Bodeov diagram je graf, ktorý popisuje, ako obvod reaguje na rôzne frekvencie. To nám napríklad hovorí, že zosilňovač má slabú basovú (nízkofrekvenčnú) odozvu. Inžinieri používajú tieto grafy na lepšie pochopenie vlastných návrhov, na výber komponentov pre nový dizajn alebo na určenie, či sa obvod môže stať nestabilným pri použití nesprávnych frekvencií.
Kroky
Časť 1 z 8: Rozšírená definícia
Ako už bolo spomenuté, Bodeov diagram je graf, ktorý popisuje, ako obvod reaguje na rôzne frekvencie. Bodeov diagram konkrétne ukazuje zosilnenie obvodu vzhľadom na frekvenciu. V skutočnosti pozostáva z dvoch grafov: odozva veľkosti a fázová odozva. Na ilustráciu je to znázornené nižšie na obrázku Bodeho diagramu:
Zisk napätia v decibeloch je definovaný ako:
G_dB = 20*〖log〗 _10 (Vout/Vin).
Pozitívny zisk znamená zosilnenie a negatívny zisk znamená útlm. Ak by teda obvod mal Vout 1 volt a Vin √ 2 voltov (pokles napätia), jeho zisk by bol:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Táto značka -3 dB je dôležitá, pretože naznačuje, kde je výstupný výkon obvodu (nie napätie!) Presne polovica jeho vstupného výkonu.
Fázový diagram popisuje, ako cestovanie obvodom rôznym frekvenciám trvá relatívne kratší alebo dlhší čas. Akákoľvek frekvencia s fázovým čítaním -180 ° alebo –π radiánov bude pri tejto frekvencii nestabilná.
Ak chcete vytvoriť Bodeov diagram z existujúceho obvodu, otestujte obvod s rozsahom frekvencií. Tento rozsah závisí od konkrétnej aplikácie, napríklad od prenosu zvuku alebo údajov. Stimulujte vstup obvodu jednoduchou sínusovou vlnou na požadovaných frekvenciách. Vstup a výstup zmerajte osciloskopom a porovnajte rozdiel medzi nimi. Zaznamenajte tieto rozdiely do tabuľky a potom ich graficky zobrazte, aby ste videli konečný Bodeov diagram. V prípade potreby je možné údaje namiesto toho ručne tabuľkovo zostaviť a vykresliť.
[Ed. poznámka: Niektoré obrázky v tomto návode chýbajú. Ak viete, čo pridať, nahrajte príslušné obrázky pomocou nástroja na pridanie obrázku.]
Časť 2 z 8: Pripojenie zariadenia
Krok 1. Skontrolujte, či sú generátor funkcií a osciloskop zapojené do najbližšej elektrickej zásuvky
Krok 2. Pripojte prvú sondu ku konektoru „50 Ω VÝSTUP“v prednom dolnom pravom rohu funkčného generátora
- a. Pripojte červený kladný vodič k vstupnému terminálu vášho obvodu.
- b. Pripojte čierny záporný vodič k uzemňovacej svorke vášho obvodu.
Krok 3. Pripojte druhú sondu ku konektoru „CH 1“na prednej strane osciloskopu
- a. Pripojte červený kladný vodič k vstupnému terminálu vášho obvodu.
- b. Pripojte čierny záporný vodič k uzemňovacej svorke vášho obvodu.
Krok 4. Pripojte tretiu sondu ku konektoru „CH 2“na prednej strane osciloskopu
- a. Pripojte červený kladný vodič k výstupnému terminálu vášho obvodu.
- b. Pripojte čierny záporný vodič k uzemňovacej svorke vášho obvodu (pokiaľ laboratórna TA neurčí inak).
Krok 5. Uistite sa, že káble nevisia cez okraj pracovného priestoru
Krok 6. Dvakrát skontrolujte pripojenia
Mali by byť také, ako je znázornené na obrázku 1.
Obrázok 1 - Pripojenia vášho zariadenia
Časť 3 z 8: Zapnite zariadenie
Krok 1. Stlačte tlačidlo napájania (označené „O/I“) na hornej strane osciloskopu
Krok 2. Stlačte tlačidlo „NAPÁJANIE“v prednom hornom pravom rohu generátora funkcií
Krok 3. Potom, čo zariadenie vykoná svoj automatický test, malo by vyzerať podobne ako na obrázku 2 (zobrazené v tomto kroku)
Časť 4 z 8: Nastavte frekvenciu a amplitúdu generátora funkcií
Krok 1. Stlačte tlačidlo pod „FREQ
”Na generátore funkcií. Kontrolka nad tlačidlom sa rozsvieti. Vaša obrazovka by mala vyzerať podobne ako na obrázku zobrazenom v tomto kroku.
Krok 2. Nastavte frekvenciu na najnižšiu frekvenciu, ktorú chcete testovať, svoju počiatočnú frekvenciu
To sa dá dosiahnuť veľkým voličom na generátore funkcií alebo štyrmi softvérovými klávesmi pod displejom. Tlačidlá označené „- val +“menia číslicu pod kurzorom a tlačidlá „“pohybujú kurzorom.
Krok 3. Stlačte tlačidlo nižšie „AMPL
”Na generátore funkcií. Kontrolka nad tlačidlom sa rozsvieti. Vaša obrazovka by teraz mala vyzerať podobne ako na obrázku 5.
Krok 4. Nastavte amplitúdu na napätie špecifikované v laboratórnom postupe pre testovaný obvod pomocou rovnakého voliča alebo softvérových kláves
Všimnite si, že toto je Vpp, napätie medzi špičkami. Maximálne (kladné) a minimálne (záporné) napätie vlny bude polovičné napätie medzi špičkami.
Krok 5. Na generátore funkcií stlačte tlačidlo „VÝSTUP“
Rozsvieti sa svetlo naľavo od tlačidla.
Časť 5 z 8: Nastavte okno osciloskopu
Krok 1. Stlačte tlačidlo „DEFAULT SETUP“v pravom hornom rohu osciloskopu
Jeho displej by mal vyzerať podobne ako na obrázku 6. Na displeji sa môže objaviť vlna alebo môže zobrazovať iba šum. Nasledujúce kroky ho zamerajú.
Krok 2. Stlačte tlačidlo „AUTOSET“v pravom hornom rohu osciloskopu
Jeho displej by mal vyzerať podobne ako na obrázku 7 a vlny by sa mali javiť ako zaostrené.
Krok 3. Zhora stlačte druhé softvérové tlačidlo
To hovorí osciloskopu, aby zobrazil jednu periódu vlny. Váš displej by mal vyzerať ako na obrázku 7.
Softklávesy osciloskopu sú umiestnené napravo od displeja
Krok 4. Stlačte tlačidlo „MEASURE“v strede hore na osciloskope
Zobrazí sa predvolená obrazovka merania, ako je tá na obrázku 8.
Krok 5. Na hornom softvérovom tlačidle na osciloskope vyberte prvé meranie
Stláčajte horné softvérové tlačidlo s označením „Zdroj“, kým sa nezobrazí „CH1“. Stláčajte druhé softvérové tlačidlo zhora označené „Typ“, kým sa nezobrazí „Freq“. Váš displej by mal vyzerať ako na obrázku 9. Stlačením spodného softvérového klávesu sa vrátite späť.
Krok 6. Druhé meranie vyberiete stlačením druhého softvérového klávesu zhora
Stláčajte horné softvérové tlačidlo s označením „Zdroj“, kým sa nezobrazí „CH1“. Stláčajte druhé softvérové tlačidlo zhora označené „Typ“, kým sa nezobrazí „Pk-Pk“. Váš displej by mal vyzerať ako na obrázku 10. Stlačením spodného softvérového klávesu sa vrátite späť.
Krok 7. Stlačením tretieho softvérového klávesu zhora vyberte tretie meranie
Stláčajte horné softvérové tlačidlo s označením „Zdroj“, kým sa v zozname nezobrazí „CH2“. Stláčajte druhé softvérové tlačidlo zhora označené „Typ“, kým sa nezobrazí „Freq“. Váš displej by mal vyzerať ako na obrázku 11. Ak sa chcete vrátiť späť, stlačte posledné softvérové tlačidlo (piate zhora).
Krok 8. Štvrté meranie zvoľte zhora stlačením štvrtého softvérového klávesu
Stláčajte horné softvérové tlačidlo s označením „Zdroj“, kým sa v zozname nezobrazí „CH2“. Stláčajte druhé softvérové tlačidlo zhora označené „Typ“, kým sa nezobrazí „Pk-Pk“. Váš displej by mal vyzerať ako na obrázku 12. Stlačením spodného softvérového klávesu sa vrátite späť.
Krok 9. Otočte gombíkom „HORIZONTAL SEC/DIV“trochu proti smeru hodinových ručičiek, kým raz neklikne
Váš displej by teraz mal zobrazovať viac ako jednu periódu, podobne ako displej na obrázku 13. Frekvenčné merania CH1 a CH2 by sa mali zmeniť z „?“k pravdivému čítaniu.
Krok 10. Stlačte tlačidlo „CURSOR“v strede hore na osciloskope
Predvolená obrazovka by mala vyzerať ako na obrázku 14.
Krok 11. Stláčajte horné softvérové tlačidlo vedľa položky „Typ“, kým sa nezobrazí „Čas“
Stred pravého stĺpca obrazovky nám ukazuje hodnoty, ktoré nás zaujímajú: Δt a ΔV. Pod tým sú zobrazené hodnoty pre kurzor 1 a kurzor 2.
Časť 6 z 8: Vytvorenie pracovného hárka na zaznamenanie vašich údajov
Krok 1. Na laboratórnom počítači otvorte Excel a spustite novú tabuľku
Označte stĺpce „Frekvencia“, „Vin“, „dV“, „Vout“, „Oneskorenie“, „Fáza“a „Zisk“.
Krok 2. Do poľa „Frekvencia“zadajte každú frekvenciu, ktorú plánujete testovať (pozrite si laboratórne postupy)
Krok 3. Pod „Vout“v bunke D2 zadajte tento vzorec:
= B2+C2
Krok 4. Stlačte kláves Return
„= B2+C2“sa zmení na nulu, pretože sme do B2 alebo C2 nič nezadali.
Krok 5. Stlačte Ctrl+D a potom sa vráťte
Vzorec sa skopíruje z D2 do D3, pričom Excel automaticky zmení vzorec na „= B3+C3“. Pokračujte stlačením klávesov Ctrl+D a potom sa vráťte, kým nevyplníte stĺpec pre každú z vašich frekvencií.
Krok 6. Do poľa Fáza v bunke F2 zadajte tento vzorec:
= 2*pi ()*A2*E2
Krok 7. Stlačte kláves Return
Stlačte Ctrl+D a potom sa vráťte tak, ako ste to urobili predtým, aby ste vyplnili stĺpec.
Krok 8. Do poľa „Zisk“v bunke G2 zadajte tento vzorec:
= 20*log10 (D2/B2)
Krok 9. Stlačte kláves Return
Stlačte Ctrl+D a potom sa vráťte tak, ako ste to urobili predtým, aby ste vyplnili stĺpec. Chyby zatiaľ ignorujte.
Krok 10. Uložte tento pracovný hárok, ktorý použijete ako šablónu
Môžete ho použiť nabudúce, keď budete potrebovať vytvoriť Bodeov diagram, ktorý vám umožní preskočiť časť 6.
Časť 7 z 8: Získanie údajov pre Bodeov diagram
Krok 1. Váš osciloskop by mal byť stále na kurzorovom displeji od konca časti 5
Ak nie je, stlačte tlačidlo „CURSOR“v strede hore na osciloskope.
Krok 2. Otočením gombíka „HORIZONTAL SEC/DIV“vlnu priblížite tak, aby sa zobrazila jedna bodka
Krok 3. Stlačením štvrtého softvérového klávesu zhora vyberte kurzor 1
Krok 4. Otočením „multifunkčného“gombíka umiestneného v strede hornej časti osciloskopu posuňte kurzor
Gombík je neoznačený a nachádza sa tesne nad tlačidlom „PRINT“.
Krok 5. Umiestnite kurzor tak, aby bol zarovnaný so samým vrchom vlny CH1 (horná, oranžová)
Krok 6. Stlačením posledného softvérového klávesu (piateho zhora) vyberte kurzor 2
Krok 7. Otočením „multifunkčného“gombíka umiestneného v strede hornej časti osciloskopu posuňte kurzor
Umiestnite kurzor tak, aby bol zarovnaný so samým vrchom vlny CH2 (dolná, modrá).
Krok 8. Do tabuľky si zaznamenajte svoje údaje:
- a. Vin - čítanie napätia pod kurzorom 1 (820 mV v príklade vyššie; zaznamenajte to ako 0,820 do tabuľky)
- b. dV - údaj vedľa ΔV (20,0 mV vo vyššie uvedenom príklade; zaznamenajte to ako 0,020 do tabuľky)
- c. Oneskorenie - údaj vedľa Δt (160,0 µs vo vyššie uvedenom príklade; zaznamenajte to ako 0,000160 do svojej tabuľky).
Časť 8 z 8: Vytvorenie Bodeho diagramu
Krok 1. Pre graf Gain:
Tu zadajte jeden krok a potom kliknite na 1. Vyberte stĺpce Frekvencia a Zisk.
Krok 2. Kliknite na „Vložiť“a vyhľadajte možnosť „Bodový graf“
Krok 3. Kliknite pravým tlačidlom myši na zvislú os a zvoľte „Formátovať os …“
Krok 4. Kliknite na „Logaritmická stupnica“
Krok 5. Kliknite pravým tlačidlom myši na vodorovnú os a zvoľte „Formátovať os …“
Krok 6. Kliknite na „Logaritmická stupnica“
Krok 7. Pre fázový diagram:
Vyberte stĺpce Frekvencia a Zisk.
Krok 8. Zadajte tu jeden krok a potom kliknite na „Vložiť“a vyhľadajte možnosť „Bodový graf“
Krok 9. Kliknite pravým tlačidlom myši na vodorovnú os a zvoľte „Formátovať os …“
Krok 10. Kliknite na „Logaritmická stupnica“
Tipy
-
Ak je displej stále hlučný alebo nepravidelný, skontrolujte nasledujúce:
- a. Skontrolujte, či je zapnutý výstup generátora funkcií (časť 3, krok 5).
- b. Skontrolujte, či sa neuvoľnili všetky káble alebo pripojenia (časť 1, kroky 1-4).
- c. Kalibrujte svoje sondy (o tom požiadajte CK).
- d. Skúste iný kábel (časť 1, kroky 1-4), pretože môže dôjsť k poškodeniu kábla.
- Uvedené hodnoty kurzora sú pre kanál uvedený v časti „Zdroj“. Všimnite si tiež, že zmena zdrojového kanála ovplyvní oba kurzory súčasne. Osciloskop nám neumožňuje priradiť každému kanálu vlastný kurzor. Nezaznamenajte omylom kurzor 1 ako CH1 a kurzor 2 ako CH2 do laboratórnych údajov!
