Bode plot je graf, který popisuje, jak obvod reaguje na různé frekvence. To nám například říká, že zesilovač má špatnou basovou (nízkofrekvenční) odezvu. Inženýři používají tyto grafy, aby lépe porozuměli svým vlastním návrhům, vybrali komponenty pro nový design nebo určili, zda se obvod může stát nestabilní, když jsou použity nesprávné frekvence.
Kroky
Část 1 z 8: Rozšířená definice
Jak již bylo zmíněno, Bodeův diagram je graf, který popisuje, jak obvod reaguje na různé frekvence. Graf Bode konkrétně ukazuje zisk obvodu s ohledem na frekvenci. Ve skutečnosti se skládá ze dvou grafů: odezva velikosti a fázová odpověď. Pro ilustraci je níže uveden ukázkový diagram Bode:
Zisk napětí v decibelech je definován jako:
G_dB = 20*〖log〗 _10 (Vout/Vin).
Pozitivní zisk znamená zesílení a negativní zisk znamená útlum. Pokud by tedy obvod měl Vout 1 volt a Vin √2 voltů (pokles napětí), jeho zisk by byl:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Tato značka -3 dB je důležitá, protože udává, kde je výstupní výkon obvodu (nikoli napětí!) Přesně polovina jeho vstupního výkonu.
Fázový diagram popisuje, jak cestování různým frekvencím trvá relativně kratší nebo delší dobu obvodem. Jakákoli frekvence s fázovým odečtem -180º nebo –π radiánů bude na této frekvenci nestabilní.
Chcete -li vytvořit Bodeův diagram ze stávajícího obvodu, otestujte obvod s řadou frekvencí. Tento rozsah závisí na aktuální aplikaci, například na přenosu zvuku nebo dat. Stimulujte vstup obvodu jednoduchou sinusovou vlnou na požadovaných frekvencích. Změřte vstup a výstup osciloskopem a porovnejte rozdíl mezi nimi. Zaznamenejte tyto rozdíly do tabulky a poté graficky zobrazte konečný Bodeův diagram. Data lze místo toho v případě potřeby tabulovat a vykreslovat ručně.
[Ed. poznámka: Některé obrázky v tomto tutoriálu chybí. Pokud víte, co přidat, nahrajte příslušné obrázky pomocí nástroje pro přidání obrázku.]
Část 2 z 8: Připojení zařízení
Krok 1. Zkontrolujte, zda je generátor funkcí a osciloskop připojen k nejbližší AC zásuvce
Krok 2. Připojte první sondu ke konektoru „50 Ω VÝSTUP“v předním dolním pravém rohu generátoru funkcí
- A. Připojte červený kladný vodič ke vstupní svorce vašeho obvodu.
- b. Připojte černý záporný vodič k uzemňovací svorce vašeho obvodu.
Krok 3. Připojte druhou sondu ke konektoru „CH 1“na přední straně osciloskopu
- A. Připojte červený kladný vodič ke vstupní svorce vašeho obvodu.
- b. Připojte černý záporný vodič k uzemňovací svorce vašeho obvodu.
Krok 4. Připojte třetí sondu ke konektoru „CH 2“na přední straně osciloskopu
- A. Připojte červený kladný vodič k výstupní svorce vašeho obvodu.
- b. Připojte černý záporný vodič k uzemňovací svorce vašeho obvodu (pokud laboratorní TA nestanoví jinak).
Krok 5. Ujistěte se, že kabely nevisí přes okraj pracovního prostoru
Krok 6. Znovu zkontrolujte připojení
Měly by být takové, jak ukazuje obrázek 1.
Obrázek 1 - Připojení vašeho zařízení
Část 3 z 8: Zapněte zařízení
Krok 1. Stiskněte tlačítko napájení (označené „O/I“) na horní straně osciloskopu
Krok 2. Stiskněte tlačítko „NAPÁJENÍ“v předním horním pravém rohu generátoru funkcí
Krok 3. Poté, co zařízení provede svůj vlastní test, mělo by vypadat podobně jako na obrázku 2 (zobrazené v tomto kroku)
Část 4 z 8: Nastavte frekvenci a amplitudu generátoru funkcí
Krok 1. Stiskněte tlačítko pod „FREQ
”Na generátoru funkcí. Kontrolka nad tlačítkem se rozsvítí. Vaše obrazovka by měla vypadat podobně jako na obrázku zobrazeném v tomto kroku.
Krok 2. Upravte frekvenci na nejnižší frekvenci, kterou chcete testovat, vaši počáteční frekvenci
To lze provést velkým otočným knoflíkem na generátoru funkcí nebo čtyřmi softklávesami pod displejem. Tlačítka označená „- val +“mění číslici pod kurzorem a tlačítka „“pohybují kurzorem.
Krok 3. Stiskněte tlačítko pod „AMPL
”Na generátoru funkcí. Kontrolka nad tlačítkem se rozsvítí. Vaše obrazovka by nyní měla vypadat podobně jako na obrázku 5.
Krok 4. Upravte amplitudu na napětí specifikované v laboratorním postupu pro testovaný obvod pomocí stejného ovladače nebo softwarových kláves
Všimněte si, že toto je Vpp, špičkové napětí. Maximální (kladné) a minimální (záporné) napětí vlny bude poloviční mezi špičkovým napětím.
Krok 5. Stiskněte tlačítko „VÝSTUP“na generátoru funkcí
Kontrolka nalevo od tlačítka se rozsvítí.
Část 5 z 8: Nastavte okno osciloskopu
Krok 1. Stiskněte tlačítko „DEFAULT SETUP“v pravém horním rohu osciloskopu
Jeho displej by měl vypadat podobně jako na obrázku 6. Vlna se může na displeji objevit, nebo může vykazovat pouze šum. Následující kroky jej uvedou do centra pozornosti.
Krok 2. Stiskněte tlačítko „AUTOSET“v pravém horním rohu osciloskopu
Jeho displej by měl vypadat podobně jako na obrázku 7 a vlny by se měly objevit zaostřené.
Krok 3. Stiskněte druhé softwarové tlačítko shora
To říká osciloskopu, aby zobrazil jednu periodu vlny. Váš displej by měl vypadat jako na obrázku 7.
Softklávesy osciloskopu jsou umístěny napravo od displeje
Krok 4. Stiskněte tlačítko „MEASURE“v horní polovině osciloskopu
Zobrazí se výchozí obrazovka měření, jako ta na obrázku 8.
Krok 5. Stisknutím horního softwarového tlačítka na osciloskopu vyberte první měření
Stiskněte horní softwarové tlačítko označené „Zdroj“, dokud se v seznamu nezobrazí „CH1“. Stiskněte druhé softwarové tlačítko shora označené „Typ“, dokud se nezobrazí „Freq“. Váš displej by měl vypadat jako na obrázku 9. Stisknutím spodního kontextového tlačítka se vrátíte zpět.
Krok 6. Stisknutím druhého softwarového tlačítka shora vyberte druhé měření
Stiskněte horní softwarové tlačítko označené „Zdroj“, dokud se v seznamu nezobrazí „CH1“. Stiskněte druhé softwarové tlačítko shora označené „Typ“, dokud se nezobrazí „Pk-Pk“. Váš displej by měl vypadat jako na obrázku 10. Stisknutím spodního kontextového tlačítka se vrátíte zpět.
Krok 7. Třetí softwarové tlačítko shora vyberte třetí měření
Stiskněte horní softwarové tlačítko označené „Zdroj“, dokud se v seznamu nezobrazí „CH2“. Stiskněte druhé softwarové tlačítko shora označené „Typ“, dokud se nezobrazí „Freq“. Váš displej by měl vypadat jako na obrázku 11. Stisknutím posledního kontextového tlačítka (pátého shora) se vrátíte zpět.
Krok 8. Stisknutím čtvrtého kontextového tlačítka shora vyberte čtvrté měření
Stiskněte horní softwarové tlačítko označené „Zdroj“, dokud se v seznamu nezobrazí „CH2“. Stiskněte druhé softwarové tlačítko shora označené „Typ“, dokud se nezobrazí „Pk-Pk“. Váš displej by měl vypadat jako na obrázku 12. Stisknutím dolního kontextového tlačítka se vrátíte zpět.
Krok 9. Otočte knoflíkem „HORIZONTAL SEC/DIV“trochu proti směru hodinových ručiček, dokud jednou nezacvakne
Váš displej by nyní měl zobrazovat více než jednu tečku, jako displej na obrázku 13. Měření frekvence CH1 a CH2 by se mělo změnit z „?“ke skutečnému čtení.
Krok 10. Stiskněte tlačítko „CURSOR“v horní polovině osciloskopu
Výchozí obrazovka by měla vypadat jako na obrázku 14.
Krok 11. Stiskněte horní kontextové tlačítko vedle „Typ“, dokud se nezobrazí „Čas“
Prostřední pravý sloupec obrazovky nám ukazuje hodnoty, které nás zajímají: Δt a ΔV. Pod tím jsou zobrazeny hodnoty pro kurzor 1 a kurzor 2.
Část 6 z 8: Vytvoření listu pro záznam vašich dat
Krok 1. Na laboratorním počítači otevřete Excel a spusťte novou tabulku
Označte sloupce „Frekvence“, „Vin“, „dV“, „Vout“, „Zpoždění“, „Fáze“a „Zisk“.
Krok 2. Pod „Frekvence“zadejte každou frekvenci, kterou plánujete testovat (viz laboratorní postupy)
Krok 3. Pod „Vout“v buňce D2 zadejte tento vzorec:
= B2+C2
Krok 4. Stiskněte klávesu Enter
„= B2+C2“se změní na nulu, protože jsme do B2 nebo C2 nic nezadali.
Krok 5. Stiskněte Ctrl+D a poté se vraťte
Vzorec se zkopíruje z D2 do D3, přičemž Excel svůj vzorec automaticky změní na „= B3+C3“. Pokračujte stisknutím Ctrl+D a poté se vraťte, dokud nevyplníte sloupec pro každou z vašich frekvencí.
Krok 6. Pod „Fáze“v buňce F2 zadejte tento vzorec:
= 2*pi ()*A2*E2
Krok 7. Stiskněte klávesu Enter
Stiskněte Ctrl+D a poté se vraťte jako dříve, abyste vyplnili sloupec.
Krok 8. Pod „Zisk“v buňce G2 zadejte tento vzorec:
= 20*log10 (D2/B2)
Krok 9. Stiskněte klávesu Enter
Stiskněte Ctrl+D a poté se vraťte jako dříve, abyste vyplnili sloupec. Chyby prozatím ignorujte.
Krok 10. Uložte tento list a použijte jej jako šablonu
Můžete jej použít příště, když potřebujete vytvořit Bodeův diagram, což vám umožní přeskočit část 6.
Část 7 z 8: Získání dat pro graf Bode
Krok 1. Váš osciloskop by měl být stále na displeji kurzoru od konce části 5
Pokud tomu tak není, stiskněte tlačítko „CURSOR“v horní polovině osciloskopu.
Krok 2. Otočením ovladače „HORIZONTAL SEC/DIV“vlnu přiblížíte, aby se zobrazila jedna tečka
Krok 3. Stisknutím čtvrtého kontextového tlačítka shora vyberte kurzor 1
Krok 4. Otočením „multifunkčního“ovladače umístěného ve středu horní části osciloskopu přesuňte kurzor
Knoflík není označen a nachází se těsně nad tlačítkem „PRINT“.
Krok 5. Umístěte kurzor tak, aby byl zarovnán se samým vrcholem vlny CH1 (horní, oranžová)
Krok 6. Stisknutím posledního kontextového tlačítka (pátého shora) vyberte Kurzor 2
Krok 7. Otočením „multifunkčního“ovladače umístěného ve středu horní části osciloskopu přesuňte kurzor
Umístěte kurzor tak, aby byl zarovnán se samým vrcholem vlny CH2 (nižší, modře).
Krok 8. Do tabulky zaznamenejte svá data:
- A. Vin - odečet napětí pod kurzorem 1 (820 mV v příkladu výše; zaznamenejte to jako 0,820 do tabulky)
- b. dV - údaj vedle ΔV (20,0 mV ve výše uvedeném příkladu; zaznamenejte to jako 0,020 do své tabulky)
- C. Zpoždění - čtení vedle Δt (160,0 µs ve výše uvedeném příkladu; zaznamenejte to jako 0,000160 do své tabulky).
Část 8 z 8: Vytvoření grafu Bode
Krok 1. Pro graf Gain:
Zde zadejte jeden krok a poté klikněte na 1. Vyberte sloupce Frekvence a Zisk.
Krok 2. Klikněte na „Vložit“a vyhledejte možnost „Bodový graf“
Krok 3. Klikněte pravým tlačítkem na svislou osu a vyberte „Formátovat osu…“
Krok 4. Klikněte na „Logaritmická stupnice“
Krok 5. Klepněte pravým tlačítkem na vodorovnou osu a vyberte „Formátovat osu…“
Krok 6. Klikněte na „Logaritmická stupnice“
Krok 7. Pro fázový diagram:
Vyberte sloupce Frekvence a Zisk.
Krok 8. Zadejte zde jeden krok a poté klikněte na „Vložit“a vyhledejte možnost „Bodový graf“
Krok 9. Klepněte pravým tlačítkem na vodorovnou osu a vyberte „Formátovat osu…“
Krok 10. Klikněte na „Logaritmická stupnice“
Tipy
-
Pokud displej stále vypadá hlučně nebo nepravidelně, zkontrolujte následující:
- A. Zkontrolujte, zda je zapnutý výstup generátoru funkcí (část 3, krok 5).
- b. Zkontrolujte, zda se neuvolnily kabely nebo připojení (část 1, kroky 1-4).
- c. Kalibrujte své sondy (požádejte TA o pokyny).
- d. Zkuste jiný kabel (část 1, kroky 1-4), protože by mohlo dojít k poškození kabelu.
- Tyto hodnoty kurzoru platí pro kanál uvedený v části „Zdroj“. Všimněte si také, že změna zdrojového kanálu ovlivní oba kurzory současně. Osciloskop nám neumožňuje dát každému kanálu vlastní kurzor. Nezaznamenávejte omylem kurzor 1 jako CH1 a kurzor 2 jako CH2 do laboratorních dat!
