En Bode -plot är en graf som beskriver hur en krets reagerar på olika frekvenser. Detta berättar till exempel att en förstärkare har dålig bas (lågfrekvent) respons. Ingenjörer använder dessa tomter för att bättre förstå sina egna konstruktioner, välja komponenter för en ny design eller för att avgöra om en krets kan bli instabil när fel frekvenser appliceras.
Steg
Del 1 av 8: Utökad definition
Som tidigare nämnts är en Bode -plot en graf som beskriver hur en krets reagerar på olika frekvenser. En Bode -plot visar specifikt en kretsförstärkning med avseende på frekvens. Den består faktiskt av två grafer: ett magnitudsvar och ett fassvar. För att illustrera detta visas ett exempel på Bode -plot nedan:
Spänningsökning i decibel definieras som:
G_dB = 20*〖log〗 _10 (Vout/Vin).
Positiv förstärkning betyder förstärkning, och negativ förstärkning indikerar dämpning. Så om en krets hade en Vout på 1 volt och en Vin på √2 volt (ett spänningsfall) skulle dess förstärkning vara:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 dB.
Detta -3 dB -märke är viktigt, eftersom det indikerar var kretsens uteffekt (inte spänning!) Är exakt hälften av sin ingångseffekt.
Fasdiagrammet beskriver hur olika frekvenser tar relativt kortare eller längre tid att resa genom kretsen. Varje frekvens med en fasavläsning på -180º eller –π radianer kommer att vara instabil vid den frekvensen.
För att skapa en Bode -plot från en befintlig krets, testa kretsen med ett frekvensområde. Detta intervall beror på den aktuella applikationen, till exempel ljud eller dataöverföring. Stimulera kretsens ingång med en enkel sinusvåg vid frekvenserna av intresse. Mät ingången och utgången med ett oscilloskop och jämför skillnaden mellan de två. Anteckna dessa skillnader i ett kalkylark och grafa dem sedan för att se den sista Bode -tomten. Data kan tabelleras och plottas för hand istället, om så önskas.
[Red. Obs! Några av figurerna saknas i den här självstudien. Om du vet vad du ska lägga till använder du bildadderverktyget för att ladda upp relevanta figurer.]
Del 2 av 8: Anslutning av utrustningen
Steg 1. Kontrollera att funktionsgeneratorn och oscilloskopet är anslutna till närmaste nätuttag
Steg 2. Anslut den första sonden till “50 Ω OUTPUT” -kontakten i det främre nedre högra hörnet av funktionsgeneratorn
- a. Anslut den röda positiva ledningen till ingången på din krets.
- b. Anslut den svarta negativa ledningen till din jordkrets.
Steg 3. Anslut den andra sonden till “CH 1” -kontakten på oscilloskopets framsida
- a. Anslut den röda positiva ledningen till ingången på din krets.
- b. Anslut den svarta negativa ledningen till din jordkrets.
Steg 4. Anslut den tredje sonden till “CH 2” -kontakten på oscilloskopets framsida
- a. Anslut den röda positiva ledningen till utgången på din krets.
- b. Anslut den svarta negativa kabeln till jordningsterminalen på din krets, (om inte annat instrueras av labbet TA).
Steg 5. Se till att kablarna inte hänger över kanten på arbetsytan
Steg 6. Dubbelkontrollera anslutningarna
De ska vara som visas i figur 1.
Figur 1 - Dina utrustningsanslutningar
Del 3 av 8: Slå på utrustningen
Steg 1. Tryck på strömbrytaren (märkt”O/I”) på oscilloskopets ovansida
Steg 2. Tryck på “POWER” -knappen i det övre högra hörnet av funktionsgeneratorn
Steg 3. När utrustningen har utfört sitt självtest ska den se ut som i figur 2 (visas i detta steg)
Del 4 av 8: Ställ in funktionsgeneratorns frekvens och amplitud
Steg 1. Tryck på knappen nedanför”FREQ
”På funktionsgeneratorn. Lampan ovanför knappen tänds. Din skärm ska se ut som den som visas i det här steget.
Steg 2. Justera frekvensen till den lägsta frekvensen du vill testa, din startfrekvens
Detta kan göras med den stora ratten på funktionsgeneratorn eller med de fyra funktionsknapparna under displayen. Knapparna markerade “- val +” ändrar siffran under markören och “” knapparna flyttar markören.
Steg 3. Tryck på knappen nedanför “AMPL
”På funktionsgeneratorn. Lampan ovanför knappen tänds. Din skärm ska se ut som figur 5 nu.
Steg 4. Justera amplituden till den spänning som anges i labproceduren för kretsen som testas med samma ratt eller funktionstangenter
Lägg märke till att detta är Vpp, topp-till-topp-spänningen. Den maximala (positiva) och minsta (negativa) spänningen för vågen kommer att vara hälften av topp-till-topp-spänningen.
Steg 5. Tryck på knappen “OUTPUT” på funktionsgeneratorn
Lampan till vänster om knappen tänds.
Del 5 av 8: Ställ in oscilloskopfönstret
Steg 1. Tryck på knappen”STANDARDINSTÄLLNING” i oscilloskopets övre högra hörn
Displayen ska se ut som i figur 6. Vågen kan visas på skärmen, eller så kan den bara visa brus. Nästa steg kommer att fokusera det.
Steg 2. Tryck på “AUTOSET” -knappen i oscilloskopets övre högra hörn
Displayen ska se ut som figur 7 och vågorna ska visas i fokus.
Steg 3. Tryck på den andra funktionsknappen uppifrån
Detta berättar för oscilloskopet att visa en enda period av vågen. Din skärm ska se ut som den i figur 7.
Oscilloskopets knappar finns till höger om displayen
Steg 4. Tryck på "MÄTNING" -knappen längst upp i mitten av oscilloskopet
Standardmätningsskärmen visas, som den i figur 8.
Steg 5. Tryck på den övre funktionsknappen på oscilloskopet för att välja den första mätningen
Tryck på den övre funktionstangenten "Källa" tills "CH1" visas. Tryck på den andra funktionsknappen högst upp märkt "Typ" tills "Freq" visas. Din skärm ska se ut som den i figur 9. Tryck på den nedre funktionsknappen för att gå tillbaka.
Steg 6. Tryck på den andra funktionsknappen uppifrån för att välja den andra mätningen
Tryck på den övre funktionstangenten "Källa" tills "CH1" visas. Tryck på den andra funktionstangenten upptill märkt "Typ" tills "Pk-Pk" visas. Din skärm ska se ut som den i figur 10. Tryck på den nedre funktionsknappen för att gå tillbaka.
Steg 7. Tryck på den tredje funktionsknappen uppifrån för att välja den tredje mätningen
Tryck på den övre funktionstangenten märkt "Källa" tills "CH2" visas. Tryck på den andra funktionsknappen högst upp märkt "Typ" tills "Freq" visas. Din skärm ska se ut som den i figur 11. Tryck på den sista funktionsknappen (femte uppifrån) för att gå tillbaka.
Steg 8. Tryck på den fjärde funktionstangenten uppifrån för att välja den fjärde mätningen
Tryck på den övre funktionstangenten märkt "Källa" tills "CH2" visas. Tryck på den andra funktionstangenten upptill märkt "Typ" tills "Pk-Pk" visas. Din skärm ska se ut som den i figur 12. Tryck på den nedre funktionsknappen för att gå tillbaka.
Steg 9. Vrid”HORIZONTAL SEC/DIV” -ratten lite moturs tills den klickar en gång
Din skärm ska nu visa mer än en period, som displayen i figur 13. Frekvensmätningarna CH1 och CH2 bör ändras från "?" till den sanna läsningen.
Steg 10. Tryck på “CURSOR” -knappen längst upp i mitten av oscilloskopet
Standardskärmen ska se ut som den i figur 14.
Steg 11. Tryck på den övre funktionsknappen bredvid “Typ” tills “Tid” visas
I mitten av den högra kolumnen på skärmen visas avläsningarna vi är intresserade av: Δt och ΔV. Nedanför visas avläsningarna för markör 1 och markör 2.
Del 6 av 8: Skapa kalkylbladet för att registrera dina data
Steg 1. Öppna Excel på din labbdator och starta ett nytt kalkylblad
Märk kolumnerna "Frequency", "Vin", "dV", "Vout", "Delay", "Phase" and "Gain".
Steg 2. Under "Frekvens" anger du varje frekvens du planerar att testa (se dina laboratorieprocedurer)
Steg 3. Ange följande formel under "Vout" i cell D2:
= B2+C2
Steg 4. Tryck på retur
"= B2+C2" blir till en nolla eftersom vi inte har angett något i B2 eller C2.
Steg 5. Tryck på Ctrl+D och återgå sedan
Formeln kopieras från D2 till D3, där Excel ändrar formeln till "= B3+C3" automatiskt. Fortsätt att trycka på Ctrl+D och återgå tills du fyller i kolumnen för var och en av dina frekvenser.
Steg 6. Under "Fas" i cell F2 anger du denna formel:
= 2*pi ()*A2*E2
Steg 7. Tryck på retur
Tryck på Ctrl+D och återgå sedan som du gjorde för att fylla i kolumnen.
Steg 8. Under "Gain" i cell G2 anger du denna formel:
= 20*log10 (D2/B2)
Steg 9. Tryck på retur
Tryck på Ctrl+D och återgå sedan som du gjorde för att fylla i kolumnen. Ignorera felen för tillfället.
Steg 10. Spara det här kalkylbladet som mall
Du kan använda den nästa gång du behöver skapa en Bode -plot, så att du kan hoppa över del 6.
Del 7 av 8: Skaffa data för Bode -tomten
Steg 1. Ditt oscilloskop bör fortfarande finnas på markörens display från slutet av del 5
Om det inte är det, tryck på "CURSOR" -knappen längst upp i mitten av oscilloskopet.
Steg 2. Vrid på”HORIZONTAL SEC/DIV” -ratten för att zooma in på vågen, så att en enda period visas
Steg 3. Tryck på den fjärde funktionstangenten uppifrån för att välja markör 1
Steg 4. Vrid på”multifunktions” -ratten på mitten av oscilloskopet för att flytta markören
Vredet är omärkt och ligger precis ovanför “SKRIV UT” -knappen.
Steg 5. Placera markören så att den ligger i linje med toppen av CH1 (övre, i orange) våg
Steg 6. Tryck på den sista funktionsknappen (femte uppifrån) för att välja markör 2
Steg 7. Vrid på”multifunktions” -ratten som ligger på mitten av oscilloskopet för att flytta markören
Placera markören så att den ligger i linje med toppen av CH2 (nedre, i blått) våg.
Steg 8. Registrera dina data på kalkylarket:
- a. Vin - spänningsavläsningen under markör 1 (820 mV i exemplet ovan; registrera detta som 0,820 i ditt kalkylblad)
- b. dV - avläsningen bredvid ΔV (20,0 mV i exemplet ovan; registrera detta som 0,020 i ditt kalkylblad)
- c. Fördröjning - avläsningen bredvid Δt (160,0 µs i exemplet ovan; registrera detta som 0,000160 i ditt kalkylblad).
Del 8 av 8: Skapa Bode -tomten
Steg 1. För Gain -tomten:
Ange ett steg här och klicka sedan på 1. Välj kolumnerna Frekvens och Förstärkning.
Steg 2. Klicka på "Infoga" och leta efter alternativet "Scatter Chart"
Steg 3. Högerklicka på den vertikala axeln och välj "Formatera axel …"
Steg 4. Klicka på “Logaritmisk skala”
Steg 5. Högerklicka på den horisontella axeln och välj "Formatera axel …"
Steg 6. Klicka på “Logaritmisk skala”
Steg 7. För fasdiagrammet:
Välj kolumnerna Frekvens och Förstärkning.
Steg 8. Ange ett steg här och klicka sedan på "Infoga" och leta efter alternativet "Scatter Chart"
Steg 9. Högerklicka på den horisontella axeln och välj "Formatera axel …"
Steg 10. Klicka på “Logaritmisk skala”
Tips
-
Om displayen fortfarande ser bullrig eller oregelbunden ut, kontrollera följande:
- a. Kontrollera om funktionsgeneratorutgången är på (del 3, steg 5).
- b. Kontrollera om några kablar eller anslutningar har lossnat (del 1, steg 1-4).
- c. Kalibrera dina sonder (fråga TA för instruktioner om detta).
- d. Försök med en annan kabel (del 1, steg 1-4) eftersom kabeln kan skadas.
- Observera att dessa marköravläsningar är båda för kanalen som anges under "Källa". Observera också att byte av källkanal påverkar båda markörerna samtidigt. Oscilloskopet tillåter oss inte att ge varje kanal sin egen markör. Registrera inte av misstag markör 1 som CH1 och markör 2 som CH2 i dina labbdata!
