Lab 4

Några slides att repetera inför Lab 4 William Sandqvist [email protected]

Oscilloskopets Wave-generator

Waveform

Sine Square Ramp Pulse DC Noise BNC-kontakt

Frequency Amplitude Offset

Man kan använda oscilloskopets inbyggda Wave-generator!

William Sandqvist [email protected]

Output Load

High-Z 50 

PM3159

Wave-Gen eller PM3159

Välj själv!

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-generator signalerna!

William Sandqvist [email protected]

Fasvinkel

 Om en sinuskurva

inte

fasvinkel  .

börjar med 0 har funktionsuttrycket en

u

(

t

) 

U

ˆ sin( 

t

  ) Ange funktionen matematiskt:

u

(

t

)  6  sin( 2   1000 

t

  )

u

( 0 )  3  6  sin(  ) 

u

(

t

)  6  sin( 6283 

t

 0 , 52 )   arcsin 3 6  0 , 52 rad (  30  ) William Sandqvist [email protected]

RC LP-filtret, j



U

2

U

1  1 j 

C R

 j  1

C

 j 

C

j 

C

 1  1 j 

RC U

2

U

1  1 1  ( 

RC

) 2  arg 

U U

1 2    arg( 1 )  arg( 1  j 

RC

)  0  arctan 

RC

1   arctan  

RC

 William Sandqvist [email protected]

RC LP-filtret,

H

(



)

H

 1  1 j 

RC

abs 

H

 1 1  ( 

RC

) 2 arg   arctan  

RC

 Vid den vinkelfrekvens då 

RC

= 1 , blir nämnarens realdel och imagi närdel 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!

2

William Sandqvist [email protected]

Mätning av överföringsfunktion

DSO2014B

U

P-P PM5139  4 V

U

2

U

1 

U CH

2

U CH

1   arg  

U

2

U

1   

Phase

(2  1)

ger vinkeln det rätta tecknet!

 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

 arg

U

    William Sandqvist [email protected]

 0} 

PM5139

U

P-P  4 V

Mätning av impedans Z

Oscilloskop kan bara mäta

spänningar

. Ett mätmotstånd

R

10  gör om strömmen till en spänning!

DSO2014B

+ U Z



U I

mätmotstånd 10 

U



U CH

2 om

R

är litet i förhållande till

Z

.

I



U CH

1

R Z



U CH

2

I



U CH

2

U CH

1

R Z



U CH

2

U CH

1

R

 = Phase( 2

→

1 ) William Sandqvist [email protected]

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

.

Z

2 45  

r

2  (2 

f

45 

L

) 2

r

 2 

f

45 

L

 

r



Z

45 2 

L

 2 

r f

45  fasvinkelns belopp är 30 

L

 och 60  ?

.

r f

 Tag också reda på vid vilka

ungefärliga frekvenser

som 30  ?

 ?

f

60   ?

Z



U CH

2

U CH

1

R

 = Phase( 2

→

1 ) William Sandqvist [email protected]

(

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

f

0 DSO2014B PM5139

U

P-P  4 V Lägg till kondensatorn

C

= 330 nF. Prova ut vid vilken frekvens strömmen blir maximal ( 

U

Ch1 max). Detta är resonansfrekvensen

f

0 . Hur stor är då fasvinkeln, Phase(2  1)?

 Stämmer den uppmätta resonansfrekvensen med Ditt uppmätta och beräknade värde på

L

?

f

0  2  1

LC

William Sandqvist [email protected]

Serieresonans RLC Q

Vid resonans. Mät nu spänningen över

C R

i stället för strömmen.

kan nu kortslutas så vi blir av med det mätfelet.

    Hur stor blir spänningen över kondensatorn (

U

Ch1 )?

Hur stor är spänningen som matar impedansen (

U

Ch2 )?

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 R

strömmen mätas – därför kan 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 därför välja mätkopplingen friare.

inte

gemensam jord med signalgeneratorn, så man kan

f

30 

U

P-P  4 V

f

60  (1)

Z

2 30   (2 

f

30  ) 2

L

 1 2 

r

2

Z

2 60 

f

2 60  

Z

2 30  

f

2 30  (2)

Z

2 60   (2 

f

60  ) 2 William Sandqvist [email protected]

r

2   Mätning av

Z

(

U

,

I

) vid två olika frekvenser (

f

) kan ge

L

med en högre noggrannhet än oscilloskop mätningen. Beräkna

L

.

RCL-meter Facit

L

 ?

r

 ?

Hur står sig din oscilloskopmätning och DMM mätning mot RCL metern?

William Sandqvist [email protected]

William Sandqvist [email protected]