Practica bij het vak. Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht



Vergelijkbare documenten
Combinatorische schakelingen

Labo. Elektriciteit OPGAVE: Metingen op driefasige gelijkrichters. Sub Totaal :.../70 Totaal :.../20

Toets 1 IEEE, Modules 1 en 2, Versie 1

Practicum complexe stromen

PROEF 1. FILTERS EN IMPEDANTIES. Naam: Stud. Nr.: Doos:

EXAMENONDERDEEL ELEKTRONISCHE INSTRUMENTATIE (5GG80) gehouden op woensdag 27 juni 2007, van tot uur.

Fig. 5.1: Blokschema van de 555

Trillingen & Golven. Practicum 1 Resonantie. Door: Sam van Leuven Jiri Oen Februari

Sensoren Introductie Weerstandtechniek Brug van Wheatstone Basis Opamp schakelingen Opampschakelingen voor gevorderden

Meten aan RC-netwerken

Onderzoek werking T-verter.

Faculteit Elektrotechniek - Capaciteitsgroep ICS Tentamen Schakeltechniek. Vakcodes 5A010/5A050, 26 november 2003, 14:00u-17:00u

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

Operationele versterkers

9.2 Bepaal de harmonische tijdsfuncties die horen bij deze complexe getallen: U 1 = 3 + 4j V; U 2 = 3e jb/8 V; I 1 =!j + 1 ma; I 2 = 7e!jB/3 ma.

Fig. 2. Fig ,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 U (V) 0, temperatuur ( C)

Tentamen Analoge- en Elektrotechniek

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren 8C april 2011, 09:00-12:00

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 17 november 2004, 9:00u-12:00u

Onderzoeken welke onderdelen noodzakelijk zijn om een PV-installatie autonoom te laten werken.

Een mogelijke oplossing verkrijgen we door het gebruik van gyratoren. In de volgende figuur zien we het basisschema van een gyrator.

Aanwijzingen. Figuur 1 LDR (NORP12) Weerstand - lichtsterkte grafiek (Let op: Logaritmische schaal) Nakijkmodel

Zelf een hoogspanningsgenerator (9 kv gelijkspanning) bouwen

TENTAMEN Versterkerschakelingen en Instrumentatie (EE1C31)

P ow er Quality metingen: Harmonischen

Impedantie V I V R R Z R

Inleiding tot de Elektrotechniek. Inleidingspracticum

HOOFDSTUK 6 : AFREGELPROCEDURES

Elektronicapracticum. een toepassing van complexe getallen. Lesbrief

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 19 januari 2005, 14:00u-17:00u

Naam: Klas Practicum elektriciteit: I-U-diagram van lampje Nodig: spanningsbron, schuifweerstand (30 Ω), gloeilampje, V- en A-meter, 6 snoeren

OPG P AV A E V : De frequentieregelaar Datum van opgave: Datum van afgifte:

Hoofdstuk 4. Digitale techniek

Uitwerking studie stimulerende toets Embedded Signal Processing (ESP)

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 19 januari 2005, 14:00u-17:00u

Materialen in de elektronica Verslag Practicum 1

b) Geef het schema van een minimale realisatie met uitsluitend NANDs en inverters voor uitgang D.

Een elektrische waterkoker kan in korte tijd water aan de kook brengen.

Universiteit Twente EWI. Practicum ElBas. Klasse AB Versterker

Magnetische toepassingen in de motorvoertuigentechniek (3)

LABO 8 / 9: Toepassingen X-Y werking / externe triggering

Slimme schakelingen (2)

Theory DutchBE (Belgium) Niet-lineaire dynamica in elektrische schakelingen (10 punten)

Alles op de kop. Dobbelsteen D02i werkt precies andersom! Johan Smilde

HOOFDSTUK 3: Netwerkanalyse

De leugendetector. Jacco Dekkers. April 11, 2007

1 Ontwikkeling van de zeer stabiele frequentiegenerator als bron voor de enkelzijband Zend- Ontvanginstallatie HZO-01

Hoofdstuk 4 : BESLISSINGSDIAGRAM

Antwoorden vragen en opgaven Basismodule

Opgaven bij hoofdstuk Bepaal R 1 t/m R 3 (in het sternetwerk) als in de driehoek geldt: R 1 = 2 ks, R 2 = 3 ks, R 3 = 6 ks 20.

Hoofdstuk 6: Digitale signalen

Module 1: werken met OPAMPS. Project 1 : Elementaire lineaire OPAMP schakelingen.

Leren over het leerdoel van de praktische opdracht en de komende lessen.

Aan de totstandkoming van dit boekje hebben meegewerkt: HET ELEKTROCARDIOGRAM (ECG).

Extra opgaven. Bewijs de uitdrukking voor L V in de eerste figuur door Z V = Z 1 + Z 2 toe te passen.

Benodigdheden Gloeilampje, spoel, condensator, signaalgenerator die een sinusvormige wisselspanning levert, aansluitdraden, LCR-meter

LABORATORIUM ELEKTRICITEIT

In- en uitgangssignalen van microprocessoren

Hoofdstuk 5: Signaalverwerking

5 Weerstand. 5.1 Introductie

Inleiding Vermogenversterkers en de Klasse A versterker

Lichtsnelheid. 1 Inleiding. VWO Bovenbouwpracticum Natuurkunde Practicumhandleiding

LABO. Elektriciteit OPGAVE: De cos phi -meter Meten van vermogen in éénfase kringen. Totaal :.../ /.../ Datum van afgifte:

Deel 1: Metingen Bouw achtereenvolgens de onderstaande schakelingen en meet de klemspanning en de stroomsterkte. VOORKOM STEEDS KORTSLUITING!!

Combinatorisch tegenover sequentieel

Inleiding elektronica Presentatie 1

vanwege het hoge rendement weinig warmte-ontwikkeling vanwege de steile schakelpulsen genereert de schakeling sterke hf-stoorsignalen

Deeltentamen A+B Netwerkanalyse

REGISTERS. parallel in - parallel uit bufferregister. De klok bepaalt het moment waarop de data geladen worden. Mogelijke bijkomende ingangen:

Basisoefeningen en uitwerkingen Systeembord. Opgaven en antwoorden op It s learning en agtijmensen.nl

led 0 aan Opdracht: 1 Opdracht: 4

SYSTEMEN 11/3/2009. Deze toets bestaat uit 3 opgaven (28 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes!

TENTAMEN MEETTECHNIEK (EE1320) Woensdag 3 juli 2013, 9:00u 12:00u

6.2 Elektrische energie en vermogen; rendement

Labo-oefeningen Automatisatie (Experimentele fase)

Labo IDP. In dit labo gaan we IDP gebruiken voor het analyseren van logische circuits. XOR Q AND. Figuur 1: Een logisch circuit.

Hoofdstuk 3: JFET-versterkerschakelingen

De AT90CAN microprocessor van ATMEL in de motorvoertuigentechniek (3)

Toestandentabel van een SR-FF. S R Qn Qn onbep onbep SET SET RESET RESET

De Arduino-microcontroller in de motorvoertuigentechniek (3)

Figuur 1. Rabo bank Lekkerkerk nr Handelsregister nr K.v.K. te Rotterdam

b Geluid waarnemen, meten en omzetten in elektrische spanning.

Elektrische Netwerken 27

Inleiding. Tentamen Elektronische Schakelingen. Vul op alle formulieren die u inlevert uw naam en studienummer in.

vrijdag 20 januari 2006 Blad 1 tijd: uur achternaam: voorletters: identiteitsnummer: opleiding:

Hoofdstuk 3: Praktische opampschakelingen 2

Dit tentamen bestaat uit vier opgaven verdeeld over drie bladzijden. U heeft drie uur de tijd.

De transferfunctie of de versterkingsfactor van een schakeling is gelijk aan de verhouding van de uitgangsspanning op de ingangsspanning.

Opgave Tussentijdse Oefeningen Jaarproject I Reeks 3: Tijd, licht en warmte

Meetverslag. Opdracht meetpracticum verbreding Elektrotechniek WINDESHEIM

Je geeft de antwoorden op deze vragen op papier, tenzij anders is aangegeven.

TENTAMEN Versterkerschakelingen en Instrumentatie (EE1C31)

Tentamen Elektronische Schakelingen (ET1205-D2)

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Elektrodynamica. 25 juli 2015 dr. Brenda Casteleyn

Digitale Systeem Engineering 1. Week 4 Toepassing: Pulse Width Modulation Jesse op den Brouw DIGSE1/

Tentamen Elektronische Schakelingen (ET1205-D2)

Labo. Elektriciteit OPGAVE: De driefasetransformator. Sub Totaal :.../90 Totaal :.../20

AVR-DOPER MINI ASSEMBLAGE HANDLEIDING + LAYOUT. Geschreven door: Tom Vocke

GEÏNTEGREERDE PROEF. VTI Sint-Laurentius. Pakketweegschaal. Industriële informatie & communicatietechnologie SCHOOLJAAR

Transcriptie:

Elektronica en Informatiesystemen Practica bij het vak Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht door Prof. dr. ir. J. Van Campenhout ir. Sean Rul ir. Sven De Smet Academiejaar 2007 2008

Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht 1 Doelstellingen Dit practicum heeft als doelstellingen het verschil illustreren tussen analoge en digitale signaalvoorstelling; een tweetal digitale CMOS-schakelingen gebruiken (standaardcomponenten); digitaal-naar-analoge signaalomzetting illustreren; het transmissielijneffect illustreren; 2 Benodigdheden prototypebord (breadboard) 5-voltvoeding signaalbron voor kloksignaal oscilloscoop weerstanden en condensatoren een 74HC195 schuifregister, een 74HC10 3-NAND en een 74HC125 quad buffer; een stuk UTP-kabel met 4 paren met lengte ca. 10 m; 3 Opgave 3.1 Situering Dit practicum handelt over het concept digitale en analoge representatie van informatie, en de verschillen in gevoeligheid aan elektrische verstoring. Het illustreert tegelijk ook de digitaal-naar-analoogconversie, de werking van standaard CMOS-logica en de effecten van transmissielijnverbindingen over UTP-kabel. 1

(a) 74HC195 Q0 Vcc Q1 Q2 PE Q3 1 kw 2 kw 4 kw 8 kw Vout +5v klok 1 Mhz CLK J MR K Q3 560 W (b) 74HC195 Q0 Vcc Q1 Q2 PE Q3 1 kw 2 kw 4 kw 8 kw T1: ca. 10 m UTP 120 W Vout +5v klok 1 Mhz CLK J MR K Q3 560 W 74HC125 T1: ca. 10 m UTP 120 W (c) +5v klok 1 Mhz 74HC195 Q0 Vcc Q1 Q2 PE Q3 CLK J MR K Q3 Vout 1 kw 2 kw 4 kw 8 kw 560 W Figuur 3.1: Het verschil tussen analoog en digitaal en de invloeden van interconnectie: (a) een eenvoudige D/A-omzetter die een grillige analoge spanning genereert; (b) analoge overdracht van de grillige analoge spanning; (c) digitale overdracht van het grillige spanningssignaal. 2

3.2 Voorbereiding tijdens het softwarepracticum Tijdens het softwarepracticum word je verwacht het volgende te doen: 1. Analyse van het schuifregister. (a) Bestudeer de data sheet van het schuifregister met parallelle toegang (74HC195). (b) Overtuig uzelf ervan dat het gaat over een synchroon circuit. (c) Is dit een Moore- of een Mealy-automaat? Met welke delen van het digitaal circuit komen de verschillende delen van het Huffman-model overeen? (d) Bepaal de waarheidstabellen van de combinatorische functies. (e) Geef deze combinatorische functies ook weer in de gedaante van boolese expressies. (f) Leid hieruit af dat het inderdaad om een schuifregister gaat. 2. Analyse van de Johnson-teller. In het netwerk in figuur 3.1(a) wordt het complement van het hoogste bit van het schuifregister teruggevoerd naar de ingang voor het eerste bit. Een dergelijke schakeling noemt men een Johnson-teller. (a) Voor welke waarde(n) van de toestand van het schuifregister zal de teller gereset worden? (b) Teken de mogelijke spanningsverlopen aan de vier uitgangen Q0, Q1, Q2 en Q3 van het schuifregister wanneer het circuit in regime is. 3. Analyseer nu volledige het netwerk in figuur 3.1(a). (a) Bepaal de spanning op de uitgangsknoop V out voor elk van de mogelijke toestanden van het schuifregister in regime. Hiervoor moet je natuurlijk het weerstandsnetwerk analyseren. Je mag veronderstellen dat de uitgangen van de teller ideale spanningsbronnen zijn met de waarde 0 V als de uitgang laag staat, en 5 V als de uitgang hoog staat. (b) Overtuig u er zelf van dat het weerstandsnetwerk een eenvoudige digitaalnaar-analoogomzetting uitvoert. Leid een formule af voor de spanning als functie van de toestand van het schuifregister. 4. Analyseer nu het netwerk in figuur 3.1(b). Hier is T1 één enkel paartje uit een UTPkabel met lengte 10 m. Een paartje uit een UTP-kabel kan je aanzien als een bijna verliesloze transmissielijn met karakteristieke impedantie 120 Ω, en golfsnelheid 20 cm/ns. (a) Wat verwacht je nu als spanning op de uitgangsknoop? Bepaal hiervoor de reflectiecoëfficiënten aan beide uiteinden van de lijn, en teken een Bergerondiagram voor een beperkt tijdsverloop, bijvoorbeeld 0,5 µs. Krijgt men voor elke mogelijke toestand van de teller een identiek Bergeron-diagram? Bespreek eventuele verschillen voor de verschillende toestanden. (b) Is de spanning op V out een goede benadering van de gewenste spanning? Wat zou men kunnen verbeteren? 5. Analyseer tenslotte het netwerk in figuur 3.1(c). Wat verwacht je nu als uitgangsspanning? Bepaal ook voor deze situatie een Bergeron-diagram. 3

Figuur 3.2: Een mogelijke opbouw van de schakeling waarbij een minimum aan wijzigingen noodzakelijk is. 4

3.3 Het eigenlijk practicum Bouw achtereenvolgens de drie schakelingen op jullie breadboard, met zo goed mogelijke benaderingen van de weerstandswaarden. Om te besparen op experimenteertijd kunnen jullie voor de opbouw van de schakeling inspiratie zoeken in figuur 3.2, die een geschikte plaatsing van de componenten toont. Zorg er in het bijzonder voor dat wanneer je naar een volgende schakeling gaat, je zoveel mogelijk kan hergebruiken van de vorige. De voedingsspanning moet ingesteld worden op 5 V, evenals de amplitude van het kloksignaal, dat moet omschakelen tussen 0 V en 5 V. Alvorens je de voedingsspanning of het kloksignaal verbindt met de schakeling, controleer de werkelijke spanningswaarden (en spanningsvorm en frequentie voor het kloksignaal) met behulp van de oscilloscoop. In geval van twijfel, roep de hulp in van een assistent! Doe voor elk van de drie schakelingen het volgende: 1. Overtuig jullie ervan dat de teller werkt, door met de oscilloscoop de vier uitgangen te observeren. 2. Meet voor elke schakeling het verloop van de uitgangsspanning, wanneer je de schakeling voedt met 5 V. Doe dit zowel bij een kloksignaal van 1 MHz als bij een kloksignaal van 5 MHz. Trigger de oscilloscoop op steeds dezelfde flank van de uitgang Q0 van het schuifregister en gebruik een tijdbasis die overeenkomt met één periode van het signaal. 3. Laad de oscilloscooptrace op in Excel. Maak nu in Excel aparte plots voor gevallen 1, 2 en 3, en een gezamenlijke plot (met dezelfde tijdbasis en triggervoorwaarde) voor de gevallen 2 en 3. Becommentarieer de verschillen tussen de gevallen. Vergelijk met jullie analyseresultaten. 3.4 Rapportering U levert één ZIP-bestand in (via Minerva), met daarin: De Maple-bestanden die gemaakt werden voor het oplossen van de vragen. De grafieken van de opgenomen oscilloscooptraces (Excel). Een verzorgd verslag met een antwoord op de verschillende vragen in de opgave. 5