lab4

Report
Lab 4
Några slides att repetera inför Lab 4
William Sandqvist [email protected]
Oscilloskopets Wave-generator
Waveform
Sine
Square
Ramp
Pulse
DC
Noise
Frequency Amplitude Offset
BNC-kontakt
Man kan använda oscilloskopets inbyggda
Wave-generator!
William Sandqvist [email protected]
Output Load
High-Z
50 
Wave-Gen eller PM3159
Välj
själv!
PM3159
Wave-Gen
Nackdel: Alla oscilloskopets funktioner
använder samma Entry-ratt! Lite som
ett kombinationsverktyg.
Fördel: Man kan välja Trigger Menu, Source,
WaveGen så har man alltid stabil triggning på
signaler som använder Wave-generatorsignalerna!
William Sandqvist [email protected]
Fasvinkel 
Om en sinuskurva inte börjar med 0 har funktionsuttrycket en
fasvinkel .
u(t )  Uˆ sin( t   )
Ange funktionen
matematiskt:
u (t )  6  sin( 2 1000 t   )
3
u (0)  3  6  sin( )    arcsin   0,52 rad ( 30)
6
u (t )  6  sin(6283 t  0,52)
William Sandqvist [email protected]
RC LP-filtret, j
1
U2
j C
1
j C



U1 R  1
j C 1  j RC
j C
U2
1

U1
1  ( RC) 2
U 
  RC 
arg 2   arg(1)  arg(1  j RC)  0  arctan
   arctan RC 
U
1


 1
William Sandqvist [email protected]
RC LP-filtret, H()
H
1
1  j RC
absH   H 
1
1  ( RC)
2
argH    arctan RC
Vid den vinkelfrekvens då RC = 1 , blir nämnarens realdel och imaginärdel lika. Detta är filtrets gränsfrekvens.
William Sandqvist [email protected]
Mätning av fas
t
Oscilloskopet mäter fas som tids-fördröjning.
En positiv tidsfördröjning ses som en positiv
fasvinkel.
I elläran ser vi en positiv tids-fördröjning som att
signalen ”släpar efter” och har en negativ fasvinkel.
2
1
Byt från Phase(12) till Phase(21) !
Ställ in …
Meas, Phase, Settings, Source1 2, Source2 1, så blir det rätt!
William Sandqvist [email protected]
2
Mätning av överföringsfunktion
DSO2014B
PM5139
U P-P  4 V
U 2 U CH 2

U1 U CH 1
U2 
  Phase(2  1)
 U 1  ger vinkeln det rätta tecknet!
  arg 
 Mät och ”plotta” RC-filtrets överföringsfunktion.
William Sandqvist [email protected]
Logaritmisk skala
Så här fungerar en logaritmisk skala:
… 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 …
0-punkt finns inte!
0-punkt finns inte!
0-punkt finns inte!
William Sandqvist [email protected]
William Sandqvist [email protected]
William Sandqvist [email protected]
Impedans R L C
Z
U
I
U 
 arg(U )  arg( I )  {arg( I )  0}  arg(U )

I 
  arg(Z )  arg 
William Sandqvist [email protected]
Mätning av impedans Z
Oscilloskop kan bara mäta spänningar. Ett mätmotstånd R
10  gör om strömmen till en spänning!
PM5139
DSO2014B
U P-P  4 V
+
U
-
Z
U
I
mätmotstånd 10 
U  U CH 2
I
U CH 1
R
om R är litet i förhållande till Z.
Z
U CH 2 U CH 2

R
I
U CH 1
William Sandqvist [email protected]
U CH 2
Z
R
U CH 1
 = Phase( 2→1 )
Mätning av impedans Z 45
PM5139
DSO2014B
U P-P  4 V
+
U
-
Z
U
I
mätmotstånd 10 
 Mät Z när fasvinkelns belopp är så nära 45
som möjligt. Beräkna sedan L och r.
2
2
2
Z 45

r

(2

f
L
)

45
r  2 f 45 L 
Z 45
r
2
L? r ?
r
L
2 f 45
Z
 = Phase( 2→1 )
 Tag också reda på vid vilka ungefärliga frekvenser som
fasvinkelns belopp är 30 och 60. f30  ? f60  ?
William Sandqvist [email protected]
U CH 2
R
U CH 1
( Oundvikligt mätfel! )
PM5139
U P-P  4 V
DSO2014B
+
U
-
Z
U
I
mätmotstånd 10 
Yttre voltmeterkoppling ger oss ett mätfel
( eftersom mätmotståndet R felaktigt räknas in i Z ).
Signalgeneratorer och oscilloskop har gemensam jord – detta gör det
omöjligt att använda inre voltmeterkoppling för att slippa mätfelet!
William Sandqvist [email protected]
William Sandqvist [email protected]
Serieresonans RLC f0
PM5139
DSO2014B
U P-P  4 V
Lägg till kondensatorn C = 330 nF. Prova ut vid vilken frekvens
strömmen blir maximal (UCh1 max). Detta är resonansfrekvensen f0.
 Hur stor är då fasvinkeln, Phase(21)?
 Stämmer den uppmätta resonansfrekvensen
med Ditt uppmätta och beräknade värde på L?
William Sandqvist [email protected]
f0 
1
2 LC
Serieresonans RLC Q
Vid resonans. Mät nu spänningen över C i stället för strömmen.
R kan nu kortslutas så vi blir av med det mätfelet.
 Hur stor blir spänningen över kondensatorn (UCh1)?
 Hur stor är spänningen som matar impedansen (UCh2)?
 Beräkna Q-värdet vid denna resonansfrekvens.
 Hur förklarar Du denna ”egendomlighet” för en Dataingenjör?
PM5139
U P-P  4 V
DSO2014B
Koppla om Ch1
Nu ska inte strömmen mätas – därför kan
R kortslutas för att öka noggrannheten!
William Sandqvist [email protected]
William Sandqvist [email protected]
Noggrann mätning DMM
Medan oscilloskopet är till för översiktliga mätningar,
har en DMM som Fluke 45 betydligt högre
mätnoggrannhet. Dessutom har en DMM inte
gemensam jord med signalgeneratorn, så man kan
därför välja mätkopplingen friare.
f30
f60
U P-P  4 V
(1) Z302   (2 f30 ) 2  L2  r 2
1
(2)  (1) L 
2
Z 602   Z302 
f 602   f302 
(2) Z 602   (2 f 60 ) 2  L2  r 2

 Mätning av Z (U, I) vid två olika frekvenser ( f )
kan ge L med en högre noggrannhet än oscilloskopmätningen. Beräkna L.
William Sandqvist [email protected]
RCL-meter Facit
L? r ?
Hur står sig din
oscilloskopmätning och
DMM-mätning mot RCLmetern?
William Sandqvist [email protected]
William Sandqvist [email protected]

similar documents