Ένα διάγραμμα Bode είναι ένα γράφημα που περιγράφει πώς ένα κύκλωμα ανταποκρίνεται σε διαφορετικές συχνότητες. Αυτό μας λέει, για παράδειγμα, ότι ένας ενισχυτής έχει χαμηλή απόκριση μπάσων (χαμηλής συχνότητας). Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν αυτά τα διαγράμματα για να κατανοήσουν καλύτερα τα δικά τους σχέδια, να επιλέξουν εξαρτήματα για ένα νέο σχέδιο ή να καθορίσουν εάν ένα κύκλωμα μπορεί να γίνει ασταθές όταν εφαρμόζονται λάθος συχνότητες.
Βήματα
Μέρος 1 από 8: Εκτεταμένος ορισμός
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μια γραφική παράσταση Bode είναι ένα γράφημα που περιγράφει πώς ένα κύκλωμα ανταποκρίνεται σε διαφορετικές συχνότητες. Ένα διάγραμμα Bode δείχνει συγκεκριμένα το κέρδος ενός κυκλώματος σε σχέση με τη συχνότητα. Στην πραγματικότητα αποτελείται από δύο γραφήματα: απόκριση μεγέθους και απόκριση φάσης. Για να το διευκρινίσουμε αυτό, ένα δείγμα γραφήματος Bode εμφανίζεται παρακάτω:
Το κέρδος τάσης σε ντεσιμπέλ ορίζεται ως:
G_dB = 20*〖log〗 _10 (Vout/Vin).
Το θετικό κέρδος σημαίνει ενίσχυση και το αρνητικό κέρδος υποδηλώνει εξασθένηση. Έτσι, εάν ένα κύκλωμα είχε Vout 1 βολτ και Vin √ 2 βολτ (πτώση τάσης), το κέρδος του θα ήταν:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Αυτό το σήμα -3 dB είναι σημαντικό, καθώς υποδεικνύει πού η ισχύς εξόδου του κυκλώματος (όχι η τάση!) Είναι ακριβώς το ήμισυ της ισχύος εισόδου του.
Το διάγραμμα φάσης περιγράφει πώς διαφορετικές συχνότητες χρειάζονται σχετικά μικρότερο ή μεγαλύτερο χρόνο για να ταξιδέψουν στο κύκλωμα. Οποιαδήποτε συχνότητα με ένδειξη φάσης -180º ή –π ακτίνων θα είναι ασταθής σε αυτή τη συχνότητα.
Για να δημιουργήσετε ένα διάγραμμα Bode από ένα υπάρχον κύκλωμα, δοκιμάστε το κύκλωμα με μια σειρά συχνοτήτων. Αυτό το εύρος εξαρτάται από την εφαρμογή που έχετε, όπως ήχο ή μετάδοση δεδομένων. Διεγείρετε την είσοδο του κυκλώματος με ένα απλό ημιτονοειδές κύμα στις συχνότητες που σας ενδιαφέρουν. Μετρήστε την είσοδο και την έξοδο με έναν παλμογράφο και συγκρίνετε τη διαφορά μεταξύ των δύο. Καταγράψτε αυτές τις διαφορές σε ένα υπολογιστικό φύλλο και, στη συνέχεια, γράψτε τις για να δείτε το τελικό διάγραμμα του Bode. Αν θέλετε, τα δεδομένα μπορούν να κατατεθούν σε πίνακα και να σχεδιαστούν με το χέρι.
[Εκδ. Σημείωση: Ορισμένες από τις εικόνες λείπουν από αυτό το σεμινάριο. Εάν γνωρίζετε τι να προσθέσετε, χρησιμοποιήστε το εργαλείο προσθήκης εικόνας για να ανεβάσετε τις σχετικές Εικόνες.]
Μέρος 2 από 8: Σύνδεση του εξοπλισμού
Βήμα 1. Βεβαιωθείτε ότι η γεννήτρια λειτουργιών και ο παλμογράφος είναι συνδεδεμένοι στην πλησιέστερη πρίζα AC
Βήμα 2. Συνδέστε τον πρώτο αισθητήρα στην υποδοχή "50 Ω OUTPUT" στην μπροστινή κάτω δεξιά γωνία της γεννήτριας λειτουργιών
- ένα. Συνδέστε το κόκκινο θετικό καλώδιο στον ακροδέκτη εισόδου του κυκλώματός σας.
- σι. Συνδέστε το μαύρο αρνητικό καλώδιο στον ακροδέκτη γείωσης του κυκλώματός σας.
Βήμα 3. Συνδέστε τον δεύτερο αισθητήρα στο σύνδεσμο "CH 1" στο μπροστινό μέρος του παλμογράφου
- ένα. Συνδέστε το κόκκινο θετικό καλώδιο στον ακροδέκτη εισόδου του κυκλώματός σας.
- σι. Συνδέστε το μαύρο αρνητικό καλώδιο στον ακροδέκτη γείωσης του κυκλώματός σας.
Βήμα 4. Συνδέστε τον τρίτο αισθητήρα στον σύνδεσμο "CH 2" στο μπροστινό μέρος του παλμογράφου
- ένα. Συνδέστε το κόκκινο θετικό καλώδιο στον ακροδέκτη εξόδου του κυκλώματός σας.
- σι. Συνδέστε το μαύρο αρνητικό καλώδιο στον ακροδέκτη γείωσης του κυκλώματός σας, (εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά από το εργαστήριο TA).
Βήμα 5. Βεβαιωθείτε ότι τα καλώδια δεν κρέμονται στην άκρη του χώρου εργασίας
Βήμα 6. Ελέγξτε ξανά τις συνδέσεις
Θα πρέπει να είναι όπως φαίνεται στο σχήμα 1.
Εικόνα 1 - Οι συνδέσεις του εξοπλισμού σας
Μέρος 3 από 8: Ενεργοποιήστε τον εξοπλισμό
Βήμα 1. Πατήστε το κουμπί λειτουργίας (με την ένδειξη "O/I") στην επάνω πλευρά του παλμογράφου
Βήμα 2. Πατήστε το κουμπί "POWER" στην μπροστινή επάνω δεξιά γωνία της γεννήτριας λειτουργιών
Βήμα 3. Αφού ο εξοπλισμός πραγματοποιήσει τον αυτοέλεγχό του, θα πρέπει να μοιάζει με αυτό που φαίνεται στο σχήμα 2 (φαίνεται σε αυτό το βήμα)
Μέρος 4 από 8: Ρυθμίστε τη συχνότητα και το πλάτος της γεννήτριας λειτουργίας
Βήμα 1. Πατήστε το κουμπί παρακάτω «FREQ
Στη γεννήτρια συναρτήσεων. Η λυχνία πάνω από το κουμπί ανάβει. Η οθόνη σας θα πρέπει να μοιάζει με την εικόνα που φαίνεται σε αυτό το βήμα.
Βήμα 2. Προσαρμόστε τη συχνότητα στη χαμηλότερη συχνότητα που θέλετε να δοκιμάσετε, τη συχνότητα εκκίνησης
Αυτό μπορεί να γίνει με το μεγάλο καντράν στη γεννήτρια λειτουργιών ή με τα τέσσερα πλήκτρα που βρίσκονται κάτω από την οθόνη. Τα κουμπιά με την ένδειξη "- val +" αλλάζουν το ψηφίο κάτω από τον κέρσορα και τα κουμπιά "" μετακινούν τον κέρσορα.
Βήμα 3. Πατήστε το κουμπί παρακάτω «AMPL
Στη γεννήτρια συναρτήσεων. Η λυχνία πάνω από το κουμπί ανάβει. Η οθόνη σας θα πρέπει να μοιάζει με την εικόνα 5 τώρα.
Βήμα 4. Προσαρμόστε το πλάτος στην τάση που καθορίζεται στην εργαστηριακή διαδικασία για το υπό δοκιμή κύκλωμα, χρησιμοποιώντας το ίδιο καντράν ή κουμπιά
Παρατηρήστε ότι αυτό είναι Vpp, η τάση κορυφής σε κορυφή. Οι μέγιστες (θετικές) και ελάχιστες (αρνητικές) τάσεις του κύματος θα είναι η μισή τάση αιχμής-κορυφής.
Βήμα 5. Πατήστε το κουμπί "OUTPUT" στη γεννήτρια λειτουργιών
Η λυχνία στα αριστερά του κουμπιού ανάβει.
Μέρος 5 από 8: Ρυθμίστε το παράθυρο του παλμογράφου
Βήμα 1. Πατήστε το κουμπί "DEFAULT SETUP" στην επάνω δεξιά γωνία του παλμογράφου
Η οθόνη του πρέπει να μοιάζει με το Σχήμα 6. Το κύμα μπορεί να εμφανίζεται στην οθόνη ή μπορεί να εμφανίζει μόνο θόρυβο. Τα επόμενα βήματα θα το φέρουν στο επίκεντρο.
Βήμα 2. Πατήστε το κουμπί "AUTOSET" στην επάνω δεξιά γωνία του παλμογράφου
Η οθόνη του πρέπει να μοιάζει με το Σχήμα 7 και τα κύματα πρέπει να εμφανίζονται στην εστίαση.
Βήμα 3. Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από πάνω
Αυτό λέει στον παλμογράφο να εμφανίσει μια μόνο περίοδο του κύματος. Η οθόνη σας θα πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 7.
Τα πλήκτρα του παλμογράφου βρίσκονται στα δεξιά της οθόνης
Βήμα 4. Πατήστε το κουμπί "MEASURE" στο πάνω μέρος του παλμογράφου
Θα εμφανιστεί η προεπιλεγμένη οθόνη μέτρησης, όπως αυτή στο σχήμα 8.
Βήμα 5. Πατήστε το επάνω πλήκτρο στο παλμογράφο για να επιλέξετε την πρώτη μέτρηση
Πατήστε το επάνω κουμπί με την ένδειξη "Πηγή" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "CH1". Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από το επάνω μέρος με την ένδειξη "Τύπος" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "Freq". Η οθόνη σας πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 9. Πατήστε το κάτω πλήκτρο για να επιστρέψετε.
Βήμα 6. Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από πάνω για να επιλέξετε τη δεύτερη μέτρηση
Πατήστε το επάνω κουμπί με την ένδειξη "Πηγή" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "CH1". Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από το επάνω μέρος με την ένδειξη "Τύπος" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "Pk-Pk". Η οθόνη σας θα πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 10. Πατήστε το κάτω πλήκτρο για να επιστρέψετε.
Βήμα 7. Πατήστε το τρίτο πλήκτρο από πάνω για να επιλέξετε την τρίτη μέτρηση
Πατήστε το επάνω κουμπί με την ένδειξη "Πηγή" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "CH2". Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από το επάνω μέρος με την ένδειξη "Τύπος" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "Συχνότητα". Η οθόνη σας πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 11. Πατήστε το τελευταίο πλήκτρο (πέμπτο από πάνω) για να επιστρέψετε.
Βήμα 8. Πατήστε το τέταρτο πλήκτρο από πάνω για να επιλέξετε την τέταρτη μέτρηση
Πατήστε το επάνω κουμπί με την ένδειξη "Πηγή" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "CH2". Πατήστε το δεύτερο μαλακό πλήκτρο από το επάνω μέρος με την ένδειξη "Τύπος" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "Pk-Pk". Η οθόνη σας θα πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 12. Πατήστε το κάτω κουμπί για να επιστρέψετε.
Βήμα 9. Γυρίστε το κουμπί "HORIZONTAL SEC/DIV" αριστερόστροφα μέχρι να κουμπώσει μία φορά
Η οθόνη σας θα πρέπει τώρα να εμφανίζει περισσότερες από μία περιόδους, όπως η οθόνη του σχήματος 13. Οι μετρήσεις συχνότητας CH1 και CH2 θα πρέπει να αλλάξουν από ";" στην πραγματική ανάγνωση.
Βήμα 10. Πατήστε το κουμπί "CURSOR" στο πάνω μέρος του παλμογράφου
Η προεπιλεγμένη οθόνη θα πρέπει να μοιάζει με αυτή της Εικόνας 14.
Βήμα 11. Πατήστε το επάνω πλήκτρο επιλογής δίπλα στην επιλογή "Τύπος" μέχρι να εμφανιστεί η ένδειξη "Timeρα"
Το μέσο της δεξιάς στήλης της οθόνης μας δείχνει τις ενδείξεις που μας ενδιαφέρουν: Δt και ΔV. Κάτω από αυτό, εμφανίζονται οι ενδείξεις για τον Δρομέα 1 και τον Δρομέα 2.
Μέρος 6 από 8: Δημιουργία φύλλου εργασίας για την καταγραφή των δεδομένων σας
Βήμα 1. Στον υπολογιστή του εργαστηρίου σας, ανοίξτε το Excel και ξεκινήστε ένα νέο υπολογιστικό φύλλο
Ετικέτα στις στήλες "Συχνότητα", "Vin", "dV", "Vout", "Delay", "Phase" και "Gain".
Βήμα 2. Κάτω από το "Συχνότητα", εισαγάγετε κάθε συχνότητα που σκοπεύετε να δοκιμάσετε (ανατρέξτε στις εργαστηριακές διαδικασίες σας)
Βήμα 3. Κάτω από το "Vout" στο κελί D2, εισαγάγετε αυτόν τον τύπο:
= Β2+Γ2
Βήμα 4. Πατήστε επιστροφή
Το "= B2+C2" μετατρέπεται σε μηδέν αφού δεν έχουμε εισαγάγει τίποτα στο B2 ή C2.
Βήμα 5. Πατήστε Ctrl+D και μετά επιστρέψτε
Ο τύπος αντιγράφεται από το D2 στο D3, με το Excel να αλλάζει αυτόματα τον τύπο του σε "= B3+C3". Συνεχίστε να πατάτε Ctrl+D και μετά επιστρέψτε μέχρι να γεμίσετε τη στήλη για κάθε μία από τις συχνότητές σας.
Βήμα 6. Κάτω από το "Phase" στο κελί F2, εισαγάγετε αυτόν τον τύπο:
= 2*pi ()*A2*E2
Βήμα 7. Πατήστε επιστροφή
Πατήστε Ctrl+D και, στη συνέχεια, επιστρέψτε όπως κάνατε πριν για να συμπληρώσετε τη στήλη.
Βήμα 8. Κάτω από το "Gain" στο κελί G2, εισαγάγετε αυτόν τον τύπο:
= 20*log10 (D2/B2)
Βήμα 9. Πατήστε επιστροφή
Πατήστε Ctrl+D και, στη συνέχεια, επιστρέψτε όπως κάνατε πριν για να συμπληρώσετε τη στήλη. Αγνοήστε τα σφάλματα προς το παρόν.
Βήμα 10. Αποθηκεύστε αυτό το φύλλο εργασίας για χρήση ως πρότυπο
Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε την επόμενη φορά που θα χρειαστεί να δημιουργήσετε ένα σχέδιο Bode, επιτρέποντάς σας να παραλείψετε το Μέρος 6.
Μέρος 7 από 8: Λήψη των δεδομένων για την πλοκή Bode
Βήμα 1. Το παλμογράφο σας θα πρέπει να είναι ακόμα στην οθόνη του δρομέα από το τέλος του μέρους 5
Εάν δεν είναι, πατήστε το κουμπί "CURSOR" στο επάνω μέσο του παλμογράφου.
Βήμα 2. Γυρίστε το κουμπί "HORIZONTAL SEC/DIV" για μεγέθυνση του κύματος, έτσι ώστε να εμφανίζεται μία μόνο περίοδος
Βήμα 3. Πιέστε το τέταρτο πλήκτρο από επάνω για να επιλέξετε δρομέα 1
Βήμα 4. Γυρίστε το κουμπί "πολλαπλών λειτουργιών" που βρίσκεται στην κεντρική κορυφή του παλμογράφου για να μετακινήσετε τον κέρσορα
Το κουμπί δεν φέρει ετικέτα και βρίσκεται ακριβώς πάνω από το κουμπί "ΕΚΤΥΠΩΣΗ".
Βήμα 5. Τοποθετήστε τον κέρσορα έτσι ώστε να ευθυγραμμίζεται με την κορυφή του κύματος CH1 (επάνω, σε πορτοκαλί)
Βήμα 6. Πιέστε το τελευταίο προγραμματιζόμενο πλήκτρο (πέμπτο από το επάνω μέρος) για να επιλέξετε δρομέα 2
Βήμα 7. Γυρίστε το κουμπί "πολλαπλών λειτουργιών" που βρίσκεται στην κεντρική κορυφή του παλμογράφου για να μετακινήσετε τον κέρσορα
Τοποθετήστε τον κέρσορα έτσι ώστε να ευθυγραμμίζεται με την κορυφή του κύματος CH2 (κάτω, με μπλε χρώμα).
Βήμα 8. Στο υπολογιστικό φύλλο σας, καταγράψτε τα δεδομένα σας:
- ένα. Vin - η ένδειξη τάσης κάτω από το δρομέα 1 (820 mV στο παραπάνω παράδειγμα. Καταγράψτε αυτό ως 0,820 στο υπολογιστικό φύλλο σας)
- σι. dV - η ένδειξη δίπλα στο ΔV (20,0 mV στο παραπάνω παράδειγμα. καταγράψτε αυτό ως 0,020 στο υπολογιστικό φύλλο σας)
- ντο. Καθυστέρηση - η ένδειξη δίπλα στο Δt (160,0 μs στο παραπάνω παράδειγμα. Καταγράψτε το ως 0.000160 στο υπολογιστικό φύλλο σας).
Μέρος 8 από 8: Δημιουργία της πλοκής Bode
Βήμα 1. Για την πλοκή Gain:
Εισαγάγετε ένα βήμα εδώ και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στο 1. Επιλέξτε τις στήλες Συχνότητα και Κέρδος.
Βήμα 2. Κάντε κλικ στην επιλογή "Εισαγωγή" και αναζητήστε την επιλογή "Διάγραμμα διασποράς"
Βήμα 3. Κάντε δεξί κλικ στον κάθετο άξονα και επιλέξτε "Μορφοποίηση άξονα …"
Βήμα 4. Κάντε κλικ στην επιλογή "Λογαριθμική κλίμακα"
Βήμα 5. Κάντε δεξί κλικ στον οριζόντιο άξονα και επιλέξτε "Μορφοποίηση άξονα …"
Βήμα 6. Κάντε κλικ στην επιλογή "Λογαριθμική κλίμακα"
Βήμα 7. Για την πλοκή φάσης:
Επιλέξτε τις στήλες Συχνότητα και Κέρδος.
Βήμα 8. Εισαγάγετε ένα βήμα εδώ και, στη συνέχεια, κάντε κλικ στην επιλογή "Εισαγωγή" και αναζητήστε την επιλογή "Διάγραμμα διασποράς"
Βήμα 9. Κάντε δεξί κλικ στον οριζόντιο άξονα και επιλέξτε "Μορφοποίηση άξονα …"
Βήμα 10. Κάντε κλικ στην επιλογή "Λογαριθμική κλίμακα"
Συμβουλές
-
Εάν η οθόνη εξακολουθεί να φαίνεται θορυβώδης ή ασταθής, ελέγξτε τα ακόλουθα:
- α. Ελέγξτε εάν η έξοδος της γεννήτριας λειτουργίας είναι ενεργοποιημένη (μέρος 3, βήμα 5).
- β. Ελέγξτε εάν έχουν χαλαρώσει καλώδια ή συνδέσεις (μέρος 1, βήματα 1-4).
- γ. Βαθμονομήστε τους ανιχνευτές σας (ρωτήστε τον ΤΑ για οδηγίες σχετικά με αυτό).
- δ. Δοκιμάστε άλλο καλώδιο (μέρος 1, βήματα 1-4), καθώς το καλώδιο μπορεί να υποστεί ζημιά.
- Λάβετε υπόψη ότι αυτές οι ενδείξεις δρομέα είναι και οι δύο για το κανάλι που αναφέρεται στην ενότητα "Πηγή". Σημειώστε επίσης ότι η αλλαγή του καναλιού προέλευσης επηρεάζει και τους δύο δρομείς ταυτόχρονα. Το παλμογράφο δεν μας επιτρέπει να δίνουμε σε κάθε κανάλι τον δικό του δρομέα. Μην καταγράφετε κατά λάθος τον Δρομέα 1 ως CH1 και τον Δρομέα 2 ως CH2 στα εργαστηριακά σας δεδομένα!
