Integračný RC článok
TEÓRIA:
Charakteristiky a parametre štvorpólov (dvojbránov) - definície,
amplitúdová a fázová frekvenčná charakteristika, RC článok
(filter), integračný a derivačný článok, generátor, osciloskop,
obvodový analyzátor.
ÚLOHY:
1. Zapojte rezistor a kondenzátor ako integrátor, ktorého vstupnú bránu pripojte na generátor harmonického signálu. Priebeh napätia na výstupnej i vstupnej bráne sledujte osciloskopom. Frekvenciu budiaceho signálu meňte s vhodným (logaritmickým) krokom, napr. 50-100-200-500-1k-2k-5k-10k Hz. Pri každej nastavenej frekvencii zaznamenajte amplitúdu vstupného a výstupného signálu i fázový posun medzi vstupným a výstupným signálom (pomôžte si funkciami measure a cursors). Podľa nameraných a prepočítaných hodnôt zostrojte amplitúdovú a fázovú frekvenčnú charakteristiku testovaného štvorpólu. Určte medznú frekvenciu z nameranej charakteristiky a výpočtom podľa menovitých hodnôt súčiastok. Zhodujú sa tieto frekvencie? Čo môže spôsobovať rozdiel?
Integračný RC článok
Derivačný RC článok
2. Zopakujte úlohu 1 pre derivátor.
3. Spustite program „stvorpoly.exe“
a oboznámte sa s automatickým meračom frekvenčných charakteristík.
Zoznámte sa s použitým princípom merania podľa informácií v
programe. Pripojte (ľubovoľnú) testovanú dvojbránu k meracej karte
podľa diagramu v programe. Zmerajte frekvenčné charakteristiky v
akustickom frekvenčnom pásme bez kalibrácie a výsledky uložte.
Premostite testovaný štvorpól, vykonajte a uložte kalibráciu a
zmerajte frekvenčné charakteristiky ešte raz s kalibrovaným
meračom. Ako sa líšia namerané charakteristiky bez kalibrácie a s
kalibráciou? Čo spôsobuje tieto rozdiely?
4. Pripojte vstup jedného
ľubovoľného štvorpólu na generátor signálu, výstup štvorpólu
pripojte na 1 kanál osciloskopu. Výstup „SYNC“ generátora zapojte
na kanál 2 osciloskopu a nastavte synchronizáciu osciloskopu od
kanálu 2. Generátor nastavte tak, aby generoval harmonický
priebeh, stlačením tlačidla „Sweep“ zapnite rozmietanie. Tu
nastavte spôsob zmeny frekvencie na logaritmický „LOG“ ,
počiatočnú a konečnú frekvenciu „START“ a „STOP“ nastavte tak, aby
ste pokryli akustické frekvenčné pásmo. Nastavte čas rozmietania
„Sweep time“ na 500 ms. Generátor teraz bude generovať harmonický
priebeh, ktorého frekvenciu bude automaticky plynule meniť v
rozsahu nastavených hraníc. Časovú základňu osciloskopu nastavte
na 50 ms/dielik a upravte nastavenie vertikálnej časti osciloskopu
tak, aby ste videli súčasne oba signály a aby sa navzájom
prekrývali. Na obrazovke by ste mali vidieť harmonický priebeh,
ktorého frekvencia a amplitúda sa v čase mení. Na generátore
stlačte tlačidlo „Marker“. Tylo obdĺžnikového priebehu teraz
funguje ako značka, ktorá v priebehu na kanáli 1 ukazuje
frekvenciu, pričom táto súhlasí s nastavením „Marker Freq“ na
generátore. Meňte postupne frekvenciu značky s vhodným
logaritmickým krokom (napr. ako v úlohe 1) a pomocou kurzorov
odčítajte amplitúdu priebehu na osciloskope v mieste, kde ukazuje
značka. Z nameraných hodnôt zostrojte amplitúdovú frekvenčnú
charakteristiku a výsledok porovnajte s charakteristikami
získanými niektorou z predošlých metód.
5. Na meranie amplitúdovo frekvenčnej a fázovo frekvenčnej charakteristiky je možné využiť aj zabudovanú funkciu osciloskopu EDUX1052G. Výstup zabudovaného generátora osciloskopu zapojte na vstup ľubovoľného štvorpólu. Kanál 1 osciloskopu rovnako zapojte na vstup tohto štvorpólu a kanál 2 na výstup štvorpólu. Následne si v osciloskope zapnite funkciu Frequency Response Analysis (Analyse > Features > Frequency Response Analysis). V podmenu Setup si môžete nastaviť začiatočnú frekvenciu, koncovú frekvenciu, amplitúdu generovaného harmonického signálu, výstupnú impedanciu a počet bodov, ktoré sa odmerajú. V tomto podmenu sa Vám zobrazí aj schéma zapojenia. Po nastavení merania sa môžete vrátiť z podmenu Setup a spustiť analýzu tlačidlom Run Analysis. Osciloskop začne automaticky merať amplitúdovo frekvenčnú a fázovo frekvenčnú charakteristiku štvorpólu. Po vykonaní merania sa Vám na osciloskope vykreslia namerané charakteristiky. Túto charakteristiku si uložte a porovnajte s predchádzajúcimi charakteristikami.
Schéma pre 1. a 2. Úlohu
Schéma pre 3. Úlohu
Schéma pre 4. Úlohu
Schéma pre 5. Úlohu
