Tämä kurssi käsittelee passiivisten ja aktiivisten sähköpiirien ja verkkojen dc-, ac- ja transienttivasteen laskentaa. Keskeistä sisältöä ovat verkkoyhtälöiden muodostaminen ja ratkaiseminen.
Kurssista on laadittu monistuskeskuksesta saatavissa oleva moniste
joka nojautuu kirjaan
Kirjoja on kirjastossa ja myytävänä keskiväylän
paperikaupassa.
Monistekin kattaa kaikki tarvittavat asiat, mutta englanninkielisen
kirjallisuuden
lukemisen harjoittelu on hyvä aloittaa NYT.
Tässä avuksi lyhyt elektroniikan englanti-suomi -sanasto .
Luentoja 30 h, 2 h/vko periodeilla I-III
Laskuharjoituksia 30 h, 2-4 h/vko periodeilla I-III
Simulointiharjoitus tehdään PC-koneilla LTSpice-simulaattoria käyttän,
joko kotona tai itsenäisesti osaston PC-luokissa. Tarkempia ohjeita
löytyy laskarimonisteesta ja Optimasta.
Vanhoja tenttejä on tässä .
Old exams can be found form here
Harjoitustyössä käytettävän piirisimulaattorin voi ladata täältä.
Lisää nuotteja löytyy Optimasta.
1.1 Kurssin asema ja sisältö 7
1.2 Kuormittavan vaikutuksen huomioonottaminen 8
1.3 Piiriteorian käyttökohteita 9
1.5 Ongelmanratkaisun periaatteita 11
1.6 Numeerinen ja symbolinen analyysi 12
2. PERUSSUUREET JA PIIRILAIT 17
2.2 Nimityksiä ja käsitteitä 22
2.3 Merkintöjen napaisuudet 26
2.6 Vastusten sarjaan- ja rinnankytkennät 33
2.7 Jännite- ja virtajako (vaimentaminen) 36
2.8 Riippumattomat ja ohjatut lähteet 39
2.9 Käytännön vahvistinrakenteita 41
3. VERKKOYHTÄLÖIDEN MUODOSTAMINEN 47
3.2 Yhtälöryhmien esittäminen matriisimuodossa 48
3.3 Yhtälöryhmien ratkaiseminen 49
3.4 Verkkoyhtälöiden muodostamistapoja 52
3.5 Lisää verkkoyhtälöiden muodostamisesta 57
3.7 Ohjatut lähteet solmupiste-esityksessä 62
3.8 `Vääräntyyppisten' lähteiden käsittely 63
3.10 Ohjatut lähteet silmukkavirtamenetelmässä 68
3.11 Vielä muutamia esimerkkejä 74
4. VERKKOJEN YKSINKERTAISTAMINEN 77
4.2 Ratkaiseminen solmupiste kerrallaan 78
4.4 Theveninin ja Nortonin ekvivalenttipiirit 82
4.5 Ekvivalenttipiirin muodostaminen 83
5. REAKTIIVISET PIIRIELIMET 89
5.2 Yleisiä herätteiden aaltomuotoja 90
5.4 Kapasitanssien rinnan- ja sarjaankytkennät 95
5.5 Kapasitiivisten piirien aaltomuotoja 96
5.7 Induktanssien rinnan- ja sarjaankytkennät 100
5.8 Induktiivisten piirien aaltomuotoja 101
6. YHDEN AIKAVAKION RLC-PIIRIEN AIKAVASTEET 103
6.2 Differentiaaliyhtälöiden ratkaisutapoja 104
6.4 Aikavasteen muodostaminen 110
6.5 Verkkojen askelvasteita 113
6.6 DC-tilanteen arvioiminen 119
6.7 Signaalilähteen tyypin vaikutus 120
7. SINIMUOTOISTEN SIGNAALIEN ESITTÄMINEN OSOITINLASKENNALLA 125
7.3 Sinimuotoisten signaalien esittäminen 128
7.4 Virran ja jännitteen suhde sinimuotoisilla signaaleilla 131
8. SIGNAALIN TEHO JA TEHON SIIRTYMINEN 155
8.1 Sinimuotoisen signaalin teho 155
8.2 Tehollisarvo ja huipusta-huippuun arvo 160
8.3 Tehojen osoitinlaskenta, pätö- ja loisteho 162
8.4 Maksimaalinen tehonsiirto 164
8.6 Tähti- ja kolmiokytkentä 170
9. LAPLACE-MUUNNOKSEN KÄYTTÖ PIIRIANALYYSISSÄ 173
9.1 Integraalimuunnoksista 173
9.2 Yleisimpiä Laplace-muunnoksia 176
9.3 Aikavasteiden laskeminen alkuehtoineen 177
9.4 Esimerkki: Polttomoottorin sytytysjärjestelmä 180
9.5 Steady-state vasteiden laskeminen 183
9.7 Boden kuvaajan hahmotteleminen 186
9.8 Siirtofunktion stabiilisuudesta 188
10. KORKEAMMAN ASTEEN VERKKOJEN VASTEET 189
10.2 Toisen asteen systeemin yleinen muoto 191
10.3 Asteluku on suurempi kuin kaksi 194
10.5 Suodattimien vasteen kuvaaminen 196
10.6 Suodatinprototyyppien perusteet 197
11. PIIRISIMULAATTORIN KÄYTTÖ 199
11.2 Piirisimulaattorilla mahdolliset analyysit 200
11.3 Erilaisia piirisimulaattoreita 202
11.4 SPICE:n komponenttimallit 203
Liite A. Muita verkkoyhtälöiden ratkaisutapoja
Liite B. Spice-piirisimulaattorin käyttöohje
Liite D. Elektroniikan ja piiriteorian sanastoa