Two countries, one goal, joint success!
E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Mérés menete Mérési feladatok: 1. Egyenáramú munkaponti adatok mérése Tápfeszültség beállítása, mérése (UT) Bázisfeszültség mérése (UB) Emitterfeszültség mérése (UE) Kollektorfeszültség mérése (UC) 2.
Váltakozó áramú mérések Kivezérelhetőség mérése (ubemaxp-p, ukimaxp-p) Erősítés mérése (Au) Az erősítés frekvencia-és fázismenetének meghatározása (Au(f), φ(f)) Sávszélesség és fáziseltolódás ellenőrzése Bode analizátorral
A mért értékeket foglalja táblázatba, készítsen diagramokat, ellenőrizze számítással is az eredményeket! Dokumentálja jegyzőkönyv formában a mérést! A ki és bemenetek meghatározása: jellemző: Tápfeszültség (UT): Erősítő bemenete (Ube): Erősítő kimenete (Uki): Bázis feszültség (UB): Emitter feszültség (UE): Kollektor feszültség (UC):
csatlakozás a tesztállomáson: DMM (COM,V) SCOPE CH0 (CH0) SCOPE CH1 (CH1) SCOPE AI5 (AI5) SCOPE AI6 (AI6) SCOPE AI7 (AI7)
A mérés kapcsolási vázlata:
KE erősítő jellemzőinek mérése NI ELVISmx program használatával
18
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
Indítsuk el az asztalon lévő NI EVISmx Instrument Launcher-t (1. ábra)!
1.ábra A program indító ikonja A képernyőn megjelenő menü a következő (2. ábra):
2. ábra, Főmenü Egyenáramú mérések: 1. Tápfeszültség beállítása (UT). Kattintson a Főmenü (2. ábra) VPS ikonjára!
A képernyőn ekkor megjelenő virtuális műszer a következő (3. ábra):
3. ábra Állítsa be a pozitív tápfeszültséget (Voltage) +12V-ra, és futtassa (Run) a képernyőn bejelölt gombbal! Mérje meg a tápfeszültség értékét digitális multiméterrel! A feszültségmérő a tápfeszültség méréséhez van fizikailag csatlakoztatva a COM és V pontokra. Kattintson a 2. ábra DMM ikonjára! Ekkor a következő műszer jelenik meg (4.ábra).
19
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
4.ábra Kattintson a V= gombra, majd a Null Offset gombra (be-ki jelölés) és futassa a Run gombbal (4.ábra)! Jegyezze fel a mért értéket! 2. Bázisfeszültség (UB) mérése (5. ábra). Mivel a DMM csak egy fizikai mérőpontra kapcsolható, ezért a méréseket oszcilloszkóp segítségével végezzük (több, választható mérőpont). A bázisfeszültség az oszcilloszkóp AI5 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. A mérést függvénygenerátor nélkül végezzük (az erősítő bemenete üres), vagy a függvénygenerátort Stop állásba kell kapcsolni, hogy a DC mérést ne zavarja. Az oszcilloszkóp „Trigger Type” beállításának „immediate” állásban kell lennie. Kattintson a 2. ábra Scope ikonjára! - Az oszcilloszkóp „Channel 0 Settings Source” „SCOPE CH0” értékét állítsa AI5-re! - A „Run” gombot nyomja meg! - Jelölje be a „Curzor on” beállítást! Ekkor megjelenik a képernyőn a C1, C2 kurzor vonal, amely a képernyőn megjelenő „+” jellel és az egér lenyomott bal gombjával mozgatható. A pontos érték a képernyő alatti sor C1 feliratánál olvasható le. Jegyezze fel a feszültség értékét! 3. Emitterfeszültség (UE) mérése (5. ábra). Az emitterfeszültség az oszcilloszkóp AI6 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. - Az oszcilloszkóp „Channel 0 Settings Source” értékét állítsa AI6-ra! - A mérés többi része megegyezik a 4. pontban leírtakkal. 4. Kollektorfeszültség (UC) mérése (5. ábra). Az kollektorfeszültség az oszcilloszkóp AI7 bemeneti pontjára van csatlakoztatva. - Az oszcilloszkóp „Channel 0 Settings Source” értékét állítsa AI7-re! 20
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
-
Ha szükséges, a „Scale Volts/Div” értékét állítsa nagyobb értékűre! A mérés többi része megegyezik a 4. pontban leírtakkal.
5. ábra A méréseknél a „Scale Volts/Div” értékét úgy állítsa be ,hogy a mért érték a képernyőn jól látható legyen (pld: 2 V) (6. ábra)!
6. ábra Váltakozó áramú mérések: 1. Kivezérelhetőség mérése. Kattintson a Főmenü (2. ábra) FGEN ikonjára! 21
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
7. ábra A függvénygenerátor az erősítő bemenetére van kapcsolva. Állítsa a hullámformát (Waveform) szinuszra (alapbeállítás), a frekvenciát (Frequency) 1kHz-re, és a „RUN” gombbal indítsa el, ezzel a függvénygenerátor jele az erősítő bemenetére kerül (7. ábra)! Az oszcilloszkóp beállításai (8. ábra): - A „Channel 0 Settings Source” értékét állítsa Source CH0-ra (az erősítő bemeneti jelét mutatja)! - A „Channel 1 Settings Source” értékét állítsa Source CH1-re (az erősítő kimeneti jelét mutatja)! - A Channel 1 Enabled négyzetét jelöje be! - A csatornák üzemmódját állítsa AC csatolásra (Coupling)! - Az időalap (Timebase) értékét állítsa 1ms-ra, illetve a jobb láthatóság érdekében más értéket is választhat! - A „Trigger Type” értékét állítsa „Edge”–re, a „Trigger Source” értékét „Chan1 Source”-ra! - A jel amplitúdóját a „Scale Volts/Div” gombjával megfelelő nagyságura állíthatja, úgy, hogy a jel a képernyőn ne lógjon túl, viszont a lehető legnagyobb méretű legyen! - A „Cursors Settings” C2 értékét „CH1”-re állítsa, így a C2 kurzorral a CH1-es csatorna (kimeneti jel, Uki) értékét mérheti. A C1 pedig alapbeállításként a CH0 csatorna (bemeneti jel, Ube) értékét mutatja (8., 9., 10. ábra).
22
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
8. ábra
Mérje meg a kivezérelhetőséget! A függvénygenerátor amplitúdóját (Amplitude) a beállító gombbal addig növelje, míg az oszcilloszkóp „CH1” –es csatornáján (kimeneti jel) a jelalak nem torzul (9. ábra)! A skálaosztásokat a szükséges mértékben állítsa át úgy, hogy a jel a képernyőn ne lógjon túl, viszont a lehető legnagyobb méretű legyen (9. ábra)!
9. ábra Jegyezze fel a be-és kimeneti jelek értékét (10. ábra) (ubemaxp-p, ukimaxp-p)! 2. Erősítés mérése A függvénygenerátor amplitúdó gombjával állítsa be a bemeneti jel nagyságát az ubemaxpp maximum 70%-ára, hogy a kimeneti jel biztosan torzításmentes legyen!
23
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
Olvassa le és jegyezze fel az oszcilloszkópról a bemeneti és a kimeneti jel értékét (az oszcilloszkópon Vp-p értékek) a C1 és C2 kurzorvonalak segítségével (10. ábra)! Az erősítés a két érték hányadosa.
Au[dB]=20*log(Au)
10. ábra 3. Az erősítés frekvenciamenetének meghatározása A függvénygenerátor bemeneti jelét állandó nagyságon tartva, a frekvenciát változtatva (10Hz,20Hz,50Hz,100Hz,200Hz,500Hz,1kHz,2kHz,5kHz,10kHz,20kHz,50kHz, 100kHz) mérje meg az erősítést az előzőekben leírtaknak megfelelően! Az Au [dB] és f értékeket foglalja táblázatba és készítsen róla diagramot (Au-log(f))! Az oszcilloszkópon a skálát és az időalapot állítsa be a megfelelő értékre (11. ábra)!
11. ábra 4. Az erősítő fázismenetének meghatározása A kimeneti és a bemeneti jel közötti időeltérés (dT) a C1és C2 kurzor segítségével mérhető. A fázisszög értéke a „dT” értékéből és a periódus időből számítható (12. ábra). 24
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
Számolja ki az egyes frekvenciákon a fázistolást (φ), és ábrázolja őket a frekvenciamenettel együtt egy diagramban (φ-log(f))! Állapítsa meg az erősítő sávszélességét (-3dB-es pontok)!
12. ábra 5. Az erősítés sávszélességének és fázismenetének ellenőrzése Bode analizátorral. A méréshez a „VPS” kivételével minden megnyitott alkalmazást le kell állítani és bezárni! Kattintson a Főmenü (2. ábra) „Bode” ikonjára! A Bode analizátor beállításai (13. ábra): -
A „Stimulus Channel” alapbeállítása „SCOPE CH0”. A „Response Channel” alapbeállítása „SCOPE CH1”. A „Steps” alapbeállítása „5”. A „Start Frequency” értékét állítsa „10” Hz-re! A „Stop Frequency” értékét állítsa „200k” Hz-re! A „Peak Amplitude” értékét állítsa „1”-re! Az „Op-Amp Signal Polarity” értékét állítsa „Inverted”-re!
25
www.huro-cbc.eu
Two countries, one goal, joint success!
13. ábra A jegyzőkönyvben hasonlítsa össze az egyes frekvenciákon külün-külön mért és számított eredményeket a Bode Analyzer által mutatott grafikonnal! Vegye figyelembe, hogy a program sajátossága (Inverted beállítást) miatt a fázismeneten látható 0˚ valódi értéke 180˚! Fényképek az összeállított kapcsolásról:
A mérést összeállította:
Nagy István Darai Gyula DE MK, Debrecen, 2011
26
www.huro-cbc.eu
