Lab 4. Några slides att repetera inför Lab 4. William Sandqvist

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Lab 4. Några slides att repetera inför Lab 4. William Sandqvist"

Marcus Samuelsson
för 6 år sedan
Visningar:

1 Lab 4 Några slides att repetera inför Lab 4

2 Oscilloskopets Wave-generator Waveform Sine Square Ramp Pulse DC Noise BNC-kontakt Frequency Amplitude Offset Man kan använda oscilloskopets inbyggda Wave-generator! Output Load High-Z 50 Ω

Entry-ratt! Lite som ett kombinationsverktyg.

3 Wave-Gen eller PM359 PM359 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-generatorsignalerna!

4 Fasvinkel ϕ Om en sinuskurva inte börjar med 0 har funktionsuttrycket en fasvinkel ϕ. Ange funktionen matematiskt: u( t) = ˆ sin( ω t + ϕ) u( t) = 6 sin( 2π 000 t + ϕ ) u(0) = 3 = 6 sin( ϕ) ϕ = arcsin u( t) = 6 sin(6283 t + 0,52) 3 6 = 0,52 rad ( = 30 )

5 RC LP-filtret, jω ( ) RC RC RC RC RC C C C R C ω ω ω ω ω ω ω ω ω arctan arctan 0 ) j arg( arg() arg ) ( j j j j j = = + = + = + = + =

6 RC LP-filtret, H(ω) H = + jωrc abs ( H ) = H = arg( H ) = arctan( ωrc) + ( ωrc) 2 Vid den vinkelfrekvens då ωrc =, blir nämnarens realdel och imaginärdel lika. Detta är filtrets gränsfrekvens.

7 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 Byt från Phase( 2) till Phase(2 )! Ställ in Meas, Phase, Settings, Source 2, Source2, så blir det rätt! 2

8 Mätning av överföringsfunktion PM539 = 4V P-P DSO204B 2 CH 2 2 = ϕ = arg = Phase(2 ) CH ger vinkeln det rätta tecknet! Mät och plotta RC-filtrets överföringsfunktion.

9 Logaritmisk skala Så här fungerar en logaritmisk skala: 0,00 0,0 0, punkt finns inte! 0-punkt finns inte! 0-punkt finns inte!

12 Impedans R L C Z = ϕ = arg( Z) = arg = arg( ) arg( I) = {arg( I) = 0} = arg( ) I I

13 Mätning av impedans Z Oscilloskop kan bara mäta spänningar. Ett mätmotstånd R 0 Ω gör om strömmen till en spänning! PM539 DSO204B = 4V P-P + Z = - I mätmotstånd 0 Ω om R är litet i förhållande till Z. CH 2 = = R I CH CH 2 CH 2 I Z R CH Z CH 2 CH R ϕ = Phase( 2 )

14 Mätning av impedans Z 45 PM539 DSO204B = 4V P-P + Z = - I mätmotstånd 0 Ω Mät Z när fasvinkelns belopp är så nära 45 som möjligt. Beräkna sedan L och r. Z = r + (2 π f L) r = 2π f L Z r = = =? =? 2 2π f 45 r L L r 45 Tag också reda på vid vilka ungefärliga frekvenser som fasvinkelns belopp är 30 och 60. f30? f60? Z CH 2 CH R ϕ = Phase( 2 )

15 ( Oundvikligt mätfel! ) PM539 DSO204B = 4V P-P + - Z = I mätmotstånd 0 Ω 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!

17 Serieresonans RLC f 0 PM539 DSO204B = 4V P-P Lägg till kondensatorn C = 330 nf. Prova ut vid vilken frekvens strömmen blir maximal ( Ch max). Detta är resonansfrekvensen f 0. Hur stor är då fasvinkeln, Phase(2 )? Stämmer den uppmätta resonansfrekvensen med Ditt uppmätta och beräknade värde på L? f 0 = 2π LC

18 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 ( Ch )? Hur stor är spänningen som matar impedansen ( Ch2 )? Beräkna Q-värdet vid denna resonansfrekvens. Hur förklarar Du denna egendomlighet för en Dataingenjör? PM539 DSO204B = 4V P-P Koppla om Ch Nu ska inte strömmen mätas därför kan R kortslutas för att öka noggrannheten!

20 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. f f = 4V P-P () Z = (2 π f ) L + r (2) Z = (2 π f ) L + r (2) () L = 2π Z f Z f30 Mätning av Z (, I) vid två olika frekvenser ( f ) kan ge L med en högre noggrannhet än oscilloskopmätningen. Beräkna L.

21 RCL-meter Facit L =? r =? Hur står sig din oscilloskopmätning och DMM-mätning mot RCLmetern?

Relevanta dokument

Ellära. Laboration 4 Mätning och simulering. Växelströmsnät.

Ellära. Laboration 4 Mätning och simulering. Växelströmsnät. Labhäftet underskrivet av läraren gäller som kvitto för labben. Varje laborant måste ha ett eget labhäfte med ifyllda förberedelseuppgifter