Bodes diagramma ir grafiks, kas apraksta ķēdes reakciju uz dažādām frekvencēm. Tas mums, piemēram, norāda, ka pastiprinātājam ir slikta basa (zemfrekvences) reakcija. Inženieri izmanto šos grafikus, lai labāk izprastu savu dizainu, izvēlētos jaunas konstrukcijas sastāvdaļas vai noteiktu, vai ķēde var kļūt nestabila, ja tiek izmantotas nepareizas frekvences.
Soļi
1. daļa no 8: Paplašinātā definīcija
Kā jau minēts iepriekš, Bodes diagramma ir grafiks, kas apraksta ķēdes reakciju uz dažādām frekvencēm. Bodes diagramma īpaši parāda ķēdes ieguvumu attiecībā pret frekvenci. Tas faktiski sastāv no diviem grafikiem: lieluma atbildes un fāzes reakcijas. Lai to ilustrētu, Bodes diagrammas paraugs ir parādīts zemāk:
Sprieguma pieaugums decibelos ir definēts kā:
G_dB = 20*〖žurnāls〗 _10 (Vout/Vin).
Pozitīvs pastiprinājums nozīmē pastiprinājumu, un negatīvs pieaugums norāda uz vājināšanos. Tātad, ja ķēdei būtu 1 volta Vout un √2 voltu Vin (sprieguma kritums), tā ieguvums būtu:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Šī -3 dB atzīme ir svarīga, jo tā norāda, kur ķēdes izejas jauda (nevis spriegums!) Ir tieši puse no ieejas jaudas.
Fāžu diagramma apraksta, kā dažādām frekvencēm ir nepieciešams salīdzinoši īsāks vai ilgāks laiks, lai pārvietotos pa ķēdi. Jebkura frekvence ar fāzes nolasījumu -180º vai –π radiāni šajā frekvencē būs nestabila.
Lai izveidotu Bodes diagrammu no esošās shēmas, pārbaudiet ķēdi ar frekvenču diapazonu. Šis diapazons ir atkarīgs no konkrētās lietojumprogrammas, piemēram, audio vai datu pārraides. Stimulējiet ķēdes ievadi ar vienkāršu sinusa vilni interesējošās frekvencēs. Izmēriet ieeju un izeju ar osciloskopu un salīdziniet atšķirību starp abiem. Ierakstiet šīs atšķirības izklājlapā, pēc tam diagrammējiet tās, lai redzētu galīgo Bodes diagrammu. Ja vēlaties, datus var tabulēt un uzzīmēt ar rokām.
[Red. piezīme. Šajā apmācībā trūkst dažu skaitļu. Ja zināt, ko pievienot, izmantojiet attēlu papildinātāja rīku, lai augšupielādētu attiecīgos attēlus.]
2. daļa no 8: Iekārtas pievienošana
1. solis. Pārbaudiet, vai funkciju ģenerators un osciloskops ir pievienoti tuvākajai maiņstrāvas kontaktligzdai
2. solis. Pievienojiet pirmo zondi “50 Ω OUTPUT” savienotājam funkciju ģeneratora priekšējā apakšējā labajā stūrī
- a. Pievienojiet sarkano pozitīvo vadu ķēdes ieejas spailei.
- b. Savienojiet melno negatīvo vadu ar ķēdes zemējuma spaili.
Solis 3. Pievienojiet otro zondi “CH 1” savienotājam osciloskopa priekšpusē
- a. Pievienojiet sarkano pozitīvo vadu ķēdes ieejas spailei.
- b. Savienojiet melno negatīvo vadu ar ķēdes zemējuma spaili.
4. solis. Savienojiet trešo zondi ar “CH 2” savienotāju osciloskopa priekšpusē
- a. Pievienojiet sarkano pozitīvo vadu ķēdes izejas spailei.
- b. Pievienojiet melno negatīvo vadu ķēdes zemējuma spailim (ja vien laboratorija TA nav norādījusi citādi).
5. solis. Pārliecinieties, ka kabeļi nav karājas pār darba vietas malu
6. solis. Pārbaudiet savienojumus
Tiem jābūt tādiem, kā parādīts 1. attēlā.
1. attēls - Jūsu aprīkojuma savienojumi
3. daļa no 8: Ieslēdziet aprīkojumu
1. solis. Nospiediet barošanas pogu (ar apzīmējumu “O/I”) osciloskopa augšējā pusē
2. solis. Nospiediet pogu “POWER” funkciju ģeneratora priekšējā augšējā labajā stūrī
3. solis. Pēc tam, kad iekārta ir veikusi pašpārbaudi, tai vajadzētu izskatīties līdzīgi tai, kas parādīta 2. attēlā (parādīts šajā solī)
4. daļa no 8: iestatiet funkciju ģeneratora frekvenci un amplitūdu
1. solis. Nospiediet pogu zem “FREQ
”Uz funkciju ģeneratora. Gaisma virs pogas iedegas. Jūsu ekrānam vajadzētu izskatīties līdzīgi šajā solī parādītajam attēlam.
2. solis. Pielāgojiet frekvenci zemākajai frekvencei, kuru vēlaties pārbaudīt, jūsu sākuma frekvencei
To var izdarīt, izmantojot funkciju ģeneratora lielo ciparnīcu vai četrus izvēles taustiņus zem displeja. Pogas ar atzīmi “- val +” maina ciparu zem kursora, un pogas “” pārvieto kursoru.
3. solis. Nospiediet pogu zem “AMPL
”Uz funkciju ģeneratora. Gaisma virs pogas iedegas. Tagad jūsu ekrānam vajadzētu izskatīties līdzīgi 5. attēlam.
4. solis. Izmantojot to pašu skalu vai izvēles taustiņus, noregulējiet amplitūdu atbilstoši spriegumam, kas norādīts laboratorijas procedūrā testējamajai ķēdei
Ievērojiet, ka tas ir Vpp, spriegums no maksimuma līdz maksimumam. Viļņa maksimālais (pozitīvais) un minimālais (negatīvais) spriegums būs puse no maksimālā līdz maksimālajam spriegumam.
5. solis. Nospiediet funkciju ģeneratora pogu “OUTPUT”
Pogas kreisajā pusē iedegas gaisma.
5. daļa no 8: iestatiet osciloskopa logu
1. solis. Nospiediet pogu “DEFAULT SETUP” osciloskopa augšējā labajā stūrī
Tā displejam vajadzētu izskatīties līdzīgi 6. attēlam. Viļņi var parādīties displejā vai arī var parādīt tikai troksni. Nākamie soļi to fokusēs.
2. solis. Nospiediet “AUTOSET” pogu osciloskopa augšējā labajā stūrī
Tā displejam vajadzētu izskatīties līdzīgi kā 7. attēlā, un viļņiem vajadzētu parādīties fokusā.
3. solis. No augšas nospiediet otro izvēles taustiņu
Tas norāda, ka osciloskops parāda vienu viļņa periodu. Jūsu displejam vajadzētu izskatīties tāpat kā 7. attēlā.
Osciloskopa izvēles taustiņi atrodas displeja labajā pusē
4. solis. Nospiediet “MEASURE” pogu osciloskopa augšējā vidū
Tiks parādīts noklusējuma mērījumu ekrāns, tāpat kā 8. attēlā.
5. solis. Lai izvēlētos pirmo mērījumu, nospiediet osciloskopa augšējo izvēles taustiņu
Spiediet augšējo izvēles taustiņu ar nosaukumu “Avots”, līdz tiek parādīts “CH1”. Nospiediet otro izvēles taustiņu no augšas ar nosaukumu “Tips”, līdz tiek parādīts “Freq”. Jūsu displejam vajadzētu izskatīties tā, kā parādīts 9. attēlā. Lai atgrieztos, nospiediet apakšējo izvēles taustiņu.
6. solis. Nospiediet otro izvēles taustiņu no augšas, lai izvēlētos otro mērījumu
Spiediet augšējo izvēles taustiņu ar nosaukumu “Avots”, līdz tiek parādīts “CH1”. Nospiediet otro izvēles taustiņu no augšas ar nosaukumu “Tips”, līdz tiek parādīts “Pk-Pk”. Jūsu displejam vajadzētu izskatīties tāpat kā 10. attēlā. Lai atgrieztos, nospiediet apakšējo izvēles taustiņu.
7. solis. Nospiediet trešo izvēles taustiņu no augšas, lai izvēlētos trešo mērījumu
Spiediet augšējo izvēles taustiņu ar nosaukumu “Avots”, līdz tiek parādīts “CH2”. Nospiediet otro izvēles taustiņu no augšas ar nosaukumu “Tips”, līdz tiek parādīts “Freq”. Jūsu displejam vajadzētu izskatīties tā, kā parādīts 11. attēlā. Lai atgrieztos, nospiediet pēdējo izvēles taustiņu (piektais no augšas).
8. solis. Nospiediet ceturto izvēles taustiņu no augšas, lai izvēlētos ceturto mērījumu
Spiediet augšējo izvēles taustiņu ar nosaukumu “Avots”, līdz tiek parādīts “CH2”. Nospiediet otro izvēles taustiņu no augšas ar nosaukumu “Tips”, līdz tiek parādīts “Pk-Pk”. Jūsu displejam vajadzētu izskatīties tā, kā parādīts 12. attēlā. Lai atgrieztos, nospiediet apakšējo izvēles taustiņu.
9. solis. Pagrieziet pogu “HORIZONTĀLAIS SEC/DIV” nedaudz pretēji pulksteņrādītāja virzienam, līdz tas vienu reizi noklikšķ
Jūsu displejā tagad būtu jāparāda vairāk nekā viens periods, piemēram, 13. attēlā. CH1 un CH2 frekvences mērījumiem vajadzētu mainīties no “?” uz patieso lasījumu.
10. solis. Nospiediet pogu “CURSOR” osciloskopa augšējā vidū
Noklusējuma ekrānam vajadzētu izskatīties tāpat kā 14. attēlā.
11. solis. Nospiediet augšējo izvēles taustiņu blakus “Type”, līdz tiek parādīts “Time”
Ekrāna labās kolonnas vidū tiek parādīti mūs interesējošie rādījumi: Δt un ΔV. Zemāk tiek parādīti 1. un 2. kursora rādījumi.
6. daļa no 8: darblapas izveide jūsu datu ierakstīšanai
1. solis. Laboratorijas datorā atveriet programmu Excel un sāciet jaunu izklājlapu
Iezīmējiet slejas “Frekvence”, “Vin”, “dV”, “Vout”, “Kavēšanās”, “Phase” un “Gain”.
2. solis. Zem “Frekvence” ievadiet katru frekvenci, kuru plānojat pārbaudīt (skatiet laboratorijas procedūras)
Solis 3. Šūnā D2 zem “Vout” ievadiet šo formulu:
= B2+C2
4. solis. Nospiediet atgriešanās taustiņu
“= B2+C2” pārvēršas par nulli, jo mēs neko neesam ievadījuši B2 vai C2.
5. solis. Nospiediet Ctrl+D, pēc tam atgriezieties
Formula tiek kopēta no D2 uz D3, programmai Excel automātiski mainot formulu uz “= B3+C3”. Turiet nospiestu Ctrl+D, pēc tam atgriezieties, līdz aizpildāt kolonnu katrai frekvencei.
6. solis. Zem šūnas “F2” ievadiet šo formulu:
= 2*pi ()*A2*E2
7. solis. Nospiediet atgriešanās taustiņu
Nospiediet Ctrl+D, pēc tam atgriezieties tāpat kā iepriekš, lai aizpildītu kolonnu.
8. solis. Zem šūnas “Gain” ievadiet šo formulu:
= 20*log10 (D2/B2)
9. solis. Nospiediet atgriešanās taustiņu
Nospiediet Ctrl+D, pēc tam atgriezieties tāpat kā iepriekš, lai aizpildītu kolonnu. Pagaidām ignorējiet kļūdas.
10. darbība. Saglabājiet šo darblapu, lai to izmantotu kā veidni
Varat to izmantot nākamreiz, kad jāizveido Bodes grafiks, ļaujot izlaist 6. daļu.
7. daļa no 8: Bodes diagrammas datu iegūšana
1. solis. Jūsu osciloskopam joprojām jābūt kursora displejā no 5. daļas beigām
Ja tā nav, nospiediet pogu “CURSOR” osciloskopa augšējā vidū.
2. solis. Pagrieziet pogu “HORIZONTĀLAIS SEC/DIV”, lai tuvinātu viļņu tā, lai tiktu parādīts viens punkts
Solis 3. Nospiediet ceturto izvēles taustiņu no augšas, lai izvēlētos kursoru 1
4. solis. Lai pārvietotu kursoru, pagrieziet “daudzfunkcionālo” pogu, kas atrodas osciloskopa centrā
Poga nav marķēta un atrodas tieši virs pogas “PRINT”.
5. solis. Novietojiet kursoru tā, lai tas sakristu ar CH1 viļņa augšdaļu (augšējā, oranžā krāsā)
6. solis. Nospiediet pēdējo izvēles taustiņu (piektais no augšas), lai izvēlētos kursoru 2
7. solis. Lai pārvietotu kursoru, pagrieziet “daudzfunkcionālo” pogu, kas atrodas osciloskopa centrā
Novietojiet kursoru tā, lai tas sakristu ar CH2 viļņa augšdaļu (apakšējā, zilā krāsā).
8. darbība. Izklājlapā ierakstiet savus datus:
- a. Vin - sprieguma rādījums zem 1. kursora (iepriekšējā piemērā 820 mV; ierakstiet to izklājlapā kā 0,820)
- b. dV - rādījums blakus ΔV (iepriekšējā piemērā 20,0 mV; ierakstiet to izklājlapā kā 0,020)
- c. Kavēšanās - rādījums blakus Δt (160.0 µs iepriekšējā piemērā; ierakstiet to izklājlapā kā 0.000160).
8. daļa no 8: Bodes diagrammas izveide
1. solis. Gain diagrammai:
Ievadiet vienu soli šeit un pēc tam noklikšķiniet uz 1. Atlasiet slejas Biežums un Gain.
2. solis. Noklikšķiniet uz “Ievietot” un atrodiet opciju “Izkliedes diagramma”
3. solis. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz vertikālās ass un izvēlieties “Format Ass…”
4. solis. Noklikšķiniet uz “Logaritmiskā skala”
5. solis. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz horizontālās ass un izvēlieties “Format Ass…”
6. solis. Noklikšķiniet uz “Logaritmiskā skala”
7. solis. Fāzes diagrammai:
Atlasiet slejas Biežums un Pastiprinājums.
8. solis. Ievadiet vienu soli šeit un pēc tam noklikšķiniet uz “Ievietot” un meklējiet opciju “Izkliedes diagramma”
9. solis. Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz horizontālās ass un izvēlieties “Format Ass…”
10. solis. Noklikšķiniet uz “Logaritmiskā skala”
Padomi
-
Ja displejs joprojām izskatās trokšņains vai nepareizs, pārbaudiet sekojošo:
- a. Pārbaudiet, vai ir ieslēgta funkciju ģeneratora izeja (3. daļa, 5. darbība).
- b. Pārbaudiet, vai nav atvienojušies kabeļi vai savienojumi (1. daļa, 1.-4. darbība).
- c. Kalibrējiet zondes (par to jautājiet TA).
- d. Izmēģiniet citu kabeli (1. daļa, 1.-4. darbība), jo kabelis var būt bojāts.
- Ņemiet vērā, ka šie kursora rādījumi attiecas uz kanālu, kas norādīts sadaļā “Avots”. Ņemiet vērā arī to, ka avota kanāla maiņa ietekmē abus kursorus vienlaikus. Osciloskops neļauj mums katram kanālam piešķirt savu kursoru. Laboratorijas datos nejauši neierakstiet kursoru 1 kā CH1 un kursoru 2 kā CH2!
