dátum: ...............................
a mérést végezte: ......................................
RC és RLC áramkörök vizsgálata
A legalapvetőbb RLC áramkörök ellenállásból, induktivitásból (tekercs) és kapacitásból (kondenzátor) állnak. Ezek bemenetén és kimenetén mérhető mennyiségekből (pl. Ube és Uki) meghatározható a komplex átvitel, mely valós és tisztán képzetes részét a Bode ill. Nyquist diagrammok szemléltetik. Jelen mérés során az alapáramkörök Bode diagramjait adjuk majd meg, ahol a decibelben [dB] mért átvitelt (amplitudó viszonyok) valamint a ki- és bemenet közötti fáziskülönbséget ábrázoljuk a frekvencia függvényében. 1. Alul és felüláteresztő RC körök vizsgálata: Ez a két alapáramkör, amely a leggyakrabban fordul elő áramköri kapcsolásokban. Szokásos elnevezésük még a kváziintegráló és kvázidifferenciáló RC kör. 1/A) Állítsa össze az ábrán látható kapcsolást R= 10k és C= 22 nF értékű elemekből. A függvénygenerátoron állítson be 10 Vp-p értéknek megfelelő amplitúdójú szinuszos kimenő jelet. A táblázatban megadott frekvenciákon mérje Uki / Ube értékét decibelben és a két jel közötti fázisszöget. A FLUKE45 típusú 10k multiméterrel lehetősége van az Uki / Ube értékét decibelben közvetlenül mérni. Első lépésben csatlakoztassa a műszert a négypólus bemenetére és 22nF X Y GND nyomja meg sorrendben V~ dB REL jelű nyomógombokat. Ezután a multimétert kapcsolja a kimenetre. A fázisméréshez a mérőhelyen található Mérés oszcilloszkóppal c. segédanyag ad segítséget. A mért adatokat írja be a táblázatba és ábrázolja a grafikonokon.
f 10 [Hz] A [dB] ϕ [°]
20
50
80
100 200 500 800
1k
2k
5k
8k
10k
Határozza meg a mért görbe -3 dB-es pontját és vesse össze az RC időállandóval számolható értékkel! Számolt =....................
ff =....................... -1-
Mért ff =....................
ϕA [°][dB] 90 80 70 60 - 51 0 40 30 20 - 12 0 0 -1 0 -2 0 -3 0 -4 0 -5 0 -6 0 - 74 0 -8 0 -9 0
10
100
10
100
f [H z ] f [H z ]
Alakítsa át a kapcsolást az ábrán látható módon és mérje végig az előző mérési feladatokat. Az adatokat írja a táblázatba és ábrázolja az előző adatokkal közös grafikonon. Ismét határozza meg a mért görbe -3 dB-es pontját és az RC időállandóval számolható értéket!
f 10 [Hz] A [dB] ϕ [°]
20
50
Számolt =....................
80
100 200 500 800
fa =.......................
1000
10000
1000
10000
22nF
10k
1k
2k
X
5k
8k
Y GND
10k
Mért fa =....................
Mekkora induktivitású tekercsre kellene kicserélni az áramkörben a kondenzátort, hogy ugyanilyen időállandójú aluláteresztő (vagy felüláteresztő) RL áramkört kapjunk? L = …...………………… H 1/B) Adjon az áramkörök bemenetére periodikus négyszögjeleket, melyek frekvenciáit válassza a határfrekvencia (fa ill. ff) tizedére-, vele egyenlőre- és tízszeresére! Oszcilloszkóppal vizsgálja a be- és kimenő jeleket. A képernyőn megjelenő ábrákat rajzolja be az oszcilloszkóp ernyővel megegyező osztású grafikonba. Ne felejtse el feltüntetni a vízszintes és függőleges érzékenységet, mérőszámokat, mértékegységeket. Értékelje az eredményeket! -2-
Kváziintegráló
Kvázidifferenciáló
ff / 10
fa/ 10
ff
fa
10 ff
10 fa
-3-
2. RLC hálózatok vizsgálata 2/A) Állítsa össze a kapcsolást az ábra alapján R= 10 k, C=220 nF és L=10 mH vagy L=33mH értékű alkatrészekből. (A két induktivitás közül bármelyiket használhatja, de karikázza be a rajzon a tényleges értéket.)
10k
X 0.22uF
Y GND
10mH v. 33mH
A generátor kimeneti feszültségét állítsa 10 Vp-p -re. 10 Hz és 10 kHz közötti tartományban keresse meg a kimeneti feszültség maximumát. A mérési frekvenciákat ennek környezetében válassza ki. (Legalább 10-15 értéket.) Minden frekvencián mérje Uki / Ube értékét decibelben és a fázisszöget. Az adatokat írja be a táblázatba és ábrázolja grafikonon.
f [Hz] A [dB] ϕ [°]
2/B) Adjon a kapcsolásra az fo-nak megfelelő frekvenciájú négyszögjelet, rajzolja le és vizsgálja meg a kimeneti jelalakot! Mit tapasztal? Mi lehet a magyarázat a jelenségre?
-4-
Olvassa le a grafikonról a rezonanciafrekvenciát és sávhatárokat. Számítsa ki a sávszélességet és a jósági tényezőt.
f0=.................
fa =...............
ff =...............
f=..................
2/C) Módosítsa a kapcsolást az ábrán látható módon. ( Az ellenállást cserélje ki 1k-ra ! ) A mérésnél a kimeneti feszültség minimumát keresse és ennek környezetében vizsgálódjon. Az elvégzendő feladatok megegyeznek az előző mérésben leírtakkal.
Q=...................
1k 10mH v. 33mH X 0.22uF
f [Hz] A [dB] ϕ [°]
-5-
Y GND
Olvassa le a grafikonról a rezonanciafrekvenciát és sávhatárokat. Számítsa ki a sávszélességet és a jósági tényezőt.
f0=.................
fa =...............
ff =...............
f=..................
Q=...................
Adjon a kapcsolásra az fo -nak megfelelő frekvenciájú négyszögjelet , rajzolja le és vizsgálja meg a kimeneti jelalakot! Mit tapasztal? Mi lehet a magyarázat a jelenségre? .................................................................................... .................................................................................... .................................................................................... ....................................................................................
-6-
