E-Laboratórium 5 Közös Emitteres erősítő vizsgálata NI ELVIS-II tesztállomással Mérés menete

Átírás

1 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

2 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): Egyenáramú mérések: 1. Tápfeszültség beállítása (UT). 2. ábra, Főmenü 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

3 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

4 - 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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,