DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Elektronika 2. TFBE1302
Jelparaméterek és üzemi paraméterek mérési módszerei
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronika, jelparaméterek Impulzus paraméterek - felfutási idő (rise time) - lefutási idő (fall time)
t felfutási = tU =0.9⋅U vég − tU =0.1⋅U vég tlefutási = tU =0.1⋅U vég − tU =0.9⋅U vég
- impulzusszélesség (rise time) - túllövés (overshoot) - tetőesés (drop):
Δ[%] =
lefutás t sz = tUfelfutás = 0.5⋅U vég − tU = 0.5⋅U vég
U max − U1 ΔU ⋅100 = ⋅100 U1 U1
U U1 − U 2 δ [%] = ⋅100 U1 U1 U
U1-U2
2
t
U
Két jel közötti viszony paraméterei: - beállási idő (settling time) Az az idő, ami ahhoz szükséges, hogy a jel tartósan a végérték x%-os környezetében maradjon. Például: t s = t s (1% ) - jelkésleltetési idő (propagation delay time)
t k = tU ki =0.5⋅U1 − tU be =0.5⋅U be _ vég
Ube
U1
U1
50%
2˙ΔU
s
t
U 50%
t
tk
Ube Uki
t
ΔU ⋅100 = x% U1
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronikai alapmennyiségek, üzemi paraméterek mérési módszerei - Alapmennyiségek mérése: feszültség ,áram, frekvencia, idő - Üzemi paraméterek mérése: felfutási idő, lefutási idő, impulzusszéles-ség, túllövés, tetőesés, erősítés, fázistolás, beállási idő, késleltetési idő Alapmennyiségek mérése: Figyelembe kell venni, hogy a mérőműszerek legtöbbször információ-redukciót végeznek. (pl.: a frekvenciamérő által mutatott érték alapján nem tudjuk, hogy milyen a jel alakja!) Célszerű a pontosabb mérések előtt oszcilloszkóppal megvizsgálni a jelet, hogy nincs-e gerjedés, vagy torzítás.
Feszültség mérése Két pont közötti potenciálkülönbség meghatározása a cél. Ha egyik pont sem földelhető, akkor földfüggetlen bemenetű műszerrel kell mérni. A két pont között mérhető feszültséget a helyettesítő (modell)képben egy valódi feszültséggenerátor hozza létre. A mérés célja a generátor forrásfeszültségének megállapítása mérőműszer Uz a véges bemeneti impedanciájú műszerrel. mérendő áramkör Ug
Zg
Ube
Zbe
Látható, hogy a mérési hibának két alapvető forrása van: - a mérendő forrásfeszültség leosztódik a Zbe és Zg impedanciákon, - a mérendő feszültséghez hozzáadódó Uz zavarfeszültség, ami a mérővezetékek miatt jelenik meg
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronika feszültség mérése
Váltakozófeszültség mérésekor a kapacitív és induktív úton bejutó zavarok lehetőleg rövid - egyes esetekben árnyékolt - mérővezetékek használatával csökkenthetők. Viszont ekkor a mérőműszerek bemeneti impedanciája mellett az árnyékolt mérővezetékek is kapacitással terhelik a mérendő áramkört (az árnyékolt vezetékek kapacitása 80-200 pF méterenként!). mérendő áramkör
Ug
árnyékolt kábel
Zg
mérőműszer
Ube
mérendő áramkör
Zbe
mérőműszer
helyettesítő kép:
Ug
Rg
Ube
Cá
Cbe
Rbe
Ce = Cá + Cbe
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronika feszültségerősítés mérése
Feszültségerősítés: Szinuszosan változó jeleknél a két jel amplitúdójának az aránya. U AU = ki 0 oszcilloszkóp U be 0 CH1 CH2
U
Ube0 Uki0
generátor
Ube Uki
Rt
Ube Uki
t
mérendő áramkör
Az oszcilloszkópon akár külön-külön, vagy akár egyidejűleg megjelenítve (Ube Æ CH1, Uki Æ CH2) mindkét jelet a kétszeres amplitúdók (a jelek nagysága csúcstól-csúcsig) a függőleges tengely mentés egyszerűen leolvashatók.
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronika fáziseltolódás mérése Fáziseltolódás: Két azonos frekvenciájú jel azonos fázishelyzetű pontjai közötti Δt időeltolódásnak megfelelő fázisszög. U Ube Δt
U be = U be 0 sin (ωt )
Uki
U ki = U ki 0 sin (ωt − ϕ )
ϕ=
t
Δt ⋅ 2π T
T Az oszcilloszkópon egyidejűleg megjelenítve (Ube Æ CH1, Uki Æ CH2) mindkét jelet és csak az egyik jelre (pl. CH1) triggerelve a Δt időeltolódás a vízszintes tengely mentén egyszerűen leolvasható.
Fáziseltolódás az oszcilloszkóp X-Y üzemmódjában is mérhető: egyidejűleg megjelenítve (Ube Æ CH1, Uki Æ CH2 és X-Y mód) mindkét jelet a Lissajoux-ábrából is megkapható a fázistolás: oszcilloszkóp CH1 CH2
Ube Uki mérendő áramkör
Rt
U ki = U ki 0 sin (ωt − ϕ )
b c
generátor
U be = U be 0 sin (ωt )
y
X-Y mód
x
ϕ = arcsin
c b
TFBE1302 Elektronika 2.
DE, Kísérleti Fizika Tanszék
Analóg elektronika kimeneti impedancia mérése multiméter
Kisfrekvencián - ahol még nincs a fáziskülönbség az UkiA és UkiB között – tisztán valós a kimeneti impedancia:
Rki = Rt
U kiAeff − U kiBeff U kiBeff
ϕ AB
Zki Uki
mérendő áramkör
U~kiA − U~kiB U~kiA
2 2 U~kiA − U~kiB + U kiB − 2U kiAU kiB cos ϕ AB U kiA = Rt Z ki = Rt ~ U U kiB
generátor
Ube
Ha nem nulla ϕAB fáziskülönbség is van UkiA és UkiB között, akkor:
U~kiB
V COM
kiB
A BR
t
