Luentoajat ke 10-12 salissa TS101.
Laskuharjoitukset ti 16-18 salissa TS101
** eka välikoe on 6.10., aiheena Laplace-muunnos suuntaan ja toiseen **
** ti 12.10. pidetään laskariaikaan(kin) luento **
Luento- ja laskarimoniste on myynnissä
yliopistopainossa
(pieniä muutoksia tekeillä, 08/09-prujuilla pärjännee).
Tämä kurssi käsittelee sähköpiirien ja verkkojen taajuus- ja transienttitason analyysiä ja synteesiä. Keskeistä sisältöä ovat verkkofunktioiden, nollien ja napojen käsitteet ja Laplace-muunnettujen verkkofunktioiden käsittely.
Kurssista on laadittu moniste
Rahkonen: Piiriteoria 2
jota on viimeinen suuri päivitys oli kesällä 2006. Useita kappaleita on siistitty,
joitakin esimerkkejä on
taas lisätty, ja aikavasteiden laskenta on nostettu omaksi luvukseen. Jahka kerkenen koota moisen,
tällä paketilla voi yrittää
2003/2004 upgraden tekemistä.
**** Vuonna 2008 luentomonistetta on myynnissä yliopistopainossa *****
Kurssi nojaa kirjaan
Nilsson, Riedel: Electric Circuits (6th ed.), Chp. 12-15, 18
mutta monisteessa on hieman asiaa tämän kirjan ulkopuoleltakin.
Luentoja 30 h, 2 h/vko periodeilla I-III
Laskuharjoituksia 22 h, 2 h/vko periodeilla I-III
Tentissä saa käyttää myös graafisia laskimia. Vanhoja tenttitehtäviä löytyy
monisteen loppuosasta - jos ne osaa kaikki omin avuin laskea, niin tenttiin voi
tulla levollisin mielin.
Omatoimista kokeilua tukevia
piirisuunnitteluohjelmistoja loytyy täälta .
Ja täältä löytyy interaktiivinen
nolla-napa -kartta Javalla tehtynä.
LTSpice-demoja jaetaan kurssin Optima-alueella
1.2 Analyysi synteesin apuna 9
2. KÄSITTEITÄ JA MÄÄRITELMIÄ 13
2.1 Merkintöjä ja nimityksiä 13
2.2 Verkoille tehtäviä analyysejä 18
2.3 Verkoista laskettavia tunnuslukuja 20
2.4 Usein esiintyviä herätteitä 22
2.5 Taajuusvasteiden luokittelu 23
2.6 Nollien ja napojen merkitys 24
2.7 Verkkojen ominaisuuksia 25
2.8 Normalisoinnit ja taajuusmuunnokset 28
3. VERKKOJEN ANALYSOINTIKEINOT 29
3.2 Yhtälöryhmien ratkaiseminen symbolisesti 31
3.3 Solmupisteanalyysi (Nodal Analysis) 33
3.4 Silmukkavirtamenetelmä (Mesh Analysis) 35
3.5 Yhteenveto solmupiste- ja silmukkavirtamenetelmistä 37
3.6 Tärkeimmät piirilait ja verkkoteoreemat 38
4. REAKTIIVISTEN KOMPONENTTIEN KÄSITTELY 39
4.4 Immittanssi sinimuotoisilla signaalilla 44
4.6 Laplace-muunnoksen ominaisuuksia 49
4.7 Yleisimpiä Laplace-muunnoksia 51
4.8 Laplace-muunnos aikavasteen laskennassa 52
4.9 Laplace-muunnos taajuusvasteen laskennassa 56
5. Verkkofunktioiden ominaisuuksia 61
5.1 Verkkofunktioiden tärkeimpiä ominaisuuksia 61
5.2 Napojen ja nollien käsite 63
5.3 Verkkofunktioiden esitystapoja 66
5.6 Kompleksisten napojen esittäminen 75
5.8 Signaalilähteen tyypin vaikutus napoihin 83
5.9 Rationaalipolynomifunktioiden merkitys 84
6. TAAJUUSVASTEIDEN visualisointi 85
6.1 Taajuusvasteen laskeminen 85
6.4 Useiden napojen ja nollien yhteisvaikutus 91
6.6 Boden kuvaajan tarkkuudesta 96
6.7 Reaalisten nollien ja napojen vaikutus taajuusvasteeseen 97
6.8 Kompleksisten napojen ja nollien vaikutus 101
6.9 Kompleksisten napojen ja nollien taajuusvasteet 103
6.10 Yleiset n:nnen asteen suodatinfunktiot 105
7. VERKKOJEN AIKAVASTEISTA 113
7.1 Aikavasteen laskeminen 113
7.2 Verkkofunktioiden askelvasteita 114
7.3 Muistutus kausaalisuudesta 118
8. Takaisinkytkentä ja stabiilisuus 119
8.1 Stabiilisuuden määritelmä ja tunnusluvut 122
8.3 Stabiilisuusehtojen tunnistaminen eri kuvaajista 127
8.4 Dominoivan navan periaate 130
8.5 Oskillointiehto ja oskillaattorien analysointi 132
9.1 Parametriesitysten käyttö 137
9.2 Erilaiset parametriesitykset 140
9.3 Parametriesitysten ominaisuuksia 142
9.4 Parametriesitysten piirimalleja 143
9.5 Parametriesitysten mittaaminen 145
9.6 Muunnokset eri parametriesitysten välillä 152
9.7 Muutamien verkkojen parametriesityksiä 154
9.8 Eri parametriesitysten yhdistäminen 159
10. TEHON SIIRTO jA S-PARAMETRIT 165
10.1 Miksi käyttää s-parametrejä ? 165
10.2 Sirontaparametrit (S-parametrit) 167
10.3 Heijastukset kuormassa ja generaattorissa 169
10.4 S-parametrien mittaaminen 170
10.5 S-parametreistä UI-parametreihin 171
11. SUODATINAPPROKSIMAATIOISTA 175
11.1 Suodatinprototyyppien perusteet 175
11.2 Suodattimien vasteen spesifiointi 176
11.3 Butterworthin suodatin 178
11.5 Muita suodatinapproksimaatioita 181
11.6 Suodattimen asteluvun mitoitus 183
11.7 Taajuusmuunnokset ja normalisoinnit 185
11.8 Mihin estokaistalla olevan signaalin teho katoaa suodattimissa ? 190
12.2 Yleistä 1-porttien synteesistä 196
12.3 LC-1-portin ominaisuuksia 200
12.4 Fosterin I ja II realisaatiot 201
12.5 Napa- ja nollataajuuksien muodostuminen 204
12.6 Synteesin tulkinta napojen peräkkäisenä poistamisena 205
12.7 Cauerin I ja II realisaatiot 206
12.8 RC-verkkojen synteesi 208
12.9 Kummastakin päästä terminoidut tikapuusuodattimet 212
14. EPÄLINEAARISISTA JA AIKAVARIANTEISTA SYSTEEMEISTÄ 219
14.1 Lineaarisuus ja epälineaarisuus 219
14.2 Epälineaarisuuden vaikutuksia 220
14.3 Erilaisia epälineaarisuuksia 221
14.4 Epälineaarisen verkon linearisointi 222
14.5 Esim.: Diodin piensignaalimallin muodostaminen 224
14.6 Piensignaalimallin rajoitukset 225
14.7 Epälineaaristen piirien analysointimenetelmiä 226