Un grafic Bode este un grafic care descrie modul în care un circuit răspunde la diferite frecvențe. Acest lucru ne spune, de exemplu, că un amplificator are un răspuns slab la bas (frecvență joasă). Inginerii folosesc aceste grafice pentru a-și înțelege mai bine propriile modele, pentru a alege componentele pentru un nou design sau pentru a determina dacă un circuit poate deveni instabil atunci când se aplică frecvențe greșite.
Pași
Partea 1 din 8: Definiție extinsă
După cum sa menționat anterior, un grafic Bode este un grafic care descrie modul în care un circuit răspunde la diferite frecvențe. Un grafic Bode arată în mod specific câștigul unui circuit în ceea ce privește frecvența. De fapt, constă din două grafice: un răspuns de magnitudine și un răspuns de fază. Pentru a ilustra acest lucru, un exemplu de grafic Bode este prezentat mai jos:
Câștigul de tensiune în decibeli este definit ca:
G_dB = 20 * 〖log〗 _10 (Vout / Vin).
Câștigul pozitiv înseamnă amplificare, iar câștigul negativ indică atenuare. Deci, dacă un circuit ar avea un Vout de 1 volți și un Vin de √2 volți (o cădere de tensiune), câștigul său ar fi:
G_dB = 20 〖* log〗 _10 (1 / √2) = - 3 dB.
Această marcă de -3 dB este importantă, deoarece indică unde puterea de ieșire a circuitului (nu tensiunea!) Este exact jumătate din puterea sa de intrare.
Diagrama fazelor descrie modul în care frecvențele diferite necesită un timp relativ mai scurt sau mai lung pentru a călători prin circuit. Orice frecvență cu o citire de fază de -180º sau –π radiani va fi instabilă la acea frecvență.
Pentru a crea un grafic Bode dintr-un circuit existent, testați circuitul cu o gamă de frecvențe. Această gamă depinde de aplicația la îndemână, cum ar fi transmisia audio sau de date. Stimulați intrarea circuitului cu o undă sinusoidală simplă la frecvențele de interes. Măsurați intrarea și ieșirea cu un osciloscop și comparați diferența dintre cele două. Înregistrați aceste diferențe într-o foaie de calcul, apoi graficați-le pentru a vedea graficul final Bode. Datele pot fi tabelate și reprezentate manual, dacă se dorește.
[Ed. notă: Unele dintre figuri lipsesc din acest tutorial. Dacă știți ce să adăugați, utilizați instrumentul Adder Image pentru a încărca cifrele relevante.]
Partea 2 din 8: Conectarea echipamentului
Pasul 1. Verificați dacă generatorul de funcții și osciloscopul sunt conectate la cea mai apropiată priză de curent alternativ
Pasul 2. Conectați prima sondă la conectorul „50 Ω OUTPUT” din colțul din dreapta jos al generatorului de funcții
- A. Conectați cablul pozitiv roșu la terminalul de intrare al circuitului dvs.
- b. Conectați cablul negativ negru la terminalul de masă al circuitului dvs.
Pasul 3. Conectați a doua sondă la conectorul „CH 1” de pe partea din față a osciloscopului
- A. Conectați cablul pozitiv roșu la terminalul de intrare al circuitului dvs.
- b. Conectați cablul negativ negru la terminalul de masă al circuitului dvs.
Pasul 4. Conectați a treia sondă la conectorul „CH 2” de pe partea din față a osciloscopului
- A. Conectați cablul pozitiv roșu la terminalul de ieșire al circuitului dvs.
- b. Conectați cablul negativ negru la terminalul de masă al circuitului dvs. (cu excepția cazului în care este instruit altfel de către laboratorul TA).
Pasul 5. Asigurați-vă că cablurile nu atârnă peste marginea spațiului de lucru
Pasul 6. Verificați de două ori conexiunile
Ar trebui să fie așa cum se arată în Figura 1.
Figura 1 - Conexiunile echipamentului dvs.
Partea 3 din 8: Porniți echipamentul
Pasul 1. Apăsați butonul de alimentare (etichetat „O / I”) din partea superioară a osciloscopului
Pasul 2. Apăsați butonul „POWER” din colțul din dreapta sus al generatorului de funcții
Pasul 3. După ce echipamentul își efectuează autotestul, ar trebui să arate similar cu ceea ce este prezentat în Figura 2 (prezentat în acest pas)
Partea 4 din 8: Setați frecvența și amplitudinea generatorului de funcții
Pasul 1. Apăsați butonul de sub „FREQ
”Pe generatorul de funcții. Lumina de deasupra butonului se aprinde. Ecranul dvs. ar trebui să arate similar cu figura prezentată în acest pas.
Pasul 2. Reglați frecvența la cea mai mică frecvență pe care doriți să o testați, frecvența de pornire
Acest lucru se poate face cu cadranul mare de pe generatorul de funcții sau cu cele patru taste soft de sub afișaj. Butoanele marcate cu „- val +” schimbă cifra de sub cursor, iar butoanele „” deplasează cursorul.
Pasul 3. Apăsați butonul de sub „AMPL
”Pe generatorul de funcții. Lumina de deasupra butonului se aprinde. Ecranul dvs. ar trebui să arate similar cu Figura 5 acum.
Pasul 4. Reglați amplitudinea la tensiunea specificată în procedura de laborator pentru circuitul testat, utilizând același cadran sau taste soft
Observați că acesta este Vpp, tensiunea vârf-la-vârf. Tensiunile maxime (pozitive) și minime (negative) ale undei vor fi la jumătate din tensiunea de vârf la vârf.
Pasul 5. Apăsați butonul „OUTPUT” de pe generatorul de funcții
Lumina din stânga butonului se aprinde.
Partea 5 din 8: Setați fereastra osciloscopului
Pasul 1. Apăsați butonul „DEFAULT SETUP” din colțul din dreapta sus al osciloscopului
Afișajul său ar trebui să arate similar cu Figura 6. Unda poate apărea pe afișaj sau poate arăta doar zgomot. Pașii următori îl vor pune în evidență.
Pasul 2. Apăsați butonul „AUTOSET” din colțul din dreapta sus al osciloscopului
Afișajul său ar trebui să arate similar cu Figura 7, iar undele ar trebui să apară focalizate.
Pasul 3. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus
Aceasta spune osciloscopului să afișeze o singură perioadă a undei. Afișajul dvs. ar trebui să arate ca cel din Figura 7.
Tastele soft ale osciloscopului se află în dreapta afișajului
Pasul 4. Apăsați butonul „MĂSURARE” din mijlocul superior al osciloscopului
Va fi afișat ecranul de măsurare implicit, ca cel din Figura 8.
Pasul 5. Apăsați tasta soft superioară de pe osciloscop pentru a selecta prima măsurare
Apăsați tasta soft superioară etichetată „Sursă” până când apare „CH1”. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus etichetată „Type” până se afișează „Freq”. Afișajul dvs. ar trebui să arate ca cel din Figura 9. Apăsați tasta soft de jos pentru a reveni.
Pasul 6. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus pentru a selecta a doua măsurare
Apăsați tasta soft superioară etichetată „Sursă” până când apare „CH1”. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus etichetată „Type” până când este afișat „Pk-Pk”. Afișajul dvs. ar trebui să arate ca cel din Figura 10. Apăsați tasta soft de jos pentru a reveni.
Pasul 7. Apăsați a treia tastă soft din partea de sus pentru a selecta a treia măsurătoare
Apăsați tasta funcțională superioară etichetată „Sursă” până când apare „CH2”. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus etichetată „Type” până se afișează „Freq”. Afișajul dvs. ar trebui să arate ca cel din Figura 11. Apăsați ultima tastă soft (a cincea din partea de sus) pentru a reveni înapoi.
Pasul 8. Apăsați a patra tastă soft din partea de sus pentru a selecta a patra măsurătoare
Apăsați tasta funcțională superioară etichetată „Sursă” până când apare „CH2”. Apăsați a doua tastă soft din partea de sus etichetată „Type” până când este afișat „Pk-Pk”. Afișajul dvs. ar trebui să arate ca cel din Figura 12. Apăsați tasta soft de jos pentru a reveni.
Pasul 9. Rotiți puțin butonul „HORIZONTAL SEC / DIV” în sens invers acelor de ceasornic, până când dă clic o dată
Afișajul dvs. ar trebui să afișeze acum mai mult de o perioadă, cum ar fi afișajul din Figura 13. Măsurătorile de frecvență CH1 și CH2 ar trebui să se schimbe din „?” la adevărata lectură.
Pasul 10. Apăsați butonul „CURSOR” din mijlocul superior al osciloscopului
Ecranul implicit ar trebui să arate ca cel din Figura 14.
Pasul 11. Apăsați tasta funcțională superioară de lângă „Tip” până când este afișat „Ora”
Mijlocul coloanei din dreapta a ecranului ne arată citirile care ne interesează: Δt și ΔV. Mai jos, sunt afișate citirile pentru Cursorul 1 și Cursorul 2.
Partea 6 din 8: Crearea foii de lucru pentru a vă înregistra datele
Pasul 1. Pe computerul de laborator, deschideți Excel și începeți o nouă foaie de calcul
Etichetați coloanele „Frecvență”, „Vin”, „dV”, „Vout”, „Întârziere”, „Fază” și „Câștig”.
Pasul 2. Sub „Frecvență”, introduceți fiecare frecvență pe care intenționați să o testați (consultați procedurile de laborator)
Pasul 3. Sub „Vout” în celula D2, introduceți această formulă:
= B2 + C2
Pasul 4. Apăsați return
„= B2 + C2” se transformă în zero deoarece nu am introdus nimic în B2 sau C2.
Pasul 5. Apăsați Ctrl + D, apoi reveniți
Formula este copiată din D2 în D3, Excel schimbându-și formula în „= B3 + C3” automat. Continuați să apăsați Ctrl + D apoi reveniți până când completați coloana pentru fiecare dintre frecvențele dvs.
Pasul 6. Sub „Faza” din celula F2, introduceți această formulă:
= 2 * pi () * A2 * E2
Pasul 7. Apăsați return
Apăsați Ctrl + D, apoi reveniți așa cum ați făcut înainte pentru a umple coloana.
Pasul 8. Sub „Câștig” în celula G2, introduceți această formulă:
= 20 * log10 (D2 / B2)
Pasul 9. Apăsați return
Apăsați Ctrl + D, apoi reveniți așa cum ați făcut înainte pentru a umple coloana. Ignorați erorile pentru moment.
Pasul 10. Salvați această foaie de lucru pentru a o folosi ca șablon
Îl puteți folosi data viitoare când trebuie să creați un grafic Bode, permițându-vă să ignorați partea 6.
Partea 7 din 8: Obținerea datelor pentru graficul Bode
Pasul 1. Osciloscopul dvs. ar trebui să fie în continuare pe afișajul cursorului de la sfârșitul părții 5
Dacă nu este, apăsați butonul „CURSOR” din mijlocul superior al osciloscopului.
Pasul 2. Rotiți butonul „HORIZONTAL SEC / DIV” pentru a mări valul, astfel încât să fie afișată o singură perioadă
Pasul 3. Apăsați a patra tastă soft din partea de sus pentru a selecta Cursorul 1
Pasul 4. Rotiți butonul „multifuncțional” situat în partea superioară centrală a osciloscopului pentru a deplasa cursorul
Butonul nu este etichetat și este situat chiar deasupra butonului „PRINT”.
Pasul 5. Poziționați cursorul astfel încât să se alinieze cu partea superioară a undei CH1 (superioară, în portocaliu)
Pasul 6. Apăsați ultima tastă funcțională (a cincea din partea de sus) pentru a selecta Cursorul 2
Pasul 7. Rotiți butonul „multifuncțional” situat în partea superioară centrală a osciloscopului pentru a deplasa cursorul
Poziționați cursorul astfel încât să se alinieze cu partea superioară a undei CH2 (jos, în albastru).
Pasul 8. În foaia de calcul, înregistrați datele:
- A. Vin - citirea tensiunii sub cursorul 1 (820 mV în exemplul de mai sus; înregistrați acest lucru ca 0.820 în foaia dvs. de calcul)
- b. dV - citirea de lângă ΔV (20,0 mV în exemplul de mai sus; înregistrați acest lucru ca 0,020 în foaia dvs. de calcul)
- c. Întârziere - citirea de lângă Δt (160,0 µs în exemplul de mai sus; înregistrați acest lucru ca 0,000160 în foaia dvs. de calcul).
Partea 8 din 8: Crearea graficului Bode
Pasul 1. Pentru complotul Gain:
Introduceți un pas aici și apoi faceți clic pe 1. Selectați coloanele Frecvență și Câștig.
Pasul 2. Faceți clic pe „Insert” și căutați opțiunea „Scatter Chart”
Pasul 3. Faceți clic dreapta pe axa verticală și alegeți „Format Axis …”
Pasul 4. Faceți clic pe „Scară logaritmică”
Pasul 5. Faceți clic dreapta pe axa orizontală și alegeți „Format Axis …”
Pasul 6. Faceți clic pe „Scară logaritmică”
Pasul 7. Pentru complotul fazei:
Selectați coloanele Frecvență și Câștig.
Pasul 8. Introduceți un pas aici și apoi faceți clic pe „Insert” și căutați opțiunea „Scatter Chart”
Pasul 9. Faceți clic dreapta pe axa orizontală și alegeți „Formatează axa …”
Pasul 10. Faceți clic pe „Scară logaritmică”
sfaturi
-
Dacă afișajul pare încă zgomotos sau neregulat, verificați următoarele:
- a. Verificați dacă ieșirea generatorului de funcții este activată (partea 3, pasul 5).
- b. Verificați dacă s-au slăbit cabluri sau conexiuni (partea 1, pașii 1-4).
- c. Calibrați sondele (solicitați TA instrucțiuni despre acest lucru).
- d. Încercați un alt cablu (partea 1, pașii 1-4) deoarece cablul se poate deteriora.
- Rețineți că aceste citiri ale cursorului sunt ambele pentru canalul listat sub „Sursă”. De asemenea, rețineți că schimbarea canalului sursă afectează ambele cursoare în același timp. Osciloscopul nu ne permite să oferim fiecărui canal cursorul său. Nu înregistrați accidental Cursorul 1 ca CH1 și Cursorul 2 ca CH2 în datele de laborator!
