlijkheid zeer
klein
Multiplexer
Multiplexer
• Doel
o Elektronische omschakeling
o Ingang kunnen kiezen
o Verschillende signalen doorzenden met slechts 1 transmissiekabel
• Realisatie
o Bijkomende ingangen om keuze te kunnen opleggen
o Signaal naar AND poorten met nodige invertoren
o Al de uitgangen van AND poorten naar OR poort gezonden
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 6/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 6/34
Demultiplexer
• Doel
o Kiezen tussen uitgangen voor versturen ingangssignaal
• Realisatie
o Bijkomende signaleno Signaal naar AND poorten met nodige invertoren
Comparator
• Doel
o Twee waarden worden vergelijkeno Veelvuldig gebruikt in alarmsystemen
• Analyse
o Stellen getallen voor door respectievelijke bits
o A = B
Enkel mogelijk als alle overeenkomstige bits gelijk zijn
AND & OR poort
1B*AB*A iiii =+ o A > B
Onderzoek verloopt in fasen
Bit per bit vergeleken met elkaar te beginnen met eerste bit
Ai * B i = 1 als Ai groter is als Bi
o A < B
Dezelfde algemene voorwaarden als A > B
Verwisselen van A met B
• Realisatie door middel van logische poorten
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 7/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 7/34
Beschrijf de start - stop voor motoren met relais
• Op 2 plaatsen starten: parallel• Op 2 plaatsen stoppen: serie
• Overbelastingsbeveiliging dmv thermisch
relais
Hoe kan je een repetitief systeem realiseren met tijdrelais?
Stabiel en onstabiel?
4 mogelijkheden
•o Niets doen => beide spoelen onbekrachtigd
o Eén contact dicht => 1 spoel bekrachtigen => andere ook => ander contact ook
dicht
o 2 STABIELE toestanden
•o B aantrekken => B gaat open, A blijft dicht
o A aantrekken => A gaat open, B blijft dicht
o PROBLEEM: wie eerst?? Misschien eventjes gelijktijdig
o Uiteindelijk tijdsverschil => 2 STABIELE toestanden
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 8/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 8/34
•o Signaal gaat voortdurend omwisselen
o 2 INSTABIELE toestanden
o Pas nuttig bij tijdsvertraging
o Spanning A bekrachtigd => A gaat toe => B bekrachtigd => B gaat open => A
niet meer bekrachtigd => A gaat open => B niet meer bekrachtigd => B gaat
toe => A bekrachtigd => …
•o INSTABIEL systeem
o Aantal normaal gesloten contacten even => STABIEL
o Aantal normaal gesloten contacten oneven => INSTABIEL
Sr-latch
Algemeen
• Set = startknop
• Reset = stopknop
• Q = motor
• Functietabel:
• Symbool
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 9/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 9/34
Met NAND-poorten
• Schema
• Nagaan functietabel
o S = 0 & R = 0
Poorten I & II => 1Ren1S ==
Q = 0 => ingangssignalen IV 01 => uitgang is 1Q =
Q aangesloten aan ingang III => Q blijft 0
o S = 1 & R = 0
Poort I => S = 0 => uitgang III => Q = 1
Poort II => 1R = => ingang IV 11 => Q = 0
o S = 0 & R = 1
Poort I => S = 1
Poort II => 0R = => uitgang IV => 1Q =
Ingang III => Q = 0 => motor stopt
• Poorten III & IV werken als geheugen
• Opmerking
o Signaal Q altijd tegengesteld aan Q
o Op zelfde ogenblik geduwd op S & R => onbepaald resultaat => te vermijden
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 10/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 10/34
Met NOR-poorten
• Schema
• Functietabel
• Opmerking: S & R op zelfde ogenblik ingedrukt => resultaat onbepaald
Toepassing (RAM geheugen)
• Gegeven zowel lezen als inschrijven
• Schema
• Cel niet geselecteerd (S’ = 0)
o Signaal naar 2 AND poorten => 0
o Uitgang poorten naar ingangen SR-latch (geheugenfunctie)
o S’ = 0 ook ingang laatste AND poort => uitgang 0• Cel geselecteerd (S’ = 1)
o RD / WR = 1
Inhoud enkel gelezen
Minstens 1 van ingangen AND poorten 0 => uitgangen 0
Ingangen latch = 0 (geheugenfunctie)
Laatste AND poort krijgt Q & 2 signalen = 1 => als Q = 1, uitgang = 1
o RD/WR = 0
Signaal I kan geschreven worden in geheugen
Uitgangssignaal laatste AND poort = 0
I = 1 => S = 1 & R = 0 => Q = 1 = I => functie SET
I = 0 => S = 0 & R = 1 => Q = 0 = I => functie RESET
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 11/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 11/34
SR flipflop
• Schema: bij stijgende flank
• Functietabel:
• S = 1 & R = 1 => onbepaald
JK flipflop• Onbepaalde situatie vervangen door bepaalde situatie => TOGGLE
• Schema:
• Functietabel:
• Toggle
o Bij J = 1 & K = 1
o Signaal Q omgekeerd telkens CP positieve flank heeft
o Uitgangssignaal heeft frequentie die helft is van CP
D flipflop
• Schema:
• Functietabel:
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 12/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 12/34
Beschrijf hoe een register werkt
Algemeen
• Enkele bits opslaan
• Verschillende types
• Als 4 mogelijkheden in 1 register => universeel register
PI/PO
• Parallel in / parallel out
•• D wordt geschreven in Q bij G = 1
SI/PO
• Serie in / parallel out
•• 4 bits respectievelijk opgeslagen in 4 D-latches
PI/SO
• Parallel in / serie out
•
SI/SO
• Serie in / parallel out
•
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 13/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 13/34
Leg de asynchrone teller uit
• Doel = tellen aankomende pulsen
• Resultaat = hexadecimaal
•• J = K = 1 => uitgangssignaal alleen afhankelijk van CP
• Frequentie delen door 2o Omschakeling bij dalende flank
o
•• Bij stijgende flank => afteller
• Overgang 7 -> 8
o Omkering alle bits
o Vertraging van signaal door serieschakeling
o Oplossen door maximale frequentie van CP te beperken
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 14/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 14/34
Leg de synchrone teller uit
Schema
Beschrijving
• Pulsen in 4 ingangen tegelijkertijd (wegwerken successief omkiepen)
• Ingangen J & K voorbereid opdat uitgang goede resultaat geeft
•• 4 uitgangen naar decoder gezonden
• Te realiseren schakelingen
o J0 = K0 = 1
o K1 = Q0
o J1 = 03 Q*Q
o J2 = K2 = Q1 * Q0
o K3 = Q0
o J3 = Q2 * Q1 * Q0
• Mogelijk om bij hogere frequenties zonder fouten te tellen
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 15/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 15/34
Vergelijk de verschillende telsystemen
Decimaal Binair Octaal Hexadecimaal
0 0000 0 0
1 0001 1 1
2 0010 2 2
3 0011 3 3
4 0100 4 4
5 0101 5 5
6 0110 6 6
7 0111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 A
11 1011 13 B
12 1100 14 C13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F
Principe computer
•• Basiselementen
o I/O
Ingang-uitgang
Communicatie naar buiten
o MEM
Geheugen
2 delen
• ROM (standaard programma’s)
• RAM (tijdelijke gegevens)o CPU
Processor
Brein van het systeem
Uitvoering programma’s
• Verbinding tussen basiselementen dmv bussen
o Address bus => adres aanwijzen van I/O / MEM vanuit CPU
o Data bus => bidirectioneel, gegevensuitwisseling
o Control bus => bidirectioneel, interne actie bevelen
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 16/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 16/34
Werking CPU
•• ALU
o 2 ingangen van 8 bits & 1 uitgang voor resultaat van logische / wiskundige
operatie
Ingang van A
Ingang van ergens anders
Uitgang naar A
Bewerking moet aangegeven worden
o Mogelijke operaties
Optellen Aftrekken
NOT
OR
AND
XOR
Andere logische operaties op te bouwen uit voorgaande
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 17/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 17/34
• PSW ( = program status word)
o CY ( = carry)
Bij optelling 9e
bit
Bij aftrekking borrow
o S ( = tekenbit)
Werken met negatieve getallen 8
ebit & S gereserveerd voor teken
- => S = 1
+ => S = 0
o Z ( = nulbit)
Register A slechts nullen => Z = 1
Ander geval => Z = 0
o P ( = pariteitsbit)
Signaalcontrole
Aantal bits = 1 worden geteld
Even => P = 1
Oneven => P = 0o AC ( = hulpcarry)
Werken in BCD (decimale code in binair)
Als AC = 1 => overdracht nodig tussen 4e
& 5e
bit
• Registers
o Kleine geheugens
o Elk 8 bits ( = 1 byte)
o H & L gebruikt als adresaanwijzers
• PC ( = programmateller)
o Teller van 16 bits
o
Duidt aan van eerstkomende uit te voeren instructieo Indien geen specifieke plaats aangeduid => + 1
• SP ( = stacker point)
o Geheugen van 16 bits
o Adres van geheugenplaats opslaan in RAM
o Lussen of subroutines => adressen waarnaar terug te keren opgeslagen in
RAM
o Principe: Last in first out
• IR ( = instructieregister)
o Plaats voor operationele code van de instructie
o Wordt dan opgezocht in programma geheugen
• D/T/C ( = decoding, timing, coding)o Decoderen van operationele code
o Gebeurt aan tempo bepaald door kloksnelheid
o Signaal naar registers om instructie uit te voeren
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 18/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 18/34
Beschrijf de instructies
Algemeen
• Instructies bepalen
o Wat gedaan moet worden
o Op welke waarden men zich moet baseren
o Op welke plaats het resultaat moet
• Instructies worden 1 voor 1 opgehaald, gedecodeerd & uitgevoerd
• Bestaat uit 8 bits
• 256 verschillende instructies
• 5 types (2 voorbeelden kunnen geven / type)
o Transferinstructies
o Wiskundige instructies
o Instructies voor logische operaties
o Spronginstructieso Alle andere instructies
Transferinstructies
• Het doel van transferinstructies is het verplaatsen van informatie
Wiskundige instructies
• Belangrijkste instructies zijn optelling en aftrekking
• Zowel werken met positieve als negatieve getallen
Logische instructies
• Logische operaties tussen 2 bytes
Spronginstructies
• Verspringen naar ergens anders
• Flowcharts!!
Andere instructies
• De rest
Werking subroutines
• Er bestaan subroutines voor veel gebruikte kleine programma’s
• Kan opgeroepen worden binnen groot programma
• Maakt gebruik van SP
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 19/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 19/34
Principe AM
•• Audiosignaal verborgen in amplitude van draaggolf
• Audiogolf lage frequentie
• Draaggolf hoge frequentie
• uAM = (Ac + Ai cos ωi t ) * cos ωc t
• Samenstelling van signalen tot uiteindelijke resultaat mbv modulator
• uAM = Ac * cos ωc t + ½ m Ac * cos (ωc + ωi) t + ½ m Ac * cos (ωc - ωi) t
• m
o Modulatie-index
o m = Ai / Ac
o mag niet > 1 => vervorming & storing
• Theoretische bezetting = 3 frequentie
• Praktijk: 2 banden
o f c – f i
o f c + f i
Principe SSB
• Bij AM grootste deel van vermogen in draaggolf
• Elke zijband slechts 1/6 van vermogen
• Nuttige informatie volledig in zijband (beide zijbanden zelfde info)
• Uitsturen van slechts 1 zijband => energiewinst + halvering bandbreedte
• Voor ontvanger moeilijker om te demoduleren
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 20/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 20/34
Principe FM
•• Bijzonder geval van hoekmodulatie
• ωFM = ωc + k Ai cos ωit
• kAi bepaalt maximale variatie van pulsatie
• k moet groot zijn om detectie te vergemakkelijken
• uFM = AFM * cos αFM = Ac cos (ωct + kAi / ωi sin ωit)
• kAi / ωi = modulatie-index
• Frequentiespectrum
o Meerdere zijlijnen
o Signaal bestaande uit frequentieband => meerdere zijbanden
o Niet alle info terug te vinden in 1 zijband
o Voldoende aantal zijbanden ontvangen, anders te veel info verlies
• Bezet grotere frequentieband dan AM (200 kHz)
• Kwaliteit beter!
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 21/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 21/34
Zender in FM
• Met VCO
o
o Versterker met gemeenschappelijke basis onderhoudt de oscillatie
o Via RFC aanbrengen van ui => spanning varactor varieert => frequentie
oscillatie varieerto Spoel aan RFC = laagdoorlaatfilter
o Hele schemao Versterken audiosignaal
o Versterkers uitgaand signaal
o PLL om frequentie te stabiliseren
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 22/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 22/34
• Door samenstelling wiskundige componenten
o
o uFM = Ac cos ωct * cos ( kAi / ωi * sin ωit ) - Ac sin ωct * sin ( kAi / ωi * sin ωit
)
o m wordt klein gehouden bij smal band =>
cos ( kAi / ωi * sin ωit ) = 1
sin ( kAi / ωi * sin ωit ) = kAi / ωi * sin ωit
o uFM = Ac cos ωct – Ac sin ωct * kAi / ωi * sin ωit
o Hele schema
o Kristaloscillatie met frequentie 200 kHz
o Aan antenne frequentie draaggolf: orde van de grootte van 100 MHz dmv
frequentievermenigvuldiger
o Vermogenversterker toevoegen
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 23/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 23/34
VCO
•• Oscillator van Colpitts waarbij 1 condensator vervangen is door varactor
o Diode in sperzino Gedraagt zich als condensator met veranderlijke capaciteit
o Grotere spanning => kleinere capaciteit
• Spanning varactor wijzigen dmv ingangsfrequentie => verandering eigenfrequentie
van LC kring => andere uitgangsfrequentie
• Versterking van signaal dmv versterker met gemeenschappelijke basis
PLL
• Schema:
• Lus die oscillatie genereert dmv VCO (frequentie uit signaal van de antenne)
• Uitgezonden signaal minstens afgezwakte vorm van component moet hebben met
frequentie f c
• Dmv productgenerator toevoeging van AVCO cos (ωVCOt - ϕ) (pulsatie in buurt van ωc)
• Resulterend signaal => (Ac * AVCO) / 2 cos [(ωc - ωVCO)t + ϕ]
• Productgenerator ontvangt f c, f c – f i & f VCO • Productgenerator levert f c + f VCO, f c – f i + f VCO, f c – f i – f VCO & f c – f VCO
• Productgenerator gevolgd door laagdoorlaatfilter => alleen f c – f VCO doorgelaten
• Kleine verschil tussen fc & fVCO => wisselspanning met zeer lage frequentie =>
ingangsspanning verandert langzaam => verandering frequentie LC kring
• Stopt als f c = f VCO => frequentie ingaande signaal = 0 => ingaande spanning = cte =>
f VCO cte
• Uitgaand signaal wordt f c => oscillator werkt aan frequentie van draaggolf van zender
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 24/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 24/34
Frequentie synthesizer
• Gebruik
o Draaggolf creëren van zender
o Oscillator in ontvanger
• Eerste type
o
o Energie komt van kristaloscillator, werkend bij constant frequentie fref
o Fasedetector ontvangt f ref & f out / mo Elektronische teller zendt 1 puls uit na m ontvangen pulsen
o Laagdoorlaatfilter is back-up van fasedetector
o VCO levert constante frequentie van zodra ingangsspanning constant is dus bij
f ref – f out / m = 0 => f out = m f ref
o Elke frequentie te genereren door aanpassing m
• Variant
o
o Gemakkelijker en wijder te variëren frequentie
o VCO geeft constante frequentie bij f ref / n = (f out – f os) / m
o f out = m / n * f ref + f os
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 25/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 25/34
AM demodulatie + ontvanger
Demodulatie
• Schema
• Principe
o LC-kring aan ontvanger gedraagt zich als banddoorlaatfilter => frequenties te
verschillend van f c geeft te kleine impedantie => weglekken naar aarding
o f c = 1 / ( 2π * √(L * C) )
o Behoud van draaggolf & laterale banden => signaal met frequenties f c, f c – f i &
f c + f i
o Transformator brengt frequenties over naar spanningen
o Diode laat stroom slechts in 1 richting door
o Rekening houden met vervorming (karakteristiek diode niet lineair)
o iD = buAM + cu²AM => dubbele frequenties
o Nieuwe frequenties, onder meer 2f c, 2f c – f i & 2f c + f i
o Condensator is laagdoorlaatfilter => enkel signalen met f i blijven behouden =>
audiosignaal
• Grafische verklaring
o
o Door diode => slechts positieve stromen blijven behouden
o Door condensator => curve wordt afgeplat
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 26/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 26/34
• Demodulator met versterker
o Schema:
o Zelfde principe maar diode vervangen door BE junctie van transistor met
gemeenschappelijke emittor
Ontvanger
• In cascade
o
o LC circuits met variabele condensatoren = banddoorlaatfilter => selectie
zendero Gebruik 2 – 3 filters => betere selectie
o LC circuits afgesteld op zelfde frequentie
• Superheterodyne
o
o Eerste RF ontvanger geeft eerste filtering
o Oscillator zorgt voor f c + 455 kHz (steunt op LC kring van RF)
o Mixer => 455 – f i na wegfiltering andere frequenties
o Distilleren dmv detector / demodulator
o AGC (automatic gain control) zorgt voor automatische regeling van vermogen
van zender
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 27/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 27/34
SSB demodulatie + ontvanger
Demodulatie
• Oscillator
o
o Signaal ontvangen door antenne evenredig met f c – f i => ASSB cos (ωc - ωi)t
o Signaal van oscillator met frequentie f c => AOSC cos ωct
o Productgenerator => (ASSB * AOSC) / 2 * cos (2ωc - ωi)t + (ASSB * AOSC) / 2 *cos ωit
o Laagdoorlaatfilter laat eerste term niet door => ASSB cos ωit blijft over
o Kwalitatief goede modulatie => oscillator synchroon & in fase met
zendfrequentie => gebruik PPL (zie PPL)
• Met VCO & PLL
oo Uitgaande signaal naar 2
deproductgenerator gestuurd => werking volgens
hierboven
Ontvanger
•• Principe van superheterodyne ontvanger
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 28/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 28/34
FM demodulatie + ontvanger
Demodulatie
• Complex => beperken tot elementaire oplossing
• FM omzetten in AM
• Differentiërende versterker / filter waarvan versterking evenredig is met fresuentie
•• Als jωRC << 1 => uout / uin = R / (R + 1/jωC) = jωRC / (1 + jωRC) = jωRC
• Bijkomende defasering van 90°
Ontvanger
•• Principe van superheterodyne ontvanger
• Limiter reduceert amplitude (geen belang in FM)
DAC
• Digital Analog Convertor
•• Signaal 4 bits omgezet naar 16 verschillende spanningen
• Ingangen verbonden met inverterende versterker-opteller
• OPAMP: uout = - R2 / R1 * uin
•
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 29/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 29/34
ADC
• Analog Digital Convertor
•• Comparator vergelijkt analoog signaal met signaal komend van integrator
• Zolang eerste grootste is => comparator geeft 1
• Dit signaal naar logische AND-poort samen met pulsgenerator => pulsen tellen die
aankomen vooraleer signaal van integrator dat van analoge signaal overschrijdt
• Geeft numerieke waarde aan teller evenwaardig met waarde analoge teller
• Commandosysteem zet teller op nul vóór de volgende meting
• Te integreren constante is instelbaar
•
PAM
• Pulse Amplitude Modulation
• Spanning van ogenblik bepaalt grootte puls
•
• Staalnameo Voldoende hoog
o 2 x hoogste frequentie die men wil doorsturen
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 30/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 30/34
PWM
• Pulse Width Modulation
• Spanning bepaalt breedte (0 = referentiebreedte, positief groter, negatief kleiner)
•
PPM
• Pulse Position Modulation
• Spanning bepaalt plaats van puls
•
PCM
• Pulse Code Modulation
• Amplitude wordt omgezet in binaire code• Volledig digitaal!
•
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 31/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 31/34
Deltamodulatie
• Volledig digitale modulatie
• ADC & DAC werkt anders• Enkel verschil met vorig signaal wordt doorgestuurd
• Werkt goed bij lage frequenties
•
Transmissielijnen
• Kabels
o Twin / Coax
o
• Golfverschijnselen
o Equivalent schema
G = geleidbaarheid tussenliggend isolatie (miniem maar
waarneembaar)
R = weerstand geleiders
L = zelfinductie geleider (hoge frequentie => snel wisselend
magneetveld)
C = capaciteit beide geleiders
L & C gekend per lopende meter =>
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 32/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 32/34
o Impedantie van een transmissielijn met lengte ∞
Verandert praktisch niet
Zk = jωLx + (Zk / jωCx) / ( 1 / jωCx + Zk )
Zk jωLx = 0
Zk = √( L / C )
Zk = karakteristieke impedantie van de kabel & reëel => weerstand
Bij belasting eindige kabel met Zk => zelfde omstandigheden
Anders deel van energie teruggekaatst naar bron
o Verbinding met een generator
Ook aan bron kan energie worden teruggekaatst
Inwendige weerstand bron moet gelijk zijn aan Zk om geen
terugkaatsing te krijgen
o Weerkaatsing van een signaal op het einde van de kabel
Open einde
•• Geen energieabsorptie => alle energie teruggekaatst
• Aan uiteinde totale stroom 0 => i1 = -i2
• Spanning slechts andere richting uitgaan => u1 = u2
• Totale spanning & stroom => optelling signalen• Bekomen van stationaire golven
Kortgesloten einde
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 33/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 33/34
•• Geen energieabsorptie mogelijk
• Tussen 2 verbonden uiteinden spanning = 0 => u1 = -u2
• Stroom gewoon terugkeren => i1 = i2
• Terug optellen => stationaire golven
Aan het uiteinde een last ZL zodat ZR = ZK
• ZR = impedantie waargenomen aan generator
• ZR = ZK => generator reageert zoals bij reële impedantie
• Geen energieterugkaatsing
Aan het uiteinde een last zodat ZR verschilt van ZK
• ZR wordt complex => deel energie teruggekaatst
• Nadeleno Volledig vermogen niet aan last overdragen
o Lokale spanningen te groot voor isolatie
o Deel van energie verloren
o Storingen storen harder
o Spooksignalen worden gevormd
o Correctie van de impedantie naar de ideale waarde toe
Algemene uitdrukking van de impedantie op een afstand l van de last
• Door terugkaatsing wordt impedantie beïnvloed
• Leidt tot
• Als l = 0 => Zi = ZL
• Aan generator is l totale afstand => Zi = ZR
Ideale last
• Zk = ZL
• Zi = Zk = constante => ZR = Zk
• Reële impedantie aan de bron => geen weerkaatsing
• Constante impedantie over hele lengte van de geleider
5/11/2018 Elektronica - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/elektronica-55a35a1fb36f6 34/34
3de
Bach NW Examenvragen + Oplossingen Elektronica
p. 34/34
Vergelijken van transmissiesystemen
• Transmissielijnen
o Opletten voor reflectie
o Hoge verliezen bij zeer hoge frequenties (vanaf 3000 MHz)
• Golfgeleiders
o Metalen kokers
o Verplaatsing elektromagnetische golven
o Voortplantingssnelheid iets kleiner als lichtsnelheid
o Impedantie aanpassen dmv schroef
o Dezelfde golfverschijnselen als bij transmissielijnen
• Optische vezel
o Communicatie aan de hand van licht (zeer hoge frequenties)
o Apparatuur nog niet aangepast aan zo’n hoge frequentie
• Glasvezel
o Draad van glasvezelo Gebaseerd op principe van volledige reflectie
• Antenne
o Lengte antenne moet λ /2 zijn