Κωδικός Μαθήματος

 

Τύπος Μαθήματος

Μικτό - Υποχρεωτικό

Κατηγορία Μαθήματος

ΜΓΥ

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας

Θεωρία

2

Ασκήσεις Πράξης

0

Εργαστήριο

1

Πιστωτικές Μονάδες

Θεωρία

4

Εργαστήριο

2

ΣΥΝΟΛΟ ΔΜ

6

 

Στόχος / Σκοπός μαθήματος

Η συστηματική μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς των κυκλωμάτων 2ης τάξης. Η χρήση των μετασχηματισμών Laplace και Fourier για την επίλυση προβλημάτων στα ηλεκτρικά κυκλώματα. Η κατανόηση της θεωρίας των τετραπόλων και η μοντελοποίηση ενισχυτικών βαθμίδων και φίλτρων ως τετράπολα.

Περιγραφή μαθήματος Θεωρητικό μέρος του μαθήματος

Μεταβατικά φαινόμενα σε ηλεκτρικά κυκλώματα 2ης τάξης, Μετασχηματισμός Laplace, Συνέλιξη συναρτήσεων, Συνάρτηση μεταφοράς, Συντονισμός, Απόκριση συχνότητας, Διαγράμματα Bode, Σειρές Fourier, Μετασχηματισμός Fourier, Τετράπολα.

Ακολουθεί αναλυτικό περίγραμμα του μαθήματος κατανεμημένο σε δεκατρείς εκπαιδευτικές εβδομάδες :

Εβδομάδα

Π ε ρ ι γ ρ α φ ή

1η

Μεταβατικά φαινόμενα σε κυκλώματα 2ης τάξης, εύρεση αρχικών συνθηκών, μη οδη-γούμενο κύκλωμα RLC σειράς, μη οδηγούμενο παράλληλο κύκλωμα RLC.

2η

Βηματική απόκριση του οδηγούμενου κυκλώματος RLC σειράς, βηματική απόκριση του παράλληλου οδηγούμενου κυκλώματος RLC, γενικά κυκλώματα 2ης τάξης.

3η

Μετασχηματισμός Laplace, ιδιότητες του μετασχηματισμού, αντίστροφος μετασχηματι-σμός, μετασχηματισμός των στοιχείων δύο ακροδεκτών στο πεδίο της συχνότητας.

4η

Η συνάρτηση μοναδιαίας ώσης, συνέλιξη συναρτήσεων, υπολογισμός του ολοκληρώ-ματος της συνέλιξης.

5η

Συνάρτηση μεταφοράς, συντονισμός στο κύκλωμα RLC σειράς, συντονισμός στο παράλληλο κύκλωμα RLC.

6η

Απόκριση συχνότητας, πόλοι και μηδενικά της συνάρτησης μεταφοράς.

7η

Ηλεκτρικά φίλτρα, βαθυπερατά φίλτρα, υψιπερατά φίλτρα, φίλτρα ζώνης διέλευσης, φίλτρα ζώνης αποκοπής, Διαγράμματα Bode.

8η

Σειρές Fourier, ορθογώνια μορφή, συμμετρία σημάτων, πολική μορφή, εκθετική μορφή.

9η

Ανάλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων με περιοδική διέγερση, Ισχύς – Θεώρημα του Parseval.

10η

Μετασχηματισμός Fourier, ιδιότητες του μετασχηματισμού, μετασχηματισμός βασικών συναρτήσεων.

11η

Αντίστροφος μετασχηματισμός Fourier, εφαρμογή στην επίλυση κυκλωμάτων.

12η

Τετράπολα, z-παράμετροι, y-παράμετροι.

13η

Υβριδικές παράμετροι, Παράμετροι μεταφοράς, σχέση μεταξύ των παραμέτρων, πρακτι-κές εφαρμογές.

 

Εργαστηριακό Μέρος Μαθήματος

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει την εφαρμογή των μετασχηματισμών Laplace και Fourier στην επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων σε περιβάλλον MATLAB. Επίσης τη μελέτη της μεταβατικής συμπεριφοράς των κυκλωμάτων 2ης τάξης.

Ακολουθεί αναλυτικό περίγραμμα του εργαστηρίου κατανεμημένο σε δεκατρείς εκπαιδευτικές εβδομάδες.

Εβδομαδιαίο πρόγραμμα

Ακολουθεί αναλυτικό περίγραμμα του εργαστηρίου κατανεμημένο σε δεκατρείς εκπαιδευτικές εβδομάδες :

Εβδομάδα

Π ε ρ ι γ ρ α φ ή

1η

Εισαγωγή στο περιβάλλον MATLAB, βασικές εντολές

2η

Συναρτήσεις, μητρώα, προγραμματισμός με αρχεία τύπου-m

3η

Γραφικές παραστάσεις, πολυώνυμα, χειρισμός μιγαδικών συναρτήσεων

4η

Μεταβατικά φαινόμενα σε μη οδηγούμενα κυκλώματα 2ης τάξης

5η

Μεταβατικά φαινόμενα σε οδηγούμενα κυκλώματα 2ης τάξης

6η

Επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Laplace

7η

Μελέτη του φαινομένου συντονισμού σε κύκλωμα σειράς και παράλληλο κύκλωμα

8η

Απόκριση συχνότητας, διαγράμματα Bode

9η

Εύρεση της απόκρισης ηλεκτρικών φίλτρων.

10η

Υπολογισμός των συντελεστών της σειράς Fourier, επίλυση κυκλωμάτων με περιοδική διέγερση

11η

Επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Fourier

12η

Υπολογισμός των παραμέτρων ενός τετραπόλου

13η

Μοντελοποίηση ενισχυτικών βαθμίδων και φίλτρων ως τετράπολα

 

Αναμενόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση :

  • Να κάνουν χρήση των μετασχηματισμών Laplace και Fourier στην επίλυση προβλημάτων.
  • Να μελετούν κατά τρόπο συστηματικό τη μεταβατική συμπεριφορά των κυκλωμάτων 2ης τάξης.
  • Να περιγράψουν ενισχυτικές βαθμίδες και φίλτρα με βάση τη θεωρία των τετραπόλων.
  • Να μοντελοποιήσουν όλα τα παραπάνω με τη βοήθεια του λογισμικού MATLAB.

Προσόντα και ειδικότητα του εκπαιδευτικού που απαιτούνται για την εφαρμογή και την επίτευξη των μαθησιακών στόχων του μαθήματος : Κατάλληλη εκπαιδευτική, ερευνητική, επιστημονική, επαγγελματική εμπειρία στο γνωστικό αντικείμενο των Ηλεκτρικών κυκλωμάτων με έμφαση στην προσομοίωση κυκλωμάτων σε περιβάλλον SPICE, MATLAB.

Διδακτικά βοηθήματα

  1. Σ. Ι. Λουτρίδης, Εισαγωγή στην Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων – Τόμος ΙΙΙ, Μετασχηματισμοί - Τετράπολα, εκδότης Στέλλα Παροίκου & Σια Ο.Ε., 2011.
  2. Π. Βαφειάδη Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων, διαθέτης Π. Βαφειάδης, Αθήνα 2000.