Bode -kuvaaja on kuvaaja, joka kuvaa kuinka piiri reagoi eri taajuuksiin. Tämä kertoo esimerkiksi, että vahvistimen bassovaste (matalataajuus) on huono. Insinöörit käyttävät näitä kaavioita ymmärtääkseen paremmin omia suunnitelmiaan, valitakseen komponentteja uuteen suunnitteluun tai määrittääkseen, voiko piiri muuttua epävakaaksi, kun käytetään vääriä taajuuksia.
Askeleet
Osa 1/8: Laajennettu määritelmä
Kuten aiemmin mainittiin, Bode -kuvaaja on kaavio, joka kuvaa piirin reagoimista eri taajuuksille. Bode -kuvaaja osoittaa erityisesti piirin vahvistuksen taajuuden suhteen. Se koostuu itse asiassa kahdesta kaaviosta: suuruusvaste ja vaihevaste. Tämän havainnollistamiseksi esimerkki Bode -kaaviosta on esitetty alla:
Jännitteen nousu desibeleinä määritellään seuraavasti:
G_dB = 20*〖loki〗 _10 (Vout/Vin).
Positiivinen vahvistus tarkoittaa vahvistusta, ja negatiivinen vahvistus osoittaa vaimennusta. Joten jos piirissä olisi 1 voltin Vout ja √2 voltin Vin (jännitehäviö), sen vahvistus olisi:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Tämä -3 dB -merkki on tärkeä, koska se osoittaa, missä piirin lähtöteho (ei jännite!) On täsmälleen puolet sen syöttötehosta.
Vaihekaavio kuvaa kuinka eri taajuuksilla kuluu suhteellisen lyhyempi tai pidempi aika kulkea piirin läpi. Kaikki taajuudet, joiden vaihelukema on -180º tai –π radiaania, ovat epävakaita tällä taajuudella.
Jos haluat luoda Bode -käyrän olemassa olevasta piiristä, testaa piiri taajuusalueella. Tämä alue riippuu sovelluksesta, kuten äänestä tai tiedonsiirrosta. Stimuloi piirin tuloa yksinkertaisella siniaallolla kiinnostavilla taajuuksilla. Mittaa tulo ja lähtö oskilloskoopilla ja vertaa näiden kahden eroa. Kirjaa nämä erot laskentataulukkoon ja piirrä ne sitten nähdäksesi viimeisen Bode -kuvaajan. Tiedot voidaan haluttaessa taulukoida ja piirtää käsin.
[Toim. Huomaa: Jotkut luvut puuttuvat tästä opetusohjelmasta. Jos tiedät, mitä lisätä, lataa asiaankuuluvat kuvat kuvan lisäystyökalulla.]
Osa 2/8: Laitteiden liittäminen
Vaihe 1. Tarkista, että toimintogeneraattori ja oskilloskooppi on kytketty lähimpään pistorasiaan
Vaihe 2. Liitä ensimmäinen anturi toimintogeneraattorin oikeassa alakulmassa olevaan”50 Ω OUTPUT” -liitäntään
- a. Liitä punainen positiivinen johto piirisi tuloliitäntään.
- b. Liitä musta miinusjohto piirisi maadoitusliittimeen.
Vaihe 3. Liitä toinen anturi oskilloskoopin etuosassa olevaan”CH 1” -liitäntään
- a. Liitä punainen positiivinen johto piirisi tuloliitäntään.
- b. Liitä musta miinusjohto piirisi maadoitusliittimeen.
Vaihe 4. Liitä kolmas anturi oskilloskoopin etupuolella olevaan”CH 2” -liitäntään
- a. Liitä punainen positiivinen johto piirisi lähtöliitäntään.
- b. Liitä musta miinusjohto piirisi maadoitusliittimeen (ellei laboratorio TA toisin määrää).
Vaihe 5. Varmista, että kaapelit eivät roiku työtilan reunan yli
Vaihe 6. Tarkista liitännät uudelleen
Niiden tulee olla kuten kuvassa 1.
Kuva 1 - Laitteiden liitännät
Osa 3/8: Käynnistä laite
Vaihe 1. Paina oskilloskoopin yläosassa olevaa virtapainiketta (merkitty”O/I”)
Vaihe 2. Paina toimintogeneraattorin oikeassa yläkulmassa olevaa "POWER" -painiketta
Vaihe 3. Kun laite on suorittanut itsetestauksen, sen pitäisi näyttää samanlaiselta kuin kuvassa 2 (tässä vaiheessa)
Osa 4/8: Aseta toimintogeneraattorin taajuus ja amplitudi
Vaihe 1. Paina painiketta “FREQ
”Toimintogeneraattorissa. Painikkeen yläpuolella oleva valo syttyy. Näytön pitäisi näyttää samalta kuin tässä vaiheessa näkyvä kuva.
Vaihe 2. Säädä taajuus alimpaan testattavaan taajuuteen eli aloitustaajuuteen
Tämä voidaan tehdä toimintogeneraattorin suurella valitsimella tai näytön alla olevilla neljällä toimintonäppäimellä. Painikkeet, joissa on merkintä “- val +”, muuttavat kohdistimen alla olevaa numeroa ja “” painikkeet siirtävät kohdistinta.
Vaihe 3. Paina “AMPL
”Toimintogeneraattorissa. Painikkeen yläpuolella oleva valo syttyy. Näytön pitäisi näyttää samanlaiselta kuin kuvassa 5 nyt.
Vaihe 4. Säädä amplitudi testattavan piirin laboratoriomenettelyssä määritettyyn jännitteeseen käyttämällä samaa valitsinta tai toimintonäppäimiä
Huomaa, että tämä on Vpp, huippujännite. Aallon suurin (positiivinen) ja minimi (negatiivinen) jännite ovat puolet huippujännitteestä.
Vaihe 5. Paina toimintogeneraattorin painiketta “OUTPUT”
Painikkeen vasemmalla puolella oleva valo syttyy.
Osa 5/8: Aseta oskilloskooppi -ikkuna
Vaihe 1. Paina oskilloskoopin oikeassa yläkulmassa olevaa "DEFAULT SETUP" -painiketta
Sen näytön pitäisi näyttää samanlaiselta kuin kuvassa 6. Aalto saattaa näkyä näytössä tai vain kohinaa. Seuraavat vaiheet keskittävät sen.
Vaihe 2. Paina oskilloskoopin oikeassa yläkulmassa olevaa AUTOSET-painiketta
Sen näytön pitäisi näyttää samanlaiselta kuin kuvassa 7, ja aaltojen tulisi näkyä tarkennettuna.
Vaihe 3. Paina ylhäältä toista toimintonäppäintä
Tämä käskee oskilloskoopin näyttämään yhden aallon jakson. Näytön pitäisi näyttää kuvan 7 mukaiselta.
Oskilloskoopin toimintonäppäimet sijaitsevat näytön oikealla puolella
Vaihe 4. Paina oskilloskoopin yläosassa olevaa "MEASURE" -painiketta
Oletusmittausnäyttö tulee näkyviin, kuten kuvassa 8.
Vaihe 5. Valitse ensimmäinen mittaus painamalla oskilloskoopin ylintä toimintonäppäintä
Paina ylempää toimintonäppäintä "Lähde", kunnes "CH1" näkyy luettelossa. Paina ylhäältä toista toimintonäppäintä "Type", kunnes "Freq" tulee näkyviin. Näytön pitäisi näyttää samalta kuin kuvassa 9. Palaa takaisin painamalla alanäppäintä.
Vaihe 6. Valitse toinen mittaus painamalla ylhäältä toista toimintonäppäintä
Paina ylempää toimintonäppäintä "Lähde", kunnes "CH1" näkyy luettelossa. Paina ylhäältä toista toimintonäppäintä "Tyyppi", kunnes "Pk-Pk" tulee näkyviin. Näytön pitäisi näyttää samalta kuin kuvassa 10. Palaa takaisin painamalla alanäppäintä.
Vaihe 7. Valitse kolmas mittaus painamalla ylhäältä olevaa toimintopainiketta
Paina ylempää toimintonäppäintä "Lähde", kunnes "CH2" näkyy luettelossa. Paina ylhäältä toista toimintonäppäintä "Type", kunnes "Freq" tulee näkyviin. Näytön pitäisi näyttää samalta kuin kuvassa 11. Palaa takaisin painamalla viimeistä toimintonäppäintä (viides ylhäältä).
Vaihe 8. Valitse neljäs mittaus painamalla ylhäällä olevaa neljättä toimintonäppäintä
Paina ylempää toimintonäppäintä "Lähde", kunnes "CH2" näkyy luettelossa. Paina ylhäältä toista toimintonäppäintä "Tyyppi", kunnes "Pk-Pk" tulee näkyviin. Näytön pitäisi näyttää samalta kuin kuvassa 12. Palaa takaisin painamalla alanäppäintä.
Vaihe 9. Käännä “HORIZONTAL SEC/DIV” -nuppia hieman vastapäivään, kunnes se napsahtaa kerran
Näytössäsi pitäisi nyt näkyä useampi kuin yksi jakso, kuten kuvassa 13. Näytön CH1 ja CH2 taajuusmittausten pitäisi muuttua arvosta "?" tosi lukemiseen.
Vaihe 10. Paina oskilloskoopin yläosassa olevaa "CURSOR" -painiketta
Oletusnäytön pitäisi näyttää kuvassa 14 näkyvältä.
Vaihe 11. Paina "Tyyppi" -kohdan vieressä olevaa ylintä toimintonäppäintä, kunnes "Aika" näkyy luettelossa
Näytön oikeanpuoleisen sarakkeen keskellä näkyvät lukemat, joista olemme kiinnostuneita: Δt ja ΔV. Sen alla näytetään kohdistimen 1 ja kohdistimen 2 lukemat.
Osa 6/8: Laskentataulukon luominen tietojen tallentamiseksi
Vaihe 1. Avaa laboratoriotietokoneessa Excel ja aloita uusi laskentataulukko
Merkitse sarakkeet "Taajuus", "Vin", "dV", "Vout", "Viive", "Vaihe" ja "Vahvistus".
Vaihe 2. Kirjoita taajuuden alle jokainen taajuus, jonka aiot testata (katso laboratoriomenettelysi)
Vaihe 3. Anna solu D2 "Vout" -kohdan alle tämä kaava:
= B2+C2
Vaihe 4. Paina paluuta
"= B2+C2" muuttuu nollaksi, koska emme ole kirjoittaneet mitään kohtaan B2 tai C2.
Vaihe 5. Paina Ctrl+D ja palaa sitten
Kaava kopioidaan D2: sta D3: ksi, ja Excel muuttaa kaavan muotoon "= B3+C3" automaattisesti. Pidä Ctrl+D painettuna ja palaa, kunnes täytät sarakkeen jokaiselle taajuudelle.
Vaihe 6. Kirjoita solun F2 kohdan "Vaihe" alle tämä kaava:
= 2*pi ()*A2*E2
Vaihe 7. Paina paluuta
Paina Ctrl+D ja palaa sitten sarakkeen täyttämiseen kuten ennenkin.
Vaihe 8. Kirjoita G2 -solun Gain -kohdan alle tämä kaava:
= 20*log10 (D2/B2)
Vaihe 9. Paina paluuta
Paina Ctrl+D ja palaa sitten sarakkeen täyttämiseen kuten ennenkin. Ohita virheet toistaiseksi.
Vaihe 10. Tallenna tämä laskentataulukko käytettäväksi mallina
Voit käyttää sitä seuraavan kerran, kun sinun on luotava Bode -juoni, jolloin voit ohittaa osan 6.
Osa 7/8: Tietojen saaminen Bode -kuvaajalle
Vaihe 1. Oskilloskoopin pitäisi olla edelleen kohdistimen näytöllä osan 5 lopussa
Jos ei, paina oskilloskoopin yläosassa olevaa "CURSOR" -painiketta.
Vaihe 2. Lähennä aaltoa kääntämällä “HORIZONTAL SEC/DIV” -nuppia niin, että yksi piste näkyy
Vaihe 3. Valitse kohdistin 1 painamalla neljättä toimintonäppäintä ylhäältä
Vaihe 4. Siirrä kohdistinta kääntämällä oskilloskoopin keskellä olevaa monitoimipainiketta
Nuppi on merkitsemätön ja sijaitsee "PRINT" -painikkeen yläpuolella.
Vaihe 5. Aseta kohdistin siten, että se on linjassa CH1 -aallon yläosan kanssa (ylempi, oranssi)
Vaihe 6. Valitse kohdistin 2 painamalla viimeistä toimintonäppäintä (viides ylhäältä)
Vaihe 7. Siirrä kohdistinta kääntämällä oskilloskoopin keskellä olevaa monitoimipainiketta
Aseta kohdistin siten, että se on linjassa CH2 -aallon yläosan kanssa (alempi, sininen).
Vaihe 8. Tallenna laskentataulukkoosi tiedot:
- a. Vin - jännitteen lukema kohdistimen 1 alla (820 mV yllä olevassa esimerkissä; tallenna tämä laskentataulukkoosi 0.820)
- b. dV - lukema ΔV: n vieressä (20,0 mV yllä olevassa esimerkissä; tallenna tämä laskentataulukkoosi 0,020)
- c. Viive - lukema Δt: n vieressä (160,0 µs yllä olevassa esimerkissä; tallenna tämä laskentataulukkoon 0,000160).
Osa 8/8: Bode -kuvaajan luominen
Vaihe 1. Vahvistuskaavio:
Kirjoita yksi vaihe tähän ja napsauta sitten 1. Valitse Taajuus- ja Vahvistus -sarakkeet.
Vaihe 2. Napsauta "Insert" ja etsi "Scatter Chart" -vaihtoehto
Vaihe 3. Napsauta pystyakselia hiiren kakkospainikkeella ja valitse "Muotoile akseli …"
Vaihe 4. Napsauta "Logaritminen asteikko"
Vaihe 5. Napsauta hiiren kakkospainikkeella vaaka-akselia ja valitse "Muotoile akseli …"
Vaihe 6. Napsauta "Logaritminen asteikko"
Vaihe 7. Vaihekaavio:
Valitse Taajuus- ja Vahvistus -sarakkeet.
Vaihe 8. Kirjoita yksi vaihe tähän ja napsauta sitten "Lisää" ja etsi "Scatter Chart" -vaihtoehto
Vaihe 9. Napsauta hiiren kakkospainikkeella vaaka-akselia ja valitse "Muotoile akseli …"
Vaihe 10. Napsauta”Logaritminen asteikko”
Vinkkejä
-
Jos näyttö näyttää edelleen meluisalta tai epäsäännölliseltä, tarkista seuraavat asiat:
- a. Tarkista, onko toimintogeneraattorin lähtö päällä (osa 3, vaihe 5).
- b. Tarkista, onko kaapelit tai liitännät löystyneet (osa 1, vaiheet 1-4).
- c. Kalibroi koettimesi (kysy ohjeita TA: lta).
- d. Kokeile toista kaapelia (osa 1, vaiheet 1-4), koska kaapeli voi vaurioitua.
- Huomaa, että molemmat kohdistimen lukemat koskevat lähdekoodissa lueteltua kanavaa. Huomaa myös, että lähdekanavan vaihtaminen vaikuttaa molempiin kohdistimiin samanaikaisesti. Oskilloskooppi ei salli meidän antaa kullekin kanavalle omaa kohdistinta. Älä tallenna kohdistinta 1 vahingossa CH1: ksi ja kohdistinta 2 CH2: ksi laboratoriotietoihisi!
