نمودار Bode یک نمودار است که نحوه واکنش مدار به فرکانس های مختلف را توضیح می دهد. به عنوان مثال ، این به ما می گوید که تقویت کننده دارای پاسخ باس ضعیف (فرکانس پایین) است. مهندسان از این نمودارها برای درک بهتر طرح های خود ، انتخاب اجزاء برای طراحی جدید یا تعیین اینکه آیا یک مدار می تواند هنگام اعمال فرکانس های اشتباه ناپایدار شود ، استفاده می کنند.
مراحل
قسمت 1 از 8: تعریف گسترده
همانطور که قبلاً نیز گفته شد ، نمودار Bode گرافی است که نحوه واکنش مدار به فرکانس های مختلف را شرح می دهد. نمودار Bode به طور خاص افزایش مدار را از نظر فرکانس نشان می دهد. در واقع از دو نمودار تشکیل شده است: یک پاسخ قدر و یک پاسخ فاز. برای نشان دادن این موضوع ، نمونه نمودار Bode در زیر نشان داده شده است:
افزایش ولتاژ در دسی بل به شرح زیر تعریف می شود:
G_dB = 20*〖log〗 _10 (Vout/Vin).
سود مثبت به معنی تقویت و سود منفی نشان دهنده تضعیف است. بنابراین اگر یک مدار دارای Vout 1 ولت و Vin √2 ولت (افت ولتاژ) باشد ، افزایش آن به شرح زیر است:
G_dB = 20 〖*log〗 _10 (1/√2) =-3 دسی بل.
این علامت -3 دسی بل مهم است ، زیرا نشان می دهد که قدرت خروجی مدار (نه ولتاژ!) دقیقاً نیمی از توان ورودی آن است.
نمودار فاز توضیح می دهد که چگونه فرکانس های مختلف زمان نسبتاً کوتاه یا طولانی تری را طی می کنند تا از مدار عبور کنند. هر فرکانسی با خوانش فاز -180º یا –π رادیان در آن فرکانس ناپایدار خواهد بود.
برای ایجاد نمودار Bode از یک مدار موجود ، مدار را با طیف وسیعی از فرکانس ها آزمایش کنید. این محدوده بستگی به برنامه کاربردی مانند صوت یا انتقال داده دارد. ورودی مدار را با یک موج سینوسی ساده در فرکانس های مورد نظر تحریک کنید. ورودی و خروجی را با یک اسیلوسکوپ اندازه گیری کرده و تفاوت این دو را مقایسه کنید. این تفاوت ها را در یک صفحه گسترده ثبت کنید ، سپس آنها را نمودار کنید تا نمودار نهایی Bode را ببینید. در صورت تمایل ، داده ها را می توان به صورت دستی جدول بندی و ترسیم کرد.
[ویرایش توجه: برخی از شکلها در این آموزش گم شده است. اگر می دانید چه چیزی را اضافه کنید ، از ابزار adder image برای بارگذاری شکل های مربوطه استفاده کنید.]
قسمت 2 از 8: اتصال تجهیزات
مرحله 1. بررسی کنید که مولد عملکرد و اسیلوسکوپ به نزدیکترین خروجی AC متصل شده باشند
مرحله 2. اولین پروب را به رابط "50 Ω OUTPUT" در گوشه سمت راست پایین سمت راست ژنراتور عملکرد متصل کنید
- آ. سیم قرمز مثبت را به پایانه ورودی مدار خود وصل کنید.
- ب سیم منفی سیاه را به پایانه زمین مدار خود وصل کنید.
مرحله 3. پروب دوم را به کانکتور "CH 1" در جلوی اسیلوسکوپ وصل کنید
- آ. سیم قرمز مثبت را به پایانه ورودی مدار خود وصل کنید.
- ب سیم منفی سیاه را به پایانه زمین مدار خود وصل کنید.
مرحله 4. سومین پراب را به کانکتور "CH 2" در جلوی اسیلوسکوپ وصل کنید
- آ. سیم قرمز مثبت را به پایانه خروجی مدار خود وصل کنید.
- ب سیم منفی سیاه را به پایانه زمین مدار خود وصل کنید (مگر اینکه توسط TA آزمایشگاه دستور دیگری داده شود).
مرحله 5. مطمئن شوید که کابل ها از لبه فضای کار آویزان نشده اند
مرحله 6. اتصالات را دوباره بررسی کنید
آنها باید مطابق شکل 1 باشند.
شکل 1 - اتصالات تجهیزات شما
قسمت 3 از 8: تجهیزات را روشن کنید
مرحله 1. دکمه روشن/خاموش (با برچسب "O/I") را در سمت بالای اسیلوسکوپ فشار دهید
مرحله 2. دکمه "POWER" را در گوشه سمت راست بالا سمت راست مولد عملکرد فشار دهید
مرحله 3. پس از انجام آزمایش خود تجهیزات ، باید شبیه آنچه در شکل 2 نشان داده شده است (در این مرحله نشان داده شده است) باشد
قسمت 4 از 8: فرکانس و دامنه ژنراتور عملکرد را تنظیم کنید
مرحله 1. دکمه زیر "FREQ
”در عملکرد مولد. چراغ بالای دکمه روشن می شود. صفحه شما باید شبیه به شکل نشان داده شده در این مرحله باشد.
مرحله 2. فرکانس را به کمترین فرکانسی که می خواهید آزمایش کنید ، فرکانس شروع خود تنظیم کنید
این کار را می توان با شماره گیری بزرگ روی ژنراتور عملکرد یا با چهار کلید نرم در زیر صفحه نمایش انجام داد. دکمه های علامت گذاری شده "- val +" رقم زیر مکان نما را تغییر می دهد و دکمه های "" مکان نما را حرکت می دهند.
مرحله 3. دکمه زیر "AMPL را فشار دهید
”در عملکرد مولد. چراغ بالای دکمه روشن می شود. اکنون باید صفحه شما شبیه شکل 5 باشد.
مرحله 4. دامنه را با ولتاژ مشخص شده در روش آزمایشگاه برای مدار مورد آزمایش ، با استفاده از همان شماره گیر یا کلیدهای نرم تنظیم کنید
توجه کنید که این Vpp است ، ولتاژ پیک به پیک. حداکثر (مثبت) و حداقل (منفی) ولتاژهای موج نصف ولتاژ پیک به پیک خواهد بود.
مرحله 5. دکمه "OUTPUT" را بر روی ژنراتور عملکرد فشار دهید
چراغ سمت چپ دکمه روشن می شود.
قسمت 5 از 8: پنجره اسیلوسکوپ را تنظیم کنید
مرحله 1. دکمه "DEFAULT SETUP" را در گوشه سمت راست بالای اسیلوسکوپ فشار دهید
صفحه نمایش آن باید شبیه شکل 6 باشد. ممکن است موج روی صفحه نمایش ظاهر شود یا فقط نویز را نشان دهد. مراحل بعدی باعث تمرکز آن می شود.
مرحله 2. دکمه "AUTOSET" را در گوشه سمت راست بالای اسیلوسکوپ فشار دهید
صفحه نمایش آن باید شبیه شکل 7 باشد و امواج باید در فوکوس ظاهر شوند.
مرحله 3. کلید نرم دوم را از بالا فشار دهید
این به اسیلوسکوپ می گوید که یک دوره از موج را نشان دهد. صفحه نمایش شما باید مانند تصویر 7 باشد.
کلیدهای نرم اسیلوسکوپ در سمت راست صفحه نمایش قرار دارند
مرحله 4. دکمه "MEASURE" را در وسط بالای اسیلوسکوپ فشار دهید
صفحه اندازه گیری پیش فرض مانند صفحه 8 نشان داده می شود.
مرحله 5. برای انتخاب اولین اندازه گیری ، کلید نرم افزاری بالای اسیلوسکوپ را فشار دهید
کلید بالای نرم افزاری با برچسب "منبع" را فشار دهید تا "CH1" لیست شود. دومین کلید نرم افزاری را از بالا با عنوان "Type" فشار دهید تا "Freq" نشان داده شود. صفحه نمایش شما باید مانند تصویر 9 باشد. برای بازگشت به عقب کلید نرم افزاری را فشار دهید.
مرحله 6. کلید دوم را از بالا فشار دهید تا اندازه گیری دوم را انتخاب کنید
کلید بالای نرم افزاری با برچسب "منبع" را فشار دهید تا "CH1" لیست شود. دومین کلید نرم افزاری را از بالا با عنوان "Type" فشار دهید تا "Pk-Pk" نشان داده شود. صفحه نمایش شما باید مانند تصویر شکل 10 باشد. کلید برگشتی را فشار دهید تا به عقب برگردید.
مرحله 7. سومین کلید نرم افزاری را از بالا فشار دهید تا سومین اندازه گیری را انتخاب کنید
کلید بالای نرم افزاری با برچسب "منبع" را فشار دهید تا "CH2" لیست شود. دومین کلید نرم افزاری را از بالا با عنوان "Type" فشار دهید تا "Freq" نشان داده شود. صفحه نمایش شما باید مانند تصویر 11 باشد. آخرین کلید نرم افزاری (پنجم از بالا) را فشار دهید تا به عقب برگردید.
مرحله 8. چهارمین کلید نرم افزاری را از بالا فشار دهید تا چهارمین اندازه گیری انتخاب شود
کلید بالای نرم افزاری با برچسب "منبع" را فشار دهید تا "CH2" لیست شود. کلید نرم دوم را از بالا با عنوان "Type" فشار دهید تا "Pk-Pk" نشان داده شود. صفحه نمایش شما باید مانند تصویر 12 باشد. برای بازگشت به عقب کلید نرم افزاری را فشار دهید.
مرحله 9. دکمه "HORIZONTAL SEC/DIV" را کمی در جهت عقربه های ساعت بچرخانید تا یکبار کلیک کند
اکنون صفحه نمایش شما باید بیش از یک دوره نشان دهد ، مانند صفحه شکل 13. اندازه گیری فرکانس CH1 و CH2 باید از "؟" تغییر کند. به خواندن واقعی
مرحله 10. دکمه "CURSOR" را در وسط بالای اسیلوسکوپ فشار دهید
صفحه پیش فرض باید شبیه صفحه 14 باشد.
مرحله 11. کلید نرم افزاری بالای "Type" را فشار دهید تا "Time" لیست شود
وسط ستون سمت راست صفحه ، خوانش های مورد علاقه ما را به ما نشان می دهد: Δt و ΔV. در زیر آن ، خواندن مکان نما 1 و مکان نما 2 نشان داده شده است.
قسمت 6 از 8: ایجاد کاربرگ برای ثبت اطلاعات شما
مرحله 1. در رایانه آزمایشگاهی خود ، Excel را باز کرده و یک صفحه گسترده جدید راه اندازی کنید
ستون های "Frequency" ، "Vin" ، "dV" ، "Vout" ، "Delay" ، "Phase" و "Gain" را برچسب گذاری کنید.
مرحله 2. در زیر "Frequency" ، هر فرکانسی را که می خواهید آزمایش کنید وارد کنید (به مراحل آزمایشگاه خود مراجعه کنید)
مرحله 3. در زیر "Vout" در سلول D2 ، این فرمول را وارد کنید:
= B2+C2
مرحله 4. بازگشت را فشار دهید
"= B2+C2" به صفر تبدیل می شود زیرا ما هیچ چیزی را در B2 یا C2 وارد نکرده ایم.
مرحله 5. Ctrl+D را فشار دهید ، سپس برگردید
فرمول از D2 به D3 کپی می شود و اکسل به طور خودکار فرمول آن را به "= B3+C3" تغییر می دهد. دکمه های Ctrl+D را ادامه دهید و سپس بازگردید تا ستون هر فرکانس خود را پر کنید.
مرحله 6. در زیر "Phase" در سلول F2 ، این فرمول را وارد کنید:
= 2*pi ()*A2*E2
مرحله 7. بازگشت را فشار دهید
کلیدهای Ctrl+D را فشار دهید ، سپس مانند قبل برای پر کردن ستون برگردید.
مرحله 8. در زیر "Gain" در سلول G2 ، این فرمول را وارد کنید:
= 20*log10 (D2/B2)
مرحله 9. بازگشت را فشار دهید
کلیدهای Ctrl+D را فشار دهید ، سپس مانند قبل برای پر کردن ستون برگردید. در حال حاضر خطاها را نادیده بگیرید.
مرحله 10. این کاربرگ را ذخیره کنید تا به عنوان یک الگو استفاده شود
می توانید دفعه بعد که نیاز به ایجاد یک طرح Bode دارید ، از آن استفاده کنید و به شما اجازه می دهد قسمت 6 را رد کنید.
قسمت 7 از 8: بدست آوردن داده ها برای نمودار Bode
مرحله 1. اسیلوسکوپ شما باید از انتهای قسمت 5 همچنان روی صفحه نمایش مکان نما باشد
اگر اینطور نیست ، دکمه "CURSOR" را در وسط بالای اسیلوسکوپ فشار دهید.
مرحله 2. دکمه "HORIZONTAL SEC/DIV" را برای بزرگنمایی روی موج بچرخانید ، به طوری که یک دوره واحد نشان داده شود
مرحله 3. چهارمین کلید نرم را از بالا فشار دهید تا Cursor 1 انتخاب شود
مرحله 4. دکمه "چند منظوره" را که در بالای مرکز اسیلوسکوپ قرار دارد بچرخانید تا مکان نما را حرکت دهید
دکمه بدون برچسب است و درست بالای دکمه "PRINT" قرار دارد.
مرحله 5. مکان نما را طوری قرار دهید که در بالای موج CH1 (بالا ، نارنجی) قرار بگیرد
مرحله 6. آخرین کلید نرم افزاری (پنجم از بالا) را فشار دهید تا مکان نما 2 را انتخاب کنید
مرحله 7. دکمه "چند منظوره" را که در بالای مرکز اسیلوسکوپ قرار دارد بچرخانید تا مکان نما را حرکت دهید
مکان نما را طوری قرار دهید که در بالای موج CH2 (پایین ، آبی) قرار گیرد.
مرحله 8. داده های خود را در صفحه گسترده خود ثبت کنید:
- آ. Vin - ولتاژ خوانده شده زیر نشانگر 1 (820 میلی ولت در مثال بالا ؛ این را به عنوان 0.820 در صفحه گسترده خود ثبت کنید)
- ب dV - قرائت کنار ΔV (20.0 mV در مثال بالا ؛ این را به عنوان 0.020 در صفحه گسترده خود ثبت کنید)
- ج تأخیر - قرائت کنار Δt (160.0 µs در مثال بالا ؛ این را به عنوان 0.000160 در صفحه گسترده خود ثبت کنید).
قسمت 8 از 8: ایجاد طرح Bode
مرحله 1. برای طرح Gain:
یک مرحله را در اینجا وارد کنید و سپس روی 1 کلیک کنید. ستونهای Frequency and Gain را انتخاب کنید.
مرحله 2. روی "درج" کلیک کنید و به دنبال گزینه "نمودار پراکندگی" باشید
مرحله 3. روی محور عمودی راست کلیک کرده و "Format Axis …" را انتخاب کنید.
مرحله 4. روی "مقیاس لگاریتمی" کلیک کنید
مرحله 5. روی محور افقی راست کلیک کرده و "Format Axis …" را انتخاب کنید.
مرحله 6. روی "مقیاس لگاریتمی" کلیک کنید
مرحله 7. برای طرح فاز:
ستونهای Frequency and Gain را انتخاب کنید.
مرحله 8. یک مرحله را وارد کنید و سپس روی "Insert" کلیک کنید و به دنبال گزینه "نمودار پراکندگی" باشید
مرحله 9. روی محور افقی راست کلیک کرده و "Format Axis …" را انتخاب کنید.
مرحله 10. روی "مقیاس لگاریتمی" کلیک کنید
نکات
-
اگر صفحه نمایش همچنان پر سر و صدا یا نامنظم به نظر می رسد ، موارد زیر را بررسی کنید:
- a. بررسی کنید که آیا خروجی ژنراتور عملکرد روشن است (قسمت 3 ، مرحله 5).
- ب بررسی کنید که آیا کابل یا اتصالی شل شده است (قسمت 1 ، مراحل 1-4).
- ج. پروب های خود را کالیبره کنید (از TA در این مورد دستورالعمل بخواهید).
- د. کابل دیگری را امتحان کنید (قسمت 1 ، مراحل 1-4) زیرا ممکن است کابل آسیب ببیند.
- توجه داشته باشید که این قرائت مکان نما هر دو برای کانالی است که در "منبع" فهرست شده است. همچنین توجه داشته باشید که تغییر کانال منبع به طور همزمان بر هر دو مکان نما تأثیر می گذارد. اسیلوسکوپ به ما اجازه نمی دهد که به هر کانال نشانگر خود را بدهیم. به طور تصادفی نشانگر 1 را به عنوان CH1 و مکان نما 2 را به عنوان CH2 در داده های آزمایشگاهی خود ثبت نکنید!
