Señales en los sistemas electrónicos. Parte 2. Equivalentes Thevenin y Norton. Impedancia de entrada y salida

Transcripción

1 07//04 ema Conepos básos Pare. Señales en los ssemas elerónos Pare. Equvalenes hevenn y Noron. Impedana de enrada y salda e@upm.es Pare 3. Componenes pasvos Inroduón PE Señales en los ssemas elerónos Señales onnuas y dsreas Señales ípas Señales peródas y no peródas Parámeros ípos. Espero de freuenas udo y dsorsón

2 07//04 Inroduón En un ssema eleróno, la nformaón la llevan señales eléras: Poradoras de nformaón en forma de: nveles de ensón nveles de orrene freuena La magnud que represenan las señales puede ser proporonal a la amplud de la señal en ensón o orrene, y ambén en freuena. Las magnudes físas varían de forma onnua. vees neresa dsrezarlas ya que las señales dsreas son más nmunes al rudo y a la dsorsón 3 Señales onnuas y dsreas Connuas o nalógas aógas Varían de forma nnerrumpda (funones onnuas en el empo) Enre nsanes de empo ualesquera pueden omar un número nfno de valores 4

3 07//04 Señales onnuas y dsreas Dsreas La señal oma valores en nsanes dsreos de empo (funón dsrea) f() Muesras equdsanes Señal onnua dsrezada 4 5 Dgales Señal dsrea uyos valores son odfados en bnaro x() Señal dsrea uanfada y odfada 5 Señales ípas Peródas Se repen en el empo, sendo su período el empo que ransurre enre dos nsanes en los que la señal pasa por el msmo puno peródas No enen repevdad SENOIDL y()= sen CUDD ESCLÓN MP IMPULSO INGUL DIENE DE SIE 6 3

4 07//04 Parámeros ípos de las señales (I) Valor nsanáneo Componene onnua Componene alerna Valor que oma en ada nsane de empo deermnado Valor medo de la señal Lo que queda de la señal al quarle omponene onnua Cualquer señal peróda se puede desomponer de esa forma = Comp. onnua Comp. alerna Valor medo=0 7 Parámeros ípos de las señales (II) Cálulo del valor medo x() x ( ) x( ) d X p x ( ) osw m 0 x( ) os w d m 0 x() U U x( ) 8 4

5 07//04 Parámeros ípos de las señales (II) Poena meda x( ) osw m 0 Valor efaz P v( ) osw m 0 v m x ( ) d m 0 Valor de ensón onnua que haría dspar la msma poena sobre una arga ressva que la señal esudada P m 0 m ef vef m v ( ) d m 9 Parámeros ípos de las señales (II) Valor efaz Ejemplo: Calular valor medo, poena meda y valor efaz v() V V 0 5

6 07//04 Espero de freuenas, represenaón esperal o domno de la freuena de las señales Es neesaro esudar las señales en el domno de la freuena y no sólo en el del empo omo hasa ahora. Desarrollo en sere de Fourer: Cualquer señal peróda () se puede desomponer en un sumaoro de: Una Componene onnua Más nfnas omponene snusodales o rmónos rmóno fundamenal: Snusode de la msma freuena que la omponene alerna de la señal rmónos: Snusodes uyas freuenas son múlplos de la freuena del armóno fundamenal Sempre que la señal umpla el eorema de Drhle: La señal ha de ener negral fna La señal ha de esar lmada en poena Desarrollo en sere de Fourer de una señal peróda x( ) os( nw 0 ) 0 n n n 0 jnw n x ( ). e. d 0 n x() f 0 f 0 3f 0 4f 0 5f 0 5 f Espero dsreo en la freuena 6

7 07//04 epresenaón esperal de una señal no-peróda S una señal x() no peróda esá lmada en energía, se puede alular su espero en freuena medane la ransformada de Fourer. X ( f ) x ( ). e jw. d Y su ransformada nversa: X(f) x ( ) X ( f ). e jw x(). df 0 f 0 f 0 3f 0 4f 0 5f 0 f 3 udo y dsorsón Los ssemas elerónos enen lmaones respeo de las ampludes y freuenas que pueden pasar a ravés de ellos. Conseuena: las señales presenan dsorsones, alerando la amplud, la freuena o la fase de una señal Dsorsón armóna El rudo ambén puede afear a las señales. Es una fluuaón aleaora de una señal que se produe por varaones denro del ssema o por efeos exernos del medo. Las señales dsreas son más nmunes al rudo. Sólo hay que dsrmnar enre los nveles alo y bajo (eleróna dgal) 4 7

8 07//04 PE Equvalenes hevenn y Noron. Impedana de enrada y salda 5 ensón hevenn (V H ) Equvalene hevenn essena hevenn H V H V n V m - n =0 I m =0 ensón de ruo abero vsa enre los ermnales H Impedana de la red vsa desde los ermnales on odas las fuenes ndependenes nulas V H 6 8

9 07//04 Ejemplo hevenn I Cruo Orgnal ensón hevenn V V essena hevenn Equvalenehevenn 3 V =0 7 Ejemplo hevenn II Cruo Orgnal ensón hevenn I I essena hevenn Equvalenehevenn 3 I=0 8 9

10 07//04 Correne Noron (I N ) Equvalene Noron essena Noron N I N V n V n =0 m I m =0 Correne de ororuo desde d los ermnales Impedana de la red vsa desde los ermnales on odas las fuenes ndependenes nulas I N N 9 elaón enre Equvalene hevenn y Noron Equvalene hevenn Equvalene Noron H V H I N N 0 0

11 07//04 Impedana de enrada y de salda Ssema Eleróno Fuene de señal g Impedana Ssema Eleróno de arga (*Lneal e Invarane: V L g Cuadrpolo) Fuene de señal: sensor, baería, generador snusodal, oro ssema eleróno, e g es la mpedana (ressena) nerna de la fuene de señal. epresena la no dealdad de la fuene. S fuera deal g=0 L es la mpedana (ressena de arga). epresena al elemeno que rebe la señal de salda del ssema eleróno: un alavoz, un alefaor (auador), oro ssema eleróno, e Impedana de salda Impedana de enrada y de salda g V g =0 Ssema Eleróno (Lneal e Invarane: Cuadrpolo) v v 0 v n 0, 0 m Impedana d vsa desde d la salda dl del ssema uando odas las fuenes ndependenes son ero: v n =0, n =0 Es gual a la mpedana hevenn (Noron) vsa desde los ermnales de salda.

12 07//04 Impedana de enrada y de salda Impedana de enrada n v v n 0, 0 m v Ssema Eleróno (Lneal e Invarane: Cuadrpolo) L Impedana d vsa desde d la enrada dl del ssema uando odas las fuenes ndependenes son ero: v n =0, n =0 Es gual a la mpedana hevenn (Noron) vsa desde los ermnales de salda 3 PE 3 Componenes pasvos pos de omponenes 4

13 07//04 Componenes de los ssemas elerónos Componenes pasvos quellos que no neesan de una fuene de energía exerna para realzar su funón essenas, Condensadores, Bobnas, e. Componenes avos quellos que neesan de una fuene de energía exerna para realzar su funón Dsreos Inegran un dsposvo (semonduor) ranssores, rsores, e. Inegrados Inegran gran andad de dsposvos (semonduores) Mroproesadores, memoras, mroonroladores, e. 5 Componenes pasvos ESISENCIS u (v B ) B (ohmos) u = Ley de Ohm P = u Caraerísas, W ípamene m > M Dvsor de ensón soaón en sere B B u u u ub u ub ub soaón en paralelo B u Dvsor de orrene B u 6 3

14 07//04 Componenes pasvos CONDENSDOES C B u Caraerísas C, V: C F (farados) ípamene pf -> μf du( ) ( ) C d u ( ) u (0) ( ) d C E u( ). ( ) d C u La ensón en un ondensador no puede varar brusamene Energía almaenada 7 Componenes pasvos CONDENSDOES Carga de un ondensador a ensón onsane a ravés de una ressena v e () v C v e () =C =0 C onsane de empo V Inegrador v ( ) ( ). v ( ) e dq( ) dv ( ) ( ) C. d d dv ( ) v ( ). C v ( ) e d v ( ) v ( ) d v ( ). d e C C Depende de C C v ( ) C v v e vf. f v ( ) v v f v. e 8 4

15 07//04 Componenes pasvos BOBINS B u Caraerísas L, I L H (Henros) ípamene μh -> mh d( ) u( ) L d ( ) (0) u( ) d L E L La orrene en una bobna no puede varar brusamene Energía almaenada 9 Componenes pasvos Ve() L max Carga de una bobna a ensón onsane a ravés de una ressena =0 =L/ onsane de empo Depende de L/ L v ( ) ( ). v e ( ) d ( ) vl ( ) L. d ( ) ve( ) d L L L ( ). d BOBINS L / ( ) e L f f L. e / L ( ) f 30 5

16 07//04 Componenes pasvos NSFOMDOES n N n: N v v N N v n v P P ( (sn pérddas) Caraerísa: n: N y N Caraerísa: Poena máxma que sopora, en Waos (w) 3 6